DE3735022A1 - Verfahren und vorrichtung zum walzen von metallbaendern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Metallbändern, bei welchem das zwischen zwei Arbeitswalzen gewalzte Band über eine über die Breite segmentierte Messwalze geführt wird, die vom Band auf die einzelnen Messwalzensegmente ausgeübte Kraft bestimmt wird, und die über die Breite der Messwalze ermittelten Kräfte einer Auswerteeinrichtung zugeleitet werden, welche die Arbeitsparameter der Arbeitswalzen derart steuert, dass die gewalzte Metallbahn über die Bahnbreite eine vorgegebene Form und/oder einen vorgegebenen Spannungszustand aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Solche Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus GB 11 60 112 bekannt. Bei diesen wird angestrebt, eine bestimmte gewünschte Form des erzeugten Metallbandes zu erhalten. Darunter wird ein bestimmtes Dickenprofil über die Bahnbreite verstanden, beispielsweise eine gleichmässige Dicke über die Breite, gebenenfalls mit gewissen Abweichungen an den Rändern, sowie ausserdem eine Planheit des Bandes nach dem Walzen, wobei störende Wellungen und Verziehungen des Metallbandes nach dem Walzen möglichst vermieden und ausgeschaltet werden sollen. Dies wird nach GB 11 60 112 dadurch erreicht, dass die von den einzelnen Segmenten der Messwalze ermittelten Kräfte der Auswerteeinrichtung zugeführt werden, welche bestimmte Parameter der Arbeitswalzen steuern, beispielsweise die Presskraft, die Durchbiegung der Arbeitswalzen, die Achsenkreuzung, oder die Einstellung einer bestimmten Temperaturverteilung über die Breite, beispielsweise mittels Kühlelementen.

Auf diese Weise liess sich zwar eine bestimmte Form des gewalzten Metallbandes über die Bahnbreite unmittelbar nach dem Walzen erreichen. Wenn das gewalzte Band aufgewickelt und später wieder abgewickelt wurde, zeigte sich jedoch, dass das abgewickelte Band in vielen Fällen keine flache Oberfläche mehr aufwies, sondern wiederum gewellt und verbogen war. Ausserdem zeigte sich, dass die Steuerung der Form des gewalzten Bandes über die Breite mit den vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht fein genug war.

Als Hauptursache dieser Phönomene wird die Ungleichförmigkeit des Temperaturprofiles über die Bandbreite beim Walzen angesehen. Daraus ergeben sich auch ungleichmässige Längsdehnungen. Beim aufwickeln auf die Spule kann das Band dabei durchaus plan (d.h. nichtwellig) sein. Hingegen führt dies dann beim wiederabwickeln des Bandes in temperaturmässig ausgeglichenem Zustand zu temperaturinduzierten Spannungen, welche eine Wellung und Verzehrung des Bandes zur Folge haben.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine gewünschte Form eines gewalzten Metallbandes mit grösserer Genauigkeit erreicht und auch längere Zeit nach der Verarbeitung, insbesondere nach dem Temperaturausgleich aufrechterhalten werden kann.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass gleichzeitig mit der Messung der auf die Messwalzensegmente ausgeübten Kraft die Temperatur gemessen wird, dass ebenfalls die an den einzelnen Segmenten gemessenen Temperaturenwerte der Auswerteeinrichtung zugeleitet werden, dass die Auswerteeinrichtung diese Temperaturwerte zusammen mit den Kraftwerten auswertet, und dass endlich die ausgewerteten Signale an geeignete Stellglieder zur Steuerung der Arbeitsparameter der Arbeits- oder/und Stützwalzen weiter geleitet werden.

Die Temperatur kann dabei zweckmässigerweise berührungsfrei an der Metallbahn selbst an verschiedenen Messpunkten über die Bahnbreite verteilt gemessen werden, beispielsweise an den Stellen, an welchen die Metallbahn auf den Messwalzensegmenten aufliegt. Jedoch kann es auch vorteilhaft sein, die Temperaturen an den Messwalzensegmenten abzunehmen, welche die jeweilige Temperatur an der entsprechenden Stelle der Metallbahn angenommen haben.

Eine besonders feine Steuerung der Arbeitsparameter und eine besonders gute Einhaltung einer gewünschten Form des Walzgutes kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens eine der Arbeits- oder Stützwalzen als Durchbiegungseinstellwalze ausgebildet wird, bei welcher über die Walzenbreite verteilt mehrere Stützelemente vorgesehen sind, deren Anpressdruck und gegebenenfalls auch deren Temperatur von der Auswerteeinrichtung individuell und getrennt voneinander gesteuert werden können.

Vorteilhafterweise werden auch die die Arbeitswalzen kühlenden Kühlelemente so ausgebildet, dass sie in ihrer Kühlintensität von der Auswerteeinrichtung individuell und getrennt voneinander angesteuert werden können.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Messwalzensegment im Schnitt senkrecht zur Achse,

Fig. 2 mehrere Segmente einer Messwalze im Axialschnitt,

Fig. 3 vier verschiedene Anordnungen von Temperaturfühlern an der gewalzten Bahn, bzw. Messwalze, und

Fig. 4 ein Schaltschema für die Steuerung der Arbeitswalzenparameter.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Segment einer Messwalze, wie sie beispielsweise in einer in GB 11 60 112 beschriebenen Walzvorrichtung, oder in bekannten Weiterentwicklungen derselben verwendet werden kann. Auf die in dem genannten Patent der British Aluminium Co., Ltd. und weiteren Publikationen offenbarte Konstruktion und Betriebsweise wird hiermit ausdrücklich bezug genommen. Das Segment besteht aus einem als Hohlzylinder ausgebildeten Rotor 1, welcher auf einem Kern 2 mittels eines Gaslagers 3 gelagert und um den Kern rotierbar ist. Der durch die über das Segment geführte Metallbahn 4 im Gaslager 3 veränderte Druck wird in bekannter Weise gemessen und das Meßsignal einer ebenfalls bekannten Auswerteeinrichtung zugeleitet.

In Fig. 2 ist im Axialschnitt ein Teil einer Messwalze dargestellt, bei welcher eine Anzahl von Segmenten 1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴... unabhängig voneinander um den gemeinsamen Kern 2 drehbar sind. In jedem der Segmente 1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴... wird der Druck in den Gaslagern unabhängig voneinander gemessen, und die einzelnen Druckwerte werden getrennt voneinander der Auswerteeinrichtung zugeleitet.

Unterhalb der eigentlichen Messwalze ist in den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Beispielen auf einem gemeinsamen Support 5 für jedes der Segmente 1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴... jeweils ein Temperaturfühler 6, bzw. 6¹, 6², 6³, 6⁴ angebracht. Diese Temperaturfühler 6 sind eingerichtet, die Temperatur der Oberfläche der Rotoren 1 der einzelnen Messwalzensegmente berührungsfrei zu messen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Rotoren 1 der einzelnen Segmente wenigstens näherungsweise die Temperatur des Metallbandes 4 am Ort der entsprechenden Segmente annehmen, so dass die gemessenen Temperaturen ein Mass für die Temperaturverteilung des Metallbandes 4 über die Breite der Messwalze repräsentieren.

Die Konstruktion der Temperaturfühler 6 kann zwar im Prinzip einer beliebigen bekannten Ausführung entsprechen, welche geeignet ist die Temperatur einer bewegten Oberfläche zu messen, wobei eine berührungsfreie Messung zu bevorzugen ist.

In Fig. 1 ist eine besonders geeignete Ausführung eines Temperaturfühlers 6 dargestellt. Dieser besteht aus einer auf dem Support 5 angeschraubten Grundplatte 7 mit zentraler Aussparung 8, welche in Achsenrichtung offen ist. In der Mitte trägt diese Grundplatte 7 ein einsteckbares Element 9, welches beispielsweise für eine Temperaturmessung im Bereich von 0° bis 250°C geeignet ist, z.B. ein Thermoelement. Dieses Thermoelement 9 ist an den Seiten von einem auf die Grundplatte 7 aufgesetzten Schutzschild 10 umgeben, der das Thermoelement vor Beschädigung und unerwünschten Luftströmungen schützt und abschirmt. Mittels einer Einstellschraube 11 kann ein bestimmter zweckmässiger Abstand A des Thermoelements und des Schutzschildes von der Oberfläche des Rotors 1 eingestellt werden. Die Grundplatte 7 ist zweckmässigerweise thermisch isolierend ausgebildet oder es ist zwischen dem Support 5 und der Grundplatte 7 eine thermische Isolierung vorgesehen. Die Aussparung 8 dient im übrigen zur Leitungsführung, um die Anschlüsse der einzelnen Thermoelemente 10 entlang dem Support 5 in Achsenrichtung zu einem Anschluss 12 am Messwalzenende zu führen.

Die Temperaturfühler können im übrigen, wie in Fig. 3 dargestellt, an verschiedenen Stellen angebracht sein.

Im Beispiel a) ist der Temperaturfühler 6 ebenso wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen am unteren Teil des Rotors 1 der Messwalze angebracht. In der Regel ist die Temperatur an dieser Stelle hinreichend in Übereinstimmung mit der eigentlich interessanten Temperatur der Metallbahn 4.

Hingegen ist im Beispiel b) der Temperaturfühler 6 auf der anderen Seite der Metallbahn 4 gegenüber der Auflagestelle auf der Messwalze 1 vorgesehen.

Der Temperaturfühler kann jedoch auch einem anderen Ort vorgesehen sein als die Messwalze. Beispielsweise zeigt das Beispiel c) eine Temperaturmesswalze 6′, über welche die Metallbahn 4 nach der Messwalze 1 geleitet wird und welche die Metallbahntemperaturverteilung in direkter Berührung misst, und die Meßsignale, gegebenenfalls über eingebaute Vorverstärker und Schleifringe weiterleitet.

Im Beispiel d) liegt dagegen der berührungsfrei arbeitende Temperaturfühler 6 vor der Messwalze 1.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines geeigneten Schaltschemas zur Auswertung der Meßsignale der Messwalzesegmente und der Temperaturfühler.Bei dem dargestellten Beispiel werden die Druckmeßsignale von drei Messwalzensegmenten 1 ¹, 1 ², 1 ³ zusammen mit den Temperaturmeßsignalen der zugeordneten Temperaturfühler 6 ¹, 6 ², 6 ³ einer entsprechenden Anzahl von Verstärkern und Umsetzern 13 zugeführt. Diese leiten die empfangenen Druck und Temperatursignale entweder als Analogsignale oder nach Umsetzung in Digitalsignale einem zentralen Prozessor 14 zu. An den Prozessor 14 ist einerseits eine visuelle Anzeigeeinrichtung 15 angeschlossen, welche die Kraftverteilung und Temperaturverteilung über die Breite der Metallbahn direkt anzeigt, und andererseits eine Steuereinrichtung 16, welche z.B. den Stellgliedern in oder an den Arbeits- (17 und 18) oder Stützwalzen Steuersignale für den Pressdruck oder die Kühlintensität zuleitet.

Eine der beiden Arbeits- 17 oder Stützwalzen oder beide ist als Durchbiegungseinstellwalze ausgebildet, beispielsweise wie in US 38 02 044 oder US 38 85 283 beschrieben, oder als andere bekannte Durchbiegungseinstellwalze. Solche Walzen sind mit mehreren über die Walzenbreite verteilten Stützelementen 19 versehen, deren Presskraft einzeln und unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Durch Einzelansteuerung dieser Stützelemente 19 durch die Steuereinrichtung 16 kann also die Presskraft in den einzelnen Zonen der gewalzten Metallbahn 4 individuell gesteuert werden.

Zudem können auch die Kühlintensitäten der Kühlelemente 20 die auf die Arbeitswalzen einwirken individuell gesteuert werden.

Claims (18)

1. Verfahren zum Walzen von Metallbändern (4), bei welchem das zwischen zwei Arbeitswalzen (17, 18) gewalzte Band (4) über eine über die Breite segmentierte Messwalze (1, 1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴) geführt wird, die vom Band (4) auf die einzelnen Messwalzensegmente (1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴) ausgeübte Kraft bestimmt wird, und die über die Breite der Messwalze (1) ermittelten Kräfte einer Auswerteeinrichtung (13, 14, 16) zugeleitet werden, welche die Arbeitsparameter der Arbeits- (17, 18) oder Stützwalzen derart steuert, dass die gewalzte Metallbahn (4) über die Bahnbreite eine vorgegebene Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Messung der auf die Messwalzensegmente (1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴) ausgeübten Kräfte die Temperaturen gemessen werden, die an den einzelnen Segmenten gemessenen Temperaturwerte ebenfalls der Auswerteeinrichtung (13, 14, 16) zugeleitet werden, und die Auswerteeinrichtung diese Temperaturwerte zusammen mit den Kraftwerten auswertet und dass die ausgewerteten Signale an geeignete Stellglieder zur Steuerung der Arbeitsparameter der Arbeits- (17, 18) oder/und Stützwalzen weitergeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an der Oberfläche der Segmente (1) der Messwalze gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen an mehreren über die Breite des Metallbandes verteilten Messpunkten gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Messpunkte der Anzahl der Messwalzensegmente entspricht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung berührungsfrei erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer besonderen Temperatur-Messwalze (6′), über die das Band geführt wird, die Temperaturverteilung über der Breite gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13, 14, 16) eingerichtet ist, die Temperaturmeßsignale als Korrektursignale zu den Kraftmeßsignalen der Messwalzensegmente (1) den Steuersignalen für die Arbeits- oder Stützwalzenparameter zu überlagern.

8. Vorrichtung zum Walzen von Metallbändern mit zwei Arbeitswalzen (17, 18) einer segmentierten Messwalze (1) über die das gewalzte Metallband geführt wird und die in den einzelnen Segmentenkraftfühler zur Messung der von dem Metallband (4) auf die Messwalzensegmente (1 ¹, 1 ², 1 ³, 1 ⁴) ausgeübte Kraft bestimmen, sowie einer Auswerteeinrichtung für die Kraftmeßsignale der Messwalzensegmente mit einer Steuereinrichtung (16) zur Veränderung wenigstens eines Arbeitsparameters der Arbeits- und/oder Stützwalzen (17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass Temperaturfühler (6) zur Messung der Temperatur über die Breite des Metallbandes vorgesehen sind, welche mit der Auswerteeinrichtung (13, 14, 15) verbunden sind und deren Steuersignale beeinflussen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühler (6) Temperatursensoren (9) aufweisen, welche in einem vorgegebenen Abstand (A) von der jeweiligen Meßstelle angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßstellen berührungsfrei die Oberflächentemperatur der Messwalzensegmente (1) fühlen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßstellen berührungsfrei die Oberflächentemperatur des Metallbandes fühlen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine besondere Temperaturmesswalze (6′), über die das Band geführt wird, die Temperaturverteilung über der Breite erfasst.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühler (6) jeweils ein Thermoelement (9) aufweisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelemente (9) als steckbare Elemente ausgebildet und auf einem gemeinsamen Support (5) angeordnet sind, welcher die Zuführleitungen (8) von den Thermoelementen (9) zu einem Anschluss (12) der Auswerteeinrichtung (13, 14, 16) trägt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den Seiten des Thermoelementes (9) Schutzschilde (10) vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stütz- oder Arbeitswalzen (17) als Durchbiegungseinsteilwalze mit über die Walzenbreite verteilt angeordneten Stützelementen (19) ausgebildet ist, deren Presskraft unabhängig voneinander steuerbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (19) der Durchbiegungseinstellwalze individuell von der Steuereinrichtung (16) der Auswerteeinrichtung ansteuerbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlintensitäten der individuellen Kühlelemente (20) von der Steuereinrichtung (16) der Auswerteeinrichtung ansteuerbar sind.