EP1491268A2 - Verfahren zum Kaltwalzen metallischen Bandes - Google Patents

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EP1491268A2
EP1491268A2 EP04013220A EP04013220A EP1491268A2 EP 1491268 A2 EP1491268 A2 EP 1491268A2 EP 04013220 A EP04013220 A EP 04013220A EP 04013220 A EP04013220 A EP 04013220A EP 1491268 A2 EP1491268 A2 EP 1491268A2
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EP
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strip
fluctuations
reel
hardness
inlet
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EP1491268A3 (de
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Frank Dipl.-Ing. Feldmann
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ABB Patent GmbH
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    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/38—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll bending

Definitions

  • the invention relates to a method for cold rolling metallic strip according to the preamble of claim 1.
  • the invention can be used for example for the production of strips from iron and non-iron alloys.
  • FIG. 3 shows the time profiles of variables of interest - such as the deviation on the outlet side, the rolling force, the inlet and outlet side belt speeds, the circumferential roller speed and the speed of the inlet-side reel - on the belt header.
  • variables of interest - such as the deviation on the outlet side, the rolling force, the inlet and outlet side belt speeds, the circumferential roller speed and the speed of the inlet-side reel - on the belt header.
  • the very strong thickness deviations on the outlet side can be clearly recognized during the initial phase of cold rolling.
  • Both Figures 3, 4 show a much higher rolling force level in the area of the disturbances (fluctuations), which cannot be explained by better lubrication in the roll gap at a higher speed.
  • the frequency of the adverse fluctuations that occur corresponds to the speed of the reel on the inlet side.
  • the amplitudes drop - depending on the case under consideration - band head piece or band end piece - or rise sharply.
  • the wavelength of the thickness deviations depends on the circumference of the reel on the inlet side, extended by the ratio between the strip thickness on the inlet side and the outlet side.
  • Fig. 5 shows a sketch to explain the physical causes of the "Christmas tree effect occurring at the band head.
  • the explanation for the" Christmas tree effect "occurring at the band head is that the coil in a storage device with the hot-rolled band is not uniform across the entire volume, but cools asymmetrically. Heat is removed from the coil more quickly and more intensely than through the outer jacket surfaces of the coil, which are only “flushed with air", via the contact surfaces of the coil with the bearing device. In this way, zones of different temperature are formed after hot rolling across the cross section of the coil, as the left section of FIG. 5 shows.
  • the temperature of the strip falls below the recrystallization temperature in sections, which leads to strong fluctuations (variations, deviations from the desired value) in the hardness as a function of the strip length in the strip, that is to say in the strip head piece before cold rolling, such as the right one Section of Fig. 5 shows.
  • the exact profile of these fluctuations in hardness depends heavily on the exact conditions and the resulting asymmetrical temperature conditions during storage of the coil.
  • non-uniform recrystallization due to asymmetrical temperature conditions during stress-free annealing can cause similar problems with fluctuating hardness during cold rolling after annealing.
  • the sensitivity of the ratio of strip thickness to hardness fluctuation can vary within a wide range - for example 5 ⁇ m / MPa ... 50 ⁇ m / MPa.
  • the fluctuations in the mass flow and the strip tension are mainly caused by the fluctuations in the strip thickness at the outlet end resulting from the fluctuating hardness.
  • rolling mills with their strip thickness detection devices measure the fluctuations indirectly in terms of hardness with a higher sensitivity than tensile strength tests of selected strip pieces carried out offline, for example.
  • Usual strip thickness detection devices achieve a measuring accuracy in the range of +/- 0.3 ⁇ m.
  • the invention has for its object to provide an improved method for cold rolling metallic strip, with which a fluctuation in hardness is effectively recognized and in particular can be prevented that strip head pieces and strip end pieces with fluctuating strip thickness on the outlet side arise.
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that in order to ensure high quality with regard to the cold-rolled strip, it is of great importance to identify variations (fluctuations) in the hardness of the (for example hot-rolled) entry-side strip as quickly as possible, because this is helpful, in order to be able to master the problems occurring during the cold rolling due to fluctuating hardness and consequently to achieve the high product quality with regard to the strip thickness on the outlet side which is desirable by means of the cold rolling.
  • the hot rolling or annealing and storage conditions of the same strips can also be improved.
  • FIG. 1 shows an arrangement for the identification, detection and compensation of a "Christmas tree effect occurring in a strip due to fluctuating hardness.
  • the figure shows a roll stand suitable for cold rolling with strip winding devices and detection devices (sensors) for important measured values (process signals, variables,
  • a generally known roll stand 1 with upper support roll 2, lower support roll 3, upper intermediate roll 4, lower intermediate roll 5, upper work roll 6 and lower work roll 7.
  • a belt 8 runs through the roll gap formed between the work rolls 6, 7
  • the direction of movement of the strip 8 is indicated by an arrow
  • This strip 8 is unwound from an inlet-side reel (unwinder, decoiler) 9.
  • the strip 8 reaches the roll stand 1 via an inlet-side deflection roller 10 (measuring roller for detecting the strip tension of the inlet-side strip) ,
  • the strip 8 leaves the roll stand 1 and arrives at an exit-side reel (reel, rewinder) 13 via an exit-side strip thickness detection device 11 for detecting fluctuations in the exit-side strip thickness ⁇ h 1 and a return-side deflection roller 12 (measuring roller for detecting the strip tension of the exit-side strip) for winding up the cold-rolled strip.
  • a measuring device 14 serves to record the belt speed v 1 on the exit side.
  • the belt speed v 1 on the exit side can also be estimated with the aid of other measured variables.
  • the fluctuations (variations) in the hardness of the incoming strip cause relatively large disc-side thickness deviations, strip tension fluctuations and rolling force fluctuations with a frequency that corresponds to the speed (or a multiple of the speed) of the input-side reel 9, while at the same time there are typically no significant thickness deviations in the infeed band at such a frequency.
  • the principle of the "Christmas tree effect" detection carried out by means of the identification and detection device 18 now consists in fluctuations (deviations) in the exit-side strip thickness ⁇ h 1 , fluctuations (deviations) in the rolling force F r , fluctuations (deviations) in the strip tension F t0 des incoming strip and fluctuations (deviations) of the strip tension F t1 of the outgoing strip, the frequency of which is equal to the frequency of the speed of the inlet-side reel 9 or the frequency of which is a multiple of the speed of the inlet-side reel 9.
  • This identification and detection can be carried out with the aid of Cross-correlation or Fast Fourier transformation or with the help of a disturbance observer.
  • the profile of the strip tension fluctuations shows impulsive excitations with subsequent vibrations and is in no way purely sinusoidal.
  • the strip tension fluctuations due to local elevations and out-of-roundness of the coil also cause fluctuations in the strip thickness on the outlet side, these thickness deviations are relatively small compared to the thickness deviations due to the "Christmas tree effect".
  • the uncoilings of the harmonics of strip thickness, rolling force and strip tension are determined.
  • a roll force and strip thickness harmonic is calculated using the strip tension harmonic and an online roll gap model. If the measured rolling force and thickness amplitude is greater than the calculated values by a predetermined threshold value and there is no coiling speed dependency, the hardness fluctuation is recognized.
  • the fluctuations (variations) in hardness or the amplitude ratio of the fluctuations in hardness are estimated using an online roll gap model.
  • roller circumferential speeds of the stands are corrected in addition to the support roller position and reel speeds.
  • Compensation monitoring automatically switches the compensation "reel speed correction ⁇ v 0 + reel speed correction ⁇ v 1 + correction signal ⁇ s" to the strip tension controls 16 + 17 and the hydraulic roll gap control 15. If the remaining rolling force fluctuations harmonic flatness fluctuations when cause belt on the outlet side, these effects are compensated for by regulation with feedforward control of the roll bending. In other words, the disadvantageous effect of the rolling force fluctuation on the strip flatness is compensated for by bending pre-control.

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  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kaltwalzen metallischen Bandes (8) vorgeschlagen, welches von einer einlaufseitigen Haspel (9) abgewickelt wird, einen zwischen zwei Arbeitswalzen (6, 7) gebildeten, mittels einer Walzspaltregelung (15) eingestellten Walzspalt durchläuft und von einer auslaufseitigen Haspel (13) aufgewickelt wird. Unzulässig große Schwankungen der Härte des einlaufseitigen Bandes werden aufgefunden, indem mittels Kreuz-Korrelation oder Fast-Fourier-Transformation oder mit Hilfe eines Störgrößenbeobachters in Abhängigkeit von Abhaspel-Drehharmonischen Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke (Δh1) und/oder Schwankungen der Walzkraft (Fr) und/oder Schwankungen des Bandzuges (Ft0) des einlaufenden Bandes und/oder Schwankungen des Bandzuges (Ft1) des auslaufenden Bandes ermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kaltwalzen metallischen Bandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise zur Herstellung von Bändern aus Eisen- und Nichteisenlegierungen verwendet werden.
  • Während des Kaltwalzens von warmgewalzten Bändern (Stahlbändern) können Störungen, wie ungewöhnlich große Schwankungen (Abweichungen vom Sollwert) der auslaufseitigen Banddicke (auslaufseitige Dickenabweichungen), Bandzugschwankungen und Walzkraftschwankungen besonders am Band-Kopfstück oder Band-Endstück auftreten, obwohl die gemessenen Schwankungen der einlaufseitigen Banddicke (einlaufseitige Dickenabweichungen) im üblichen und zulässigen Rahmen bleiben. Die grafische Darstellung der Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke über die Bandlänge ähnelt einem "Christbaum", so dass dieser nachteilige Effekt nachstehend auch als "Christbaum-Effekt" bezeichnet wird.
  • Ähnliche Probleme können auch während des Kaltwalzens von Bändern spezieller Legierungen auftreten welche vorher spannungsfrei geglüht oder mit höheren Temperaturen kaltgewalzt worden sind.
  • Da die üblichen Banddicken-Regelungen (Monitor-Regelung oder Massenfluss-Regelung) diese auffälligen Schwankungen nicht ausreichend reduzieren können, stellen die betroffenen Bandabschnitte (insbesondere Band-Kopfstück, Band-Endstück) Ausschuss dar. Um die Bandlänge außer Toleranz möglichst klein zu halten, wird bei Massenfluss-Regelungen oft sehr langsam gefahren, was wiederum den Durchsatz reduziert. Existiert nur eine Monitor-Regelung, kann auch bei niedriger Geschwindigkeit keine Toleranzverbesserung erzielt werden.
  • In Fig. 3 sind für einen derartigen problematischen Fall die zeitlichen Verläufe von interessierenden Größen - wie auslaufseitige Dickenabweichung, Walzkraft, einlaufseitige und auslaufseitige Bandgeschwindigkeit, Walzenumfangsgeschwindigkeit und Drehzahl der einlaufseitigen Haspel - am Band-Kopfstück dargestellt. Insbesondere sind die sehr starken auslaufseitigen Dickenabweichungen während der Anfangsphase des Kaltwalzens klar zu erkennen.
  • In Fig. 4 sind für einen derartigen problematischen Fall die zeitlichen Verläufe von interessierenden Größen - wie auslaufseitige Dickenabweichung, Walzkraft, einlaufseitige und auslaufseitige Bandgeschwindigkeit, Walzenumfangsgeschwindigkeit und Drehzahl der einlaufseitigen Haspel - am Band-Endstück dargestellt. Insbesondere sind die sehr starken auslaufseitigen Dickenabweichungen und Walzkraftschwankungen während der Endphase des Kaltwalzens klar zu erkennen.
  • Beide Figuren 3, 4 zeigen ein wesentlich höheres Walzkraft-Niveau im Bereich der Störungen (Schwankungen), welches nicht durch bessere Schmierung im Walzspalt bei größerer Geschwindigkeit erklärt werden kann. Die Frequenz der auftretenden nachteiligen Schwankungen entspricht der Drehzahl der einlaufseitigen Haspel. Die Amplituden fallen-je nach betrachtetem Fall - Band-Kopfstück bzw. Band-Endstück - stark ab bzw. steigen stark an. Die Wellenlänge der Dickenabweichungen hängt ab vom Umfang der einlaufseitigen Haspel, verlängert um das Verhältnis zwischen einlaufseitiger und auslaufseitiger Banddicke.
  • Fig. 5 zeigt eine Skizze zur Erläuterung der physikalischen Ursachen des am Band-Kopfstück auftretenden "Christbaum-Effektes. Die Erklärung für den am Band-Kopfstück auftretenden "Christbaum-Effekt" ist, dass das in einer Lagervorrichtung befindliche Coil mit dem warmgewalzten Band nicht einheitlich über das gesamte Volumen, sondern asymmetrisch abkühlt. Über die Auflage- bzw. Berührungsflächen des Coils mit der Lagervorrichtung wird dem Coil schneller und intensiver Wärme entzogen als über die lediglich mit Luft "umspülten" Außenmantelflächen des Coils. Auf diese Weise entstehen nach dem Warmwalzen über den Querschnitt des Coils betrachtet Zonen unterschiedlicher Temperatur, wie der linke Abschnitt von Fig. 5 zeigt. In nachteiliger Weise fällt die Temperatur des Bandes abschnittsweise unter die Rekristallisations-Temperatur ab, was zu starken Schwankungen (Variationen, Abweichungen vom gewünschten Wert) der Härte in Abhängigkeit der Bandlänge beim Band, d. h. beim Band-Kopfstück vor dem Kaltwalzen führt, wie der rechte Abschnitt der Fig. 5 zeigt. Die genaue Ausbildung des Profils dieser Schwankungen der Härte hängt stark von den genauen Bedingungen und den hieraus resultierenden asymmetrischen Temperaturverhältnissen während der Lagerung des Coils ab.
  • Die Erklärung für den am Band-Endstück auftretenden "Christbaum-Effekt" ist, dass der gekühlte Aufwickeldorn des Coils nicht rasch genug aus dem heißen Coil entfernt wird Die ablaufende Kühlflüssigkeit führt zu asymmetrischen Kühlungsbedingungen und Abschnitte des Bandes können unter die Rekristallisations-Temperatur abkühlen. Dies wiederum verursacht starke Schwankungen der Härte in Abhängigkeit der Bandlänge beim Band, d. h. beim Band-Endstück vor dem Kaltwalzen.
  • In gleicher Weise kann eine nicht einheitliche Rekristallisation aufgrund asymmetrischer Temperaturbedingungen während eines Spannungsfrei-Glühens ähnliche Probleme bezüglich schwankender Härte während des Kaltwalzens nach erfolgtem Glühen verursachen.
  • Ferner kann auch eine nicht einheitliche Erholung während der Lagerung des Coils nach dem Kaltwalzen mit höheren Temperaturen eines Bandes spezieller Legierung zu den vorstehend beschriebenen Problemen bezüglich schwankender Härte führen.
  • Diese nachteiligen Schwankungen der Härte verursachen nachteilige Schwankungen hinsichtlich der Walzkraft und der auslaufseitigen Banddicke während eines nachfolgenden Kaltwalzens.
  • Abhängig von den Walzbedingungen, wie der Dimensionierung des Bandes, kann die Empfindlichkeit des Verhältnisses von Banddicken- zur Härteschwankung in einem weiten Bereich - beispielsweise 5µm/MPa... 50µm/MPa - variieren. Die Schwankungen hinsichtlich des Massenflusses und des Bandzuges werden hauptsächlich durch die aus der schwankenden Härte resultierenden Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke verursacht. Deshalb messen Walzanlagen mit ihren Banddicken-Erfassungseinrichtungen die Schwankungen indirekt hinsichtlich der Härte mit einer höheren Empfindlichkeit als beispielsweise offline durchgeführte Zugfestigkeitsprüfungen ausgewählter Bandstücke. Übliche Banddicken-Erfassungseinrichtungen erreichen eine Messgenauigkeit im Bereich +/- 0,3µm.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Kaltwalzen metallischen Bandes anzugeben, mit dem wirksam eine Härteschwankung erkannt wird und insbesondere verhindert werden kann, dass Band-Kopfstücke und Band-Endstücke mit schwankender auslaufseitiger Banddicke entstehen.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es für die Sicherstellung einer hohen Qualität hinsichtlich des kaltgewalzten Bandes von großer Wichtigkeit ist, Variationen (Schwankungen) der Härte des (beispielsweise warmgewalzten) einlaufseitigen Bandes möglichst schnell zu identifizieren, denn dies ist hilfreich, um die während des Kaltwalzens aufgrund schwankender Härte auftretenden Probleme beherrschen zu können und um folglich die mittels des Kaltwalzens wünschenswert hohe Produktqualität hinsichtlich auslaufseitiger Banddicke zu erzielen. Durch frühzeitige Identifikation der Härteschwankung können ebenfalls die Warmwalz- bzw. Glüh- und Lagerbedingungen gleicher Bänder verbessert werden.
  • Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten. Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1
    eine Anordnung zur Identifikation, Erfassung und Kompensation eines bei einem Band auftretenden "Christbaum-Effektes",
    Fig. 2
    einen Vergleich der zwischen einer üblichen Massenfluss-Regelung und einer Massenfluss-Regelung & Härte-Kompensation erzielten Resultate,
    Fig. 3
    interessierende Größen - wie auslaufseitige Dickenabweichung, Walzkraft, einlaufseitige und auslaufseitige Bandgeschwindigkeit, Walzenumfangsgeschwindigkeit und Drehzahl der einlaufseitigen Haspel - am Band-Kopfstück,
    Fig. 4
    interessierende Größen - wie auslaufseitige Dickenabweichung, Walzkraft, einlaufseitige und auslaufseitige Bandgeschwindigkeit, Walzenumfangsgeschwindigkeit und Drehzahl der einlaufseitigen Haspel - am Band-Endstück,
    Fig. 5
    eine Skizze zur Erläuterung der physikalischen Ursachen des am BandKopfstück auftretenden "Christbaum-Effektes".
  • In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Identifikation, Erfassung und Kompensation eines bei einem Band aufgrund schwankender Härte auftretenden "Christbaum-Effektes dargestellt. Die Figur zeigt ein zum Kaltwalzen geeignetes Walzgerüst mit Bandwickelvorrichtungen und Erfassungseinrichtungen (Sensoren) für wichtige Messwerte (Prozesssignale, Größen, Informationen). Es ist ein allgemein bekanntes Walzgerüst 1 mit oberer Stützwalze 2, unterer Stützwalze 3, oberer Zwischenwalze 4, unterer Zwischenwalze 5, oberer Arbeitswalze 6 und unterer Arbeitswalze 7 zu erkennen. Ein Band 8 durchläuft den zwischen den Arbeitswalzen 6, 7 gebildeten Walzspalt. Die Bewegungsrichtung des Bandes 8 ist mit einem Pfeil bezeichnet. Dieses Band 8 wird von einer einlaufseitigen Haspel (Abwickler, Abhaspel) 9 abgewickelt. Das Band 8 gelangt über eine einlaufseitige Umlenkrolle 10 (Messrolle zur Erfassung des Bandzuges des einlaufseitigen Bandes) zum Walzgerüst 1.
  • Das Band 8 verlässt das Walzgerüst 1 und gelangt über eine auslaufseitige Banddicken-Erfassungseinrichtung 11 zur Erfassung von Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke Δh1 und eine auslaufseitige Umlenkrolle 12 (Messrolle zur Erfassung des Bandzuges des auslaufseitigen Bandes) zu einer auslaufseitigen Haspel (Aufhaspel, Aufwickler) 13 zum Aufwickeln des kaltgewalzten Bandes. Eine Messeinrichtung 14 dient zur Erfassung der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit v1.
  • Eine (vorzugsweise hydraulische) Walzspaltregelung (HGC) 15 beaufschlagt das Walzgerüst 1 mit oberer Stützwalze 2, oberer Zwischenwalze 4 und oberer Arbeitswalze 6. Eine einlaufseitige Bandzugregelung (TC) 16 bzw. eine auslaufseitige Bandzugregelung (TC) 17 beaufschlagen die einlaufseitige Haspel 9 bzw. die auslaufseitige Haspel 13. Im Hinblick auf die Reduzierung bzw. Beseitigung des negativen "Christbaum-Effektes" sind eine identifikations- und Detektionseinrichtung 18 sowie eine nachgeschaltete Kompensations- und Überwachungseinrichtung 19 von großer Bedeutung. Als eingangsseitige Signale empfangen diese beiden Einrichtungen 18/19:
    • die Winkelgeschwindigkeit w0 respektive Drehzahl, Drehfrequenz, Umlaufgeschwindigkeit der einlaufseitigen Haspel 9,
    • die Winkelgeschwindigkeit w1 respektive Drehzahl, Drehfrequenz, Umlaufgeschwindigkeit der auslaufseitigen Haspel 17,
    • die aktuelle Walzkraft Fr der hydraulischen Walzspaltregelung 15,
    • den mittels einlaufseitiger Umlenkrolle 10 gebildeten Bandzug Ft0 des einlaufseitigen Bandes,
    • den mittels auslaufseitiger Umlenkrolle 12 gebildeten Bandzug Ft1 des auslaufseitigen Bandes,
    • die mittels Messeinrichtung 14 gewonnene auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 und
    • die mittels Banddicken-Erfassungseinrichtung 11 gewonnenen Schwankungen Δh1 der auslaufseitigen Banddicke.
  • Die auslaufseitige Bandgeschwindigkeit v1 kann auch mit Hilfe anderer Messgrößen geschätzt werden.
  • Als ausgangsseitige Signale geben diese beiden Einrichtungen 18/19 bedarfsweise folgende Signale ab:
    • eine Haspel-Geschwindigkeits-Korrektur Δv0 an die Bandzugregelung 16 für die einlaufseitige Haspel 9,
    • eine Haspel-Geschwindigkeits-Korrektur Δv1 an die Bandzugregelung 17 für die auslaufseitige Haspel 13 und
    • ein Korrektursignal Δs an die hydraulische Walzspaltregelung 15 für die Stützwalzen-Position der oberen Stützwalze 2 (bzw. der unteren Stützwalze bei Unterwalzenanstellung) des Walzgerüstes 1.
  • Wie bereits aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, verursachen die Schwankungen (Variationen) der Härte beim einlaufenden Band relativ große auslaufseitige Dickenabweichungen, Bandzugschwankungen und Walzkraftschwankungen mit einer Frequenz, welche der Drehzahl (bzw. einem Vielfachen der Drehzahl) der einlaufseitigen Haspel 9 entspricht, während gleichzeitig typischerweise keine signifikante Dickenabweichungen beim einlaufseitigen Band mit einer derartigen Frequenz auftreten.
  • Das Prinzip der mittels der Identifikations- und Detektionseinrichtung 18 durchgeführten "Christbaum-Effekt"-Detektion besteht nun darin, Schwankungen (Abweichungen) der auslaufseitigen Banddicke Δh1, Schwankungen (Abweichungen) der Walzkraft Fr, Schwankungen (Abweichungen) des Bandzuges Ft0 des einlaufenden Bandes und Schwankungen (Abweichungen) des Bandzuges Ft1 des auslaufenden Bandes aufzufinden, deren Frequenz gleich ist der Frequenz der Drehzahl der einlaufseitigen Haspel 9 oder deren Frequenz gleich ist einem Vielfachen der Drehzahl der einlaufseitigen Haspel 9. Diese Identifikation und Detektion kann mit Hilfe von Kreuz-Korrelation oder Fast-Fourier-Transformation oder mit Hilfe eines Störgrößenbeobachters erfolgen.
  • In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass lokale Erhebungen und Unrundheiten des Coils ebenfalls Bandzugschwankungen und Schwankungen hinsichtlich der auslaufseitigen Banddicke erzeugen, deren Frequenz gleich ist der Frequenz und deren Harmonischen der Drehzahl der einlaufseitigen Haspel 9. Im Unterschied zu den durch den "Christbaum-Effekt", d. h. aufgrund schwankender Härte verursachten Schwankungen nimmt die Amplitude dieser durch lokale Erhebungen / Unrundheiten des Coils verursachten Schwankungen des Bandzuges und der auslaufseitigen Banddicke jedoch mit zunehmender Umlaufgeschwindigkeit / Drehzahl der einlaufseitigen Haspel zu, während die Amplitude der durch den "Christbaum-Effekt", bei Härteschwankungen in den äußeren Lagen, verursachten Schwankungen mit zunehmender Umlaufgeschwindigkeit / Drehzahl (abnehmender Coil-Durchmesser) der einlaufseitigen Haspel im Gegensatz hierzu abnimmt.
  • Bei Auftreten von lokalen Erhebungen und Unrundheiten des Coils weist das Profil der Bandzugschwankungen impulsförmige Anregungen mit nachfolgenden Schwingungen auf und ist keinesfalls rein sinusförmig. Zwar verursachen die Bandzugschwankungen aufgrund von lokalen Erhebungen und Unrundheiten des Coils ebenfalls Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke, jedoch sind diese Dickenabweichungen relativ klein im Vergleich zu den Dickenabweichungen aufgrund des "Christbaum-Effektes".
  • Für die Identifikation eines "Christbaum-Effektes" werden die Abhaspel Drehharmonischen von Banddicke, Walzkraft und Bandzug ermittelt. Mit der Bandzugharmonischen und einem Online-Walzspalt-Modells wird eine Walzkraft-, und Banddickenharmonische berechnet. Ist die gemessene Walzkraft- und Dickenamplitude um einen vorgegebenen Schwellwert größer als die berechnete Werte und liegt keine Haspeldrehzahlabhängigkeit vor, ist damit die Härteschwankung erkannt.
  • Nach Identifikation und Detektion des "Christbaum-Effektes" werden die Schwankungen (Variationen) der Härte bzw. das Amplituden-Verhältnis der Schwankungen der Härte mit Hilfe eines Online-Walzspalt-Modells geschätzt.
  • Nach Detektion eines "Christbaum-Effektes" ergeben sich prinzipiell zwei unterschiedliche Vorgehensweisen, um die gewünschte hohe Produktqualität hinsichtlich des Kriteriums "Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke" zu erzielen:
    • 1) Das Band wird nach dem Kaltwalzen (erster Stich) geglüht, um die Schwankungen hinsichtlich der Härte zu beseitigen. Die aufgrund der schwankenden Härte des Bandes resultierenden Schwankungen hinsichtlich der auslaufseitigen Banddicke des ersten Durchganges (Stiches) müssen dann im darauffolgenden Stich durch die Dickenregelung kompensiert werden.
    • 2) Es erfolgt online eine Kompensation der aufgrund der Härteschwankungen resultierenden Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke.
  • Bei der Vorgehensweise 2) werden die mit Hilfe des vorstehend erwähnten Online-Walzspalt-Modells gewonnenen geschätzten Schwankungen der Härte verwendet, um die resultierenden auslaufseitigen Dickenabweichungen und Bandzugschwankungen durch Einsatz einer dynamischen Walzspalt-Positionierung und durch Vorgabe von Haspel-Geschwindigkeits-Korrekturen für die einlaufseitige und die auslaufseitige Haspel zu kompensieren. Dies erfolgt mit Hilfe der Kompensations- und Überwachungseinrichtung 19, welche folgende Signale abgibt:
    • eine Haspel-Geschwindigkeits-Korrektur Δv0 an die Bandzugregelung 16 für die einlaufseitige Haspel 9,
    • eine Haspel-Geschwindigkeits-Korrektur Δv1 an die Bandzugregelung 17 für die auslaufseitige Haspel 13 und
    • ein Korrektursignal Δs an die hydraulische Walzspaltregelung 15 für die Stützwalzen-Position der oberen Stützwalze 2 (bzw. der unteren Stützwalze bei Unterwalzenanstellung) des Walzgerüstes 1.
  • Bei Tandem-Walzanlagen werden außer der Stützwalzen-Position und Haspel-Geschwindigkeiten auch die Walzenumfangsgeschwindigkeiten der Gerüste korrigiert.
  • Eine Kompensations-Überwachung schaltet die Kompensation "Haspel-Drehzahl-Korrektur Δv0 + Haspel-Drehzahl-Korrektur Δv1 + Korrektursignal Δs" automatisch auf die Bandzugregelungen 16 + 17 und die hydraulische Walzspaltregelung 15. Falls die bestehen bleibenden Walzkraftschwankungen harmonische Planheits-Schwänkungen beim auslaufseitigen Band verursachen, werden diese Effekte durch eine Regelung mit Störgrößenäufschaltung der Walzenbiegung kompensiert. Mit anderen Worten wird der nachteilige Effekt der Walzkraftschwankung auf die Bandplanheit durch eine Biegevorsteuerung kompensiert.
  • Fig. 2 zeigt einen Vergleich zwischen dem mit Hilfe einer üblichen Massenfluss-Regelung erzielten Resultat und dem Resultat, welches mit Hilfe einer gemäß den vorstehenden Erläuterungen realisierten Massenfluss-Regelung & Härte-Kompensation erzielt wird. Im linken Bildteil ist die Bandgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Bandlänge gezeigt, während im rechten Bildteil die auslaufseitige Banddickenschwankung (um den Idealwert Banddickenschwankung = Null schwankend) in Abhängigkeit der Bandlänge für die beiden Fälle
    • Einsatz einer Massenfluss-Regelung
    • Einsatz einer Massenfluss-Regelung und einer Härte-Kompensation. dargestellt ist. Die positive Wirkung der Härte-Kompensation, d. h. die relativ starke Herabsetzung (Abschwächung) der Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke auf einen tolerierbaren Werte, ist deutlich zu erkennen.
    Bezugszeichenliste:
    • 1
    Walzgerüst
    2
    obere Stützwalze
    3
    untere Stützwalze
    4
    obere Zwischenwalze
    5
    untere Zwischenwalze
    6
    obere Arbeitswalze
    7
    untere Arbeitswalze
    8
    Band
    9
    einlaufseitige Haspel (Abhaspel)
    10
    einlaufseitige Umlenkrolle (Messrolle)
    11
    auslaufseitige Banddicken-Erfassungseinrichtung
    12
    auslaufseitige Umlenkrolle (Messrolle)
    13
    auslaufseitige Haspel (Aufhaspel)
    14
    Messeinrichtung zur Erfassung der auslaufseitigen Bandgeschwindigkeit
    15
    hydraulische Walzspaltregelung
    16
    einlaufseitige Bandzugregelung
    17
    auslaufseitige Bandzugregelung
    18
    Identifikations- und Detektionseinrichtung
    19
    Kompensations- und Überwachungseinrichtung
    Ft0
    Bandzug des einlaufseitigen Bandes
    Ft1
    Bandzug des auslaufseitigen Bandes
    Fr
    Walzkraft
    Δh1
    Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke
    Δs
    Korrektursignal für Stützwalzen-Position
    v1
    auslaufseitige Bandgeschwindigkeit
    Δv0
    Haspel-Geschwindigkeits-Korrektur für einlaufseitige Haspel
    Δv1
    Haspel-Geschwindigkeits-Korrektur für auslaufseitige Haspel
    w0
    Winkelgeschwindigkeit respektive Drehzahl der einlaufseitigen Haspel
    w1
    Winkelgeschwindigkeit respektive Drehzahl der auslaufseitigen Haspel

Claims (6)

  1. Verfahren zum Kaltwalzen metallischen Bandes (8), welches von einer einlaufseitigen Haspel (9) abgewickelt wird, einen zwischen zwei Arbeitswalzen (6, 7) gebildeten, mittels einer Walzspaltregelung (15) eingestellten Walzspalt durchläuft und von einer auslaufseitigen Haspel (13) aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unzulässig große Schwankungen der Härte des einlaufseitigen Bandes aufgefunden werden, indem mittels Kreuz-Korrelation oder Fast-Fourier-Transformation oder mit Hilfe eines Störgrößenbeobachters in Abhängigkeit von Abhaspel-Drehharmonischen Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke (Δh1) und/oder Schwankungen der Walzkraft (Fr) und/oder Schwankungen des Bandzuges (Ft0) des einlaufenden Bandes und/oder Schwankungen des Bandzuges (Ft1) des auslaufenden Bandes ermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass unter Verwendung eines Online-Walzspalt-Modells die Walzkraft und die Dickenschwankung für die gemessene Bandzugschwankung berechnet und mit den gemessenen Werten verglichen werden, wobei - unter Beachtung zunehmender / abnehmender Drehzahl der einlaufseitigen und/oder auslaufseitigen Haspel (9, 13) - eine Härteschwankung detektiert ist, wenn die Differenz zwischen gemessenen und berechneten Werten einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwankungen der Härte mit Hilfe eines Online-Walzspalt-Modells geschätzt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch unzulässig große Schwankungen der Härte des einlaufseitigen Bandes verursachten Schwankungen der auslaufseitigen Banddicke und/oder des Bandzuges online kompensiert werden, indem Haspel-Drehzahl-Korrekturen (Δv0, Δv1) an die Bandzugregelungen (16, 17) für die einlaufseitige und auslaufseitige Haspel (9, 13) sowie Korrektursignale (Δs) an die Walzspaltregelung (15) abgegeben werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Tandemgerüsten zusätzlich die Walzenumfangsgeschwindigkeiten korrigiert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nachteilige Effekt der Walzkraftschwankung auf die Bandplanheit durch eine Biegevorsteuerung kompensiert wird.
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