EP1112129A1 - Kombiniertes regelungssystem zur erzeugung bestimmter produkteigenschaften beim walzen von stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen bereich - Google Patents

Kombiniertes regelungssystem zur erzeugung bestimmter produkteigenschaften beim walzen von stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen bereich

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EP1112129A1
EP1112129A1 EP99969358A EP99969358A EP1112129A1 EP 1112129 A1 EP1112129 A1 EP 1112129A1 EP 99969358 A EP99969358 A EP 99969358A EP 99969358 A EP99969358 A EP 99969358A EP 1112129 A1 EP1112129 A1 EP 1112129A1
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rolls
rolling
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ferritic
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    • B21B2201/00—Special rolling modes
    • B21B2201/16—Two-phase or mixed-phase rolling

Definitions

  • the invention relates to a combined control system for generating defined product properties when rolling steel grades in the austenitic, mixed austenitic-ferritic and ferritic range using a measuring method for determining the roll gap of a work roll pair by detecting the absolute position of the support or work rolls on the respective
  • the gauge method has been used for thickness control for many years.
  • the strength of the rolling stock (C mat ) in the working area of the roll stand is linear
  • Characteristic has, that is a larger or smaller Waizkraft, neglecting the temperature compensation at the working point, a measure for a larger or smaller pass reduction in the roll gap
  • Thickness control allowed With this method, the deflection of position sensors is measured, which correct directly with the roll gap opening, so that a value corresponding to the rolling stock thickness is obtained. In the case of a four-high or six-high stand, this can be the springing-up or change in position of the support roller, which is measured directly.
  • a corresponding measuring system is in the German
  • the Wear and the thermal crowning of the rolls can be done with this system a more precise thickness control than before according to the gauge gauge.
  • profile, flatness and contour control is not possible with the known system; numerous other systems and methods are known for this, such as, for example
  • the final rolling temperature is set to the desired value in a continuous rolling mill with a given pass acceptance distribution by regulating the rolling speed and the interframe cooling
  • Rolling temperatures inter alia, reached by cooling phases between the rolling passes
  • the object of the present invention is to roll steel grades in different temperature ranges on a reversing rolling mill with at least one or a continuous rolling mill with at least two
  • a control system which, relative to the measured absolute position of the rolls, by means of sensors arranged alongside the roll, the upper edge of the upper and lower edge of the lower roll in segments over the bale length recorded that the measurement results of a model that takes into account the influences of the bending and roll setting systems, the deflection of the rolls, the flattening between the rolls, the flattening between the work roll and the material to be washed, and the wear and thermal stability of the rolls, into one Intervene in suitable regulations which influence the rolling gap and the rolling stock geometry and which, in addition to the required absolute thickness, brings about the required thickness profile and the flatness criteria.
  • Embodiments of the control system according to the invention are defined in the subclaims
  • This rolling mill (see Fig. 1) consists of at least three consecutively arranged Ho ⁇ zo ⁇ tal frameworks 2 to 3 (quartos or / and sextos), each of which is equipped with hydraulic adjustments 4.
  • the work rolls are provided on the inlet and outlet sides with a device 5 with which Controllable over the width and in intensity by means of a cooling and / or heating medium without contact or contact, the roller shape can be influenced.
  • feed systems 7 are arranged below or above the wipers, through which width a lubricant can be controlled on the roller or in the nip is sprayed in front of and behind the rolling mill and between the stands, devices 9 can be present with which the width and intensity can be controlled by means of a cooling and / or heating medium without contact or contact, the material temperature can be influenced, the last and possibly also the penultimate Scaffold is with the ate so-called OGCC system 8
  • a temperature measuring point 10 is arranged in front of each stand with which the rolling stock temperature is measured across the width and / or at points.
  • a measuring station 11 is installed behind the last stand, which has both the temperature and thickness profile and the flatness and width Surface quality recorded
  • the rolling stock 1 enters the first stand and leaves the road from the last stand 3.
  • the rolling temperature in the passes can be in the austenitic, mixed austenitic-ferritic and / or ferritic range
  • the roll influencing systems 5, 7 and the rolling stock influencing systems 9 can be used to set the respectively required rolling stock temperatures which have the required mechanical properties
  • the roll gap shape can also be influenced with the systems 5 7 in addition to the mechanical setting systems, which is recorded with the system 8 as a measuring element, so that suitable controls can intervene which, in addition to the required absolute thickness, also have the required thickness profile and pianism characteristic
  • OCC Optical Gauge & Crown Control
  • sensors 24 are arranged above the length of the bale and measure the actual profile shape in segments Sensors are mounted on a carrier. Because this carrier grinds on sliding shoes on the roller, the distance to the roller is constant.Therefore, sensors with a high resolution and a small measuring range can be used, e.g.
  • a defined measuring edge 23 is attached to these slide shoes, which is used for optical position measurement.Dh by means of the optical position measurement (measuring edge 23), the absolute position of the support rollers is detected and, relative to this, the upper edge or lower edge of the sensors (24) Support rollers over the length of the bale

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Description

Kombiniertes Regelungssystem zur Erzeugung bestimmter Produkteigenschaften beim Walzen von Stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen Bereich
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Regelungssystem zur Erzeugung definierter Produkteigenschaften beim Walzen von Stahlqualitaten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen Bereich unter Anwendung eines Messverfahrens zur Ermittlung des Walzspaltes eines Arbeitswalzenpaa.es durch Erfassen der absoluten Position der Stütz- oder Arbeitswalzen auf der jeweils dem
Walzspalt abgewandten Seite mittels optischen Positionsmessung.
Für die Dickenregelung wird seit vielen Jahren das Gaugemeter-Verfahren angewendet. Beim Gaugemeter-Verfahren (Fig. 3) wird angenommen, daß die Festigkeit des Walzgutes (Cmat) im Arbeitsbereich des Walzgerüstes eine lineare
Charakteristik hat, d h eine größere bzw kleinere Waizkraft ist, vernachlässigt man die Temperaturkompensation im Arbeitspunkt, ein Maß für eine größere bzw kleinere Stichabnahme im Walzspalt
Eine Weiterentwicklung ist das so genannte OGC-Verfahren, das eine genauere
Dickenregelung erlaubt Bei diesem Verfahren wird die Auslenkung von Positionsgebern gemessen, die mit der Walzspaltöffnuπg direkt korreiieren, so daß man einen der Walzgutdicke entsprechenden Wert erhält. Bei einem Quarto- oder Sextogerüst kann dies die Auffederung bzw Positioπsänderung der Stützwalze sein, die direkt gemessen wird. Eine entsprechendes Meßsystem ist in dem deutschen
Patent 42 03 469 beschrieben
Unter Berücksichtigung der Waizendurchbiegungen, den Abplattungen zwischen den Walzen, der Abplattung zwischen Walze und Walzgut sowie des Grundschliffes, des Verschleißes und der thermiscnen Balligkeit der Walzen kann mit diesem Syswtem eine genauere Dickeπregelung erfolgen als bisher nach dem Gaugemeterpπnzip Eine Profil-, Planheits- und Konturregelung ist jedoch mit dem bekannten System nicht möglich, hierzu sind zahlreiche andere Systeme und Verfahren bekannt, wie z B
- Arbeitswalzen mit einem bestimmten Grundschliff (symmetrisch / asymmetrisch)
- Verschieben der Arbeitswalzen in axialer Richtung
- Biegen der Arbeitswalzen in vertikaler Richtung
- Schleifen der Arbeitswalzen wahrend des Walzprozesses - Arbeitswalzen mit bestimmter Winkelstellung zur Walzrichtung (crossing)
- kontrollierte Arbeitswalzenkuhlung
- Stutzwalzen mit bestimmtem Walzenprofil
Für die Regelung der Walztemperaturen ist ein weiterer Regelkreis erforderlich Das Ansteuern einer bestimmten Walztemperatur ist eine wichtige Voraussetzung für den
Erhalt eines bestimmten Gefuges und somit für das Erreichen gewünschter mechanischer Eigenschaften des Walzgutes So wird z B in einer kontinuierlichen Walzstraße bei gegebener Stichabnahmeverteilung mittels Regelung der Walzgeschwmdigkeit sowie der Zwischengerustkuhlung die Endwalztemperatur auf den gewünschten Wert eingestellt In einer Reversierstraße werden bestimmte
Walztemperaturen u a durch Kuhlungsphasen zwischen den Walzstichen erreicht
Bisher sind Dicken-, Temperatur- und Profil-, Planheits- sowie Konturreglung getrennte Regelkreise Nachteiligerweise beeinflussen sich diese einzelnen Regelkreise gegenseitig und -je nach Vorgabe der Prioritäten- werden bestimmte
Zielgroßen nicht optimal erreicht
Gerade beim Walzen einiger Stahlqualltaten im Temperaturbereich unterhalb des Austenitgebietes ergeben sich z B für die Dickenreglung große Probleme, denn, wie schon oben erwähnt, baut das Gaugemeter-Verfahren auf einer linearen
Walzkraftcharakteristik auf Es ist aber bekannt, daß bei verschiedenen Stahlen unterhalb des Austenitgebietes eine Charakteristik der Fließspannung des Walzgutes vorliegt, die in diesem Temperaturbereich einen nichtlinearen Verlauf hat (Fig 4) In diesem Bereich bedeutet Walzkraftabfall deshalb nicht immer eine geringere Stichabnahme im Walzspalt, d h der Zusammenhang zwischen Walzkraft- und Dickenänderung ist nicht mehr eindeutig gegeben. Auch beim sog. „Flying Gauge Change" (Fig. 5), wo sich die Auslaufdicke innerhalb einer möglichst kurzen Zeit ändert, kann das Gaugemeter-Verfahren nicht angewendet werden, da sich einige den Walzprozeß bestimmende Einflußgrößen (z.B. Walzengeschwindigkeit, Walzkraft, Auslaufdicke) ändern, was durch das Gaugemeterverfahren nicht genau nachgebildet werden kann wird. Auch beim Walzen in einer Dünnband- Giesswalzanlage funktioniert das Gaugemeter-Verfahren nur bedingt. Denn aufgrund des Giessprozesses können Dicken- und Temperaturschwankungen im Walzgut auftreten, die den Arbeitsbereich einer herkömmlichen Gaugemeter-Regelung überschreiten.
Hier kann man zwar das im Patent DE 4203469 C2 vorgestellte Verfahren benutzen, doch werden dort nur die Walzenballenenden zur Messung herangezogen , was aber kein genaues Maß für die Walzenform liefert, da die Walzenform über die Balienlänge -neben anderen o.g. Systemen- mitteis einer steuerbaren Walzenkühlung sowie einer steuerbaren Walzspaltschmierung beeinflußt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Walzen von Stahlqualitäten in unterschiedlichen Temperaturbereichen auf einer Reversierwaizstrasse mit mindestens einem bzw. einer Kontiwalzstrasse mit mindestens zwei
Horizontal-Gerüsten, ein kombiniertes Regelungssystem und -verfahren anzuwenden, mit dem automatisch bestimmte Produkteigenschaften bzgl. geometrischer und mechanischer Eigenschaften erreicht werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird -ausgehend von dem als OGC bekannten Stand der Technik- ein Regelssytem vorgeschlagen, das relativ zur gemessenen absoluten Position der Walzen mittels längs der Walze nebeneinander angeordneter Sensoren die Oberkante der oberen bzw. Unterkante der unteren Walze jeweils über die Ballenlänge segmentweise erfaßt, daß die Meßergebnisse über ein Modell, das neben den Einflüssen der Biege- und Walzenstellsysteme, die Durchbiegungen der Walzen, die Abplattungen zwischen den Walzen, die Abplattung zwischen Arbeitswalze und Waizgut sowie den Verschleiß und die thermische Baliigkeit der Walzen berücksichtigt, in eine die Waizspalt- und die Walzgutgeometrie beeinflussende geeignete Regelungen eingreifen, die neben der geforderten Absolutdicke das geforderte Dickenprofil und die Planheitskriterien herbeiführt. Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen Regelsystems sind in den Unteranspruchen definiert
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des Beispiels einer Kontiwalzstr aße beschrieben Es zeigt
Fig 1 die schematische Ansicht einer Walzstraße mit drei Gerüsten,
Fig 2 die schematische Ansicht eines Walzensatzes mit dem erfindungsgemaßen Regelsystem,
Fig 3 ein bekanntes Gaugemeter-Diagramm,
Fig 4 die Fließspannungskurve eines ULC-Stahles und
Fig 5 die graphische Darstellung des Flying Gauge Change
Diese Walzstraße (siehe Fig 1) besteht aus mindestens drei hintereinander angeordneten Hoπzoπtal-Gerusten 2 bis 3 (Quartos oder/und Sextos), die jeweils mit hydraulischen Anstellungen 4 ausgerüstet sind Die Arbeitswalzen sind ein- und auslaufseitig mit einer Einrichtung 5 versehen, mit der über die Breite und in der Intensität steuerbar mittels eines Kühl- und/oder Heizmediums beruhrungsfrei oder kontaktbehaftet die Walzenform beeinflußt werden kann Einlaufseitig sind unter- bzw oberhalb der Abstreifer 6 Zufuhrsysteme 7 angeordnet, durch die über die Breite steuerbar ein Schmiermittel auf die Walze bzw in den Walzspalt gespritzt wird Vor und hinter der Walzstraße und zwischen den Gerüsten können Einrichtungen 9 vorhanden sein mit denen über die Breite und in der Intensität steuerbar mittels eines Kühl- und/oder Heizmediums beruhrungsfrei oder kontaktbehaftet die Waizguttemperatur beeinflußt werden kann Das letzte und evtl auch vorletzte Gerüst ist mit dem erfindungsgemaßen sog OGCC-System 8 ausgestattet Vor jedem Gerüst ist eine Temperaturmeßstelle 10 angeordnet mit der die Walzguttemperatur über die Breite und/oder punktuell gemessen wird Hinter dem letzten Gerüst ist eine Meßstation 11 installiert, die sowohl das Temperatur- und Dickenprofil als auch Breite Planheit und Oberflächengüte erfaßt Das Walzgut 1 tritt ins erste Gerüst ein und verlaßt die Straße aus dem letzten Gerüst 3 Die Walztemperatur in den Stichen kann im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und/oder ferritischen Bereich liegen
Neben der Geschwindigkeitsregelung können für einen gegebenen Stichplan mit definierten Abnahmen mittels der Walzenbeeinflussungssysteme 5, 7 sowie der Walzgutbeeinflussungssysteme 9 die jeweils geforderten Walzguttemperaturen eingestellt werden, die die geforderten mechanischen Eigenschaften zum Ziel haben
Gleichzeitig kann auch mit den Systemen 5 7 neben den mechanischen Einstellsystemen die Walzspaltform beeinflußt werden, was mit dem System 8 als Meßglied erfaßt wird, so daß geeignete Regelungen eingreifen können, die neben der geforderten Absolutdicke das geforderte Dickenprofil und Pianheitskπteπum zum Ziel haben
Wesentliches Meßsystem ist das in Fig 2 dargestellte Regelsystem (OGCC = Optical Gauge & Crown Control) Auf der Oberseite der oberen Stutzwalze 22 und/oder auf der Unterseite der unteren Stutzwalze sind über der Ballenlange mehrere Sensoren 24 angeordnet, die die tatsächliche Profilform segmentweise messen Diese Sensoren sind auf einem Trager montiert Dadurch, daß dieser Trager auf Gieitschuhen auf der Walze schleift ist der Abstand zur Walze konstant Somit können Sensoren, die eine hohe Auflosung und einen geringen Meßbereich haben, eingesetzt werden, z B Sensoren, die nach dem Induktionsprinzip den Abstand zu Walze messen Gleichzeitig ist auf diesen Gleitschuhen eine definierte Meßkante 23 angebracht, die der optischen Positionsmessung dient D h mittels der optischen Positionsmessung (Meßkante 23) wird die absolute Position der Stutzwalzen erfaßt und relativ dazu mit den Sensoren (24) die Oberkante bzw Unterkante der Stutzwalzen über die Ballenlange
Diese Meßergebnisse werden über ein Modell, das neben den Einflüssen der Biege- und Walzenstellsysteme die Durchbiegungen der Walzen 21 , 22, die Abplattungen zwischen den Walzen 21 , 22, die Abplattung zwischen Arbeitswalze 21 und Walzgut 25 sowie den Verschleiß und die thermische Balligkeit der Walzen 21, 22 berücksichtigt, in ein die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beschreibende Form übertragen D h die mit den Sensoren ermittelten Meßwerte geben ein Abbild des im Walzspalt befindlichen Walzgutes Rechnergesteuert wird in eine die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beeinflussende geeignete Regelungen eingegriffen, die neben der geforderten Absolutdicke aas geforderte Dickenprofil und die Planheitskritenen herbeiführt

Claims

Patentansprüche
1 Kombiniertes Regelungssystem zur Erzeugung definierter
Produkteigenschaften beim Walzen von Stahlqualltaten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen Bereich unter Anwendung eines Messverfahrens zur Ermittlung des Walzspaltes eines Walzenpaares durch Erfassen der absoluten Position der Arbeits- oder Stutzwalzen auf der dem Walzspalt abgewandten Seite mittels einer optischen Positioπsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß relativ zur gemessenen absoluten Position der Walzen mittels längs der
Walze nebeneinander angeordneter Sensoren die Oberkante der oberen bzw Unterkante der unteren Walze jeweils über die Ballenlange segmentweise erfaßt wird, daß die Meßergebnisse über ein Modell, das neben den Einflüssen der Biege- und Walzenstelisysteme, die Durchbiegungen der Walzen, die Abplattungen zwischen den Walzen, die Abplattung zwischen Arbeitswalze und Walzgut sowie den Verschleiß und die thermische Balligkeit der Walzen berücksichtigt, in eine die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beeinflussende geeignete Regelung eingreifen, die neben der geforderten Absoiutdicke das geforderte Dickenprofil und die Planheitskritenen herbeifuhrt
Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur geeigneten Regelung der Walzspalt- und die Waizgutgeometne die Arbeitswalzen ein- und auslaufseitig mit einer Einrichtung versehen sind, mit der über die Breite und in der Intensität steuerbar mittels eines Kühl- und/oder
Heizmediums beruhrungsfrei oder kontaktbehaftet die Walzenform beeinflußt werden kann
Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einlaufseitig unter- bzw oberhalb der an den Arbeitswalzen angreifenden Abstreifer (6) Flussigkeitszufuhrsysteme (7) angeordnet sind, durch die über die Breite steuerbar ein Schmiermittel auf die Walze bzw in den Walzspalt gespritzt wird Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur beruhrungsfreien oder kontaktbehafteten Beeinflussung der Walzguttemperatur vor und hinter der Walzstraße und zwischen den Gerüsten vorgesehen sind
Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens ein Gerüst mit dem erfindungsgemaßen Regelsystem (8) ausgestattet ist
Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Gerüst eine Temperaturmeßstelle (10) angeordnet ist, mit der die Walzguttemperatur über die Breite und/oder punktuell gemessen wird
Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruchl bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem letzten Gerüst eine Meßstation (1 1) installiert ist, die sowohl das Temperatur- und Dickenprofil als auch Breite, Planheit und
Oberflachengute erfaßt
Kombiniertes Regelungssystem nach Anspruchl bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsmaterial beim Walzprozess Giessband ist "
EP99969358A 1998-09-17 1999-09-14 Verfahren zur erzeugung bestimmter produkteigenschaften beim walzen von stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen bereich Revoked EP1112129B1 (de)

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DE19844305A DE19844305A1 (de) 1998-09-17 1998-09-17 Kombiniertes Regelungssystem zur Erzeugung bestimmter Produkteigenschaften beim Walzen von Stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen Bereich
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