WO1999024181A1 - Verfahren und einrichtung zum kontinuierlichen schneiden beim warmwalzen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum kontinuierlichen schneiden beim warmwalzen Download PDF

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    • B21B39/006—Pinch roll sets

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cutting a metal strip which, in particular at a particularly high speed, runs out of a hot rolling mill and is cut with a pair of scissors arranged behind the hot rolling mill, a driver with two driver rollers being arranged behind the scissors which the metal strip goes through.
  • Hot rolling has special requirements when it comes to cutting metal strips, since hot rolling takes place at high strip speeds. This means that hot-rolled strip must also be cut at a high strip speed. Due to cutting at high speeds, an extremely short time is available to switch from the conditions when unthreading from the front band to the conditions necessary for threading the rear band. Especially the speed of the driver rollers behind the scissors has to change very quickly. This is why extreme demands are placed on the low inertia of the drivers. However, these requirements can only be met to a limited extent, so that the cutting of hot-rolled strips with regard to the strip speed has narrow limits.
  • a particular problem with the cutting of fast metal strips, in particular with metal strips that run out of a roll stand at a speed of more than 12 m / sec, is the repercussions on the rolling process in front of the shears.
  • a particularly important feature is the opening or opening of the driver rollers behind the scissors after the cut. In this way it is possible to largely avoid repercussions by cutting on an upstream rolling process. This in turn makes it possible to reduce the loss in quality of the rolled metal strip due to the cutting process.
  • the particular benefit is that cutting is possible even at high speeds without having to set parameters on the drivers that are not or only very difficult to achieve in mechanical engineering.
  • the invention is used particularly advantageously for cutting metal strips which run out of a rolling mill faster than 12 m / s.
  • the strip tension in the metal strip between the driver rollers and driver rollers arranged in front of the scissors is reduced to a necessary minimum tension. This further reduces the repercussions of the cutting on the rolling process and leads to a particularly precise cut.
  • the minimum pull required is the pull in the metal strip that is necessary for the metal strip to be tightened.
  • the rear metal strip created by cutting the metal strip is removed from the reel after the driver rollers are opened. sums up.
  • the driver rollers are closed after the rear metal strip is gripped by the reel.
  • driver rollers are provided in front of and behind the scissors. In this way, a particularly good decoupling between cutting and rolling is achieved in connection with the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a cutting device
  • Index i designates the system components rewinder (DC), driver rollers (PR1) before the shears, driver rollers (PR2) or work rolls (WR) of the last stand of a rolling mill before the cutting adjustment.
  • FIG. 1 shows a cutting device. This has a pair of scissors 10, a frame with driving rollers PR1 in front of the scissors 10, a frame with driving rollers PR2 behind the scissors 10, a reel
  • the computing device 11 is connected to the drives of the drive rollers PR1 and PR2, the reel DC and the scissors 10 via a data line 12, which is embodied in an exemplary embodiment of the bus system.
  • reference numeral 1 denotes a metal strip and the arrow with reference symbol 2 denotes the running direction of the metal strip 1.
  • a rolling mill for rolling the metal strip 1 is arranged in front of the cutting device. The work rolls of the last stand of this rolling mill are designated by WP. After the metal strip 1 has been cut by the scissors. 10, the metal strip 1 is divided into a front part 13 and a rear part 14.
  • the reel DC is designed in such a way that it winds the front metal strip 13 and the rear metal strip 14 in different coils.
  • a speed controller according to FIG. 2, which has a PI controller 3, is provided for each system component of drive rollers PR1, PR2 and reel DC.
  • the target speed vS and the actual speed v are at the input of this PI controller 3. on.
  • a predetermined torque M FF , X acts on the limitation of the PI controller 3.
  • the PI controller 3 is followed by a PT 2 element 4, at the output of which the motor torque M x results.
  • the speed controllers can be operated in 2 modes:
  • the PI controller 3 operates in this position of the switch 5 as a normal speed controller and keeps the speed at its setpoint.
  • an additional setpoint v Add / 1 of the speed or the speed is added.
  • the output of the PI controller 3 is limited by one-sided limitation 31. As a result, if the metal strip 1 breaks, the speed can only increase until it reaches v Add, i v om setpoint is different. In this operating mode, the predetermined torque M FF (i is effective immediately as the engine torque Mi. In this way, a safe operating sequence is achieved.
  • the speed controllers are controlled by specifying the mode and the torque M FFfi to be added. These specifications are transferred to the speed controllers via dead times that simulate the real transmission dead times.
  • the exemplary sequence of cutting the metal strip is divided into the following phases:
  • FIG 3 and the following table show how the speed controllers are controlled in the individual phases:
  • Phases 3 and 4 connect directly to one another without a pause, so that the reel pull is reduced from 12 to 0 N / mm 2 without interruption.
  • phases 6 and 7 are directly adjacent to one another, so that the reel pull is built up from 0 to 12 N / mm 2 with a continuous ramp.
  • Vstrip 16 m / s -OP ⁇ Rl ⁇ 7.2 N / mm 2
  • the cutting of the metal strip 1 begins at about 380 m / sec.
  • the course of the tension ⁇ PR ⁇ in the metal strip 1 between the work rolls WR and the drive rollers PRl in front of the shears 10 clearly shows the effect of the method according to the invention on the tension behind the work rolls WR. As shown in FIG. 4, this remains almost constant behind the work rolls WR during the cutting process. The cutting process and rolling are thus decoupled, that is to say the cutting of the metal strip does not influence the rolling of the metal strip.

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Abstract

Verfahren und Einrichtung zum Schneiden eines Walzbandes (1), das, insbesondere mit besonders hoher Geschwindigkeit, aus einer Warmwalzstrasse ausläuft und mit einer hinter der Warmwalzstrasse angeordneten Schere (10) geschnitten wird, wobei hinter der Schere (10) ein Treiber mit zwei Walzen (PR2) angeordnet ist, zwischen denen das Walzband (1) durchläuft, und wobei die Walzen (PR2) des Treibers nach dem Schnitt auseinandergefahren werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zum kontinuierlichen Schneiden beim Warmwalzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Schneiden eines Metallbandes, das, insbesondere mit besonders hoher Geschwindigkeit, aus einer Warmwalzstraße ausläuft und mit einer hinter der Warmwalzstraße angeordneten Schere geschnitten wird, wobei hinter der Schere ein Treiber mit zwei Treiberrollen angeordnet ist, zwischen denen das Metallband durchläuft.
Beim Warmwalzen gibt es in bezug auf das Schneiden von Me- tallbändern besondere Anforderungen, da das Warmwalzen mit hohen Bandgeschwindigkeiten erfolgt. Somit muß auch das Schneiden eines warmgewalzten Bandes bei einer hohen Bandgeschwindigkeit erfolgen. Aufgrund des Schneidens bei hohen Geschwindigkeiten steht eine extrem kurze Zeit zur Verfügung, um von den Bedingungen beim Ausfädeln von dem vorderen Band zu den für das Einfädeln des hinteren Bandes notwendigen Bedingungen umzustellen. Speziell die Geschwindigkeit der Treiberwalzen hinter der Schere muß sich sehr schnell ändern. Deshalb werden extreme Anforderungen an die Trägheitsarmut der Treiber gestellt. Diese Anforderungen sind jedoch nur begrenzt erfüllbar, so daß dem Schneiden warmgewalzter Bänder in bezug auf die Bandgeschwindigkeit enge Grenzen gesetzt sind. Ein besonderes Problem beim Schneiden schneller Metallbänder, insbesondere bei Metallbändern, die oberhalb einer Geschwindigkeit von 12 m/sec aus einem Walzgerüst auslaufen, besteht in den Rückwirkungen auf den Walzprozeß vor der Schere.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, oben bezeichnete Nachteile zu vermeiden. Dabei ist es besonders wünschenswert, Rückwirkungen auf eine vorgeordnete Walzstraße durch das Schneiden des Metallbandes zu vermeiden bzw. signifikant zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Besonders wesentliches Merkmal ist dabei das Auffahren bzw. Öffnen der Treiberwalzen hinter der Schere nach dem Schnitt. Auf diese Weise ist es möglich, Rückwirkungen durch das Schneiden auf einen vorgeordneten Walzprozeß weitestgehend zu vermeiden. Auf diese Weise wiederum ist es möglich, Qualitätseinbußen des gewalzten Metallbandes bedingt durch den Schneidvorgang zu verringern. Der besondere Nutzen besteht darin, daß ein Schneiden auch bei hohen Geschwindigkeiten möglich ist, ohne maschinenbaulich nicht oder nur sehr schwer erreichbare Parameter an den Treibern einstellen zu müssen. Die Erfindung wird besonders vorteilhaft zum Schneiden von Metallbändern eingesetzt, die schneller als mit 12 m/s aus einer Walzstraße auslaufen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem
Öffnen der Treiberrollen der Bandzug im Metallband zwischen den Treiberrollen und dem Haspel abgebaut. Auf diese Weise wird ein besonders ruhiger Bandlauf erreicht.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Schneiden des Metallbandes der Bandzug im Metallband zwischen den Treiberrollen und vor der Schere angeordneten Treiberrollen auf einen notwendigen Minimalzug reduziert. Dies verringert weiter die Rückwirkungen des Schneidens auf den Walzprozeß und führt zu einem besonders präzisen Schnitt. Unter notwendigem Minimalzug ist dabei der Zug im Metallband zu verstehen, der notwendig ist, damit das Metallband gestrafft ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das durch das Schneiden des Metallbandes entstandene hintere Metallband nach dem Öffnen der Treiberrollen vom Haspel ge- faßt. Nach Fassen des hinteren Metallbandes durch den Haspel werden die Treiberrollen in vorteilhafter Ausgestaltung geschlossen.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind vor und hinter der Schere Treiberrollen vorgesehen. Auf diese Weise wird in Verbindung mit der Erfindung eine besonders gute Entkopplung zwischen Schneiden und Walzen erreicht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zu entnehmen. Im einzelnen zeigen:
FIG 1 eine beispielhafte Ausgestaltung einer Schnittvor- richtung,
FIG 2 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Drehzahlreglers,
FIG 3 einen Momentenverlauf,
FIG 4 einen Zugspannungsverlauf.
In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung werden folgende Abkürzungen verwandt:
DC Aufhaspel
PR1 Treibrollen vor der Schere
PR2 Treibrollen hinter der Schere
WR Arbeitswalzen (letztes Gerüst) bstπp Bandbreite
Fx Bandzug vor der Anlagenkomponente i h≤trip Banddicke Jλ Trägheitsmoment der Rollen einschließlich Getriebe,
Motor, usw. Lj. Länge zwischen benachbarten Anlagenkomponenten vor der Komponente i MFF 1 Vorgegebenes Moment Mx Motormoment MN/1 Nennmoment des Motors MReι%,ι Relatives Motormoment in % bezogen auf das. Nennmoment R.. Rollenradius Add,ι Zusatzsollwert der Drehzahl bzw. der Rollenumfangs- geschwindigkeit x Drehzahl bzw. Rollenumfangsgeschwindigkeit vx* Sollwert der Drehzahl- bzw. der Rollenumfangsgeschwindigkeit Vstnp Nennwert der Bandgeschwindigkeit Oi Spezifischer Bandzug vor der Anlagenkomponente i σMfF,! Vorgegebenes Moment umgerechnet in spezifischen
Bandzug σMi Motormoment umgerechnet in spezifischen Bandzug σ0p,ι Spezifischer Bandzug im Arbeitspunkt vor der Anla- genkomponente i t Zeit
Index i bezeichnet die Anlagenkomponenten Aufhaspel (DC) , Treiberrollen (PR1) vor der Schere, Treiberrollen (PR2) oder Arbeitswalzen (WR) des letzten Gerüstes einer Walzstraße vor der Schnitteinstellung.
FIG 1 zeigt eine Schneidvorrichtung. Diese weist eine Schere 10, ein Gerüst mit Treibrollen PR1 vor der Schere 10, ein Ge- rüst mit Treibrollen PR2 hinter der Schere 10, einen Haspel
DC sowie eine Recheneinrichtung 11 auf. Die Recheneinrichtung 11 ist über eine Datenleitung 12, die in beispielhafter Ausgestaltung des Bussystems ausgeführt ist, datentechnisch mit den Antrieben der Treibrollen PR1 und PR2, des Haspels DC so- wie der Schere 10 verbunden.
In FIG 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Metallband und der mit Bezugszeichen 2 bezeichnete Pfeil die Laufrichtung des Metallbandes 1. In Laufrichtung des Metallbandes 1 gesehen ist vor der Schneideinrichtung eine Walzstraße zum Walzen des Metallbandes 1 angeordnet. Mit WP sind dabei die Arbeitswalzen des letzten Gerüstes dieser Walzstraße bezeichnet. Nach dem Schnitt des Metallbandes 1 durch die Schere.10 ist das Metallband 1 in einen vorderen Teil 13 und einen hinteren Teil 14 geteilt. Der Haspel DC ist derart ausgestaltet, daß er das vordere Metallband 13 und das hintere Metallband 14 in verschiedenen Coils wickelt.
Den einzelnen Anlagenkomponenten wird jeweils ein Motormoment Mλ mit i (i = WR, PRl, PR2, DC) , d.h. den Arbeitswalzen WR, den Treiberrollen PRl und PR2 sowie den Haspel DC, zugeführt. Die Anlage reagiert darauf mit den Drehzahlen bzw. Rollenumfangsgeschwindigkeiten v-, mit i (i = WR, PRl, PR2, DC) und den Bandzügen Fx bzw. den spezifischen Bandzügen <rsλ mit i (i = WR, PRl, PR2, DC) .
Für jede Anlagenkomponente Treibrollen PRl, PR2 und Haspel DC ist in beispielhafter Ausgestaltung ein Drehzahlregler gemäß FIG 2, der einen PI-Regler 3 aufweist, vorgesehen. Am Eingang dieses PI-Reglers 3 liegen die Sollgeschwindigkeit vS und die Istgeschwindigkeit v. an. Auf die Begrenzung des PI- Reglers 3 wirkt ein vorgegebenes Moment MFF,X. Zur Nachbildung unterlagerter Stromregelungen ist dem PI-Regler 3 ein PT2- Glied 4 nachgeschaltet, an dessen Ausgang sich das Motormoment Mx ergibt.
Die Drehzahlregler können in 2 Modi betrieben werden:
Modus 0 (Schalter 5 nach links)
Der PI-Regler 3 arbeitet bei dieser Stellung des Schalters 5 als normaler Drehzahlregler und hält die Drehzahl auf ihrem Sollwert.
Modus 1 (Schalter 5 nach rechts)
Am Eingang des PI-Reglers 3 wird ein Zusatzsollwert vAdd/1 der Drehzahl bzw. der Geschwindigkeit addiert. Der Ausgang des PI-Reglers 3, wird durch einseitige Begrenzung 31 begrenzt. Dadurch kann sich bei einem eventuellen Riß des Metallbandes 1 die Geschwindigkeit nur so weit erhöhen, bis sie um vAdd,i vom Sollwert abweicht. In dieser Betriebsart wird das vorgegebene Moment MFF(i unmittelbar als Motormoment Mi wirksam. Auf diese Weise wird ein sicherer Betriebsablauf erreicht .
Die Drehzahlregler werden gesteuert, indem ihnen der Modus und das zu addierende Moment MFFfi vorgegeben werden. Die Übertragung dieser Vorgaben zu den Drehzahlreglern erfolgt über Totzeiten, die die realen Übertragungstotzeiten nachbilden.
Um das Motormoment Mi besser beurteilen zu können, wird mit dem Nennmoment MN(i das relative Motormoment in Prozent berechnet:
M Rβl%,i • 100 , i = WR, PRl , PR2 , DC
MNli
Der zeitliche Ablauf des Schneidens des Metallbandes wird in beispielhafter Ausgestaltung in folgende Phasen unterteilt:
Phase 1 Ausgangszustand, Phase 2 Bandzug zwischen PRl und PR2 auf einen Minimalzug reduzieren,
Phase 3 Schneiden und den vorher vorhandenen Minimalzug ausgleichen,
Phase 4 Bandzug zwischen PR2 und DC abbauen, Phase 5 PR2 öffnen und vorderes Metallband 14 zu Ende wik- keln,
Phase 6 Haspel faßt das neue Band und baut Zug auf, Phase 7 PR2 schließen und Haspelzug weiter aufbauen, Phase 8 Endzustand = Ausgangszustand mit neuem Band.
Wie die Drehzahlregler in den einzelnen Phasen gesteuert werden, ist FIG 3 sowie folgender Tabelle zu entnehmen:
Figure imgf000009_0001
Um die Wirkung der vorgegebenen Momente MFF,X auf die spezifischen Bandzüge σx unmittelbar ablesen zu können, sind die Werte σMFF,! in N/mm2 angegeben, aus denen die vorgegebenen
Momente mit der Gleichung
MFFι, =σMFFιl-bstπp.hstπp-Rl, i = WR, PRl, PR2, DC berechnet werden. Entsprechend gilt für die Motormomente
M, =σMl-bstπp-hstπp.Rl, i = WR, PRl, PR2, DC.
Die Phasen 3 und 4 schließen ohne Pause direkt aneinander an, so daß der Haspelzug von 12 auf 0 N/mm2 ohne Unterbrechung abgebaut wird. Ebenso schließen die Phasen 6 und 7 direkt aneinander an, so daß der Haspelzug von 0 auf 12 N/mm2 mit einer durchgehenden Rampe aufgebaut wird.
FIG 4 zeigt den Verlauf der Bandzuge σPRi und σPR2 zwischen den Arbeitswalzen und den Treiberrollen vor der Schere bzw. zwischen der Schere und den Treiberrollen hinter der Schere über die Zeit t. Dabei sind folgende Zahlenwerte zugrunde gelegt:
Figure imgf000010_0001
DC = 4715 mm (vorderes Metallband 14)
= 2272 mm (hinteres Metallband 13)
Figure imgf000010_0002
RDC - 1000 mm (vorderes Metallband 14)
= 375 mm (hinteres Metallband 13)
Figure imgf000010_0003
JDC = 14351 kgm2 (vorderes Metallband 14)
= 2495 kgm2 (hinteres Metallband 13) bstrip = 1000 mm hstrip = 3 mm
Vstrip = 16 m/s -OP^Rl ^ 7 , 2 N/mm2
Cj"θP , PR2 = 7 , 2 N/mm2
<->"θP, DC = 12 N/mm2
MN, WR = 382000 Nm
MN, pR1 = 20400 Nm
Figure imgf000010_0004
Das Schneiden des Metallbandes 1 beginnt bei etwa 380 m/sec. Der Verlauf der Zugspannung σPRι im Metallband 1 zwischen den Arbeitswalzen WR und den Treiberrollen PRl vor der Schere 10 zeigt deutlich die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Zugspannung hinter den Arbeitswalzen WR. Diese bleibt, wie FIG 4 zeigt, hinter den Arbeitswalzen WR während des Schnittvorgangs nahezu konstant. Somit sind Schnittprozeß und Walzen entkoppelt, das heißt, das Schneiden des Metallbandes beeinflußt das Walzen des Metallbandes nicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schneiden eines Metallbandes (1), das, insbesondere mit besonders hoher Geschwindigkeit, aus einer Warmwalzstraße ausläuft und mit einer hinter der Warmwalzstraße angeordneten Schere (10) geschnitten wird, wobei hin¬ ter der Schere (10) zumindest ein Treiber mit zumindest zwei Treiberrollen (PR2) angeordnet ist, zwischen denen das Metallband (1) durchläuft, und die eine Haltekraft auf das Me- tallband (1) ausüben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Treiberrollen (PR2) nach dem Schneiden des Metallbandes (1) derart geöffnet werden, daß die Haltekraft im wesentlichen Null ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor dem Öffnen der Treiberrollen (PR2) der Bandzug im Metallband (1) zwischen den Treiberrollen (PR2) und dem Haspel (DC) abgebaut wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor dem Schneiden des Metallbandes (1) der Bandzug im Me- tallband (1) zwischen den Treiberrollen (PR2) und vor der
Schere (10) angeordneten Treiberrollen (PRl) auf einen notwendigen Minimalzug reduziert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Metall- band (1) durch das Schneiden des Metallbandes (1) in ein hinteres Metallband (13) und ein vorderes Metallband (14) geteilt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das durch das Schneiden des Metallbandes (1) entstandene hintere Metallband (13) nach dem Öffnen der Treiberrollen (PR2) vom Haspel (DC) gefaßt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach Fassen des hinteren Metallbandes (13) durch den Haspel (DC) die Treiberrollen (PR2) geschlossen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Metallband (1) mit mehr als 12 m/s aus der Walzstraße ausläuft .
7. Einrichtung zum Schneiden eines Metallbandes (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Schere (10) zum Schneiden des aus einer Warmwalzstraße auslaufenden Metallbandes (1) und mit zumin- dest zwei hinter der Schere (10) angeordneten Treiberrollen (PR2), zwischen denen das Metallband (1) durchläuft und die eine Haltekraft auf das Metallband (1) ausüben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung zum Schneiden des Metallbandes (1) eine Recheneinrichtung (11) aufweist, die die Treiberrollen (PR2) nach dem Schneiden des Metallbandes (1) derart öffnet, daß die Haltekraft im wesentlichen Null ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie zumindest zwei Treiberrollen (PRl) vor der Schere
(10) aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schere (10) und die Treiberrollen (PRl, PR2) datentechnisch mit der Recheneinrichtung (11) verbunden sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche7, 8, 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Haspel (DC) datentechnisch mit der Recheneinrichtung
(11) verbunden ist.
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