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EP1112129B1 - Verfahren zur erzeugung bestimmter produkteigenschaften beim walzen von stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen bereich - Google Patents

Verfahren zur erzeugung bestimmter produkteigenschaften beim walzen von stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen bereich Download PDF

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EP1112129B1
EP1112129B1 EP99969358A EP99969358A EP1112129B1 EP 1112129 B1 EP1112129 B1 EP 1112129B1 EP 99969358 A EP99969358 A EP 99969358A EP 99969358 A EP99969358 A EP 99969358A EP 1112129 B1 EP1112129 B1 EP 1112129B1
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EP
European Patent Office
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roll
rolling
rollers
rolls
roller
Prior art date
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EP99969358A
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Inventor
Wilfried Runde
Ulrich Skoda-Dopp
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SMS Siemag AG
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SMS Demag AG
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Publication date
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    • B21B2201/16—Two-phase or mixed-phase rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for generating defined product properties when rolling steel grades in austenitic, mixed austenitic-ferritic and ferritic range using a measuring method to determine the Roll gap of a pair of work rolls by detecting the absolute position of the Support or work rolls on the side facing away from the roll gap optical position measurement.
  • the gauge method has been used for thickness control for many years.
  • the strength of the rolling stock (c mat ) in the working area of the rolling stand has a linear characteristic, i.e. a larger or smaller rolling force, neglecting the temperature compensation at the working point, a measure of one Larger or smaller stitch reduction in the roll gap.
  • OGC process which is a more precise one Thickness control allowed.
  • OGC process the deflection of Position sensors measured that correlate directly with the nip opening, so that a value corresponding to the rolling stock thickness is obtained.
  • a four or Sexto scaffolding can be the springing up or change in position of the support roller, which is measured directly.
  • a corresponding measuring method is in the DE 42 03 469 C2 described.
  • a further control loop is required to control the rolling temperatures.
  • the Controlling a certain rolling temperature is an important prerequisite for the Preservation of a certain structure and thus for achieving the desired one mechanical properties of the rolling stock. For example, in a continuous Rolling mill for a given pass acceptance distribution by regulating the Rolling speed and the intermediate stand cooling to the final rolling temperature set the desired value. In a reversing line, certain Rolling temperatures etc. achieved by cooling phases between the rolling passes.
  • the gauge method is based on a linear one Rolling force characteristics. But it is known that with different steels below the austenite area a characteristic of the yield stress of the rolling stock is present, which has a non-linear profile in this temperature range (FIG. 4). In This means that the drop in rolling force does not always mean less Stitch reduction in the roll gap, i.e. the relationship between rolling force and There is no longer a clear change in thickness. Also with the so-called "Flying Gauge Change "(Fig.
  • the gauge method cannot be used because some of the Influencing factors determining the rolling process (e.g. roll speed, rolling force, Outlet thickness) change what is not exactly reproduced by the gauge method can be .
  • This also works when rolling in a thin strip casting and rolling line Gauge method only limited. Because due to the casting process can Thickness and temperature fluctuations occur in the rolling stock that affect the work area a conventional gauge control.
  • This rolling mill (see Fig. 1) consists of at least three in a row arranged horizontal frames 2 to 3 (quartos and / or sextos), each with hydraulic positions 4 are equipped.
  • the work rolls are on and provided on the outlet side with a device 5 with which the width and in the Intensity controllable by means of a cooling and / or heating medium without contact or the roller shape can be influenced by contact.
  • Inlet and under are Above the scraper 6 feed systems 7 arranged by the width controllably a lubricant is sprayed onto the roll or into the roll gap.
  • a lubricant is sprayed onto the roll or into the roll gap.
  • the last and possibly penultimate scaffold is with the So-called OGCC system 8 according to the invention.
  • OGCC system 8 There is one in front of each scaffold Temperature measuring point 10 arranged with which the rolling stock temperature across the width and / or is measured at points.
  • Behind the last scaffolding is a measuring station 11 installed, the temperature and thickness profile as well as width, flatness and Surface quality recorded.
  • the rolling stock 1 enters the first stand and leaves the road from the last stand 3.
  • the rolling temperature in the passes can be in austenitic, mixed austenitic-ferritic and / or ferritic range.
  • OCC Optical Gauge & Crown Control
  • On the top of the upper support roller 22 and / or on The bottom of the lower backup roller has several sensors along the length of the bale 24 arranged, which measure the actual profile shape in segments.
  • This Sensors are mounted on a carrier.
  • This carrier on Sliding shoes on the roller, the distance to the roller is constant. Consequently sensors that have a high resolution and a small measuring range, be used; e.g. Sensors that work according to the induction principle Measure the roller.

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  • Metal Rolling (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung definierter Produkteigenschaften beim Walzen von Stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen Bereich unter Anwendung eines Messverfahrens zur Ermittlung des Walzspaltes eines Arbeitswalzenpaares durch Erfassen der absoluten Position der Stütz- oder Arbeitswalzen auf der jeweils dem Walzspalt abgewandten Seite mittels optischen Positionsmessung.
Für die Dickenregelung wird seit vielen Jahren das Gaugemeter-Verfahren angewendet. Beim Gaugemeter-Verfahren (Fig. 3) wird angenommen, daß die Festigkeit des Walzgutes (cmat) im Arbeitsbereich des Walzgerüstes eine lineare Charakteristik hat, d.h. eine größere bzw. kleinere Walzkraft ist, vernachlässigt man die Temperaturkompensation im Arbeitspunkt, ein Maß für eine größere bzw. kleinere Stichabnahme im Walzspalt.
Eine Weiterentwicklung ist das so genannte OGC-Verfahren, das eine genauere Dickenregelung erlaubt. Bei diesem Verfahren wird die Auslenkung von Positionsgebern gemessen, die mit der Walzspaltöffnung direkt korrelieren, so daß man einen der Walzgutdicke entsprechenden Wert erhält. Bei einem Quarto- oder Sextogerüst kann dies die Auffederung bzw. Positionsänderung der Stützwalze sein, die direkt gemessen wird. Eine entsprechendes Meßverfahren ist in der DE 42 03 469 C2 beschrieben.
Unter Berücksichtigung der Walzendurchbiegungen, den Abplattungen zwischen den Walzen, der Abplattung zwischen Walze und Walzgut sowie des Grundschliffes, des Verschleißes und der thermischen Balligkeit der Walzen kann mit diesem Syswtem eine genauere Dickenregelung erfolgen als bisher nach dem Gaugemeterprinzip. Eine Profil-, Planheits- und Konturregelung ist jedoch mit dem bekannten System nicht möglich, hierzu sind zahlreiche andere Systeme und Verfahren bekannt, wie z.B.:
  • Arbeitswalzen mit einem bestimmten Grundschliff (symmetrisch / asymmetrisch)
  • Verschieben der Arbeitswalzen in axialer Richtung
  • Biegen der Arbeitswalzen in vertikaler Richtung
  • Schleifen der Arbeitswalzen während des Walzprozesses
  • Arbeitswalzen mit bestimmter Winkelstellung zur Walzrichtung (crossing)
  • kontrollierte Arbeitswalzenkühlung
  • Stützwalzen mit bestimmtem Walzenprofil
Für die Regelung der Walztemperaturen ist ein weiterer Regelkreis erforderlich. Das Ansteuern einer bestimmten Walztemperatur ist eine wichtige Voraussetzung für den Erhalt eines bestimmten Gefüges und somit für das Erreichen gewünschter mechanischer Eigenschaften des Walzgutes. So wird z.B. in einer kontinuierlichen Walzstraße bei gegebener Stichabnahmeverteilung mittels Regelung der Walzgeschwindigkeit sowie der Zwischengerüstkühlung die Endwalztemperatur auf den gewünschten Wert eingestellt. In einer Reversierstraße werden bestimmte Walztemperaturen u.a. durch Kühlungsphasen zwischen den Walzstichen erreicht.
Bisher sind Dicken-, Temperatur- und Profil-, Planheits- sowie Konturreglung getrennte Regelkreise. Nachteiligerweise beeinflussen sich diese einzelnen Regelkreise gegenseitig und -je nach Vorgabe der Prioritäten- werden bestimmte Zielgrößen nicht optimal erreicht.
Gerade beim Walzen einiger Stahlqualitäten im Temperaturbereich unterhalb des Austenitgebietes ergeben sich z.B. für die Dickenreglung große Probleme; denn, wie schon oben erwähnt, baut das Gaugemeter-Verfahren auf einer linearen Walzkraftcharakteristik auf. Es ist aber bekannt, daß bei verschiedenen Stählen unterhalb des Austenitgebietes eine Charakteristik der Fließspannung des Walzgutes vorliegt, die in diesem Temperaturbereich einen nichtlinearen Verlauf hat (Fig. 4). In diesem Bereich bedeutet Walzkraftabfall deshalb nicht immer eine geringere Stichabnahme im Walzspalt, d.h. der Zusammenhang zwischen Walzkraft- und Dickenänderung ist nicht mehr eindeutig gegeben. Auch beim sog. "Flying Gauge Change" (Fig. 5), wo sich die Auslaufdicke innerhalb einer möglichst kurzen Zeit ändert, kann das Gaugemeter-Verfahren nicht angewendet werden, da sich einige den Walzprozeß bestimmende Einflußgrößen (z.B. Walzengeschwindigkeit, Walzkraft, Auslaufdicke) ändern, was durch das Gaugemeterverfahren nicht genau nachgebildet werden kann . Auch beim Walzen in einer Dünnband-Giesswalzanlage funktioniert das Gaugemeter-Verfahren nur bedingt. Denn aufgrund des Giessprozesses können Dicken- und Temperaturschwankungen im Walzgut auftreten, die den Arbeitsbereich einer herkömmlichen Gaugemeter-Regelung überschreiten.
Hier kann man zwar das im Patent DE 4203469 C2 vorgestellte Verfahren benutzen, doch werden dort nur die Walzenballenenden zur Messung herangezogen , was aber kein genaues Maß für die Walzenform liefert, da die Walzenform über die Ballenlängeneben anderen o.g. Systemen- mittels einer steuerbaren Walzenkühlung sowie einer steuerbaren Walzspaltschmierung beeinflußt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Walzen von Stahlqualitäten in unterschiedlichen Temperaturbereichen auf einer Reversierwalzstrasse mit mindestens einem bzw. einer Kontiwalzstrasse mit mindestens zwei Horizontal-Gerüsten, ein kombiniertes Regelungssystem und -verfahren anzuwenden, mit dem automatisch bestimmte Produkteigenschaften bzgl. geometrischer und mechanischer Eigenschaften erreicht werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird -ausgehend von dem als OGC bekannten Stand der Technik- ein Verfahren vorgeschlagen, das relativ zur gemessenen absoluten Position der Walzen mittels längs der Walze nebeneinander angeordneter Sensoren die Oberkante der oberen bzw. Unterkante der unteren Walze jeweils über die Ballenlänge segmentweise erfaßt, dass die Meßergebnisse über ein Modell, das neben den Einflüssen der Biege- und Walzenstellsysteme, die Durchbiegungen der Walzen, die Abplattungen zwischen den Walzen, die Abplattung zwischen Arbeitswalze und Walzgut sowie den Verschleiß und die thermische Balligkeit der Walzen berücksichtigt, in eine die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beeinflussende geeignete Regelungen eingreifen, die neben der geforderten Absolutdicke das geforderte Dickenprofil und die Planheitskriterien herbeiführt.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des Beispiels einer Kontiwalzstraße beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
die schematische Ansicht einer Walzstraße mit drei Gerüsten,
Fig. 2
die schematische Ansicht eines Walzensatzes
Fig. 3
ein bekanntes Gaugemeter-Diagramm,
Fig.4
die Fließspannungskurve eines ULC-Stahles und
Fig.5
die graphische Darstellung des Flying Gauge Change
Diese Walzstraße (siehe Fig. 1) besteht aus mindestens drei hintereinander angeordneten Horizontal-Gerüsten 2 bis 3 (Quartos oder/und Sextos), die jeweils mit hydraulischen Anstellungen 4 ausgerüstet sind. Die Arbeitswalzen sind ein- und auslaufseitig mit einer Einrichtung 5 versehen, mit der über die Breite und in der Intensität steuerbar mittels eines Kühl- und/oder Heizmediums berührungsfrei oder kontaktbehaftet die Walzenform beeinflußt werden kann. Einlaufseitig sind unter- bzw. oberhalb der Abstreifer 6 Zufuhrsysteme 7 angeordnet, durch die über die Breite steuerbar ein Schmiermittel auf die Walze bzw. in den Walzspalt gespritzt wird. Vor und hinter der Walzstraße und zwischen den Gerüsten können Einrichtungen 9 vorhanden sein, mit denen über die Breite und in der Intensität steuerbar mittels eines Kühlund/oder Heizmediums berührungsfrei oder kontaktbehaftet die Walzguttemperatur beeinflußt werden kann. Das letzte und evtl. auch vorletzte Gerüst ist mit dem erfindungsgemäßen sog. OGCC-System 8 ausgestattet. Vor jedem Gerüst ist eine Temperaturmeßstelle 10 angeordnet, mit der die Walzguttemperatur über die Breite und/oder punktuell gemessen wird. Hinter dem letzten Gerüst ist eine Meßstation 11 installiert, die sowohl das Temperatur- und Dickenprofil als auch Breite, Planheit und Oberflachengüte erfaßt.
Das Walzgut 1 tritt ins erste Gerüst ein und verläßt die Straße aus dem letzten Gerüst 3. Die Walztemperatur in den Stichen kann im
austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und/oder ferritischen Bereich liegen.
Neben der Geschwindigkeitsregelung können für einen gegebenen Stichplan mit definierten Abnahmen mittels der Walzenbeeinflussungssysteme 5, 7 sowie der Walzgutbeeinflussungssysteme 9 die jeweils geforderten Walzguttemperaturen eingestellt werden, die die geforderten mechanischen Eigenschaften zum Ziel haben Gleichzeitig kann auch mit den Systemen 5, 7 neben den mechanischen Einstellsystemen die Walzspaltform beeinflußt werden, was mit dem System 8 als Meßglied erfaßt wird, so daß geeignete Regelungen eingreifen können, die neben der geforderten Absolutdicke das geforderte Dickenprofil und Planheitskriterium zum Ziel haben.
Wesentliches Meßsystem ist das in Fig. 2 dargestellte Regelsystem (OGCC = Optical Gauge & Crown Control). Auf der Oberseite der oberen Stützwalze 22 und/oder auf der Unterseite der unteren Stützwalze sind über der Ballenlänge mehrere Sensoren 24 angeordnet, die die tatsächliche Profilform segmentweise messen. Diese Sensoren sind auf einem Träger montiert. Dadurch, daß dieser Träger auf Gleitschuhen auf der Walze schleift, ist der Abstand zur Walze konstant. Somit konnen Sensoren, die eine hohe Auflösung und einen geringen Meßbereich haben, eingesetzt werden; z.B. Sensoren, die nach dem Induktionsprinzip den Abstand zu Walze messen. Gleichzeitig ist auf diesen Gleitschuhen eine definierte Meßkante 23 angebracht, die der optischen Positionsmessung dient. D.h. mittels der optischen Positionsmessung (Meßkante 23) wird die absolute Position der Stützwalzen erfaßt und relativ dazu mit den Sensoren (24) die Oberkante bzw. Unterkante der Stützwalzen über die Ballenlänge.
Diese Meßergebnisse werden über ein Modell, das neben den Einflüssen der Biegeund Walzenstellsysteme die Durchbiegungen der Walzen 21, 22, die Abplattungen zwischen den Walzen 21, 22, die Abplattung zwischen Arbeitswalze 21 und Walzgut 25 sowie den Verschleiß und die thermische Balligkeit der Walzen 21, 22 berücksichtigt, in ein die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beschreibende Form übertragen. D.h. die mit den Sensoren ermittelten Meßwerte geben ein Abbild des im Walzspalt befindlichen Walzgutes. Rechnergesteuert wird in eine die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beeinflussende geeignete Regelungen eingegriffen, die neben der geforderten Absolutdicke das geforderte Dickenprofil und die Planheitskriterien herbeiführt.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Erzeugung definierter Produkteigenschaften beim Walzen von Stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen Bereich unter Anwendung eines Messverfahrens zur Ermittlung des Walzspaltes eines Walzenpaares durch Erfassen der absoluten Position der Arbeits- oder Stützwalzen auf der dem Walzspalt abgewandten Seite mittels einer optischen Positionsmessung,
    dadurch gekennzeichnet, dass relativ zur gemessenen absoluten Position der Walzen mittels längs der Walze nebeneinander angeordneter Sensoren die Oberkante der oberen bzw. Unterkante der unteren Walze jeweils über die Ballenlänge segmentweise erfaßt wird, dass die Meßergebnisse über ein Modell, das neben den Einflüssen der Biege- und Walzenstellsysteme, die Durchbiegungen der Walzen, die Abplattungen zwischen den Walzen, die Abplattung zwischen Arbeitswalze und Walzgut sowie den Verschleiß und die thermische Balligkeit der Walzen berücksichtigt, in eine die Walzspalt- und die Walzgutgeometrie beeinflussende geeignete Regelung eingreifen, die neben der geforderten Absolutdicke das geforderte Dickenprofil und die Planheitskriterien herbeiführt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur geeigneten Regelung der Walzspalt- und die Walzgutgeometrie die Walzenform der Arbeitswalzen ein- und auslaufseitig, über die Breite und in der Intensität steuerbar, mittels eines Kühl- und/oder Heizmediums berührungsfrei oder kontaktbehaftet beeinflußt werden kann.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass einlaufseitig unter- bzw. oberhalb der an den Arbeitswalzen angreifenden Abstreifer über die Breite steuerbar ein Schmiermittel auf die Walze bzw. in den Walzspalt gespritzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsfreie oder kontaktbehaftete Beeinflussung der Walzguttemperatur vor und hinter der Walzstraße und zwischen den Gerüsten erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass es bei mindestens einem Gerüst angewandt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor jedem Gerüst die Walzguttemperatur über die Breite und/oder punktuell gemessen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem letzten Gerüst sowohl das Temperatur- und Dickenprofil als auch Breite, Planheit und Oberflächengüte erfaßt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmaterial beim Walzprozess Giessband verwendet wird.
EP99969358A 1998-09-17 1999-09-14 Verfahren zur erzeugung bestimmter produkteigenschaften beim walzen von stahlqualitäten im austenitischen, gemischt austenitisch-ferritischen und ferritischen bereich Revoked EP1112129B1 (de)

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DE19844305 1998-09-17
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