NL8700776A - Werkwijze voor het voorinstellen van een walserij en een besturingsinrichting geschikt daarvoor. - Google Patents

Description

7

.-1 - HO 633 NL

WERKWIJZE VOOR HET VOORINSTELLEN VAN EEN WALSERIJ EN EEN BESTURINGS-INRICHTING GESCHIKT DAARVOOR

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

Ir. Henk VEGTER te ALKMAAR

Drs. Adrianus Jozef VAN DEN HOOGEN te ALKMAAR Ing. Gerrit Jan HEESEN te HEEMSKERK

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het walsen van een metalen band in een walserij welke een walsgroep omvat van éên of meer walsstands, waarbij voordat de metalen band de walsgroep binnenkomt, de walsstands een voorinstelling krijgen ^ afhankelijk van een voorspelde benodigde walskracht F_. tijdens het walsen in de walsstand i, welke walskracht bepaald wordt met de formule F^ = K^ * KSB^, waarin K^ een vermenigvuldigingsfactor is en KSB^ een deformatieweerstand van de metalen band tijdens het walsen door de walsstand (i).

^ Het is daarbij gebruikelijk dat in de vermenigvuldigings factor K_. rekening gehouden wordt met een geometrische factor welke verband houdt met de vorm van de band in de walsspleet, en voorts met een factor voor de boogcontactlengte in de walsspleet.

De.werkwijze is bekend uit de praktijk van de gebruikers van ^ inrichtingen voor het warmwalsen van staalband. Deze gebruikers worden geconfronteerd met een door de markt gevraagde grotere variëteit in walsprodukten. Dit leidt ertoe dat de walsstands van de inrichting veel versteld moeten worden teneinde walsprodukten van de gevraagde soorten te kunnen maken. Bij de bekende inrich-^ tingen leidt een verandering in de voorinstelling tot een leerfase tijdens het daaropvolgende walsen, gedurende welke leerfase de instelling van de diverse walsstands geoptimaliseerd wordt.

Tijdens de leerfase blijft de bereikte kwaliteit van het wals- produkt echter achter bij hetgeen gewenst wordt. Bovendien nemen 25 ook de kwaliteitseisen op zich zelf de laatste jaren toe, hetgeen δ 7 C >' "·

- 2 - HO 633 KL

ψ' ook aanleiding geeft zwaardere eisen te stellen aan de nauwkeurigheid van de voorinstelling van de walsstands. Bij de bekende inrichting leiden beide aspecten, grotere variëteit en hogere kwaliteitseisen tot een toename van afkeur van gerede produkten.

5 Doel van de uitvinding is om de genoemde leerfase te bekorten en een grotere reproduceerbaarheid te bereiken in de bereikte kwaliteit van de gemaakte walsprodukten. Verder is een doel van de uitvinding de voor het walsen gebruikte inrichting meer flexibel te kunnen gebruiken in die zin dat in een walsprogramma een snelle 10 opeenvolging van verschillende te walsen produkten voor mag komen, zonder nadelige gevolgen voor de produktkwaliteit. Een volgend doel van de uitvinding is om het kwaliteitsniveau van de gewalste produkten in zijn geheel op een hoger niveau te brengen.

In de genoemde leerfase wordt tevens getracht veranderingen in 15 installatie-eigenschappen op te vangen en systematische fouten in de voorinstelling van de walsen te elimineren. Een verder doel van de uitvinding is om de kwaliteit van de voorinstelling zodanig te verbeteren, dat deze leereffecten bij iedere nieuwe voorinstelling niet meer, althans niet in dezelfde mate, nodig zijn.

20 Deze doelen zijn gerealiseerd doordat volgens de uitvinding de deformatieweerstand KSB^ gelijk wordt gekozen aan een gemiddelde walsspanning T bij een rek E van de metalen band in walsstand i, waarbij het verband tussen walsspanning T en rek E tijdens het walsen bepaald wordt met de formule T = C . f (E,Ec), waarin C en 25 Ec> een kritische rek, een materiaalafhankelijke waarde hebben.

In deze methode voor het voorinstellen van een walserij wordt gebruik gemaakt van een walsspanning-rekcurve, welke het verband aangeeft tussen de walsspanning en de vervorming van de metalen band. De kritische rek E^ bepaalt daarbij het punt waar "dynamische 30 rekristallisatie" van de metalen band, dat is de rekristallisatie tijdens het vervormen in een walsspleet, gaat optreden. Deze methode blijkt goed bruikbaar te zijn in het geval walsprogramma's verwerkt worden die bestaan uit een combinatie van plakken met verschillende eigenschappen, zoals vervormingsstaal en HSLA-staal, 35 die tot metalen band worden uitgewalst.

Het blijkt dat onder handhaving van de nauwkeurigheid van deze methode een eenvoudige wijze van instellen van de walsen verkregen wordt doordat de formule T = C . f (Ε,Ε^) een gedaante heeft die bepaald wordt door de waarde van de rek E, waarbij de rek E in C / A r? Ί f V * M *J s $ - 3 - HO 633 KL ^ hoofdzaak in vier gebieden is ingedeeld met bij ieder gebied een unieke gedaante van het verband tussen T en E.

Het voordeel hiervan is dat de bepaling van het verband tussen walsspanning en rek geen ingewikkelde berekening vraagt. De gedaan-5 te van de formule T = C . f (Ε,Ε£) wordt bij voorkeur gegeven door: a. bij een rek E kleiner dan de kritische rek E : c T = C . Enl b. bij een rek gelijk of groter dan de kritische rek E£ en kleiner jq dan 1,25 maal de kritische rek Ec* T = C . E nl c

c. bij een rek gelijk of groter dan 1,25 maal de kritische rek E

c en kleiner dan twee maal de kritische rek E :

lc T = C . E nl . 1 - n2 . E " n3,Ec I

15 c - j

n4 . E

c d. bij een rek gelijk of groter dan twee maal de kritische rek E^:

T = C . n5 . E

c 20 , .. , waarbij nl, n2, n3, n4, n5 constanten zijn.

Dit levert een vrij eenvoudig verband tussen walsspanning en rek.

De grootste nauwkeurigheid in de voorinstelling van de wals-stands wordt bereikt als C wordt bepaald door de formule 9 C Co . E exp (A/Ta), waarin Co, m, A materiaalafhankelijke 25 constanten zijn en Ta de absolute temperatuur van de staalband.

Het bereiken van het doel van de uitvinding wordt in het bijzonder bevorderd door dat tenminste bestaat uit een terugkoppel-factor welke een groep van twee adaptatiefactoren omvat, waarbij tijdens het walsen van een tot een eerste categorie behorende 30 metalen band ten hoogste de eerste adaptatiefactor van de groep aangepast wordt en waarbij tijdens het walsen van een tot éen tweede, de eerste categorie uitsluitende, categorie behorende metalen band, de tweede adaptatiefactor aangepast wordt.

Het is daarbij voordelig gebleken dat de terugkoppelfactor is 35 voorzien van twee groepen van tenminste twee adaptatiefactoren, waarbij telkens een adaptatiefactor uit een eerste groep, gelijktijdig met een adaptatiefactor uit de tweede groep aangepast wordt.

De eerste groep adaptatiefactoren is dan bijvoorbeeld bestemd 8700776 ' 4' *

- 4 - HO 633 NL

* < om instelfouten van de walsstands ten gevolge van relatieve hard-heidsverschillen van de metalen band en systematische afwijkingen in de walskrachtvoorspelling ten gevolge van modelafwijkingen te corrigeren en de tweede groep adaptatiefactoren is dan bijvoorbeeld 5 bestemd om instelfouten van de walsstands ten gevolge van instal-latie-afwijkingen en ten gevolge van onvolledige "statische rekris-tallisatie" van de staalband, dat is de rekristallisatie tussen de walsstands, te corrigeren.

Deze werkwijze heeft het voordeel dat door de gescheiden 10 adaptatiefactoren in de voorspelling der walskrachten weinig leertijd benodigd is bij verandering van de categorie van uit te walsen bandmateriaal. Met name blijkt een succesvolle indeling te zijn die waarbij de eerste groep uit twee niveaufactoren bestaat en de tweede groep twee relatieve factoren heeft waarvan voor iedere 15 walsstand een waarde wordt bepaald ten opzichte van de niveaufactoren.

Deze groepenindeling kan naar believen nog verder worden uitgebreid zonder dat overigens daardoor de wezenlijke uitvindings-gedachte verlaten wordt.

20 In het navolgende voorbeeld zal de uitvinding aan de hand van de tekening nader worden toegelicht.

Fig. 1 toont het verband tussen walsspanning en rek volgens de gebiedenindeling volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont enige resultaten van de werkwijze volgens de uit-25 vinding.

Fig. 3 toont de keuze van adaptatiefactoren volgens de uitvinding.

Voorbeeld 30 Voor de berekening van de walskracht per breedtemaat van een te walsen staalband wordt gebruik gemaakt van de formule F. = C , * KSB. * Qp * Lc, waarin x adap i F. = de walskracht per walsstand i x ^adap = een terugkoppelfactor 35 KSB. = de deformatieweerstand in de walsstand i x

Qp = een geometrische factor

Lc = een contactbooglengte.

Het produkt van 0^ , Qp en Lc is gelijk aan de hierboven

Ö %' ;x< Λ. : A

* a u / / 6 i

- 5 - HO 633 NL

f

O

genoemde factor voor de walsstand i. De deformatieweerstand KSB_^ tijdens walsen is een functie van de rek E, de reksnelheid E de absolute temperatuur Ta van de staalband, en een kritische rek E .

c

De gedaante van de grafiek die het verband aangeeft tussen de wals-5 spanning T en de rek E is gegeven in fig. 1.

In fig. 1 worden vier gebieden I-IV onderscheiden. Bij een rek E kleiner dan de kritische rek Ε£, dat is het gebied waar geen dynamische rekristallisatie van het bandstaal optreedt, wordt het verband gegeven door de formule T = C . E n^; met C een materiaal-10 afhankelijke waarde.

Voor de gebieden II, III en IV geldt: II = E < E < 1,25 * E T = C . E nl C c c III = 1,25 * E ¢. E v 2E T = C . E nl . , l-n2 . E~n3 * Ec .

c c c ( - ) 15 IV - 2E < E < T = C . n5 . E n4 * Ec c c

Hierbij zijn nl, n2, n3, n4 en n5 constanten.

De geometrische factor Qp voor een walsstand i is afhankelijk van de reductiegrootte, de straal van de elastisch vervormde wals- rollen, de dikte van de metalen hand bij uittrede uit de walsstand 20 i, de intree- en ulttree-trekspanningen in de band, de al genoemde deformatieweerstand KSB_. en tenslotte de wrijvingscoëfficient die de metalen band in de walsspleet ondervindt.

De factor is per stand i opgebouwd uit vier aöaptatie- factoren:

25 C.-C*C..-*C * C

adap. mod hard error recry

De adaptatiefactoren C ,, C, ,, C en C worden aangepast r mod hard error recry ° afhankelijk van de staalsoort die gewalst wordt en/of de afmeting van de band en/of de walsstand i zodanig dat ten eerste correcties ten gevolge van systematische afwijkingen en veranderingen in de 30 walsstands en ten tweede verschillen in de kwaliteiten van het bandmateriaal worden gecompenseerd.

Ten tijde van het walsen van iedere band worden twee adaptatief actoren aangepast, een gemiddelde waarde voor alle walsstands (C , of C, ,), en een standafhankelijke factor (C of 25 m°d hard error C ). De laatste twee adaptatiefactoren worden relatief ten recry r opzichte van de eerder genoemde gekozen.

In het navolgende wordt onder vervormingsstaal, een staalsoort waarbij volledige rekristallisatie tussen de walsstands optreedt, O "ï Λ {'! -1 “f ƒ*

A

- 6 - HO 633 NL

'i verstaan.

De keuze welke adaptatiefactoren aangepast zullen worden hangt van de staalkwaliteit af. Als de band tot een referentiegroep van vervormingsstaal hoort, worden cmo<j en Cerror aangepast. Zodoende 5 staat de factor C ^ automatisch voor de gemiddelde modelafwijking omdat het besturingsmodel volgens welke de walsstands worden ingesteld, op deze referentiegroep is gecalibreerd. De standafhanke-lijke factor Cerror bevat de systematische afwijkingen en veranderingen in de walsinstallatie.

10 Siard wor<^t aangepast als een band uit een andere dan de

referentiegroep wordt gewalst. Bij walsen van een niet tot de referentiegroep behorend vervormingsstaal, wijkt alleen het niveau van de walskrachten af en vindt men in deze factor de relatieve hardheid van de band terug. De afwijking per stand met betrekking 15 tot deze hardheid is gelijk aan de afwijking in het geval een band uit de referentiegroep wordt gewalst. Dientengevolge moet de stand-afhankelijke factor die aangepast moet worden in dit geval dezelfde zijn, te weten C

error

As een niet-volledig rekristalliserend staal wordt gewalst, 20 dat wil zeggen een niet-vervormingsstaal, dan moeten de factoren ^ard en standafhankelijke factor ^recry aangepast worden. C^ard heeft de betekenis van een gemiddelde hardheid van de band. Toename in de hardheid over de walsstands door partiële rekristallisatie vindt men terug in een per walsstand oplopen van de factor .

25 De genoemde factoren C ,, G, ,, C en C welke te- ö mod hard error recry zamen vormen, werken samen met de factoren Qp en Lc en geven dan de genoemde versterkingsfactor K^.

De deformatieweerstand KSB^ wordt bepaald uit het in vier gebieden opgedeelde formularium dat het verband aangeeft tussen de

30 walsspanning T en de rek E. De hierin tevens voorkomende factor C

wordt bepaald door de formule C = C . E exp (A/Ta), waarin C , m, oo en A materiaalafhankelijke constanten zijn en Ta de absolute temperatuur .

In de praktijk zijn de volgende resultaten verkregen bij een 35 walsprogramma bestaande uit diverse vervormingsstalen. De verschillen in het walsprogramma zijn hardheidsverschillen en verschillen in afwalsdikte. Bij dit walsprogramma (zie fig. 2) wordt de referentiegroep van de vervormingsstalen bepaald door dat het koolstofgehalte in het traject 0.025-0.075 gew.% ligt en het mangaangehalte 8700778

- 7 - HO 633 NL

l· in het traject 0.175-0.275 gew.%.

Volgens het voorbeeld toont de factor de afwijking van het walsmodel welke volgens fig. 2a binnen een band van ëén procent ligt. Be factor ^ beschrijft zoals gezegd de relatieve hardheid 5 van de overige staalsoorten. In het getoonde geval is de relatieve hardheid van de banden die niet in de referentiegroep vallen 1.07.

In de fig. 2a zijn dit de bandnummers 27 tot 38, 43 en 44.

De factor ^error die een maat is voor de systematische afwijkingen in de installatie, is voor de walsstands 1, 4 en 7 in 10 fig. 2b getoond. Be veranderingen in deze factor verlopen vrij geleidelijk. De afwijkingen tussen voorspelde en gemeten walskracht veroorzaken in het begin van het walsprogramma en wat sneller verlopende aanpassing van de factor C r · De blijvende correctie met C komt voor de stands 1 en 4 op 2 a 3% uit en voor stand 7 op 15 4%. Deze grotere afwijking bij stand 7 komt door een grotere on zekerheid in de bepaling van de dikte van de metalen band tussen de zesde en zevende walsstand. De volgens de beschreven werkwijze ingestelde walsstands leveren een afwijking in de gemeten wals-krachten op die binnen een band van plus en min 5% blijft. Dit is 20 voor de walsstands 1, 4 en 7 getoond in achtereenvolgens de fig.

2c, 2d en 2e. In deze figuren geeft de y-as in procenten de afwijking van de walskracht en de x-as het bandnummer.

In onderstaande tabel 1 zijn enige resultaten verzameld van de kopdikte die met de werkwijze volgens de uitvinding zijn verkregen.

25

Tabel 1 aantal aantal gemidd.

diktegroep tolerantie buiten groeps- % goed tolerantie grootte 30 ----- a. 1,6- 3,0 mm 0,08 mm 1589 83 2,8 94,8 b. 3,0- 4,0 mm 0,10 mm 1125 35 2,5 96,9 c. 4,0- 6,0 mm 0,12 mm 1462 39 2,3 97,3 d. 6,0- 8,0 mm 0,15 mm 248 6 1,8 97,6 35 e. 8,0-10,0 mm 0,18 mm 79 0 2,0 100,0 f. 10,0-16,0 mm 0,20 mm ‘224 7 1,9 96,9

Ter verduidelijking van tabel 1 geldt het volgende: in regel f is £;· ' r- * *·: —.· « :· ' :: :,· / / o

- 8 - HO 633 KL

A

<ί gegeven dat er 224 staalbanden zijn gewalst waarvan de gewenste dikte in het traject 10,0-16,0 mm ligt. Van deze 224 staalbanden bleken er zeven (7) buiten de toegestande diktetolerantie van + en - 0,10 mm te liggen, hetgeen betekent dat in deze diktegroep 96,6% 5 van de gewalste staalbanden met een dikte-afwijking van kleiner dan + en - 1% is gerealiseerd. De gemiddelde groepsgrootte, dat is het aantal staalbanden dat binnen dezelfde diktegroep valt en direct na elkaar gewalst wordt, bedroeg daarbij slechts 1,9.

De keuze van de aan te passen adaptatiefactor is verduidelijkt 10 in fig. 3.

Eerst vindt de toets plaats of de te walsen band tot de referentiegroep behoort. Zo ja, dan vindt aanpassing van C ^ plaats. Aangezien het model geijkt is op gebruik bij vervormingsstaal dat in de referentiegroep valt, moeten afwijkingen van ten op- 15 zichte van "één" verklaard worden uit modelfouten. Indien een te walsen band niet uit staal uit de referentiegroep behoort, wordt aangepast. Verloop van C^ard veroorzaakt door hard- heidsverschillen van de gewalste metaalband ten opzichte van de stalen uit de referentiegroep.

20 Een tweede keuzepunt betreft de vraag of een vervormingsstaal wordt gewalst. Afwijkingen die geconstateerd worden tussen voorspelde en gemeten walskrachten worden in het geval van vervormingsstaal in een factor C , welke per walsstand een waarde heeft, error r opgeslagen. Dit betreft dan in hoofdzaak afwijkingen ten gevolge 25 van wijziging in procescondities. wordt aangepast bij walsen van niet-vervormingsstaal, bijvoorbeeld indien een HSLA-staal wordt gewalst.

De gewijzigde procescondities zijn reeds opgeslagen in ^error· C compenseert voor de geconstateerde toename in relatieve recry r 30 hardheid over de walsstands. Dit wordt veroorzaakt door dat de vervorming in een walsstand, met name in het geval van HSLA-staal, een niet volledig gerekristalliseerde structuur van de band bij intree in een volgende walsstand oplevert. Dientengevolge neemt de hardheid in iedere walsstand bij HSLA-staal toe.

35 De in dit voorbeeld beschreven werkwijze wordt bij voorkeur met een daarvoor geschikte besturingsinrichting gerealiseerd. Technisch betekent dit een betrouwbare en flexibele realisatievorm. Economisch gezien is zij relatief goedkoop en geeft zij een weinig kostende onderhoudsmogelijkheid.

8 7 0 0 7 7 6

Claims (8)

9. HO 633 KL Ir

1. Werkwijze voor het walsen van een metalen band in een walserij welke een walsgroep omvat van éën of meer walsstands, waarbij 5 voordat de metalen band de walsgroep binnenkomt, de walsstands een voorinstelling krijgen afhankelijk van een voorspelde benodigde walskracht F^ tijdens het walsen in de walsstand i, welke walskracht F. bepaald wordt met de formule F. = K. * KSB., waar-in een vermenigvuldigingsfactor is en KSB^ een deformatie-10 weerstand van de metalen band tijdens het walsen door de wals stand (i), met het kenmerk, dat de def ormatieweerstand KSB^ gelijk gekozen wordt aan een gemiddelde walsspanning T bij een rek E van de metalen band in walsstand i, waarbij het verband tussen walsspanning T en rek E tijdens het walsen bepaald wordt 15 met de formule T = C . f (E,E ), waarin C en E , een kritische c c rek, een materiaalafhankelijke waarde hebben.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de formule T e C . f (E,Ec) een gedaante heeft die bepaald wordt door de 20 waarde van de rek E, waarbij de rek E in hoofdzaak in vier gebieden is ingedeeld met bij ieder gebied een unieke gedaante van het verband tussen I en E.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de gedaante 25 van de formule T - C . f (Ε,Ε£) gegeven wordt door a. bij een rek E kleiner dan de kritische rek E£: T « C . Enl b. bij een rek gelijk of groter dan de kritische rek en 3Q kleiner dan 1,25 maal de kritische rek E^: T - C . E nl c c. bij een rek gelijk of groter dan 1,25 maal de kritische rek E en kleiner dan twee maal de kritische rek E : 35 c - "" n4 . E c d. bij een rek gelijk of groter dan twee maal de kritische rek E : T = C . n5 . E c c 8/00776 »

10. HO 633 NL waarbij nl, n2, n3, n4, n5 constanten zijn.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat C wordt bepaald door de formule

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het ken- 10 merk, dat K_^ tenminste bestaat uit een terugkoppelfactor welke een groep van twee adaptatiefactoren omvat, waarbij tijdens het walsen van een tot een eerste categorie behorende metalen band ten hoogste de eerste adaptatiefactor van de groep aangepast wordt en waarbij tijdens het walsen van een tot een tweede, de 15 eerste categorie uitsluitende, categorie behorende metalen band, de tweede adaptatiefactor aangepast wordt.

5 C = Co . E exp (A/Ta), waarin Co, m, A materiaalafhankelijke constanten zijn en Ta de absolute temperatuur van de metalen band.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de terugkoppelfactor is voorzien van twee groepen van tenminste twee 20 adaptatiefactoren, waarbij telkens een adaptatiefactor uit een eerste groep, gelijktijdig met een adaptatiefactor uit de tweede groep aangepast wordt.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste 25 groep uit twee niveaufactoren bestaat en de tweede groep twee relatieve hardheidsfactoren heeft waarvan voor iedere walsstand een waarde wordt bepaald.

8. Besturingsinrichting omvattende data-invoermiddelen, een verwer- 30 kingseenheid, een geheugen en data-uitvoermiddelen, waarbij de data-invoermiddelen verbonden zijn met krachtopnemers van wals-stands en met een banddiktemeter van een walserij, en de data-uitvoermiddelen verbonden zijn met instelmiddelen van de wals-stands, met het kenmerk, dat het geheugen is voorzien van een 35 programma-instructie geschikt om de verwerkingseenheid met gebruik van data van de data-invoermiddelen, verdere data te doen genereren en toevoeren aan de data-uitvoermiddelen in overeenstemming met de werkwijze volgens één der conclusies 1-7. e 7 ί * ! ij Vi ; . ·