DE10004532A1 - Device for rolling strips with a periodically variable strip thickness - Google Patents
Device for rolling strips with a periodically variable strip thicknessInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Walzen von Bän dern, mittels eines Walzgerüstes mit einem Walzensatz zur Be grenzung des Walzspaltes und einem Anstellsystem zur Bestim mung der Weite des Walzspaltes. Vor dem Walzgerüst befindet sich eine Abwickelhaspel, eine Aufwickelhaspel ist dem Walzge rüst nachgeordnet. Das in seiner Dicke zu reduzierende Bandma terial wird von der Abwickelhaspel unter Zug abgewickelt, durch den Walzspalt zwischen den Walzen des Walzensatzes hin durchgeführt und wiederum unter Zug auf die Aufwickelhaspel aufgewickelt. Angestrebt wird dabei eine möglichst gleichmäßi ge Dicke des bandförmigen Walzgutes nach dem Verlassen des Walzspaltes, wie selbstverständlich auch das auf der Abwickel haspel in der Form eines Coils befindliche bandförmige Aus gangswalzgut eine möglichst gleiche Dicke über die gesamte Länge haben soll. Es soll also bei den bekannten Lösungen das bandförmige Walzgut eine möglichst konstante Ausgangsdicke und eine möglichst konstante, geringere Enddicke haben. Sollen, beispielsweise im Karosseriebau, flächige Bleche in verschie denen Bereichen unterschiedliche Dicken haben, so werden Blechbänder unterschiedlicher Dicken miteinander verschweißt.The present invention relates to the rolling of strips , by means of a roll stand with a set of rolls for loading limitation of the roll gap and an adjustment system for determination the width of the roll gap. Located in front of the rolling stand a decoiler, a decoiler is the roller prepare subordinate. The bandma to be reduced in thickness material is unwound from the decoiler under tension, through the roll gap between the rolls of the roll set carried out and again under tension on the take-up reel wound up. The aim here is to be as uniform as possible ge thickness of the strip-shaped rolling stock after leaving the Roll gap, as is naturally the case on the unwind reel in the form of a coil, band-shaped Aus rolling stock has the same possible thickness over the entire Length. So it should be with the known solutions strip-shaped rolling stock has a starting thickness that is as constant as possible and have a constant, smaller final thickness as possible. Should, for example in body construction, flat sheets in various where areas have different thicknesses Sheet metal strips of different thicknesses welded together.
Im Laborbetrieb wurden auch schon Blechbänder gewalzt, die in Längsrichtung des Bandes aufeinanderfolgenden Bandabschnitten unterschiedlicher Dicken haben. Folgen einmalig Abschnitte unterschiedlicher Dicken aufeinander, so kann das relativ pro blemlos durch Veränderung der Weite des Walzspaltes erfolgen. Sollen jedoch periodisch Streifenabschnitte unterschiedlicher Dicken aufeinanderfolgen, so kann nur bei einer relativ gerin gen Bandlaufgechwindigkeit ein sauberer Übergang zwischen den einzelnen unterschiedlich dicken Bandabschnitten gewährleistet werden. Die mögliche Bandlaufgeschwindigkeit ist zu gering, um den Laborbetrieb in den Bereich industrieller Massenfertigung zu übernehmen. Die Probleme bei der Fertigung von Bändern mit periodisch aufeinanderfolgenden Bandabschnitten unterschiedli cher Banddicken sind in der Tatsache begründet, dass bei Ver änderung des Abwalzgrades sich die Bandgeschwindigkeiten am Eingang und am Ausgang des Walzspaltes verändern und Voreilung und Rückstau des Bandes relativ zur Umfangsgechwindigkeit der Arbeitswalzen mit der Stichveränderung verändern. Darum müssen die Haspelantriebe in ihrer Gechwindigkeit ständig an die ver änderlichen Prozeßbedingungen angepaßt werden. Hierzu sind Ge schwindigkeitsänderungen bis zu 50% der Nenngeschwindigkeit in kurzer Zeit (z. B. 0,15 Sek.) erforderlich. Dies führt bei den bisher bekannten Kaltwalzwerken zu heftigen Schwankungen der Bandzüge. Daraus folgen ein unregelmäßiger Aufbau des aufzuwic kelnden Coils, unzulässige Abweichungen der Endwalz-Dicke von ihrem Sollwert, Risiko von Bandrissen und Beschädigung von An lagenteilen.Sheet metal strips have already been rolled in the laboratory Longitudinal direction of the belt successive belt sections of different thicknesses. One-off sections follow different sections Thicknesses on each other, so it can be relatively pro easily done by changing the width of the roll gap. However, periodically, stripe sections should be different Thicknesses follow one another, so only one can be relatively small a smooth transition between the individual band sections of different thicknesses guaranteed become. The possible tape running speed is too low to the laboratory operation in the area of industrial mass production to take over. The problems with the production of tapes periodically consecutive band sections differ band thicknesses are due to the fact that Ver Change in the degree of rolling the belt speeds on Change the entrance and exit of the roll gap and advance and backing up the tape relative to the peripheral speed of the Change work rolls with the stitch change. That’s why the reel drives in their speed constantly to the ver changing process conditions are adapted. For this, Ge changes in speed up to 50% of the nominal speed in short time (e.g. 0.15 seconds) is required. This leads to the previously known cold rolling mills to violent fluctuations in Belt pulls. This results in an irregular structure of the awake cooling coils, impermissible deviations in the final roll thickness of their setpoint, risk of tape breakage and damage to share parts.
Mit großen Arbeitsgeschwindigkeiten sind die bisher vorge schlagenen Verfahren nicht durchführbar. Senkt man die Ge schwindigkeit der Anlage so weit ab, dass der Prozeß be herrschbar ist, so wird die Produktionsleistung so gering, dass der anlagetechnische Aufwand nicht gerechtfertigt wird. Mit den bisher gegebenen Möglichkeiten können Bänder mit peri odisch aufeinanderfolgenden Bandabschnitten unterschiedlicher Dicke wirtschaftlich nicht gefertigt werden.So far, they are featured at high working speeds proposed procedure not feasible. If you lower the Ge speed of the system so far that the process be is manageable, the production output becomes so low that the technical investment is not justified. With the possibilities given so far, tapes with peri odically consecutive band sections different Thickness cannot be manufactured economically.
Vor diesem technischen und wirtschaftlichen Hintergrund ist es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit auf zuzeigen, auf wirtschaftlich akzeptable Weise zu Coils aufge wickelte Metall-Bänder unter Zug abzuwickeln, in der Dicke zu reduzieren und anschließend unter Zug wieder aufzuwickeln, wo bei eine relativ konstante Banddicke (= Ist-Dicke) auf der Einlaufseite unterstellt werden soll und eine periodisch ver änderliche Banddicke (= Soll-Dicke) auf der Auslaufseite er reichbar sein woll, wie es in Fig. 1 diagrammartig dargestellt ist.Against this technical and economic background, it is an object of the present invention to show a possibility of, in an economically acceptable manner to wind up coils wound metal strips under tension, reduce the thickness and then rewound under tension, where at a relative constant strip thickness (= actual thickness) should be assumed on the inlet side and a periodically variable strip thickness (= target thickness) on the outlet side should be reachable, as shown diagrammatically in Fig. 1.
Die Mittel zur Lösung dieser Aufgabe ergeben sich aus den An sprüchen.The means to solve this task result from the An sayings.
Demzufolge wird bei der Erfindung ein Walzwerk als relevanter Stand der Technik vorausgesetzt, das einlaufseitig eine Abhas pel vor einem Walzgerüst und vorzugsweise auch Umlenkrollen, Bandzugmeßeinrichtungen und Banddickenmeßgeräte aufweist sowie auslaufseitig eine Aufhaspel nach dem genannten Walzgerüst so wie vorzugsweise wiederum Umlenkrollen, Bandzugmeßeinrichtun gen und Banddickenmeßgeräte aufweist. Gekennzeichnet ist die Erfindung vor allem durch eine Ausgleichs- bzw. Tänzerrolle einlaufseitig und eine weitere Tänzerrolle auslaufseitig.Accordingly, in the invention, a rolling mill becomes more relevant State of the art provided that the Abhas a side pel in front of a roll stand and preferably also deflection rollers, Has tape tension measuring devices and tape thickness measuring devices as well a reel on the outlet side according to the above-mentioned roll stand such as preferably deflection rollers, tape tension measuring devices gene and tape thickness measuring devices. It is marked Invention above all through a balancing or dancer role on the inlet side and another dancer roll on the outlet side.
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Walzwerk wird bevorzugt folgende Regelstrategie angewendet.With such a rolling mill according to the invention is preferred following control strategy applied.
Das Walzgerüst (Hauptantrieb) wird drehzahlgeregelt auf die gewünschte Soll-Geschwindigkeit eingestellt. Beim stationären Walzbetrieb drehen sich die Walzen also mit praktisch konstan ter Umfangsgeschwindigkeit. The roll stand (main drive) is speed-controlled on the desired speed set. In stationary Rolling operation, the rollers rotate with practically constant ter peripheral speed.
Die Tänzerrollen werden kraftgeregelt mit der Aufgabe, den ge wünschten Bandzug aufzubringen.The dancer roles are force controlled with the task, the ge wish to apply tape tension.
Die Haspel werden drehzahlgeregelt, wobei die Soll-Drehzahl unter Berücksichtigung des jeweiligen Coil-Durchmessers auf den Mittelwert der Bandgeschwindigkeit eingestellt wird.The reel is speed controlled, with the target speed taking into account the respective coil diameter the average of the belt speed is set.
Das heißt, dass die Abhaspel soviel Band abspult, wie das Walzgerüst im Mittelwert einzieht und dass die Aufhaspel so viel Band aufwickelt, wie das Walzgerüst an seiner Auslaufseite abgibt.That means that the reel unwinds as much tape as that Rolling mill moves in on average and that the reel so a lot of tape is wound up, like the roll stand on its outlet side delivers.
Hierbei werden die Positionen der Tänzerrollen überwacht und daraus werden Stellsignale zur Korrektur der Haspelgeschwin digkeiten abgeleitet, beispielsweise wie folgt: sinkt die einlaufseitige Tänzerrolle zu tief unter den un teren Schaltpunkt ab, wird die Abhaspel entsprechend verzö gert.The positions of the dancer roles are monitored and this results in control signals for correcting the reel speed derived, for example as follows: the dancer roll on the inlet side drops too deep below the un lower switching point, the uncoiler is delayed accordingly device.
Steigt diese Tänzerrolle zu weit über den oberen Schalt punkt auf, wird die Abhaspel beschleunigt.If this dancer role rises too far over the upper switch point, the uncoiler is accelerated.
Bei zu weit absinkender auslaufseitiger Tänzerrolle muß die Aufhaspel etwas schneller fahren und umgekehrt.If the dancer roll on the outlet side drops too far, the Drive the reel a little faster and vice versa.
Im Ergebnis gleichen bei der Erfindung die Tänzerrollen den variablen Materialfluß an Eingang und Ausgang des Walzgerüstes aus.As a result, the dancer roles are the same in the invention variable material flow at the entrance and exit of the roll stand out.
Sowohl die Abhaspel als auch die Aufhaspel fahren mit prak tisch konstanter Wickelgeschwindigkeit unabhängig vom aktuel len Coil-Durchmesser. Both the reel and the reel run with prak table of constant winding speed regardless of the current len coil diameter.
Die Bandzüge an Ein- und Auslaufseite des Walzgerüstes sind praktisch (in engen Toleranzen) konstant.The belt pulls on the inlet and outlet sides of the roll stand are practically constant (within narrow tolerances).
Damit sind die Voraussetzungen für ein gut gewickeltes Coil auf der Auslaufseite gegeben.This is the prerequisite for a well-wound coil given on the outlet side.
Außerdem kann die Banddicke relativ willkürlich variiert wer den, ohne Bandrisse und Beschädigungen der Anlage zu riskie ren.In addition, the tape thickness can be varied relatively arbitrarily without risking tape breaks and damage to the system ren.
Als weitere Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass bei periodischer Veränderung der Soll-Dicke auf der Aus laufseite die Zuordnung der Bewegung der Tänzerrollen zur Ver änderung der Banddicke (bekannte Soll-Funktion) zu beobachten. Daraus kann man eine aus anderen Regelungsaufgaben bekannte Störgrößenaufschaltung (Vorsteuerung) ableiten. Wenn man zum Beispiel gelernt hat, wann eine Tänzerrolle mit einer bestimm ten Beschleunigung bewegt werden muß, kann man die entspre chenden Beschleunigungs-Zusatzkräfte auf den Sollwert der Zug kraft der Tänzerrolle aufschalten. Damit ist eine weitere Ver besserung der Konstanz der Bandzüge möglich. Dies wirkt sich günstig auf die Stabilität des Prozesses und insbesondere auf die Qualität des Walzgutes aus (z. B. Dickentoleranzen und Oberflächenqualität).As a further embodiment of the invention, it is proposed that that with periodic change of the target thickness on the off running side the assignment of the movement of the dancer roles to ver change in the strip thickness (known target function). From this one can create a familiar one from other control tasks Derive feedforward control (feedforward control). If you go to Example has learned when a dancer role with a certain ten acceleration must be moved, you can correspond to the appropriate additional acceleration forces to the target value of the train by virtue of the dancer role. This is another ver improvement in the consistency of the belt pulls possible. This affects favorably on the stability of the process and in particular the quality of the rolling stock (e.g. thickness tolerances and Surface quality).
Eine Walzanlage mit erfindungsgemäß je einer Ausgleichsrolle bzw. Tänzerrolle an der Einlauf- und der Auslaufseite eines Walzgerüstes ist in Fig. 2 dargestellt und nachfolgend be schrieben. Es versteht sich, dass es sich dabei nur um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt.A rolling mill with a compensating roller or dancer roller according to the invention on the inlet and outlet sides of a roll stand is shown in FIG. 2 and will be described below. It is understood that this is only one embodiment of the invention.
Im Zentrum der Walzanlage ist ein Walzgerüst 1 angeordnet, in dem zwei Arbeitswalzen 2, 3 die Weite des Walzspaltes bestimmen, durch den das bandförmige Walzmaterial 4 zwangsweise hin durchgeführt wird, um die Istdicke des Walzmaterials 4 vor dem Walzgerüst 1 zur geringeren Solldicke nach dem Walzgerüst 1 zu reduzieren. Im übrigen entspricht der Aufbau des Walzgerüstes 1 dem Stand der Technik, sodass auf weitere Darstellung und Beschreibung verzichtet wird und nur noch zwei Stützwalzen bzw. -rollen 5, 6 sowie eine Einrichtung 7 dargestellt sind, wobei mit der Einrichtung 7 die Walzen senkrecht zum Metall band verstellbar sind, um die Weite des Walzspaltes bestimmen bzw. verändern zu können. Die Eingangsdicke des Bandes 4 vor dem Walzgerüst 1 wird als konstant unterstellt, wie es der Ab schnitt 8 des Linienzuges im Diagramm gemäß Fig. 1 zeigt, in dem die Dicke des Metallbandes über dessen Länge dargestellt ist. Die Dicken- und Längenangaben sind in besonderem Maße beispielhaft. Nach dem Walzgerüst 1 soll die Dicke des Bandma terials auf einen Soll-Wert verringert sein, wie es durch den Abschnitt 9 des Linienzuges im Diagramm gemäß Fig. 1 darge stellt ist. Diese Soll-Dicke des Bandmaterials soll nun abwei chend vom industriellen Stand der Technik nicht konstant, son dern unterschiedlich sein, wobei die Solldickenveränderung pe riodisch sich wiederholen soll und zwar bei relativ hoher Bandlaufgeschwindigkeit (Teilfigur 1a).In the center of the rolling mill, a roll stand 1 is arranged, in which two work rolls 2 , 3 determine the width of the roll gap, through which the strip-shaped rolling material 4 is forcibly guided through the actual thickness of the rolling material 4 in front of the roll stand 1 to the lower target thickness after the roll stand 1 to reduce. For the rest, the structure of the roll stand 1 corresponds to the prior art, so that further illustration and description are dispensed with and only two supporting rolls or rollers 5, 6 and a device 7 are shown, with the device 7 the rolls being perpendicular to the metal band are adjustable to determine or change the width of the roll gap. The input thickness of the strip 4 in front of the roll stand 1 is assumed to be constant, as is shown in section 8 of the line in the diagram in FIG. 1, in which the thickness of the metal strip is shown over its length. The thickness and length information are particularly exemplary. After the roll stand 1 , the thickness of the material should be reduced to a desired value, as represented by section 9 of the line in the diagram in FIG. 1. This target thickness of the strip material should now deviate from the industrial state of the art not constant, but be different, the change in target thickness should be repeated periodically and at a relatively high tape speed (sub-figure 1a).
Hierzu ist zwischen Abhaspel 10 und Walzgerüst 1 einerseits und Aufhaspel 11 und Walzgerüst 1 andererseits je eine Aus gleichs- bzw. Tänzerrolle 12 bzw. 13 angeordnet.For this purpose, an equalizing or dancer roll 12 or 13 is arranged between the uncoiler 10 and the roll stand 1 on the one hand and the reel 11 and the roll stand 1 on the other hand.
Wie bereits oben ausgeführt, wird das Walzgerüst 1 drehzahlge regelt und auf die gewünschte Sollgeschwindigkeit eingestellt, werden die Tänzerrollen 12, 13 kraftgeregelt, um den gewünsch ten Bandzug aufzubringen, und werden die Haspel 10 und 11 drehzahlgeregelt, wobei die Solldrehzahl unter Berücksichti gung des jeweiligen Coil-Durchmessers auf den Mittelwert der Bandgeschwindigkeit eingestellt wird, d. h. dass von der Abhas pel 10 soviel Band 4 abgespult wird, wie das Walzgerüst 1 ein zieht und dass von der Aufhaspel 11 soviel Band 4 aufgewickelt wird, wie das Walzgerüst 1 auf der Auslaufseite abgibt. Die Tän zerrollen 12, 13 sind nach oben und unten verstellbar, wie es durch die Doppelpfeile 14, 15 ausgedrückt ist. Zu den Funktio nen im einzelnen wird auf das oben Gesagte verwiesen.As already explained above, the roll stand 1 is regulated in speed and set to the desired target speed, the dancer rolls 12 , 13 are force-controlled to apply the desired strip tension, and the reel 10 and 11 are speed-controlled, the target speed taking into account the respective Coil diameter is set to the mean value of the belt speed, that is, as much strip 4 is unwound from the reel 10 as the roll stand 1 pulls in and that as much band 4 is wound up from the reel 11 as the roll stand 1 releases on the outlet side . The dances roll 12 , 13 are adjustable up and down, as expressed by the double arrows 14 , 15 . For the functions in detail, reference is made to what has been said above.
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