DE4413913A1 - Verfahren zum Verhindern eines Faltungsstaus beim Walzen von Metallband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern eines Faltungsstaus beim mehrstufigen Warmwalzen von Stahlband in einem Walzwerk mit mehreren bedienseitig und antriebsseitig gelagerten Arbeitswalzenpaaren und mit einer elektronischen Regelung, bei dem während des Einlaufens des Stahlbandes in eine Verformungsstufe und während seines Einlaufens und Durchlaufens durch diese Verformungsstufe die Differenz aus der der Regelung zugeführten gemessenen bedienseitigen Walzkraftkomponente und der gemessenen antriebsseitigen Walzkraftkomponente ermittelt und ein automatischer Abbruch des planmäßigen Walzvorganges ausgelöst wird, wenn die Differenz der Walzkraftkomponenten von einer zulässigen Differenzwalzkraft abweicht.

Die Erfindung geht dabei von dem durch die DE 32 40 602 A1 bekannten Stand der Technik aus, der ein Verfahren zum Regeln der Zugspannungsverteilung beim Kaltwalzen von Stahlbändern in einem Reversierwalzwerk betrifft und einen hierfür geeigneten Regelkreis beinhaltet. Der Sollwertbereich ist dabei durch einen Höchstwert nur einseitig definiert, oberhalb dessen der Faltungsstau auftritt.

Bei kontinuierlich arbeitenden mehrgerüstigen Walzwerken könnte, wenn der Walzprozeß in Gang gekommen ist, ein Faltungsstau dann auftreten, wenn das Band mit höherer Geschwindigkeit aus einem Gerüst ausläuft, als es in das folgende Gerüst einlaufen kann.

Durch eine geeignete Verknüpfung der Steuerung der einzelnen Gerüste kann dies regelmäßig vermieden werden.

Auch beim Warmwalzen von Metallband, beispielsweise von Stahlband in der Fertigstaffel einer Warmbreitbandstraße treten dank der modernen Steuerungs- und Regelungstechnik Faltungsstaus normalerweise nicht auf, jedoch stellt hier eine Sonderform des Faltungsstaus, der sogenannte Straßenhochgeher oder nur Hochgeher genannt, ein besonderes Problem dar. Dabei bricht das warme Stahlband zwischen zwei Walzgerüsten unerwartet aus, meist nach oben, steigt also zwischen den benachbarten Walzgerüsten hoch, verfängt und verfaltet sich. Beispielsweise läuft der Bandanfang durch die ersten drei Gerüste, beim vierten Gerüst wird der Bandanfang aber wegen Verlaufens von den beiden Arbeitswalzen nicht erfaßt. Bis der Walzwerker den Faltungsstau bemerkt und die Fertigstaffel gestoppt hat, können einige Sekunden verstreichen, so daß durchaus eine recht beachtliche Menge zwischen den benachbarten Gerüsten verfaltet eingeklemmtes, dann erkaltetes Band wieder mühsam entfernt und schließlich verschrottet werden muß. Der dadurch entstehende wirtschaftliche Schaden ist auch deshalb erheblich, da solche gegenwärtig sporadisch immer wiederkehrende Faltungsstaus die Verfügbarkeit einer Warmbreitbandstraße fühlbar reduzieren.

Die Gründe für das Hochgehen eines Bandes können vielfältig sein. Genannt sei hier neben dem bereits erwähnten seitlichen Verlaufen auch auch ein seitliches Verdrehen oder die sogenannte Skibildung.

Ursachen solch unregelmäßigen Verhaltens des Bandes, die zu einem Faltungsstau führen, sind häufig Inhomogenitäten im Bandmaterial wie etwa Temperaturunterschiede. Jedenfalls liegen die Anlagen hierzu schon im Bandanfang, auch Bandspitze bezeichnet, ohne daß sie offensichtlich erkennbar sind.

Früher wurden auch bei fehlerfreien Bändern Faltungsstaus beobachtet, doch hatten diese regelmäßig ihre Ursache in einer fehlerhaften Bedienung der Fertigstaffel durch eine zu enge, zu weite oder keilige Voreinstellung des Walzspaltes eines Walzgerüstes.

Eine fehlerhafte Bedienung ist heute durch die moderne Steuerungs- und Regelungstechnik weitgehend ausgeschlossen. So gibt die Regeleinrichtung für ein kontinuierliches Walzwerk, wie in der DE-AS 14 27 892 beschrieben, Alarm oder löst einen automatischen Stop des Walzwerkes aus, wenn erkennbar wird, daß der gewünsche Walzverlauf nicht oder nicht mehr erreichbar ist. Hierfür kann beispielsweise ein unzulässig hoher Anstieg der Walzkraft ein auslösender Parameter sein.

Durch JP-Abstract 63-56308 A ist ein bedienseitig und antriebsseitig gelagertes Arbeitswalzenpaar vorgesehen und es geht darum, während des Einlaufens des Bandes in die Verformungsstufe aus einem Vergleich zwischen der im Normaldurchlauf auftretenden Walzkraft und der Abweichung der Walzkraft gegenüber dem Normaldurchlauf ein Signal abzuleiten, das einen automatischen Abbruch des Walzvorganges auslöst. Hierfür kann der Differenzdruck der Anstellzylinder Verwendung finden. Offen bleibt, wie das Maß der zulässigen Abweichung der Differenzwalzkraft festgelegt werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim mehrstufigen kontinuierlichen Warmwalzen von Band, insbesondere von Stahlband, die als Straßenhochgeher bekannten Faltungsstaus unter Berücksichtigung von Schwankungen im Verformungswiderstand der Stahlbänder weitgehend zu vermeiden und damit insbesondere die Verfügbarkeit einer Warmbreitbandstraße zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der beim Einlaufen des Bandes in die erste Verformungsstufe gemessene, der Regelung zugeführte Drehzahleinbruch der Arbeitswalzen zur Einengung der zulässigen Differenzwalzkraft mindestens einer nachfolgenden Verformungsstufe herangezogen wird.

Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, daß die Lage des Bandes zur Walzachse vor und nach einer Verformungsstufe gemessen und von der Regelung zur Bestimmung der zulässigen Differenzwalzkraft herangezogen wird.

In der Grundeinstellung kann ein automatischer Abbruch ausgelöst werden, wenn die Differenz (A-B) der Walzkraftkomponenten bezogen auf die verformungsstufenspezifische regelmäßige Walzkraft (P), der Summe aus den Walzkraftkomponenten (A+B), größer als 5% der Walzkraft (P) ist.

Diese Grundeinstellung wird erfindungsgemäß nach oben und nach unten variiert, um beispielsweise auch aus gut oder schwer verformbaren Werkstoffen resultierenden Bedingungen besser gerecht werden zu können.

Der zur Ausführung der Erfindung zu treibende Aufwand ist relativ gering, zumal eine Vielzahl von Walzparametern auch beim störungsfreien Betrieb direkt oder indirekt gemessen wird, wie beispielsweise die Leistungsaufnahme in den einzelnen Gerüstantrieben und die Walzkraft durch Summierung der auf die beiden Walzenenden wirkenden, nämlich der bedienungsseitigen und der antriebsseitigen Einzelwalzkräfte. Der Drehzahleinbruch der ersten Verformungsstufe wird regelmäßig fertiggestellt. So sind die Steuer und Regeleinrichtungen mehr durch eine angepaßte Software als durch zusätzliche Hardware ggfs. eine Bandlagenmeßvorrichtung zu ergänzen, um die Erfindung zu realisieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Abbildung und Diagramme näher erläutert. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 schematisch die Fertigstaffel einer Warmbreitband­ straße mit 7 Walzgerüsten,

Fig. 2 ein Walzgerüst aus Fig. 1 in Stirnansicht,

Fig. 3 den Verlauf der Summenwalzkräfte beim ordnungsgemäßen Durchlauf eines Metallbandes,

Fig. 4 den Verlauf der Differenzwalzkräfte beim ordnungsge­ mäßen Durchlauf eines Metallbandes,

Fig. 5 den Verlauf der Summenwalzkräfte bei einem Metallband, das zwischen zwei Walzgerüsten hochgegangen ist,

Fig. 6 die der Fig. 5 zugeordneten Differenzwalzkräfte.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine 7-gerüstige Warmbandstraße. Die einzelnen, mit G1 bis G7 bezeichneten Walzgerüste bestehen im wesentlichen aus einer oberen Arbeitswalze 1, einer unteren Arbeitswalze 2, einer oberen Stützwalze 3 und einer unteren Stützwalze 4. Zur Steuerung des Masseflusses beim Warmwalzen eines durchlaufenden Stahlbandes 5 dienen zwischen den einzelnen Walzgerüsten angeordnete Schlingenheber 6. Beim Banddurchlauf erfolgt in jedem Walzgerüst G1 bis G7 durch das Aufbringen von Walzkräften eine Dickenabnahme des Bandes.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines Walzgerüstes, beispielsweise des Walzgerüstes G2. Die Walzkräfte, die durch Pfeile 7A und 7B symbolisiert sind, werden auf obere Einbaustücke 8, 9 der oberen Stützwalze 3 aufgebracht. Der unteren Stützwalze 4 sind die Einbaustücke 10 und 11 zugeordnet. Dem Antrieb der Arbeitswalzen 1 und 2 dienen Gelenkwellen 12. Die Gelenkwellen 12 definieren die Antriebsseite der Warmbandstraße, rechts liegt hier die Bedienseite.

Die für die Dickenabnahme des Bandes notwendigen Walzkräfte (Pfeile 7A und 7B) werden also beiderseits auf die oberen Einbaustücke 8, 9 aufgebracht und mit Druckmeßdosen 13, 14 unterhalb der unteren Einbaustücke 10, 11 der unteren Arbeitswalze 4 gemessen. Die Summenwalzkraft dem Walzgerüstes ergibt sich aus der Addition der beiden gemessenen Einzelwalzkräfte, die Differenzwalzkraft aus ihrer Subtraktion. In den nachfolgenden Figuren Fig. 3 bis Fig. 6 sind Summenwalzkräfte und Differenzwalzkräfte dargestellt und zu ihrer Identifizierung jeweils den Walzgerüsten G1 bis G7 zugeordnet.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Summenwalzkraft in den Walzgerüsten G1 bis G7 für den Bandanfang beim Walzen eines Warmbandes, wobei der Bandanfang ordnungsgemäß alle Walzgerüste G1 bis G7 durchlaufen hat. Man erkennt den zeitlich versetzten Einlauf des Bandes in die einzelnen Walzgerüste durch den sprunghaften Anstieg der zugeordneten die Walzkraft repräsentierenden Kurve.

Fig. 4 zeigt für den in Fig. 3 dargestellten Walzvorgang, also für das gleiche Band den zeitlichen Verlauf der Differenz der auf beiden Seiten mit den Druckmeßdosen 13, 14 gemessenen Walzkraftkomponenten, die jedoch regelmäßig nicht mit ihrem absoluten Wert, sondern in % der Summenwalzkraft angegeben wird.

Die Druckmeßdose 14 liefert dabei die antriebsseitige Walzkraftkomponente A, die Druckmeßdose 13 die bedienseitige Walzkraftkomponente B.

Fig. 4 zeigt weiterhin, daß sich nach dem Anstich des Bandes in den einzelnen Gerüsten G1 bis G7 jeweils eine Differenz zwischen der antriebsseitigen Walzkraftkomponente A und der bedienseitigen Walzkraftkomponente B ergibt, wobei die Walzkraftdifferenzen bis etwa 5% sowohl nach der positiven Seite (Walzkraft auf der Antriebsseite größer) als auch zur negativen Seite bestehen.

Die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Walzkraftverläufe wurden bei fehlerfreiem Durchlauf eines Bandes durch die Fertigstaffel der Warmbreitbandstraße aufgenommen. Für ein danach gewalztes Band gleichen Werkstoffes, gleicher Abmessung zeigen Fig. 5 und Fig. 6 die entsprechenden Signalverläufe. Bei diesem nachfolgenden Band ist jedoch der Bandanfang zwischen den Walzgerüsten G4 und G5 hochgegangen. Die Bandspitze selbst ist noch teilweise durch das Gerüst G5 durchgelaufen. Diese Beobachtung des Bedienungspersonals spiegelt sich auch im Verlauf der Summenwalzkräfte in den Gerüsten wider.

Wie Fig. 5 zeigt, verläuft der Kraftanstieg beim Anstechen der Bandspitze in den Walzgerüsten G1 bis G4 normal. Auch der Anstich im Gerüst G5 liegt noch im üblichen Rahmen. Der anschließende Abfall der Summenwalzkraft in diesem Gerüst zeigt jedoch an, daß kein Walzgut nachgefolgt ist. Die Ursache war das Hochgehen des Bandes zwischen den Gerüsten G4 und G5. Vergleicht man die in Fig. 4 und Fig. 6 dargestellten Verläufe der Differenzwalzkräfte der beiden Bänder miteinander, so erkennt man gravierende Unterschiede. Sehr unterschiedlich sind die Höhen und die zeitlichen Verläufe der Differenzwalzkräfte in den Gerüsten G2 bis G4. Die in Fig. 6 erkennbaren kurzzeitigen und außerordentlichen hohen Differenzwalzkraftwerte zeigen größere Asymmetrien beim Fassen der Bandspitze in den Gerüsten an. Bei dem Walzvorgang nach Fig. 5 und Fig. 6 ist die erfindungsgemäße Schnellabschaltung zur besseren Erläuterung der Erfindung nicht eingeschaltet gewesen. Im Falle der Anwendung der Erfindung hätte durch die Überwachung der Differenzwalzkräfte schon im Gerüst G1, in dem die Differenzwalzkraft 5% der Summenwalzkraft überstiegen hat, zumindest eine Vorwarnung ausgelöst werden können. In jedem Falle hätte die Oszillation der Differenzwalzkraft von -20 bis +15% im Gerüst G2 eine sofortige Beendigung des Walzvorganges ausgelöst. Dies wäre in dem gewählten Beispiel etwa 6 Sekunden früher gewesen als der Eingriff des Bedienpersonals, der etwa 1 Sekunde nach dem Hochgehen des Bandes erfolgte. Der Zeitpunkt des Handeingriffs ist durch den steilen Abfall der Summenwalzkraft in Gerüst G4 erkennbar. Der Abfall der Summenwalzkraft hat seine Ursache darin, daß das Bedienpersonal das Auffahren des Gerüstes veranlaßt hat. Der Walzvorgang hätte unter Anwendung der Erfindung also etwa 5 Sekunden vor dem Hochgehen abgebrochen werden können, beispielsweise auch durch das Auffahren aller Gerüste.

Das in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellte Beispiel einer ordnungsgemäßen Walzung des Bandanfanges deutet an, daß die Differenzwalzkraft in % der Summenwalzkraft in den hinteren Gerüsten zunehmen kann. Dem kann durch eine entsprechend zunehmende Einstellung der Auslöseschwelle des Abbruchs des Walzvorganges Rechnung getragen werden. Auch können in die Einstellung der Auslöseschwelle zusätzliche Meßsignale einbezogen werden. So beispielsweise Meßsignale aus der Überwachung einer Temperaturdifferenz des in die Fertigstaffel einlaufenden Vorbandes an der Bandspitze zwischen Ober- und Unterseite und über die Bandbreite. Gleiches gilt für den Verlauf der Vorbanddicke über Länge und Breite an der Bandspitze. Ein zusätzliches Warnsignal kann durch die Überwachung der Gerüsterschütterungen beim Anstich erfolgen. Die Höhe und Länge der Erschütterungen läßt Rückschlüsse auf Unregelmäßigkeiten beim Anstich zu.

Claims (2)

1. Verfahren zum Verhindern eines Faltungsstaus beim mehrstufigen Warmwalzen von Stahlband in einem Walzwerk mit mehreren bedienseitig und antriebsseitig gelagerten Arbeitswalzenpaaren und mit einer elektronischen Regelung, bei dem während des Einlaufens des Stahlbandes in eine Verformungsstufe und während seines Einlaufens und Durchlaufens durch diese Verformungsstufe die Differenz aus der der Regelung zugeführten gemessenen bedienseitigen Walzkraftkomponente (B) und der gemessenen antriebsseitigen Walzkraftkomponente (A) ermittelt und ein automatischer Abbruch des planmäßigen Walzvorganges ausgelöst wird, wenn die Differenz (A-B) der Walzkraftkomponenten von einer zulässigen Differenzwalzkraft abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß daß der beim Einlaufen des Bandes in die erste Verformungsstufe gemessene, der Regelung zugeführte Drehzahleinbruch der Arbeitswalzen zur Einengung der zulässigen Differenzwalzkraft mindestens einer nachfolgenden Verformungsstufe herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Lage des Bandes zur Walzachse vor und nach einer Verformungsstufe gemessen und von der Regelung zur Bestimmung der zulässigen Differenzwalzkraft herangezogen wird.