EP1819456A1 - Verfahren und walzstrasse zum verbessern des ausfädelns eines metallwalzbandes, dessen walzband-ende mit walzgeschwindigkeit ausläuft - Google Patents

Verfahren und walzstrasse zum verbessern des ausfädelns eines metallwalzbandes, dessen walzband-ende mit walzgeschwindigkeit ausläuft

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EP1819456A1
EP1819456A1 EP06806568A EP06806568A EP1819456A1 EP 1819456 A1 EP1819456 A1 EP 1819456A1 EP 06806568 A EP06806568 A EP 06806568A EP 06806568 A EP06806568 A EP 06806568A EP 1819456 A1 EP1819456 A1 EP 1819456A1
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Description

Verfahren und Walzstraße zum Verbessern des Ausfädeins eines Metallwalzbandes, dessen Walzband-Ende mit Walzgeschwindigkeit ausläuft
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Walzstraße zum Verbessern des Ausfädeins eines Metallwalzbandes, dessen Walzband-Ende mit Walzge- schwindigkeit aus einem sich jeweils als letztem ergebenden Walzgerüst einer mehrgerüstigen Walzstraße ausläuft, wobei während des Walzens zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten zur Stabilisierung des Bandlaufs der Bandzug eingestellt wird.
Beim Warmwalzen von Stahl wird die Walzgeschwindigkeit so eingestellt, dass eine erforderliche Endwalztemperatur des Metallbandes, insbesondere Stahlbandes, erreicht wird. Diese Endwalztemperaturen müssen eingehalten werden, um die jeweils angestrebten metallurgischen Eigenschaften zu erzielen. Eine Reduzierung der Walzgeschwindigkeit ist auch am Bandende uner- wünscht. Das Ausfädeln des Metallbandes mit Walzgeschwindigkeit ist jedoch problematisch, insbesondere bei hohen Walzgeschwindigkeiten und dünnen Enddicken.
Während des Walzens ist der zwischen den Walzgerüsten eingestellte Bandzug ein entscheidender Faktor zur Stabilisierung des Bandlaufs. Beim Ausfädeln des Walzband-Endes aus einem Gerüst wird kurz vor oder spätestens mit dem Ausfädeln aus dem Walzgerüst der Bandzug abgebaut. Das Walzband-Ende wird dann zuglos in das nächste Walzgerüst eingezogen. In dieser Phase ist der Bandlauf labil und kleinere Störungen oder Abweichungen können zum „Verlaufen" des Walzband-Endes im Walzspalt führen. In einem solchen Fall läuft das Metallband aus der Gerüstmitte und erzeugt dabei Differenzwalzkräfte und ein Schiefstellen des Walzspaltes, was wiederum das Verlaufen beschleunigt. Ursachen für diesen Ablauf können ein nicht paralleler Walzspalt, Temperaturdifferenzen über die Bandbreite, ein Dickenkeil über die Bandbreite oder Bandhärtedifferenzen sein.
Es ist bekannt (EP 0 875 303 B1 ), eine die Differenzwalzkraft zwischen Antriebs- und Bedienungsseite der Walzgerüste korrigierende Regelung der Walzspalte unter Kompensation der Biege- und Balancierkräfte durch eine korrigierende stellwertgesteuerte Regelung der Walzspalte vorzusehen. Hierbei wird der Regelung, vor Weiterverarbeitung der Flachprodukte ein aus bei allen ein- zelnen Walzen gemessenen Horizontalkräfte gebildeter zusätzlicher Korrektur- Stellwert zugeführt. Die Lösung stellt ein sogenanntes Cross-Modul dar, über das die Dehnwerte auf den beiden Ständerseiten umgerechnet werden. Die Dehnwerte können durch entsprechende Positions-Sollwerte für die beiden Positions-Sollwerte für die beiden Anstellsysteme an der Antriebsseite und der Bedienungsseite der Walzgerüste kompensiert werden.
Bei zu großen Fehlern am Walzband-Ende ist diese Regelung jedoch nicht in der Lage, das Metallwalzband zu stabilisieren.
Bisherige Versuche, durch Eingreifen der Steuerleute in den Walzvorgang das Schwenken des Walzband-Endes zu minimieren oder gar zu vermeiden oder durch eine automatische Regelung den Steuermann zu ersetzen , führten nicht zu einem befriedigenden Ergebnis. Bei Eingriff in die Ausgangsposition während des Abbaus des Bandzuges lässt sich das Verlaufen des Walzband-Endes nicht vermeiden und es kommt zu Verwalzungen und entsprechenden Folge- probleme in den nächsten Walzgerüsten. Im schlimmsten Fall reißt das Walzband-Ende ab und es entstehen Schäden an den Arbeits- und Stützwalzen. Bei Metallwalzbändern, die besonders geringe Oberflächenfehler aufweisen müssen (dünnes Stahlband), kann eine einzige Verwalzung dazu führen, dass der Walzprozess unterbrochen werden muss und die Arbeitswalzen in einem oder mehreren Gerüsten ausgewechselt werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ausfädeln des Walzband-Endes am jeweils sich momentan ergebenden letzten Walzgerüst einer Walzstraße als selbständigen Verfahrensschritt zu betrachten und die Einstellung der Walzkräfte auf den beiden Seiten des Walzgerüstes rechtzeitig zu bewerten.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass kurz vor dem Verlassen des Walzband-Endes aus einem Gerüst die erzeugten Differenzwalzkräfte zwischen der Antriebsseite und der Bedienerseite separat für jedes Walzgerüst gemessen werden, daraus Schwenkwert und Schwenkrichtung der Differenzwalzkraft zur Bildung eines Korrekturwertes für die Anstellung der Walzen abgeleitet werden und die Anstellung korrigiert wird. Der Vorteil ist , dass die Ausgangssituation vor dem Ausfädeln verbessert wird und ein Verlaufen des Walzband-Endes weitestgehend vermieden wird. Die Richtung und der Wert der Differenzwalzkraft werden für diese Phase bestimmt und damit ein „Schwenkwert" für das Metallwalzband berechnet. Diese Schritte werden für jedes Walzgerüst separat durchgeführt, so dass die Eigenschaften des Metallwalzbandes an dieser Stelle und dessen geometrische Werte, die Dicke und die Härte, die Planheit und die Oberfläche jeweils in die Messung eingehen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Ergebnisse des jeweiligen Mess- Schrittes automatisch innerhalb des laufenden Walzprozesses von Walzgerüst zu Walzgerüst oder adaptiv von Metallwalzband zu Metallwalzband verwertet werden. Der Vorteil ist die Verarbeitung gewonnener Erfahrungen.
Eine Anwendungsmöglichkeit besteht darin, dass das Messergebnis für den Steuermann in der Steuerzentrale angezeigt wird und der Steuermann die Korrektur manuell während des Walzprozesses ausführt.
Eine andere Anwendung wird dadurch geschaffen, dass nach dem Ausfädeln des Walzband-Endes für eine ausgewählte Bandlänge ein Mittelwert der Diffe- renzwalzkraft zwischen der Antriebsseite und der Bedienerseite gebildet und im folgenden Metallwalzband verwertet wird. Eine Walzstraße zum Warmwalzen eines Metallwalzbandes, insbesondere eines dünnen Stahlbandes sieht mehrere auf Walzlinie arbeitende Walzgerüste vor, deren Arbeitswalzen und Stützwalzen jeweils auf der Antriebsseite für die Aufrechterhaltung eines Bandzuges zur Stabilisierung des Bandlaufs und für eine hohe Walzgeschwindigkeit angetrieben und jeweils Messvorrichtungen für die Messung der Walzkraft auf der Antriebsseite und auf der Bedienerseite vorgesehen sind.
Die gestellte Aufgabe wird hier erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Walzkräfte auf der Antriebsseite und auf der Bedienerseite mittels Kraftmessgeräten kurz vor dem Verlassen des Walzband-Endes als Differenzwalzkraft ermittelbar sind, dass eine Auswerte-Einheit für die Differenzwalzkraft des Metallband-Endes und eine Rechnereinheit für die Berechnung eines sog. Schwenkwertes für die Anstellung der Walzen während des Durchlaufs des Metallband- Endes vorgesehen sind. Die Vorteile sind auch hier diejenigen, die schon für das Verfahren aufgezeigt worden sind.
In Ausgestaltung der Walzgerüste wird vorgeschlagen, dass die Kraftmessgeräte für die Differenzwalzkraft des Metallband-Endes aus Kraftmessdosen, die jeweils unterhalb der unteren Stützwalze angeordnet sind, bestehen.
Die weitere Ausbildung der Messeinrichtungen ist dahingehend gestaltet, dass an die Rechner-Einheit eine Verzweigung für die Weiterleitung des Schwenkwertes entweder an eine Automatik für die Berücksichtigung beim laufenden oder nächsten Metallwalzband und / oder eine Anzeige einer Schwenkempfehlung für den Steuermann angeschlossen ist.
Vorteilhaft ist außerdem, dass die Automatik und / oder die Anzeige an einen Schwenk-Sollwertvergleicher und / oder einen Schwenk-Istwertvergleicher an- geschlossen ist und dass beide an eine Positionsregelung der hydraulischen Anstellung auf der Antriebsseite oder an eine Positionsregelung der hydraulischen Anstellung auf der Bedienerseite angeschlossen sind.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass die Positionsregelungen unter Einbeziehung einer Positions-Regelung für den absoluten Positions-Sollwert je- weils an eine Zylinderkraft-Regelung für die Antriebsseite und die Bedienerseite angeschlossen sind.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für das Verfahren und für die Ausbildung der Steuerung bzw. Regelung gezeigt, die nachfolgend näher beschrie- ben werden.
Es zeigen:
Fig. 1A einen stabilen Bandlauf beim Walzen mit Bandzug,
Fig. 1B einen instabilen Bandlauf beim Ausfädeln des Bandendes, das „verläuft", bei nicht paralleler und symmetrischer Anstellung der
Walzen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Steuerung bzw. Regelung des Verfahrens und
Fig. 3 die Berechnung des „Schwenkwertes" aufgrund der in den aufein- anderfolgenden Walzgerüsten einer Band-Walzstraße auftretenden Walzkräfte.
In Fig. 1A ist ein stabiler Bandlauf beim Walzen eines Metallwalzbandes 1 dargestellt, wobei das Walzband-Ende 1a in das jeweils letzte Walzgerüst 2 einer Warmband-Walzstraße 3 einläuft. Die Walzkräfte sind jeweils symmetrisch zur Gerüstmitte 2a (Fig. 2) wirkend angenommen. Im Gerüst F2 ist die Anstellung der Walzen 10,11 nicht parallel, sondern auf der Antriebsseite 4 weiter geöffnet als auf der Bedienerseite 5. Diese Einstellung führt durch die Einspannung des Metallwalzbandes 1 in den benachbarten Gerüsten F1 und F3 zu einer unsym- metrischen Bandspannungsverteilung über die Bandbreite, wodurch der Bandlauf stabilisiert wird und das Metallwalzband 1 daran hindert, seitlich zu verlau- fen. In diesem Zustand sind die Band-Einzugsgeschwindigkeiten für das Gerüst F2 auf der Antriebsseite 4 und der Bedienerseite 5 gleich.
In Fig. 1B ist ein instabiler Bandlauf beim Ausfädeln des Walzband-Endes 1a gezeigt, wobei nach dem Ausfädeln des Walzband-Endes 1a aus dem Gerüst F1 der stabilisierende Bandzug fehlt und es zu unterschiedlichen Bandeinzugsgeschwindigkeiten zwischen der Antriebsseite 4 und der Bedienerseite 5 des Gerüstes F2 kommt. Das Metallwalzband 1 wird in diesem Fall mit höherer Geschwindigkeit auf der Antriebsseite 4 eingezogen, so dass das Walzband-Ende 1a sich dreht und zur Antriebsseite 4 hin verläuft. Ein solcher Vorgang ist ge- fährlich und kann zu den beschriebenen Schäden führen.
Beim Verlassen des Walzband-Endes 1a aus der Gerüstmitte 2a (vgl. Fig. 2) werden die erzeugten Walzkräfte auf der Antriebsseite 4 und auf der Bedienerseite 5 verglichen oder separat für jedes Walzgerüst F1 , F2, F3, Fn...gemessen und dann ausgewertet. Aus diesen Messwerten wird die Richtung und der Wert der Differenz-walzkraft berechnet.
Die Ergebnisse des jeweiligen Mess-Schrittes werden automatisch innerhalb des laufenden Walzprozesses von Walzgerüst (F1 ) zu Walzgerüst (F2..F3..Fn) oder adaptiv von Metallband 1 zu einem neuen Metallband 1 verwendet.
Eine Verwertungs-Anwendung ist derart gestaltet, dass das Messergebnis für den Steuermann in der Steuerzentrale auf einem Monitor angezeigt wird und der Steuermann die Korrektur manuell während des Walzprozesses vornimmt.
Eine andere Verwertungsmöglichkeit besteht darin, dass nach dem Ausfädeln des Walzband-Endes 1a für eine ausgewählte Bandlänge ein Mittelwert der Differenz-walzkraft zwischen den Antriebsseiten 4 und den Bedienerseiten 5 gebildet und für das jeweils folgende Metallwalzband 1 verwertet wird. In Fig. 2 ist ein Walzgerüst 2 aus der Warmband-Walzstraße 3 (Fig. 1 ) dargestellt, dessen Arbeitswalzen 10 und Stützwalzen 11 jeweils auf der Antriebsseite 4 angetrieben sind, wobei der Bandzug zur Stabilisierung des Bandlaufs und für eine hohe Walzgeschwindigkeit eingestellt ist.. Außerdem sind nachstehend beschriebene Messvorrichtungen für die Messung der Walzkraft auf der An- triebsseite 4 und auf der Bedienerseite 5 vorhanden.
Während dem Verlassen des Walzband-Endes 1a aus dem Walzgerüst 2 werden die Walzkräfte im nächsten Walzgerüst 2 auf der Antriebsseite 4 und auf der Bedienerseite 5 mittels Kraftmessgeräten 12 und 13 (bspw. Kraftmessdo- sen 17 und 18) gemessen und daraus die Differenzwalzkraft ermittelt; danach wird die Differenzwalzkraft in einer Auswerte-Einheit 14 als im Einzelfall auftretende tatsächliche Differenz-walzkraft des jeweiligen Metallband-Endes 1a ermittelt. In einer angeschlossenen Rechnereinheit 15 wird ein Korrekturwert errechnet, der in der Fachsprache als „Schwenkwert" 16 für die Anstellung der Arbeits- und Stützwalzen 10, 11 bezeichnet wird. Der „Schwenkwert" 16 bezeichnet somit eine Korrektur der Anstellung der Walzen 10, 11 in einem Walzgerüst 2. Als Kraftmessgeräte 12, 13 für die Differenzwalzkraft des Metallband- Endes 1a kommen außer Kraftmessdosen 17, 18 auch andere im Walzenständer anzuordnende Dehn- oder Druckspannungs-Messgeräte in Betracht.
Weiterhin ist (vgl. Fig. 2) an die Rechner-Einheit 15 eine Verzweigung 19 für die Weiterleitung des Schwenkwertes 16 entweder an eine Automatik 20 für die Berücksichtigung beim laufenden oder nächsten Metallwalzband 1 und / oder eine Anzeige 21 einer Schwenkempfehlung für den Steuermann angeschlos- sen. Dementsprechend werden der automatische Schwenksollwert 23 des Steuermanns an eine Verzweigung 24 geleitet, in der die Werte an eine Positionsregelung 25 der hydraulischen Anstellung / Antriebsseite (der Walzen) und an eine Positionsregelung 26 der hydraulischen Anstellung auf der Bedienerseite 5 geführt werden. Die Schwenksollwerte 22 und 23 werden zum absoluten Positionssollwert 27 addiert bzw. subtrahiert. Die Positionsregelungen 25, 26 der hydraulischen Anstellungen auf der Antriebsseite 4 und auf der Bedienerseite 5 arbeiten mit diesen Positionssollwerten und sind jeweils an eine Zylinderkraft-Regelung 29 und 30 für die Antriebsseite 4 und die Bedienerseite 5 angeschlossen.
In Fig. 3 sind beispielsweise Auswertungen der Differenzkraft am Walzband- Ende 1a dargestellt. Nach dem Ausfädeln 31 aus dem Gerüst F M wird für eine bestimmte Zeit oder Bandlänge ein Mittelwert 32 der Differenzkraft gebildet. Für die verbleibende Zeit oder Bandlänge bis zum Ausfädeln 33 aus dem Gerüst Fi wird dann eine relative Abweichung 34 zu diesem Mittelwert integriert. Die Grö- ße des so berechneten Wertes bestimmt die Größe des Schwenkwerts 16 und das Vorzeichen die Richtung des "Schwenkens".
Bezugszeichenliste
1 Metallwalzband
1a Walzband-Ende
1 b dünnes Stahlband
2 Walzgerüst 2a Gerüstmitte F1 , F2, F3,...Fn in der Walzlinie aufeinanderfolgende Walzgerüste
3 Warmband-Walzstraße
4 Antriebsseite
5 Bedienerseite
6 Walzrichtung 7 Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit auf der Antriebsseite
8 Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit auf der Bedienerseite
9 Kraftmess-Seite
10 Arbeitswalze
11 Stützwalze 12 Kraftmessgerät auf der Antriebsseite
13 Kraftmessgerät auf der Bedienerseite
14 Auswerte-Einheit
15 Rechnereinheit
16 „Schwenkwert" 17 Kraftmessdose
18 Kraftmessdose
19 Verzweigung für die Daten-Weiterleitung
20 Automatik
21 Anzeige für eine Schwenk-Empfehlung 22 automatischer Schwenksollwert
23 Schwenksollwert des Steuermanns 24 Verzweigung
25 Positionsregelung der hydraulischen Anstellung / Antriebsseite
26 Positionsregelung der hydraulischen Anstellung / Bedienerseite
27 absoluter Positions-Sollwert 28 29 Zylinderkraft-Regelung
30 Zylinderkraft-Regelung
31 Ausfädeln aus einem Gerüst
32 Mittelwert
33 Ausfädeln aus einem Gerüst F1 34 relative Abweichung zu dem Mittelwert

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbessern des Ausfädeins eines Metallwalzbandes (1 ), dessen Walzband-Ende (1a) mit Walzgeschwindigkeit aus einem sich jeweils als letztem ergebenden Walzgerüst (2) einer mehrgerüstigen Walzstraße (3) ausläuft, wobei während des Walzens zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten (F1 / F2; F2 / F3....Fn) zur Stabilisierung des Bandlaufs der Bandzug (σ FI,F2,F3) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass kurz vor dem Verlassen des Walzband-Endes (1 a) aus einem Gerüst (2) die erzeugten Differenzwalzkräfte zwischen der Antriebsseite (4) und der Bedienerseite (5) separat für jedes Walzgerüst (F1 , F2, F3,...Fn) ge- messen werden, daraus Schwenkwert (16) und Schwenkrichtung der Differenzwalzkraft zur Bildung eines Korrekturwertes für die Anstellung der Walzen (10,11 ) abgeleitet werden und die Anstellung korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisse des jeweiligen Mess-Schrittes automatisch innerhalb des laufenden Walzprozesses von Walzgerüst (F1 ) zu Walzgerüst (F2...Fn) oder adaptiv von Metallwalzband (1) zu Metallwalzband (1) verwertet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messergebnis für den Steuermann in der Steuerzentrale angezeigt wird und der Steuermann die Korrektur manuell während des WaIz- prozesses ausführt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausfädeln des Walzband-Endes (1a) für eine ausgewählte Bandlänge ein Mittelwert der Differenzwalzkraft zwischen der Antriebsseite (4) und der Bedienerseite (5) gebildet und im folgenden Metallwalzband
(1) verwertet wird.
5. Walzstraße zum Warmwalzen eines Metallwalzbandes (1 ), insbesondere eines dünnen Stahlbandes (1b), mit mehreren auf Walzlinie arbeitenden Walzgerüsten (2), deren Arbeitswalzen (10) und Stützwalzen (11 ) jeweils auf der Antriebsseite (4) für die Aufrechterhaltung eines Bandzugs zur Stabilisierung des Bandlaufs und für eine hohe Walzgeschwindigkeit angetrieben und jeweils Messvorrichtungen für die Messung der Walzkraft auf der Antriebsseite (4) und auf der Bedienerseite (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzkräfte auf der Antriebsseite (4) und auf der Bedienerseite (5) mittels Kraftmessgeräten (12; 13) kurz vor dem Verlassen des Metallband- Endes (1a) als Differenzwalzkraft ermittelbar sind, dass eine Auswerte- Einheit (14) für die Differenzwalzkraft des Metallband-Endes (1a) und eine Rechnereinheit (15) für die Berechnung eines sog. Schwenkwertes (16) für die Anstellung der Walzen (10,11 ) während des Durchlaufs des Metallband-Endes (1a) vorgesehen sind.
6. Walzstraße nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessgeräte (12; 13) für die Differenzwalzkraft des Metallband-Endes (1a) aus Kraftmessdosen (17, 18), die jeweils unterhalb der unteren Stützwalze (11 ) angeordnet sind, bestehen.
7. Walzstraße nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Rechner-Einheit (15) eine Verzweigung (19) für die Weiterleitung des Schwenkwertes (16) entweder an eine Automatik (20) für die Berücksichtigung beim laufenden oder nächsten Metallwalzband (1 ) und / oder eine Anzeige (21 ) einer Schwenkempfehlung für den Steuermann angeschlossen ist.
8. Walzstraße nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatik (20) und / oder die Anzeige (21 ) an einen Schwenk- Sollwertvergleicher (22) und / oder einen Schwenk-Istwertvergleicher (23) angeschlossen ist und dass beide an eine Positionsregelung (25) der hydraulischen Anstellung auf der Antriebsseite (4) oder an eine Positionsregelung (26) der hydraulischen Anstellung auf der Bedienerseite (5) angeschlossen sind.
9. Walzstraße nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsregelungen (25, 26) unter Einbeziehung einer Positions- Regelung für den absoluten Positions-Sollwert (27) jeweils an eine Zylinderkraft-Regelung (29, 30) für die Antriebsseite (4) und die Bedienerseite (5) angeschlossen sind.
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