EP2195126A1 - Walzvorrichtung und verfahren für deren betrieb - Google Patents

Walzvorrichtung und verfahren für deren betrieb

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EP2195126A1 EP08802476A EP08802476A EP2195126A1 EP 2195126 A1 EP2195126 A1 EP 2195126A1 EP 08802476 A EP08802476 A EP 08802476A EP 08802476 A EP08802476 A EP 08802476A EP 2195126 A1 EP2195126 A1 EP 2195126A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Walzvorrichtung (1) mit zumindest zwei Arbeitswalzen (2, 3) und einem Walzspalt (4) zwischen den Arbeitswalzen (2, 3) zum Durchführen und Walzen eines Walzguts (5), wie beispielsweise eines Bandes (6) vorzugsweise aus Metall, und gegebenenfalls einer Anordnung von Stützwalzen (7, 8), wobei weiterhin zumindest eine Messvorrichtung (11) vorgesehen ist zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4), wobei weiterhin eine Steuer- oder Regeleinheit (13) vorgesehen ist, welche aufgrund der Signale der Messvorrichtung (11) Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.

Description

Walzvorrichtung und Verfahren für deren Betrieb
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren für deren Betrieb nach Anspruch 5.
Stand der Technik
Walzvorrichtungen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Dabei sind beispielsweise solche Walzvorrichtungen bekannt, bei welchen ein Paar von Arbeitswalzen von zumindest zwei gegenüber den Arbeitswalzen größeren Stützwalzen zur Aufnahme der Walzkräfte beaufschlagt werden. Bei solchen Walzvorrichtungen ist es weiterhin bekannt, dass die Planheit des Walzguts variieren kann, wodurch ein Materialrückstau unmittelbar vor dem Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen entstehen kann. Kann der Materialrückstau nicht rechtzeitig und genau genug ausgeglichen werden, entstehen Ungleichmäßigkeiten in der Planheit des gewalzten Materials, was zu Qualitätseinbußen des Walzguts führt und wodurch das Walzgut ggf. für manche Anwendungsfälle gänzlich ungeeignet wird.
Im Stand der Technik sind Walzvorrichtungen bekannt, bei welchen Planheitsmessungen mittels Zugrollen zur Ermittlung der Zugspannungsverteilung durchgeführt werden. Solche Zugrollen sind jedoch typischer Weise weit von den Arbeitswalzen entfernt angeordnet, so dass der Materialrückstau vor dem Walzspalt damit nicht zuverlässig ermittelt werden kann. Eine solche Walzvor- richtung ist beispielsweise durch die EP O 108 379 B1 bekannt geworden. Diese Druckschrift offenbart weiterhin Sensoren zur Messung des Dickenprofils, wobei auch diese Sensoren das Dickenprofil weit von dem Walzspalt entfernt ermitteln. Auch damit lässt sich ein Materialrückstau nicht zuverlässig detektieren.
Die DE 27 43 130 offenbart eine Walzvorrichtung mit Dickenmessvorrichtungen vor und hinter dem Walzspalt, wobei damit eine vorgebbare Dickentoleranz erreicht werden kann. Allerdings kann damit der Effekt des Materialrückstaus auch nicht behoben werden, weil die Sensoren auch wiederum weit von dem Walzspalt entfernt angeordnet ist. Darüber hinaus kann eine lokale Dickenab- weichung nur in Verbindung mit einer genauen Profilreferenz aussagekräftig sein. Eine Unplanheit kann so nicht ausreichend qualifiziert werden.
Andere Walzvorrichtungen messen die Planheit lediglich in einer weiteren Entfernung hinter dem Walzspalt, was dazu führt, dass die Ergebnisse zur Rege- lung der Planheit durch Planheitsstellglieder verwendet werden. Allerdings wirken sich Fehleinstellungen des Walzgerüsts nicht immer genügend auf die aus- laufseitigen Messungen aus oder es kann aufgrund der dadurch entstehenden Verzögerung nicht schnell genug auf Profil- oder Planheitsänderungen reagiert werden kann, so dass die ermittelten Planheitsabweichungen nicht mehr korri- giert werden können, weil sie bereits hinter dem Walzspalt entstanden sind.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzvorrichtung mit einer Messvorrichtung und ein Verfahren hierfür zu schaffen, bei welcher ein Materialrückstau sicher erkannt wird und dadurch eine Regelung/Steuerung zur Vermeidung von dadurch entstehenden Planheitsdefiziten bis hin zu instabilen Walzzuständen (Kneifer, Überwalzungen u. ä.) durchführbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich der Walzvorrichtung erreicht, durch eine Walzvorrichtung gemäß der Merkmalen von Anspruch 1 mit Walzvorrichtung mit zumindest zwei Arbeitswalze und einem Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen zum Durchführen und Walzen eines Walzguts, wie beispielsweise eines Bandes vorzugsweise aus Metall, und gegebenenfalls einer Anordnung von Stützwalzen, wobei weiterhin zumindest eine Messvorrichtung vorgesehen ist zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt, wobei weiterhin eine Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen ist, welche aufgrund der Signale der Messvorrichtung Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn weiterhin nach dem Walzspalt eine Planheits- messvorrichtung vorgesehen ist, welche ebenfalls Signale für die Steuer- oder Regeleinheit zur Verfügung stellt, worauf hin diese im Ansprechen auf die Signale der Messvorrichtung und der Planheitsmessvorrichtung die Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.
Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Stellglied zur Einstellung der Planheit des Walzguts ein Stellglied zur Einstellung der Schräglage der Arbeitswalzen und/oder der Zwischenwalzen und/oder der Stützwalzen, der Biegung der Ar- beitswalzen und/oder der Zwischenwalzen, und/oder der Stützwalzen, der Axialverschiebung der Arbeitswalzen und/oder der Zwischenwalzen, beispielsweise im Rahmen einer Continuously Variable Crown-(CVC)- Verschiebung, einer Minimalmengenschmierung und/oder einer Temperatursteuerung oder Temperaturregelung des Bandes und/oder der Arbeitswalzen ist. Dadurch kann die gewünschte Planheit bevorzugt beeinflusst und eingestellt werden.
Dabei ist es vorzugsweise vorteilhaft, wenn die zumindest eine Messvorrichtung zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt eine optisch oder mechanisch messende Messvorrichtung ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich des Verfahrens erreicht, durch ein Verfahren zum Betreiben einer Walzvorrichtung gemäß Anspruch 5. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf die Vorrichtung angegebenen Vorteilen.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die zumindest eine Messvorrichtung zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt den Rückstau optisch oder mechanisch detektiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Walzvorrichtung mit Messvorrichtung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Walzvorrichtung 1 mit zwei Arbeitswalzen 2,3 zwischen welchen ein Walzspalt 4 vorgesehen ist und zwischen welchen ein Walzgut 5, wie beispielsweise ein Band 6 oder Metallband, wie insbesondere ein Stahlband gewalzt wird. Die Arbeitswalzen 2,3 sind dabei vorteilhaft in bekannter Weise jeweils mit Stützwalzen 7,8 beaufschlagt. Läuft das Band 6 als Walzgut in Walzrichtung 9 durch den Arbeitsspalt 4, so kann in der unmittelbaren Nähe des Walzspalts 4 und in Walzrichtung vor dem Walzspalt 4 ein Mate- rialrückstau 10 auftreten, welcher zu Deformationen des Walzguts führt und somit Planheitsdefizite des Walzguts verursacht. Der Rückstau entsteht, weil zumindest temporär mehr Material des Walzguts pro Zeiteinheit vor den Walzspalt transportiert bzw. gedrückt wird als während derselben Zeiteinheit gewalzt werden kann und den Walzspalt passieren kann. Der Rückstau entsteht in Bereichen lokalen Bandspannungsabfalls.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin zumindest eine Messvorrichtung 11 oder zumindest ein Sensor auf, welcher einen Materialrückstau 10 am Bandeinlauf des Walzspalts detektiert. Diese zumindest eine Messvorrichtung 11 ist ein vorzugsweise mechanisch messender oder berührungslos messender Sensor. Der berührungslos messende Sensor ist vorzugsweise ein optisch messender Sen- sor, der den zum Teil auch nur lokalen Materialrückstau 10 optisch erkennt. Der Rückstau in Form einer lokalen Überreduktion ist als Abfall der Bandspannung in diesen Bereichen bis hin zur Welligkeit vor dem Walzspalt sichtbar und für die Messvorrichtung erkennbar.
Der Sensor bzw. die Messvorrichtung 11 ist an der Eingangsseite des Walzspalts 4 angeordnet und erkennt vorzugsweise nahe dem Walzspalt 4 oder in unmittelbarer Nähe des Walzspalts 4 den Materialrückstau 10 beispielsweise aufgrund einer Oberflächenvariation des Walzguts 5, wie des Bandes 6. Der Sensor ist dabei derart ausgeführt, dass die Messung des Materialrückstaus vor dem Walzspalt etwa in einem Bereich von einem Meter oder weniger vor dem Walzspalt durchgeführt wird, wobei vorzugsweise eine Messung des Materialrückstaus im Bereich von etwa 200 bis 300 mm vor dem Walzspalt detektiert wird.
Ausgangsseitig ist nach dem Walzspalt 4, in Walzrichtung betrachtet, vorzugsweise eine Planheitsmessvorrichtung, wie eine Planheitsmessrolle 12, vorgesehen, welche die Planheit des Bandes 6 hinter der Walzvorrichtung 1 mit dem Walzspalt 4 erkennt.
Die Signale des Sensors 11 zur Messung des Rückstaus oder die Signale des Sensors 11 zur Messung des Rückstaus und der Planheitsmessvorrichtung 12 werden einer Steuer- oder Regeleinheit 13 zugeführt, welche anhand der verfügbaren Eingangsdaten zumindest ein Ansteuersignal 14 oder eine Mehrzahl von Ansteuersignalen für die Stellglieder 15, 16,17,18 und 19, wie Planheitsstellglieder, der Walzanordnung ausgibt, mittels welchen die Stellglieder 15, 16,17,18 und 19 angesteuert werden, um die Planheit des Walzguts zu re- geln oder zu steuern.
Die Signale der Sensoren 10 und 11 werden der Steuer- oder Regeleinheit 13 zugeführt, wobei zwischen den beiden Sensoren bzw. deren Signalen eine Gewichtung durchgeführt werden kann, die jeweils mit einem vorwählbaren additi- ven Summanden und einem multiplikativen Faktor beaufschlagbar sind und/oder einzeln oder beide Signale mit Verzögerungsgliedern beaufschlagbar sind und/oder mit Filtern beaufschlagbar sind.
Durch die Erfassung des Rückstaus 10 vor dem Walzspalt 4 und/oder des Rückstaus 10 vor dem Walzspalt 4 und der Planheit hinter dem Walzspalt kann ein stabiler Bandlauf bei stabilen Walzbedingungen erzielt werden, wobei zeitnah ein Eingriff vorgenommen werden kann, wenn ein Rückstau 10 des zu walzenden Materials vor dem Walzspalt 4 detektiert wird. Zeitnah bedeutet dabei vorzugsweise, dass die Regelung bzw. Steuerung in Echtzeit, also ohne große Zeitverzögerung, d. h. im Bereich von ca. 1 Sekunde oder weniger bis in den Bereich von Bruchteilen einer Sekunde Zeitverzögerung erfolgt. Bei einer Bandgeschwindigkeit von 60 m / min kann ein Durchlauf von 300 mm in 0,3 Sekunden erfolgen, so dass eine schnelle Rückmeldung im Bereich von Zehntelsekunden oder weniger vorteilhaft ist, um den Materialrückstau vor dem WaIz- spalt auszuregeln. Dadurch kann ein schneller Steuerungseingriff bzw. Regelungseingriff bei sich veränderndem Bandprofil, bei veränderter Planheit beispielsweise am Bandanfang, am Bandende oder bei einer Schweißnaht vorgenommen werden.
Bevorzugt sind die Stellglieder 15 bis 19 Stellglieder zur Einstellung der Schräglage der Arbeitswalzen 2,3 und/oder der Stützwalzen 7,8 , der Biegung der Ar- beitswalzen 2,3 und/oder Zwischenwalzen (Sexto-Bauart) und/oder der Stützwalzen 7,8, der Axialverschiebung der Arbeitswalzen 2,3 und/oder Zwischenwalzen (Sexto-Bauart) im Rahmen einer so genannten Continuously Variable Crown-(CVC )- Verschiebung, einer Minimalmengenschmierung oder einer Tem- peratursteuerung oder Temperaturregelung des Bandes und/oder der Arbeits- walzen.
Bezugszeichenliste
1 Walzvorrichtung
2 Arbeitswalze 3 Arbeitswalze
4 Walzspalt
5 Walzgut
6 Band
7 Stützwalze 8 Stützwalze
9 Walzrichtung
10 Materialrückstau
11 Messvorrichtung
12 Planheitsmessrolle 13 Steuer- oder Regeleinheit
14 Ansteuersignal
15 Stellglied
16 Stellglied
17 Stellglied 18 Stellglied
19 Stellglied

Claims

Patentansprüche
1. Walzvorrichtung (1 ) mit zumindest zwei Arbeitswalzen (2,3) und einem Walzspalt (4) zwischen den Arbeitswalzen (2,3) zum Durchführen und
Walzen eines Walzguts (5), wie beispielsweise eines Bandes (6) vorzugsweise aus Metall, und gegebenenfalls einer Anordnung von Stützwalzen (7,8), dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin zumindest eine Messvorrichtung (11 ) vorgesehen ist zum
Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4), wobei weiterhin eine Steuer- oder Regeleinheit (13) vorgesehen ist, welche aufgrund der Signale der Messvorrichtung (11 ) Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.
2. Walzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin nach dem Walzspalt eine Planheitsmessvorrichtung (12) vorgesehen ist, welche Signale für die Steuer- oder Regeleinheit (13) zur Verfügung stellt, worauf hin diese aufgrund der Signale der Messvorrichtung (11 ) und der Planheitsmessvorrichtung (12) die Stellglieder (15, 16, 17, 18, 19) zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.
3. Walzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied zur Einstellung der Planheit des Walzguts ein Stellglied zur Einstellung der Schräglage der Arbeitswalzen (2,3) und/oder der Stützwalzen (7,8), der Biegung der Arbeitswalzen und/oder Zwischenwalzen (2,3) und/oder der Stützwalzen (7,8), der Axialverschiebung der Arbeitswalzen (2,3) und/oder Zwischenwalzen (2,3) im Rahmen einer continuous variable crown-(CVC)-Verschiebung, einer Mi- nimalmengenschmierung und/oder einer Temperatursteuerung oder Temperaturregelung des Bandes und/oder der Arbeitswalzen ist.
4. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Messvorrichtung (11 ) zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4) eine optisch oder mechanisch messende Messvorrichtung ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Walzvorrichtung (1 ) mit zumindest zwei Arbeitswalzen (2,3) und einem Walzspalt (4) zwischen den Arbeitswalzen
(2,3) zum Durchführen und Walzen eines Walzguts (5), wie beispielsweise eines Bandes (6) vorzugsweise aus Metall, gekennzeichnet durch Erkennen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4), und Ansteuern von zumindest einem Stellglied zur Einstellung der Planheit des Walzguts nach Maßgabe des erkannten Rückstaus.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, die Einstellung der Planheit des Walzguts unter zusätzlicher Berücksichtigung von Planheitsmesssignalen erfolgt, welche die Planheit des Walzguts hinter dem Walzspalt repräsentieren.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstau des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4) optisch oder mechanisch detektiert wird.
ö. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandspannungssituation mittels einer in Walzspaltnähe angebrachten in das Band eingetauchten Rolle, beispielsweise Anti-Crimping- RoIIe1 erfasst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch zwei Kraftmessdosen unter den Lagerungen der Rolle zur gleichzeitigen Erfassung des Differenzbandzuges zur Regelung von Planheitsfehlern 1. Ordnung (Schräglagenfehler) und der globalen Bandzugspannung / bzw. Bandzugkraft am Einlauf des Walzgerüstes.
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