DE102009014099A1

DE102009014099A1 - Vorrichtung und Verfahren zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes

Info

Publication number: DE102009014099A1
Application number: DE102009014099A
Authority: DE
Inventors: Olaf Norman Dr. Jepsen; Christian Dr. Mengel; Peter Sudau
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2010-04-29
Also published as: RU2466809C1; UA98923C2; EP2346626A2; KR101334617B1; WO2010049125A2; EP2346626B1; WO2010049125A3; CN102202807A; US9266156B2; CN102202807B; US20110247380A1; KR20110047270A; JP2012506774A

Abstract

Eine Vorrichtung zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes, vorzugsweise eines Warmbandes vor einer Wickelvorrichtung (3), mit beidseits des Walzbandes vorgesehenen parallelen ersten und zweiten Seitenführungen, die durch unabhängig voneinander verstellbare Verstellmittel aufeinander zu oder voneinander weg verschiebbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (14, 15, 16) zur Dämpfung des periodischen Verlaufens des Walzbandes vorgesehen ist, der als Ausgangsgrößen bei der Führung des Walzbandes wirkende Kräfte und/oder Positionen der Seitenführungen und/oder des Walzbandes zuführbar sind und dass die Regeleinrichtung (14, 15, 16) aufgrund der gemessenen Ausgangsgrößen die Positionen der Seitenführungen und/oder Kräfte regelt, die die Seitenführungen auf das Walzband ausüben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes, vorzugsweise eines Warmbandes vor einer Wickelvorrichtung, mit beidseits des Walzbandes vorgesehenen parallelen ersten und zweiten Seitenführungen, die durch unabhängig voneinander verstellbare Verstellmittel aufeinander zu oder voneinander weg verschiebbar sind.
Warmbandhaspeln sind am Ende von Warmbandstraßen angeordnet und haben die Funktion, Warmband nach dem Walzen zu Bunden aufzuwickeln. Das Band wird dabei unter Zugspannung aufgewickelt, um ein ausreichend fest gewickeltes und kantengerades Band zu erzeugen und ein Aufspringen des Bundes nach dem Fertigwickeln zu vermeiden.
Während des Wickelns kann es unter bestimmten Umständen zum periodischen seitlichen Verlaufen des Walzbandes kommen. Dabei kann die Amplitude abklingen, während des gesamten Wickelns konstant bleiben oder anwachsen. Besonders bei hochfesten Güten oder niedrigen Wickeltemperaturen ist das periodische Verlaufen zu beobachten. Die Auslöser für den Beginn der Schwingungen sind vor allem Unplanheiten oder sogenannte „Säbel” am Bandkopf, während des Wickelns auftretender Zugverlust oder andere Störungen im Verlauf des Wickelvorgangs.
Durch das periodische Verlaufen wird die Wickelqualität verschlechtert. Das Band wird nicht kantengerade gewickelt, es kommt zu losen Windungen und in extremen Fällen zu Instabilität und zum Abbruch des Wickelprozesses. Während des periodischen Verlaufens wandert das Walzband auf dem Bund, im Treiber und zwischen den Seitenführungen sinusförmig hin und her. Dabei können auf dem Bund Amplituden von 50 mm und mehr erreicht werden. Es treten hohe Kräfte in den Seitenführungen auf, was zu Kantenschäden und zum Umknicken der Bandkante führen kann.
Aus der DE 40 03 717 A1 ist eine Seitenführung für auf einem Rollgang transportiertes Walzband, vorzugsweise Warmband vor einem Haspel, bekannt. Es sind beidseits des Walzbandes aufeinander zu bzw. voneinander weg verschiebbare Führungslineale oder Seitenführungen vorgesehen, die in einem ersten Schritt grob vorpositionierbar und in einem zweiten Schritt an das Walzband anpressbar sind. Hierzu werden Hydraulikzylinder eingesetzt, die in dem zweiten Schritt den erforderlichen Anpressdruck aufzubringen vermögen. Die Hydraulikzylinder bewirken die Verschiebung der Führungslineale sowohl während des ersten als auch während des zweiten Schrittes. Für die Steuerung der Hydraulikzylinder ist eine Regelvorrichtung vorgesehen, die über die ihr als Stellglieder nachgeordneten Hydraulikzylinder während des ersten Schrittes die Führungslineale aus einer zurückgezogenen Ausgangsposition auf eine vorgebbare Position vorschieben. Während des zweiten Schrittes wird mindestens einer der Hydraulikzylinder sowohl positions- als auch kraftgeregelt.
Auch aus der WO 2002 030587 A1 ist eine Vorrichtung zum Führen eines Metallstreifens zu einem Haspel bekannt, bei der seitliche Führungslineale zum Einsatz kommen. In Laufrichtung des Metallbandes sind auf beiden Seiten jeweils ein erstes und ein zweites Führungslineal vorgesehen. Die Positionen der zweiten Führungslineale bezüglich des Metallbandes werden unabhängig von den Positionen der ersten Führungslineale durch Positionsregler geregelt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Regeleinrichtung zur Dämpfung des periodischen Verlaufens des Walzbandes vorgesehen ist, der als Eingangsgrößen bei der Führung des Walzbandes wirkende Kräfte und/oder Positionen der Führungslineale und/oder des Walzbandes zuführbar sind und dass die Regeleinrichtung aufgrund der gemessenen Eingangsgrößen die Positionen der Führungslineale und/oder Kräfte regelt, die die Seitenführungen auf das Walzband ausüben.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zur Dämpfung und Vermeidung des seitlichen Verlaufens des Metallbandes geschaffen wird. Damit wird der Wickelprozess stabilisiert. Als Stellsystem werden in an sich bekannter Weise die Seitenführungen oder Führungslineals im Bereich vor dem Wickelhaspel eingesetzt. Die Seitenführungen lassen sich senkrecht in Bezug auf das Wickelband verstellen, um ihre Positionen an die Breite des jeweils zu wickelnden Bandes anzupassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit Vorteil wird eine Differenzkraft aus den jeweils auf die beiden Führungslineale wirkenden Kräften gewonnnen und dann der Regeleinrichtung zugeführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung werden der Regeleinrichtung die Kräfte der Treiberanstellung auf das Walzband und/oder die Positionen der Treiberanstellung an dem Walzband als Ausgangsgrößen zugeführt.
Zusätzlich lässt sich mit Vorteil vorsehen, dass der Regeleinrichtung die gemessene Bandmittenposition des Walzbandes und/oder ein gemessener Differenzzug des Walzbandes, insbesondere im Bereich des Haspels, als Eingangsgrößen zugeführt werden.
Von Vorteil ist es außerdem, wenn die Regeleinrichtung einen Regler umfasst, dem die Kräfte, die die beiden Führungslineale auf das Walzband ausüben, zuführbar sind und die aus diesen jeweils Wegsignale für die beiden Führungslineale erzeugt.
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn dem Regler für die beiden Seiten des Walzbandes ein erster bzw. ein zweiter Positionsregler nachgeordnet sind, wobei dem ersten Positionsregler die Summe aus dem von dem Regler erzeugten Wegsignal und der Differenz zwischen dem Positionssollwert und dem Positionsistwert des ersten Führungslineals und dem zweiten Positionsregler die Differenz aus dem von dem Regler erzeugten Wegsignal und der Differenz zwischen dem Positionssollwert und dem Positionsistwert des zweiten Führungslineals zuführbar ist.
Vorzugsweise erzeugen die beiden Positionsregler jeweils Ventilsollwerte für Hydraulikzylinder zur Betätigung der Führungssignale oder Seitenführungen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes, vorzugsweise eines Warmbandes vor einer Wickelvorrichtung, mit beidseits des Walzbandes vorgesehenen parallelen ersten und zweiten Seitenführungen, die durch unabhängig voneinander verstellbare Verstellmittel aufeinander zu oder voneinander weg verschoben werden.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung das periodische Verlaufen des Walzbandes dämpft, wobei der Regelvor richtung als Ausgangsgrößen bei der Führung des Walzbandes wirkende Kräfte und/oder Positionen der Seitenführungen und/oder des Walzbandes zugeführt werden und die Regeleinrichtung aufgrund der gemessenen Eingangsgrößen die Positionen der Seitenführungen und/oder Kräfte regelt, die die Seitenführungen auf das Walzband ausüben.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die Vorderseite eines Metallbandhaspels mit einer einen Seitenführungsbereich umfassenden Einrichtung zur Zuführung eines Metallbandes zu einer Wickelvorrichtung,
2 einen schematisch dargestellten Querschnitt entlang einer Schnittlinie A-A aus 1 durch die mit dem Metallband bewickelte Wickelvorrichtung, wobei das seitliche Verlaufen des Metallbandes während des Wickelvorgangs periodisch und abklingend ist,
3 einen schematisch dargestellten Querschnitt entlang einer Schnittlinie A-A aus 1 durch die mit dem Metallband bewickelte Wickelvorrichtung, wobei das seitliche Verlaufen des Metallbandes während des Wickelvorgangs periodisch und kontinuierlich ist,
4 einen schematisch dargestellten Querschnitt entlang einer Schnittlinie A-A aus 1 durch die mit dem Metallband bewickelte Wickelvorrichtung, wobei das seitliche Verlaufen des Warmbandes während des Wickelvorgangs periodisch und zunehmend ist,
5 eine Draufsicht auf die Oberseite des Seitenführungsbereichs gemäß 1 mit hydraulisch verstellbaren Seitenführungselementen und
6 ein Ausführungsbeispiel für eine Regelung zur Dämpfung des periodischen Verlaufens.
Ein Metallbandhaspel 1 (1) dient zum Aufwickeln eines Metallbandes 2, insbesondere eines Warmbandes, mittels einer Wickelvorrichtung 3, auf die das Metallband 2 in Form eines Bundes 4 auf einen Dorn 5 aufgewickelt werden soll. Das Metallband 2 wird über einen Seitenführungsbereich 6 geführt, durch einen eine Treiberunterrolle 7 und eine Treiberoberrolle 8 umfassenden Treiber gezogen und schließlich auf der Wickelvorrichtung 3 aufgewickelt.
Während des Wickelprozesses kann es unter bestimmten Umständen zu einem periodischen seitlichen Verlaufen des Walzbandes 2 kommen, d. h. das Metallband 2 wird nicht mittig und kantengerade auf dem Wickeldorn 5 der Wickelvorrichtung 3 aufgewickelt, sondern weicht seitlich von der mittleren Position ab. Beispielsweise entstehen periodische Abweichungen von der mittleren Position auf dem Wickeldorn 5. Dabei kann die Amplitude des seitlichen Versatzes des Metallbandes 2 gegenüber der gewünschten mittleren Stellung während des Wickelvorgangs abklingen (2), während des gesamten Wickelvorgangs konstant bleiben (3) oder während des Wickelvorgangs anwachsen (4).
Erfindungsgemäß umfasst der Metallbandhaspel 1 im Seitenführungsbereich 6 (5) auf beiden Seiten, d. h. auf der Bedienseite wie auf der Antriebsseite, hydraulisch betätigte Anstellzylinder 9, 10, um Seitenführungen 11, 12 entsprechend der gewünschten Position des Metallbandes 2 verstellen zu können, wobei der Anstellzylinder 9 auf der Bedienseite und der Anstellzylinder 10 auf der Antriebsseite angeordnet ist. Das Metallband 2 läuft in diesem Bereich über Rollen 13.
Gemäß der Erfindung werden folgende Größen in den Regelungsvorgang einbezogen:

F_SBS: Kraft der Seitenführung 11 auf der Bedienseite auf die Seitenkante des Metallbandes 2,
F_SAS: Kraft der Seitenführung 12 auf der Antriebsseite auf die Seitenkante des Metallbandes 2,
Δs_D: Differenzposition als Zusatzsollwert,
S_BSREF: Positionssollwert der Seitenführung 11 auf der Bedienseite,
S_BSACT: Positionsistwert der Seitenführung 11 auf der Bedienseite,
S_ASREF: Positionssollwert der Seitenführung 12 auf der Antriebsseite,
S_ASACT: Positionsistwert der Seitenführung 12 auf der Antriebsseite,
y_VAS: Ventilsollwert eines Ventils des Anstellzylinders 9 auf der Bedienseite und
y_VBS: Ventilsollwert eines Ventils des Anstellzylinders 10 auf der Betriebsseite.

Einem Regler 14 (6) werden die beiden Kraftwerte F_SBS der Seitenführung 11 auf der Bedienseite und F_SAS der Seitenführung 12 auf der Antriebsseite als Eingangswerte zugeführt. Der Regler 14 gewinnt aus der Differenz einen Positionswert, nämlich die Differenzposition Δs_D. Andererseits wird aus der Differenz aus dem Positionssollwert S_ASREF der Seitenführung 12 und dem Positionsistwert S_ASACT der Seitenführung 12 ein erster Positionswert gewonnen, der mit dem Wert Δs_D aufsummiert wird und einem Positionsregler 15 für die Antriebsseite zugeführt, der daraus den Ventilsollwert y_VAS erzeugt, um den Anstellzylinder 9 zu betätigen.
Andererseits wird der von dem Regler 14 gewonnene Wert Δs_D von einem zweiten Positionswert subtrahiert, der aus der Differenz aus dem Positionssollwert S_BSREF der Seitenführung 11 und dem Positionsistwert S_BSACT der Seitenführung 11 erzeugt wird. Der durch die Subtraktion des Wertes Δs_D erzeugte Wert wird einem Positionsregler 16 für die Bedienseite zugeführt, der daraus den Ventilsollwert Y_BAS erzeugt, um den Anstellzylinder 10 zu betätigen. Auf diese Weise wird eine individuelle Regelung der Positionen der beiden Anstellzylinder 9, 10 ermöglicht.

1: Metallbandhaspel
2: Metallband
3: Wickelvorrichtung
4: Bund
5: Wickeldorn
6: Seitenführungsbereich
7: Treiberunterrolle
8: Treiberoberrolle
9: Anstellzylinder
10: Anstellzylinder
11: Seitenführung
12: Seitenführung
13: Rollen
14: Regler
15: Positionsregler
16: Positionsregler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4003717 A1 [0005]
- WO 2002030587 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes (2), vorzugsweise eines Warmbandes vor einer Wickelvorrichtung (3), mit beidseits des Walzbandes (2) vorgesehenen parallelen ersten und zweiten Seitenführungen (11, 12), die durch unabhängig voneinander verstellbare Verstellmittel (9, 10) aufeinander zu oder voneinander weg verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (14, 15, 16) zur Dämpfung des periodischen Verlaufens des Walzbandes (2) vorgesehen ist, der als Eingangsgrößen bei der Führung des Walzbandes (2) wirkende Kräfte und/oder Positionen der Seitenführungen (11, 12) und/oder des Walzbandes (2) zuführbar sind und dass die Regeleinrichtung (14, 15, 16) aufgrund der gemessenen Ausgangsgrößen die Positionen der Seitenführungen (11, 12) und/oder Kräfte regelt, die die Seitenführungen (11, 12) auf das Walzband (2) ausüben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (14, 15, 16) eine aus den jeweils auf die beiden Seitenführungen (11, 12) wirkenden Kräften gewonnene Differenzkraft (F_SAS–F_SBS) zuführbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (14, 15, 16) die Kräfte der Anstellung eines Treibers (7, 8) auf das Walzband (2) und/oder die Positionen der Anstellung des Treibers (7, 8) an dem Walzband (2) als Ausgangsgrößen zuführbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (14, 15, 16) die gemessene Bandmittenposition des Walzbandes (2) und/oder ein gemessener Differenzzug des Walzbandes (2), insbesondere im Bereich des Haspels, als Ausgangsgrößen zuführbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14, 15, 16) einen Regler (14) umfasst, dem die Kräfte, die die beiden Seitenführungen auf das Walzband (2) ausüben, zuführbar sind und der aus diesen jeweils Wegsignale für die beiden Seitenführungen (11, 12) erzeugt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler (14) für die beiden Seiten des Walzbandes ein erster bzw. ein zweiter Positionsregler (15, 16) nachgeordnet ist, wobei dem ersten Positionsregler (15) die Summe aus dem von dem Regler (14) erzeugten Wegsignal und der Differenz zwischen dem Positionssollwert und dem Positionsistwert der ersten Seitenführung (12) und dem zweiten Positionsregler (16) die Differenz aus dem von dem Regler (14) erzeugten Wegsignal und der Differenz zwischen dem Positionssollwert und dem Positionsistwert der zwei ten Seitenführung (11) zuführbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Positionsregler (15, 16) jeweils Ventilsollwerte für Hydraulikzylinder (9, 10) zur Betätigung der Seitenführungen (11, 12) erzeugen.
Verfahren zur seitlichen Führung eines auf einem Rollgang transportierten Walzbandes (2), vorzugsweise eines Warmbandes vor einer Wickelvorrichtung (3), mit beidseits des Walzbandes (2) vorgesehenen parallelen ersten und zweiten Seitenführungen (11, 12), die durch unabhängig voneinander verstellbare Verstellmittel (9, 10) aufeinander zu oder voneinander weg verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (14, 15, 16) das periodische Verlaufen des Walzbandes (2) dämpft, wobei der Regelvorrichtung als Ausgangsgrößen bei der Führung des Walzbandes (2) wirkende Kräfte und/oder Positionen der Seitenführungen (11, 12) und/oder des Walzbandes (2) zugeführt werden und die Regeleinrichtung (14, 15, 16) aufgrund der gemessenen Ausgangsgrößen die Positionen der Seitenführungen (11, 12) und/oder Kräfte regelt, die die Seitenführungen (11, 12) auf das Walzband (2) ausüben.