DE10048470A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Warmwalzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Warmwalzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst und wenigstens einem Sensor mit dem die Bestimmung der Bandendenposition durch eine zeilenförmige Erfassung der Infrarotstrahlung des Walzbandes erfolgt, und mit einem Rechensystem eine Optimierung der Bandbreitenverteilung erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Warmwalzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst und wenig­ stens einem Sensor zur Bestimmung der Bandendenposition, wo­ bei mit einem Rechensystem eine Optimierung der Bandbreiten­ verteilung von mindestens einem Bandende eines Walzbandes er­ reicht wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betrei­ ben einer Warmwalzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst und wenigstens einem Sensor zur Bestimmung der Bandendenposi­ tion, wobei mit einem Rechensystem eine Optimierung der Band­ breitenverteilung von mindestens einem Bandende eines Walz­ bandes erreicht wird.

Eine der Hauptprobleme beim Walzen von Bändern, z. B. Band­ stahl, ist das Erzielen einer rechteckigen Grundform mit ei­ ner über die Länge des Bandes konstanten Breite. In einer Warmwalzstraße dienen vertikale Walzgerüste, welche auch als Stauchgerüste bezeichnet werden, zur Steuerung der Bandbrei­ te. Um eine günstige Bandendenausbildung und eine gute Band­ breitenkonstanz über die gesamte Bandlänge erreichen zu kön­ nen, werden die Stauchgerüste mit schnellen hydraulischen An­ stellsystemen ausgerüstet.

Werden die Stauchgerüste mit konstanter Anstellung gefahren, so wird das Walzband in der Regel an den Bandenden, also dem Bandkopf und dem Bandfuß, aufgrund des unsymmetrischen Mate­ rialflusses und anderer Effekte, schmaler als im Mittelteil. Ausgehend von der rechteckigen Walzbandform erhält man nach einem Stauchvorgang, d. h. bei dem Durchlauf des Walzbandes durch das Stauchgerüst, Breiteneinschnürungen an den Band­ enden.

Der Spannungszustand während des Stauchvorganges führt zu ei­ nem sogenannten Anspitzen des Bandkopfes und damit zu Brei­ tenmaßen, die, abhängig vom Stauchmaß, weit unter dem An­ stellmaß des Stauchgerüstes liegen.

In ähnlicher Weise bewirkt dieser Umformprozess, abhängig vom Stauchmaß, auch am hinteren Bandende, d. h. am Bandfuß, nega­ tive Breitenabweichungen, wobei der in einem Horizontalgerüst nachfolgende Flachstich zu einer Walzbandkontur führt, die als Fischschwanzausbildung bekannt ist.

Die an den Bandenden auftretenden Unterbreiten bzw. Breiten­ einschnürungen sind in erster Linie auf die durch die Stauch­ gerüste eingeleiteten asymmetrischen Druck- und Scherspannun­ gen im Bereich der Bandenden zurückzuführen, die wegen der fehlenden Materialabstützung zu einem erhöhten Materiallängs­ fluss im Bandkantenbereich führen. Bei fortschreitender Ver­ formung tritt gleichzeitig mit Nachlassen der Längenformände­ rung eine Zunahme der Höhenformänderung ein, die zur Wulst­ bildung entlang der Bandkanten führt. Diese Wulstbildung ent­ lang der Bandkanten wird auch als sogenannte Hundeknochenform bezeichnet.

Um der Fischschwanzausbildung und der Ausbildung der soge­ nannten Hundeknochenform entgegenzuwirken, ist die Anstellpo­ sition der Stauchgerüste während des Banddurchlaufes ver­ stellbar, wobei die Anstellung von dem Stauchgerüst beim Durchlaufen der Walzbandenden in Form kurzer Ausschläge, so­ genannter "short strokes", relativ zum Mittelteil, weiter aufgefahren wird. Diese Anstellungskorrektur an den Bandenden des Walzbandes, d. h. am Bandkopf und am Bandfuß, erfolgt ent­ sprechend einer Fahrkurve, die durch vorgegebene Fahrkurven­ parameter definiert werden kann.

Ein wesentlicher Bestandteil zur Vermeidung von der Fisch­ schwanzausbildung und der Hundeknochenform, ist die zeitrichtige Aufschaltung der Fahrkurve. Abhängig der Position des Walzbandes wird an den Walzbandenden, d. h. am Bandkopf und am Bandfuß, Anstellungskorrekturen an das Stauchgerüst aufge­ schaltet. Um eine Korrektur der Anstellposition von einem Stauchgerüst durchführen zu können, ist die exakte Erkennung der Bandenden notwendig. Bisher wurden in diesem Bereich Sensoren eingesetzt, die auf Grund von widrigen Umgebungsbe­ dingungen, wie z. B. Wasser und Zunder, kein zuverlässiges Messsignal für die Bandendenerkennung erzeugten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben ei­ ner Warmwalzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst und we­ nigstens einem Sensor zur Bestimmung der Bandendenposition zu finden, mit dem eine zuverlässigere Bestimmung der Bandenden­ position des Walzbandes erreicht wird.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum Betreiben einer Warmwalzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst und wenigstens einem Sensor zur Bestimmung der Bandendenposition zu finden, das eine zuverlässigere Be­ stimmung der Bandendenposition von dem Walzband ermöglicht.

Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 umfasst eine zur Bestimmung der Bandendenposition zeilenförmige Erfassung der Infrarotstrahlung des Walzbandes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 7 zum Betrei­ ben einer Walzstraße mit mindestens einem Stauchgerüst und wenigstens einem Sensor zur Bestimmung der Bandendenposition, wobei mit einem Rechensystem eine Optimierung der Bandbrei­ tenverteilung von mindestens einem Bandende eines Walzbandes erreicht wird, umfasst einen Sensor der als ein Infrarotzei­ lensensor ausgebildet ist, der vor und/oder hinter dem Stauchgerüst angeordnet ist.

Die eingangs dargestellte Problematik der Bestimmung der Ban­ dendenposition von dem Walzband, welche durch schlechte Umge­ bungsbedingungen, wie z. B. durch auf dem Walzband befindli­ chen Wasser oder auch Zunder, erschwert wird, wird nunmehr mit einem Infrarotzeilensensor gelöst. Der Infrarotzeilensen­ sor erfasst zeilenförmig die auf einem vorgebbaren Messbe­ reich abgegebene Infrarotstrahlung des Walzbandes.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung bei der Verwendung des Infra­ rotzeilensensor liegt darin, dass der vorgebbare Messbereich quer zur Bandlaufrichtung verläuft. Vorteil dieser quer zum Bandverlauf gewählten Ausrichtung liegt darin, daß zusätzlich zu der Bandendenerkennung, d. h. Bandkopf (das im Stauchgerüst zuerst einlaufende Bandende) und Bandfuß (das im Stauchgerüst auslaufende Bandende), auch noch eine Bandkantenerkennung durchgeführt wird. Hier wird die Bandbreitenposition, bezogen auf die in Längsrichtung des Walzbandes verlaufende Walzband­ mitte, ermittelt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Verwendung des Infrarotzeilensensors liegt darin, dass der vorgebbare Mess­ bereich längs zur Bandlaufrichtung verläuft. Bei dieser Aus­ richtung beeinflussen quer zum Walzband liegende Kaltstellen die Bandendenerkennung nicht, da der längs zur Bandlaufrich­ tung eingestellte Messbereich einen erweiterten Längsbereich des Walzbandes erfasst, und somit auch Plausibilitätsprüfun­ gen ermöglichen. Diese Plausibilitätsprüfungen stellen gleichzeitig ein höheres Maß an Sicherheit und Genauigkeit der Messwerterkennung dar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 4 er­ folgt die Erfassung der Bandendenposition vor dem Stauchge­ rüst.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens erfolgt die Erfassung der Bandendenpositi­ on nach dem Stauchgerüst.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 er­ folgt die Erfassung der Bandendenposition vor und nach dem Stauchgerüst.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Details werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungs­ beispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine dargestellte Warmwalzstraße (reversierende Vorstraße) mit einer ersten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine dargestellte Warmwalzstraße (durchlaufende Vorstraße) mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 ein vom Infrarotzeilensensor ermittelter Signalver­ lauf.

Die in Fig. 1 dargestellte Warmwalzstraße wird auch als rever­ sierende Vorstraße bezeichnet. In der Fig. 1 sind auszugsweise die einer reversierenden Vorstraße zugehörigen mechanischen Einrichtungen sowie eine beispielhafte Ausführung der Anord­ nung der Infrarotzeilensensoren 5 und 6 gezeigt. Als mechani­ sche Einrichtung sind gezeigt ein Stoßofen 1, ein Rollgang 2 und ein Rollgang 7, ein Stauchgerüst 3, ein Horizontalgerüst 4, zwei Infrarotzeilensensoren 5 und 6 sowie die der rever­ sierenden Vorstraße folgende Fertigstraße 8. Wird ein Fig. 1 nicht dargestelltes Walzband vom Stoßofen 1 in Richtung Roll­ gang 7 transportiert, so wird dies als ungerader Walzstich bezeichnet. Wird das Walzband von dem Rollgang 7 in Richtung Stoßofen 1 transportiert, so wird dies als gerader Walzstich bezeichnet. Abhängig von der Walzrichtung wird entweder der Infrarotzeilensensor 5 oder 6 benutzt. Bei ungeraden Walzstichen wird der Infrarotzeilensensor 5, bei geraden Walzstichen wird der Infrarotzeilensensor 6 für die Bandendenerkennung verwendet. Die einzelnen Walsstiche werden so oft wiederholt, bis die gewünschte Walzbanddicke erreicht ist. Anschließend wird das Walzband mit dem Rollgang 7 in Richtung Fertigstraße 8 transportiert.

Die in Fig. 2 dargestellte Warmwalzstraße wird auch als durch­ laufende Vorstraße bezeichnet. In der Fig. 2 sind auszugsweise die einer durchlaufenden Vorstraße zugehörigen mechanischen Einrichtungen sowie eine beispielhafte Ausführung der Anord­ nung der Infrarotzeilensensoren 12, 12' und 12" gezeigt. Als mechanische Einrichtung sind gezeigt ein Stoßofen 10, der Rollgang 11, die Infrarotzeilensensoren 12, 12' und 12", die Stauchgerüst 13, 13' und 13", die Horizontalgerüst 14, 14' und 14" sowie die der durchlaufenden Vorstraße folgende Fertigstraße 15. Das Walzband wird vom Stoßofen 10 Richtung Fertigstraße 15 transportiert. Die jeweils vor den Stauchge­ rüsten 13, 13' und 13" positionierten Infrarotzeilensensoren 12, 12' und 12" erfassen die Bandenden. Abhängig der Band­ endenerkennung werden Anstellkorrekturen auf die Stauchgerü­ ste 13, 13' und 13" aufgeschaltet. Nach dem Durchlauf des Walzbandes, d. h., wenn der Bandfuß des Walzbandes das letzte Horizontalgerüst 14" verlassen hat, wird das Walzband Rich­ tung Fertigstraße 15 transportiert.

In Fig. 3 ist ein vom Infrarotzeilensensor ermittelter Signal­ verlauf gezeigt. Auf der Abszisse ist ein Zeitverlauf darge­ stellt, der einen Zeitraum von ungefähr 2 Minuten und 50 Sekunden zeigt. Auf der Ordinate ist die vom Infrarotzei­ lensensor gemessene Intensität der Wärmestrahlung des Walz­ bandes dargestellt. Die Ermittlung des Bandkopfes des Walz­ bandes ist durch das Ansteigen der Intensität der Strahlung zu erkennen. Das Abnehmen der Intensität der Wärmestrahlung zeigt die Erkennung des Bandfußes des Walzbandes durch den Infrarotzeilensensor. In dem dargestellten Diagramm sind vier Walzbanddurchläufe zu sehen, d. h. der Infrarotzeilensensor hat vier Bandkopf- und vier Bandfußsignale erfasst. Der in dem Diagramm vierte dargestellte Walzbanddurchlauf zeigt starke Fluktuationen des von dem Infrarotzeilensensors ermit­ telten Signales. Diese Fluktuationen der erfassten Intensität der Wärmestrahlung des Walzbandes entstehen aufgrund von schlechten Umgebungsbedingungen, wie z. B. durch Wasserdampf. Diese Einflüsse sind jedoch eindeutig von der Wärmestrahlung des Walzbandes unterscheidbar, und beeinflussen somit die eindeutige Bandfußerkennung des Walzbandes nicht.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben einer Warmwalzstraße mit minde­ stens einem Stauchgerüst und wenigstens einem Sensor zur Be­ stimmung der Bandendenposition, wobei mit einem Rechensystem eine Optimierung einer Bandbreitenverteilung von mindestens einem Bandende eines Walzbandes erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Bandendenposition durch eine zeilen­ förmige Erfassung der Infrarotstrahlung des Walzbandes er­ folgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbereich des Infrarotzeilensensors quer zur Band­ laufrichtung verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbereich des Infrarotzeilensensors längs zur Bandlaufrichtung verläuft.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandendenposition vor dem Stauchgerüst erfasst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandendenposition nach dem Stauchgerüst erfasst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandendenposition vor und nach dem Stauchgerüst er­ fasst wird.

7. Vorrichtung zum Betreiben einer Warmwalzstraße mit minde­ stens einem Stauchgerüst und wenigstens einem Sensor zur Be­ stimmung der Bandendenposition, wobei mit einem Rechensystem eine Optimierung der Bandbreitenverteilung von mindestens ei­ nem Bandende eines Walzbandes erreichbar ist, und der Sensor als ein Infrarotzeilensensor ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarotzeilensensor vor dem Stauchgerüst angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarotzeilensensor hinter dem Stauchgerüst ange­ ordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Infrarotzeilensensor vor und ein Infrarotzeilensen­ sor hinter dem Stauchgerüst angeordnet ist.