EP2563533B1

EP2563533B1 - Minimierung des bandzugs eines walzgutes zwischen zwei walzeinheiten

Info

Publication number: EP2563533B1
Application number: EP11717524.0A
Authority: EP
Inventors: Gerald Eckerstorfer; Ansgar GRÜSS; Otto Schmid
Original assignee: Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: US20130074557A1; US9694403B2; KR20130038263A; KR101458757B1; BR112012027861B1; RU2012151275A; AT509831B1; BR112012027861A2; RU2538436C2; CN102869460A; WO2011134811A3; AT509831A1; WO2011134811A2; EP2563533A2; CN102869460B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Minimieren des Bandzugs eines Walzgutes, wobei das Walzgut mittels eines Rollgangs zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut befindlichen Walzeinheiten transportiert wird.
Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Minimieren des Bandzugs eines Walzgutes, aufweisend folgende Schritte:

Transportieren des Walzguts mittels eines Rollgangs zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut befindlichen Walzeinheiten, wobei in einer Senke, die in einem Streckenabschnitt des Rollgangs zwischen den beiden Walzeinheiten angeordnet ist, eine Walzgutschlinge ausgebildet wird;
Erfassen eines Messwerts einer Schlingentiefe der Walzgutschlinge mittels einer Messeinrichtung; und
Regeln der Hauptantriebe der Walzeinheiten mittels einer Regeleinrichtung unter Berücksichtigung des Messwerts der Schlingentiefe, sodass der Bandzug minimiert wird.

Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Minimieren des Bandzugs eines Walzgutes, umfassend:

einen Rollgang, der das Walzgut zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut befindlichen Walzeinheiten transportiert;
eine Regeleinrichtung, die die Walzeinheiten so regelt, dass sich in einer Senke, welche in einem Streckenabschnitt des Rollgangs vorgesehen ist, eine Walzgutschlinge ausbildet, deren Schlingentiefe im Wesentlichen der freien Durchbiegung des Walzgutes in diesem Streckenabschnitt entspricht; und
eine Messeinrichtung zur Erfassung einer Walzgutschlinge, wobei der Messwert der Messeinrichtung der Regeleinrichtung (10) zuleitbar und bei der Regelung der Hauptantriebe der Walzeinheit oder der Treiber verwendbar ist.

Stand der Technik

Bei der Herstellung eines Warmbandes erfolgt das Walzen üblicher Weise in Walzanlagen mit mehreren voneinander getrennten Walzeinheiten und Walzvorgängen. Das Walzgut kann z.B. von einer separaten Stranggusseinrichtung kommen. Jeder Walzenvorgang kann dabei in einzelnen Reversiergerüsten vonstatten gehen, oder in mehreren Walzeinheiten erfolgen, die jeweils aus mehreren Walzgerüsten zusammengesetzt sein können. Üblicherweise werden die Walzen dieser Walzgerüste von Antrieben angetrieben, deren Drehzahl von einer übergeordneten Regeleinrichtung vorgegeben wird.
Das Walzgut kann auch ein Warmband sein, welches in einer Gieß-Walz-Verbundanlage von einer vorgelagerten, insbesondere inline angeordneten Stranggießmaschine, in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt wird.
Bei solchen Walzanlagen tritt das Problem auf, dass es antriebstechnisch schwierig ist, zwischen der Antriebsleistung, die für die Deformation des Walzgutes erforderlich ist, und der Antriebsleistung, die für das Aufbringen eines Bandzuges und zum Fördern des Warmbandes erforderlich ist, präzise zu differenzieren. Ein Walzgerüst kann daher nicht als bandzuggesteuertes Antriebselement betrieben werden. Es muss der Massenstrom zwischen aufeinander folgenden Walzstaffeln entkoppelt werden.
In bekannten Anlagen zur Herstellung von Bandstahl (konventionelle Warmbreitbandstraßen), kann diese Entkopplung zwischen zwei Walzstaffeln so realisiert sein, dass das zugeführte Material in Brammen unterteilt wird und die Abstände zwischen den einzelnen Walzstaffeln (Vorgerüste und Fertigstraße) so gewählt werden, dass niemals beide Walzstaffeln gleichzeitig am selben Vorstreifen in Eingriff sind. Daraus resultiert aber eine große Baulänge der Anlage, was hohe Investitionskosten und thermische Verluste verursacht. Alternativ hierzu kann der in Stücke geteilte Vorstreifen auch in speziell dafür vorgesehenen Einrichtungen aufgewickelt und wieder abgewickelt werden, was aber ebenfalls mit einem entsprechenden Aufwand verbunden ist.
Es ist bekannt, dass zur Kopplung zweier in Eingriff aufeinander folgender Walzeinheiten eine Minimalzugregelung entweder durch eine direkte Zugregelung oder durch eine Schlingenregelung erfolgen kann. In beiden Fällen ist zur Regelung stets ein Mindestbandzug erforderlich. Dieser zur Regelung notwendige und/oder aus Zugmessgrößen verfügbare, mindestens erforderliche Bandzug kann aber die Fließgrenze des zu bearbeitenden, heißen Walzgutes übersteigen. Auch eine in Teilen oder ganz frei hängende Materialschlinge bildet durch das Eigengewicht eine zusätzliche Bandzugkomponente. Übersteigt die Summe der Bandzugkomponenten lokal die Fließgrenze des zu bearbeitenden Walzgutes, sind Qualitäts- und Ausbringensminderung des erzeugten Endprodukts unvermeidbar. Insbesondere Einschnürungen über die Breite des Walzgutes und daraus resultierende Nachbearbeitungen am Endprodukt führen zu einer erheblichen Einbuße des Verhältnisses eingesetztes Material und ausgebrachtes Material.
Aus der JP 6234613 A ist bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein Verfahren zum Minimieren des Bandzugs eines stabförmigen Langprodukts mit folgenden Schritten bekannt:

Transportieren des Walzguts mittels eines Rollgangs zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut befindlichen Walzeinheiten, wobei in einer Senke, die in einem Streckenabschnitt des Rollgangs zwischen den beiden Walzeinheiten angeordnet ist, eine freihängende Walzgutschlinge ausgebildet wird;
Erfassen eines Messwerts einer Schlingentiefe der Walzgutschlinge mittels einer Messeinrichtung; und
Regeln der Hauptantriebe der Walzeinheiten mittels einer Regeleinrichtung unter Berücksichtigung des Messwerts der Schlingentiefe, sodass der Bandzug minimiert wird.

Durch die freihängende Walzgutschlinge wird allerdings ein nicht unwesentlicher Bandzug in das Walzgut eingebracht, der insbesondere bei heißen Langprodukten, wie sie z.B. bei der kontinuierlichen Produktion von Bandstahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage entstehen, zu Einschnürungen und/oder Rissen im Band führen kann. Wie der Bandzug weiter reduziert werden kann bzw. wie die Schlingentiefe, insbesondere dynamisch für unterschiedliche Betriebsbedingungen, eingestellt werden kann, geht aus der Schrift nicht hervor.
Zur Vermeidung der Nachteile des oben angeführten Standes der Technik, oder aber auch für Anlagen zur kontinuierlichen Erzeugung von Bandstahl in einem semi-endlosen oder endlosen mehrstufigen Warmwalzverfahren, bei denen Vorgerüststraße und Fertigstraße durch einen langen Vorstreifen miteinander verbunden sind, ist eine zufriedenstellende Lösung der Entkopplung zweier aufeinander folgender Walzstufen bislang nicht bekannt.

Darstellungen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen eine Minimierung bis zur vollständigen Vermeidung des Bandzugs eines Walzgutes zwischen zwei aufeinander folgenden Walzeinheiten auf einfache Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und für eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine Minimierung beziehungsweise eine Aufhebung der auf das Walzgut wirkenden Zugkräfte mit Vorteil dadurch erreicht werden kann, indem im Förderweg zwischen zwei aufeinander folgenden und von einer Regeleinrichtung geregelten Walzeinheiten längs eines Streckenabschnittes eine Senke vorgesehen wird. In dieser Senke bildet sich eine Walzgutschlinge aus, deren Schlingentiefe von der Regeleinrichtung auf einen Wert gehalten wird, welcher der freien Durchbiegung des Walzgutes in diesem Streckenabschnitt entspricht. Die Durchbiegung ist im Wesentlichen vom Material, von der Querschnittsform und von der Temperatur des Walzgutes abhängig. Erfindungsgemäß wurde erkannt, es insbesondere notwendig ist, den Sollwert der Schlingentiefe in Abhängigkeit des Materials (z.B. der chemischen Zusammensetzung), der Querschnittsform (z.B. die tatsächlich auftretende Dicke und Breite des Walzguts) und der Temperatur vorzugsweise in Echtzeit zu Berechnen und der Regelung als Führungsgröße zugrunde zu legen. Weiters ist es notwendig, die Walzgutschlinge zumindest außerhalb eines mittigen Abschnitts, der dem Scheitel der Walzgutschlinge zugeordnet ist, zu stützten, damit die effektive Längserstreckung der Walzgutschlinge und somit die auftretenden Zugspannungen im Walzgut auf einen Wert von nahezu Null reduziert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird das Produkt gebildet aus der Länge der Walzgutschlinge, der Schlingentiefe und der Dicke des Vorstreifens auf einen Wert zwischen 2*10⁵ mm³ und 6*10⁷ mm³ gehalten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens kann so aussehen, dass die Transporteinrichtung durch einen Rollgang gebildet wird, der gleichzeitig eine Stützung für die Walzgutschlinge bildet. Bei dieser Stützung wird die Walzgutschlinge zumindest in einem Punkt einer Stützlinie gestützt, welche durch die Krümmungslinie der freien Durchbiegung des Walzgutes in dem zu überbrückenden Streckenabschnitt vorgegeben wird. Die einzelnen Stützelemente liegen unterhalb der Haupttransportlinie (Passlinie) des Walzgutes. Sie sind bevorzugt auf einer Stützlinie angeordnet, die parallel bzw. äquidistant zur elastischen Linie der freien Durchbiegung verläuft, das heißt sie ist genauso stark gekrümmt beziehungsweise gebogen. Dies hat zur Folge, dass sich das Walzgut in diese Absenkung aufgrund seines Eigengewichts einlegt und es zu einer nahezu zugfreien "Einbettung" in dieser Senke kommt. Damit wird erreicht, dass in einer Walzanlage auch bei einer kontinuierlichen Produktionsweise auf das Walzband keine unzulässig hohe Zugbeanspruchung einwirkt. Bei der Produktion können dadurch die Breitentoleranz und die Querschnittstoleranz besser eingehalten werden. Es kommt nicht mehr zu unerwünschten Einschnürungen oder gar zu einem Riss des Walzgutes. Bei einer beispielhaften Anwendung in einer Gieß-Walz-Verbund-Anlage ist der Gießprozess weniger stark negativen Beeinflussungen aus dem Walzprozess ausgesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Hauptantriebe der Walzeinheiten und gegebenenfalls auch die Treiber so geregelt, dass der Scheitel der Walzgutschlinge von einer dem Scheitel zugeordneten Rolle des Rollgangs in einem Abstand von 10 mm bis 50 mm gehalten wird. Ganz besonders bevorzugt ist ein Abstand zwischen 15 mm und 30 mm.
Eine ganz besonders günstige Variante des Verfahrens kann so aussehen, dass im Rollgang jede Achse einer Rolle in einem gleich großen Abstand zur Stützlinie angeordnet wird. Die Walzgutschlinge liegt dadurch quasi zugfrei in diesem "Rollenbett".
Es kann günstig sein, wenn einzelne Rollen des Rollgangs mittels einer Heb- und Senkvorrichtung oder ein ganzes Rollgangsegment mittels einer Antriebsvorrichtung höhenverstellbar ist. Dadurch wird das Einfädeln des Bandkopfes erleichtert. Wenn die einzelnen Rollen eines Rollgangs durch separate Antriebe in ihrer vertikalen Lage verschiebbar sind, kann die Stützlinie an biegemechanische Eigenschaften des Walzgutes sehr gut angepasst werden. Der Bandzug ist sowohl in der Senke, als auch in unmittelbarer Nähe stromaufwärts und stromabwärts nahezu Null. Es kommt kaum zu störenden Zug- und Massenstromschwankungen aus der Walzanlage in den Bereich der Gießanlage. Je nach Materialeigenschaft kann es vorteilhaft sein, wenn die Walzgutschlinge am Einlauf und/oder am Auslauf zur Senke mittels einer Andruckrolle nach unten gedrückt wird.
Günstig ist es, wenn die Regeleinrichtung eine Form der "Rollgangschlinge" vorgibt, bei der nur ein sehr kurzer frei hängender Schlingenabschnitt ausgebildet wird. Dadurch wird erreicht, dass es kaum zu einer störenden Gewichtskraft der durchhängenden Schlinge kommt. In der Walzanlage ist dann der Bandzug stromaufwärts, stromabwärts sowie in der "Rollgangschlinge" nahezu Null.
Um die Schlingentiefe der Walzgutschlinge zu erfassen, können verschiedene Messeinrichtungen zum Einsatz kommen, beispielsweise an sich bekannte berührungslose oder berührende Messeinrichtungen. Der Messwert der Schlingentiefe wird der Regeleinrichtung zugeleitet. In der Regeleinrichtung ist ein Modell- und Regelalgorithmus implementiert. Durch Berücksichtigung der Schlingentiefe kann die Regeleinrichtung entsprechende Korrekturen für die Walzgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Walzprozesses ermitteln und den zuführenden und/oder abführenden Walzeinheiten vorgeben. Schwankungen im Massenstrom am Eingang bzw. am Ausgang des Rollgangs werden durch eine Änderung der Schlingentiefe zeitnah, vorzugsweise in Echtzeit, erfasst und somit unmittelbar ausgeglichen werden können.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch eine gattungsgemäße Vorrichtung gelöst, bei der erfindungsgemäß der Rollgang eine Stützung der Walzgutschlinge in zumindest einem außermittigen Abschnitt des Streckenabschnitts bildet, wobei die Stützlinie des Rollgangs in diesem Abschnitt der Kettenlinie der freien Durchbiegung entspricht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann so konstruiert sein, dass die Transporteinrichtung ein Rollgang ist, der eine Stützung der Walzgutschlinge in der Senke bildet. Die Senke ist durch eine Anordnung von Rollen des Rollgangs gebildet, wobei in Transportrichtung gesehen im Stereckenabschnitt Rollen mit einem zunehmend geringer werdenden Durchmesser und dann Rollen mit einem zunehmend größer werdenden Durchmesser angeordnet sind.
Eine andere vorteilhafte Ausführung der Erfindung kann so konstruiert sein, dass die Senke der Transporteinrichtung durch zwei aneinander angrenzende Abschnitte der Transporteinrichtung, z.B. zwei schwenkbaren Rollgangsegmente, gebildet wird. Die Konstruktion kann so aussehen, dass die Rollgangsabschnitte jeweils um eine Schwenkachse, die an einem vom Stoßpunkt der Segmente entfernt liegenden Ende angeordnet ist, schwenkbar sind. Auf diese Weise kann ebenfalls eine Eintiefung in der horizontalen Transportebene der Fördereinrichtung hergestellt werden, in welcher eine schlingenähnliche Ausbildung des Walzgutes möglich ist. Die Stützung erfolgt bevorzugt wieder auf der Stützlinie und entlastet die Schlinge vom Eigengewicht.
In der praktischen Anwendung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mittels der Regeleinrichtung der Scheitel der Walzgutschlinge von einer gegenüberliegenden Rolle im abgesenkten Rollenabschnitt in einem Abstand von weniger als 50 mm gehalten wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug genommen in denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Es zeigt:

Figur 1: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit einer frei hängenden Walzgutschlinge;
Figur 2: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Walzgutschlinge in einem Rollenbett eingebettet liegt;
Figur 3: die Anordnung gemäß Figur 2, wobei nur die zulaufende Walzeinheit mit dem Walzgut in Eingriff ist;
Figur 4: die Anordnung gemäß Figur 2, wobei nur die ablaufende Walzeinheit mit dem Walzgut in Eingriff ist;
Figur 5: die Anordnung gemäß Figur 2, wobei sowohl die zulaufende als auch die ablaufende Walzeinheit jeweils mit einem Walzgut in Eingriff ist;
Figur 6: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Senke durch Rollen gebildet wird, deren Durchmesser in Transportrichtung gesehen zunächst ab und dann wieder zunimmt;
Figur 7: eine weitere Ausführungsform mit einem vertikal absenkbaren Rollensegment;
Figur 8: eine weitere Ausführungsform mit zwei schwenkbaren Rollgangsegmenten;
Figur 9: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Tiefe der Schlinge in der Senke mittels einer Abstandsmesseinrichtung erfasst wird;
Figur 10: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Tiefe der Schlinge in der Senke mittels einer Kameraeinrichtung erfasst wird;
Figur 11: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Tiefe der Schlinge in der Senke mittels einer berührenden Messeinrichtung in Verbindung mit einer Drehwinkelmessung und/oder Positionsmessung erfasst wird;
Figur 12: ein Blockschaltbild, welches die Einbindung der Regeleinrichtung in eine übergeordnete Produktionsplanung darstellt;
Figur 13: ein Ausführungsbeispiel in welchem die Walzgutschlinge von Rollen eines Rollgangs gestützt wird, welche jeweils mittels einer zugeordneten Antriebsvorrichtung höhenverstellbar sind.

Ausführung der Erfindung

Das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip, wird eingangs anhand der in Figur 1 dargestellten Skizze erläutert. In Figur 1 ist eine zuführende Walzeinheit 2 und eine abführende Walzeinheit 25 zu sehen, die jeweils mit einem Walzgut 1 in Eingriff sind. Die Ansteuerung der Walzeinheiten 2, 25 erfolgt durch eine Regeleinrichtung 10. Zwischen den beiden Walzeinheiten 2,25 ist eine Transport- oder Fördereinrichtung 5 gezeigt, die als Rollgang ausgebildet ist. Dieser Rollgang 5 weist eine Streckenabschnitt 27 auf, in welchem ein absenkbares Rollgangsegment 30 gezeichnet ist. Beim Einführen des Walzgutes 1 schließt dieses Rollgangsegment 30 bündig mit der Transport- oder Förderebene. Während des Walzens, bei dem sowohl die Walzeinheit 2 als auch die Walzeinheit 25 mit dem Walzgut 1 in Eingriff ist, wird zum Zwecke der Entkopplung der Walzeinheiten 2, 25 das Rollgangsegment 30 nach unten abgesenkt, so dass sich in der Senke 26 eine Walzgutschlinge 6 ausbildet. Wie unten stehend noch näher ausgeführt, wird erfindungsgemäß die Schlingentiefe 18 dieser Walzgutschlinge 6 so geregelt, dass sie der freien Durchbiegung im Streckenabschnitt 27 entspricht. Unter freier Durchbiegung ist dabei die Durchbiegung eines beidseitig frei geschnittenen Abschnittes des Walzgutes 1 zu verstehen, der endseitig jeweils reibungsfrei aufliegt.
Die Figur 2 zeigt ebenfalls eine Transportsenke zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut 1 befindlichen Walzeinheiten 2, 25. Im Unterschied zu Figur 1 ist hier die Senke 26 so gestaltet, dass die Walzgutschlinge 6 von den Rollen gestützt wird. Die Stützlinie entspricht wieder der freien Durchbiegung. Diese Durchbiegung im Abschnitt 27 ist im Wesentlichen von der Dicke, der Temperatur und dem Werkstoff des Walzbandes 1 abhängig. In den hier diskutierten Ausführungsbeispielen liegt die Dicke des Walzbandes 1 etwa zwischen 8 mm und 20 mm.
Figur 3 und Figur 4 zeigen jeweils einen ungekoppelten diskreten Betrieb der Walzeinheiten 2, 25, wobei in Figur 3 das Walzband 1 in die Transportsenke 26 einläuft und in Figur 4 diese wieder verlässt.
Figur 5 zeigt den ungekoppelten gleichzeitigen Betrieb der Walzeinheiten 2, 25, wobei ein auslaufendes Walzband mit der Walzeinheit 25 in Eingriff ist, ein zulaufendes Walzband mit der zuführenden Walzeinheit 2 in Eingriff ist.
Figur 6 zeigt eine andere mögliche Ausführungsform der Erfindung. Die Transportsenke 26 wird dadurch gebildet, indem ein Streckenabschnitt 27 durch Rollen gebildet wird, deren Durchmesser in Transportrichtung gesehen zunächst abnimmt, dann wieder zunimmt. Dadurch entsteht eine Eintiefung in der Förderebene. Die Walzgutschlinge legt sich in diese Eintiefung und wird von unten gestützt. Die Stützung erfolgt auf einer Stützlinie, welche durch die Verbindungslinie der Berührungspunkte der Rollen in diesem Abschnitt vorgegeben ist. Erfindungsgemäß ist die Stützlinie nach Maßgabe der Biegesteifigkeit des Walzbandes gestaltet.
Die Figur 7 zeigt eine andere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist ein Rollgangsegment 30 mittels einer hier nicht näher dargestellten Stellvorrichtung 29 bezüglich der Förderebene absenkbar. Die Absenkung kann soweit erfolgen, dass eine freie hängende Schlinge entsteht, oder - wie in Figur 7 gezeichnet -, nur soweit, dass der Scheitel 24 der Walzgutschlinge 6 eine Stütze erfährt.
In der Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung skizziert. Die Eintiefung in der Transportebene wird hier durch Abschnitte 31 des Rollgangs gebildet, die mittels der Stellvorrichtung 29 jeweils um die Achsen 32 nach unten schwenkbar sind.
Die Messeinrichtung 7 zur Messung der Schlingentiefe 18 kann beispielsweise mittels einer Abstandsmessung (Figur 9), einem Kamerasystem (Figur 10) oder aber mittels einer das Walzband von oben berührenden Rolle in Verbindung mit einer Drehwinkelmessung beziehungsweise Positionsmessung erfolgen (Figur 11). Vorteilhaft kann die berührende Rolle gleichzeitig in Form einer Niederdrück-Rolle ausgebildet sein, welche neben der Messung der Schlingentiefe 18 gleichzeitig dazu beiträgt, dass die Schlinge nach unten in die Eintiefung gedrückt wird. Es versteht sich von selbst, dass die hier dargestellten Messmethoden auch unterhalb des Walzbandes 1 oder an der Seite angeordnet sein können.
In der Figur 12 ist ein Blockschaltbild gezeigt, in welchem die Einbindung der Regeleinrichtung 10 in eine übergeordnete Produktionsplanung mit symbolisch dargestellten Hintergrundspeichern dargestellt ist. Große Abstände zwischen zwei aufeinander folgenden, zu entkoppelnden Walzeinheiten, sowie eventuell zwischengelagerte Walzgut-Bearbeitungsvorrichtungen, wie beispielsweise Bandteilungsvorrichtungen, Bandstreckvorrichtungen und/oder Banderhitzungsvorrichtung, könne den Einbau entsprechender Treibrollensätze nötig machen. Dies ist in Figur 12 gezeichnet. Die dargestellten Treibrollensätze sind so konzipiert, dass die einlaufseitigen Treibrollensätze das Walzgut in Richtung zuführender Walzeinheit ausrichten, die auslassseitigen Treibrollensätze das Walzgut in Richtung abführende Walzeinheiten ausrichten. In Figur 12 ist eine typische Anordnung mit einer Banderhitzungseinrichtung skizziert, bei der das Teilstück des Walzgutes mit der geringsten Zug- und/oder Biegesteifigkeit, im Falle von Warmband das heißeste Teilstück, die optimale Lage und Ausgestaltung der Tränsportsenke bestimmt.
Die Figur 13 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die vertikale Anordnung der Rollen der Transporteinrichtung so gewählt ist, das die Berührpunkte zwischen Walzgut und Rolle jeweils auf der Stützlinie liegen, die der Krümmungslinie, auch genannt Kettenlinie, der freien Durchbiegung des Walzgutes im Streckenabschnitt 27 entspricht. In Figur 13 sind zwei Walzstaffeln zu sehen, eine Staffel Vorgerüste 2 und eine Staffel Fertigwalzgerüste 25, deren Walzgeschwindigkeit von der Regeleinrichtung 10 vorgegeben wird. Das Walzgut 1 ist ein Warmband. Der Pfeil 22 zeigt die Richtung des Massenstroms an. Wenn das Walzgut 1 das letzte Walzgerüst der Vorgerüststaffel 2 mit einer hohen Temperatur von üblicher Weise mehr als 1100°C verlässt, ist es besonders anfällig bezüglich einer Zugbeanspruchung. Ein zu hoher Bandzug kann bei einem Warmband zu unerwünschten Einschnürungen in Vorstreifen führen, wodurch die Breitentoleranz nicht mehr eingehalten werden kann. Im Extremfall kann dieser Vorstreifen beim Herstellungsprozess auch eingerissen oder gar getrennt werden. Wie bereits eingangs dargestellt, muss daher die Geschwindigkeitsführung der beiden Walzeinheiten oder Walzstufen 2, 25 voneinander entkoppelt ablaufen, da es nicht möglich ist, ein Walzgerüst gleichzeitig auch als bandzuggeregeltes Elemente zu betreiben. "Speedmaster" ist bei solchen Anlagen die Gießanlage (in Figur 13 nicht näher dargestellt), die stromaufwärts zur Walzeinheit 2 liegt.
Die Entkopplung des Massenstroms wird durch die erfindungsgemäße Senke 26 erreicht, die im Gegensatz zu einer Schlinge in einem Bandspeicher eine viel geringere Tiefe aufweist. In dieser Senke 26 bildet sich eine so genannte "Rollgangschlinge" aus, das heißt das Warmband wird möglichst lange stützend geführt. Nur in einem kurzen Streckenabschnitt 11 in der Mitte kann es bei der Regelung des Massenstroms zur Ausbildung einer Gravitationsschlinge kommen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine solche "Rollgangschlinge" auf das Walzgut 1 nahezu kein Bandzug wirkt.
In Figur 13 passiert das Warmband 1 zunächst eine Anzahl von Vorgerüste 2. Etwa auf der Austrittebene 19 des letzten Walzgerüsts des Vorgerüsts 2 fördert ein Rolltisch 4 das Walzband 1 zu einem ersten Treiber 3. Nach dem Treiber 3 gelangt das Walzgut 1 in den erfindungsgemäß ausgestalteten Rollgang 5. Dieser Rollgang 5 ist nicht eben, sondern bezüglich der Austrittsebene 19 der Vorgerüste 2 nach unten in eine Senke 26 abgesenkt. Die Absenkung des Walzgutes 1 kann einfach durch Schwerkraft bedingt sein, kann aber auch insbesondere bei dickem Walzgut durch eine Niederdrückrolle erzwungen sein. Nach der Absenkung wird das Warmband 1 im Rollgang 5 wieder hoch geführt. Die Walzgutschlinge 6 weist dabei eine kontinuierliche Krümmung auf. Das am Ende des Rollgangs 5 aus der Senke 26 austretende Walzgut 1 gelangt im weiteren Verlauf zu einem zweiten Treiber 8, der etwa auf der Eintrittsebene 20 eines zweiten Rolltischs 12 liegt. Anschließend daran tritt das Walzgut 1 in die Fertigstraße 25 ein.
Beim Einlauf in die Fertigstraße 25 kann das Warmband 1 noch eine Temperatur von bis zu 1250°C aufweisen. Wie bereits erwähnt, macht diese hohe Temperatur das Warmband 1 sensitiv bezüglich einer Zugbeanspruchung. Die Regeleinrichtung 10 sorgt für eine Entkopplung der Geschwindigkeiten, sodass im Rollgang 5 nahezu Bandbezug null herrscht.
Die Drehzahl der Rollen der Treiber 3, 8 wird von der Regeleinrichtung 10 präzise so geregelt, dass stationär der Massenstrom konstant gehalten wird, vorübergehende Schwankungen aber durch die schlingenförmige Ausformung des Warmbandes 1 aufgefangen werden. Das Warmband 1 liegt entweder auf allen Rollen 9 des Rollgangs 5 berührend an, oder ist in einem Mittelbereich 11 der Senke 26 von den stützenden Rollen leicht abgehoben, indem dort durch Drehzahlregelung der Walzgerüst-Hauptantriebe oder der Treiberrollenantriebe eine Gravitationsschlinge ausgebildet wird.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich, sind die Achsen der Rollen 9, die jeweils auf einer zur Stützlinie 23 parallel verlaufenden Linie liegen, bezüglich einer Lotrechten 15 symmetrisch angeordnet. Dadurch entsteht eine bezüglich der Lotrechten 15 im Wesentlichen symmetrische Walzgutschlinge 6. Die Stützlinie 23 entspricht der Kettenlinie der freien Durchbiegung.
Die Form der Walzgutschlinge 6 wird in dem gezeigten Beispiel mittels einer berührungslosen Messeinrichtung 7 erfasst. Dies ist hier ein optischer Detektor, kann aber wie oben bereits gesagt auch anders ausgeführt sein. Der Detektor 7 misst dabei die Schlingentiefe 18, beziehungsweise den Abstand zwischen dem Scheitel 24 der Walzband-Schlinge 6 und einer dem Scheitel 24 gegenüberliegenden Rolle 21. Der Messwert des Detektors 7 wird über Verbindungsleitungen 16 der Regeleinrichtung 10 zugeleitet. Die Regeleinrichtung 10 ist ebenfalls über Verbindungsleitungen 16 mit den Walzgerüsten der Walzstaffel 2 und den Walzgerüsten der Fertigstaffel 25, sowie mit den Treibern 3, 8 verbunden. Sie steuert diese Antriebseinheit so, dass der Bogen der Walzgutschlinge 6 entweder vollständig auf den Rollen 9 des Rollgangs 5 auffliegt, oder im Scheitelbereich leicht von darunter liegenden Rollen 9 abgehoben ist. Besonders günstig ist dabei ein Abstand von weniger als 30 mm. Wenn die Umgebung um den Scheitel 24 der Schlinge 6 von den stützenden Rollen 9 abgehoben ist, entsteht im Bereich 11 ein gravimetrischer Schlingenteil, der von der Regeleinrichtung 10 möglichst kurz gehalten wird. Mit anderen Worten, durch die sensitive Regelung hat die Walzgutschlinge 6 nahezu über die gesamte Förderstrecke einen berührenden Kontakt zu den Rollen 9. Die Regeleinrichtung 10 sorgt dafür, dass Abschnitte 13 und 14 im Vergleich zum mittlere Abschnitt 11 weitaus größer sind und gewährleistet dadurch die gewünschte Minimierung des Bandzugs zwischen den Walzgerüsten 21, 22 beziehungsweise zwischen den Treibern 3, 8.
Als Ergebnis der Erfindung wirkt auf den Vorstreifen 1 quasi nur eine sehr geringe Membranspannung. Dank der Erfindung kann bei der kontinuierlichen Erzeugung von Bandstahl eine unerwünschte Formänderung des Walzbandes 1, wie Einschnürungen oder gar Risse, zuverlässig verhindert werden.
Die vertikale Position der Rollen 9 im Rollgang 5 kann fest vorgegeben, oder durch eine in Figur 1 skizzenhaft angedeutete, den jeweiligen Rollen 9 zugeordnete Antriebsvorrichtung 32, separat (bspw. eine Antriebsvorrichtung pro Rolle) eingestellt werden.
Wenn das Eigengewicht des Vorstreifen zum schwerkraftbedingten Absenken im Rollgang 5 nicht ausreicht (was bei dicken Bändern oder Brammen der Fall sein kann), kann durch eine von oben nach unten wirkende Andruckrolle (in Figur 1 nicht dargestellt) das Walzgut in die Eintiefung der Rollen-Schlingengrube hinein gedrückt werden.
Von besonderem Vorteil ist die gegenständliche Erfindung bei vollkontinuierlich oder endlos betriebenen Anlagen (Gieß-Walzverbundanlagen mit endloser Bandproduktion), da bei diesem Anlagentyp bislang keine Möglichkeit einer zufriedenstellenden Geschwindigkeitsentkopplung bekannt ist.

Bezugszeichenliste

1: Walzgut, Warmband
2: zuführende Walzeinheit, Vorgerüste
3: Treiber
4: Rollgangtisch am Ausgang der Vorgerüste 2
5: Transporteinrichtung, Rollgang
6: Walzgutschlinge, Rollgangschlinge
7: Messeinrichtung
8: Treiber
9: Rollen des Rollgangs 5
10: Regeleinrichtung
11: mittlerer Bereich, Gravitationsschlinge
12: Rolltisch am Eingang der Fertigtstaffel 25
13: Einlaufabschnitt
14: Auslaufabschnitt
15: Lotrechte
16: elektrische Verbindungsleitungen
17: Abstand
18: Schlingentiefe
19: Auslaufebene
20: Einlaufebene
21: Rolle, gegenüberliegend zu 24
22: Pfeil (Massenstromrichtung, Transportrichtung)
23: Stützlinie
24: Scheitel
25: auslaufseitige Walzeinheit, Fertiggerüste
26: Senke im Rollgang 5
27: Streckenabschnitt, Länge der Walzgutschlinge
28: Walzgut-Messeinrichtung
29: Stellvorrichtung, Heb- und -Senkevorrichtung
30: Rollgangsegment
31: Rollgangsegment
32: Antriebsvorrichtung

Claims

Verfahren zum Minimieren des Bandzugs eines Walzgutes (1), aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
- Transportieren des Walzguts (1) mittels eines Rollgangs (5) zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut befindlichen Walzeinheiten (2, 25), wobei in einer Senke (26), die in einem Streckenabschnitt (27) des Rollgangs (5) zwischen den beiden Walzeinheiten (2, 25) angeordnet ist, eine Walzgutschlinge (6) ausgebildet wird und die Walzgutschlinge (6) durch den Rollgang (5) zumindest in einem außermittigen Abschnitt (13, 14) des Streckenabschnitt (27) gestützt wird, wobei die Stützlinie (23) des Rollgangs (5) in diesem Abschnitt der Kettenlinie der freien Durchbiegung entspricht;

- Erfassen eines Messwerts einer Schlingentiefe (18) der Walzgutschlinge (6) mittels einer Messeinrichtung (7);

- Berechnen eines Sollwerts der Schlingentiefe (18), insbesondere in Abhängigkeit von Material, Dicke und Temperatur des Walzguts (1), sodass der Sollwert im Wesentlichen der freien Durchbiegung entspricht;

- Regeln der Hauptantriebe und/oder der Spaltanstellung der Walzeinheiten (2, 25) mittels einer Regeleinrichtung (10) unter Berücksichtigung des Sollwerts und des Messwerts der Schlingentiefe (18), sodass die Schlingentiefe (18) dem Sollwert möglichst entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt gebildet aus der Länge (27) der Walzgutschlinge (6), der Schlingentiefe (18) und der Dicke des Vorstreifens zwischen 2*10⁵ mm³ und 6*10⁷ mm³ gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen einer gedachten horizontalen Passline und dem Scheitel der Walzgutschlinge (6) zwischen 10mm und 100mm, vorzugsweise zwischen 15mm und 60mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantriebe der Walzeinheiten (2, 25) und/oder gegebenenfalls vorhandener Treiber (3, 8) so geregelt werden, dass der Scheitel (24) der Walzgutschlinge (6) von einer dem Scheitel (24) zugeordneten Rolle des Rollgangs (5) in einem Abstand zwischen 10 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 30 mm, gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Rollgang (5) jede Achse jeder Rolle (9) im Streckenabschnitt (27) in einem äquidistanten Abstand zur Stützlinie (23) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Anordnung einer Rolle (9) bezüglich einer Einlaufebene (19) und/oder bezüglich einer Auslaufebene (20) mittels einer Antriebsvorrichtung (32) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Walzgutschlinge (6) so vorgegeben wird, dass in einem Bereich (11) eine Gravitationsschlinge ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Walzguts (1) vor und/oder innerhalb oder nach dem Streckenabschnitt (27) mittels einer Walzgut-Messeinrichtung messtechnisch erfasst wird und der Messwert der Regeleinrichtung (10) zugeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (10) aus dem zugeführten Messwert der Breite des Walzgutes (1) und eines Soll-Walzspaltes eine Stellgröße für die Regelung der Walzeinheiten (2, 25) ermittelt.
Vorrichtung zum Minimieren des Bandzugs eines Walzgutes (1), umfassend:
- einen Rollgang (5), welcher das Walzgut (1) zwischen zwei in Eingriff mit dem Walzgut (1) befindlichen Walzeinheiten (2, 25) transportiert;

- eine Regeleinrichtung (10), welche die Walzeinheiten (2, 25) so regelt, dass sich in einer Senke (26), welche in einem Streckenabschnitt (27) des Rollgangs (5) vorgesehen ist, eine Walzgutschlinge (6) ausbildet, deren Schlingentiefe (18) im Wesentlichen der freien Durchbiegung des Walzgutes (1) in diesem Streckenabschnitt (27) entspricht;

- eine Messeinrichtung (7) zur Erfassung einer Walzgutschlinge (6), wobei der Messwert der Messeinrichtung (7) der Regeleinrichtung (10) zuleitbar und bei der Regelung der Hauptantriebe der Walzeinheit (2, 25) oder der Treiber (3, 8) verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Rollgang (5) eine Stützung der Walzgutschlinge (6) in zumindest einem außermittigen Abschnitt (13, 14) des Streckenabschnitts (27) bildet, wobei die Stützlinie (23) des Rollgangs (5) in diesem Abschnitt der Kettenlinie der freien Durchbiegung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke (26) durch eine Anordnung von Rollen (9) des Rollgangs (5) gebildet wird, und wobei im Streckenabschnitt (27) in Transportrichtung gesehen Rollen (9) mit einem zunehmend geringer werdenden Durchmesser und dann Rollen (9) mit einem zunehmend größer werdenden Durchmesser angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke (26) durch einen Streckenabschnitt (27) gebildet ist, in welchem ein Rollgangsegment (30) mittels einer geregelten Antriebseinheit (29) vertikal absenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke (26) durch einen Streckenabschnitt (27) gebildet ist, in welchem zumindest ein Rollgangsegment (31) mittels einer geregelten Antriebseinheit (29) um eine zugeordnete Schwenkachse (32) schwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzgutschlinge (6) einen Scheitel (24) aufweist und die Rollen (9) bezüglich einer durch den Scheitel (24) gehenden Lotrechten (15) symmetrisch angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walzgut-Messeinrichtung (28) zur messtechnischen Erfassung einer Breite des Walzgutes (1) vor und/oder innerhalb oder nach dem Streckenabschnitt (27) vorgesehen ist und der Messwert der Regeleinrichtung (10) zuleitbar ist.