EP2195126B1 - Walzvorrichtung und verfahren für deren betrieb - Google Patents
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- B21B38/02—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring flatness or profile of strips
Definitions
- the invention relates to a rolling device according to the preamble of claim 1 and a method for its operation according to claim 5.
- Rollers are well known in the art.
- such rolling devices are known in which a pair of work rolls are acted upon by at least two opposite the work rolls larger support rollers for receiving the rolling forces.
- the flatness of the rolling stock may vary, whereby a material backlog can arise immediately before the nip between the work rolls. If the material backlog can not be compensated in time and precisely enough, unevenness in the flatness of the rolled material will result, which leads to a loss in quality of the rolling stock and which may make the rolling stock completely unsuitable for some applications.
- the DE 27 43 130 discloses a rolling apparatus with thickness measuring devices in front of and behind the nip, with which a predefinable thickness tolerance can be achieved. However, so that the effect of the material backlog can not be resolved, because the sensors in turn is located far away from the nip. In addition, a local thickness deviation can be meaningful only in conjunction with an accurate profile reference. An unplanarity can not be sufficiently qualified.
- the object is achieved with respect to the rolling device, by a rolling device according to the features of claim 1 with rolling device with at least two work rolls and a nip between the work rolls for performing and rolling a rolling stock, such as a belt preferably made of metal, and optionally an arrangement of Support rollers, further comprising at least one measuring device is provided for measuring a backlog of the rolling stock of the rolling stock in front of the nip, further wherein a control or regulating unit is provided, which actuates actuators for adjusting the flatness of the rolling stock due to the signals of the measuring device.
- a planheft measuring device which also provides signals for the control or regulating unit, whereupon it controls in response to the signals of the measuring device and the flatness measuring device, the actuators for adjusting the flatness of the rolling stock ,
- an actuator for adjusting the flatness of the rolling stock an actuator for adjusting the inclination of the work rolls and / or the intermediate rolls and / or the backup rolls, the bending of the work rolls and / or the intermediate rolls, and / or the backup rolls, the Axial displacement of the work rolls and / or the intermediate rolls, for example, in the context of a Continuously Variable Crown (CVC) shift, a minimum quantity lubrication and / or a temperature control or temperature control of the belt and / or the work rolls.
- CVC Continuously Variable Crown
- the at least one measuring device for measuring a backlog of the rolling material of the rolling stock in front of the roll gap is an optically or mechanically measuring measuring device.
- the object with respect to the method is achieved by a method for operating a rolling device according to claim 5.
- the advantages of this method correspond to the advantages stated above with respect to the device.
- the at least one measuring device for measuring a backlog of the rolling material of the rolling stock before the roll gap detects the backlog optically or mechanically.
- the FIG. 1 schematically shows a rolling device 1 with two work rolls 2,3 between which a roll gap 4 is provided and between which a rolling stock 5, such as a strip 6 or metal strip, in particular a steel strip is rolled.
- the work rolls 2, 3 are advantageously loaded in a known manner with support rolls 7, 8 in each case.
- the backlog arises because at least temporarily more material of the rolling stock per unit time before the nip is transported or pressed than can be rolled during the same time unit and can pass through the nip.
- the backwater is created in areas of local belt voltage drop.
- the device 1 further comprises at least one measuring device 11 or at least one sensor which detects a material backlog 10 at the strip inlet of the roll gap.
- This at least one measuring device 11 is a preferably mechanically measuring or non-contact measuring sensor.
- the non-contact measuring sensor is preferably an optically measuring sensor, which optically detects the partly even only local material backlog 10.
- the backlog in the form of a local overreduction is visible as a drop in the belt tension in these areas to ripple in front of the nip and visible to the measuring device.
- the sensor or the measuring device 11 is arranged on the input side of the roll gap 4 and preferably detects near the roll gap 4 or in the immediate vicinity of the roll gap 4, the material backlog 10, for example, due to a surface variation of the rolling stock 5, such as the belt 6.
- the sensor is so stated that the measurement of the material backpressure in front of the nip is made in a range of about one meter or less in front of the nip, preferably detecting a measurement of the material backlog in the range of about 200 to 300 mm in front of the nip.
- a flatness measuring device such as a flatness measuring roller 12
- a flatness measuring device which detects the flatness of the belt 6 behind the rolling device 1 with the nip 4.
- the signals of the backflow measurement sensor 11 or the signals of the backflow measurement sensor 11 and the flatness measurement device 12 are fed to a control or regulating unit 13 which, based on the available input data, outputs at least one drive signal 14 or a plurality of drive signals for the actuators 15, 16, 17, 18 and 19, such as flatness actuators, of the rolling arrangement, by means of which the actuators 15, 16 17, 18 and 19 are controlled to control or control the flatness of the rolling stock.
- the signals from the sensors 10 and 11 are fed to the control or regulating unit 13, wherein a weighting can be carried out between the two sensors or their signals, each of which can be acted upon by a preselectable additive summand and a multiplicative factor and / or individually or both Signals can be acted upon with delay elements and / or be acted upon with filters.
- a stable strip running under stable rolling conditions can be achieved, with prompt engagement can be made when a backwater 10 of the rolling material is detected in front of the nip 4.
- a pass of 300 mm can be made in 0.3 seconds, so that a quick response in the range of tenths of a second or less is advantageous to control the material backlog before the nip.
- a quick control intervention or control intervention in the case of a changing band profile, with a changed flatness, for example at the beginning of the band, at the band end or in the case of a weld seam can be undertaken.
- CVC Continuously Variable Crown
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren für deren Betrieb nach Anspruch 5.
- Walzvorrichtungen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Dabei sind beispielsweise solche Walzvorrichtungen bekannt, bei welchen ein Paar von Arbeitswalzen von zumindest zwei gegenüber den Arbeitswalzen größeren Stützwalzen zur Aufnahme der Walzkräfte beaufschlagt werden. Bei solchen Walzvorrichtungen ist es weiterhin bekannt, dass die Planheit des Walzguts variieren kann, wodurch ein Materialrückstau unmittelbar vor dem Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen entstehen kann. Kann der Materialrückstau nicht rechtzeitig und genau genug ausgeglichen werden, entstehen Ungleichmäßigkeiten in der Planheit des gewalzten Materials, was zu Qualitätseinbußen des Walzguts führt und wodurch das Walzgut ggf. für manche Anwendungsfälle gänzlich ungeeignet wird.
- Im Stand der Technik sind Walzvorrichtungen bekannt, bei welchen Planheitsmessungen mittels Zugrollen zur Ermittlung der Zugspannungsverteilung durchgeführt werden. Solche Zugrollen sind jedoch typischer Weise weit von den Arbeitswalzen entfernt angeordnet, so dass der Materialrückstau vor dem Walzspalt damit nicht zuverlässig ermittelt werden kann. Eine solche Walzvorrichtung ist beispielsweise durch die
EP 0 108 379 B1 bekannt geworden. Diese Druckschrift offenbart weiterhin Sensoren zur Messung des Dickenprofils, wobei auch diese Sensoren das Dickenprofil weit von dem Walzspalt entfernt ermitteln. Auch damit lässt sich ein Materialrückstau nicht zuverlässig detektieren. - Die
DE 27 43 130 offenbart eine Walzvorrichtung mit Dickenmessvorrichtungen vor und hinter dem Walzspalt, wobei damit eine vorgebbare Dickentoleranz erreicht werden kann. Allerdings kann damit der Effekt des Materialrückstaus auch nicht behoben werden, weil die Sensoren auch wiederum weit von dem Walzspalt entfernt angeordnet ist. Darüber hinaus kann eine lokale Dickenabweichung nur in Verbindung mit einer genauen Profilreferenz aussagekräftig sein. Eine Unplanheit kann so nicht ausreichend qualifiziert werden. - Andere Walzvorrichtungen messen die Planheit lediglich in einer weiteren Entfernung hinter dem Walzspalt, was dazu führt, dass die Ergebnisse zur Regelung der Planheit durch Planheitsstellglieder verwendet werden. Allerdings wirken sich Fehleinstellungen des Walzgerüsts nicht immer genügend auf die auslaufseitigen Messungen aus oder es kann aufgrund der dadurch entstehenden Verzögerung nicht schnell genug auf Profil- oder Planheitsänderungen reagiert werden kann, so dass die ermittelten Planheitsabweichungen nicht mehr korrigiert werden können, weil sie bereits hinter dem Walzspalt entstanden sind.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzvorrichtung mit einer Messvorrichtung und ein Verfahren hierfür zu schaffen, bei welcher ein Materialrückstau sicher erkannt wird und dadurch eine Regelung/Steuerung zur Vermeidung von dadurch entstehenden Planheitsdefiziten bis hin zu instabilen Walzzuständen (Kneifer, Überwalzungen u. ä.) durchführbar ist.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich der Walzvorrichtung erreicht, durch eine Walzvorrichtung gemäß der Merkmalen von Anspruch 1 mit Walzvorrichtung mit zumindest zwei Arbeitswalze und einem Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen zum Durchführen und Walzen eines Walzguts, wie beispielsweise eines Bandes vorzugsweise aus Metall, und gegebenenfalls einer Anordnung von Stützwalzen, wobei weiterhin zumindest eine Messvorrichtung vorgesehen ist zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt, wobei weiterhin eine Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen ist, welche aufgrund der Signale der Messvorrichtung Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.
- Dabei ist es vorteilhaft, wenn weiterhin nach dem Walzspalt eine Planheftsmessvorrichtung vorgesehen ist, welche ebenfalls Signale für die Steuer- oder Regeleinheit zur Verfügung stellt, worauf hin diese im Ansprechen auf die Signale der Messvorrichtung und der Planheitsmessvorrichtung die Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert.
- Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Stellglied zur Einstellung der Planheit des Walzguts ein Stellglied zur Einstellung der Schräglage der Arbeitswalzen und/oder der Zwischenwalzen und/oder der Stützwalzen, der Biegung der Arbeitswalzen und/oder der Zwischenwalzen, und/oder der Stützwalzen, der Axialverschiebung der Arbeitswalzen und/oder der Zwischenwalzen, beispielsweise im Rahmen einer Continuously Variable Crown-(CVC)-Verschiebung, einer Minimalmengenschmierung und/oder einer Temperatursteuerung oder Temperaturregelung des Bandes und/oder der Arbeitswalzen ist. Dadurch kann die gewünschte Planheit bevorzugt beeinflusst und eingestellt werden.
- Dabei ist es vorzugsweise vorteilhaft, wenn die zumindest eine Messvorrichtung zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt eine optisch oder mechanisch messende Messvorrichtung ist.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich des Verfahrens erreicht, durch ein Verfahren zum Betreiben einer Walzvorrichtung gemäß Anspruch 5. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf die Vorrichtung angegebenen Vorteilen.
- Auch ist es zweckmäßig, wenn die zumindest eine Messvorrichtung zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt den Rückstau optisch oder mechanisch detektiert.
- Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer Walzvorrichtung mit Messvorrichtung.
- Die
Figur 1 zeigt schematisch eine Walzvorrichtung 1 mit zwei Arbeitswalzen 2,3 zwischen welchen ein Walzspalt 4 vorgesehen ist und zwischen welchen ein Walzgut 5, wie beispielsweise ein Band 6 oder Metallband, wie insbesondere ein Stahlband gewalzt wird. Die Arbeitswalzen 2,3 sind dabei vorteilhaft in bekannter Weise jeweils mit Stützwalzen 7,8 beaufschlagt. Läuft das Band 6 als Walzgut in Walzrichtung 9 durch den Arbeitsspalt 4, so kann in der unmittelbaren Nähe des Walzspalts 4 und in Walzrichtung vor dem Walzspalt 4 ein Materialrückstau 10 auftreten, welcher zu Deformationen des Walzguts führt und somit Planheitsdefizite des Walzguts verursacht. Der Rückstau entsteht, weil zumindest temporär mehr Material des Walzguts pro Zeiteinheit vor den Walzspalt transportiert bzw. gedrückt wird als während derselben Zeiteinheit gewalzt werden kann und den Walzspalt passieren kann. Der Rückstau entsteht in Bereichen lokalen Bandspannungsabfalls. - Die Vorrichtung 1 weist weiterhin zumindest eine Messvorrichtung 11 oder zumindest ein Sensor auf, welcher einen Materialrückstau 10 am Bandeinlauf des Walzspalts detektiert. Diese zumindest eine Messvorrichtung 11 ist ein vorzugsweise mechanisch messender oder berührungslos messender Sensor. Der berührungslos messende Sensor ist vorzugsweise ein optisch messender Sensor, der den zum Teil auch nur lokalen Materialrückstau 10 optisch erkennt. Der Rückstau in Form einer lokalen Überreduktion ist als Abfall der Bandspannung in diesen Bereichen bis hin zur Welligkeit vor dem Walzspalt sichtbar und für die Messvorrichtung erkennbar.
- Der Sensor bzw. die Messvorrichtung 11 ist an der Eingangsseite des Walzspalts 4 angeordnet und erkennt vorzugsweise nahe dem Walzspalt 4 oder in unmittelbarer Nähe des Walzspalts 4 den Materialrückstau 10 beispielsweise aufgrund einer Oberflächenvariation des Walzguts 5, wie des Bandes 6. Der Sensor ist dabei derart ausgeführt, dass die Messung des Materialrückstaus vor dem Walzspalt etwa in einem Bereich von einem Meter oder weniger vor dem Walzspalt durchgeführt wird, wobei vorzugsweise eine Messung des Materialrückstaus im Bereich von etwa 200 bis 300 mm vor dem Walzspalt detektiert wird.
- Ausgangsseitig ist nach dem Walzspalt 4, in Walzrichtung betrachtet, vorzugsweise eine Planheitsmessvorrichtung, wie eine Planheitsmessrolle 12, vorgesehen, welche die Planheit des Bandes 6 hinter der Walzvorrichtung 1 mit dem Walzspalt 4 erkennt.
- Die Signale des Sensors 11 zur Messung des Rückstaus oder die Signale des Sensors 11 zur Messung des Rückstaus und der Planheitsmessvorrichtung 12 werden einer Steuer- oder Regeleinheit 13 zugeführt, welche anhand der verfügbaren Eingangsdaten zumindest ein Ansteuersignal 14 oder eine Mehrzahl von Ansteuersignalen für die Stellglieder 15, 16, 17, 18 und 19, wie Planheitsstellglieder, der Walzanordnung ausgibt, mittels welchen die Stellglieder 15, 16, 17, 18 und 19 angesteuert werden, um die Planheit des Walzguts zu regeln oder zu steuern.
- Die Signale der Sensoren 10 und 11 werden der Steuer- oder Regeleinheit 13 zugeführt, wobei zwischen den beiden Sensoren bzw. deren Signalen eine Gewichtung durchgeführt werden kann, die jeweils mit einem vorwählbaren additiven Summanden und einem multiplikativen Faktor beaufschlagbar sind und/oder einzeln oder beide Signale mit Verzögerungsgliedern beaufschlagbar sind und/oder mit Filtern beaufschlagbar sind.
- Durch die Erfassung des Rückstaus 10 vor dem Walzspalt 4 und/oder des Rückstaus 10 vor dem Walzspalt 4 und der Planheit hinter dem Walzspalt kann ein stabiler Bandlauf bei stabilen Walzbedingungen erzielt werden, wobei zeitnah ein Eingriff vorgenommen werden kann, wenn ein Rückstau 10 des zu walzenden Materials vor dem Walzspalt 4 detektiert wird. Zeitnah bedeutet dabei vorzugsweise, dass die Regelung bzw. Steuerung in Echtzeit, also ohne große Zeitverzögerung, d. h. im Bereich von ca. 1 Sekunde oder weniger bis in den Bereich von Bruchteilen einer Sekunde Zeitverzögerung erfolgt. Bei einer Bandgeschwindigkeit von 60 m / min kann ein Durchlauf von 300 mm in 0,3 Sekunden erfolgen, so dass eine schnelle Rückmeldung im Bereich von Zehntelsekunden oder weniger vorteilhaft ist, um den Materialrückstau vor dem Walzspalt auszuregeln. Dadurch kann ein schneller Steuerungseingriff bzw. Regelungseingriff bei sich veränderndem Bandprofil, bei veränderter Planheit beispielsweise am Bandanfang, am Bandende oder bei einer Schweißnaht vorgenommen werden.
- Bevorzugt sind die Stellglieder 15 bis 19 Stellglieder zur Einstellung der Schräglage der Arbeitswalzen 2,3 und/oder der Stützwalzen 7,8 , der Biegung der Arbeitswalzen 2,3 und/oder Zwischenwalzen (Sexto-Bauart) und/oder der Stützwalzen 7,8, der Axialverschiebung der Arbeitswalzen 2,3 und/oder Zwischenwalzen (Sexto-Bauart) im Rahmen einer so genannten Continuously Variable Crown-(CVC)-Verschiebung, einer Minimalmengenschmierung oder einer Temperatursteuerung oder Temperaturregelung des Bandes und/oder der Arbeitswalzen.
-
- 1
- Walzvorrichtung
- 2
- Arbeitswalze
- 3
- Arbeitswalze
- 4
- Walzspalt
- 5
- Walzgut
- 6
- Band
- 7
- Stützwalze
- 8
- Stützwalze
- 9
- Walzrichtung
- 10
- Materialrückstau
- 11
- Messvorrichtung
- 12
- Planheitsmessrolle
- 13
- Steuer- oder Regeleinheit
- 14
- Ansteuersignal
- 15
- Stellglied
- 16
- Stellglied
- 17
- Stellglied
- 18
- Stellglied
- 19
- Stellglied
Claims (9)
- Walzvorrichtung (1) mit zumindest zwei Arbeitswalzen (2,3) und einem Walzspalt (4) zwischen den Arbeitswalzen (2,3) zum Durchführen und Walzen eines Walzguts (5), wie beispielsweise eines Bandes (6) vorzugsweise aus Metall, und gegebenenfalls einer Anordnung von Stützwalzen (7,8),
dadurch gekennzeichnet,
dass weiterhin zumindest eine Messvorrichtung (11) vorgesehen ist zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4), wobei weiterhin eine Steuer- oder Regeleinheit (13) vorgesehen ist, welche aufgrund der Signale der Messvorrichtung (11) Stellglieder zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert. - Walzvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass weiterhin nach dem Walzspalt eine Planheitsmessvorrichtung (12) vorgesehen ist, welche Signale für die Steuer- oder Regeleinheit (13) zur Verfügung stellt, worauf hin diese aufgrund der Signale der Messvorrichtung (11) und der Planheitsmessvorrichtung (12) die Stellglieder (15,16,17,18,19) zur Einstellung der Planheit des Walzguts ansteuert. - Walzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied zur Einstellung der Planheit des Walzguts ein Stellglied zur Einstellung der Schräglage der Arbeitswalzen (2,3) und/oder der Stützwalzen (7,8), der Biegung der Arbeitswalzen und/oder Zwischenwalzen (2,3) und/oder der Stützwalzen (7,8), der Axialverschiebung der Arbeitswalzen (2,3) und/oder Zwischenwalzen (2,3) im Rahmen einer continuous variable crown-(CVC)-Verschiebung, einer Minimalmengenschmierung und/oder einer Temperatursteuerung oder Temperaturregelung des Bandes und/oder der Arbeitswalzen ist. - Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Messvorrichtung (11) zum Messen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4) eine optisch oder mechanisch messende Messvorrichtung ist. - Verfahren zum Betreiben einer Walzvorrichtung (1) mit zumindest zwei Arbeitswalzen (2,3) und einem Walzspalt (4) zwischen den Arbeitswalzen (2,3) zum Durchführen und Walzen eines Walzguts (5), wie beispielsweise eines Bandes (6) vorzugsweise aus Metall,
gekennzeichnet durch
Erkennen eines Rückstaus des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4), und Ansteuern von zumindest einem Stellglied zur Einstellung der Planheit des Walzguts nach Maßgabe des erkannten Rückstaus. - Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
die Einstellung der Planheit des Walzguts unter zusätzlicher Berücksichtigung von Planheitsmesssignalen erfolgt, welche die Planheit des Walzguts hinter dem Walzspalt repräsentieren. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rückstau des Walzmaterials des Walzguts vor dem Walzspalt (4) optisch oder mechanisch detektiert wird. - Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bandspannungssituation mittels einer in Walzspaltnähe angebrachten in das Band eingetauchten Rolle, beispielsweise Anti-Crimping-Rolle, erfasst wird. - Verfahren nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch zwei Kraftmessdosen unter den Lagerungen der Rolle zur gleichzeitigen Erfassung des Differenzbandzuges zur Regelung von Planheitsfehlern 1. Ordnung und der globalen Bandzugspannung / bzw. Bandzugkraft am Einlauf des Walzgerüstes.
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