DE19625442A1

DE19625442A1 - Verfahren bzw. Einrichtung zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes

Info

Publication number: DE19625442A1
Application number: DE19625442A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Ing Bruestle; Eckhard Dipl Ing Wilke
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: CN1292850C; CN1225044A; CN100360251C; US6220068B1; WO1997049506A1; CN1799719A; DE19625442B4; CN1526486A; CN1168550C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes in einer Walzstraße.

Beim Walzen von Metallwänden kommt es aufgrund der mechani schen Eigenschaften von Walzgerüsten sowie der Fließeigen schaften des gewalzten Metalls zu sogenannten Kantenanschär fungen bzw. zu sogenanntem edge drop also zu einer Abflachung des Walzbandes an den Rändern. Es ist bekannt, der Kanten abschärfung bzw. dem edge drop durch sogenannte tapered rolls entgegenzuwirken. Dazu werden die Arbeitswalzen in geeigneter Weise gebogen. Zur Ansteuerung der sogenannten tapered rolls wird die Kantenabschärfung vor und hinter dem entsprechenden Walzgerüst gemessen. Diese Messungen sind jedoch teuer, insbesondere dann, wenn sie für mehrere Walzgerüste durch geführt werden. Ein weiteres Problem beim bekannten Verfahren zur Verringerung des edge drop ist, daß die Maßnahmen zur Verringerung des edge stop nicht zu einem unzulässig hohen Zug im Randbereich des Walzbandes und Randwellen führen dürfen. Wird der zulässige Zug im Randbereich des Walzbandes überschritten, so kann dieses zu einer unzulässigen Verminderung der Qualität des Walzbandes führen. Um dies zu vermeiden, ist es beim bekannten Verfahren zur Verringerung der Kantenanschärfung notwendig, den Bandzug im Randbereich des Walzbandes zu messen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Umgehung der obengenannten Nachteile anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. einer Einrichtung gemäß Anspruch 21 gelöst. Auf diese Weise lassen sich Meßeinrichtungen zur Messung der Kantenanschärfung einsparen. Weiterhin ist es mit dem Walzspaltmodell möglich, die Zugverhältnisse im Walzband zu errechnen, so daß auf eine aufwendige Messung der Zugver hältnisse für eine Überwachung verzichtet werden kann. Außerdem läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteil hafterweise mit einer Planheitsregelung bzw. -steuerung kombinieren. Das Walzspaltmodell erlaubt es weiterhin die Kantenanschärfung bzw. den edge drop vorauszuberechnen, so daß ggf. notwendige Voreinstellungen getroffen werden können.

Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt eines Walzbandes,

Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes,

Fig. 3 das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes in alternativer Ausgestaltung,

Fig. 4 ein Modell gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes,

Fig. 5 einen Teil einer Vorrichtung zur Verringerung der Kantanschärfung eines Walzbandes.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Walzbandes mit Kanten anschärfung. Dabei bezeichnet b die Breite des Walzbandes, b₁ den Bereich des Walzbandes der kantenanschärfungsfrei ist und b_G,L und b_G,R den Randbereich des Walzbandes mit Kanten anschärfung.

Weiterhin bezeichnet d₅ die Dicke des Walzbandes im Abstand von 5 mm vom Rand des Walzbandes und d₁₀₀ die Dicke des Walz bandes im Abstand von 100 mm vom Rand des Walzbandes. Diese beiden Werte gehen in eine mögliche Definition für die Kantenanschärfung P ein, wenn diese durch einen Zahlenwert ausgedrückt wird. Diese mögliche Definition lautet:

Die Kantenanschärfung kann jedoch auch als Kontur, also als Funktion über die Bandbreite dargestellt werden. Diese Dar stellung liegt vorteilhafterweise dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walz bandes zugrunde.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes 11. Das Walzband 11 wird durch fünf Walz gerüste ein erstes Walzgerüst, angedeutet durch die Walzen 1 und 2, ein zweites Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 2 und 4, ein drittes Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 5 und 6, ein viertes Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 7 und 8 und ein fünftes Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 9 und 10, gewalzt. Die fünf Walzgerüste sind Teil einer fünf- oder mehrgerüstigen Walzstraße. Das erste, zweite und das dritte Walzgerüst weisen Stellglieder 12, 13, 14 auf, mit denen die Kantenanschärfung, d. h. der edge drop, des Walzbandes 11 beeinflußt werden kann. Eingangsgrößen der Stellglieder 12, 13 bzw. 14 sind die Werte für die Kantenanschärfung P₁ P₂ bzw. P₃. Da das System nur zwei Meßeinrichtungen 21 und 22 zur Messung der Kantenanschärfung vor dem ersten und hinter dem fünften Walzgerüst aufweist, werden die Kantenanschärfungen hinter dem ersten Walzgerüst P₁, hinter dem zweiten Walzgerüst P₂ und hinter dem dritten Walzgerüst P₃ mittels eines Walzspaltmodells ermittelt. Dieses weist fünf Teilmodelle 15, 16, 17, 18, 19 auf, die je einem Walzgerüst zugeordnet sind. Teilmodell 15 ist dem ersten Walzgerüst zugeordnet, Teil modell 16 dem zweiten Walzgerüst, Teilmodell 17 dem dritten Walzgerüst, Teilmodell 18 dem vierten Walzgerüst und Teil modell 19 dem fünften Walzgerüst. Ausgangsgrößen des Teil modells 15 sind die Kantenanschärfung P₁ und die Zugverhält nisse σ₁ in bzw. hinter dem ersten Walzgerüst, die wiederum Eingangsgrößen des Teilmodells 16 sind. Ausgangsgrößen des Teilmodells 16 sind die Kantenanschärfung P₂ und die Zugverhältnisse σ₂ in bzw. hinter dem ersten Walzgerüst, die wiederum Eingangsgrößen des Teilmodells 17 sind. Ausgangs größen des Teilmodells 17 sind die Kantenanschärfung P₃ und die Zugverhältnisse σ₃ in bzw. hinter dem dritten Walzgerüst, die wiederum Eingangsgrößen des Teilmodells 18 sind. Ausgangsgrößen des Teilmodells 18 sind die Kantenanschärfung P₄ und die Zugverhältnisse σ₄ in bzw. hinter dem vierten Walzgerüst, die wiederum Eingangsgrößen des Teilmodells 19 sind. Ausgangsgrößen des Teilmodells 19 sind die Kanten anschärfung P₅ und die Zugverhältnisse σ₅ in bzw. hinter dem fünften Walzgerüst. Unter Zugverhältnissen σ₁, σ₂, σ₃, σ₄ und σ₅ sind die Bandspannung (Planheit) und/oder die Spannung des Walzbandes unmittelbar vor Eintritt in den Walzspalt bzw. unmittelbar vor Austritt aus dem Walzspalt zu verstehen.

Eingangsgrößen des ersten Teilmodells 15 sind die Kantenan schärfung P₀ vor dem ersten Walzgerüst sowie ggf. die Zugverhältnisse σ₀ vor dem ersten Walzgerüst. Die Zug verhältnisse σ₀ vor dem ersten Walzgerüst gehen dann in das Teilmodell 15 ein, wenn das Walzband z. B. von einem Haspel abgehaspelt wird. Weitere Eingangsgrößen der Teilmodelle 15, 16, 17, 18, 19 sind die Walzenkonturen für die einzelnen Walzgerüste. Diese Eingangsgrößen sind in Fig. 1 nicht gezeigt. Die Walzenkontur wird vorteilhafterweise in einem Walzenkonturmodell, das unter anderem ein Temperaturmodell, ein Verschleißmodell sowie ein Biegemodell umfaßt, berechnet. Dabei gibt es vorteilhafterweise für jedes Walzgerüst ein eigenes Walzenkonturmodell.

Die Teilmodelle 15, 16, 17, 18, 19 werden während des Walzens des Walzbandes 11 ständig an die tatsächlichen Verhältnisse in den Walzgerüsten mittels einer Adaption 20 angepaßt, die entsprechenden Parameter π₁, π₂, π₃, π₄ und π₅ für die entspre chenden Teilmodelle 15, 16, 17, 18, 19 aus der Kantenanschärfung vor dem ersten Walzgerüst P_0,ist, aus der durch das Teilmodell 19 ermittelten Kantenanschärfung P₅ hinter dem fünften Walz gerüst sowie dem tatsächlichen Wert der Kantenanschärfung P_5,ist hinter dem fünften Walzgerüst ermittelt.

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes 11. Das Walzband 11 wird durch fünf Walz gerüste ein erstes Walzgerüst, angedeutet durch die Walzen 1 und 2, ein zweites Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 2 und 4, ein drittes Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 5 und 6, ein viertes Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 7 und 8 und ein fünftes Walzgerüst angedeutet durch die Walzen 9 und 10, gewalzt. Die fünf Walzgerüste sind Teil einer fünf- oder mehrgerüstigen Walzstraße. Das erste, zweite und das dritte Walzgerüst weisen Stellglieder 30, 31, 32 auf, mit denen die Kantenanschärfung, d. h. der edge drop, des Walzbandes 11 beeinflußt werden kann. Eingangsgrößen der Stellglieder 30, 31 bzw. 32 sind die Werte für die Kantenanschärfung P₁ P₂ bzw. P_{3 ist}. Da das System nur zwei Meßeinrichtungen 40 und 41 zur Messung der Kantenanschärfung vor dem ersten und hinter dem dritten Walzgerüst aufweist, werden die Kantenanschärfungen hinter dem ersten Walzgerüst P₁, hinter dem zweiten Walz gerüst P₂ und hinter dem dritten Walzgerüst P₃ mittels eines Walzspaltmodells ermittelt. Dieses weist drei Teilmodelle 33, 34 und 35 auf, die je einem Walzgerüst zugeordnet sind. Teilmodell 33 ist dem ersten Walzgerüst zugeordnet, Teil modell 34 dem zweiten Walzgerüst und Teilmodell 35 dem dritten Walzgerüst. Ausgangsgrößen des Teilmodells 33 sind die Kantenanschärfung P₁ und die Zugverhältnisse σ₁ in bzw. hinter dem ersten Walzgerüst, die wiederum Eingangsgrößen des Teilmodells 34 sind. Ausgangsgrößen des Teilmodells 34 sind die Kantenanschärfung P₂ und die Zugverhältnisse σ₂ in bzw. hinter dem ersten Walzgerüst, die wiederum Eingangsgrößen des Teilmodells 35 sind. Ausgangsgrößen des Teilmodells 35 sind die Kantenanschärfung P₃ und ggf. die Zugverhältnisse σ₃ in bzw. hinter dem dritten Walzgerüst.

Eingangsgrößen des ersten Teilmodells 33 sind die Kantenan schärfung P_0,ist vor dem ersten Walzgerüst sowie ggf. die Zugverhältnisse σ₀ vor dem ersten Walzgerüst. Die Zug verhältnisse σ₀ vor dem ersten Walzgerüst gehen dann in das Teilmodell 35 ein, wenn das Walzband z. B. von einem Haspel abgehaspelt wird. Weitere Eingangsgrößen der Teilmodell 33, 34 und 35 sind die Walzenkonturen für die einzelnen Walzgerüste. Diese Eingangsgrößen sind in Fig. 3 nicht gezeigt. Die Walzenkontur wird vorteilhafterweise in einem Walzenkonturmodell, das unter anderem ein Temperaturmodell, ein Verschleißmodell sowie ein Biegemodell umfaßt, berechnet. Dabei gibt es vorteilhafterweise für jedes Walzgerüst ein eigenes Walzenkonturmodell.

Die Teilmodelle 33, 34 und 35 werden während des Walzens des Walzbandes 11 ständig an die tatsächlichen Verhältnisse in den Walzgerüsten mittels einer Adaption 36 angepaßt, die entsprechende Parameter π₁, π₂ und π₃ für die entsprechenden Teilmodelle 33, 34 und 35 aus der Kantenanschärfung vor dem ersten Walzgerüst P_0,ist, aus der durch das Teilmodell 35 ermittelten Kantenanschärfung P₃ hinter dem dritten Walz gerüst sowie dem tatsächlichen Wert der Kantenanschärfung P_3,ist hinter dem dritten Walzgerüst ermittelt.

Fig. 4 verdeutlicht das Zusammenwirken von Walzenkonturmodell 60, Walzspaltmodell 61 und einem Stellglied 62. Das Walzen konturmodell 60 errechnet auf der Basis von Prozeßzustands informationen X_i und dem Ausgang U_i des Stellgliedes 62 die Walzenkontur W_i, die wiederum Eingangsgröße in das Walzspalt modell 61 ist. Weitere Eingangsgrößen in das Walzspaltmodell sind die Kantenanschärfung P_i-1 und die Zugverhältnisse σ_i-1 vor dem Walzgerüst. Ausgangsgrößen des Walzspaltmodells 61 sind Kantenanschärfung P_i und Zugverhältnisse σ_i hinter dem Walzgerüst. Auf der Basis der Kantenanschärfung P_i hinter dem Walzgerüst ermittelt das Stellglied 62 die Stellgröße U_i.

Fig. 5 zeigt eine mögliche Walzenkonfiguration zum Umsetzen der Stellgröße U_i aus Fig. 4. Das Stahlband 56 wird zwischen zwei Arbeitswalzen 57 und 58 gewalzt. Stütz- und Zwischen walzen sind in Fig. 5 nicht gezeigt. Zur Verringerung des Walzendurchmessers am Endbereich des Walzbandes, die der Kantenanschärfung entgegenwirkt, weist das System zwei Kühl einrichtungen 54 und 55 auf, aus denen Kühlmittel 50, 51, 52, 53, vorteilhafterweise Wasser, austritt, das auf die Arbeitswalzen 54 und 58 aufgebracht wird. Die notwendige Kühlmittelmenge entspricht z. B. der Größe U_i der Fig. 1 bis 4.

Claims

1. Verfahren zur Verringerung der Kantenanschärfung (edge drop) eines Walzbandes in einer Walzstraße mit einem oder mehr Walzgerüsten,

- wobei zumindest ein Walzgerüst Stellglieder zur Verringe rung der Kantenanschärfung aufweist, die in Abhängigkeit der Kantenanschärfung des aus dem Walzgerüst auslaufenden Walzbandes und ggf. der Kantenanschärfung des in das Walzgerüst einlaufenden Walzbandes eingestellt werden,
- wobei die Kantenanschärfung mit zumindest einer Kanten anschärfungsmeßeinrichtung gemessen wird,
- und wobei die Werte der Kantenanschärfung des Walzbandes zur Einstellung der Stellglieder zur Verringerung der Kantenanschärfung an den Stellen des Walzbandes, an denen die Kantenanschärfung nicht gemessen wird, mittels eines Walzspaltmodells ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenanschärfung am Ausgang eines Walzgerüstes mittels des Walzspaltmodells in Abhängigkeit der Kanten anschärfung vor dem Walzgerüst oder vor einem der vorher gehenden Walzgerüste bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenanschärfung am Ausgang eines Walzgerüstes mittels des Walzspaltmodells in Abhängigkeit der Kanten anschärfung vor dem Walzgerüst oder vor einem der vorher gehenden Walzgerüste, den Zugverhältnissen im Walzband vor dem Walzgerüst oder vor einem der vorhergehenden Walzgerüste sowie der Walzenkontur des Walzgerüstes oder der vorher gehenden Walzgerüste bzw. äquivalenter Größen bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenanschärfung an zwei Stellen des Walzbandes in der Walzstraße gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenanschärfung vor dem ersten Gerüst der Walz straße und hinter dem letzten Gerüst der Walzstraße gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung der Kantenanschärfung des Walzbandes mit Walzgerüsten, die Stellglieder zur Verringerung der Kantenanschärfung aufweisen, in den vorderen Walzgerüsten der Walzstraße erfolgt und daß die Kantenanschärfung vor dem ersten Gerüst der Walzstraße und hinter dem letzten Walz gerüst mit Stellgliedern zur Verringerung der Kantenan schärfung gemessen wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzspaltmodell während des Walzens des Walzbandes der Walzstraße an die momentan gültigen Werte bzw. Parameter des Walzgerüstes bzw. -bandes adaptiert wird, wobei die Kantenanschärfung an n Stellen des Walzbandes gemessen wird und wobei n kleiner oder gleich der Anzahl der Walzgerüste mit Stellgliedern zur Verringerung der Kantenanschärfung ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung im Walzband überwacht wird und daß die Verringerung der Kantenanschärfung durch die Stellglieder zur Verringerung der Kantenanschärfung begrenzt wird, wenn die Zugverhältnisse im Walzband einen Toleranzwert überschreitet.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverhältnisse im Walzband mittels des Walz spaltmodells ermittelt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenkontur in einem Walzenkonturmodell, das insbe sondere ein Biegemodell, ein Temperaturmodell und ein Verschleißmodell umfaßt, ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzspaltmodell ein Walzgerüst modelliert.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzspaltmodell mehrere Gerüste modelliert.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzspaltmodell alle Walzgerüste der Walzstraße modelliert.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzspaltmodell ein analytisches Modell ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzspaltmodell ein neuronales Netz oder ein hybrides Modell, d. h. eine Kombination aus einem neuronalen Netz und einem analytischen Modell ist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied die Walze durch thermische Verringerung an den Rändern verformt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied die Walze am Rand durch Kühlung verformt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied die Walzenform mit sogenannten t-patrols am Rand des Walzbandes einstellt.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzstraße eine Kaltbandwalzstraße ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzstraße eine Warmbandwalzstraße ist.

21. Einrichtung zur Verringerung der Kantenanschärfung eines Walzbandes in einer Walzstraße mit einem oder mehr Walz gerüsten zum Walzen des Walzbandes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

- wobei zumindest ein Walzgerüst Stellglieder zur Verringerung der Kantenanschärfung aufweist, die in Abhängigkeit der Kantenanschärfung des aus dem Walzgerüst auslaufenden Walzbandes und ggf. der Kantenanschärfung des in das Walzgerüst einlaufenden Walzbandes eingestellt werden,
- wobei die Kantenanschärfung mit zumindest einer Kanten anschärfungsmeßeinrichtung gemessen wird,
- und wobei die Einrichtung zur Verringerung der Kanten anschärfung eines Walzbandes die Werte der Kantenanschärfung des Walzbandes zur Einstellung der Stellglieder zur Verringerung der Kantenanschärfung an den Stellen des Walzbandes, an denen die Kantenanschärfung nicht gemessen wird, mittels eines Walzspaltmodells ermittelt wird.

22. Metallband, dadurch gekennzeichnet, daß es gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20 hergestellt ist.

23. Metallband nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Stahl, Aluminium oder Buntmetall ist.