PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006024101A1 29.11.2007
Titel Walzgerüst und Verfahren zum Walzen eines Walzbandes
Anmelder SMS Demag AG, 40237 Düsseldorf, DE
Erfinder Richter, Hans-Peter, 57520 Friedewald, DE;
Weingarten, Ludwig, 40237 Düsseldorf, DE;
Pawelski, Hartmut, Dr., 40883 Ratingen, DE
Vertreter Hemmerich und Kollegen, 57072 Siegen
DE-Anmeldedatum 23.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024101
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B21B 13/14(2006.01)A, F, I, 20060628, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B21B 29/00(2006.01)A, L, I, 20060628, B, H, DE   B21B 38/08(2006.01)A, L, I, 20060628, B, H, DE   B21B 37/38(2006.01)A, L, I, 20060628, B, H, DE   B21B 37/62(2006.01)A, L, I, 20060628, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst und ein Verfahren zum Walzen eines Walzbandes. Das Walzgerüst 100 umfasst mindestens einen Walzenständer auf der Antriebsseite AS und einen Walzenständer auf der Bedienseite BS des Walzgerüstes. Darüber hinaus umfasst es Biegeeinrichtungen, die jeweils mit Holmen 2 der Walzenständer fest verbunden sind zum Verfahren und Biegen einer oberen und/oder unteren Arbeitswalze des Walzgerüstes 100 relativ zu den Walzenständern. Die Biegeeinrichtungen und damit die Arbeitswalzen werden über eine Ansteuereinrichtung angesteuert. Um eine Steuerung oder Regelung der Biegeeinrichtungen bzw. der Arbeitswalzen präziser durchführen zu können und um auf diese Weise die Qualität des Walzbandes nach durchgeführter Walzung zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Biegekraft-Messelement an geeigneter Stelle zu positionieren zum direkten Messen der durch die Biegeeinrichtungen 11 auf die Arbeitswalzen 7, 8 wirkenden Ist-Biegekraft.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst und ein Verfahren zum Walzen eines Walzbandes, insbesondere eines Stahlbandes.

Die koreanische Druckschrift KR 1020000063033 A offenbart ein derartiges Walzgerüst und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Kontur eines gewalzten Bleches. Dazu wird die jeweils aktuelle Walzkraft und die jeweils aktuelle Walzenbiegekraft ausgewertet.

Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 24 613 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Walzgerüstes bekannt, bei dem mittels einer geschlossenen Echtzeit-Regelung der Walzprozess zur Aufbringung einer gezielten Oberflächenrauhigkeit eingesetzt wird. Dabei erfolgt die Regelung auf Basis eines Soll-Ist-Wert-Vergleiches mit einem während des laufenden Walzprozesses gewonnen Rauhigkeitsprofil.

Schließlich ist aus der deutschen Patentschrift DE 44 17 274 C2 ein Walzgerüst und ein Verfahren zu dessen Betrieb bekannt. Das Walzgerüst umfasst Walzenständer auf der Antriebsseite und der Bedienseite sowie Biegeeinrichtungen, die einerseits mit den Walzenständern und andererseits mit den Arbeitswalzen des Walzgerüstes verbunden sind. Weiterhin umfasst das Walzgerüst Biegeeinrichtungen zum Verfahren bzw. Biegen der Arbeitswalzen im Rahmen einer Walzkraftregelung.

Ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Walzgerüst und ein Verfahren zu dessen Betrieb dahingehend weiterzubilden, dass eine präzisere Einstellung der Biegung der Arbeitswalzen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Dieser Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Biegekraft-Messelement an geeigneter Stelle positioniert ist zum direkten Messen der durch die Biegeeinrichtungen auf die Arbeitswalze wirkenden Ist-Biegekraft.

Die Biegekraft im Sinne der Erfindung ist grundsätzlich gleich der sogen. Walzkraft im negativen Biegebereich, d. h. wenn die Arbeitswalze auf das Walzband gedrückt wird und wenn die obere Stützwalze abgehoben ist.

Der Begriff Walzband im Sinne der Erfindung meint insbesondere ein Metallband, z. B. ein Stahlband oder ein Nicht-Eisen NE-Metallband.

Das erfindungsgemäße Verwenden eines Biegekraft-Messelementes ermöglicht eine wesentlich präzisere Bewertung der Durchbiegung einer Arbeitswalze, da die tatsächlich auf die Arbeitswalze wirkende Biegekraft gemessen wird und nicht eine durch Umrechnung des Hydraulikdruckes ermittelte vermeintliche Biegekraft, die sich aufgrund von Hysterese nicht unmittelbar in wirksame Biegung umsetzen kann.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird das Biegekraft-Messelement als Ersatz für einen Bolzen in das Auge einer Öse der als Kolben-Zylindereinheit ausgebildeten Biegeeinrichtung eingebaut. Das Biegekraft-Messelement mit der Öse bildet dann das der Arbeitswalze bzw. den Einbaustücken der Arbeitswalze zugeordnete Ende der Kolben-Zylindereinheit, während deren anderes Ende mit dem Walzenständer verbunden ist.

Alternativ wird das Biegekraft-Messelement achsparallel oder koaxial in die Arbeitswalze eingebaut, vorzugsweise in deren Zapfen. Dazu ist dann eine gesonderte Bohrung erforderlich.

Besonders vorteilhaft ist die durch das Biegekraft-Messelement verfügbare genaue Biegekraft zur Regelung der Position bzw. Kraft der Arbeitswalze in einem Dressierbetrieb des Walzgerüstes, d. h. bei von der oberen Arbeitswalze abgehobenen oberen Stützwalze.

Die erfindungsgemäß verfügbare präzise Biegekraft als Messgröße eignet sich sowohl für einen Regelbetrieb, wie auch für einen Steuerungsbetrieb der Ansteuereinrichtungen zur Ansteuerung der Biegeeinrichtungen.

Das Vorsehen separater Regelungen für die Antriebsseite und die Bedienseite des Walzgerüstes bietet den Vorteil, dass Planheitsunterschiede zwischen der Antriebs- und der Bedienseite aufgrund der erfindungsgemäß verfügbaren Messgröße „Biegekraft" sehr genau ausgeregelt werden können. Die separate Regelung bietet die Möglichkeit zur Einstellung von nicht nur symmetrischen, sondern auch von unsymmetrischen Walzenbiegungen, indem z. B. lediglich entweder die Antriebsseite oder die Bedienseite angesteuert wird.

Im Unterschied zu der separaten Regelung bietet ein gemeinsamer Regelkreis für die Antriebsseite und Bedienseite einen Preisvorteil; allerdings ist dann lediglich eine symmetrische Einstellung der Walzenbiegungen auf der Antriebs- und der Bedienseite möglich, was für einfache Walzanwendungen durchaus zulässig bzw. ausreichend ist.

Das Vorsehen einer separaten Regelung sowohl auf der Antriebs- als auch auf der Bedienseite ermöglicht eine individuelle Einstellung der Biegeeinrichtungen und ist auch für den Test der einzelnen Biegeeinrichtungen von Interesse. Insbesondere erlaubt die damit mögliche unsymmetrische Ansteuerung der Biegezylinder auf der Antriebs- und der Bedienseite die Möglichkeit, sich an unsymmetrische Bandprofile besser anpassen zu können und bei unsymmetrischen Hysteresen der Einbaustücke, eine entsprechende Kompensation durchführen zu können.

Die Regelung alleine auf Basis der detektierten Biegekraft kann zur Planheitsregelung durch eine Schräglagenkorrektur genutzt werden. Die Schräglagenkorrektur kann in reiner Biegekraftregelung oder in reiner Positionsregelung erfolgen. Die erfindungsgemäße direkte Biegekraftmessung in Kombination mit der Positionsmessung an den Hydraulikzylindern der Biegeeinrichtungen ermöglicht vorteilhafterweise z. B. die Vorpositionierung eines Walzspaltes auf Basis von gemessenen Positionswerten und eine nachträgliche Feineinstellung des Walzspaltes auf Basis der detektierten Biegekräfte. Insbesondere bei mehrgerüstigen Anlagen kann durch die besagte Kombination ein verbesserter Einfädeleffekt der Walzbänder in den Walzspalt erfolgen, indem die Biegung der Arbeitswalze in einem in Durchlaufrichtung des Walzbandes nachfolgenden Walzgerüst entsprechend der Biegung der Arbeitswalze bei dem jeweils vorhergehenden Walzgerüst eingestellt wird.

Die besagte Kombination aus Biegekraft- und Positionsmessung ermöglicht vorteilhafterweise Kaskadenregelungen für die einzelnen Bedieneinrichtungen entweder mit überlagerter Biegekraftregelung und unterlagerter Positionsregelung. oder umgekehrt. Eine vorteilhafte Anwendung für eine derartige Kaskadenregelung ist die Regelung der Rauhigkeit auf der Oberfläche des zu walzenden Walzbandes.

Alternativ zu dem bisher diskutierten Regelbetrieb des Walzgerüstes kann dieses auch in einem Steuerungsbetrieb betrieben werden. Die Ansteuereinrichtung ist dann als Steuereinrichtung ausgebildet und steuert die Arbeitswalzen dann z. B. mit einer Soll-Biegekraft an. Eine Auswerteeinrichtung vergleicht dann die vorgegebene Soll-Biegekraft mit der von dem Biegekraft-Messelement gemessenen tatsächlichen Ist-Biegekraft der Arbeitswalze. Dieser Kräftevergleich ermöglicht vorteilhafterweise Rückschlüsse auf eventuell vorhandene erhöhte Reibwerte oder erhöhten Verschleiß der Biegeeinrichtungen oder der Einbaustücke für die Arbeitswalzen. Vorteilhafterweise meldet die Auswerteeinrichtung einen erhöhten Verschleiß der Biegeeinrichtungen, d. h. der Hydraulikzylinder, der zugehörigen Kolbenstangen oder der zugehörigen Führungen, wenn das Ergebnis des besagten Kräftevergleichs einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Alternativ kann das Steuersignal im Steuerungsbetrieb des Walzgerüstes auch ausgebildet sein, die Biegeeinrichtungen mit einer vorgegebenen Kraft-/Weg-Positions-Soll-Hysterese anzusteuern. Mit Hilfe des Biegekraft-Messelementes und des Positionsgebers kann dann die tatsächliche Biegekraft und die tatsächliche Ist-Position der Biegeeinrichtung bzw. des Hydraulikzylinders ermittelt werden und es kann mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung festgestellt werden, ob diese Werte innerhalb der vorgegebenen Soll-Hysterese liegen. Damit kann erhöhter Verschleiß detektiert werden, der dann z. B. durch Wechseln von Gleitkörpern korrigiert werden kann.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betreiben eines Walzgerüstes gelöst. Die Vorteile dieses erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Walzgerüst genannten Vorteilen.

Der Beschreibung sind insgesamt 8 Figuren beigefügt, wobei

1 einen Walzenständer eines erfindungsgemäßen Walzgerüstes;

2 separate Regelkreise für die Antriebs- und Bedienseite des Walzgerüstes;

3 einen gemeinsamen Regelkreis für die Antriebs- und Bedienseite des Walzgerüstes;

4 individuelle Regelkreise für einzelne Walzenständer bzw. für den einzelnen Walzenständern zugeordnete Biegeeinrichtungen;

5 kombinierte Biegekraft-Positionsregelungen beispielhaft für die Antriebsseite und die Bedienseite des Walzgerüstes getrennt;

6 die Anwendung einer kombinierten Biegekraft-Positionsregelung zur Regelung der Oberflächenrauhigkeit eines zu walzenden Walzbandes;

7 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Steuerung im Sinne der Erfindung; und

8 eine Biegekraft-Positions-Hysterese für eine Biegeeinrichtung zum Ansteuern einer Arbeitswalze

zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. Dabei sind in allen Figuren gleiche technische Merkmale mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum Walzen eines Walzbandes aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder aus einem NE-Metall. Das Walzgerüst umfasst zwei Walzenständer, einen auf der Bedienseite und einen auf der Antriebsseite des Walzgerüstes. Zwischen den Walzenständern sind zwei Arbeitswalzen und zwei jeweils den Arbeitswalzen zugeordnete Stützwalzen in Einbaustücken drehbar gelagert. Die Stützwalzen können mit Hilfe von Hydraulikzylindern (siehe Bezugszeichen 19 in 1) von ihren jeweils zugehörigen Arbeitswalzen in vertikaler Richtung abgehoben werden; das Walzgerüst wird dann in dem sogen. Dressierbetrieb gefahren.

Gemäß 1 werden die Arbeitswalzen 7, 8 jeweils über ihnen zugeordnete Biegeeinrichtungen 11 in Form von Hydraulikzylindern vertikal zur Durchlaufrichtung des Walzbandes verfahren. Die Hydraulikzylinder 11 sind an ihrem ständerseitigen Ende über Biegeblöcke 13 ortsfest mit den jeweiligen Holmen 2 der Ständer verbunden. An ihren arbeitswalzenseitigen Enden wirken die Biegeeinrichtungen 11 über Führungsrahmen 16, 17 und Einbaustücke 6 direkt auf die in den Einbaustücken gelagerten Arbeitswalzen 7, 8 ein, um sie zu verfahren bzw. zu verbiegen. An ihrem arbeitswalzenseitigen Ende sind die Hydraulikzylinder der Biegeeinrichtungen 11 in Form einer Öse 12 mit einem Auge ausgebildet, wobei dann über einen Bolzen 30 eine gelenkige Verbindung mit den Führungsrahmen 16, 17 und damit indirekt auch mit den Arbeitswalzen 7, 8 hergestellt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dieser Bolzen durch ein Biegekraft-Messelement 30 ersetzt, um die tatsächlich auf die Arbeitswalze wirkende Biegekraft genau bestimmen zu können; dies ist dann besonders wichtig, wenn ein Teil des Zylinderdruckes sich aufgrund von insbesondere reibungsbedingter Hysterese nicht in wirksame Biegekraft umsetzen kann. Zur Ansteuerung der Biegeeinrichtungen 11 ist eine Ansteuereinrichtung 20 vorgesehen.

Alternativ zu der Darstellung in 1 kann das Biegekraft-Messelement 30 auch direkt in den Arbeitswalzen 7, 8 eingebaut sein, dann axial oder idealerweise koaxial zu der Mittellinie der jeweiligen Arbeitswalzen, vorzugsweise in deren Zapfen.

In den nachfolgenden 26 sind sowohl die Antriebsseite AS wie auch die Bedienseite BS des Walzgerüstes jeweils durch zwei Biegeeinrichtungen bzw. Hydraulikzylinder 11 dargestellt, die jeweils einen Holm eines Walzenständers repräsentieren. Zwischen zwei Holmen bzw. zwischen den beiden Biegeeinrichtungen 11 ist jeweils das Biegekraft-Messelement 30 des entsprechenden Walzenständers dargestellt.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Anwendung der erfindungsgemäßen direkten Biegekraft-Messung in den einzelnen Ständern des Walzgerüstes. Es ist eine separate Biegekraft-Regelung sowohl für die Antriebsseite AS wie auch für die Bedienseite BS des Walzgerüstes 100 dargestellt. Die von den beiden Biegekraft-Messelementen 30 pro Seite AS, BS ermittelten Ist-Biegekraft-Werte werden vorzugsweise gemittelt, bevor sie als Ist-Biegekraft in die Regelung eingehen. Im Rahmen der Regelung, die in der als Regeleinrichtung ausgebildeten Ansteuereinrichtung 20 durchgeführt wird, erfolgt zunächst ein Vergleich zwischen einer vorgegebenen Soll-Biegekraft und der gemittelten Ist-Biegekraft zur Ermittelung einer Regelabweichung und nachfolgend dient diese ermittelte Regelabweichung als Ansteuergröße für ein Stellglied in Form eines Servoventils 50 für eine rein kraftgeregelte Ansteuerung der Biegeeinrichtungen 11. Wie in 2 zu erkennen ist, erfolgt die Ansteuerung der Biegeeinrichtungen 11 auf der Antriebsseite AS und der Bedienseite BS des Walzgerüstes jeweils einheitlich, d. h. alle Biegeeinrichtungen 11 auf der Antriebsseite AS erhalten dieselben Ansteuersignale nach Maßgabe der auf der Antriebsseite gemessenen Regelabweichung und alle Biegeeinrichtungen 11 auf der Bedienseite BS erhalten dieselben Steuersignale nach Maßgabe der auf der Bedienseite gemessenen Regelabweichung.

3 zeigt ein alternatives zweites Ausführungsbeispiel, wobei lediglich ein gemeinsamer Regelkreis für die Antriebsseite AS und die Bedienseite BS des Walzgerüstes 100 vorgesehen ist. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel werden hier nicht nur die Biegekräfte auf der Antriebs- oder der Bedienseite, sondern die gemessenen Ist-Biegekräfte von beiden Seiten des Walzgerüstes zu einer Regeleingangsgröße gemittelt. Auf Basis dieser gemittelten Größe erfolgt dann wiederum die Ermittlung einer Regelabweichung und die Ansteuerung eines Servoventils 50, damit dieses eine symmetrische Ansteuerung aller Bedieneinrichtungen 11 des Walzgerüstes vornimmt. Diese gemeinsame Regelung für die Antriebs- und Bedienseite des Walzgerüstes ist zwar preisgünstiger, weil lediglich eine Regeleinrichtung 20' und auch nur ein Servoventil 50 angeschafft werden muss, allerdings ermöglicht sie auch nur Walzanwendungen, die keine unsymmetrische Ansteuerung der Bedienelemente auf der Antriebs- und der Bedienseite erfordern.

In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei das erfindungsgemäße Biegekraft-Messelement 30 Ist-Biegekraftwerte für jeden einzelnen Walzenständer bereitstellt, und wobei diese Messwerte jeweils in eine für diesen Walzenständer bzw. für die ihm zugeordneten Biegeeinrichtungen 11 vorgesehene Regelung Eingang finden. Die in 4 gezeigte individuelle Regelung der einzelnen Walzenständer eignen sich besonders gut zum Lokalisieren von Fehlern in den Biegeeinrichtungen eines Walzenständers, wenn z. B. festgestellt wird, dass ein vorgegebener Soll-Biegekraftwert durch die Regeleinrichtung 20' nicht dauerhaft eingestellt und erreicht werden kann, sondern wenn permanent eine Regelabweichung ungleich Null verbleibt.

5 zeigt eine kombinierte Biegekraft-Zylinderpositions-Regelung, beispielhaft für die Antriebsseite und die Bedienseite des Walzgerüstes 100 getrennt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten reinen Biegekraftregelung pro Seite des Walzgerüstes findet in 2 pro Seite getrennt jeweils zusätzlich zu der Auswertung der Biegekraft eine Auswertung der von Positionsgebern 14 ermittelten Ist-Positionen der Hydraulikzylinder der Biegeeinrichtungen 11 statt. Die gemessenen Ist-Positionen aller Zylinder werden pro Seite jeweils gemittelt und einem Positions-Soll-Ist-Vergleich innerhalb der Regeleinrichtung 20' zugeführt. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist eine Regelabweichung ep in Bezug auf die gemittelte Position der Zylinder. Gleichzeitig wird analog zu 2 eine Regelabweichung ek in Bezug auf die gemittelte Biegekraft pro Seite ermittelt. Es findet dann wahlweise entweder eine Positions- oder eine Biegekraft-Regelung in der Regelungseinrichtung 20' statt, wonach dementsprechend die Biegezylinder 11 über das Servoventil 50 entweder positionsgeregelt oder biegekraftgeregelt angesteuert werden.

6 zeigt ein vorteilhaftes Anwendungsbeispiel für eine derartige kombinierte Biegekraft-Positions-Regelung, nämlich in Form einer Rauhigkeitsregelung. Wie in 6 zu erkennen ist, wird zu diesem Zweck die Rauhigkeit des zu walzenden Walzbandes 200 an dessen Oberfläche mit Hilfe eines Rauhigkeitsdetektors Ra ermittelt, in dem dieser entlang einer Messspur über das Walzband fährt. Der Rauhigkeitsdetektor Ra liefert ein Messsignal Ist-Ra, welches diese tatsächliche Rauhigkeit des Bandes nach dem Walzprozess repräsentiert. Innerhalb der Regeleinrichtungen 20' für die Antriebsseite AS und die Bedienseite BS wird dieses Messsignal jeweils mit einer vorgegebenen Soll-Rauhigkeit verglichen, um nach Maßgabe der aus diesem Vergleich resultierenden Regelabweichung für die Rauhigkeit die Position oder die Biegekraft der entsprechenden Arbeitswalze einzustellen. Das erfolgt insbesondere bei einem Dressierbetrieb des Walzgerüsts, d. h. bei dem die Stützwalze jeweils von der Arbeitswalze abgehoben ist.

Für die Rauhigkeit kann z. B. eine Vorgabe in Höhe von 3 &mgr;m als Soll-Rauhigkeit gemacht sein. Zur Realisierung dieser Soll-Rauhigkeit auf der Oberfläche des Walzbandes 200 ist es erforderlich, dass die Arbeitswalze mit einer bestimmten Kraft überall auf die Oberfläche des Walzbandes drückt. Dies bedeutet, dass zur Realisierung der gewünschten Rauhigkeit auf der Oberfläche des Walzbandes grundsätzlich eine Biegekraft-basierte Regelung der Biegeeinrichtungen 11 vorzusehen ist, welches sicherstellt, dass bei einer vorbestimmten Dicke des Walzbandes die Arbeitswalze immer mit der erforderlichen konstanten Biegekraft bzw. Walzkraft auf dessen Oberfläche einwirkt. Weicht jedoch die tatsächliche Dicke des Walzbandes von der voreingestellten Dicke ab, so wäre die alleinige Kraftregelung nicht mehr in der Lage, die Kraft konstant zu halten; vielmehr würde es bei dickeren Walzbändern zu einer Krafterhöhung und bei dünneren Walzbändern zu einer Absenkung der einwirkenden Kraft kommen. Vor dem Hintergrund der festgelegten vorbestimmten Rauhigkeit ist eine derartige Kraftabweichung jedoch nur in engen Grenzen tolerabel. Die erfindungsgemäße Kombination aus Biegekraft und Positionsregelung bietet in solchen Fällen die Möglichkeit, die gewünschte einwirkende Kraft mit Hilfe einer nachgelagerten Positionsregelung wieder herzustellen. Konkret kann dies in der Weise erfolgen, dass, wenn die auf das Walzband einwirkende Kraft unter einen vorgegebenen Schwellenwert absinkt, weil das Walzband einen lokal dünneren Bereich als die vorgegebene Dicke aufweist, die Position der Arbeitswalze im Rahmen der unterlagerten Positionsregelung an die verringerte Dicke des Walzbandes angepasst werden kann. Konkret könnte dann z. B. die obere Arbeitswalze soweit abgesenkt werden, dass die auf das Walzband einwirkende Biegekraft bzw. Walzkraft wieder den vorgegebenen unteren Schwellenwert übersteigt und damit die geforderte Rauhigkeit realisiert werden kann.

8 zeigt eine zu der Regelung alternative Betriebsweise für das Walzgerüst, nämlich einen Steuerungsbetrieb, bei dem die Ansteuereinrichtung 20 in Form einer Steuereinrichtung 20'' ausgebildet ist. Ein derartiger Steuerungsbetrieb eignet sich sowohl zum Durchführen eines Walzbetriebs wie auch zum Durchführen eines Tests der Biegeeinrichtungen 11 im Hinblick auf deren ordnungsgemäße Funktionsweise.

Zur Durchführung eines Walzbetriebs gibt die Ansteuereinrichtung 20 in Form der Steuereinrichtung 20'' z. B. ein Soll-Biegekraft-Signal auf die Arbeitswalze, wobei dann aber grundsätzlich – im Unterschied zu einer Regelung – keine Kontrolle stattfindet, ob eine gewünschte Soll-Biegekraft auch tatsächlich zu jedem Zeitpunkt der Walzung realisiert wird.

Ein Test der einzelnen Biegeeinrichtungen kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 20'' einfach in der Weise durchgeführt werden, dass die Steuereinrichtung 20'' ein Signal B-Soll, welches die Soll-Biegekraft repräsentiert, auf die Biegeeinrichtung 11 ausgibt und dass dann nachfolgend die tatsächlich bei der Arbeitswalze eingestellte Biegekraft mit Hilfe des Biegekraft-Messelementes 30 detektiert wird. Die von dem Messelement 30 detektierte Biegekraft wird dann nachfolgend in einer Auswerteeinrichtung 40 mit der ursprünglich vorgegebenen Soll-Biegekraft B-Soll verglichen. Eine bei diesem Vergleich festgestellte Abweichung zwischen der Soll-Biegekraft und der Ist-Biegekraft B-Ist kann dann als ein erhöhter Verschleiß von entweder den Biegeblöcken 13, den Zylindern oder den Stangen der Biegeeinrichtungen 11 oder der Biegerahmen 16 bzw. 17 interpretiert und an eine Leitstelle gemeldet werden.

Dieses Vorgehen ist schematisch in 7 dargestellt. Alternativ zu der eben beschriebenen Steuerung mit der Vorgabe einer Soll-Biegekraft kann alternativ auch eine Steuerung auf Basis einer vorgegebenen Position für die Biegeeinrichtung 11 bzw. deren Hydraulikzylinder erfolgen; auch aus einem späteren Vergleich der vorgegebenen Soll-Position mit der detektierten Ist-Position kann dann auf eine Fehlfunktion einzelner Elemente der Biegeeinrichtungen 11 geschlossen werden.

8 zeigt eine vorgegebene Soll-Hysterese für eine einzelne Biegeeinrichtung 11. Bei einer Biegeeinrichtung besteht in der Realität in der Regel kein idealtypischer linearer Zusammenhang zwischen aufgebrachter Walzkraft und eingenommener Position bzw. zurückgelegtem Weg des Zylinders, sondern es sind in der Realität grundsätzlich immer Reibverluste zu berücksichtigen, die sich in der dargestellten Hysterese widerspiegeln. Die schraffiert dargestellte Hysterese repräsentiert insofern einen zulässigen Toleranzbereich für den Zusammenhang zwischen Kraft F und Weg S bei einer Biegeeinrichtung 11.

Die soeben unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Steuereinrichtung 20'' ermöglicht vorteilhafterweise die gleichzeitige Vorgabe eines Soll-Weges und einer Soll-Kraft und die nachgeschaltete Auswerteeinrichtung 40 ermöglicht einen Vergleich dieser vorgegebenen Sollwerte mit tatsächlich gemessenen Biegekräften und zurückgelegten Wegen für eine einzelne Biegeeinrichtung 11. Wenn dann bei diesem Vergleich festgestellt wird, dass ein für diese Biegeeinrichtung ermitteltes Wertepaar aus Ist-Weg S1 und zugehöriger gemessener Ist-Biegekraft F1 außerhalb der schraffierten Soll-Hysterese liegt, lässt dies auf eine Fehlfunktion der Biegeeinrichtung 11 schließen. Umgekehrt lässt die Position eines Wertepaares S2/F2 innerhalb der Soll-Hysterese auf eine ordnungsgemäße Funktion der Biegeeinrichtung 11 rückschließen.

Die durch das erfindungsgemäß vorgesehene Biegekraft-Messelement 30 ermöglichte separate Detektion der Biegekraft unabhängig bzw. zusätzlich zu der Position der Zylinder der Biegeeinrichtung wird vorzugsweise in Kaltwalzwerken eingesetzt. Dabei kommen nicht nur Kaltwalzwerke für Stahl in Frage, sondern auch Kaltwalzwerke für Nicht-Eisen-Metalle, Aluminium, Kupfer oder Kupferlegierungen.


Anspruch[de]
Walzgerüst (100) zum Walzen eines Walzbandes, insbesondere eines Metallbandes, umfassend:

mindestens einen Walzenständer auf der Antriebsseite und mindestens einen Walzenständer auf der Bedienseite des Walzgerüstes; und

Biegeeinrichtungen (11), die jeweils mit den Walzenständern fest verbunden sind, zum Verschieben und Biegen einer oberen und/oder unteren Arbeitswalze (7, 8) des Walzgerüstes (100) relativ zu den Walzenständern; und

eine Ansteuereinrichtung (20) zum Ansteuern der Biegeeinrichtungen (11);

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens ein Biegekraft-Messelement (30) an geeigneter Stelle positioniert ist zum direkten Messen der durch die Biegeeinrichtungen (11) auf die Arbeitswalze (7, 8) wirkenden Ist-Biegekraft.
Walzgerüst (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Biegeeinrichtungen (11) als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist, die mit ihrem einen Ende direkt oder indirekt mit einem Holm (2) des Walzenständers verbunden ist und an ihrem anderen Ende eine Öse (12) mit einem Auge als geeignete Stelle zur Aufnahme eines Bolzens aufweist zur direkten oder indirekten gelenkigen Verbindung mit der Arbeitswalze, wobei der Bolzen in Form des Biegekraft-Messelementes (30) ausgebildet ist. Walzgerüst (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geeignete Stelle zur Aufnahme des Biegekraft-Messelementes (30) in der Arbeitswalze koaxial zu deren Mittellinie, vorzugsweise in deren Zapfen ausgebildet ist. Walzgerüst (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Walzgerüst weiterhin eine der oberen Arbeitswalze (7) zugeordnete obere Stützwalze (4) aufweist; und

dass eine Hebeeinrichtung (19) vorgesehen ist zum Abheben der oberen Stützwalze (4) von der oberen Arbeitswalze (7) für einen Dressierbetrieb des Walzgerüstes (100).
Walzgerüst (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (20) als Regelungseinrichtung (20') ausgebildet ist zum Regeln der Biegung der Arbeitswalze (7, 8) auf eine vorgegebene Soll-Biegekraft im Ansprechen auf die gemessene Ist-Biegekraft. Walzgerüst (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (20') jeweils separate Regelkreise für die Antriebsseite (AS) und die Bedienseite (BS) des Walzgerüstes aufweist zum Ansteuern der dortigen Biegeeinrichtungen. Walzgerüst (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (20') einen gemeinsamen Regelkreis für die Antriebsseite (AS) und der Bedienseite (BS) des Walzgerüstes aufweist zum einheitlichen Ansteuern der Biegeeinrichtungen (11) auf der Antriebs- und Bedienseite. Walzgerüst (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (20') für jeden Holm (2) des Walzenständers einen eigenen Regelkreis aufweist zum Einstellen der Biegekraft bei den dem Holm (2) zugeordneten Biegeeinrichtungen (11) nach Maßgabe der von dem dem Walzenständer (2) zugeordneten Biegekraft-Messelement (30) gemessenen Biegekraft. Walzgerüst (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Biegeeinrichtungen (11) ein Positionsgeber (14) zugeordnet ist zum Erfassen von deren jeweils aktueller Ist-Wegposition; und dass der dieser Biegeeinrichtung (11) zugeordnete Regelkreis als Kaskadenregelkreis ausgebildet ist zum Ansteuern der Biegeeinrichtung mit überlagerter Biegekraftregelung und unterlagerter Positionsregelung oder mit überlagerter Positionsregelung und unterlagerter Biegekraftregelung. Walzgerüst (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch

ein Rauhigkeitsmesselement (Ra) zum Erfassen der lokalen Rauhigkeit auf der Oberfläche des Walzbandes (200); und

eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen der erfassten lokalen Rauhigkeit oder einer Differenzrauhigkeit zwischen einer gewünschten und der erfassten Rauhigkeit in eine zur Realisierung der gewünschten Rauhigkeit erforderlichen Soll-Biegekraft als Eingangsgröße für die Regelungseinrichtung.
Walzgerüst (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (20) als Steuereinrichtung (20'') ausgebildet ist zum Ansteuern der Biegeeinrichtungen (11) mit einem vorgegebenen Steuersignal. Walzgerüst (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuersignal ausgebildet ist, eine Soll-Biegekraft für die Arbeitswalze (7, 8) vorzugeben; und

dass eine Auswerteeinrichtung (40) vorgesehen ist zum Vergleichen der vorgegebenen Soll-Biegekraft mit der von dem Biegekraft-Messelement gemessenen tatsächlichen Ist-Biegekraft.
Walzgerüst (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

dass das Steuersignal ausgebildet ist, zumindest eine der Biegeeinrichtungen (11) mit einer vorgegebenen Biegekraft-/Wegpositions-Soll-Hysterese anzusteuern;

dass ein Positionsgeber (14) vorgesehen ist zum Erfassen der aktuellen Ist-Wegposition der Biegeeinrichtung (11); und

dass eine Auswerteeinrichtung (40) vorgesehen ist, um auf Basis der von dem Biegekraft-Messelement (30) gemessenen Biegekraft und der von dem Positionsgeber (14) gemessenen Wegposition eine Ist-Hysterese zu ermitteln und die Ist-Hysterese der Biegeeinrichtung (11) mit der Soll-Hysterese zu vergleichen.
Verfahren zum Betreiben eines Walzgerüstes (100) zum Walzen eines Walzbandes (200), insbesondere eines Stahlbandes, wobei das Walzgerüst mindestens einen Walzenständer auf der Antriebsseite (AS) und einen Walzenständer auf der Bedienseite (BS) des Walzgerüstes sowie Biegeeinrichtungen (11) aufweist zum Verschieben und Biegen einer oberen und/oder einer unteren zwischen den Walzenständern gelagerten Arbeitswalze (7, 8) relativ zu den Walzenständern; dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Betrieb des Walzgerüstes (100) die direkt auf die Arbeitswalze (7, 8) wirkende Ist-Biegekraft, welche die Biegung der Arbeitswalze (7, 8) repräsentiert, gemessen und ausgewertet wird. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die direkt gemessene Ist-Biegekraft zum Regeln der Biegung der Arbeitswalze (7, 8) verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

dass die Ist-Biegekräfte auf der Antriebsseite (AS) und auf der Bedienseite (BS) getrennt gemessen und dann zu einem gemittelten Ist-Biegekraftsignal gemittelt werden; und

dass die gleichartigen Biegeeinrichtungen (11) auf der Antriebsseite und der Bedienseite zum Regeln auf eine einheitliche Soll-Biegekraft mit einem gleichen Regelsignal nach Maßgabe des gemittelten Ist-Biegekraftsignal angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

dass die Ist-Biegekräfte auf der Antriebsseite (AS) und auf der Bedienseite (BS) getrennt gemessen werden; und

dass die Biegeeinrichtungen (11) auf der Antriebsseite und der Bedienseite zum Einregeln auf die jeweils gewünschten – möglicherweise unterschiedlichen – Soll-Biegekräfte mit getrennten Regelsignalen nach Maßgabe der jeweils getrennt gemessenen Ist-Biegekräfte angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch individuelles Regeln der einem der Walzenständer (2) zugeordneten mindestens einen Biegeeinrichtung auf die gewünschten Soll-Biegekraft im Ansprechen auf eine individuell – im Bereich des gleichen Walzenständers – gemessene Ist-Biegekraft der Arbeitswalze. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet,

dass bei mindestens einer der Biegeeinrichtungen (11) neben der Ist-Biegekraft zusätzlich auch deren jeweils aktuelle Ist-Wegposition erfasst wird; und

dass diese Biegeeinrichtung (11) mit einer Kaskadenregelung geregelt wird, wobei entweder eine Biegekraftregelung überlagert und eine Positionsregelung unterlagert ist oder umgekehrt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

dass die Biegeeinrichtung (11) mit einer vorgegebenen Soll-Biegekraft oder einer Biegekraft/Positions-Soll-Hysterese angesteuert wird;

dass die sich daraufhin an der Arbeitswalze (7, 8) tatsächlich einstellende gemessene Ist-Biegekraft bzw. Biegekraft/Positions-Ist-Hysterese mit der vorgegebenen Soll-Biegekraft bzw. Biegekraft/Positions-Soll-Hysterese verglichen wird; und

dass das Ergebnis dieses Vergleichs im Hinblick auf eine mögliche Fehlfunktion der Biegeeinrichtung ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Rauhigkeit auf der Oberfläche des Walzbandes (200) erfasst und in eine zur Realisierung der gewünschten Rauhigkeit erforderliche Soll-Biegekraft für die Biegekraftregelung umgesetzt wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com