EP4217125B1 - Vorrichtung und verfahren zum walzen von metallischem band - Google Patents
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- EP4217125B1 EP4217125B1 EP21777433.0A EP21777433A EP4217125B1 EP 4217125 B1 EP4217125 B1 EP 4217125B1 EP 21777433 A EP21777433 A EP 21777433A EP 4217125 B1 EP4217125 B1 EP 4217125B1
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Definitions
- the invention relates to a device for rolling metallic strip according to the preamble of claim 1, and a corresponding method according to claim 11.
- the roll gap between the work rolls of a rolling stand used for this purpose can be set precisely.
- Such a roll gap adjustment in turn requires that precise knowledge of the resulting roll gap is available during rolling or during operation of the rolling stand.
- the thickness of the rolled goods corresponds to the distance between the barrel of the upper and lower rolls.
- the change in position in the adjusting cylinders is used starting from a zero point.
- the stand characteristic curve is an essential component with which the stand elongation can be calculated as a function of the force in the force measuring devices (" load cells" ) used for this purpose.
- load cells the force measuring devices
- the stand characteristic curve must be known for such a calculation of the elongation.
- the stand characteristic curve is first determined without rolling stock by driving the work rolls directly onto one another. The function The stand characteristic curve depends on the width of the strip and the diameters of the work rolls. This function can only be measured if there is no metal strip between the work rolls and the work rolls are therefore pressed directly onto or against each other.
- the characteristic curve must be converted to the current width based on mathematical models of the stand.
- the stand characteristic curve must be converted for the case that a metal strip to be rolled is narrower than the barrel width, which is regularly the case.
- the mathematical models available for this are inaccurate or not exact, so that an exact thickness cannot be obtained.
- Further disadvantages of the conventional determination of the actual size of the roll gap or its actual thickness, which occurs during rolling, are that the force measurement is additionally distorted by friction forces and that wear on the rolls of the roll stand must also be recorded mathematically. This can lead to further errors in the calculation of the actual thickness of the roll gap.
- JP-S62 72417 A A method for rolling metal strip is known in which the eccentricity of the support rolls of a rolling stand in particular is to be determined only before a real rolling process and thus in preparation for such a rolling process. During the rolling process itself, according to this The process then determines changing support roll positions, but without load influence and thus without frame expansion.
- the invention is based on the object of optimizing the determination of a roll gap, which occurs between the associated work rolls during operation of a rolling stand when rolling a metallic strip, with a view to greater accuracy using simple means and then setting it to a desired target value.
- a device is used for rolling metal strip, in particular steel strip.
- a device comprises a rolling stand, which is formed from a pair of stands, and a pair of work rolls and an upper and lower support roll, wherein the work rolls and the support rolls are held on the rolling stand by respectively assigned chocks.
- a roll gap can be formed between the work rolls, wherein the work rolls can be supported by at least one respectively assigned support roll.
- the device comprises a measuring device by means of which the size of the roll gap between the work rolls can be determined.
- the chocks of at least one support roll are movably guided in the rolling stand and can be adjusted vertically by a hydraulic cylinder.
- the measuring device has at least one upper sensor with which a distance from at least one point of the upper support roll to a predetermined upper reference point can be measured, and at least one lower sensor with which a distance from at least one point of the lower support roll to a predetermined lower reference point can be measured.
- the measuring device comprises a force measuring device which is positioned between a chock of a support roll, preferably the lower support roll, and the rolling stand, whereby a rolling force generated by the rolling stand can be measured by means of the force measuring device.
- the device according to the invention further comprises a control device which is connected to the measuring device is connected in terms of signal technology, wherein the control device is equipped with at least one mathematical model with which an expansion of the rolling stand can be calculated taking into account the rolling force generated.
- the upper sensor and/or the lower sensor are connected to a respective associated adjustment device, wherein a position of the upper or lower sensor relative to the upper or lower support roll can be changed by means of the adjustment device.
- the control device is programmed in such a way that an absolute size of the roll gap and thus the resulting thickness of the rolled stock can be determined on the basis of the measured values of the upper/lower sensor with regard to the measured position of the upper/lower support roll and an expansion of the rolling stand calculated by the mathematical model, wherein this absolute value for the roll gap can be compared with a target value for the roll gap by means of the control device and on the basis of this the hydraulic cylinder can then be controlled for the vertical displacement of the associated support roll in order to thereby set the roll gap or the resulting thickness of the rolled stock in the form of the metallic strip in a controlled manner to the desired target value.
- the invention provides a method for rolling metal strip, in particular steel strip.
- a device according to the invention is used as explained, so that in this method a roll gap is set between work rolls that are attached to a roll stand on a device for rolling metal strip.
- the method according to the invention is characterized in that a distance of the upper/lower backup roll is measured at at least one point thereof from a predetermined upper/lower reference point by an upper/lower sensor and the measured values of the sensors are sent to a control device, that an elongation of the roll stand is calculated with a mathematical model with which the control device is equipped, taking into account the rolling force generated, and that by means of the control device, on the basis of the positions of the backup rolls measured by the upper sensor and the lower sensor and an elongation of the roll stand calculated by the mathematical model, an absolute size of the roll gap and thus the resulting thickness of the rolled stock is determined.
- this absolute value for the roll gap is compared with a target value for the roll gap and on the basis of this at least one backup roll is then adjusted, preferably hydraulically, in order to thereby adjust the roll gap or the resulting thickness of the rolled stock in the form of the metallic strip to the target value in a controlled manner.
- the present invention is based on the essential finding that a movement of the support rollers or the associated support roller barrels is directly measured by suitable sensors, namely the upper and/or lower sensor, so that this movement of the support rollers no longer has to be calculated using a mathematical model.
- suitable sensors namely the upper and/or lower sensor
- a large part of the actual expansion of the rolling stand is already determined by measurement by measuring the support roller movement and then no longer has to be calculated on the basis of a (not exact) mathematical model from the frictional force measurement.
- This also has the advantage that an error-prone calculation of the influence of the strip width on the deflection of the rollers, as provided for in the prior art mentioned at the beginning, is no longer necessary.
- a further advantage of the invention in connection with the direct measurement of the movement of the support roll barrel is that this measurement can be used to directly measure the eccentricity of the support roll(s). This makes it possible to almost completely compensate for the eccentricity of the support roll(s) that can occur during rolling operation.
- the direct measurement of the movement of a backup roll is carried out at at least one or more points thereof across the width of the corresponding backup roll, namely with regard to a distance from a predetermined upper or lower reference point.
- an exact or absolute position of a backup roll in space is possible, also taking into account a possible deformation of the backup roll during rolling operation, and to this extent - with further consideration of the calculated expansion of the rolling stand - then a determination of an absolute value of the roll gap or the thickness of a rolled product in the form of a metallic strip between the work rolls.
- control device is programmed with respect to the mathematical model in such a way that the parts of the elongation of the rolling stand which have been directly determined by measuring the positions of the support rolls are removed from the stand spring.
- the sensors i.e. upper sensor and/or lower sensor
- the crossbeams of the rolling mill which are mounted between the pair of columns.
- this can alternatively be attached to the foundation of the rolling stand. This ensures even better measurement accuracy for the lower sensor, because deformation of the foundation is also possible in the Operation of the device is not likely and thus a fixed attachment or positioning of the lower sensor is achieved.
- the sensors can each be designed as an optical sensor.
- the upper sensor and/or the lower sensor can be designed in the form of a laser triangulation sensor or in the form of a confocal sensor.
- electromagnetic fields can be used for the sensors (i.e. the upper sensor and/or the lower sensor).
- the upper sensor and/or the lower sensor it is expedient for the upper sensor and/or the lower sensor to be designed as an eddy current sensor.
- the upper sensor is designed as an optical sensor, whereby electromagnetic fields are used for the lower sensor and thus the lower sensor can be designed as an eddy current sensor.
- the lower sensor can be designed as an eddy current sensor.
- a blow-out device is arranged adjacent to the upper and lower sensors, respectively, with which compressed air can be introduced into a space located between a support roller and a sensor.
- compressed air can be introduced into a space located between a support roller and a sensor.
- the elongation is determined - to put it simply - from the quotient of the measured rolling force and the stand spring. Based on the fact that parts of the elongation of the rolling stand, in particular a deformation or movement of the support rollers, are now determined directly by measurement using the sensors mentioned, these measured parts of the elongation can be removed from the stand spring, which then becomes larger. As a result of the stand spring being larger, the calculated elongation is smaller. This also reduces the influence of friction on the measured (rolling) force. Percentage errors in the stand spring also result in smaller elongation errors.
- control device can be equipped with a mathematical compensation model with which the thermal properties and wear of the work rolls and/or the backup rolls can be calculated. In this way, it is possible to directly determine the wear and temperature-related change in the diameter of the work rolls and/or the backup rolls during the rolling process by calculation. This can be taken into account for the hydraulic adjustment of at least one backup roll in order to adjust the roll gap or the resulting thickness of the rolled material in the form of the metallic strip to the target value in a controlled manner.
- Fig.1 a simplified view of parts of the device 10 according to the invention is shown according to a first embodiment.
- the device comprises a rolling stand 12 with a pair of stands 14, between which a pair of work rolls 16 are mounted in a rotatable manner. Furthermore, an upper support roll 18 and a lower support roll 19 are mounted in a rotatable manner between the stands 14 and are each arranged adjacent to a work roll 16.
- the device 10 comprises in the embodiment of Fig.1 a total of four rolls, namely, as explained, two working rolls 16 and two backup rolls 18, 20.
- the associated rolling stand 12 of this device 10 is therefore a so-called quarto stand.
- the work rolls 16 and the support rolls 18, 19 are held on the rolling stand 12 or the associated stands 14 by respective chocks E.
- respective chocks E In the Fig.1 For the sake of simplicity, only one of these chocks E is shown tightened.
- the chocks E of at least one support roll 18, 20 are guided in the rolling stand so as to be movable in the vertical direction and are associated with a hydraulic cylinder 22.
- a hydraulic cylinder 22 In the Fig.1 This is illustrated by way of example for the upper support roller 18.
- An upper crossbeam Q1 and a lower crossbeam Q2 are mounted between the stands 14 of the rolling stand 12.
- the device 10 comprises a measuring device by means of which a distance between the two work rolls 16 and thus a resulting roll gap W (cf. Fig.3 , Fig.4 ) between the work rolls can be determined.
- the above-mentioned measuring device comprises in the embodiment of Fig.1 at least one upper sensor 24, which is attached to the upper crossbeam Q1, and at least one lower sensor 25, which is attached to the lower crossbeam Q2.
- These sensors 24, 25 are simply symbolized by an arrow each.
- a distance of the upper support roller 18 at least at a point thereof to a predetermined upper reference point P1 can be measured.
- a distance of the lower support roller 20 at least at a point thereof to a predetermined lower reference point P2 can be measured.
- reference points P1 and P2 form fixed points against which the movement of the support rollers 18, 20 is measured by means of the sensors 24, 25.
- these reference points P1, P2 can be on the upper crossbeam Q1 or at the lower cross-beam Q2, as in the embodiment of Fig.1 symbolized by corresponding circles.
- the lower sensor 25 can be provided so that it is mounted on a foundation F (cf. Fig.1 ) of the rolling stand 12.
- the predetermined lower reference point P2 is then expediently also fixed to the foundation F.
- the sensors 24, 25 are each mounted in a central region of the crossbeams Q1, Q2. Accordingly, a distance of the support rollers 18, 20 in a central region thereof to the predetermined reference points P1, P2 is measured by means of the sensors 24, 25.
- the upper sensor 24 and the lower sensor 25 are positioned with respect to a width of the rolling stand 12 in such a way that these sensors 24, 25 each measure a distance to a point in the middle of the associated support rollers 18, 20.
- the measuring device further comprises a force measuring device 30, which is positioned between a chock of a support roll and the rolling stand 12.
- a force measuring device 30 which is positioned between a chock of a support roll and the rolling stand 12.
- a force measuring device 30 which is arranged here adjacent to the respective chocks E of the lower support roll 20.
- the device 10 also comprises blow-out devices 28 (cf. Fig.1 ), which are each arranged adjacent to the upper and lower sensors 24, 25.
- blow-out devices 28 By means of these blow-out devices 28, it is possible to introduce compressed air 29 into a space R which is located between a support roller 18, 20 and the respective sensor 24, 25.
- a blow-out device 28 can be designed in the form of a blower or fan.
- such a blow-out device 28 and the compressed air 29 generated thereby ensure that disturbing particles in the space R between the support rollers 18, 20 and the sensors 24, 25, which particles can be formed, for example, from water mist, dirt particles or the like, are effectively removed. This makes a significant contribution to improving the measuring accuracy of the sensors 24, 25 with respect to a movement of the support rollers 18, 20.
- a plurality of upper sensors 24 and lower sensors 25 are arranged adjacent to the upper support roller 18 and the lower support roller 20, which are operated in the same way as in the Fig.1 here are simply symbolized by arrows.
- three sensors 24, 25 are provided along a width extension of the respective support rollers 18, 20.
- the plurality for the upper sensors 24 or lower sensors 25 can also be different from three, for example, can also be more or less than three.
- the embodiment of Fig.2 that of Fig.1 so that in order to avoid repetition, reference is made to the explanations on Fig.1 may be referred to.
- FIG.3 corresponds to the embodiment of Fig.1 or. Fig.2 , wherein now also details of a control device 32 and the associated control circuit are shown, which are also part of the device 10 according to the invention.
- an upper sensor 24 and a lower sensor 25 are arranged in a central area of the associated support roller 18, 19. This corresponds to the representation of Fig.1
- a plurality of first sensors 24 and second sensors 25 are arranged along a width of the associated support roller 18, 20, wherein these additional sensors are each are symbolized by dashed arrows.
- Such a plurality of sensors 24, 25 then corresponds to the representation of Fig.2 .
- Fig.3 clarifies that the upper and lower sensors 24, 25 and also the force measuring device 30 are each connected to the control device 32 in terms of signals. In this way, the control device 32 receives information regarding the movements or deformations of the support rollers 18, 20 that can occur during rolling operation.
- the control device 32 is equipped with a mathematical model 34, with which an elongation of the rolling stand 12 can be calculated taking into account the rolling force generated.
- a mathematical model 34 with which an elongation of the rolling stand 12 can be calculated taking into account the rolling force generated.
- F AS the measured values for the rolling force measured on the drive side of the rolling stand
- F BS the rolling force measured on the operator side of the rolling stand
- the elongation of the rolling stand 12 can be calculated by the mathematical model 34.
- the mathematical model 34 it is illustrated that during rolling operation, flattening occurs both between the metallic strip B and the work rolls 16 on the one hand and between the work rolls 16 and the adjacent backup rolls 18 on the other. These flattenings form parts of the elongation of the rolling stand 12, which is calculated by means of the mathematical model 34.
- Fig.4 illustrates a third embodiment of the device 10 according to the invention.
- the sensors 24, 25 are each equipped with adjustment devices 26, with which the position of a respective sensor 24, 25 can be adapted to a different diameter of an associated support roll 18, 20. This means that depending on a roll diameter of the respective support rolls 18, 20, the sensors 24, 25 can be moved vertically in or out of the roll stand 12.
- a Position of the upper or lower sensor 24, 25 relative to the upper or lower support roller 18, 20 can be changed, as explained in adaptation to the respective diameter of the support rollers 18, 20.
- the embodiment of Fig.4 that of Fig.3 so that in order to avoid repetition, reference is made to the explanations on Fig.3 may be referred to.
- - AGC Automatic Gauge Control
- HGC AS "Hydraulic Gauge Control” on the drive side AS: This means a control of the hydraulic cylinder 22, which is assigned to a chock E of the upper support roller 18 on the drive side AS.
- - s AS upper This means the distance by which the chock E of the support roller 18 on the drive side AS is displaced vertically when the hydraulic cylinder 22 arranged there is adjusted.
- HGCss "Hydraulic Gauge Control" on the operator side BS: This means a control of the hydraulic cylinder 22, which is assigned to a chock E of the upper support roller 18 on the operator side BS.
- - s BS This means the distance by which the chock E of the upper support roller 18 on the operator side BS is displaced vertically when the hydraulic cylinder 22 arranged there is adjusted.
- the invention now works as follows: To roll a metallic strip, it is passed between the work rolls 16 of the rolling stand 12. The work rolls 16 are spaced apart from each other so that a roll gap is formed between the work rolls 16. In the Fig.3 and 4 The metallic strip is each attracted with “B” and the roll gap, which is established between the work rolls 16 with the inclusion of the metallic strip B, is symbolized with the arrow "W".
- a distance of the upper support roller 18 is maintained at at least one point therefrom (cf. Fig.1 ) or at, for example, three points along the width of the support roller 18 (cf. Fig.2 ) to the predetermined upper reference point P1 by the upper sensor(s) 24, the resulting measured values then being sent to the control device 32.
- a distance of the lower support roller 20 is measured at at least one point therefrom (cf. Fig.1 ) or at, for example, three points along the width of the support roller 20 (cf. Fig.2 ) to the predetermined lower reference point P2 by the lower sensor(s) 25.
- the measurement signals from the sensors 24, 25 are then sent to the control device 32.
- an absolute size of the roll gap W and thus the resulting thickness of the rolled stock is determined by means of the control device 32 on the basis of the positions of the support rolls 18, 20 measured by the upper sensor 24 and the lower sensor 25 and an elongation of the roll stand 12 calculated by the mathematical model 34, wherein by means of the control device 32 this absolute value ("h Act ”) for the roll gap W is compared with a target value ("h REF ”) for the roll gap W and on the basis of this at least the support roll 18 is then hydraulically adjusted in the vertical direction by the hydraulic cylinder 22 in order to thereby adjusting the roll gap W or the resulting thickness of the rolled material in the form of the metallic strip B to the desired value.
- the control device 32 is set up accordingly in terms of programming.
- This absolute value h Act is then compared with the target value h REF for the roll gap W by means of the control device 32 and, on the basis of this, the hydraulic cylinder 22 is then controlled to vertically displace the associated upper support roll 18 in order to thereby set the roll gap W or the resulting thickness of the rolled stock in the form of the metallic strip B in a controlled manner to the desired target value.
- the invention may provide that the control device 32 is equipped with a mathematical compensation model which is included in the Fig.3 or 4 is each marked with "36" and labeled "compensations". Using such a mathematical compensation model 36, the thermals and wear of the work rolls 16 and/or the backup rolls 18, 20 can be calculated, and on the basis of this, the corresponding correction value can be introduced into the control system.
- the present invention has been explained above with reference to possible embodiments of the device 10, which correspond to a so-called "four-high stand".
- the device 10 according to the invention can also be designed in the form of a so-called “six-high stand", wherein the rolling stand 12 is equipped with a total of four support rolls.
- the above explanations for the support rolls 18, 20 refer mutatis mutandis to the respective outer support rolls of a six-high stand in order to achieve the result and in the same way, the roll gap W or the resulting thickness of the rolled material in the form of the metallic strip B can be adjusted to a desired setpoint.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Walzen von metallischem Band nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein entsprechendes Verfahren nach Anspruch 11.
- Beim Herstellen bzw. Walzen von Walzgut in Form von metallischen Bändern ist es u.a. hinsichtlich der Produktqualität von Bedeutung, dass der Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen eines hierzu eingesetzten Walzgerüsts genau eingestellt werden kann. Eine solche Einstellung des Walzspalts setzt wiederum voraus, dass beim Walzen bzw. im Betrieb des Walzgerüsts eine genaue Kenntnis bezüglich des resultierenden Walzspalts vorliegt. Hierzu ist es nach dem Stand der Technik bekannt, die Dicke eines Metallbandes zwischen den Arbeitswalzen eines Walzgerüsts nach dem Gaugemeter-Prinzip zu bestimmen. Die Dicke des Walzgutes entspricht dabei dem Abstand zwischen dem Ballen der Ober- und dem der Unterwalze. Zur Berechnung dieses Abstandes wird ausgehend von einem Nullpunkt die Veränderung der Position in den Anstellzylindern benutzt. Beim Walzen eines Metallbandes werden die Arbeitswalzen durch die Walzkraft auseinander gedrückt, weil das ganze Gerüst wie eine Feder wirkt. Somit ergibt sich der Abstand der Arbeitswalzen während des Walzens als die Summe aus der Bewegung des Anstellzylinders und der elastischen Dehnung des Gerüstes. Die Dehnung des Gerüstes wird aus der in den Querhäuptern gemessenen Kraft berechnet.
- Im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Berechnung der Dehnung eines Walzgerüsts bildet die Gerüstkennlinie eine wesentliche Komponente, mit der die Gerüstdehnung als Funktion der Kraft in den hierzu eingesetzten Kraftmesseinrichtungen ("load cells") berechnet werden kann. Dies bedeutet, dass für eine solche Berechnung der Dehnung die Gerüstkennlinie bekannt sein muss. Zur Vorbereitung einer solchen Berechnung wird die Gerüstkennlinie zunächst ohne Walzgut durch direktes Aufeinanderfahren der Arbeitswalzen ermittelt. Hierbei hängt die Funktion der Gerüstkennlinie ab von der Breite des Bandes und den Durchmessern der Arbeitswalzen. Gemessen werden kann diese Funktion nur für den Fall, dass kein Metallband sich zwischen den Arbeitswalzen befindet und somit die Arbeitswalzen unmittelbar auf- bzw. gegeneinander gedrückt werden.
- Zum Walzen eines Metallbandes mit einer Breite, die geringer ist als die Breite der Arbeitswalze, muss die Kennlinie auf Basis von mathematischen Modellen des Gerüstes auf die aktuelle Breite umgerechnet werden. Anders ausgedrückt, muss die Gerüstkennlinie für den Fall umgerechnet werden, dass ein zu walzendes Metallband schmaler ist als die Ballenbreite, was jedoch regelmäßig der Fall ist. Die hierzu verfügbaren mathematischen Modelle sind ungenau bzw. nicht exakt, so dass sich damit auch keine exakte Dicke ergibt. Weitere Nachteile bei der herkömmlichen Bestimmung der tatsächlichen Größe des Walzspalts bzw. von dessen Ist-Dicke, die sich während des Walzens einstellt, bestehen darin, dass die Kraftmessung zusätzlich um Reibkräfte verfälscht wird, und dass ein Verschleiß der Walzen des Walzgerüsts ebenfalls rechnerisch erfasst werden muss. Dadurch können weitere Fehler bei der Berechnung der Istdicke des Walzspalts entstehen.
- Nach dem Stand der Technik ist es aus
CN 108114993 und jeweils bekannt, beim Walzen von metallischen Bändern zum Bestimmen des Walzspalts auch die Position von Stützwalzen messtechnisch zu bestimmen und entsprechend zu berücksichtigen.JPS 62072417 - Aus
WO 2007/022841 A1 ist eine gattungsgemässe Vorrichtung zum Walzen von metallischem Band bekannt, bei der zu berücksichtigende Positionssignale der Positionsmessung zwischen den Arbeitswalzen AW und/oder den Stützwalzen SW und/oder den Arbeitswalzeneinbaustücken und / oder den Stützwalzeneinbaustücken mithilfe von Messsensoren ermittelt werden, wobei eine räumliche Position dieser Messsensoren nicht veränderlich ist. - Aus
ist ein Verfahren zum Walzen von metallischem Band bekannt, bei dem die Exzentrizität insbesondere von Stützwalzen eines Walzgerüsts lediglich vor einem echten Walzvorgang und somit zur Vorbereitung eines solchen Walzvorgangs ermittelt werden soll. Beim Walzvorgang selber werden nach diesem Verfahren dann wechselnde Stützwalzenpositionen ermittelt, jedoch ohne Lasteinfluss und somit ohne Gerüstdehnung.JP S62 72417 A - Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung eines Walzspalts, der sich im Betrieb eines Walzgerüsts beim Walzen eines metallischen Bands zwischen den zugehörigen Arbeitswalzen einstellt, im Hinblick auf eine größere Genauigkeit mit einfachen Mitteln zu optimieren und dann auf einen gewünschten Sollwert einzustellen.
- Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, und in gleicher Weise durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
- Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient zum Walzen von metallischem Band, insbesondere von Stahlband. Eine solche Vorrichtung umfasst ein Walzgerüst, das aus einem Ständerpaar gebildet ist, und ein Paar Arbeitswalzen und eine obere und untere Stützwalze, wobei die Arbeitswalzen und die Stützwalzen durch jeweils zugeordnete Einbaustücke an dem Walzgerüst gehalten sind. Zwischen den Arbeitswalzen ist ein Walzspalt bildbar, wobei die Arbeitswalzen durch zumindest eine jeweils zugeordnete Stützwalze abstützbar sind. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Messeinrichtung, mittels der die Größe des Walzspalts zwischen den Arbeitswalzen bestimmt werden kann. Die Einbaustücke von zumindest einer Stützwalze sind in dem Walzgerüst beweglich geführt und können durch einen Hydraulikzylinder vertikal angestellt werden. Die Messeinrichtung weist zumindest einen oberen Sensor, mit dem ein Abstand von zumindest einem Punkt der oberen Stützwalze zu einem vorbestimmten oberen Referenzpunkt messbar ist, und zumindest einen unteren Sensor auf, mit dem ein Abstand von zumindest einem Punkt der unteren Stützwalze zu einem vorbestimmten unteren Referenzpunkt messbar ist. Die Messeinrichtung umfasst eine Kraftmesseinrichtung, die zwischen einem Einbaustück einer Stützwalze, vorzugsweise der unteren Stützwalze, und dem Walzgerüst positioniert ist, wobei mittels der Kraftmesseinrichtung eine mit dem Walzgerüst erzeugte Walzkraft gemessen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Regelungsvorrichtung, die mit der Messeinrichtung signaltechnisch verbunden ist, wobei die Regelungsvorrichtung zumindest mit einem mathematischen Modell ausgestattet ist, mit dem eine Dehnung des Walzgerüsts unter Berücksichtigung der erzeugten Walzkraft berechenbar ist. Der obere Sensor und/der untere Sensor sind mit einer jeweils zugeordneten Verstelleinrichtung verbunden, wobei mittels der Verstelleinrichtung eine Position des oberen bzw. unteren Sensors relativ zur oberen bzw. unteren Stützwalze veränderlich ist. Hierbei ist die Regelungsvorrichtung programmtechnisch derart eingerichtet, dass auf Grundlage der Messwerte des oberen/unteren Sensors bezüglich der gemessenen Position der oberen/unteren Stützwalze und einer von dem mathematischen Modell berechneten Dehnung des Walzgerüsts eine absolute Größe des Walzspalts und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmbar ist, wobei mittels der Regelungsvorrichtung dieser absolute Wert für den Walzspalt mit einem Sollwert für den Walzspalt vergleichbar ist und auf Grundlage dessen dann der Hydraulikzylinder zur vertikalen Verschiebung der zugeordneten Stützwalze ansteuerbar ist, um dadurch den Walzspalt bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands geregelt auf den gewünschten Sollwert einzustellen.
- In gleicher Weise sieht die Erfindung ein Verfahren zum Walzen von metallischem Band, insbesondere von Stahlband, vor. Bei diesem Verfahren wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie erläutert eingesetzt, so dass bei diesem Verfahren ein Walzspalt zwischen Arbeitswalzen, die an einem Walzgerüst an einer Vorrichtung zum Walzen von metallischem Band angebracht sind, eingestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der oberen/unteren Stützwalze an jeweils zumindest einem Punkt hiervon zu einem vorbestimmten oberen/unteren Referenzpunkt durch einen oberen/ unteren Sensor gemessen wird und die Messwerte der Sensoren an eine Regelungsvorrichtung gesendet werden, dass eine Dehnung des Walzgerüsts mit einem mathematischen Modell, mit dem die Regelungsvorrichtung ausgestattet ist, unter Berücksichtigung der erzeugten Walzkraft berechnet wird, und dass mittels der Regelungsvorrichtung auf Grundlage der von dem oberen Sensor und dem unteren Sensor gemessenen Positionen der Stützwalzen und einer von dem mathematischen Modell berechneten Dehnung des Walzgerüsts eine absolute Größe des Walzspalts und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmt wird. Mittels der Regelungsvorrichtung wird dann dieser absolute Wert für den Walzspalt mit einem Sollwert für den Walzspalt verglichen und auf Grundlage dessen wird dann zumindest eine Stützwalze vorzugsweise hydraulisch angestellt, um dadurch den Walzspalt bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands geregelt auf den Sollwert einzustellen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass eine Bewegung der Stützwalzen bzw. der zugehörigen Stützwalzenballen direkt messtechnisch durch geeignete Sensoren, nämlich den oberen und/oder unteren Sensor erfasst wird, so dass diese Bewegung der Stützwalzen nicht mehr mit Hilfe eines mathematischen Modells berechnet werden muss. Anders ausgedrückt, wird durch die Messung der Stützwalzenbewegung bereits ein großer Teil der tatsächlichen Dehnung des Walzgerüsts messtechnisch bestimmt und muss dann nicht mehr auf Grundlage eines (nicht exakten) mathematischen Modells aus der reibungsbehafteten Kraftmessung berechnet werden. Hierdurch ergibt sich auch der Vorteil, dass eine fehleranfällige Berechnung des Bandbreiteneinflusses auf die Durchbiegung der Walzen, wie es nach dem eingangs genannten Stand der Technik vorgesehen ist, entfällt.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung im Zusammenhang mit der direkten Messung der Bewegung des Stützwalzenballens liegt darin, dass mit dieser Messung die Exzentrizität der Stützwalze(n) direkt gemessen werden kann. Dadurch ist es möglich, die Exzentrizität der Stützwalze(n), die im Walzbetrieb auftreten kann, dann nahezu vollständig zu kompensieren.
- Die direkte Messung der Bewegung einer Stützwalze erfolgt erfindungsgemäß an mindestens einem oder mehreren Punkten hiervon über der Breite der entsprechenden Stützwalze, nämlich hinsichtlich eines Abstands zu einem vorbestimmten oberen bzw. unteren Referenzpunkt. Auf Grundlage dessen ist eine exakte bzw. absolute Position einer Stützwalze, auch unter Berücksichtigung einer möglichen Verformung der Stützwalze während des Walzbetriebs, im Raum möglich und insoweit - unter weiterer Berücksichtigung der berechneten Dehnung des Walzgerüsts - dann eine Bestimmung eines absoluten Werts des Walzspalts bzw. der Dicke eines Walzguts in Form eines metallischen Bands zwischen den Arbeitswalzen gewährleistet.
- An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass das Merkmal "Dehnung des Walzgerüsts" im Sinne der vorliegenden Erfindung zumindest durch die folgenden Komponenten gebildet wird:
- Dehnung der Ständer bzw. des Ständerpaars, welche(s) dem Walzgerüst zugeordnet sind bzw. ist,
- Abplattung der Arbeitswalzen gegen das Walzgut bzw. das metallische Band, und/oder
- Abplattung, die zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen auftritt.
- Wie vorstehend erläutert, kann eine solche Dehnung des Walzgerüsts durch den Einsatz eines mathematischen Modells, mit dem die Regelungsvorrichtung ausgestattet ist, geeignet berechnet werden.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Regelungsvorrichtung bezüglich des mathematischen Modells programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Teile der Dehnung des Walzgerüsts, die mittels der Messung der Positionen der Stützwalzen direkt bestimmt worden sind, aus der Gerüstfeder entfernt werden.
- Eine Anbringung der Sensoren (d.h. oberer Sensor und/oder unteren Sensor) kann an den Quertraversen des Walzgerüsts vorgenommen werden, die zwischen dem Ständerpaar angebracht sind. Konkret bedeutet dies, dass der obere Sensor an der oberen Quertraverse angebracht sein kann, wobei der untere Sensor an der unteren Quertraverse angebracht sein kann.
- In Bezug auf den unteren Sensor wird an dieser Stelle gesondert darauf hingewiesen, dass dieser alternativ an dem Fundament des Walzgerüsts angebracht sein kann. Hierdurch wird für den unteren Sensor eine nochmals verbesserte Messgenauigkeit gewährleistet, weil eine Verformung des Fundaments auch im Betrieb der Vorrichtung nicht wahrscheinlich ist und damit eine ortsunveränderliche Anbringung bzw. Positionierung des unteren Sensors erreicht wird.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Sensoren (d.h. der obere Sensor und/oder der untere Sensor) jeweils als optischer Sensor ausgebildet sein. Für diesen Fall können der obere Sensor und/oder der untere Sensor in Form eines Lasertriangulationssensor oder in Form eines konfokalen Sensors ausgebildet sein. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können für die Sensoren (d.h. der obere Sensor und/oder der untere Sensor) elektromagnetische Felder genutzt werden. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, dass der obere Sensor und/oder der untere Sensor als Wirbelstromsensor ausgebildet sind.
- In Bezug auf die vorstehend genannten möglichen Ausführungsformen der Sensoren ist auch eine "Mischform" möglich. Dies bedeutet, dass beispielsweise der obere Sensor als optischer Sensor ausgebildet ist, wobei für den unteren Sensor elektromagnetische Felder genutzt werden und somit der untere Sensor als Wirbelstromsensor ausgebildet sein kann. Dies gilt auch für den umgekehrten Fall, d.h. Ausbildung des oberen Sensors als Wirbelstromsensor und Ausbildung des unteren Sensors als optischer Sensor.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist angrenzend zu dem oberen bzw. unteren Sensor jeweils eine Freiblaseinrichtung angeordnet ist, mit der in einen zwischen einer Stützwalze und einem Sensor befindlichen Raum Druckluft eingebracht werden kann. In dieser Weise können beispielsweise Wassernebel, Schmutzpartikel oder vergleichbare störende Partikel aus dem Raum, der sich zwischen einer Stützwalze und einem Sensor befindet, weggeblasen bzw. entfernt werden, in Folge dessen dann die Messgenauigkeit für den jeweiligen Sensor in Bezug auf die gemessene Position einer zugeordneten Stützwalze verbessert wird.
- Beim Ausregeln von Dickenstörungen an insbesondere dünnen Materialien bzw. metallischen Bändern resultiert eine Bewegung der "HGC" (vgl.
Fig. 3 ,Fig. 4 ) bzw. der Stützwalzen eines Walzgerüsts zum weitaus größten Teil aus der Kompensation der sich ändernden Gerüstdehnung. Die Dehnung bestimmt sich, vereinfacht ausgedrückt, durch folgende Gleichung: - In Worten ausgedrückt, bestimmt sich die Dehnung - vereinfacht ausgedrückt - aus dem Quotienten der gemessenen Walzkraft und der Gerüstfeder. Auf Grundlage dessen, dass Teile der Dehnung des Walzgerüsts, insbesondere eine Verformung bzw. Bewegung der Stützwalzen erfindungsgemäß nun direkt messtechnisch durch die genannten Sensoren ermittelt wird, können diese gemessenen Teile der Dehnung aus der Gerüstfeder entfernt werden, die dadurch größer wird. In Folge dessen, dass die Gerüstfeder größer ist, wird die berechnete Dehnung geringer. Damit wird auch der Einfluss des Reibungseinflusses in der gemessenen (Walz- )Kraft geringer. Auch prozentuale Fehler der Gerüstfeder haben dadurch geringere Dehnungsfehler zur Folge.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Regelungsvorrichtung mit einem mathematischen Kompensationsmodell ausgestattet sein, mit dem Thermik und Verschleiß der Arbeitswalzen und/oder der Stützwalzen berechnet werden können. In dieser Weise ist es möglich, die verschleiß- und temperaturbedingte Änderung eines Durchmessers der Arbeitswalzen und/oder Stützwalzen während des Walzvorganges direkt rechnerisch zu bestimmen. Dies kann für die hydraulische Anstellung von zumindest einer Stützwalze berücksichtigt werden, um dadurch den Walzspalt bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands geregelt auf den Sollwert einzustellen. Damit ist es möglich, im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einerseits die Genauigkeit für den eingestellten Walzspalt zu verbessern und andererseits Kenntnis vom aktuellen Verschleißzustand der Arbeitswalzen und/oder der Stützwalzen zu gewinnen, um dann erst bei tatsächlichem Bedarf (und nicht zeitabhängig, d.h. nach vorgegebenen starren Zeitpunkten) einen Austausch der jeweiligen Walzen vorzunehmen.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine vereinfachte Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Walzen von metallischem Band,
- Fig. 2
- eine vereinfachte Ansicht einer Vorrichtung zum Walzen von metallischem Band gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 3
- eine vereinfachte Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von
Fig. 1 bzw.Fig. 2 , ergänzt um die Symbolik eines Regelkreises einer zugehörigen Regelungsvorrichtung, und - Fig. 4
- eine vereinfachte Ansicht der Vorrichtung von
Fig. 1 bzw.Fig. 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ergänzt um die Symbolik eines Regelkreises einer zugehörigen Regelungsvorrichtung. - Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die
Fig. 1-4 bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 und eines zugehörigen Verfahrens zum Walzen von metallischem Band gezeigt und erläutert. Gleiche Merkmale in der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die Zeichnung lediglich vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab dargestellt ist. - In
Fig. 1 ist eine vereinfachte Ansicht von Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Vorrichtung umfasst ein Walzgerüst 12 mit einem Paar Ständern 14, zwischen denen ein Paar Arbeitswalzen 16 drehbar gelagert angebracht sind. Des Weiteren sind zwischen den Ständern 14 eine obere Stützwalze 18 und eine untere Stützwalze 19 drehbar gelagert angebracht und jeweils angrenzend zu einer Arbeitswalze 16 angeordnet. - Die Vorrichtung 10 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 1 insgesamt vier Walzen, nämlich wie erläutert zwei Arbeitswalzen 16 und zwei Stützwalzen 18, 20. Damit handelt es sich bei dem zugehörigen Walzgerüst 12 dieser Vorrichtung 10 um ein sog. Quarto-Gerüst. - Die Arbeitswalzen 16 und die Stützwalzen 18, 19 sind an dem Walzgerüst 12 bzw. den zugehörigen Ständern 14 durch jeweils zugeordnete Einbaustücke E gehalten. In der
Fig. 1 ist zwecks einer vereinfachten Darstellung nur eines dieser Einbaustücke E angezogen gezeigt. - Die Einbaustücke E von zumindest einer Stützwalze 18, 20 sind in dem Walzgerüst in vertikaler Richtung beweglich geführt und dabei einem Hydraulikzylinder 22 zugeordnet. In der
Fig. 1 ist dies beispielhaft für die obere Stützwalze 18 veranschaulicht. Mittels einer Aktuierung des Hydraulikzylinders 22 ist es möglich, die obere Stützwalze 18 in vertikaler Richtung anzustellen und dadurch einen Abstand zwischen den beiden Arbeitswalzen 16 zu verändern. - Zwischen den Ständern 14 des Walzgerüsts 12 sind eine obere Quertraverse Q1 und eine untere Quertraverse Q2 angebracht.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst eine Messeinrichtung, mittels der ein Abstand der beiden Arbeitswalzen 16 zueinander und somit ein hieraus resultierender Walzspalt W (vgl.
Fig. 3 ,Fig. 4 ) zwischen den Arbeitswalzen bestimmt werden kann. - Die vorstehend genannte Messeinrichtung umfasst bei der Ausführungsform von
Fig. 1 zumindest einen oberen Sensor 24, der an der oberen Quertraverse Q1 angebracht ist, und zumindest einen unteren Sensor 25, der an der unteren Quertraverse Q2 angebracht ist. In der Darstellung vonFig. 1 sind diese Sensoren 24, 25 vereinfacht lediglich jeweils durch einen Pfeil symbolisiert. - Mit dem oberen Sensor 24 kann ein Abstand der oberen Stützwalze 18 an zumindest Punkt hiervon zu einem vorbestimmten oberen Referenzpunkt P1 gemessen werden. In gleicher Weise kann mit dem unteren Sensor 25 ein Abstand der unteren Stützwalze 20 an zumindest Punkt hiervon zu einem vorbestimmten unteren Referenzpunkt P2 gemessen werden.
- Im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden die vorstehend genannten Referenzpunkte P1 und P2 feste Punkte, gegenüber denen eine Messung der Bewegung der Stützwalzen 18, 20 mittels der Sensoren 24, 25 erfolgt. Beispielsweise können diese Referenzpunkte P1, P2 an der oberen Quertraverse Q1 bzw. an der unteren Quertraverse Q2 festgelegt sein, wie dies bei der Ausführungsform von
Fig. 1 durch entsprechende Kreise symbolisiert ist. - Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann für den unteren Sensor 25 vorgesehen sein, dass dieser - anstatt an der unteren Quertraverse Q2 - an einem Fundament F (vgl.
Fig. 1 ) des Walzgerüsts 12 angebracht ist. Für diesen Fall ist dann der vorbestimmte untere Referenzpunkt P2 zweckmäßigerweise ebenfalls an dem Fundament F festgelegt. - Bei der Ausführungsform von
Fig. 1 sind die Sensoren 24, 25 jeweils in einem mittigen Bereich der Quertraversen Q1, Q2 angebracht. Entsprechend werden ein Abstand der Stützwalzen 18, 20 in einem mittigen Bereich hiervon zu den vorbestimmten Referenzpunkten P1, P2 mittels der Sensoren 24, 25 gemessen. Dies bedeutet, dass der obere Sensor 24 und der untere Sensor 25 derart bezüglich einer Breite des Walzgerüsts 12 positioniert sind, dass mit diesen Sensoren 24, 25 jeweils ein Abstand zu einem Punkt in der Mitte der zugeordneten Stützwalzen 18, 20 gemessen wird. - Die Messeinrichtung umfasst des Weiteren eine Kraftmesseinrichtung 30, die zwischen einem Einbaustück einer Stützwalze und dem Walzgerüst 12 positioniert ist. In der Darstellung von
Fig. 1 ist beispielsweise eine Anordnung für eine solche Kraftmesseinrichtung 30 gezeigt, die hier angrenzend zu den jeweiligen Einbaustücken E der unteren Stützwalze 20 angeordnet ist. Mittels der Kraftmesseinrichtung 30 ist es möglich, die in dem Walzgerüst 12 erzeugte Walzkraft messtechnisch zu erfassen. - Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst auch Freiblaseinrichtungen 28 (vgl.
Fig. 1 ), die jeweils angrenzend zu dem oberen und unteren Sensor 24, 25 angeordnet sind. Mittels dieser Freiblaseinrichtungen 28 ist es möglich, in einen Raum R, der sich zwischen einer Stützwalze 18, 20 und dem jeweiligen Sensor 24, 25 befindet, Druckluft 29 einzubringen. Beispielsweise kann eine solche Freiblaseinrichtung 28 in Form eines Gebläses oder Ventilators ausgebildet sein. Jedenfalls wird mit einer solchen Freiblaseinrichtung 28 und der hiermit erzeugten Druckluft 29 erreicht, dass störende Partikel in dem Raum R zwischen den Stützwalzen 18, 20 und den Sensoren 24, 25, welche Partikel beispielsweise aus Wassernebel, Schmutzpartikeln oder dergleichen gebildet sein können, wirkungsvoll entfernt werden. Dies leistet einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Messgenauigkeit der Sensoren 24, 25 in Bezug auf eine Bewegung der Stützwalzen 18, 20. - In der
Fig. 2 sind Teile einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gezeigt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform vonFig. 1 sind hierbei angrenzend zur oberen Stützwalze 18 und zur unteren Stützwalze 20 jeweils eine Mehrzahl von oberen Sensoren 24 bzw. unteren Sensoren 25 angeordnet, die in gleicher Weise wie bei derFig. 1 hier jeweils vereinfacht lediglich durch Pfeile symbolisiert sind. Beispielsweise sind hier entlang einer Breitenerstreckung der jeweiligen Stützwalzen 18, 20 jeweils drei Sensoren 24, 25 vorgesehen. Diesbezüglich versteht sich, dass die Mehrzahl für die oberen Sensoren 24 bzw. unteren Sensoren 25 auch von drei verschieden sein kann, also beispielsweise auch mehr oder weniger als drei betragen kann. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform vonFig. 2 jener vonFig. 1 , so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen zurFig. 1 verwiesen werden darf. - Nachfolgend sind in den
Fig. 3 und4 weitere Merkmale für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 und deren Funktionsweise sowie für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und erläutert:
Die Ausführungsform vonFig. 3 entspricht der Ausführungsform vonFig. 1 bzw.Fig. 2 , wobei nun u.a. auch Details einer Regelungsvorrichtung 32 und des zugehörigen Regelkreises gezeigt sind, die ebenfalls Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 sind. - Zunächst darf für die
Fig. 3 darauf hingewiesen werden, dass hierbei jeweils ein oberer Sensor 24 und ein unterer Sensor 25 in einem mittigen Bereich der zugeordneten Stützwalze 18, 19 angeordnet ist. Dies entspricht der Darstellung vonFig. 1 . Optional kann vorgesehen sein, dass jeweils eine Mehrzahl von ersten Sensoren 24 und von zweiten Sensoren 25 entlang einer Breite der zugeordneten Stützwalze 18, 20 angeordnet sind, wobei diese weiteren Sensoren hier jeweils durch gestrichelte Pfeile symbolisiert sind. Eine solche Mehrzahl von Sensoren 24, 25 entspricht dann der Darstellung vonFig. 2 . -
Fig. 3 verdeutlicht, dass die oberen und unteren Sensoren 24, 25 und auch die Kraftmesseinrichtung 30 jeweils signaltechnisch mit der Regelungsvorrichtung 32 verbunden sind. In dieser Weise erhält die Regelungsvorrichtung 32 Informationen bezüglich der Bewegungen bzw. Verformungen der Stützwalzen 18, 20, die im Walzbetrieb auftreten können. - Die Regelungsvorrichtung 32 ist mit einem mathematischen Modell 34 ausgestattet, mit dem eine Dehnung des Walzgerüsts 12 unter Berücksichtigung der erzeugten Walzkraft berechnet werden kann. Hierbei ist erfindungsgemäß von Bedeutung, dass die Messwerte für die auf der Antriebsseite des Walzgerüsts gemessenen Walzkraft ("FAS") und für die auf der Bedienerseite des Walzgerüsts gemessenen Walzkraft ("FBS") jeweils an dieses mathematische Modell 34 gesendet werden. Diesbezüglich wird darauf hingewiesen, dass die erzeugten Walzkräfte in der
Fig. 3 durch entsprechende und in den Ständern 14 positionierte Blockpfeile symbolisiert sind. - Wie vorstehend an anderer Stelle bereits erläutert, kann erfindungsgemäß die Dehnung des Walzgerüsts 12 von dem mathematischen Modell 34 berechnet werden. In der
Fig. 3 ist diesbezüglich veranschaulicht, dass es im Walzbetrieb zu einer Abplattung sowohl zwischen einerseits dem metallischen Band B und den Arbeitswalzen 16 und andererseits den Arbeitswalzen 16 und den daran angrenzenden Stützwalzen 18 kommt. Diese Abplattungen bilden Teile der Dehnung des Walzgerüsts 12, die mittels des mathematischen Modells 34 berechnet wird. -
Fig. 4 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Im Unterschied zur Ausführungsform vonFig. 3 sind hierbei die Sensoren 24, 25 jeweils mit Verstelleinrichtungen 26 ausgestattet, mit denen die Position eines jeweiligen Sensors 24, 25 an einen unterschiedlichen Durchmesser einer zugeordneten Stützwalze 18, 20 angepasst werden kann. Dies bedeutet, dass in Abhängigkeit eines Walzendurchmessers der jeweiligen Stützwalzen 18, 20 die Sensoren 24, 25 aus dem Walzgerüst 12 vertikal hinein- oder herausgefahren werden können. Anders ausgedrückt, kann mittels der Verstelleinrichtungen 26 eine Position des oberen bzw. unteren Sensors 24, 25 relativ zur oberen bzw. unteren Stützwalze 18, 20 verändert werden, wie erläutert in Anpassung an den jeweiligen Durchmesser der Stützwalzen 18, 20. Bezüglich ihrer übrigen Merkmale entspricht die Ausführungsform vonFig. 4 jener vonFig. 3 , so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen zurFig. 3 verwiesen werden darf. - Die weiteren in
Fig. 3 bzw.Fig. 4 verwendeten Symbole verstehen sich wie folgt:- AGC : "Automatic Gauge Control": Dies meint eine automatische Einstellung des Walzspalts, durch eine entsprechende vertikale Anstellung von zumindest einer Stützwalze. - HGCAS: "Hydraulic Gauge Control" auf der Antriebsseite AS: Dies meint eine Ansteuerung des Hydraulikzylinders 22, welcher einem Einbaustück E der oberen Stützwalze 18 auf der Antriebsseite AS zugeordnet ist. - sAS: oberen Dies meint die Strecke, um welche das Einbaustück E der Stützwalze 18 auf der Antriebsseite AS bei einer Anstellung des dort angeordneten Hydraulikzylinders 22 vertikal verschoben wird. - HGCss: "Hydraulic Gauge Control" auf der Bedienerseite BS: Dies meint eine Ansteuerung des Hydraulikzylinders 22, welcher einem Einbaustück E der oberen Stützwalze 18 auf der Bedienerseite BS zugeordnet ist. - sBS: Dies meint die Strecke, um welche das Einbaustück E der oberen Stützwalze 18 auf der Bedienerseite BS bei einer Anstellung des dort angeordneten Hydraulikzylinders 22 vertikal verschoben wird. - Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Zum Walzen eines metallischen Bands wird dieses zwischen den Arbeitswalzen 16 des Walzgerüsts 12 hindurchgeführt. Hierbei sind die Arbeitswalzen 16 voneinander beabstandet, so dass zwischen den Arbeitswalzen 16 ein Walzspalt gebildet wird. In denFig. 3 und4 sind das metallische Band jeweils mit "B" angezogen und der Walzspalt, der sich unter Einschluss des metallischen Bands B zwischen den Arbeitswalzen 16 einstellt, mit dem Pfeil "W" symbolisiert. - Im Walzbetrieb wird ein Abstand der oberen Stützwalze 18 an zumindest einem Punkt hiervon (vgl.
Fig. 1 ) oder an beispielsweise drei Punkten entlang der Breitenerstreckung der Stützwalze 18 (vgl.Fig. 2 ) zu dem vorbestimmten oberen Referenzpunkt P1 durch den bzw. die oberen Sensor(en) 24 gemessen, wobei die resultierende Messwerte dann an die Regelungsvorrichtung 32 gesendet werden. In gleicher Weise wird ein Abstand der unteren Stützwalze 20 an zumindest einem Punkt hiervon (vgl.Fig. 1 ) oder an beispielsweise drei Punkten entlang der Breitenerstreckung der Stützwalze 20 (vgl.Fig. 2 ) zu dem vorbestimmten unteren Referenzpunkt P2 durch den bzw. die unteren Sensor(en) 25 gemessen. Sodann werden die Messsignale der Sensoren 24, 25 an die Regelungsvorrichtung 32 gesendet. - Unter Berücksichtigung der von den Kraftmesseinrichtungen 30 gemessenen Walzkräfte FAS, Fss wird wie erläutert eine Dehnung des Walzgerüsts von dem mathematischen Modell 34 berechnet.
- Sodann ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass mittels der Regelungsvorrichtung 32 auf Grundlage der von dem oberen Sensor 24 und dem unteren Sensor 25 gemessenen Positionen der Stützwalzen 18, 20 und einer von dem mathematischen Modell 34 berechneten Dehnung des Walzgerüsts 12 eine absolute Größe des Walzspalts W und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmt wird, wobei mittels der Regelungsvorrichtung 32 dieser absolute Wert ("hAct") für den Walzspalt W mit einem Sollwert ("hREF") für den Walzspalt W verglichen wird und auf Grundlage dessen dann zumindest die Stützwalze 18 hydraulisch durch den Hydraulikzylinder 22 in vertikaler Richtung angestellt wird, um dadurch den Walzspalt W bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands B geregelt auf den Sollwert einzustellen.
- Zur Durchführung des vorstehend genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Regelungsvorrichtung 32 entsprechend programmtechnisch eingerichtet. Dies bedeutet für die vorliegende Erfindung, dass mittels der Regelungsvorrichtung 32 auf Grundlage der Messwerte des oberen und unteren Sensors 24, 25 bezüglich der gemessenen Position der oberen/unteren Stützwalze 18, 20 und einer von dem mathematischen Modell 34 berechneten Dehnung des Walzgerüsts 12 eine absolute Größe des Walzspalts W und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmt werden kann. Im Anschluss hieran wird mittels der Regelungsvorrichtung 32 dieser absolute Wert hAct mit dem Sollwert hREF für den Walzspalt W verglichen und auf Grundlage dessen dann der Hydraulikzylinder 22 zur vertikalen Verschiebung der zugeordneten oberen Stützwalze 18 angesteuert, um dadurch den Walzspalt W bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands B geregelt auf den gewünschten Sollwert einzustellen.
- Zur weiteren Verbesserung der Messgenauigkeit kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Regelungsvorrichtung 32 mit einem mathematischen Kompensationsmodell ausgestattet ist, welches in den
Fig. 3 bzw. 4 jeweils mit "36" angezogen und mit der Bezeichnung "Kompensationen" versehen ist. Mittels eines solchen mathematischen Kompensationsmodells 36 können Thermik und Verschleiß der Arbeitswalzen 16 und/oder der Stützwalzen 18, 20 berechnet werden, wobei auf Grundlage dessen entsprechende Korrekturgröße in die Regelstrecke eingeführt werden können. - Die vorliegende Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung 10 erläutert worden, die einem sog. "Quarto-Gerüst" entsprechen. Alternativ hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 auch in Form eines sog. "Sexto-Gerüst" ausgebildet sein, wobei das Walzgerüst 12 mit insgesamt vier Stützwalzen ausgerüstet ist. Für diesen Fall beziehen sich dann die vorstehend gemachten Erläuterungen für die Stützwalzen 18, 20 mutatis mutandis auf die jeweils äußeren Stützwalzen eines Sexto-Gerüstes, um in Ergebnis und in gleicher Weise den Walzspalt W bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands B geregelt auf einen gewünschten Sollwert einzustellen.
-
- 10
- Vorrichtung
- 12
- Walzgerüst
- 14
- Ständer
- 16
- Arbeitswalze(n)
- 18
- obere Stützwalze
- 20
- untere Stützwalze
- 22
- Hydraulikzylinder
- 24
- oberer Sensor
- 25
- unterer Sensor
- 26
- Verstelleinrichtung (für oberen Sensor 24/unteren Sensor 25)
- 28
- Freiblaseinrichtung
- 29
- Druckluft
- 30
- Kraftmesseinrichtung
- 32
- Regelungsvorrichtung
- 34
- mathematisches Modell
- 36
- mathematisches Kompensationsmodell
- B
- metallisches Band
- E
- Einbaustück(e)
- F
- Fundament
- hREF
- Sollwert (für den Walzspalt W)
- Q1
- obere Quertraverse
- Q2
- untere Quertraverse
- P1
- vorbestimmter oberer Referenzpunkt
- P2
- vorbestimmter unterer Referenzpunkt
- R
- Raum (zwischen einer Stützwalze 18, 20 und einem Sensor 24, 25)
- W
- Walzspalt
Claims (17)
- Vorrichtung (10) zum Walzen von metallischem Band (B), umfassend ein Walzgerüst (12), das aus einem Paar von Ständern (14) gebildet ist,ein Paar Arbeitswalzen (16) und eine obere und untere Stützwalze (18; 20) (18; 20), wobei die Arbeitswalzen (16) und die Stützwalzen (18; 20) durch jeweils zugeordnete Einbaustücke (E) an dem Walzgerüst (12) gehalten sind, wobei zwischen den Arbeitswalzen (16) ein Walzspalt bildbar ist und die Arbeitswalzen (16) durch zumindest eine jeweils zugeordnete Stützwalze (18; 20) abstützbar sind, undeine Messeinrichtung, mittels der die Größe des Walzspalts (W) zwischen den Arbeitswalzen (16) bestimmbar ist,wobei die Einbaustücke (E) von zumindest einer Stützwalze (18; 20) in dem Walzgerüst (12) beweglich geführt und durch einen Hydraulikzylinder (22) vertikal anstellbar sind,wobei die Messeinrichtung eine Kraftmesseinrichtung (30) umfasst, die zwischen einem Einbaustück (E) einer Stützwalze (18; 20) und dem Walzgerüst (12) positioniert ist, wobei mittels der Kraftmesseinrichtung (30) eine mit dem Walzgerüst (12) erzeugte Walzkraft messbar ist, wobei die Messeinrichtung zumindest einen oberen Sensor (24) aufweist, mit dem ein Abstand von zumindest einem Punkt der oberen Stützwalze (18; 20) zu einem vorbestimmten oberen Referenzpunkt (P1) messbar ist,wobei eine Regelungsvorrichtung (32) vorgesehen ist, die mit der Messeinrichtung signaltechnisch verbunden ist, wobei die Regelungsvorrichtung (32) zumindest mit einem mathematischen Modell (34) ausgestattet ist, mit dem eine Dehnung des Walzgerüsts (12) unter Berücksichtigung der erzeugten Walzkraft berechenbar ist, wobei die Regelungsvorrichtung (32) programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass auf Grundlage der Messwerte des oberen Sensors (25) bezüglich der gemessenen Position der oberen/unteren Stützwalze (18; 20) und einer von dem mathematischen Modell (34) berechneten Dehnung des Walzgerüsts (12) eine absolute Größe des Walzspalts (W) und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmbar ist, wobei mittels der Regelungsvorrichtung (32) dieser absolute Wert für den Walzspalt (W) mit einem Sollwert (hREF) für den Walzspalt (W) vergleichbar ist und auf Grundlage dessen dann der Hydraulikzylinder (22) zur vertikalen Verschiebung der zugeordneten Stützwalze (18; 20) ansteuerbar ist, um dadurch den Walzspalt (W) bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands (B) geregelt auf den gewünschten Sollwert (hREF) einzustellen,dadurch gekennzeichnet,dass die Messeinrichtung zumindest einen unteren Sensor (25), mit dem ein Abstand von zumindest einem Punkt der unteren Stützwalze (18; 20) zu einem vorbestimmten unteren Referenzpunkt (P2) messbar ist, aufweist,dass der obere Sensor (24) und/oder der untere Sensor (25) mit einer jeweils zugeordneten Verstelleinrichtung (26) verbunden sind, wobei mittels der Verstelleinrichtung (26) eine Position des oberen bzw. unteren Sensors (25) relativ zur oberen bzw. unteren Stützwalze (18; 20) veränderlich ist, unddass die Regelungsvorrichtung (32) programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass auf Grundlage der Messwerte des unteren Sensors (25) bezüglich der gemessenen Position der unteren Stützwalze (18; 20) und einer von dem mathematischen Modell (34) berechneten Dehnung des Walzgerüsts (12) eine absolute Größe des Walzspalts (W) und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmbar ist, wobei mittels der Regelungsvorrichtung (32) dieser absolute Wert für den Walzspalt (W) mit einem Sollwert (hREF) für den Walzspalt (W) vergleichbar ist und auf Grundlage dessen dann der Hydraulikzylinder (22) zur vertikalen Verschiebung der zugeordneten Stützwalze (18; 20) ansteuerbar ist, um dadurch den Walzspalt (W) bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands (B) geregelt auf den gewünschten Sollwert (hREF) einzustellen.
- Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung (32) mit einem mathematischen Kompensationsmodell (36) ausgestattet ist, mit dem Thermik und Verschleiß der Arbeitswalzen (16) und/oder der Stützwalzen (18, 20) berechenbar sind.
- Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (12) eine obere Quertraverse (Q1) aufweist, an welcher der obere Sensor (24) angebracht ist.
- Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (12) eine untere Quertraverse (Q2) aufweist, an welcher der untere Sensor (25) angebracht ist.
- Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Sensor (25) an einem Fundament (F) des Walzgerüsts (12) angebracht ist.
- Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Sensor (24) und/oder der untere Sensor (25) derart bezüglich einer Breite des Walzgerüsts (12) positioniert sind, dass mit diesem Sensor (24; 25) ein Abstand zu einem Punkt in der Mitte der Stützwalze (18; 20) gemessen wird.
- Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Sensor (24) und/oder der untere Sensor (25) jeweils als optischer Sensor ausgebildet, vorzugsweise, dass der der obere Sensor (24) und/oder der untere Sensor (25) in Form eines Lasertriangulationssensor oder in Form eines konfokalen Sensors ausgebildet sind.
- Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den oberen Sensor (24) und/oder den unteren Sensor (25) elektromagnetische Felder genutzt werden, vorzugsweise, dass der obere Sensor (24) und/oder der untere Sensor (25) als Wirbelstromsensor ausgebildet sind.
- Vorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend zu dem oberen und unteren Sensor (25) jeweils eine Freiblaseinrichtung (28) angeordnet ist, mit der in einen zwischen einer Stützwalze (18; 20) und einem Sensor (24; 25) befindlichen Raum (R) Druckluft einbringbar ist.
- Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend zu der oberen bzw. unteren Stützwalze (18; 20) jeweils eine Mehrzahl von oberen Sensoren (24) bzw. unteren Sensoren (25) entlang der Breite einer zugeordneten Stützwalze (18; 20) vorgesehen sind.
- Verfahren zum Walzen von metallischem Band (B), bei dem ein Walzspalt (W) zwischen an einem Walzgerüst (12) angebrachten Arbeitswalzen (16) mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingestellt wird,wobei ein Abstand einer oberen/unteren Stützwalze (18; 20) an jeweils zumindest einem Punkt hiervon zu einem vorbestimmten oberen/unteren Referenzpunkt (P1; P2) durch einen oberen/unteren Sensor (25) gemessen wird und die Messwerte der Sensoren an eine Regelungsvorrichtung (32) gesendet werden,wobei eine Dehnung des Walzgerüsts (12) mit einem mathematischen Modell (34), mit dem die Regelungsvorrichtung (32) ausgestattet ist, unter Berücksichtigung der erzeugten Walzkraft berechnet wird, undwobei mittels der Regelungsvorrichtung (32) auf Grundlage der von dem oberen Sensor (24) und dem unteren Sensor (25) gemessenen Positionen der Stützwalzen (18; 20) und einer von dem mathematischen Modell (34) berechneten Dehnung des Walzgerüsts (12) eine absolute Größe des Walzspalts (W) und damit die resultierende Dicke des Walzguts bestimmt wird, wobei mittels der Regelungsvorrichtung (32) dieser absolute Wert für den Walzspalt (W) mit einem Sollwert (hREF) für den Walzspalt (W) verglichen wird und auf Grundlage dessen dann zumindest eine Stützwalze (18; 20) vorzugsweise hydraulisch angestellt wird, um dadurch den Walzspalt (W) bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands (B) geregelt auf den Sollwert (hREF) einzustellen.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung (32) bezüglich des mathematischen Modells (34) programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Teile der Dehnung des Walzgerüsts (12), die mittels der Messung der Positionen der Stützwalzen (18; 20) direkt bestimmt worden sind, aus der Gerüstfeder entfernt werden.
- Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung (32) mit einem mathematischen Kompensationsmodell (36) ausgestattet ist, mit dem Thermik und Verschleiß der Arbeitswalzen (16) und/oder der Stützwalzen (18, 20) berechnet werden, wobei diese Größen für die hydraulische Anstellung von zumindest einer Stützwalze (18; 20) berücksichtigt werden, um dadurch den Walzspalt (W) bzw. die resultierende Dicke des Walzguts in Form des metallischen Bands (B) geregelt auf den Sollwert einzustellen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position der oberen/unteren Stützwalze (18; 20) durch eine Mehrzahl von oberen/unteren Sensoren (24; 25) gemessen wird, die jeweils entlang einer Breite der jeweiligen Stützwalze (18; 20) angeordnet sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Sensor (24) und/oder der untere Sensor (25) jeweils als optische Sensoren ausgebildet sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den oberen Sensor (24) und/oder den unteren Sensor (25) elektromagnetische Felder genutzt werden.
- Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend zu den Sensoren jeweils eine Freiblaseinrichtung (28) vorgesehen ist, mit der in einen zwischen einer Stützwalze (18; 20) und einem Sensor (24; 25) befindlichen Raum (R) Druckluft eingebracht wird.
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