Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut und Walzwerk

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut (6) in einem Walzwerk (2) mit mindestens einem Walzgerüst (4), mit folgenden Schritten:
a) vor dem Einlauf des Walzguts (6) in das Walzgerüst (4) wird der Ist-Wert (I) der Härte des Walzguts (6) ermittelt,
b) in Abhängigkeit des Ist-Wertes (I) wird zur Steuerung der Dicke des Walzguts (6) nach Durchlauf durch das Walzgerüst (4) auf einen Soll-Wert eine Stellgröße (S) des Walzgerüsts (4) voreingestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut und ein Walzwerk.

[0002] Beim Walzen in einem Walzwerk wird Walzgut, z.B. Stahl oder verschiedene Metalle beim Durchlaufen von einem oder mehreren Walzgerüsten ausgewalzt. Dabei soll das Walzgut, das beispielsweise in Form eines Bandes vorliegt, auf eine bestimmte Dicke gewalzt werden. Um diese Dicke zu erreichen, unterliegt das Walzgut beim Durchlauf durch die einzelnen Walzgerüste einer Dickenregelung, die beispielsweise mit Hilfe von einem Gaugemeter oder einem Massenflussregler durchgeführt wird.

[0003] Mit diesen bekannten Dickenregelungen wird in ein- und mehrgerüstigen Walzwerken Walzgut aus konventionellen Metallsorten in sehr guter Dickenqualität erzeugt. Die metallerzeugende Industrie entwickelt jedoch zunehmend moderne Metallgüten, die die Anforderungen nach Leichtbau bei gutem Umformvermögen und hoher Endfestigkeit erfüllen. Bei Stahl sind dies z.B. Dualphasen- und Tripstähle. Eine Besonderheit dieser Metallgüten ist, dass ihre charakteristischen Eigenschaften neben den Legierungskomponenten durch eine gezielte Abkühlung beim und nach dem Walzen beeinflusst werden. Durch derartige Temperaturänderungen des Walzguts können ungewollte Schwankungen der Härte des Walzguts, z.B. skid marks oder Kippen von Kristallstrukturen beim ferritischen Walzen auftreten. Unter der Härte des Walzguts sind hierbei variable Materialeigenschaften nichtgeometrischer Art zu verstehen. Diese sind beispielsweise Inhomogenitäten im metallischen Gefüge, Rauhigkeiten der Oberfläche des Walzguts, die Zugfestigkeit.

[0004] Insbesondere durch Unzulänglichkeiten bei der Abkühlung des Walzguts können Inhomogenitäten im metallischen Gefüge entstehen, die die Eigenschaften des Walzguts selbst und das Umformverhalten beim Walzen beeinflussen. Das inhomogene Metallgefüge wirkt sich als eine Schwankung der Härte des Walzguts aus und führt durch entsprechende Auffederungsänderungen des Walzgerüstes zu unerwünschten Dickenfehlern.

[0005] Konventionelle Dickenregler wie Gaugemeter oder Massenflussregler können die Auswirkungen der Schwankung der Härte des Walzguts auf die Dickenqualität des Walzguts nur bedingt kompensieren, weil die Schwankungen der Härte insbesondere beim Kippen der Kristallstruktur und im Bereich der Bandenden sehr kurzwellig sein können.

[0006] Dies führt beispielsweise gerade beim Kaltwalzen zu Toleranz-überschreitungen der kaltgewalzten Dicke des Walzgutes an den Bandenden, so dass diese Bandenden abgeschnitten und verschrottet werden müssen.

[0007] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut vorzuschlagen, mit dem diese Nachteile vermieden werden. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Walzwerk anzugeben, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

[0008] Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut in einem Walzwerk mit mindestens einem Walzgerüst, mit folgenden Schritten:

a) vor dem Einlauf des Walzguts in das Walzgerüst wird der Ist-Wert der Härte des Walzguts ermittelt,

b) in Abhängigkeit des Ist-Wertes wird zur Steuerung der Dicke des Walzguts nach Durchlauf durch das Walzgerüst auf einen Soll-Wert einer Stellgröße des Walzgerüsts voreingestellt.

[0009] Die Ermittlung des Ist-Wertes der Härte des Walzguts erfolgt dabei kontinuierlich beim Durchlaufen des Walzguts durch das Walzwerk bevor das Walzgut in das Walzgerüst einläuft, so dass eine Information der Härte bezüglich des betrachteten Orts des Walzguts erhalten wird. Mit anderen Worten, wird also eine ortsabhängige Härte des Walzguts ermittelt. Dadurch können insbesondere auch Schwankungen der Härte des Walzguts in Bezug auf den Ort ermittelt werden.

[0010] In Abhängigkeit des Ist-Wertes der Härte, also insbesondere aus der Schwankung des Ist-Wertes werden dann in Schritt b) Stellgrößen des nachfolgenden Walzgerüstes so voreingestellt, dass das Walzgut nach Durchlauf durch das Walzgerüst die Dicke einen Soll-Wert erreicht. Erfindungsgemäß werden also beim Walzprozess Informationen hinsichtlich der Härte des Walzguts verwendet und die Stellgrößen des Walzgerüsts in deren Abhängigkeit verändert, so dass ein vorgegebener Soll-Wert hinsichtlich der Dicke des Walzguts eingehalten wird. Es werden dadurch also Schwankungen der Härte des Walzguts, die dieses vor dem Durchlauf durch das Walzgerüst aufweist und die normalerweise zu einem Dickenfehler nach Durchlauf durch das Walzgerüst führen würden kompensiert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl beim Kaltwalzen als auch beim Warmwalzen angewandt werden.

[0011] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Ist-Wert der Härte des Walzguts ermittelt, indem ein mit der Härte korrelierter Parameter gemessen wird. Als besonders vorteilhaft kann als korrelierter Parameter die Zugfestigkeit des Walzguts vor dem Einlauf des Walzgerüsts mittels eines geeigneten Messgerätes ermittelt werden.

[0012] Der Ist-Wert der Härte kann jedoch auch aus einem Beobachtungswert an einem vorhergehenden weiteren Walzgerüst ermittelt werden. Ein derartiger Beobachtungswert kann dabei anhand mindestens einer der Parameter Walzkraft des vorhergehenden Walzgerüst, Temperatur des Walzguts, Bandzug, einlaufende Dicke des Walzguts in das vorhergehende Walzgerüst, auslaufende Dicke oder Schätzwert der Walzspaltdicke am Walzspalt des vorhergehenden Walzgerüsts ermittelt werden. Eine Messung mit einem gesonderten Messgerät ist dann nicht mehr erforderlich.

[0013] Als Stellgröße des Walzgerüsts kann die Anstellung des Walzspalts verwendet werden. Insbesondere wird also anhand der Kenntnis des Ist-Werts der Härte und somit einer Härteschwankung des Walzguts in Verbindung mit der Kenntnis der einlaufseitigen Dicke des Walzguts die hydraulische Anstellung, die den Walzspalt verfährt, vorgesteuert. So wird die erwartete Auffederungsänderung des Walzgerüsts durch die einlaufenden Banddicken und Härteschwankungen rechtzeitig kompensiert.

[0014] Weiterhin ist es möglich als Stellgröße auch die Drehzahlen oder Drehmomente der Antriebe der Walzen des Walzgerüsts zu verwenden.

[0015] Im Falle der Messung des Ist-Wertes der Härte des Walzguts bereits im Einlauf des Walzwerkes ist diese Vorsteuerung bereits im ersten Gerüst eines mehrgerüstigen Walzwerks bzw. im ersten Stich bei einem reversierenden Einzelgerüst einsetzbar.

[0016] Bei Ermittlung des Ist-Wertes der Härte bzw. der Härteschwankung anhand eines Beobachtungswertes eines vorhergehenden weiteren Walzgerüsts kann die Vorsteuerung der Dicke erst auf das zweite Gerüst bzw. den zweiten Stich wirken. Bei Durchlauf durch mehrere Gerüste kann der Ist-Wert der Härte in jedem Walzgerüst erneut beobachtet werden und dieser ermittelte Beobachtungswert kann in einem nachfolgenden Walzgerüst wiederum als Grundlage der Vorsteuerung zur Steuerung der Dicke des Walzgutes dienen. Entsprechendes gilt auch für die Messung der Härte.

[0017] Um ein Modell des Walzwerkes, welches für dessen Regelung Anwendung findet, weiter zu verbessern, kann der in Schritt a) ermittelte Ist-Wert der Härte des Walzguts zur Adaption des Modells verwendet werden. Insbesondere kann die Kenntnis des Ist-Werts der Härte genutzt werden, um den sogenannten Materialmodul CM nachzuführen. Der Materialmodul CM ist zusammen mit dem Gerüstmodul eine wichtige Modellgröße zur Adaption der Reglerdynamik aller übrigen Dickenregler wie Gaugemeter, Massenflussregler und Monitorregelung.

[0018] Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Walzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruches 9. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die erfindungsgemäßen Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.

[0019] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0020] Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

Fig. 1 ein Walzwerk mit einem Walzgerüst und einem Messgerät zur Messung der Härte des Walzguts,

Fig. 2 ein Walzwerk mit zwei Walzgerüsten.

[0021] Fig. 1 zeigt ein Walzwerk 2, in diesem Fall ein Kaltwalzwerk mit einem Walzgerüst 4 zur Bearbeitung von Walzgut 6. Das Walzgerüst 4 weist zwei Walzen 8 auf, deren Abstand den Walzspalt w definieren. Das Walzgut 6, hier in Form einer Bramme, weist vor dem Durchlauf des Walzgerüstes 4 eine einlaufseitige Dicke d₀ und eine auslaufseitige Dicke d₁ nach dem Durchlauf durch das Walzgerüst 4 auf. Ziel des Walzprozesses ist es, dass nach dem Durchlauf durch das Walzgerüst 4 das Walzgut 6 eine vorbestimmte auslaufseitige Dicke d₁ annimmt. Mit anderen Worten: Die vorbestimmte Dicke d₁ stellt den Soll-Wert I für den Walzprozess dar.

[0022] Um dies zu gewährleisten ist es bekannt, in Walzwerken Dickenregler wie bspw. Gaugemeter oder Massenflussregler einzusetzen. Durch moderne Metallgüten, die die Anforderungen nach Leichtbau bei gutem Umformvermögen und hoher Endfestigkeit erfüllen, werden deren charakteristische Eigenschaften auch durch eine gezielte Abkühlung bei und nach dem Walzprozess beeinflusst. Durch derartige Temperaturänderungen des Walzguts 6 können ungewollte Schwankungen der Härte, also variable Materialeigenschaften nichtgeometrischer Art wie beispielsweise Inhomogenitäten im metallischen Gefüge, Rauhigkeiten der Oberfläche oder die Zugfestigkeit des Walzguts 6 entstehen, die den Walzprozess in einem Walzgerüst 4 beeinflussen.

[0023] Konventionelle Dickenregler wie Gaugemeter oder Massenflussregler können die Auswirkungen der Schwankung der Härte des Walzguts auf die Dickenqualität des Walzguts nur bedingt kompensieren, weil die Schwankungen der Härte insbesondere beim Kippen der Kristallstruktur und im Bereich der Bandenden sehr kurzwellig sein können.

[0024] Um auch bei derartigen Metallgüten die auslaufseitige Dicke d₁ des Walzguts 6 auf einen Soll-Wert anzupassen, wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Schritt a) vor dem Einlauf des Walzguts 6 in das Walzgerüst 4 der Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 ermittelt.

[0025] In dem in Fig. 1 dargestellten Fall wird dazu mittels eines Messgerätes 10 ein mit der Härte korrelierter Parameter, in diesem Fall die Zugfestigkeit des Walzguts 6, vor dem Einlauf des Walzgerüsts 4 gemessen. Der Ist-Wert I der Härte wird dabei in Abhängigkeit des Ortes erfasst, so dass daraus auch Schwankungen der Härte des Walzguts in Abhängigkeit des Ortes ermittelt werden.

[0026] Der ermittelte Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 wird dann in einer Vorsteuereinrichtung 12 weiterverarbeitet. Die Vorsteuereinrichtung 12 dient dazu, in Abhängigkeit des Ist-Wertes I der Härte des Walzguts 6 einen Wert einer Stellgröße S zu ermitteln. Dieser dient zur Steuerung der Dicke d₁ des Walzgutes 6 nach Durchlauf durch das Walzgerüst 4 auf einen vorgegebenen Soll-Wert.

[0027] In diesem Fall handelt es sich bei der Stellgröße S um die Anstellung des Walzspalts w welche mit Hydraulikzylindern 14 verfahren wird. Als Stellgröße S kommen aber auch bspw. die Drehzahlen oder Drehmomente der nicht dargestellten Antriebe der Walzen 8 des Walzgerüsts 4 in Frage. In Abhängigkeit des Ist-Wertes I der gemessenen Härte und auch bspw. Dicke d₀ und der Geschwindigkeit v₀, mit der das Walzgut 6 in das Walzgerüst 4 einläuft, kann dann also der Walzspalt w derart verfahren werden, dass der Ist-Wert I der auslaufseitigen Dicke d₁ des Walzguts 6 auf einen Soll-Wert gesteuert wird. Es werden somit die erwarteten Auffederungsänderungen des Walzgerüsts 4 durch die einlaufenden Schwankungen des Ist-Werts I der Härte des Walzguts 6 vor Durchlauf durch das Walzgerüst 4 kompensiert. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also erreicht, dass trotz auftretender Schwankungen der Härte des Walzgutes 6 vor dem Einlauf in das Walzgerüst 4 eine homogene ausgangsseitige Dicke d₁ erzielt wird, die dem vorgegebenen Soll-Wert entspricht.

[0028] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bei einem mehrgerüstigen Walzwerk 2 zeigt Fig. 2. Das dargestellte Walzwerk 2 weist hier neben dem Walzgerüst 4 ein vorhergehendes weiteres Walzgerüst 4a auf. Die in Fig. 2 verwendeten Bezugszeichen entsprechend denen aus Fig. 1. In der in Fig. 2 dargestellten Situation befindet sich das Walzgut 6 beim Durchlauf durch das vorhergehende Walzgerüst 4a. Statt wie in Fig. 1 dargestellt, den Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 mit einem Messgerät 10 zu messen, wird hier der Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 aus einem Beobachtungswert B an dem vorhergehenden weiteren Walzgerüst 4a ermittelt. Um den Beobachtungswert B zu erhalten wird mindestens einer der Parameter Walzkraft des vorhergehenden Walzgerüsts 4, Temperatur des Walzguts 6, Bandzug, einlaufende Dicke d_-1 des Walzguts 6 in das vorhergehende Walzgerüst 4a, auslaufende Dicke d₀ oder Schätzwert der Walzspaltdicke am Walzspalt w des vorhergehenden Walzgerüsts 4a messtechnisch erfasst. Anhand dieses Beobachtungswertes B wird anschließend mittels einer Recheneinheit 16 der Ist-Wert I der Härte des Walzguts 6 ermittelt.

[0029] Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen den im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Schritten. Anhand des Ist-Wertes I der Härte wird zur Steuerung der Dicke d₁ des Walzguts 6 nach Durchlauf durch das Walzgerüst 4 auf einen Soll-Wert wiederum die Anstellung des Walzspalts w des Walzgerüsts 4 voreingestellt.

[0030] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung von Walzgut (6) in einem Walzwerk (2) mit mindestens einem Walzgerüst (4), mit folgenden Schritten:

a) vor dem Einlauf des Walzguts (6) in das Walzgerüst (4) wird der Ist-Wert (I) der Härte des Walzguts (6) ermittelt,

b) in Abhängigkeit des Ist-Wertes (I) wird zur Steuerung der Dicke des Walzguts (6) nach Durchlauf durch das Walzgerüst (4) auf einen Soll-Wert eine Stellgröße (S) des Walzgerüsts (4) voreingestellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Ist-Wert (I) ermittelt wird, indem ein mit der Härte korrelierter Parameter gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem als korrelierter Parameter die Zugfestigkeit des Walzguts (6) vor dem Einlauf des Walzgerüsts (4) gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Ist-Wert (I) aus einem Beobachtungswert (B) an einem vorhergehenden weiteren Walzgerüst (4a) ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
bei dem der Beobachtungswert (B) anhand mindestens einer der Parameter Walzkraft des vorhergehenden Walzgerüsts (4a), Temperatur des Walzguts (6), Bandzug, einlaufende Dicke (d_-1) des Walzguts (6) in das vorhergehende Walzgerüst (4), auslaufende Dicke (d₀) oder Schätzwert der Walzspaltdicke am Walzspalt (w) des vorhergehenden Walzgerüsts (4a) ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als Stellgröße (S) die Anstellung des Walzspalts (w) verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem als Stellgröße (S) die Drehzahlen oder Drehmomente der Antriebe der Walzen (8) des Walzgerüsts (4) verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der ermittelte Ist-Wert (I) der Härte zur Adaption eines Modells des Walzwerks (2) verwendet wird.

9. Walzwerk (2) zur Bearbeitung von Walzgut (6) mit mindestens einem Walzgerüst (4), einer Einheit zur Ermittlung der Härte des Walzgutes (6) und eine Vorsteuereinheit (12) zur Steuerung der Dicke des Walzgutes (6) nach Durchlauf durch das Walzgerüst (4) auf einen Soll-Wert.

10. Walzwerk (2) nach Anspruch 9,
bei dem die Einheit zur Ermittlung der Härte ein Messgerät (10) ist.

11. Walzwerk (2) nach Anspruch 10,
bei dem das Messgerät (10) ein Messgerät (10) zur Zugfestigkeit des Walzguts (6) ist.

Zeichnung