EP1074317B1 - Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes - Google Patents

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EP1074317B1
EP1074317B1 EP00115953A EP00115953A EP1074317B1 EP 1074317 B1 EP1074317 B1 EP 1074317B1 EP 00115953 A EP00115953 A EP 00115953A EP 00115953 A EP00115953 A EP 00115953A EP 1074317 B1 EP1074317 B1 EP 1074317B1
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EP
European Patent Office
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roll
rolling
roll gap
planeness
strip
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EP00115953A
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EP1074317A2 (de
EP1074317A3 (de
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Andreas Dr.-Ing. Hauger
Rainer Prof. Dr.-Ing. Kopp
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Muhr und Bender KG
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Muhr und Bender KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/38Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll bending
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/24Automatic variation of thickness according to a predetermined programme
    • B21B37/26Automatic variation of thickness according to a predetermined programme for obtaining one strip having successive lengths of different constant thickness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B38/00Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/02Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring flatness or profile of strips

Definitions

  • the invention relates to, according to the preamble of claim 1, a method for flexible rolling of a metal strip, wherein the metal strip during the rolling process by one between two work rolls led formed nip and targeted the nip during the rolling process is moved to over the length of the metal strip different strip thicknesses (see, for example, JP (A) 61172603).
  • the flexible rolling as a process for the production of flat metal strips with over Their length defines different tape thicknesses is already known from practice.
  • the flexible rolling is characterized in that during the rolling process of Rolling gap is deliberately moved.
  • the goal of flexible rolling is to Produce rolled products with load and weight optimized cross-sectional shapes.
  • the process is usually designed as coil-to-coil strip rolling.
  • the applied over the reel strip tension supports the rolling process and significantly improves the straightness of the finished strip profile in the longitudinal direction, ie in Roll direction.
  • a measure, the deviation from the ideal gap - caused by the deflection Rolling - to correct, consists in crowning the roll bale. This includes is understood the barrel-shaped or bulbous execution of the roll barrel. With this type of correction, it is possible to use only the work rolls, only the back-up rolls or to bump both the work rolls and the backup rolls. The bowing should be the deflection, which by the rolling forces and the own weight of the rollers is compensated, so that the gap between the Rolls again evenly, d. H. is constant over the length of the rolls. In However, the correction of the bending line is usually not complete and is, since the Roll form or the crowning is not changeable, only for a certain Operating case.
  • the flatness is an essential requirement for a metal strip. She is important to ensure the same ratios of band center to band edge for further processing to be able to. With nonplanar bands, it can cause unwanted effects when coiling come. This manifests itself in frictional stress peaks at the contact surfaces in the reeled coil either in the middle of the tape or at the edge of the tape depending on the band profile. This can vary depending on the wrap angle and the friction conditions occurring to gluing theticiancoilten Bandes lead, in particular, if following the rolling an annealing is carried out.
  • both the strip thickness and the Planarity set constant, monitored via complex control loops and when occurring Deviations regulated by corresponding actuators.
  • a control device for compensating the rolling force induced rolling deflection in conventional Strip rolling process is known for example from DE 22 64 333 C3.
  • Object of the present invention is to provide a method for flexible rolling a To provide metal strip available in which a good flatness can be achieved can, even with relatively wide bands.
  • the previously derived and described object is in a method of the beginning described type according to the invention essentially solved in that during each setting of the roll gap or immediately thereafter the bending lines of the work rolls depending on the set roll gap to achieve a flatness controlled by the metal strip.
  • Essential in the invention is therefore that the Influencing the bending lines of the work rolls when setting the roll gap - at least initially - not via a regulation, but via a controller, So a process in which a size - in this case, the bending lines of the work rolls - of a different size - in this case the nip - in a given, fixed relationship is affected.
  • the compensation of the bending line change due to the load changes in a roll gap change takes place by knowing the Biegelinienjokeit of the respective roll nips. If, for example, the roll gap is adjusted from S 1 to S 2 in a particular rolling stock, this adjustment of the roll gap leads to a change in the deflection of the work rolls.
  • This bendline change is known and forms the basis of the controlled compensation. The knowledge of the bending line change can follow from the given geometry, but can in particular be obtained empirically, namely the fact that corresponding measured variables are returned during the rolling process.
  • the bending line becomes directly dependent on the respective roll nips by application, d. H. Increase or decrease of certain rebound forces adapted to obtain a uniform gap over the length of the roll gap.
  • the optical measurement of the flatness can be directly behind the work rolls realize in a simple way.
  • the planarity of the metal strip becomes preferably over the entire width of the metal strip behind the nip for each Length increment measured.
  • the Measurement of the flatness over the entire width of the metal strip distributed Laserdickenmeßstationen are provided and that the laser thickness measurement via triangulation he follows.
  • the laser thickness measurement over the entire width of the metal strip allows in a simple way online optimization of the bending line of the work rolls.
  • the laser thickness measurement via triangulation made possible by the small measurement spot and the high measuring frequencies of 1 kHz and more even with short tape sections of about 50 mm in length determining the cross profile.
  • FIGS. 1 and 2 a part of a roll stand 1 on the one hand without counterbending (FIG. 1) and on the other hand with counter-bending (FIG. 2).
  • a cylindrical work roll 2 with roll barrel 3 and bearing pins 4, 5, the are stored in bearings 6, 7.
  • a Back-up roll 8 with a cylindrical support roll bale 9 and bearing journals 10, 11, which are stored in bearings 12, 13.
  • the upper rolls of the roll stand 1 are not shown.
  • the two lower corresponding rollers namely a lower work roll and a lower back-up roll. Located between the two work rolls the nip S.
  • Fig. 1 an application case when rolling a metal strip, not shown, is shown, wherein on the work roll 2, a rolling force F W is exercised.
  • the rolling force F W causes an elastic deflection of the work roll 2, so that the bending line B of the work roll 2 results.
  • the rolling force F W not only leads to a deflection of the work roll 2, but also to a deflection of the support roller 8, but this is not shown in detail.
  • Fig. 2 the state of the rollers 2, 8 is shown with a counter-bend.
  • the rolling gap S in contrast to the state shown in Fig. 1, a constant, uniform gap, so at least substantially constant constant distance between the two facing surfaces of the work rolls.
  • the work roll 2 In the state shown in Fig. 2, the work roll 2 is not bent.
  • the rolling force F W counteract against the back-up roller 8 applied bending forces F B.
  • the bending line B that of the central axis runs the work roll 2 corresponds, parallel to the outside of the work roll 2.
  • this is not the case. In this case is at a over the length of the work roll constant nip in contrast to the representation 2, the work roll bent, although the limiting the nip Line or surface of the work roll is horizontal.
  • the inventive method for flexible rolling of a metal strip runs Now so from that the roll gap S is selectively moved during the rolling process, to achieve a predetermined change in thickness of the metal strip over its length. It is essential, first, that during setting of the roll gap S or Immediately thereafter, the bending lines B of the work rolls 2 depending on the set Rolling gap to achieve a flatness of the metal strip can be controlled. This is by knowing the bend line dependence of the different ones Roll nips possible. As a result, the due to the different roll gaps caused deviation from the ideal gap compensated.
  • predetermined back bending forces F B are applied to the back-up rolls 8 in response to the various roll nips to achieve a working and back-up roll bend.
  • bending forces F B are applied to the work rolls 2 to control the unevenness.
  • a measured value acquisition is initially made via appropriate measuring means. Both the longitudinal and the transverse profile are measured. Subsequently, the longitudinal profile or cross profile recognition, whereby the control deviation between the actual and setpoint of the respective controlled variable is determined. The respective correction values are then fed to a control loop.
  • the change ⁇ h of the thickness of the metal strip is corrected to the predetermined target value according to the predetermined setpoint. For this purpose, a corresponding change ⁇ S of the roll gap is required. Of the change in the roll gap S, in turn, in turn depend on the respective work rolls 2 applied bending-back forces F B.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes, wobei das Metallband während des Walzprozesses durch einen zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt geführt und der Walzspalt während des Walzvorgangs gezielt verfahren wird, um über die Länge des Metallbandes unterschiedliche Banddicken zu erzielen (siehe z.B. JP(A) 6 1172603).
Das flexible Walzen als Verfahren zur Herstellung von planen Metallbändern mit über ihre Länge definiert unterschiedlichen Banddicken ist bereits aus der Praxis bekannt. Das flexible Walzen ist dadurch gekennzeichnet, daß während des Walzprozesses der Walzspalt gezielt verfahren wird. Hierbei werden unterschiedlich lange Bandabschnitte mit unterschiedlichen Banddicken gewalzt, die über unterschiedliche Steigungen miteinander verbunden sein können. Das Ziel des flexiblen Walzens ist es, Walzprodukte mit belastungs- und gewichtsoptimierten Querschnittsformen herzustellen. Das Verfahren ist üblicherweise als Bandwalzen von Coil auf Coil ausgelegt. Hierbei unterstützt der über den Haspel aufgebrachte Bandzug den Walzprozeß und verbessert wesentlich die Geradheit des fertigen Bandprofils in Längsrichtung, also in Walzrichtung.
Beim Walzen im Rahmen des konventionellen Bandwalzprozesses sind zur Verformung des in der Einlaufzone zum Walzspalt befindlichen Walzgutes erhebliche Kräfte erforderlich, welche zu einer elastischen Durchbiegung der Walzen führen. Durch die Durchbiegung der an ihren beiden Enden gelagerten Walzen ergibt sich eine Biegelinie, die meist parabelförmig ist und der Mittelachse der Walze entspricht. Da die Durchbiegung eine Abweichung vom gleichmäßigen Spaltmaß bzw. vom idealen Spalt verursacht, sind Korrekturmaßnahmen erforderlich.
Eine Maßnahme, die Abweichung vom idealen Spalt - verursacht durch die Durchbiegung der Walzen - zu korrigieren, besteht im Bombieren der Walzenballen. Hierunter wird die tonnenförmige oder bauchige Ausführung der Walzenballen verstanden. Bei dieser Art der Korrektur ist es möglich, nur die Arbeitswalzen, nur die Stützwalzen oder aber auch sowohl die Arbeitswalzen als auch die Stützwalzen zu bombieren. Das Bombieren soll die Durchbiegung, welche durch die Walzkräfte und das Eigenwicht der Walzen verursacht wird, so ausgleichen, daß der Spalt zwischen den Walzen wieder gleichmäßig verläuft, d. h. über die Länge der Walzen konstant ist. In der Regel ist die Korrektur der Biegelinie jedoch nicht vollständig und gilt, da die Walzenform bzw. die Bombierung nicht veränderlich ist, nur für einen bestimmten Betriebsfall.
Eine weitere Korrekturmöglichkeit besteht darin, daß jeweils ein Walzenballen durch Drehung in der Horizontalen um den Mittelpunkt seiner Berührungslinie mit der korrespondierenden Walze schräg zu deren Achse gestellt wird. Durch diese Schrägstellung ändert sich der Spalt an den Enden der Walzenballen, während er in der Mitte unverändert bleibt. Das Schrägstellen der Walzen gestattet durch die Variationsmöglichkeit zwar einen angenäherten Ausgleich der Durchbiegung für fast alle Betriebsfälle, ist aber hinsichtlich der erzielbaren Genauigkeit dem zuvor genannten Parabolschliff der Walzenballen gleichzusetzen.
Weiterhin ist es möglich, durch Aufbringen von Kräften auf die Lagerzapfen der Walzen ein Biegemoment zu erzeugen, welches den Biegemomenten beim Walzen entgegenwirkt. Dieses Vorspannen der Walzen gestattet ebenfalls wie die Schrägstellung einen angenäherten Ausgleich für fast alle Betriebsfälle. Nachteilig ist jedoch die wesentlich erhöhte Lagerbelastung. Hinsichtlich der erzielbaren Kompensation ist das Vorspannen mit dem Parabolschliff vergleichbar.
Schließlich besteht eine weitere Korrekturmöglichkeit in der Arbeitswalzenkühlung, bei der es sich um eine thermische Bombierung handelt.
Es versteht sich, daß die zuvor angesprochenen Korrekturmöglichkeiten zur Erzielung eines idealen Walzspalts in Walzwerken sowohl für sich als auch in Kombination miteinander angewendet werden können.
Im Gegensatz zum konventionellen Bandwalzprozeß ist es beim flexiblen Walzen besonders problematisch, daß während des Walzprozesses aufgrund der häufigen Dickenänderungen des Metallbandes ständig große Lastschwankungen am Walzgerüst auftreten, die zum einen zwar die erwünschte Banddickenänderung erbringen, zum anderen aber insbesondere für breitere Metallbänder eine erhebliche Änderung der Walzenbelastung über die Breite zur Folge haben. Hierdurch wird die Biegelinie der Arbeitswalzen, somit die geometrische Ausbildung des Walzenspaltes und damit die Planheit beeinflußt, sofern keine Korrektur zur Erzielung eines gleichmäßigen Spaltmaßes erfolgt. Wird beim flexiblen Walzen der Walzenspalt entsprechend dem geforderten Bandprofil ohne Korrektur verfahren, so entsteht für diesen Lastwechsel ein charakteristisches unplanes Bandprofil über die Breite. Aufgrund dieser Unplanheit besteht die Gefahr von Randwellen bzw. Bandrissen, da die bezogene Höhenformänderung und dementsprechend bezogene Längenformänderung nicht konstant über die Breite ist. Aufgrund dessen ergeben sich unterschiedliche Dicken über die Breite und hieraus unterschiedliche Längen, die diese Bandfehler verursachen.
Die Planheit ist eine wesentliche Anforderung an ein Metallband. Sie ist wichtig, um für die Weiterverarbeitung gleiche Verhältnisse von Bandmitte zu Bandkante gewährleisten zu können. Bei nicht planen Bändern kann es zu unerwünschten Effekten beim Aufhaspeln kommen. Dies äußert sich in Reibspannungsspitzen an den Kontaktflächen im aufgehaspelten Coil entweder in der Bandmitte oder an der Bandkante in Abhängigkeit vom Bandprofil. Dies kann in Abhängigkeit vom Umschlingungswinkel und den auftretenden Reibungsbedingungen zu einem Kleben des aufgecoilten Bandes führen, insbesondere, wenn im Anschluß an das Walzen eine Glühbehandlung durchgeführt wird.
Im konventionellen Bandwalzprozeß zur Herstellung von planen Metallbändern mit über ihre Länge gleichbleibender Dicke werden sowohl die Banddicke als auch die Planheitheit konstant eingestellt, über komplexe Regelkreise überwacht und bei auftretenden Abweichungen über entsprechende Stellglieder geregelt. Eine Regelungsvorrichtung zum Ausregeln der walzkraftbedingten Walzendurchbiegung im konventionellen Bandwalzprozeß ist beispielsweise aus der DE 22 64 333 C3 bekannt.
Problematisch ist, daß es bei der bekannten Regelung einer bestimmten Ansprechzeit und einer gewissen Regelzeit bedarf, bis die Regelung angesprochen hat und die Wirkung einer Störgrößenänderung durch die Wirkung der Regelung innerhalb der Meßgenauigkeit ausgeregelt ist. Dieses Problem des Ansprechens der Regelung und der erforderlichen Regelzeit spielt gerade beim flexiblen Walzen eine erhebliche Rolle, da zum Teil sehr kurze Bandabschnitte mit unterschiedlichen Dicken bei teilweise hohen Walzgeschwindigkeiten gewalzt werden müssen, und die Planheitheit letztlich über die gesamte Länge des flexibel gewalzten Bandes garantiert sein soll. Gerade für breitere Metallbänder ist dies ausgesprochen schwierig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gute Planheit erzielt werden kann, und zwar auch bei relativ breiten Bändern.
Die zuvor hergeleitete und beschriebene Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß während jedes Einstellens des Walzspalts oder unmittelbar danach die Biegelinien der Arbeitswalzen in Abhängigkeit vom eingestellten Walzspalt zur Erzielung einer Planheit des Metallbandes gesteuert werden. Wesentlich bei der Erfindung ist also, daß die Beeinflussung der Biegelinien der Arbeitswalzen beim Einstellen des Walzspalts - jedenfalls zunächst - nicht über eine Regelung erfolgt, sondern über eine Steuerung, also einen Vorgang, bei welchem eine Größe - vorliegend die Biegelinien der Arbeitswalzen - von einer anderen Größe - vorliegend dem Walzspalt - in einem vorgegebenen, festen Zusammenhang beeinflußt wird.
Bei der Erfindung erfolgt die Kompensation der Biegelinienänderung aufgrund der Lastwechsel bei einer Walzspaltänderung durch die Kenntnis der Biegelinienabhängigkeit von den jeweiligen Walzspalten. Wird beispielsweise bei einem bestimmten Walzgut der Walzspalt von S1 auf S2 verstellt, so führt diese Verstellung des Walzspalts zu einer Veränderung der Durchbiegung der Arbeitswalzen. Diese Biegelinienänderung ist bekannt und bildet die Grundlage der gesteuerten Kompensation. Das Bekanntsein der Biegelinienänderung kann aus der vorgegebenen Geometrie folgen, kann aber insbesondere empirisch gewonnen werden, nämlich dadurch, daß entsprechende Meßgrößen während des Walzprozesses rückgeführt werden.
Die Biegelinie wird im Ergebnis direkt in Abhängigkeit von den jeweiligen Walzspalten durch Aufbringung, d. h. Erhöhung oder Verminderung bestimmter Rückbiegekräfte angepaßt, um ein gleichmäßiges Spaltmaß über die Länge des Walzspalts zu erhalten. Durch diesen steuernden Eingriff auf den Walzprozeß beim Einstellen des Walzspalts kann gezielt auf das Metallband eingewirkt werden, und zwar bevor eine mögliche nachfolgende Regelung überhaupt wirksam wird, um letztlich ein über seine gesamte Breite planes Metallband zur Verfügung zu stellen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Planheit im Anschluß an die Steuerung und insbesondere unmittelbar nach der Einstellung des Walzspalts über wenigstens einen Regelkreis geregelt wird. Die Erfindung sieht also vor, daß zunächst, d. h. beim Einstellen des Walzspalts, lediglich eine Steuerung erfolgt. Äußere Störgrößen mit Ausnahme des sich ändernden Walzspalts können hierbei nicht berücksichtigt werden. Ist der steuernde Eingriff jedoch abgeschlossen, spricht die Regelung an, um die im Band verbliebene Unplanheit zu beseitigen und damit ein planes Metallband zu erzielen.
Während des flexiblen Walzens ist es aufgrund der vorgegebenen Dickenänderungen des Metallbandes mehrfach erforderlich, den Walzspalt zu verstellen. Daher ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß kurz vor oder während des erneuten Einstellens des Walzspalts die Regelung der Planheitunterbrochen wird und die Biegelinien der Arbeitswalzen in Abhängigkeit des neuen Walzspalts erneut gesteuert werden. Es ergibt sich also ein ständiger Wechsel zwischen Steuerung und Regelung in Abhängigkeit der vorbestimmten Dickenänderung des Metallbandes über seine Länge.
Zur Steuerung werden in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Walzspalten vorbestimmte Rückbiegekräfte auf die Arbeitswalzen und/oder die Stützwalzen aufgebracht, um eine Arbeitswalzenbiegung oder eine Stütz- und Arbeitswalzenbiegung zu erzielen. Korrespondierend hierzu werden zum Ausregeln einer Unplanheit des Metallbandes dem jeweiligen Belastungsfall angepaßte Rückbiegekräfte auf die Arbeitswalzen und/oder Stützwalzen aufgebracht, um ebenfalls eine Arbeitswalzenbiegung und/oder Stütz- und Arbeitswalzenbiegung zu erzielen. Die vorgenannte Steuerung bzw. Regelung läßt sich bevorzugt mit der erwähnten Arbeits- und/oder Stützwalzenbiegung umsetzen, da hier - der Verfahrgeschwindigkeit des Walzspalts entsprechend - schnelle Änderungen realisiert werden können, was gerade beim flexiblen Walzen mit zum Teil sehr kurzen Bandabschnitten wichtig ist. Denkbar wären aber auch andere Möglichkeiten, die Planheit zu beeinflussen, z. B. durch das Verschieben von Zwischenwalzen beim Six-High-Mill-Gerüst, durch hydraulisch gestützte Walzen oder durch das Cross-Rolling. Ziel ist es aber in jedem Fall, ein planes, flexibel gewalztes Band herzustellen und gleichzeitig die Haspelfähigkeit solcher Metallbänder zu verbessern bzw. zu optimieren.
Damit die Regelung im Anschluß an die Steuerung möglichst schnell anspricht, was, wie zuvor bereits ausgeführt worden ist, gerade beim flexiblen Walzen von erheblicher Bedeutung ist, empfiehlt es sich, daß die Messung der Planheit optisch vorgenommen wird. Die optische Messung der Planheit läßt sich unmittelbar hinter den Arbeitswalzen in einfacher Weise realisieren. Dabei wird die Planheit des Metallbandes bevorzugt über die gesamte Breite des Metallbandes hinter dem Walzspalt für jedes Längeninkrement gemessen.
Besonders bevorzugt im Zusammenhang mit der optischen Messung ist es, daß zur Messung der Planheit über die gesamte Breite des Metallbandes verteilte Laserdickenmeßstationen vorgesehen sind und daß die Laserdickenmessung über Triangulation erfolgt. Die Laserdickenmessung über die gesamte Breite des Metallbandes ermöglicht in einfacher Weise online eine Optimierung der Biegelinie der Arbeitswalzen. Die Laserdickenmessung über Triangulation ermöglicht durch den kleinen Meßfleck und die hohen Meßfrequenzen von 1 kHz und mehr auch bei kurzen Bandabschnitten von ca. 50 mm Länge das Bestimmen des Querprofils.
Es versteht sich, daß es grundsätzlich möglich ist, auch andere als optische Meßmittel zur Bestimmung einer nach der Steuerung im Band noch verbliebenen Unplanheit zu verwenden. So kann beispielsweise eine Stressometerrolle verwendet werden.
Im übrigen ist es von Vorteil, nicht nur die Planheit des Metallbandes zu regeln, sondern auch die Banddicke des Metallbandes in Längsrichtung. Dies kann in den Regelkreis zur Biegung der Arbeitswalzen integriert sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung nochmals erläutert. Es zeigt
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Teils eines Walzgerüstes ohne Gegenbiegung,
Fig. 2
eine Ansicht des Walzgerüstes aus Fig. 1 mit Gegenbiegung und
Fig. 3
die Darstellung eines Regelkreises.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines Walzgerüstes 1 einerseits ohne Gegenbiegung (Fig. 1) und andererseits mit Gegenbiegung (Fig. 2) dargestellt. Im einzelnen sind gezeigt eine zylindrische Arbeitswalze 2 mit Walzenballen 3 und Lagerzapfen 4, 5, die in Lagern 6, 7 gelagert sind. Oberhalb der Arbeitswalze 2 befindet sich eine Stützwalze 8 mit einem zylindrischen Stützwalzenballen 9 und Lagerzapfen 10, 11, die in Lagern 12, 13 gelagert sind. Bei der dargestellten Arbeitswalze 2 und der Stützwalze 8 handelt es sich um die oberen Walzen des Walzgerüstes 1. Nicht dargestellt sind die beiden unteren korrespondierenden Walzen, nämlich eine untere Arbeitswalze und eine untere Stützwalze. Zwischen den beiden Arbeitswalzen befindet sich der Walzspalt S.
Es versteht sich, daß die Erfindung sowohl bei einem Quarto-Walzgerüst als auch bei einem Duo-Walzgerüst angewendet werden kann und daß statt zylindrischer Arbeitswalzen 2 und Stützwalzen 8 grundsätzlich auch bombierte Walzen eingesetzt werden können.
In Fig. 1 ist ein Anwendungsfall beim Walzen eines nicht gezeigten Metallbandes dargestellt, wobei auf die Arbeitswalze 2 eine Walzkraft FW ausgeübt wird. Die Walzkraft FW bewirkt eine elastische Durchbiegung der Arbeitswalze 2, so daß sich die Biegelinie B der Arbeitswalze 2 ergibt. Die Walzkraft FW führt jedoch nicht nur zu einer Durchbiegung der Arbeitswalze 2, sondern auch zu einer Durchbiegung der Stützwalze 8, was jedoch im einzelnen nicht dargestellt ist.
In der Fig. 2 ist der Zustand der Walzen 2, 8 mit Gegenbiegung dargestellt. Der Walzspalt S hat im Gegensatz zum in Fig. 1 dargestellten Zustand ein konstantes, gleichmäßiges Spaltmaß, also einen zumindest im wesentlichen gleichbleibenden konstanten Abstand zwischen den beiden einander zugewandten Flächen der Arbeitswalzen. Im in Fig. 2 dargestellten Zustand ist die Arbeitswalze 2 nicht durchgebogen. Der Walzkraft FW wirken über die Stützwalze 8 aufgebrachte Rückbiegekräfte FB entgegen.
Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft die Biegelinie B, die der Mittelachse der Arbeitswalze 2 entspricht, parallel zur Außenseite der Arbeitswalze 2. Bei einem bombierten Walzenballen 3 ist dies nicht der Fall. In diesem Falle ist bei einem über die Länge der Arbeitswalze konstanten Walzspalt im Gegensatz zu der Darstellung gemäß Fig. 2 die Arbeitswalze durchgebogen, obwohl die den Walzspalt begrenzende Linie bzw. Fläche der Arbeitswalze horizontal verläuft.
Das erfindungsgemäßen Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes läuft nun so ab, daß der Walzspalt S während des Walzvorganges gezielt verfahren wird, um eine vorbestimmte Dickenänderung des Metallbandes über seine Länge zu erzielen. Wesentlich ist dabei zunächst, daß während des Einstellens des Walzspalts S oder unmittelbar danach die Biegelinien B der Arbeitswalzen 2 in Abhängigkeit vom eingestellten Walzspalt zur Erzielung einer Planheit des Metallbandes gesteuert werden. Dies ist durch die Kenntnis der Biegelinienabhängigkeit von den verschiedenen Walzspalten möglich. Hierdurch wird die aufgrund der verschiedenen Walzspalte verursachte Abweichung vom idealen Spalt kompensiert.
Im Anschluß an den zuvor beschriebenen steuernden Eingriff beim Einstellen des Walzspalts S wird die Planheit über den in Fig. 3 dargestellten Regelkreis geregelt. Hierdurch wird eine noch im Band nach dem steuernden Eingriff verbliebene Unplanheit ausgeregelt. Wird der Walzspalt S später wieder verstellt, wird die Regelung unterbrochen und in der zuvor erläuterten Weise wieder gesteuert.
Zur Steuerung werden in Abhängigkeit von den verschiedenen Walzspalten vorbestimmte Rückbiegekräfte FB auf die Stützwalzen 8 aufgebracht, um eine Arbeits- und Stützwalzenbiegung zu erzielen. Mit dem gleichen Ziel werden Rückbiegekräfte FB auf die Arbeitswalzen 2 zum Ausregeln der Unplanheit aufgebracht.
Zur Regelung wird zunächst eine Meßwerterfassung über entsprechende Meßmittel vorgenommen. Dabei wird sowohl das Längs- als auch das Querprofil vermessen. Anschließend erfolgt die Längsprofil- bzw. Querprofilerkennung, wobei die Regelabweichung zwischen Ist- und Sollwert der jeweiligen Regelgröße festgestellt wird. Die jeweiligen Korrekturwerte werden dann einem Regelkreis zugeführt. Bei der Längsprofilerkennung wird entsprechend dem vorgegebenen Sollwert die Änderung Δ h der Dicke des Metallbandes auf den vorgegebenen Sollwert korrigiert. Hierzu ist eine entsprechende Änderung Δ S des Walzspalts erforderlich. Von der Änderung des Walzspalts S hängen schließlich wiederum die auf die jeweiligen Arbeitswalzen 2 aufzubringenden Rückbiegekräfte FB ab.

Claims (10)

  1. Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes, wobei das Metallband während des Walzprozesses durch einen zwischen zwei Arbeitswalzen (3) gebildeten Walzspalt S geführt und der Walzspalt S während des Walzvorgangs gezielt verfahren wird, um über die Länge des Metallbandes unterschiedliche Banddicken zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß während jedes Einstellens des Walzspalts 5 oder unmittelbar danach die Biegelinien B der Arbeitswalzen (3) in Abhängigkeit vom eingestellten Walzspalt S zur Erzielung einer Planheit des Metallbandes gesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planheit im Anschluß an die Steuerung und insbesondere unmittelbar nach der Einstellung des Walzspalts S über wenigstens einen Regelkreis geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor oder während des erneuten Einstellens des Walzspalts S die Regelung der Planheit unterbrochen wird und die Biegelinien B der Arbeitswalzen (3) in Abhängigkeit der erneuten Walzspaltanstellung für den neuen Walzfall zur Erzielung der Planheit erneut gesteuert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Walzspalten S vorbestimmte Rückbiegekräfte FB auf die Arbeits- und/oder Stützwalzen (3,9) aufgebracht werden, um eine Arbeitswalzenbiegung B oder eine Stütz- und Arbeitswalzenbiegung B zu erzielen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausregeln einer Unplanheit des Metallbandes dem jeweiligen Belastungsfall angepaßte Rückbiegekräfte FB auf die Arbeits- und/oder Stützwalzen (3,9) aufgebracht werden, um eine Arbeitswalzendurchbiegung und/oder Stütz- und Arbeitswalzenbiegung B zu erzielen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Planheit berührungslos, z. B. optisch erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Planheit des Metallbandes über die gesamte Breite des Metallbandes hinter dem Walzspalt S für jedes Längeninkrement gemessen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Planheit über die gesamte Breite des Metallbandes verteilte Laserdickenmeßstationen vorgesehen sind und daß die Laserdickenmessung über Triangulation erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Planheit berührend, z. B. über eine Stressometerrolle erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Banddicke des Metallbandes in Längsrichtung geregelt wird.
EP00115953A 1999-08-06 2000-07-26 Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes Expired - Lifetime EP1074317B1 (de)

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DE19936522 1999-08-06
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DE19939166A DE19939166B4 (de) 1999-08-20 1999-08-20 Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes
DE19939166 1999-08-20

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