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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Walzvorrichtung
in Echtzeit, welche zum Walzen von aufgerollten oder aufgespulten
Metallbändern
bestimmt ist, wie von Stahlbändern
oder direkt von Platten oder von Tafeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, sowie eine Walzanlage gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 4.
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Die
Erfindung bezieht sich einerseits auf das Walzen von Metallbändern, welche
bestimmt sind, am Ausgang der Walzvorrichtung derart geschnitten zu
werden, dass Platten oder Tafeln mit einer bestimmten Länge L erzielt
werden, und andererseits auf das Walzen von Platten oder Tafeln.
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Ein
Metallband oder eine Platte erfährt
unterschiedliche Einwirkungen, wie das Warmwalzen oder das Kaltwalzen,
welche bestimmt sind, ihm/ihr homogene Abmessungs-Eigenschaften über die
gesamte Länge
zu geben; daher weist ein gewalztes Metallband theoretisch an jedem
Punkt eine konstante Dicke und Breite auf.
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Jedoch
reicht die Walzeinwirkung nicht aus zum Erzielen eines fehlerfreien
Bandes. Tatsächlich kann
dasselbe Ebenheits-Fehler,
wie Welligkeiten im Niveau an den Randstreifen oder in der Mitte,
und einen Bogen (d. h. eine Krümmung)
nach der Länge oder
Breite des Bandes aufweisen.
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Diese
Ebenheits-Fehler werden durch Walzen des Bandes in einer Walzvorrichtung
korrigiert. Eine solche Walzvorrichtung weist zwei übereinander angeordnete
Kassetten auf, welche jede mehrere motorisierte Walzen tragen, welche
gegeneinander versetzt angeordnet sind und abwechseln über und unter
dem Durchlauf des Bandes angeordnet sind. Im Falle einer Metallband-Rolle,
wird diese vorher abgewickelt, im Allgemeinen in einem Gleichrichter
gleichgerichtet, bevor sie die Walz-Einwirkung erfahren wird. Um
Produkte zu Liefern, welche zu den von der Industrie geforderten
Ebenheits-Kriterien
passen, werden die gewalzten Bänder
nicht wieder aufgewickelt, da das Aufwickeln die Ebenheit zerstört. Sie werden
daher am Ausgang der Walzvorrichtung derart geschnitten, dass Platten,
Tafeln oder Scheiben erzielt werden entweder mittels einer Schlagschere oder
mittels einer fliegenden Schere, Rotations- oder Trommel-Schere.
Die gewalzten Platten oder Tafeln werden über einen Stapler bis zu ihrer
Lieferung aufeinandergeschichtet.
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Die
Walzung wird eigentlich durch Passieren des Bandes oder der Patte
zwischen den versetzten Walzen realisiert, von denen man die Presseinstellung
am Eingang, d. h. den Zwischenraum der Walzen stromaufwärts von
der Walzvorrichtung, und am Ausgang regelt, d. h. den Zwischenraum
der Walzen stromabwärts
von der Walzvorrichtung. Am Eingang der Walzvorrichtung homogenisiert
man die Eigenspannungen des Bandes, und es werden auf diese Weise
die Fehler der Ebenheit, sowie die Welligkeit und die Krümmung nach
der Breite behoben. Am Ausgang der Walzvorrichtung behandelt man
die Krümmung
nach der Länge
des Bandes. Zur besseren Verständlichkeit
des folgenden Textes, wenn die "Biegung
nach der Länge" gemeint ist, begnügt man sich "Biegung" zu erwähnen.
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Die
Regelung der Presseinstellungs-Parameter am Eingang und am Ausgang
der Walzvorrichtung wird bei jedem Wechsel der Rolle, Platte (oder Tafel)
durchgeführt,
um diese Parameter nicht nur an die Abmessungs-Eigenschaften und
an die Fehlertypen des Bandes oder der Platte anzupassen, sondern
auch in Abhängigkeit
von der Biegung gemäß der Form,
welche man wünscht,
nach dem Walzen auf die Platte (oder auf die Tafel) zu prägen.
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Denn
gemäß der Anwendung,
für welche
die Hersteller diese gewalzten Platten (oder Tafeln) vorsehen, oder
auch abhängig
vom Anlagentyp, welchen die Hersteller besitzen, werden die Platten
mit einer Null-Biegung (Platte vollkommen eben), einer Positiv-Biegung
oder einer Negativ-Biegung geliefert.
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Es
wird zuerst die Regelung der Walzen-Presseinstellung der Walzvorrichtung
am Eingang gemäß an sich
bekannten Verfahren bewirkt, wobei dann die Walzen-Presseinstellung
am Ausgang geregelt wird.
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Bei
einem bekannten Mittel zum Regeln der Walzen der Walzvorrichtung
am Ausgang wird die Restbiegung von der Platte (oder von der Tafel)
nach dem Walzen überprüft. Zu diesem
Zweck hebt man die Platte mittels eines Hebetisches derart hoch, dass
die Platte an einem oder an zwei Stützpunkten aufgehängt ist,
wobei dann ein Operator die Biegung von der Platte misst, in dem
die Durchbiegung in der Mitte der Platte mit Hilfe eines Lineals
aufgenommen wird. Der Operator kann dann die Regelung der Presseinstellung
der Walzen am Ausgang einstellen zum Korrigieren der Biegung der
Platte und diese an den Wunsch des Herstellers anpassen. Diese Mess-Betätigung wird
so oft wie notwendig bei jedem Wechsel des Produkts (in der Form
von einer Rolle, einer Platte oder einer Tafel) erneuert.
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Diese
Technik weist folgende Nachteile auf:
- – die Messung
der Biegung einer Platte bei jedem Produktwechsel und die Anpassung
der Presseinstellung der Walzen am Ausgang von einem Operator verlangt,
die Walzlinie während
dieser Betätigung
zu stoppen, wodurch sich ein Produktivitäts-Verlust ergibt;
- – bestimmte
Walzlinien sind kompakt, und es ist nicht immer möglich, eine
Platten-Hebevorrichtung zu implantieren; in diesem Fall wird die
Messung der Biegung der Platte außerhalb der Linie mit einer
noch erheblicheren Stillstandszeit der Linie durchgeführt;
- – die
Hebe-Betätigung
der Platte kann Risiken für die
Sicherheit des Operators aufweisen, insbesondere bei den Platten
mit großen
Abmessungen (über
2 m Länge).
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Außerdem,
wenn die Abmessungs-Eigenschaften eines Bands einer gegebenen Rolle über die
gesamte Länge
konstant sind, gilt dies nicht auch hinsichtlich der mechanischen
Eigenschaften. Nun haben Variationen der mechanischen Eigenschaften eines
Bandes einen negativen Einfluss auf die Beherrschung der endgültigen Biegung
der Platten nach der Walzung des Bandes. Denn die Presseinstellung
der Walzen am Ausgang der Walzvorrichtung würde mit einer dem Band gegebenen
mechanischen Eigenschaft geregelt, wobei die Presseinstellung im
Verlauf des Walzens nicht mehr angepasst wird, falls die mechanischen
Eigenschaften auf relevante Art und Weise variieren.
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Aber
die Beherrschung der Restbiegung der Platte ist eine wichtige Betätigung in
der Messung, wobei die von den Herstellern verlangten Toleranzen mehr
und mehr enger werden, welche die Abmessungen und die Biegung der
Platte betreffen. Als Anhaltspunkt sind gegenwärtig die Toleranzen oft unterhalb
von ±3
mm/m, welche die Biegung der Platten, die zum LASER-Schnitt bestimmt
sind, und bestimmte automobile Anwendungen betreffen, wie die Verbindungs-Stücke. Die
Erfindung hat zum Ziel, die Nachteile des Verfahrens zu beheben,
welches im Stand der Technik verwendet wird.
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Die
Erfindung hat daher zum Gegenstand ein Verfahren zum Regeln einer
Walzvorrichtung in Echtzeit, welche zum Walzen von Metallbändern, Platten oder
Tafeln bestimmt ist, bei welchem, nachdem das Band gewalzt worden
ist, es geschnitten wird, um eine Platte oder eine Tafel zu erzielen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- – die Krümmung der
gewalzten Platte, welche entweder vom Walzen des geschnittenen Bandes oder
vom Walzen der Platte stammt, am Ausgang der Walzvorrichtung außerhalb
eines Stützbereichs
gemessen wird;
- – diese
Messung auf solche Weise korrigiert wird, dass der Einfluss des
Eigengewichts der gewalzten Platte eliminiert wird; und
- – gegebenenfalls
die Presseinstellung der Walzen, die am Ausgang der Walzvorrichtung
platziert sind, auf solche Weise korrigiert wird, dass eine gewalzte
Platte von geprüfter
Biegung erzielt wird.
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Gemäß anderen
bevorzugten Merkmalen der Erfindung:
- – die Messung
der Restbiegung der gewalzten Platte ausgehend von einer Messung
der Krümmung
der gewalzten Platte am Ausgang der Walzvorrichtung außerhalb
des Stützbereichs
verwirklicht wird, wobei die Messung mittels mindestens dreier Abstandsmesssensoren
durchgeführt
wird.
- – die
Messung der Restbiegung der gewalzten Platte von der gemessenen
Krümmung
und der Eigenkrümmung
der gewalzten Platte hergeleitet wird.
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Die
Erfindung hat auch zum Gegenstand eine Walzanlage von dem Typ, welcher
eine Walzvorrichtung zum Walzen von Metallbändern, Platten oder Tafeln
aufweist, mit Mitteln zum Schneiden des Bandes nach dem Walzen in
gewalzte Platten oder in gewalzte Tafeln, dadurch gekennzeichnet,
dass sie Mittel zur Messung der Restbiegung der gewalzten Platten
oder gewalzten Tafeln, welche entweder von dem Walzen des geschnittenen
Bands oder dem Walzen der Platte oder der Tafel stammen, am Ausgang
der Walzvorrichtung aufweist und Mittel zum Modifizieren der Presseinstellung
der Walzen aufweist, die am Ausgang der Walzvorrichtung platziert sind,
aufgrund von Indikationen, die von den Mitteln zum Messen der Restbiegung
geliefert werden.
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Gemäß anderen
bevorzugten Merkmalen der Erfindung:
- – die Mittel
zum Messen der Restbiegung mindestens drei Abstandsmesssensoren
aufweisen, wie optische Abstandsmesssensoren oder Wirbelstrom-Abstandsmesssensoren.
- – die
Walzanlage automatische Mittel zum Regeln der Presseinstellung der
Ausgangswalzen aufgrund der Indikationen der Messungen der Abstandsmesssensoren
aufweist
- – die
Messung der Krümmung
der gewalzten Platte auf Höhe
dieser gewalzten Platte außerhalb
eines Stützbereichs
verwirklicht wird.
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Wie
verständlich
ist, beruht die Erfindung auf dem Durchführen einer Echtzeit-Messung
der Biegung der Platte oder des in Platten geschnittenen Bandes
an ihrem/seinem Ausgang der Walzvorrichtung und auf dem Steuern
der Presseinstellung der Walzen in Abhängigkeit von den Ergebnissen
dieser Messung.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch das Lesen der folgenden
Beschreibung ersichtlich, die lediglich exemplarisch ist und mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen gemacht ist, in welchen:
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1 eine
schematische Schnitt-Ansicht einer Walzvorrichtung ist;
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2 die
Variation des Wertes der Restbiegung zeigt in Abhängigkeit
von den Presseinstellungen der Walzen am Ausgang der Walzvorrichtung.
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In
der 1 ist schematisch eine Walzvorrichtung 1 mit
zwei übereinander
angeordneten Kassetten 2, 3 gezeigt, welche motorisierte
Walzen 4 tragen, wobei die einen gegenüber den anderen versetzbar
angeordnet sind und zwischen welchen ein Metallband 5,
eine Platte oder eine Tafel eingefädelt ist. Die Anlage weist
Mittel 6 zum Schneiden am Ausgang der Walzvorrichtung,
einen Transporttisch 7, ein Mittel zum Befördern des
in Platten geschnittenen Bandes (in der Figur nicht dargestellt)
auf. Im Fall der Band-Walzung weist die Anlage Mittel 6 zum
Schneiden auf, welche am Ausgang der Walzvorrichtung angeordnet
sind. Selbstverständlich
sind die Mittel 6 zum Schneiden überflüssig, wenn Platten oder Tafeln direkt
gewalzt werden; sie können
jedoch in der Anlage vorhanden sein und werden in diesem Fall funktionsunfähig gemacht.
Mit 8 ist die Platte oder die Tafel repräsentiert
(kann entweder von dem Band nach der Walzung stammen oder kann von
der gewalzten Platte oder Tafel stammen), von der ein Abschnitt vom
Tisch 7 getragen ist und der andere Abschnitt über den
Tisch 7 hinausragt. Abstandsmesssensoren, welche in unserem
Schema unterhalb der Zone der nicht von dem Tisch 7 getragenen
gewalzten Platte 8 angeordnet sind, sind mit einem Regelsystem 11 der
Presseinstellung der Walzen 4a und 4b verbunden,
welche am Ausgang der Walzvorrichtung platziert sind, wobei dasselbe
mit einem Betätigungsglied 12 zum
Steuern der Presseinstellung am Ausgang (Walzen 4a und 4b)
verbunden ist.
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Das
Band oder die Metallplatte 5 wird in der Walzvorrichtung 1 durch
Abwickeln zwischen die Walzen 4 gewalzt. Am Ausgang der
Walzvorrichtung wird das Band 5 mittels der Schneide-Mittel 6 derart geschnitten,
welche entweder eine Schlagschere oder eine fliegende Schere, Rotations-
oder Trommel-Schere aufweisen, dass Platten 8, Tafeln oder Scheiben
erzielt werden mit einer Länge
L, die von der Vorwärtsbewegung
bestimmt ist. Ein Abschnitt der gewalzten Platte 8 liegt
auf dem Transport-Tisch 7, wohingegen eine Platten-Länge L', welche bei der Vorwärtsbewegung
mittels einer Detektions-Zelle 10 ermittelt wird, von dem
Tisch 7 hinausragt und sich daher außerhalb der Stützzone befindet.
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Mindestens
drei Messsensoren 9, welche auf einem Referenz-Sockel (in der Figur
nicht dargestellt) angeordnet sind, sind entweder oberhalb oder unterhalb
von der Zone positioniert, welche zu der Länge L' der Platte 8 korrespondiert,
messen den Abstand, der diese von jenem Abschnitt der Platten 8 mit
der Länge
L' separiert, derart
dass davon die Krümmung
C ermittelt wird. Die Messungen, welche von den Messsensoren 9 realisiert
werden, sind vorzugsweise berührungslose
Abstands-Messungen, um
ein Verfälschen
der Krümmungs-Messungen
des Abschnitts der Platte 8 mit der Länge L' zu vermeiden. Es werden daher berührungslose
Abstandsmesssensoren 9 wie Wirbelstrom-Messsensoren oder
optische Messsensoren verwendet ...
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Um
die Restbiegung Cr der Platte 8 ausgehend
von der gemessenen Krümmung
C zu ermitteln, empfiehlt es sich, die Krümmung Cp der
zugehörigen Platte 8 zu
berücksichtigen,
welche auf ihr Eigengewicht zurückzuführen ist.
Die Kenntnis der folgenden Parameter:
- – Länge L' der Platte 8,
welche über
den Tisch 7 hinausragt, welche von einer Positions-Tastzelle 10 ermittelt
wird,
- – Dicke
der Platte 8
- – Abstand
der Messsensoren 9 gegenüber dem Tisch 7, erlaubt
die Krümmung
Cp der Platte 8 zu berechen, welche
auf ihr Eigengewicht zurückzuführen ist.
So erzielt man leicht die Restbiegung Cr der
Platte 8 durch Abziehen des Wertes der Krümmung Cp, der Platte 8 von dem Wert der
gemessenen Krümmung
C.
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Mit
der Kenntnis der Restbiegung Cr der Platte 8 wird
die Übertragungsfunktion
berechnet, welche dann erlaubt, die Presseinstellung am Ausgang
(Walzen 4a und 4b) der Walzvorrichtung 1 derart
einzustellen, dass die Biegung der folgenden Platte 8 auf die
Anforderung vom Hersteller angepasst ist.
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Die
Biegung der Platte 8, welche von dem Hersteller gefordert
wird, kann Null (Platte vollkommen eben), positiv (Krümmung der
Platte nach oben) oder negativ (Krümmung der Platte nach unten)
sein. Zum Erzielen von Platten, welche eines der Profile aufweisen,
empfiehlt es sich, den Zwischenraum der Walzen 4a gegenüber den
Walzen 4b, welche am Ausgang der Walzvorrichtung 1 gelegen
sind, entweder aufzumachen oder zu verengen.
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Diese
Tätigkeit
kann von einem Operator durchgeführt
werden, welcher die unterschiedlichen, zuvor erwähnten Messungen sammelt, welcher
mit Hilfe jener Messungen die Übertragungsfunktion
berechnet, welche erlaubt, die Parameter der Presseinstellung am
Ausgang der Walzen 4a und 4b abzuleiten zum Eingeben
in das Regelsystem 11 gemäß der Biegung, welche man beabsichtig,
an der Platte anzubringen.
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Diese
Tätigkeit
kann auch automatisch von einem Rechengerät durchgeführt werden.
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Sobald
die Parameter der Presseinstellung der Walzen 4a und 4b ermittelt
sind, wirkt das Betätigungsglied 12 direkt
an der Presseinstellung der Walzen 4a und 4b am
Ausgang der Walzvorrichtung 1, d. h. an ihrem relativen
Zwischenraum.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt daher, in Echtzeit die Biegung jeder der Platten 8 zu prüfen. Daher
erlaubt, wenn die mechanischen Eigenschaften der Platte 8 von
einer Rolle variieren, die Echtzeitprüfung der Biegung der Platte 8 sofort
auf die Parameter der Presseinstellung am Ausgang der Walzvorrichtung 1 einzuwirken
und gegebenenfalls die Regelungen der Presseinstellung am Ausgang (Walzen 4a und 4b)
derart zu modifizieren, dass Platten 8 erzielt werden,
deren Biegung konstant ist oder von denen der Wert der Biegung im
Limit der vom Hersteller festgelegten Toleranz bleibt.
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Neben
dem zuvor erwähnten
Vorteil fallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Hebe-Betätigungen
der Platte und des Messens der Biegung von einem Operator weg und
es weist gegenüber dem
Stand der Technik die anderen, folgenden Vorteile auf:
- – Verbesserung
der Sicherheits-Bedingungen;
- – Unterdrückung der
Förderzeit
der Platten, was daher erlaubt, die gesamte Produktivität zu steigern;
- – Durchführungs-Schnelligkeit
der Korrekturen der Presseinstellung der Walzen, in dem Fall, wo ein
automatisches Rechengerät
verwendet wird,
- – einfach
durchzuführende
Prüfungs-Tätigkeit
der Biegung von der Platte, wobei man nicht auf Platten eine Länge von
kleiner als 3 m bei einer Dicke von 3 mm beschränkt ist, wie es der Fall mit
einem Stand-der-Technik-Verfahren war;
- – Raumgewinn:
die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist mit den kompakten Linien kompatibel, wobei sie viel weniger
Platz benötigt
als der, der zum Heben der Platte notwendig ist;
- – systematische
Prüfung
der Biegung von jeder der Platten (Archivierung der Werte).
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2 zeigt
die Variation von dem Wert der Restbiegung (dargestellt in mm/m)
in Abhängigkeit von
der Presseinstellung der Walzen am Ausgang der Walzvorrichtung (dargestellt
in mm/m).
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Das
betrachtete Material ist ein Stahlband mit 6 mm Dicke, mit 1500
mm Breite und mit einer Streckgrenze von 350 MPa. Der anfängliche
Plastifizierungsgrad des Bandes ist bei 60%. Der maximale Plastifizierungsgrad,
der bei jenem Beispiel vorgesehen ist, ist bei 80%. Der auferlegte
Plastifizierungsgrad ist von der Strategie der verwendeten Walzung und
der anfänglichen
Ebenheit des Bandes vor der Walzung abhängig. Die Größe der Variationen
der Biegung nach der Walzung korreliert direkt mit jenem Parameter.
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Die
folgenden Beispiele haben das Ziel, die Verwendung des Verfahrens
darzustellen.
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Im
Beispiel 1 messen die berührungslosen Abstandsmesssensoren
eine Restbiegung der Platte von +7 mm/m, welche nach dem Walzen
und dem Schneiden des Stahlbandes erzielt wird. Damit die Biegung
von jener Patte Null wird (Platte vollkommen eben), ist es nötig, dass
das Regelsystem (a) die Presseinstellung der Walzen am Ausgang der
Walzvorrichtung durch eine Korrektur von 0,15 mm derart korrigiert,
dass die Presseinstellung 0,32 mm erreichen würde.
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Im
Beispiel 2 messen die berührungslosen Abstandmesssensoren
eine Restbiegung der Platte von –7 mm/m, welche nach dem Walzen
und dem Schneiden des Stahlbandes erzielt wird. Damit die Biegung
von jener Patte Null wird (Platte vollkommen eben), ist es nötig, dass
das Regelsystem (a')
die Presseinstellung der Walzen am Ausgang der Walzvorrichtung durch
eine Korrektur von 0,2 mm derart korrigiert, dass die Presseinstellung
0,32 mm erreichen würde.