EP1924369B1 - Verfahren zum schmieren und kühlen von walzen und metallband beim walzen, insbesondere beim kaltwalzen von metallbändern - Google Patents

Verfahren zum schmieren und kühlen von walzen und metallband beim walzen, insbesondere beim kaltwalzen von metallbändern Download PDF

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EP1924369B1
EP1924369B1 EP06791668A EP06791668A EP1924369B1 EP 1924369 B1 EP1924369 B1 EP 1924369B1 EP 06791668 A EP06791668 A EP 06791668A EP 06791668 A EP06791668 A EP 06791668A EP 1924369 B1 EP1924369 B1 EP 1924369B1
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EP
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rolling
strip
model
metal strip
lubricant
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Ludwig Weingarten
Friedhelm Gieseler
Peter Jollet
Hans-Peter Richter
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SMS Siemag AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for lubricating and cooling of rolls and metal strip during rolling, especially during cold rolling, of metal strips, wherein at least on the inlet side, a lubricant and on the outlet side, a coolant is applied by spraying and wherein lubricating, cleaning and inerting substances or Gases (media) or their combination at the rolled strip bottom and on the rolled strip top and / or on the lower work roll or the upper work roll are supplied.
  • the invention has for its object to achieve a higher production of high-quality metallic rolled strip by saving process steps, with better strip qualities by a more stable rolling process, in particular a friction adjustment in the nip, to be made possible.
  • the amount of applied on the inlet side pure lubricant without high water content with controlled viscosity using a physical computing model is continuously calculated and metered so that it corresponds to the minimum amount of lubricant that is actually required for rolling and that the physical calculation model for the continuous calculation of the minimum amount of lubricant includes the process data metal strip speed, metal strip quality, metal strip flatness, metal strip surface, metal strip tension on the inlet side and on the outlet side of the rolling stand, and the process data rolling force, work rolls Diameter, work roll roughness and roll material continuously considered.
  • the advantages are a better strip quality by a more stable rolling process, in particular, a friction adjustment in the nip is possible.
  • a subsequent ⁇ lentfemung is no longer necessary and thereby further process steps are spared.
  • the minimum lubrication means that only as much lubricant is applied to the inlet side as is necessary to achieve the desired product quality. It also eliminates disposal facilities and their cost of oil emulsions.
  • variable process variables eg belt speed, rolling force, rolling torque, overfeed, strip tension, strip tension distribution over the belt width, belt temperature , Roll temperature, strip thickness and thickness decrease
  • preservatives can be used directly on the outlet side.
  • the advantages consist in, for example, a change in the mixing ratio of differently acting media, for example mixing of a substance with strongly nip friction-reducing action and a substance with little influence on the nip friction, however with high washing effect, can be made.
  • Another embodiment is provided to the effect that before the start of the rolling process data, such as. Walzkraft, strip tension, strip thickness u. Like. Be predefined in a stitch plan, which is processed in the computer program.
  • the invention is further embodied in that process data are used for specifying a control loop for strip thickness, rolling stock elongation, strip flatness, strip roughness and / or strip surface.
  • a lubricant selection is made according to manufacturer type, viscosity and temperature behavior.
  • a rolling mill 1 for metal strips 2 (for example made of heavy or light metal of various alloys) has upper and lower work rolls 3, 4, which are mounted between support rolls 5, 6 in chocks.
  • Fig. 1 shows a four-roll stand.
  • the described application is applicable to all types of rolling stands, such as a six-high rolling stand, a twenty-high rolling stand, a Duo stand, etc.).
  • the metal strip 2 is fed from a unwinding station 7 on an entrance side 7a to a winding station 8 on the Outlet side 8a out.
  • a pure lubricant 9 as a chemical composition
  • a coolant 10 is applied by spraying.
  • the lubricant 9 and the coolant 10 are made of lubricating, cleaning and inerting substances or gases and also form combinations thereof and are fed to the rolled strip bottom 2a and to the rolled strip top 2b.
  • the lubricating active substances on the inlet side 7a form emulsions without high water content, emulsion base oils, rolling oils and / or additive concentrates.
  • the cleaning and inertizing substances consists of cryogenic inert gases, for example of nitrogen, and their combinations with other substances.
  • the device used for this purpose ( Fig. 1 ) consists of flatness measuring devices 11a on the inlet side 7a and a flatness measuring device 11b on the outlet side 8a.
  • the speed of rolling rod 13 is measured with a speed gauge 12 and the forces acting with other measuring devices, so that the rolling strip quality 14, the properties of each metal produced, such as aluminum, steel, brass, copper u. Like., Can be determined.
  • the strip thickness 15 is measured continuously and over the width of the metal strip 2.
  • spray nozzle rows 16 for the supply of lubricant 9 in the targeted amount and distribution of a minimum lubrication 17.
  • such spray nozzle rows 16 for the lubrication of the upper and lower work rolls 3, 4 and the upper and lower support rolls 5, 6 are arranged.
  • upper spray nozzle rows 18 and lower spray nozzle rows 19 are provided for a nitrogen application 20 for cooling and inerting and, if appropriate, alternatively for lubricant 9 as a plot 21.
  • All substances for lubricating and cooling are determined according to the computationally or empirically determined values of the model calculation of a computer model 22 in its variable quantity and the corresponding signals are forwarded to the respective actuators in the control devices connected to the measuring devices.
  • the dependence of the amount of lubricant on the changing process parameters can be readjusted at short notice. In general, this results in a friction adjustment in the nip.
  • the minimal lubrication is characterized by the fact that only as much lubricant 9 is applied as is needed in the rolling process. This may be a so-called.
  • Base oil from various chemical substances a “Medium 1" for the minimum lubrication 17 can be mixed with a “Medium 2" of different type classes x, y to a “Medium n” until the required properties, such as viscosity and lubricity, for the minimum lubrication 17 is reached , The process continues on the outlet side 8a on the basis of nitrogen deposition and application of alternative lubricants.
  • the process data 23 suitable for this purpose are put together: the package "1 in a circle” contains the strip speed from the speed measuring device 12 read from left to right, then the strip quality (eg tear resistance).
  • the strip tension 28 is determined from the flatness measuring device 11a.
  • the parameters of the rolling force 29 result from the roll diameter 30, the roll roughness 31, the roll material 32, the rolling torque 33, the roll temperature 34 and the thickness reduction 35 of the metal strip 2.
  • the analogous values are provided in the outlet side 8a.
  • Fig. 3 the individual, independent specifications for the computational model 22 are compiled:
  • the process data 23 are then derived from physical variables, wherein 22 additional sub-computational models (computer programs) are used in the computational model.
  • the Stichplansley 36 is optimized by a basic model.
  • a tribological model 37 is used for the assessment of the lubricating film.
  • a temperature model 38 and the elastic deformations 39 of the rollers 3,4,5,6 are introduced according to previous findings.
  • a mechanical roll gap model 40 (computer program) is taken into account.
  • a model 41 for optimizing the surface quality is included the calculation model 22.
  • the friction adaptation to the rolling process 42 takes place taking into account the reduction rolling, during the temper rolling or during flexible rolling.
  • a hydrodynamic model 43 of the distribution of the lubricant 9 and a model (computer program) 44 for roughness stamping (the roll surface on the metal strip 2) are introduced.
  • specifications 45 for the rolling force 29 and the strip tension 28 are formed (left part Fig. 3 ).
  • a prediction 48 for the outlet side 8a is in Fig. 3 (right part) to form a prediction 48 and an optimization of the temperature development of the work rolls 3, 4 and the metal strip 2.
  • Lubricant determination 49 by type, viscosity and temperature must be specified.
  • strip surface quality optimization 50 and a choice of work roll roughness value should be introduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmieren und Kühlen von Walzen und Metallband beim Walzen, insbesondere beim Kaltwalzen, von Metallbändern, wobei zumindest auf der Einlaufseite ein Schmiermittel und auf der Auslaufseite ein Kühlmittel durch Sprühen aufgetragen wird und wobei schmieraktive, reinigende und inertisierende Stoffe bzw. Gase ( Medien) oder deren Kombination an der Walzband-Unterseite und an der Walzband-Oberseite und / oder an der unteren Arbeitswalze bzw. der oberen Arbeitswalze zugeführt werden.
  • Aus der EP 0 367 967 B1 ist ein solches Verfahren zum Kühlen und Schmieren von Walzen und Walzgut bei Kaltwalzen bekannt. Dabei wird eine Ölphase enthaltende Öl- / Wasser-Emulsion in einer speziellen Emulgiertechnik nach Maßgabe von partiellen Zugspannungen im Walzband bzw. nach Maßgabe der Greifbedingungen zwischen Walze und Walzband eingestellt und durch einen mengenmäßigen und typenmäßigen Einsatz der zu emulgierenden Medien eingeregelt. Der Nachteil ist ein zu hoher Ölauftrag mit hohem Wasseranteil und damit Rostgefahr auf dem fertigen Stahlband oder Belag auf dem NE-Metallband. Eine zu hohe Ölauftragung bedeutet, dass Rest-Ölmengen auf dem Metallband verbleiben, die durch zusätzliche Arbeitsschritte wieder entfernt werden müssen. Falls auch noch Umweltbelastungen durch Entsorgung auftreten, entstehen noch höhere Herstellungskosten.
  • Aus der DE 199 53 230 C2 ist außerdem ein Kaltwalzverfahren von metallischem Walzgut bekannt, bei dem das Walzgut unter Raumtemperatur zur plastischen Formänderung durch den Walzspalt zwischen gegenläufig angetriebenen Walzen hindurch läuft, wobei in den Bereich des Walzspalts anstelle Kühlflüssigkeit Inertgas geblasen wird, welches eine unterhalb der Raumtemperatur liegende Inertgastemperatur, wie bspw. bei flüssigem Stickstoff, aufweist, die geringer ist als die Walzguttemperatur.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine höhere Produktion von qualitativ hochwertigerem metallischen Walzband durch Einsparung von Prozessschritten zu erzielen, wobei bessere Bandqualitäten durch einen stabileren Walzprozess, insbesondere eine Reibungsanpassung im Walzspalt, ermöglicht werden sollen.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Menge des auf der Einlaufseite aufgetragenen reinen Schmiermittels ohne hohen Wasseranteil mit kontrollierter Viskosität mit Hilfe eines physikalischen Rechenmodells kontinuierlich so berechnet und dosiert wird, dass sie der Minimalmenge an Schmiermittel entspricht, die beim Walzen tatsächlich benötigt wird, und dass das physikalische Rechenmodell für die kontinuierliche Berechnung der Minimalmenge des Schmiermittels die Prozessdaten Metallband-Geschwindigkeit, Metallband-Qualität, Metallband-Planheit, Metallband-Oberfläche, Metallband-Zug auf der Einlaufseite und auf der Auslaufseite des Walzgerüstes sowie die Prozessdaten Walzkraft, Arbeitswalzen-Durchmesser, Arbeitswalzen-Rauhigkeit und Walzenwerkstoff kontinuierlich berücksichtigt.
  • Die Vorteile sind eine bessere Bandqualität durch einen stabileren Walzprozess, insbesondere wird eine Reibungsanpassung im Walzspalt ermöglicht. Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass eine spätere Ölentfemung nicht mehr notwendig ist und dadurch weitere Prozessschritte erspart werden. Die Minimalschmierung bedeutet, dass nur soviel Schmiermittel auf der Einlaufseite aufgebracht wird als zum Erreichen der gewünschten Produktqualität notwendig ist. Außerdem entfallen Entsorgungs-Einrichtungen und deren Kosten für Öl-Emulsionen. In die online-Dosierung des Schmiermittels auf der Einlaufseite können kontinuierlich feste Prozessgrößen (bspw. Werkstoff, Bandbreite u. dgl.) und während des Stichs veränderliche Prozessgrößen ( bspw. Bandgeschwindigkeit, Walzkraft, Walzmoment, Voreilung, Bandzug, Bandzugverteilung über der Bandbreite, Bandtemperatur, Walzentemperatur, Banddicke und Dickenabnahme), berücksichtigt werden. Ferner können auf der Auslaufseite unmittelbar Konservierungsmittel (Stoffe gegen Rost und Bandklebern) eingesetzt werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das physikalische Rechenmodell folgende Größen berücksichtigt:
    • für eine Stichplangestaltung die Vorhersage und Optimierung,
    • eine Beurteilung des Schmierfilms über ein tribologisches Modell,
    • ein Temperaturmodell,
    • die elastische Deformation der Walzen,
    • ein mechanisches Walzspaltmodell,
    • ein Modell zur Optimierung der Oberflächenqualität,
    • eine Reibungsanpassung an den Walzprozess beim Reduzierwalzen oder beim Dressierwalzen oder beim flexiblen Walzen ( Erzeugen unterschiedlicher Banddicken)
    • ein hydrodynamisches Modell
    • und ein Modell für die Rauheitsabprägung zwischen Metallband und Arbeitswalzen.
  • Diese Größen können genutzt werden, um daraus online mit einem physikalisch basierten Rechenmodell des Walzprozesses, das mechanische, thermische und tribologische Effekte einschließt, gezielt die Auftragung der Medien auf die Walzen in den Walzspalt und auf das Metallband einzustellen.
  • Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass während des Walzprozesses die nachstehenden variablen Stellgrößen zum Auftragen der flüssigen oder gasförmigen Schmiermittel und Kühlmittel aufgrund einer Regelung durch das Rechenmodell vorgegeben werden:
    • Volumenfluss,
    • Druck,
    • Temperatur,
    • über die Walzbandbreite verschiedene Einstellungen,
    • ggf. für die Walzband-Unterseite und die Walzband-Oberseite verschiedene Einstellungen.
  • Die Vorteile bestehen außer der schnellen Anpassung der Stellgrößen für das Auftragen der Medien darin, dass bspw. auch eine Veränderung des Mischungsverhältnisses von unterschiedlich wirkenden Medien, bspw. Mischung eines Stoffes mit stark Walzspaltreibung senkender Wirkung und eines Stoffes mit geringem Einfluss auf die Walzspaltreibung, jedoch mit hoher Waschwirkung, vorgenommen werden kann.
  • Dabei ist weiter vorteilhaft, dass das Mischungsverhältnis von flüssigen und gasförmigen Medien entsprechend einem Computerprogramm des physikalisch basierten Modells verändert wird.
  • Eine andere Ausgestaltung ist dahingehend vorgesehen, dass vor Beginn des Walzvorgangs Prozessdaten, wie bspw. Walzkraft, Bandzug, Banddicke u. dgl., in einem Stichplan vorgegeben werden, der in dem Computerprogramm verarbeitet wird.
  • Die Erfindung ist ferner dadurch ausgestaltet, dass Prozessdaten für eine Vorgabe eines Regelkreises für Banddicke, Walzgut-Verlängerung, Bandplanheit, Bandrauheit und / oder Bandoberfläche eingesetzt werden.
  • Eine Verbesserung ist außerdem dadurch gegeben, dass eine Vorhersage zur Optimierung der Temperaturentwicklung im Metallband und / oder in den Arbeitswalzen vorgegeben wird.
  • Vorteilhaft ist auch, dass eine Schmiermittelauswahl nach Hersteller-Typ, Viskosität und Temperaturverhalten vorgenommen wird.
  • Zur Qualitätsverbesserung des Metallbandes trägt sodann bei, dass eine Optimierung der Walzband-Oberfläche durch Wahl der Arbeitswalzen-Rauheit vorgenommen wird.
  • Die vorstehenden Maßnahmen können unter Nutzung des Rechenmodells auch während Abschnitten mit veränderlicher Walzgeschwindigkeit angewendet werden. Dabei werden
    • die Einstellung der gewünschten Bandoberfläche ( bspw. hinsichtlich Rauheit oder Glanz und anderer Qualitätsmerkmale),
    • die Einstellung der gewünschten Bandplanheit,
    • die Sicherstellung der Prozessstabilität ( Vermeiden eines Bandrisses) und
    • eine effektive Ausnutzung der Medien
    erzielt.
  • Für das sog. flexible Walzen (bspw. als Kaltwalzverfahren zur Erzielung unterschiedlicher Banddicken über der Bandlänge) wird berücksichtigt, dass sich bei konstanter Schmierung aufgrund der über der Bandlänge variablen Dickenabnahme regelmäßig der Prozesszustand drastisch ändert. Die stark veränderliche Walzkraft kann ein Einstellen der gewünschten Bandplanheit nur bedingt zulassen. In den Phasen hoher Dickenabnahme ist daher die Einstellung einer kleineren Reibungszahl im Walzspalt sinnvoll, ggf. in Kombination mit einer Erhöhung der Bandzüge, um durch Senkung der Walzkraft diesen Effekt zumindest teilweise zu kompensieren. Dieser Vorgang kann unter Berücksichtigung der Abhängigkeit von den anderen Prozessparametem, wie vorstehend beschrieben, unter Nutzung des physikalisch basierten Rechenmodells (Computerprogramm) erfolgen.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild eines Kaltwalzgerüstes in Verbindung mit Einstellorganen, die aufgrund einer Modellrechnung (Computerprogramm) betrieben werden,
    Fig. 2
    eine blockschaltartige Anordnung der Betriebsparameter bzw. Prozessdaten, die für eine physikalisch basierte Modellrechnung eingesetzt wird und
    Fig. 3
    eine blockschaltartige Auflistung der Parameter, die in der physikalisch basierten Modellrechnung verwendet werden.
    (Die Fig. 1 und 3 schließen mit "2 im Kreis" und "3 im Kreis" aneinander an; die Fig. 2 und 3 schließen mit "1 im Kreis" entsprechend aneinander an).
  • Ein Walzgerüst 1 (Fig. 1) für Metallbänder 2 (bspw. aus Schwer- oder Leichtmetall verschiedener Legierungen) weist obere und untere Arbeitswalzen 3, 4 auf, die zwischen Stützwalzen 5, 6 in Einbaustücken gelagert sind. Fig. 1 zeigt ein Vier-Walzengerüst. Die beschriebene Anwendung ist auf alle Arten von Walzgerüsten anwendbar, wie bspw. ein Sechs-Walzengerüst, ein Zwanzig-Rollen-Gerüst ein Duo-Gerüst usw.) Das Metallband 2 wird von einer Abwickelstation 7 auf einer Einlaufseite 7a zu einer Aufwickelstation 8 auf der Auslaufseite 8a geführt. Auf der Einlaufseite 7a wird ein reines Schmiermittel 9 als chemische Komposition und auf der Auslaufseite 8a ein Kühlmittel 10 durch Sprühen aufgetragen. Das Schmiermittel 9 und das Kühlmittel 10 bestehen aus schmieraktiven, reinigenden und inertisierenden Stoffen oder Gasen und bilden auch Kombinationen derselben und werden an der Walzband-Unterseite 2a und an der Walzband-Oberseite 2b zugeführt. Die schmieraktiven Substanzen an der Einlaufseite 7a bilden Emulsionen ohne hohe Wasseranteile, Emulsionsgrundöle, Walzöle und / oder Additivkonzentrate. Die reinigenden und inertisierenden Stoffe besteht aus tiefkalten Inertgasen, bspw. aus Stickstoff, und deren Kombinationen mit anderen Stoffen.
  • Die hierfür eingesetzte Einrichtung (Fig. 1) besteht aus Planheitsmessgeräten 11a auf der Einlaufseite 7a und einem Planheitsmessgerät 11b auf der Auslaufseite 8a.
  • Während des Metallband-Durchlaufs wird mit einem Geschwindigkeitsmessgerät 12 die Walzband-Geschwindigkeit 13 und mit weiteren Messgeräten die wirkenden Kräfte gemessen, so dass die Walzband-Qualität 14, die den Eigenschaften des jeweils erzeugten Metalls, wie bspw. Aluminium, Stahl, Messing, Kupfer u. dgl. entspricht, ermittelt werden kann. Die Banddicke 15 wird fortlaufend und über die Breite des Metallbandes 2 gemessen. An der Walzband-Unterseite 2a und an der Walzband-Oberseite 2b sind auf der Einlaufseite 7a Sprühdüsenreihen 16 für die Zufuhr von Schmiermittel 9 in der gezielten Menge und Verteilung einer Minimalschmierung 17 angeordnet. Im Walzgerüst 1 sind solche Sprühdüsenreihen 16 für die Schmierung der oberen und unteren Arbeitswalzen 3, 4 und der oberen und unteren Stützwalzen 5, 6 angeordnet.
  • An der Auslaufseite 8a sind obere Sprühdüsenreihen 18 und untere Sprühdüsenreihen 19 für eine Stickstoffauftragung 20 zum Kühlen und inertisieren und ggf. alternativ für Schmiermittel 9 als Auftragung 21 vorgesehen.
  • Alle Stoffe zum Schmieren und Kühlen werden gemäß den rechnerisch oder aus Erfahrung ermittelten Werten der Modellrechnung eines Rechenmodells 22 in ihrer variablen Menge bestimmt und die entsprechenden Signale an die jeweiligen Stellglieder in die an die Messgeräte angeschlossenen Stellgeräte weitergeleitet. Dadurch wird der Walzprozess, insbesondere der Kaltwalzprozess, durch Anpassung der Reibungsverhältnisse äußerst flexibel. Die Abhängigkeit der Schmiermittelmenge von den sich ändernden Prozessparametem kann kurzfristig neu eingestellt werden. Generell gelingt dadurch eine Reibungsanpassung im Walzspalt. Die Minimalschmierung zeichnet sich dadurch aus, dass nur soviel Schmiermittel 9 aufgetragen wird, wie im Walzprozess benötigt wird. Dabei kann ein sog. Grundöl aus verschiedenen chemischen Grundsubstanzen bestehen, ein "Medium 1" für die Minimalschmierung 17 kann mit einem "Medium 2" verschiedener Typenklassen x, y zu einem "Medium n" gemischt werden, bis die erforderlichen Eigenschaften, wie bspw. Viskosität und Schmierfähigkeit, für die Minimalschmierung 17 erreicht ist. Der Vorgang wird auf der Auslaufseite 8a auf der Grundlage der Stickstoff-Auftragung und der Auftragung alternativer Schmierstoffe fortgesetzt.
  • Gemäß Fig. 2 sind die hierfür geeigneten Prozessdaten 23 zusammengestellt: Das Paket "1 im Kreis" enthält von links nach rechts gelesen die Bandgeschwindigkeit aus dem Geschwindigkeitsmessgerät 12, sodann die Bandqualität (bspw. Reißfestigkeit).
  • Die Banddicke 15, die Bandbreite 24, aus dem Planheitsmessgerät 11a die Bandplanheit 25, die Bandoberfläche (Rauheit) 26, die Bandzugverteilung 27. Der Bandzug 28 wird aus dem Planheitsmessgerät 11a ermittelt.
  • Die Parameter der Walzkraft 29 resultieren aus dem Walzendurchmesser 30, der Walzenrauheit 31, dem Walzenwerkstoff 32, dem Walzmoment 33, der Walzentemperatur 34 und der Dickenreduktion 35 des Metallbandes 2. Die analogen Werte sind in der Auslaufseite 8a vorgesehen.
  • In Fig. 3 sind die berücksichtigten einzelnen, selbständigen Vorgaben für das Rechenmodell 22 zusammengestellt: Danach werden die Prozessdaten 23 aus physikalischen Größen gewonnen, wobei indas Rechenmodell 22 weitere Sub-Rechenmodelle (Computerprogramme) herangezogen werden.
  • Die Stichplangestaltung 36 wird durch ein Basismodell optimiert. Für die Beurteilung des Schmierfilms wird ein tribologisches Modell 37 herangezogen. Ein Temperaturmodell 38 sowie die elastische Deformationen 39 der Walzen 3,4,5,6 werden nach bisherigen Erkenntnissen eingebracht. Ebenso wird ein mechanisches Walzspaltmodell 40 (Computerprogramm) berücksichtigt. Weiterhin findet ein Modell 41 zur Optimierung der Oberflächenqualität Eingang in das Rechenmodell 22. Die Reibungsanpassung an den Walzprozess 42 erfolgt unter Berücksichtigung des Reduzierwalzens, beim Dressieren oder beim flexiblen Walzen. Ferner wird ein hydrodynamisches Modell 43 der Verteilung des Schmiermittels 9 und ein Modell (Computerprogramm) 44 für Rauheitsabprägung (der Walzenoberfläche auf dem Metallband 2) eingeführt.
  • Aus den vorgegebenen Parametern für das Rechenmodell 22 werden Vorgaben 45 für die Walzkraft 29 und den Bandzug 28 gebildet (linker Teil Fig. 3). Es findet eine individuelle Setzung 46 der Regelkreise für die Banddicke 15 und die Bandplanheit 25, und Bandoberfläche 26 bezüglich Rauheit, Glanz und anderen Oberflächenmerkmalen statt, sowie eine Stichplan-Optimierung 47 mit Reibungsanpassung an den individuellen Walzprozess statt.
  • Für die Auslaufseite 8a ist in Fig. 3 ( rechter Teil) eine Vorhersage 48 und eine Optimierung der Temperaturentwicklung der Arbeitswalzen 3,4 und des Metallbandes 2 zu bilden. Eine Schmiermittelbestimmung 49 nach Typ, Viskosität und Temperatur ist vorzugeben. Außerdem ist eine Optimierung 50 der Bandoberflächen-Qualität und eine Wahl des Wertes für die Arbeitswalzen-Rauheit einzuführen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzgerüst
    2
    Metallband
    2a
    Walzband-Unterseite
    2b
    Walzband-Oberseite
    3
    obere Arbeitswalze
    4
    untere Arbeitswalze
    5
    obere Stützwalze
    6
    untere Stützwalze
    7
    Abwickelstation
    7a
    Einlaufseite
    8
    Aufwickelstation
    8a
    Auslaufseite
    9
    reines Schmiermittel
    10
    Kühlmittel
    11a
    Planheitsmessgerät (Einlaufseite)
    11 b
    Planheitsmessgerät (Auslaufseite)
    12
    Geschwindigkeitsmessgerät
    13
    Walzband-Geschwindigkeit
    14
    Walzband-Qualität
    15
    Banddicke
    16
    Sprühdüsenreihe
    17
    Menge, Zusammensetzung und Verteilung der Minimalschmierung
    18
    obere Sprühdüsenreihe (Stickstoffauftragung)
    19
    untere Sprühdüsenreihe (Stickstoffauftragung)
    20
    Stickstoffauftragung
    21
    Auftragung alternativer Schmierstoffe
    22
    Rechenmodell (Computerprogramm)
    23
    Prozessdaten
    24
    Bandbreite
    25
    Bandplanheit
    26
    Bandoberfläche
    27
    Bandzugverteilung
    28
    Bandzug
    29
    Walzkraft
    30
    Walzendurchmesser
    31
    Walzenrauheit
    32
    Walzenwerkstoff
    33
    Walzmoment
    34
    Walzentemperatur
    35
    Dickenreduktion
    36
    Stichplangestaltung
    37
    tribologisches Modell (Computerprogramm)
    38
    Temperaturmodell (Computerprogramm)
    39
    elastische Deformation der Walze
    40
    mechanisches Walzspaltmodell (Computerprogramm)
    41
    Modell / Oberflächenqualität
    42
    Reibungsanpassung an den Walzprozess
    43
    hydrodynamisches Modell (Computerprogramm)
    44
    Modelle für Rauheitsabprägung
    45
    Vorgabe Walzkraft / Bandzug
    46
    Setzung der 1. Regel-Systemebene
    47
    Stichplan-Optimierung / Anpassung
    48
    Vorhersage d. Temperaturentwicklung
    49
    Schmiermittelbestimmung
    50
    Optimierung der Bandoberfläche / Arbeitswalzen-Rauheit

Claims (10)

  1. Verfahren zum Schmieren und Kühlen von Walzen ( 3,4,5,6 ) und Metallband (2) beim Walzen in einem Walzgerüst (1), wobei zumindest auf der Einlaufseite (7a) des Walzgerüstes (1) ein Schmiermittel (9) und auf der Auslaufseite (8a) des Walzgerüstes (1) ein Kühlmittel (10) durch Sprühen aufgetragen wird und wobei das Schmiermittel (9) und das Kühlmittel (10) aus schmieraktiven, reinigenden und inertisierenden flüssigen Stoffen oder einer Kombination derselben bestehen und an der Metallband-Unterseite (2a) und / oder an der Metallband-Oberseite (2b) und / oder an der unteren Arbeitswalze (4) des Walzgerüstes (1) bzw. an der oberen Arbeitswalze (3) zugeführt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Menge des auf der Einlaufseite (7a) aufgetragenen reinen Schmiermittels ohne hohen Wasseranteil mit kontrollierter Viskosität mit Hilfe eines physikalischen Rechenmodells (22) kontinuierlich so berechnet und dosiert wird, dass sie der Minimalmenge an Schmiermittel entspricht, die beim Walzen tatsächlich benötigt wird; und
    dass das physikalische Rechenmodell für die kontinuierliche Berechnung der Minimalmenge des Schmiermittels die Prozessdaten (23)
    - Metallband-Geschwindigkeit (13),
    - Metallband-Qualität (14),
    - Metallband-Planheit (11a,11b),
    - Metallband-Oberfläche (26),
    - Metallband-Zug (28),
    auf der Einlaufseite (7a) und auf der Auslaufseite (8a) des Walzgerüstes (1) sowie die Prozessdaten
    - Walzkraft (29)
    - Arbeitswalzen-Durchmesser (30)
    - Arbeitswalzen-Rauhigkeit (31) und
    - Walzenwerkstoff (32)
    kontinuierlich berücksichtigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das physikalische Rechenmodell (22) weiterhin folgende Größen berücksichtigt:
    - für eine Stichplangestaltung die Vorhersage und Optimierung,
    - eine Beurteilung des Schmierfilms über ein tribologisches Modell (37)
    - ein Temperaturmodell (38)
    - die elastische Deformation der Walzen (3,4,5,6)
    - ein mechanisches Walzspaltmodell (40)
    - ein Modell zur Optimierung der Oberflächenqualität (41)
    - eine Reibungsanpassung (42) an den Walzprozess beim Reduzierwalzen oder beim Dressierwalzen oder beim flexiblen Walzen
    - ein hydrodynamisches Modell (43) und
    - ein Modell (44) für die Rauheitsabprägung zwischen Metallband (2) und Arbeitswalzen (3,4).
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass während des Walzprozesses die nachstehenden variablen Stellgrößen zum Auftragen der flüssigen oder gasförmigen Schmiermittel (9) und Kühlmittel (10) aufgrund einer Regelung durch das Rechenmodell (22) vorgegeben werden:
    - Volumenfluss
    - Druck
    - Temperatur
    - über die Walzbandbreite (24) verschiedene Einstellungen
    - ggf. für die Walzband-Unterseite (2a) und die Walzband-Oberseite (2b) verschiedene Einstellungen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Mischungsverhältnis von flüssigen und gasförmigen Medien entsprechend einem Computerprogramm (22) des physikalisch basierten Modells verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vor Beginn des Walzvorgangs Prozessdaten (23), wie bspw. Walzkraft (29), Bandzug (28), Banddicke (15) u. dgl., in einem Stichplan vorgegeben werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Prozessdaten (23) für eine Vorgabe eines Regelkreises für Banddicke, (15), Walzgut-Verlängerung, Bandplanheit (25), Bandrauheit und / oder Bandoberfläche (26) eingesetzt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Vorhersage (48) zur Optimierung der Temperaturentwicklung im Metallband (2) und / oder in den Arbeitswalzen (3,4) vorgegeben wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Schmiermittelauswahl nach Hersteller-Typ, Viskosität und Temperaturverhalten vorgenommen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Optimierung (50) der Walzband-Oberfläche durch Wahl der Arbeitswalzen-Rauheit vorgenommen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die vorstehenden Maßnahmen unter Nutzung des Rechenmodells (22) auch während Abschnitten mit veränderlicher Walzgeschwindigkeit angewendet werden.
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