EP1230993B1 - Vorrichtung zur Verbesserung der Planheit von gewalztem Band, insbesondere von Stahlband - Google Patents

Vorrichtung zur Verbesserung der Planheit von gewalztem Band, insbesondere von Stahlband Download PDF

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EP1230993B1
EP1230993B1 EP02000832A EP02000832A EP1230993B1 EP 1230993 B1 EP1230993 B1 EP 1230993B1 EP 02000832 A EP02000832 A EP 02000832A EP 02000832 A EP02000832 A EP 02000832A EP 1230993 B1 EP1230993 B1 EP 1230993B1
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Holger Dr. Behrens
Gernot Richter
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    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/02—Feeding or supporting work; Braking or tensioning arrangements, e.g. threading arrangements
    • B21B39/08—Braking or tensioning arrangements
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/05—Stretching combined with rolling
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B2015/0071—Levelling the rolled product

Definitions

  • the invention relates to a device for improving the flatness of rolled in at least one roll stand band, in particular of steel strip.
  • a control variable for the preceding rolling stands is determined or calculated from this deviation.
  • the deviation from the desired flatness will be zero if the differences to predefined flatness values have been eliminated with the actuators usually present on a roll stand. This can be achieved if the unevenness entering the mill stand is brought about by the effect of the actuators on the mill stand, e.g. can be sufficiently influenced by tilting, bending, displacement of the rollers or by zone-wise cooling.
  • a corresponding minimum of unevenness is obtained after the stretch straightening.
  • the magnitude of the applied strain should be similar to the maximum incoming unevenness.
  • the dimensioning of the stretch leveler depends on the maximum possible and corrective unplanarity.
  • the size of the respective target value of the strip stretch without detriment to material quality such as solidification or surface degradation is determined by the situation and should only be so much to make just a flat band. Too much stretching, especially in the case of stainless and acid-resistant steels, would impair the surface, e.g. Loss of shine, lead.
  • the essay of Kapellner A "New developments in skinpassing for hot dip electroplating lines” Iron and Steel Engineer, Association of Iron and Steel Engineers. Pittsburgh, US, Vol. 74, No. 3, March 1997 (1997-03), pages 39-42 , XP000689856 ISSN: 0021-1559 discloses a device for improving the flatness of rolled steel strip.
  • the apparatus comprises, viewed in the rolling direction, first a rolling stand, downstream of the rolling stand a flatness measuring roll and the flatness measuring roll arranged downstream of a drafting jig.
  • the flatness signal of Flatness measuring roller is fed back to the rolling stand while a Switzerlandnapssmesssignal is pre-coupled to the stretch leveler.
  • the invention has for its object to provide by evaluating the current flatness deviation by means of a Planheitsmeßrolle the actually required stretch target value for the drafting jig, the measurement of unevenness in real time, in order to always only the minimum required yield value use, and consequently a targeted planarity of the tape with minimal influence on the surface finish and other material properties to achieve.
  • the object is achieved in a device referred to in the preamble of claim 1 with the invention in that the measurement and control unit is designed to compare the 2 flatness signal with a draft setpoint and abandon the result of this comparison as a control deviation to the drafting judge.
  • the occurrence of residual unevenness of the strip from the rolling stand is eliminated by the achieved thereby cooperation of the two aggregates flatness measuring rollers and plug-in just a short distance behind the rolling mill, without affecting the material qualities of the strip.
  • an evaluation algorithm can be provided, which makes a decision in accordance with the signals of the actual flatness of the first and / or second planarity measuring roll, whether influencing the rolling mill actuators and / or the drafting jig is most effective.
  • the actuators of the rolling mill and the drafting jig are a unit for improving the flatness of belts, that the stretch leveler is formed without a cassette system and that the rolling mill, the Planheitsmeßrollen, the S-roll guide and the drafting by means of Measuring and control units are technically in communication.
  • Figure 2 shows the pedigree of the aforementioned device, supplemented by a second planarity measuring roller PMR 2 in accordance with the stretcher STR.
  • the determined on the measuring roller actual flatness value is examined in an evaluation algorithm after whether depending on the determined residual planarity in the band according to actual signal of the measuring roller PMR 2 in the rolling stand WW, or in the stretch straightener STR influencing the flatness is most effective.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the functional principle for improving the flatness by determining the draft setpoint value at the stretch straightener STR when using a flatness measuring roll PMR.
  • an S-roller guide SF is arranged between the Planheitsmeßrolle PMR and the stretch straightener STR.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Planheit von in wenigstens einem Walzgerüst gewalztem Band, insbesondere von Stahlband.
  • Falls die geforderten Soll-Werte für die Planheit eines Bandes nach Passieren eines Walzwerks im Abgleich mit den Ist-Meßwerten einer Planheitsmeßrolle nicht übereinstimmen, so wird aus dieser Abweichung eine Stellgröße für die vorgeschalteten Walzgerüste ermittelt bzw. errechnet.
  • Die Abweichung zur Soll-Planheit wird Null sein, wenn mit den an einem Walzgerüst üblicherweise vorhandenen Stellgliedern die Differenzen zu vorgegebenen Planheitswerten eliminiert worden sind. Dies läßt sich erreichen, wenn die in das Walzgerüst einlaufende Unplanheit durch Wirkung der Stellglieder am Walzgerüst, z.B. durch Kippen, Biegung, Verschiebung der Walzen bzw. durch zonenweises Kühlen hinreichend beeinflußt werden kann.
  • Ist jedoch der Einfluß der Stellglieder am Walzgerüst auf die Planheitsverteilung bzw. Unplanheit des Walzbandes begrenzt, z.B. weil
    • nur ein Walzstich möglich ist, oder
    • ein Duo-Gerüst zur Oberflächenverbesserung zum Einsatz kommt, oder
    • Stellglieder fehlen bzw. in ihrer Wirksamkeit eingeschränkt sind
    und die einlaufende Unplanheit unbekannt ist bzw. material- bzw. produktionsbedingten Schwankungen unterliegt, kommt bekanntlich zur Erfüllung hoher Anforderungen an die Planheit des Fertigmaterials hinter dem Walzwerk ein Streckrichter zum Einsatz.
  • Im Streckrichter erfolgt eine plastische Dehnung des Bandes, bspw. durch Biegung unter Zug um Biegerollen, oder durch Zug zwischen S-Rollen bei Streckrichtem ohne Biegekassette. Dadurch wird die nach dem Walzen vorliegende Unplanheit des Bandes reduziert.
  • Nach Maßgabe der Größe der aufgebrachten Dehnung des Bandes und seiner Materialeigenschaften wird ein entsprechendes Minimum an Unplanheit nach dem Streckrichten erhalten. Dabei sollte die Größenordnung der aufzubringenden Dehnung ähnlich der maximalen einlaufenden Unplanheit sein. Die Dimensionierung des Streckrichters richtet sich nach der maximal möglichen und zu korrigierenden Unplanheit. Die Größe des jeweiligen Soll-Wertes der Bandstreckung ohne Nachteil für Materialqualität wie Verfestigung oder Oberflächenbeeinträchtigung wird situationsbedingt bestimmt und soll nur so viel betragen, um gerade ein planes Band zu ergeben. Denn zuviel Streckung würde vor allem bei rost- und säurebeständigen Stählen zu einer Beeinträchtigung der Oberfläche, z.B. Glanzverlust, führen.
  • Um stets hohe Qualitätsanforderungen zu erfüllen, dabei jedoch den materialbedingten Planheitsschwankungen zu entsprechen, werden in der Praxis vielfach Standardeinstellungen mit etwas größeren Dehnungswerten verwendet, die dann die auslaufende Oberflächengüte negativ beeinflussen können.
  • Der Aufsatz von Kapellner A: "New developments in skinpassing for hot dip galvanizing lines" Iron and Steel Engineer, Association of Iron and Steel Engineers. Pittsburgh, US, Band 74, Nr. 3, März 1997 (1997-03), Seiten 39-42, XP000689856 ISSN: 0021-1559 offenbart eine Vorrichtung zur Verbesserung der Planheit von gewalztem Stahlband. Die Vorrichtung umfasst in Walzrichtung gesehen zunächst ein Walzgerüst, dem Walzgerüst nachgeordnet eine Planheitsmessrolle und der Planheitsmessrolle nachgeordnet einen Streckrichter. Das Planheitssignal der Planheitsmessrolle wird auf das Walzgerüst zurückgekoppelt während ein Zugspannungsmesssignal auf den Streckrichter vorgekoppelt wird.
  • Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch Auswertung der aktuellen Planheitsabweichung mittels einer Planheitsmeßrolle den tatsächlich erforderlichen Streckungs-Sollwert für den Streckrichter anzugeben, wobei die Messung der Unplanheiten in Echtzeit erfolgt, um damit immer nur den minimal erforderlichen Streckwert zu verwenden, und infolgedessen eine gezielte Planheit des Bandes mit minimaler Beeinflussung der Oberflächengüte und anderer Materialeigenschaften zu erzielen.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch, dass die Mess- und Regelungseinheit ausgebildet ist, das 2Planheitssignal mit einem Streckungssollwert zu vergleichen und das Ergebnis dieses Vergleiches als Regelabweichung dem Streckrichter aufzugeben.
  • Mit Vorteil wird durch das dabei erreichte Zusammenwirken von den beiden Aggregaten Planheitsmessrollen und Steckrichter in nur kurzem Abstand hinter dem Walzwerk das Auftreten von Rest-Unplanheiten des Bandes aus dem Walzgerüst eliminiert, und zwar ohne Beeinträchtigung der Materialqualitäten des Bandes.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.
  • Danach ist zwischen dem Walzgerüst und dem Streckrichter eine erste Planheitsmeßrolle, und nach dem Streckrichter eine zweite Planheitsmeßrolle angeordnet, deren Planheits-lst-Signale als Regelgröße zur Sollwert-Korrektur auf den Streckrichter, und/oder als Regelgröße zur Korrektur der Stellglieder des Walzwerks auf diese zurückgeführt werden.
  • In dieser Rückführung kann ein Auswerte-Algorithmus vorgesehen sein, der nach Maßgabe der Signale der Ist-Planheit der ersten und/oder zweiten Planheitsmeßrolle eine Entscheidung trifft, ob eine Beeinflussung der Walzwerks-Stellglieder und/oder des Streckrichters am effektivsten ist.
  • Und schließlich sehen weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung vor, dass die Stellglieder des Walzwerks und des Streckrichters eine Einheit zur Verbesserung der Planlage von Bändern sind, dass der Streckrichter ohne Kassettensystem ausgebildet ist und dass das Walzgerüst, die Planheitsmeßrollen, die S-Rollenführung sowie der Streckrichter mittels Meß- und Regeleinheiten regeltechnisch in Verbindung stehen.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung einiger in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen
    • Figur 1
    ein Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Stammbaumes;
    Figur 2
    den Stammbaum der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer Ergänzung durch eine zweite Planheitsmeßrolle und einen Auswertungs-Algorithmus;
    Figur 3
    eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips der Vorrichtung zur Verbesserung der Planheit durch Ermittlung des Verlängerungs-Sollwertes am Streckrichter beim Einsatz einer Planheitsmeßrolle.
  • Aus Figur 1 ist die prinzipielle Anordnung der Funktionsglieder des Walzgerüsts WW im Zusammenwirken bzw. in Verknüpfung mit einerseits dem Sollwert der Planheit, den Stellgliedern des Walzgerüsts WW und dem Planheitssignal der Planheitsmeßrolle PMR ersichtlich. Das Planheitssignal der Meßrolle wird mit dem Sollwert STR verglichen und das Resultat als Regelgröße zusammen mit einem Signal der Planheitsmeßrolle PMR der Streckrichteranordnung STR aufgegeben, die ihrerseits die Funktion der Spannrollen beherrscht.
  • Figur 2 zeigt den Stammbaum der vorgenannten Vorrichtung, ergänzt durch eine zweite Planheitsmeßrolle PMR 2 in Nachordnung nach dem Streckrichter STR. Der an der Meßrolle ermittelte Ist-Planheitswert wird in einem Auswertungs-Algorithmus danach untersucht, ob je nach ermittelter Restplanheit im Band gemäß Ist-Signal der Meßrolle PMR 2 im Walzgerüst WW, oder im Streckrichter STR eine Beeinflussung der Planheit am effektivsten ist.
  • Ergänzend zu den vorgenannten funktionellen bzw. prinzipiellen Zusammenhängen zeigt Figur 3 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips zur Verbesserung der Planheit durch Ermittlung des Streckungs-Sollwertes am Streckrichter STR beim Einsatz einer Planheitsmeßrolle PMR. Hierbei ist zwischen der Planheitsmeßrolle PMR und dem Streckrichter STR eine S-Rollenführung SF angeordnet.
  • Aus dem gezeigten Arbeitsschema ist - besser als aus der wörtlichen Beschreibung - das synergistische Zusammenspiel der Meß- und Funktionsglieder erkennbar.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Verbesserung der Planheit von gewalztem Band, insbesondere von Stahlband, umfassend:
    wenigstens ein Walzgerüst (WW) zum Walzen des Bandes;
    wenigstens eine - in Walzrichtung gesehen einem letzten Walzgerüst nachgeordnete - Planheitsmessrolle (PMR) zum Erzeugen eines Planheitssignals;
    einen der Planheitsmessrolle (PMR) in Walzrichtung nachgeordneten Streckrichter (STR); und
    mindestens eine Mess- und Regelungseinheit zum regelungstechnischen Verknüpfen des Walzgerüstes, der Planheitsmessrolle und des Streckrichters miteinander;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Mess- und Regelungseinheit ausgebildet ist, das Planheitssignal mit einem Streckungs-Sollwert zu vergleichen und das Ergebnis dieses Vergleiches als Regelabweichung (e) dem Streckrichter (STR) aufzugeben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Walzgerüst (WW) und dem Streckrichter (STR) eine erste Planheitsmeßrolle (PMR), und nach dem Streckrichter (STR) eine zweite Planheitsmeßrolle (PMR) angeordnet ist, deren Planheits-lst-Signale als Regelgröße zur Sollwert-Korrektur auf den Streckrichter STR, und/oder als Regelgröße zur Korrektur der Stellgrößen des Walzwerks (WW) auf diese zurückgeführt werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Rückführung ein Auswerte-Algorithmus vorgesehen ist, der nach Maßgabe der Signale der Ist-Planheit der ersten und/oder zweiten Planheitsmeßrolle (PMR) eine Entscheidung erstellt, ob eine Beeinflussung der Walzwerks-Stellglieder und/oder des Streckrichters (STR) am effektivsten ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Stellglieder des Walzwerks (WW) und des Streckrichters (STR) eine Einheit zur Verbesserung der Planlage von Bändern sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Streckrichter (STR) ohne Kassettensystem ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dem Streckrichter (STR) eine S-Rollenführung (SF) für das Walzband vorgeordnet und/oder nachgeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die S-Rollenführung (SF) mit Hilfe der Meß- und Regelungseinheiten mit dem Walzgerüst (WW), der Planheitsmessrolle (PMR) und dem Streckrichter regelungstechnisch verknüpft ist.
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