Verfahren zur Voreinstellung und Regelung der Bandplanheit beim flexiblen Einweg- und Reversierwalzen einer bandförmigen Materialbahn

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Voreinstellung und Regelung der Bandplanheit beim flexiblen Einweg- und Reversierwalzen einer bandförmigen Materialbahn mittels mindestens eines Arbeitswalzenpaares zur Bildung eines Walzspaltes sowie zugeordneter Stützwalzen, Walzenanstell-, Walzenbiege-, Walzenverschiebe- und Ausbalanciervorrichtungen für die Walzen.

[0002] Die ständige Verbesserung der Umweltbedingungen, die Verknappung von Rohstoffen und die Forderung an die Industrie, Bauteile unterschiedlicher Art mit optimalen, produktspezifischen Eigenschaften kostengünstig herzustellen, bedingen die Entwicklung neuer Fertigungsverfahren, zu denen das sogenannte "Flexible Walzen" zu zählen ist, dessen Ziel es ist, Walzprodukte mit belastungs- und gewichtsoptimierten Querschnittsformen herzustellen. Das flexible Walzen, bei dem der Walzspalt während des Walzprozesses entsprechend dem sich über die Bandlänge ändernden Dickenprofil eines Walzbandes geregelt wird, ermöglicht die prozessverkürzende Herstellung von Bandmaterial mit einem errechneten, bauteilbezogenen, an den Belastungsfall angepassten Dickenprofil, das sich in Walzrichtung ändert. Derart hergestelltes Walzband aus Stahl und Nichteisenmetallen ist für Leichtbaubereiche wie den Automobilbau, die Luft- und Raumfahrttechnik und den Waggonbau geeignet (DE-Z Fertigung, 1995, Bd. 23, Heft 10, Seite 40-42).

[0003] Ist man beim herkömmlichen Walzen bestrebt, ein möglichst planes und ohne Profiländerungen über die gesamte Bandlänge ebenes Band zu erzeugen, will man beim flexiblen Walzen geregelte Banddickenänderungen über die Bandlänge unter Beibehaltung der Bandplanheit über die Bandbreite herstellen. Verfahren zur Erzeugung planer Bänder bei konstanter Banddicke nach dem Stand der Technik werden als hinreichend bekannt vorausgesetzt. Zur Einhaltung der Bandplanheit über die Bandbreite sind im gesamten Bereich der Banddickenänderungsrampe jedoch zusätzliche besondere Maßnahmen zur Voreinstellung erforderlich. Die mögliche Banddickenreduzierung kann zwischen einer geringen, den Walzprozeß noch stabil haltenden und einer maximalen Abnahme von über 50% geregelt ablaufen.

[0004] Die DE 100 36 564 C2 beschreibt ein Mehrwalzengerüst zum flexiblen Walzen von Bandmaterial mit einer Regelung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen in Abhängigkeit von der Walzkraft und der Bandbreite. Mit zunehmender Stichabnahme und mit dem dadurch verbundenen Anstieg der Walzkraft über der durch flexibles Walzen in Walzrichtung erzeugten dickenprofilierten Rampe wird die positive Biegekraft an den Arbeitswalzen erhöht, um den Anteil der steigenden Walzendurchbiegung zu kompensieren. Dies ist Teil der Regelung der Bandplanheit über die Bandbreite. Entsprechend wird beim Zurückfahren der Stichabnahme die positive Arbeitswalzenbiegung wieder reduziert. Zur Erhöhung der Effektivität der Arbeitswalzenbiegung sind die Stützwalzen zum Ausgleich der auftretenden Walzdurchbiegung und zur Anpassung an die Bandbreite um gleiche oder unterschiedliche Strecken zur senkrechten Mittelebene des Walzgerüstes unabhängig voneinander in Achsrichtung verschiebbar.

[0005] Bei einem aus der DE 100 37 867 A1 bekannten Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes werden während jedes Einstellens des Walzspalts oder unmittelbar danach die Biegelinien der Arbeitswalzen in Abhängigkeit vom eingestellten Walzspalt zur Erzielung einer Planheit des Metallbandes gesteuert.

[0006] Die DE 197 13 004 A1 beinhaltet ein Verfahren zur Voreinstellung und Regelung der Planheit eines kontinuierlich gewalzten Walzbandes gleichbleibender Dicke, bei dem das Walzspaltprofil durch Stellwerte für das Walzspaltprofil anhand eines Walzspaltmodells ermittelt wird und in Ermangelung der Kenntnis der genauen funktionalen Beziehungen zwischen den Einflußgrößen Banddicke, Bandbreite, Arbeitswalzendurchmesser und Walzkraft das errechnete Walzspaltprofil oder eine äquivalente Größe mit einem Korrekturwert angepaßt bzw. adaptiert wird.

[0007] Die DE 43 31 261 C2 zeigt Möglichkeiten einer asymmetrischen Arbeitswalzenbiegeansteuerung für das herkömmliche Walzen von bandförmigem Walzgut gleichbleibender Dicke zum Erzielen einer planen Materialbahn durch die Anwendung von je einem von der Größe der Kraft her gleichen Paar gleicher oder unterschiedlich großer Biegekräfte mit gleicher oder entgegengesetzter Wirkrichtung auf.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Voreinstellung und Regelung der Bandplanheit beim flexiblen Walzen einer bandförmigen Materialbahn mit dickenprofilierten Rampen in jedem Bandlängenabschnitt in Walzrichtung über die Bandbreite zu entwickeln.

[0009] Ausgehend von dem gattungsgemäßen Verfahren zur Voreinstellung und Regelung der Bandplanheit beim flexiblen Einweg- und Reversierwalzen einer bandförmigen Materialbahn wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Walzen einer Dickenrampe zur Einstellung einer gewünschten Bandprofilform über die Bandbreite die zugehörigen Einstellparameter durch Online-Zugriff auf eine mittels eines FEM-Modells offline erstellte, mehrdimensionale Datenmatrix für alle Stellbereiche der Walzkraft, der Walzenverschiebung und der Biegeregler bei allen auftretenden Bandbreiten ermittelt werden.

[0010] Zur Reduktion der Datenmengen der mehrdimensionalen Datenmatrix können die durch ein FEM-Modell offline bestimmten Bandprofilformen auch für abgestufte Stellbereiche der Walzkraft, der Walzenverschiebung und der Biegeregler bei allen abgestuften Bandbreiten ermittelt werden.

[0011] Die sich einstellenden Bandprofilformen, Bandtemperaturen und Walzentemperaturen, die in einer mehrdimensionalen Datenmatrix abgelegt werden, werden zum Modellabgleich mittels Bildung eines Korrekturwertes herangezogen.

[0012] Zur Walzspalteinstellung kann neben der Walzenverschiebung eine asymmetrische Beaufschlagung der unteren und oberen Arbeitswalze durch je ein von der Größe der Kraft her gleiches Paar gleicher oder unterschiedlich großer Biegekräfte mit gleicher oder entgegengesetzter Wirkrichtung zur Anwendung kommen.

[0013] Das Verfahren zur Regelung der Bandplanheit kann beim flexiblen Walzen von kaltem oder temperiertem Bandmaterial zum Einsatz kommen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Voreinstellung und Regelung der Bandplanheit beim flexiblen Einweg- und Reversierwalzen einer bandförmigen Materialbahn mittels mindestens eines Arbeitswalzenpaares zur Bildung eines Walzspaltes sowie zugeordneter Stützwalzen, Walzenanstell-, Walzenbiege-, Walzenverschiebe- und Ausbalanciervorrichtungen für die Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen einer Dickenrampe zur Einstellung einer gewünschten Bandprofilform über die Bandbreite die zugehörigen Einstellparameter durch Online-Zugriff auf eine mittels eines FEM-Modells offline erstellte, mehrdimensionale Datenmatrix für alle Stellbereiche der Walzkraft, der Walzenverschiebung und der Biegeregler bei allen auftretenden Bandbreiten ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduktion der Datenmengen der mehrdimensionalen Datenmatrix die durch ein FEM-Modell offline bestimmten Bandprofilformen für abgestufte Stellbereiche der Walzkraft, der Walzenverschiebung und der Biegeregler bei allen abgestuften Bandbreiten ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen einer Dickenrampe zur Einstellung einer gewünschten Bandprofilform über die Bandbreite die zugehörigen Einstellparameter online mittels eines FEM-Modells bestimmt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich einstellenden Bandprofilformen über die Bandbreite für alle Stellbereiche der Walzkraft, der Walzenverschiebung und der Biegeregler bei allen auftretenden Bandbreiten ermittelt und zum Daten- und/oder Modellabgleich mittels Bildung eines Korrekturwertes herangezogen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich einstellenden Bandprofilformen und Bandtemperaturen über die Bandbreite ermittelt, in einer mehrdimensionalen Datenmatrix abgelegt und zum Daten- und/oder Modellabgleich mittels Bildung eines Korrekturwertes herangezogen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich einstellenden Bandprofilformen und Walzentemperaturen über die Bandbreite ermittelt, in einer mehrdimensionalen Datenmatrix abgelegt und zum Daten- und/oder Modellabgleich mittels Bildung eines Korrekturwertes herangezogen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich einstellenden Bandprofilformen über die Bandbreite ermittelt und zum Online-Zugriff auf die zugehörigen Einstellparameter in einer mehrdimensionalen Datenmatrix für alle Stellbereiche der Walzkraft, der Walzenverschiebung und der Biegeregler bei allen auftretenden Bandbreiten abgelegt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Walzspalteinstellung neben der Walzenverschiebung eine asymmetrische Beaufschlagung der unteren und oberen Arbeitswalze durch je ein von der Größe der Kraft her gleiches Paar gleicher oder unterschiedlich großer Biegekräfte mit gleicher oder entgegengesetzter Wirkrichtung zur Anwendung kommt.

9. Verfahren zur Regelung der Bandplanheit beim flexiblen Walzen nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch den Einsatz beim flexiblen Walzen von kalten oder temperierten, bandförmigen Materialbahnen.