EP3791971A1 - Kaltwalzen eines walzguts in einer walzstrasse mit mehreren walzgerüsten - Google Patents

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EP3791971A1
EP3791971A1 EP19196307.3A EP19196307A EP3791971A1 EP 3791971 A1 EP3791971 A1 EP 3791971A1 EP 19196307 A EP19196307 A EP 19196307A EP 3791971 A1 EP3791971 A1 EP 3791971A1
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EP
European Patent Office
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rolling
rolling stock
stock
pass
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19196307.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Bergmann
Konrad Krimpelstaetter
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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Priority to EP20768550.4A priority patent/EP4028181B1/de
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    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
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Definitions

  • the invention relates to the cold rolling of a rolling stock in a rolling train with a plurality of rolling stands.
  • a rolling stock In a rolling stand, a rolling stock, usually a metallic rolled strip, is rolled in a roll gap between two work rolls of the rolling stand in order to reduce the thickness of the rolling stock.
  • a number of rolling stands are arranged in a so-called rolling train, through which the rolling stock traverses one after the other in order to successively reduce the thickness of the rolling stock.
  • the rolling of the rolling stock in one of the rolling stands is referred to as a rolling pass.
  • several rolling passes are carried out one after the other.
  • the reduction in the thickness of the rolling stock during a rolling pass is referred to as the decrease in the rolling pass.
  • cold rolling the rolling stock is rolled at a rolling stock temperature below the recrystallization temperature.
  • electrical sheets with a high silicon content are becoming more and more important.
  • the high brittleness of these electrical sheets can lead to numerous difficulties, especially during cold forming, for example frequent strip tears and therefore unstable production conditions during cold rolling.
  • By increasing the rolling stock temperature of the rolling stock its brittleness can be reduced.
  • the temperature of the rolling stock during cold rolling must not exceed the recrystallization temperature of the rolling stock due to the principle involved.
  • the temperature of the rolled stock should generally also be limited for other reasons during cold rolling.
  • cold rolling is mostly used a lubricant is applied to the work rolls of the roll stands and / or to the rolling stock in order to reduce friction between the rolling stock and the work rolls.
  • the lubricant is or contains a rolling oil which can crack at high temperatures, for example above 200 ° C.
  • the cold rolling can be followed by processing steps for processing the cold-rolled stock, for example coating the rolling stock, for which an excessively high rolling stock temperature is disadvantageous (in the case of coating the rolling stock, for example, reduced adhesion of the coating).
  • a high rolling stock temperature can lead to increased wear of plant equipment, for example plastic-coated deflection rollers for the rolling stock or depositing saddles for the rolled rolling stock, or to a thermal deformation of the work roll contour in the axial direction, which impairs the flatness of the rolling stock.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a rolling train for cold rolling a rolling stock with a plurality of rolling stands, which are improved with regard to the temperature control of the rolling stock during rolling and / or after rolling.
  • the object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and a rolling train with the features of claim 11.
  • the invention therefore provides for the rolling stock temperature to be controlled in at least one rolling pass so that it does not exceed a rolling pass-specific upper limit temperature and / or does not fall below a rolling pass-specific lower limit temperature.
  • This can generally reduce operational disruptions such as strip tears and thus the throughput of a rolling train can be increased.
  • the production conditions for cold rolling of critical rolling stock such as electrical steel sheets with a high silicon content are improved or even created in the first place.
  • a suitable specification of the Limit temperatures can furthermore be influenced in a targeted manner, the end temperature of the rolling stock at the exit of the rolling train, whereby flexible further processing of the cold-rolled rolling stock can be achieved.
  • an inlet temperature of the rolling stock required at the entrance to the rolling train can be minimized and, as a result, energy for heating the rolling stock before the first rolling pass can be saved.
  • the system equipment can be protected in order to reduce its wear and tear.
  • control or regulation measures mentioned are particularly suitable for influencing the rolling stock temperature during cold rolling. Heating the rolling stock before the first rolling pass reduces the brittleness of the rolling stock and thus the risk of strip tears in the rolling stock.
  • the cooling of work rolls and / or the rolling stock between rolling passes counteracts heating of the work rolls and the rolling stock during cold forming of the rolling stock.
  • the amount of heat dissipated from the work rolls can be determined from the modeling of the heat transfer (determination of the heat transfer coefficient between a roll surface and the roll coolant) and is off, for example F. Hell: Fundamentals of heat transfer, VDI-Verlag 1982, ISBN number 978-3-18-400529-0, pages 77-85 known . From this, the temperature of the work rolls can be determined, from which the heat flow between the rolling stock and the work rolls in the roll gap can be determined. The same applies to the cooling of the rolling stock by dispensing a rolling stock coolant onto the rolling stock.
  • a lubricant By applying a lubricant to the work rolls and / or to the rolling stock in at least one rolling pass, the friction between the rolling stock and the Reduced work rolls and thus counteracted heating of the rolling stock and / or the work rolls.
  • the latter is basically calculated from an applied rolling force, a coefficient of friction and a differential speed between the rolled strip and the work rolls in the roll gap of the respective roll stand.
  • the rolling force is usually specified by an automation system of the rolling train to achieve the desired pass reduction on the relevant stand and is therefore known.
  • the current rolling force for example in the case of thickness control, can also be continuously measured online using devices that generate the rolling force on the roll stand in question (for example hydraulic cylinders).
  • the reduction in thickness of the rolling stock to be achieved in the rolling train is distributed to the individual rolling stands by a pass schedule distribution for the pass acceptance of the individual rolling passes.
  • rolling stock is heated in every roll stand by plastic deformation of the rolling stock.
  • the resulting heat of deformation can be determined by a person skilled in the art in can easily be determined from the pass decrease on the respective roll stand as well as from the material properties of the rolling stock.
  • By means of a suitable choice of the pass acceptances which takes into account all stands of the rolling train, it can be achieved, for example, that a predetermined temperature range for the rolling stock temperature is maintained over the entire rolling train.
  • the rolling speed is understood to mean a speed at which the rolling stock passes through the rolling stands of the rolling train.
  • the rolling speed can directly influence the above-mentioned frictional power loss on the individual rolling stands, since the rolling speed also directly affects the differential speeds in the individual rolling stands.
  • the rolling speed therefore also influences the temperature of the rolling stock in the individual rolling passes.
  • an upper limit temperature in the range between 140 ° C. and 250 ° C. and / or a lower limit temperature in the range between 20 ° C. and 140 ° C. is specified for at least one rolling pass.
  • Such an upper limit temperature can in particular avoid the above-mentioned cracking of rolling oil, which is used as a lubricant or a component of a lubricant.
  • the lower limit temperature depends on the material and is therefore adapted to the rolling stock.
  • a common upper limit temperature and / or a common lower limit temperature are specified for all rolling passes. This simplifies the method according to the invention compared to an embodiment with pass-dependent limit temperatures.
  • the rolling stock is heated to an inlet temperature with a heating device, in particular with induction heating, before the first rolling pass.
  • a heating device in particular with induction heating
  • the heating of the rolling stock can easily be determined from the power of the induction heating, the efficiency and the duration of action, which results from the rolling stock speed and the overall length of the heating, as well as material properties of the rolling stock, in particular its specific heat capacity.
  • the work rolls of at least one roll stand are cooled by applying a roll coolant to the work rolls only on the outlet side.
  • the exit side of a roll stand is understood to mean that side of the roll stand on which the rolling stock leaves the roll stand.
  • the entry side of a roll stand is understood to mean that side of the roll stand on which the rolling stock enters the roll stand.
  • a lubricant is applied to the work rolls and / or to the rolling stock in at least one pass by generating a mixture of the lubricant and a carrier gas in an atomization device and applying the mixture to the work rolls and / or using lubricant nozzles the rolling stock is sprayed.
  • lubricant is, for example, off EP 2 651 577 B1 known and has the advantage over the application of a lubricating emulsion, for example, that the lubricant can be applied very specifically and sparingly.
  • a lubricant is only applied to the inlet side of the work rolls and / or to the rolling stock in the case of at least one rolling pass. This is particularly advantageous in the case of roller passes, in which coolant is only applied on the outlet side, because then no lubricant is washed off the coolant and thus lubricant is saved.
  • a parameter value is determined offline for at least one parameter of a control or regulation measure, and the parameter is set to the parameter value when the rolling train is in operation.
  • at least one parameter value determined offline is determined using a computational model of at least part of the rolling train.
  • at least a subset of the parameters for controlling or regulating the rolling stock temperature is determined in advance (in particular calculated). This can relate in particular to the pass schedule distribution, i.e. the calculation of the pass reductions for the individual rolling passes.
  • At least one measured value of the rolling stock temperature is recorded during operation of the rolling train, and at least one parameter of a control or regulation measure is set online as a function of at least one measured value.
  • at least a subset of the parameters for controlling or regulating the rolling stock temperature is set online as a function of a measured rolling stock temperature of the rolling stock. This can in particular relate to the cooling and lubrication of the work rolls and / or the rolling stock.
  • FIG 1 shows schematically an embodiment of a rolling train 1 according to the invention with five roll stands 3 to 7 for cold rolling a rolling stock 2.
  • Each roll stand 3 to 7 has two work rolls 9, 10 arranged one above the other, which are spaced from one another by a roll gap 11.
  • the work rolls 9, 10 set in rotation in a motor-driven manner and the rolling stock 3 is drawn through the roll nips 11 in a rolling direction 13 by the rotating work rolls 9, 10.
  • each roll stand 3 to 7 for each work roll 9, 10 has two back-up rolls 15 to 18, which are arranged one above the other on a side of the respective work roll 9, 10 facing away from the rolling stock 2, with a first back-up roll 15, 17 the second backup roll 16, 18 and the work roll 9, 10 contacted.
  • a rolling pass is carried out by each roll stand 3 to 7, in which the thickness of the rolling stock 2 is reduced by the so-called pass decrease of the rolling pass.
  • a heating device 19 is arranged at the entrance of the rolling train 1 and is set up to heat the rolling stock 2 before the first rolling pass, which is carried out by a first rolling stand 3.
  • the heating device 19 is designed, for example, as an induction heater with which the rolling stock 3 can be inductively heated.
  • the rolling train 1 also has a cooling system which is set up to apply a roll coolant 21 to the work rolls 9, 10 of the rolling stands 4 to 6, which carry out the second, third and fourth rolling passes, and a rolling stock coolant 23 between the second and third rolling passes, the third and fourth rolling pass and the fourth and fifth rolling pass on the rolling stock 2.
  • the cooling system comprises an upper cooling beam 25 and a lower cooling beam 27 for each of the roll stands 4 to 6. With the upper cooling beam 25, roll coolant 21 is on the outlet side of the upper work roll 9 of the respective roll stand 4 to 6 and rolling stock coolant 23 is applied to an upper surface of the rolling stock 3 outputable.
  • each cooling beam 25, 27 comprises, for example, several roll coolant nozzles with which the roll coolant 21 can be output to the respective work roll 9, 10, and / or several roll coolant nozzles with which the roll coolant 23 can be applied to the rolled material 2.
  • the roller coolant 21 is, for example, water or a cooling emulsion.
  • the rolling stock coolant 23 is likewise, for example, water or a cooling emulsion and can override the roll coolant 21.
  • a cooling emulsion consists of a cooling liquid and a lubricant, for example water as the cooling liquid and oil as the lubricant, and possibly emulsifiers.
  • the main component of the cooling emulsion is the cooling liquid, while the lubricant content of the cooling emulsion is only a few percent, for example two to three percent.
  • the amount of roll coolant 21 applied to the two work rolls 9, 10 of a roll stand 4 to 6 (in total, i.e. on both work rolls 9, 10 together) in liters per minute corresponds approximately to a motor output of the roll stand 4 to 6 in kW, with the Motor power is the power of a motor that drives the work rolls 9, 10 of the roll stand 4 to 6.
  • the rolling train 1 also has a lubrication system which is set up to dispense a lubricant 29 onto the work rolls 9, 10 of all of the rolling stands 3 to 7 on the inlet side.
  • the lubrication system has an upper lubrication bar 31 and a lower lubrication bar 33 for each roll stand 3 to 7. With the upper lubrication bar 31, lubricant 29 can be dispensed on the inlet side onto the upper work roll 9 of the respective roll stand 3 to 7. With the lower lubrication bar 33, lubricant 29 can be dispensed on the inlet side onto the lower work roll 10 of the respective roll stand 3 to 7.
  • Lubricant bars 31, 33 an atomization device in which a mixture of the lubricant 29 and a carrier gas can be generated, and several lubricant nozzles with which the mixture can be sprayed onto the respective work roll 9, 10.
  • the lubricant 29 is, for example, pure rolling oil and the carrier gas is, for example, air.
  • the lubricant 29 is a lubricant emulsion consisting of a carrier liquid and rolling oil and possibly emulsifiers, and each lubricant bar 31, 33 has lubricant nozzles with which the lubricant emulsion can be applied to the respective work roll 9, 10.
  • collecting devices 35 are arranged which are set up to collect roll coolant 21, rolling stock coolant 23 and lubricant 29 flowing off from the roll stands 3 to 7.
  • the mixture of roll coolant 21, rolling stock coolant 23 and lubricant 29 collected by the collecting devices 35 is preferably broken down into its constituent parts, which are then reused.
  • the rolling train 1 also has a plurality of measuring units 37, each of which is set up to detect a rolling stock temperature of the rolling stock 2.
  • a measuring unit 37 is arranged between the heating device 19 and the first roll stand 3, further measuring units 37 are each arranged between two adjacent roll stands 3 to 7, and a measuring unit 37 is at the end of the rolling train 1 behind the roll stand 7 that carries out the fifth rolling pass, arranged.
  • the rolling train 1 also has a controller 39 with which the heating device 19, the cooling system, that is to say the roll coolant flows, roll coolant pressures, rolling stock coolant flows and rolling stock coolant pressures output by the cooling bars 25, 27, and the lubrication system, that is to say that from the lubrication bars 31, 33 respectively output lubricant flows and lubricant pressures, each controllable or regulatable in order to control or regulate the rolling stock temperature of the rolling stock 2 in each rolling pass.
  • the heating device 19 that is to say the roll coolant flows, roll coolant pressures, rolling stock coolant flows and rolling stock coolant pressures output by the cooling bars 25, 27, and the lubrication system, that is to say that from the lubrication bars 31, 33 respectively output lubricant flows and lubricant pressures, each controllable or regulatable in order to control or regulate the rolling stock temperature of the rolling stock 2 in each rolling pass.
  • a temperature window for the rolling stock temperature between an upper limit temperature and a lower limit temperature is specified for each rolling pass, and the rolling stock temperature is controlled and / or regulated in such a way that the rolling stock temperature in each rolling pass assumes a temperature value within the temperature window specified for the rolling pass.
  • a pass schedule distribution for the pass acceptance of the individual rolling passes is created and implemented.
  • the roll stands 3 to 7, that is to say the gap heights of the roll gaps 11 of the roll stands 3 to 7, are set according to the pass schedule distribution.
  • a rolling speed at which the rolling stock 2 runs through the rolling train 1 is controlled or regulated in order to influence the rolling stock temperature in the rolling passes.
  • the rolling speed is set by the speeds of the work rolls 9, 10.
  • the parameters of the temperature control and / or regulation are an inlet temperature of the rolling stock 2 to be set with the heating device 19, the roll coolant flows, roll coolant pressures, roll coolant flows and rolling stock coolant pressures (cooling parameters) which are respectively output by the cooling bars 31, 33 Lubricant flows and lubricant pressures (lubrication parameters), the pass schedule distribution and the rolling speed.
  • These parameters are each determined offline, for example, using a computational model of at least part of the rolling train 1. For example, there is a model-based calculation of the inlet temperature of the rolling stock 2, the cooling and lubrication parameters, the pass schedule distribution and the rolling speed as a solution to an optimization problem.
  • the parameters determined in this way are each set manually or by the controller 39.
  • some or all of the parameters can be regulated online as a function of the measured values of the measuring units 37 in such a way that the rolling stock temperature in each rolling pass assumes a temperature value within the temperature window specified for the rolling pass.
  • the pass schedule distribution, the inlet temperature of the rolling stock 2 and the rolling speed are determined offline, while the cooling and lubrication parameters are regulated online as a function of the measured values of the measuring units 37.
  • FIG 2 shows a flow chart 100 of an exemplary embodiment of the method according to the invention for cold rolling a rolling stock 2 in a rolling train 1 with method steps 101 to 106.
  • a temperature window for the rolling stock temperature of the rolling stock 2 in the rolling pass is specified for each rolling pass.
  • the offline parameters are determined using a computer model of at least part of the rolling train 1, for example the pass schedule distribution, the inlet temperature of the rolling stock 2 and the rolling speed.
  • a third method step 103 the cold rolling of the rolling stock 2 in the rolling train 1 is started with the offline parameters determined in the second method step 102 and predetermined initial values of the online parameters.
  • a rolling stock temperature of the rolling stock 2 is determined for each rolling pass.
  • the rolling stock temperature is recorded for a rolling pass with at least one measuring unit 37 or the rolling stock temperature in the rolling pass is calculated, for example, as described above with a calculation of the heat flow between the rolling stock and the work rolls in the roll gap based on a model of the heat transfer and / or with a Calculation of the deformation heat that arises when the rolled stock is heated by the plastic deformation of the rolled stock.
  • a fifth method step 105 it is checked whether the rolling stock temperature in each rolling pass assumes a temperature value lying in the temperature window specified for the rolling pass. If the check shows that the rolling stock temperature in each rolling pass assumes a temperature value lying in the temperature window specified for the rolling pass, the fourth method step 104 is carried out again. Otherwise, a sixth method step 106 is carried out.
  • the value of at least one online parameter is changed in order to guide the rolling stock temperature in each rolling pass, in which the rolling stock temperature is outside the temperature window predetermined for the rolling pass, into the predetermined temperature window.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltwalzen eines Walzguts (2) in einer Walzstraße (1) mit mehreren Walzgerüsten (3 bis 7). Dabei wird für wenigstens einen Walzstich eine obere Grenztemperatur und/oder eine untere Grenztemperatur für eine Walzguttemperatur des Walzguts (2) vorgegeben und die Walzguttemperatur wird durch wenigstens eine Steuer- oder Regelungsmaßnahme derart gesteuert und/oder geregelt, dass die Walzguttemperatur in dem wenigstens einen Walzstich die für den Walzstich vorgegebene obere Grenztemperatur nicht überschreitet und/oder die für den Walzstich vorgegebene untere Grenztemperatur nicht unterschreitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Kaltwalzen eines Walzguts in einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten.
  • In einem Walzgerüst wird ein Walzgut, in der Regel ein metallisches Walzband, in einem Walzspalt zwischen zwei Arbeitswalzen des Walzgerüstes gewalzt, um die Dicke des Walzguts zu reduzieren. Oft werden in einer so genannten Walzstraße mehrere Walzgerüste angeordnet, die von dem Walzgut nacheinander durchlaufen werden, um die Dicke des Walzguts sukzessive zu reduzieren. Das Walzen des Walzguts in einem der Walzgerüste wird als ein Walzstich bezeichnet. In einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten werden also mehrere Walzstiche nacheinander ausgeführt. Die Reduzierung der Dicke des Walzguts bei einem Walzstich wird als Stichabnahme des Walzstichs bezeichnet. Beim Kaltwalzen wird das Walzgut bei einer Walzguttemperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur gewalzt.
  • Unter anderem für Anwendungen im technischen Gebiet der Elektromobilität gewinnen Elektrobleche mit hohen Siliziumanteilen mehr und mehr an Bedeutung. Die hohe Sprödigkeit dieser Elektrobleche kann zu zahlreichen Schwierigkeiten speziell bei der Kaltumformung führen, beispielsweise zu häufigen Bandrissen und daher instabilen Produktionsbedingungen beim Kaltwalzen. Durch Erhöhen der Walzguttemperatur des Walzguts kann dessen Sprödigkeit herabgesetzt werden.
  • Andererseits darf die Walzguttemperatur beim Kaltwalzen prinzipbedingt die Rekristallisationstemperatur des Walzguts nicht überschreiten. Außerdem sollte die Walzguttemperatur beim Kaltwalzen in der Regel auch aus anderen Gründen limitiert werden. Beispielsweise wird beim Kaltwalzen meist ein Schmiermittel auf die Arbeitswalzen der Walzgerüste und/oder auf das Walzgut aufgebracht, um eine Reibung zwischen dem Walzgut und den Arbeitswalzen zu reduzieren. Das Schmiermittel ist oder enthält ein Walzöl, das bei hohen Temperturen, beispielsweise über 200°C, vercracken kann. Ferner können dem Kaltwalzen Bearbeitungsschritte zum Bearbeiten des kaltgewalzten Walzguts, beispielsweise ein Beschichten des Walzguts, nachgeordnet sein, für die eine zu hohe Walzguttemperatur nachteilig ist (im Fall des Beschichtens des Walzguts beispielsweise zu einer verminderten Haftung der Beschichtung). Des Weiteren kann eine hohe Walzguttemperatur zu einem erhöhten Verschleiß von Anlagenequipment, beispielsweise von kunststoffbeschichteten Umlenkrollen für das Walzgut oder von Ablagesätteln für das gewalzte Walzgut, oder zu einer thermischen Verformung der Arbeitswalzenkontur in axialer Richtung, die eine Planheit des Walzguts beeinträchtigt, führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Walzstraße zum Kaltwalzen eines Walzguts mit mehreren Walzgerüsten anzugeben, die hinsichtlich der Temperierung des Walzguts während des Walzens und/oder nach dem Walzen verbessert sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kaltwalzen eines Walzguts in einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten, die von dem Walzgut nacheinander durchlaufen werden, wird für wenigstens einen ausgewählten Walzstich, insbesondere für jeden Walzstich, eine obere Grenztemperatur und/oder eine untere Grenztemperatur für eine Walzguttemperatur des Walzguts vorgegeben und die Walzguttemperatur wird durch wenigstens eine der folgenden Steuer- oder Regelungsmaßnahmen derart gesteuert und/oder geregelt, dass die Walzguttemperatur in jedem ausgewählten Walzstich die für den Walzstich vorgegebene obere Grenztemperatur nicht überschreitet und/oder die für den Walzstich vorgegebene untere Grenztemperatur nicht unterschreitet:
    • Erwärmen des Walzguts vor dem ersten Walzstich auf eine Einlauftemperatur,
    • Kühlen der Arbeitswalzen wenigstens eines Walzgerüsts durch Aufbringen eines Walzenkühlmittels auf die Arbeitswalzen, wobei ein Walzenkühlmittelstrom und/oder ein Walzenkühlmitteldruck des Walzenkühlmittels gesteuert oder geregelt wird,
    • Kühlen des Walzguts zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen durch Aufbringen eines Walzgutkühlmittels auf das Walzgut, wobei ein Walzgutkühlmittelstrom und/oder ein Walzgutkühlmitteldruck des Walzgutkühlmittels gesteuert oder geregelt wird,
    • Aufbringen eines Schmiermittels auf die Arbeitswalzen oder/und auf das Walzgut bei wenigstens einem Walzstich, wobei ein Schmiermittelstrom und/oder ein Schmiermitteldruck des Schmiermittels gesteuert oder geregelt wird,
    • Erstellen und Umsetzen einer Stichplanverteilung für die Stichabnahmen der einzelnen Walzstiche,
    • Steuern oder Regeln einer Walzgeschwindigkeit, mit der das Walzgut die Walzstraße durchläuft.
  • Die Erfindung sieht also vor, die Walzguttemperatur in wenigstens einem Walzstich zu kontrollieren, so dass sie eine walzstichspezifische obere Grenztemperatur nicht überschreitet und/oder eine walzstichspezifische untere Grenztemperatur nicht unterschreitet. Dadurch können generell Betriebsstörungen wie Bandrisse reduziert werden und somit kann der Durchsatz einer Walzstraße erhöht werden. Insbesondere werden die Produktionsbedingungen für das Kaltwalzen kritischen Walzguts wie beispielsweise von Elektroblechen mit hohem Siliziumanteil verbessert oder sogar erst geschaffen. Durch eine geeignete Vorgabe der Grenztemperaturen kann ferner die Walzgutendtemperatur am Ausgang der Walzstraße gezielt beeinflusst werden, wodurch eine flexible Weiterverarbeitbarkeit des kaltgewalzten Walzguts erreicht werden kann. Ferner kann durch eine geeignete Vorgabe der Grenztemperaturen eine am Eingang der Walzstraße erforderliche Einlauftemperatur des Walzguts minimiert werden und dadurch Energie zum Erwärmen des Walzguts vor dem ersten Walzstich eingespart werden. Ferner kann durch eine geeignete Vorgabe der Grenztemperaturen das Anlagenequipment geschont werden, um dessen Verschleiß zu reduzieren.
  • Die genannten Steuer- oder Regelungsmaßnahmen eignen sich in besonderem Maße zur Beeinflussung der Walzguttemperatur während des Kaltwalzens. So reduziert eine Erwärmung des Walzguts vor dem ersten Walzstich die Sprödigkeit des Walzguts und damit die Gefahr von Bandrissen des Walzguts.
  • Durch das Kühlen von Arbeitswalzen und/oder des Walzguts zwischen Walzstichen wird einer Erwärmung der Arbeitswalzen und des Walzguts beim Kaltumformen des Walzguts entgegengewirkt. Bei der Walzenkühlung mittels auf die Arbeitswalzen ausgegebenen Walzenkühlmittels lässt sich die aus den Arbeitswalzen abgeführte Wärmemenge aus der Modellierung des Wärmeüberganges (Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen einer Walzenoberfläche und dem Walzenkühlmittel) ermitteln und ist beispielsweise aus F. Hell: Grundlagen der Wärmeübertragung, VDI-Verlag 1982, ISBN-Nummer 978-3-18-400529-0, Seiten 77-85 bekannt. Daraus lässt sich die Temperatur der Arbeitswalzen bestimmen, woraus wiederum der Wärmefluss zwischen dem Walzgut und den Arbeitswalzen im Walzspalt ermittelt werden kann. Entsprechendes gilt für die Kühlung des Walzguts durch das Ausgeben eines Walzgutkühlmittels auf das Walzgut.
  • Durch das Aufbringen eines Schmiermittels auf die Arbeitswalzen oder/und auf das Walzgut bei wenigstens einem Walzstich wird die Reibung zwischen dem Walzgut und den Arbeitswalzen verringert und damit einer Erwärmung des Walzguts und/oder der Arbeitswalzen entgegengewirkt. Je mehr Schmiermittel aufgetragen wird, desto geringer ist die beim Walzen entstehende Reibungsverlustleistung. Letztere errechnet sich grundsätzlich aus einer aufgebrachten Walzkraft, einem Reibungskoeffizienten und einer Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Walzband und den Arbeitswalzen im Walzspalt des jeweiligen Walzgerüsts. Die Walzkraft wird in der Regel von einer Anlagenautomation der Walzstraße zur Erzielung der gewünschten Stichabnahme am betreffenden Gerüst vorgegeben und ist somit bekannt. Alternativ kann die aktuelle Walzkraft, beispielsweise im Falle einer Dickenregelung, auch laufend über Vorrichtungen, welche die Walzkraft am betreffenden Walzgerüst erzeugen (beispielsweise Hydraulikzylinder), online gemessen werden. Zum Ermitteln der Differenzgeschwindigkeit im Walzspalt ist beispielsweise Formel (3.13) in H. Hoffmann: Handbuch Umformen, 2012, ISBN 978-3-446-42778-5 bekannt, in welche die Ein- bzw. Austrittsgeschwindigkeit des Walzguts am Walzgerüst sowie die Walzspaltgeometrie, die von den Walzendurchmessern der Arbeitswalzen und der Stichabnahme am entsprechenden Gerüst abhängt, Eingang findet. Für die Ermittlung des Reibungskoeffizienten im Walzspalt kann beispielsweise auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden. So bestimmen beispielsweise die bei einem speziellen Walzvorgang bekannten Parameter Oberflächenqualität, Materialeigenschaften und Schmiermittelauftrag den Reibungskoeffizienten. Alternativ ist auch eine Modellierung des Reibungskoeffizienten aus J.B.A.F. Smeulders: Lubrication in the Cold Rolling Process Described by a 3D Stribeck Curve, AISTech 2013 Proceedings bekannt.
  • Durch eine Stichplanverteilung für die Stichabnahmen der einzelnen Walzstiche wird die in der Walzstraße zu erzielende Dickenreduzierung des Walzguts auf die einzelnen Walzgerüste aufgeteilt. Prinzipiell erfolgt in jedem Walzgerüst eine Walzguterwärmung durch die plastische Umformung des Walzguts. Die dabei entstehende Umformungswärme kann vom Fachmann in einfacher Weise aus der Stichabnahme am jeweiligen Walzgerüst sowie aus Materialeigenschaften des Walzguts ermittelt werden. Durch eine geeignete Wahl der Stichabnahmen, die sämtliche Gerüste der Walzstraße berücksichtigt, kann beispielsweise erreicht werden, dass ein vorgegebener Temperaturbereich für die Walzguttemperatur über die gesamte Walzstraße eingehalten wird.
  • Unter der Walzgeschwindigkeit wird eine Geschwindigkeit verstanden, mit der das Walzgut die Walzgerüste der Walzstraße durchläuft. Die Walzgeschwindigkeit kann direkt die oben genannte Reibungsverlustleistung an den einzelnen Walzgerüsten beeinflussen, da von der Walzgeschwindigkeit unmittelbar auch die Differenzgeschwindigkeiten in den einzelnen Walzgerüsten betroffen sind. Daher beeinflusst die Walzgeschwindigkeit auch die Walzguttemperatur in den einzelnen Walzstichen.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird für wenigstens einen Walzstich eine obere Grenztemperatur im Bereich zwischen 140°C und 250°C und/oder eine untere Grenztemperatur im Bereich zwischen 20°C und 140°C vorgegeben. Durch eine derartige obere Grenztemperatur kann insbesondere das oben bereits genannten Vercracken von Walzöl vermieden werden, das als Schmiermittel oder Bestandteil eines Schmiermittels verwendet wird. Die untere Grenztemperatur ist materialabhängig und wird daher dem Walzgut angepasst.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden eine gemeinsame obere Grenztemperatur und/oder eine gemeinsame untere Grenztemperatur für alle Walzstiche vorgegeben. Dies vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber einer Ausführung mit walzstichabhängiggen Grenztemperaturen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Walzgut vor dem ersten Walzstich mit einer Heizvorrichtung, insbesondere mit einer Induktionsheizung, auf eine Einlauftemperatur erwärmt. Bei einer induktiven Erwärmung des Walzguts kann die Erwärmung des Walzguts einfach aus einer Leistung der Induktionsheizung, dem Wirkungsgrad und der Einwirkdauer, die sich aus der Walzgutgeschwindigkeit und der Baulänge der Heizung ergibt, sowie Materialeigenschaften des Walzguts, insbesondere dessen spezifischer Wärmekapazität, ermittelt werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Arbeitswalzen wenigstens eines Walzgerüsts durch nur auslaufseitiges Aufbringen eines Walzenkühlmittels auf die Arbeitswalzen gekühlt. Unter der Auslaufseite eines Walzgerüsts wird diejenige Seite des Walzgerüsts verstanden, auf der das Walzgut das Walzgerüst verlässt. Entsprechend wird unter der Einlaufseite eines Walzgerüsts diejenige Seite des Walzgerüsts verstanden, auf der das Walzgut in das Walzgerüst einläuft. Ein auslaufseitiges Aufbringen eines Walzenkühlmittels auf die Arbeitswalzen ist effizienter als ein einlaufseitiges Aufbringen, da aufgrund der Drehrichtung der Arbeitswalzen die durch den Walzvorgang erzeugte Wärme sofort abgeführt wird, während für eine einlaufseitige Walzenkühlung die betreffende Stelle der Arbeitswalze zuerst noch etwa eine halbe Umdrehung zurücklegen muss.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Arbeitswalzen oder/und auf das Walzgut bei wenigstens einem Walzstich ein Schmiermittel aufgebracht, indem in einer Zerstäubungseinrichtung ein Gemisch aus dem Schmiermittel und einem Trägergas erzeugt wird und das Gemisch mit Schmiermitteldüsen auf die Arbeitswalzen und/oder auf das Walzgut gesprüht wird. Ein derartiges Aufbringen von Schmiermittel ist beispielsweise aus EP 2 651 577 B1 bekannt und hat beispielsweise gegenüber dem Aufbringen einer Schmieremulsion den Vorteil, dass das Schmiermittel sehr gezielt und sparsam aufgetragen werden kann.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Arbeitswalzen oder/und auf das Walzgut bei wenigstens einem Walzstich nur einlaufseitig ein Schmiermittel aufgebracht. Dies ist insbesondere bei Walzstichen vorteilhaft, bei denen Kühlmittel nur auslaufseitig aufgebracht wird, weil dann kein Schmiermittel von dem Kühlmittel abgewaschen wird und somit Schmiermittel eingespart wird.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird für wenigstens einen Parameter einer Steuer- oder Regelungsmaßnahme ein Parameterwert offline ermittelt und der Parameter wird bei dem Betrieb der Walzstraße auf den Parameterwert eingestellt. Beispielsweise wird wenigstens ein offline ermittelter Parameterwert anhand eines Rechenmodells wenigstens eines Teils der Walzstraße ermittelt. Bei diesen Ausgestaltungen der Erfindung wird also wenigstens eine Teilmenge der Parameter zur Steuerung oder Regelung der Walzguttemperatur vorab ermittelt (insbesondere berechnet). Dies kann insbesondere die Stichplanverteilung, das heißt die Berechnung der Stichabnahmen der einzelnen Walzstiche, betreffen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird im Betrieb der Walzstraße wenigstens ein Messwert der Walzguttemperatur erfasst, und wenigstens ein Parameter einer Steuer- oder Regelungsmaßnahme wird online in Abhängigkeit von wenigstens einem Messwert eingestellt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird also wenigstens eine Teilmenge der Parameter zur Steuerung oder Regelung der Walzguttemperatur in Abhängigkeit von einer gemessenen Walzguttemperatur des Walzguts online eingestellt. Dies kann insbesondere die Kühlung und Schmierung der Arbeitswalzen und/oder des Walzguts betreffen.
  • Eine erfindungsgemäße Walzstraße umfasst mehrere Walzgerüste zum Kaltwalzen eines Walzguts und eine Steuerung, die eingerichtet ist, wenigstens eine der oben genannten Steuer- oder Regelungsmaßnahmen auszuführen. Die Walzstraße kann ferner insbesondere umfassen:
    • eine von der Steuerung steuer- oder regelbare Heizvorrichtung, die eingerichtet ist, das Walzgut vor dem ersten Walzstich zu erwärmen, und/oder
    • ein von der Steuerung steuer- oder regelbares Kühlsystem, das eingerichtet ist, ein Walzenkühlmittel auf die Arbeitswalzen wenigstens eines Walzgerüsts und/oder ein Walzgutkühlmittel zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen auf das Walzgut auszugeben, und/oder
    • ein von der Steuerung steuer- oder regelbares Schmierungssystem, das eingerichtet ist, bei wenigstens einem Walzstich ein Schmiermittel auf die Arbeitswalzen oder/und auf das Walzgut auszugeben, und/oder
    • wenigstens eine Messeinheit, die zum Erfassen einer Walzguttemperatur des Walzguts an einer beliebigen Stelle der Walzstraße eingerichtet ist.
  • Die Vorteile einer derartigen Walzstraße entsprechen den oben genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen
    • FIG 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzstraße,
    • FIG 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Figur 1 (FIG 1) zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzstraße 1 mit fünf Walzgerüsten 3 bis 7 zum Kaltwalzen eines Walzguts 2. Jedes Walzgerüst 3 bis 7 weist zwei übereinander angeordnete Arbeitswalzen 9, 10 auf, die voneinander durch einen Walzspalt 11 beabstandet sind. Zum Walzen des Walzguts 3 werden die Arbeitswalzen 9, 10 motorgetrieben in Rotation versetzt und das Walzgut 3 wird durch die rotierenden Arbeitswalzen 9, 10 in einer Walzrichtung 13 durch die Walzspalte 11 gezogen.
  • Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Walzstraße 1 weist ferner jedes Walzgerüst 3 bis 7 für jede Arbeitswalze 9, 10 zwei Stützwalzen 15 bis 18 auf, die übereinander auf einer von dem Walzgut 2 abwandten Seite der jeweiligen Arbeitswalze 9, 10 angeordnet sind, wobei eine erste Stützwalze 15, 17 die zweite Stützwalze 16, 18 und die Arbeitswalze 9, 10 kontaktiert.
  • Von jedem Walzgerüst 3 bis 7 wird ein Walzstich ausgeführt, bei dem die Dicke des Walzguts 2 um die so genannte Stichabnahme des Walzstichs reduziert wird. Eingangs der Walzstraße 1 ist eine Heizvorrichtung 19 angeordnet, die eingerichtet ist, das Walzgut 2 vor dem ersten Walzstich, der von einem ersten Walzgerüst 3 ausgeführt wird, zu erwärmen. Die Heizvorrichtung 19 ist beispielsweise als eine Induktionsheizung ausgebildet, mit der das Walzgut 3 induktiv erwärmbar ist.
  • Die Walzstraße 1 weist ferner ein Kühlsystem auf, das eingerichtet ist, ein Walzenkühlmittel 21 auf die Arbeitswalzen 9, 10 der Walzgerüste 4 bis 6, die den zweiten, dritten und vierten Walzstich ausführen, und ein Walzgutkühlmittel 23 zwischen dem zweiten und dem dritten Walzstich, dem dritten und dem vierten Walzstich und dem vierten und dem fünften Walzstich auf das Walzgut 2 auszugeben. Das Kühlsystem umfasst für jedes der Walzgerüste 4 bis 6 einen oberen Kühlbalken 25 und einen unteren Kühlbalken 27. Mit dem oberen Kühlbalken 25 ist Walzenkühlmittel 21 auslaufseitig auf die obere Arbeitswalze 9 des jeweiligen Walzgerüsts 4 bis 6 und Walzgutkühlmittel 23 auf eine obere Walzgutoberfläche des Walzguts 3 ausgebbar. Mit dem unteren Kühlbalken 27 ist Walzenkühlmittel 21 auslaufseitig auf die untere Arbeitswalze 10 des jeweiligen Walzgerüsts 4 bis 6 und Walzgutkühlmittel 23 auf eine untere Walzgutoberfläche des Walzguts 3 ausgebbar. Jeder Kühlbalken 25, 27 umfasst beispielsweise mehrere Walzenkühlmitteldüsen, mit denen das Walzenkühlmittel 21 auf die jeweiligen Arbeitswalze 9, 10 ausgebbar ist, und/oder mehrere Walzgutkühlmitteldüsen, mit denen das Walzgutkühlmittel 23 auf das Walzgut 2 ausgebbar ist.
  • Das Walzenkühlmittel 21 ist beispielsweise Wasser oder eine Kühlemulsion. Das Walzgutkühlmittel 23 ist ebenfalls beispielsweise Wasser oder eine Kühlemulsion und kann mit dem Walzenkühlmittel 21 überstimmen. Eine Kühlemulsion besteht aus einer Kühlflüssigkeit und einem Schmierstoff, beispielsweise aus Wasser als Kühlflüssigkeit und Öl als Schmierstoff, sowie eventuell aus Emulgatoren. Die Hauptkomponente der Kühlemulsion ist dabei die Kühlflüssigkeit, während der Schmierstoffanteil der Kühlemulsion nur wenige Prozent, beispielsweise zwei bis drei Prozent, beträgt. Beispielsweise entspricht die auf die beiden Arbeitswalzen 9, 10 eines Walzgerüsts 4 bis 6 aufgebrachte Menge an Walzenkühlmittel 21 (ingesamt, das heißt auf beide Arbeitswalze 9, 10 zusammen) in Litern pro Minute ungefähr einer Motorleistung des Walzgerüsts 4 bis 6 in kW, wobei die Motorleistung die Leistung eines die Arbeitswalzen 9, 10 des Walzgerüsts 4 bis 6 antreibenden Motors ist.
  • Die Walzstraße 1 weist außerdem ein Schmierungssystem auf, das eingerichtet ist, auf die Arbeitswalzen 9, 10 aller Walzgerüste 3 bis 7 einlaufseitig ein Schmiermittel 29 auszugeben. Das Schmierungssystem weist für jedes Walzgerüst 3 bis 7 einen oberen Schmierbalken 31 und einen unteren Schmierbalken 33 auf. Mit dem oberen Schmierbalken 31 ist Schmiermittel 29 einlaufseitig auf die obere Arbeitswalze 9 des jeweiligen Walzgerüsts 3 bis 7 ausgebbar. Mit dem unteren Schmierbalken 33 ist Schmiermittel 29 einlaufseitig auf die untere Arbeitswalze 10 des jeweiligen Walzgerüsts 3 bis 7 ausgebbar. Beispielsweise umfasst jeder Schmierbalken 31, 33 eine Zerstäubungseinrichtung, in der ein Gemisch aus dem Schmiermittel 29 und einem Trägergas erzeugbar ist, und mehrere Schmiermitteldüsen, mit denen das Gemisch auf die jeweilige Arbeitswalze 9, 10 sprühbar ist. Dabei ist das Schmiermittel 29 beispielsweise reines Walzöl und das Trägergas ist beispielsweise Luft. Beispielsweise werden maximal zwei Liter Walzöl pro Minute auf jede Arbeitswalze 9, 10 ausgegeben. Alternativ ist das Schmiermittel 29 eine Schmieremulsion, die aus einer Trägerflüssigkeit und Walzöl sowie eventuell aus Emulgatoren besteht, und jeder Schmierbalken 31, 33 weist Schmiermitteldüsen auf, mit denen die Schmieremulsion auf die jeweilige Arbeitswalze 9, 10 ausgebbar ist.
  • Unter den Walzgerüsten 3 bis 7 sind Auffangvorrichtungen 35 angeordnet, die eingerichtet sind, von den Walzgerüsten 3 bis 7 abfließendes Walzenkühlmittel 21, Walzgutkühlmittel 23 und Schmiermittel 29 aufzufangen. Das von den Auffangvorrichtungen 35 aufgefangene Gemisch aus Walzenkühlmittel 21, Walzgutkühlmittel 23 und Schmiermittel 29 wird vorzugsweise in seine Bestandteile zerlegt, die anschließend wiederverwendet werden.
  • Die Walzstraße 1 weist des Weiteren mehrere Messeinheiten 37 auf, die jeweils zum Erfassen einer Walzguttemperatur des Walzguts 2 eingerichtet sind. Eine Messeinheit 37 ist zwischen der Heizvorrichtung 19 und dem ersten Walzgerüst 3 angeordnet, weitere Messeinheiten 37 sind jeweils zwischen zwei benachbarten Walzgerüsten 3 bis 7 angeordnet, und eine Messeinheit 37 ist am Ende der Walzstraße 1 hinter dem Walzgerüst 7, das den fünften Walzstich ausführt, angeordnet.
  • Die Walzstraße 1 weist überdies eine Steuerung 39 auf, mit der die Heizvorrichtung 19, das Kühlsystem, das heißt die von den Kühlbalken 25, 27 jeweils ausgegebenen Walzenkühlmittelströme, Walzenkühlmitteldrücke, Walzgutkühlmittelströme und Walzgutkühlmitteldrücke, und das Schmierungssystem, das heißt die von den Schmierbalken 31, 33 jeweils ausgegebenen Schmiermittelströme und Schmiermitteldrücke, jeweils steuer- oder regelbar sind, um die Walzguttemperatur des Walzguts 2 in jedem Walzstich zu steuern oder zu regeln. Dazu wird für jeden Walzstich ein Temperaturfenster für die Walzguttemperatur zwischen einer oberen Grenztemperatur und einer unteren Grenztemperatur vorgegeben, und die Walzguttemperatur wird derart gesteuert und/oder geregelt, dass die Walzguttemperatur in jedem Walzstich einen in dem für den Walzstich vorgegebenen Temperaturfenster liegenden Temperaturwert annimmt. Neben der Steuerung oder Regelung der Heizvorrichtung 19, des Kühlsystems und des Schmierungssystems wird eine Stichplanverteilung für die Stichabnahmen der einzelnen Walzstiche erstellt und umgesetzt. Die Walzgerüste 3 bis 7, das heißt die Spalthöhen der Walzspalte 11 der Walzgerüste 3 bis 7, werden gemäß der Stichplanverteilung eingestellt. Ferner wird eine Walzgeschwindigkeit, mit der das Walzgut 2 die Walzstraße 1 durchläuft, gesteuert oder geregelt, um die Walzguttemperatur in den Walzstichen zu beeinflussen. Die Walzgeschwindigkeit wird durch die Drehzahlen der Arbeitswalzen 9, 10 eingestellt.
  • Die Parameter der Temperatursteuerung und/oder -regelung sind eine mit der Heizvorrichtung 19 einzustellende Einlauftemperatur des Walzguts 2, die von den Kühlbalken 25, 27 jeweils ausgegebenen Walzenkühlmittelströme, Walzenkühlmitteldrücke, Walzgutkühlmittelströme und Walzgutkühlmitteldrücke (Kühlparameter), die von den Schmierbalken 31, 33 jeweils ausgegebenen Schmiermittelströme und Schmiermitteldrücke (Schmierungsparameter), die Stichplanverteilung und die Walzgeschwindigkeit. Diese Parameter werden jeweils beispielsweise offline anhand eines Rechenmodells wenigstens eines Teils der Walzstraße 1 ermittelt. Beispielsweise erfolgt eine modellbasierte Berechnung der Einlauftemperatur des Walzguts 2, der Kühl- und Schmierungsparameter, der Stichplanverteilung und der Walzgeschwindigkeit als Lösung eines Optimierungsproblems. Dabei kann es eine Vielzahl von Lösungen geben, unter denen die geeignetste beispielsweise erst unter Berücksichtigung weiterer Kriterien, beispielsweise durch zusätzliches Maximieren der Walzgeschwindigkeit oder Einhalten einer bestimmten Walzkraftverteilung auf die Walzgerüste 3 bis 7, ebenfalls modellbasiert bestimmt wird. Die so ermittelten Parameter (offline-Parameter) werden jeweils manuell oder durch die Steuerung 39 eingestellt. Alternativ können einige oder alle Parameter (online-Parameter) online in Abhängigkeit von den Messwerten der Messeinheiten 37 derart geregelt werden, dass die Walzguttemperatur in jedem Walzstich einen in dem für den Walzstich vorgegebenen Temperaturfenster liegenden Temperaturwert annimmt. Beispielsweise werden die Stichplanverteilung, die Einlauftemperatur des Walzguts 2 und die Walzgeschwindigkeit offline bestimmt, während die Kühl- und Schmierungsparameter online in Abhängigkeit von den Messwerten der Messeinheiten 37 geregelt werden.
  • Figur 2 (FIG 2) zeigt ein Ablaufdiagramm 100 eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kaltwalzen eines Walzguts 2 in einer Walzstraße 1 mit Verfahrensschritten 101 bis 106.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 101 wird für jeden Walzstich ein Temperaturfenster für die Walzguttemperatur des Walzguts 2 in dem Walzstich vorgegeben.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 102 werden wie oben beschrieben die offline-Parameter anhand eines Rechenmodells wenigstens eines Teils der Walzstraße 1 bestimmt, beispielsweise die Stichplanverteilung, die Einlauftemperatur des Walzguts 2 und die Walzgeschwindigkeit.
  • In einem dritten Verfahrensschritt 103 wird das Kaltwalzen des Walzguts 2 in der Walzstraße 1 mit den in dem zweiten Verfahrensschritt 102 bestimmten offline-Parametern und vorgegebenen Anfangswerten der online-Parameter gestartet.
  • In einem vierten Verfahrensschritt 104 wird für jeden Walzstich eine Walzguttemperatur des Walzguts 2 ermittelt. Beispielsweise wird dazu für einen Walzstich mit wenigstens einer Messeinheit 37 die Walzguttemperatur erfasst oder die Walzguttemperatur in dem Walzstich wird berechnet, beispielsweise wie oben beschrieben mit einer Berechnung des Wärmeflusses zwischen dem Walzgut und den Arbeitswalzen im Walzspalt anhand einer Modellierung des Wärmeübergangs und/oder mit einer Berechnung der Umformungswärme, die bei einer Walzguterwärmung durch die plastische Umformung des Walzguts entsteht.
  • In einem fünften Verfahrensschritt 105 wird geprüft, ob die Walzguttemperatur in jedem Walzstich einen in dem für den Walzstich vorgegebenen Temperaturfenster liegenden Temperaturwert annimmt. Wenn die Prüfung ergibt, dass die Walzguttemperatur in jedem Walzstich einen in dem für den Walzstich vorgegebenen Temperaturfenster liegenden Temperaturwert annimmt, wird wieder der vierte Verfahrensschritt 104 ausgeführt. Andernfalls wird ein sechster Verfahrensschritt 106 ausführt.
  • In dem sechsten Verfahrensschritt 106 wird der Wert wenigstens eines online-Parameters geändert, um die Walzguttemperatur in jedem Walzstich, bei dem die Walzguttemperatur außerhalb des für den Walzstich vorgegebenen Temperaturfensters liegt, in das vorgegebene Temperaturfenster zu führen. Nach dem sechsten Verfahrensschritt 106 wird wieder der vierte Verfahrensschritt 104 ausgeführt.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzstraße
    2
    Walzgut
    3 bis 7
    Walzgerüst
    9, 10
    Arbeitswalze
    11
    Walzspalt
    13
    Walzrichtung
    15 bis 18
    Stützwalze
    19
    Heizvorrichtung
    21
    Walzenkühlmittel
    23
    Walzgutkühlmittel
    25, 27
    Kühlbalken
    29
    Schmiermittel
    31, 33
    Schmierbalken
    35
    Auffangvorrichtung
    37
    Messeinheit
    39
    Steuerung
    100
    Ablaufdiagramm
    101 bis 106
    Verfahrensschritt

Claims (15)

  1. Verfahren zum Kaltwalzen eines Walzguts (2) in einer Walzstraße (1) mit mehreren Walzgerüsten (3 bis 7), die von dem Walzgut (2) nacheinander durchlaufen werden, wobei
    - für wenigstens einen Walzstich eine obere Grenztemperatur und/oder eine untere Grenztemperatur für eine Walzguttemperatur des Walzguts (2) vorgegeben wird,
    - und die Walzguttemperatur durch wenigstens eine der folgenden Steuer- oder Regelungsmaßnahmen derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass die Walzguttemperatur in dem wenigstens einen Walzstich die für den Walzstich vorgegebene obere Grenztemperatur nicht überschreitet und/oder die für den Walzstich vorgegebene untere Grenztemperatur nicht unterschreitet:
    - Erwärmen des Walzguts (2) vor dem ersten Walzstich auf eine Einlauftemperatur,
    - Kühlen der Arbeitswalzen (9, 10) wenigstens eines Walzgerüsts (3 bis 7) durch Aufbringen eines Walzenkühlmittels (21) auf die Arbeitswalzen (9, 10), wobei ein Walzenkühlmittelstrom und/oder ein Walzenkühlmitteldruck des Walzenkühlmittels (21) gesteuert oder geregelt wird,
    - Kühlen des Walzguts (2) zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen durch Aufbringen eines Walzgutkühlmittels (23) auf das Walzgut (2), wobei ein Walzgutkühlmittelstrom und/oder ein Walzgutkühlmitteldruck des Walzgutkühlmittels (23) gesteuert oder geregelt wird,
    - Aufbringen eines Schmiermittels (29) auf die Arbeitswalzen (9, 10) oder/und auf das Walzgut (2) bei wenigstens einem Walzstich, wobei ein Schmiermittelstrom und/oder ein Schmiermitteldruck des Schmiermittels (29) gesteuert oder geregelt wird,
    - Erstellen und Umsetzen einer Stichplanverteilung für die Stichabnahmen der einzelnen Walzstiche,
    - Steuern oder Regeln einer Walzgeschwindigkeit, mit der das Walzgut (2) die Walzstraße (1) durchläuft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für wenigstens einen Walzstich eine obere Grenztemperatur im Bereich zwischen 140°C und 250°C vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für wenigstens einen Walzstich eine untere Grenztemperatur im Bereich zwischen 20°C und 140°C vorgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine gemeinsame obere Grenztemperatur für alle Walzstiche vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine gemeinsame untere Grenztemperatur für alle Walzstiche vorgegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Walzgut (2) vor dem ersten Walzstich Heizvorrichtung, insbesondere mit einer Induktionsheizung, auf eine Einlauftemperatur erwärmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf die Arbeitswalzen (9, 10) oder/und auf das Walzgut (2) bei wenigstens einem Walzstich ein Schmiermittel (29) aufgebracht wird, indem in einer Zerstäubungseinrichtung ein Gemisch aus dem Schmiermittel (29) und einem Trägergas erzeugt wird und das Gemisch mit Schmiermitteldüsen auf die Arbeitswalzen (9, 10) und/oder auf das Walzgut (2) gesprüht wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für wenigstens einen Parameter einer Steuer- oder Regelungsmaßnahme ein Parameterwert offline ermittelt wird und der Parameter bei dem Betrieb der Walzstraße (1) auf den Parameterwert eingestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei wenigstens ein offline ermittelter Parameterwert anhand eines Rechenmodells wenigstens eines Teils der Walzstraße (1) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Betrieb der Walzstraße (1) wenigstens ein Messwert der Walzguttemperatur erfasst wird und wenigstens ein Parameter einer Steuer- oder Regelungsmaßnahme online in Abhängigkeit von wenigstens einem Messwert eingestellt wird.
  11. Walzstraße (1) mit mehreren Walzgerüsten (3 bis 7) zum Kaltwalzen eines Walzguts (2) und einer Steuerung (39), die eingerichtet ist, wenigstens eine der Steuer- oder Regelungsmaßnahmen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  12. Walzstraße (1) nach Anspruch 11 mit einer von der Steuerung (39) steuer- oder regelbaren Heizvorrichtung (19), die eingerichtet ist, das Walzgut (2) vor dem ersten Walzstich zu erwärmen.
  13. Walzstraße (1) nach Anspruch 11 oder 12 mit einem von der Steuerung (39) steuer- oder regelbaren Kühlsystem, das eingerichtet ist, ein Walzenkühlmittel (21) auf die Arbeitswalzen (9, 10) wenigstens eines Walzgerüsts (3 bis 7) und/oder ein Walzgutkühlmittel (23) zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen auf das Walzgut (2) auszugeben.
  14. Walzstraße (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 mit einem von der Steuerung (39) steuer- oder regelbaren Schmierungssystem, das eingerichtet ist, bei wenigstens einem Walzstich ein Schmiermittel (29) auf die Arbeitswalzen (9, 10) oder/und auf das Walzgut (2) auszugeben.
  15. Walzstraße (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 mit wenigstens einer Messeinheit (37), die zum Erfassen einer Walzguttemperatur des Walzguts (2) eingerichtet ist.
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