DE3028368C2

DE3028368C2 -

Info

Publication number: DE3028368C2
Application number: DE3028368A
Authority: DE
Inventors: Donald John Salem Va. Us Fapiano
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1993-01-28
Also published as: GB2055229A; US4261190A; GB2055229B; JPS5639109A; DE3028368A1; JPH02124B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Planheit eines Metallbandes in einer Warmbandwalzstraße gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 15 45 114 bekannt.

Blech wird durch Walzen von Tafeln, Blöcken oder anderen relativ massiven Werkstücken zu dünnen, langgestreckten Bändern hergestellt. Das Fertigwalzen erfolgt zwar häufig nahe bei Raumtemperatur (Kaltwalzen), aber die erste Querschnittsverminderung des Werkstückes ausgehend von dessen Tafelform erfolgt meist bei erhöhter Temperatur in einer Anlage, die als Warmbandwalzstraße bezeichnet wird. Das Produkt der Warmbandwalzstraße kann weiter verarbeitet und in der Dicke weiter vermindert werden oder es kann für Zwecke, bei denen dickere Bandmaterialien erforderlich sind, direkt verwendet werden. Wenn das warmgewalzte Band ein Zwischenprodukt ist, das weiter gewalzt wird, können dessen Breiten- und Dickenabmessungen etwas weniger kritisch als bei dem Endprodukt sein. In jedem Fall ist jedoch seine Planheit oder Freiheit von Welligkeit wichtig, da eine übermäßige Welligkeit sowohl die anschließende Bearbeitung als auch die spätere Herstellung eines Fertigprodukts aus dem Band stört.

Die Welligkeit resultiert bei gewalztem Band aus ungleicher Verlängerung über der Bandbreite aufgrund ungleicher prozentualer Dickenverminderung über die Bandbreite. Ein Gebiet eines Bandes, das stärker verlängert ist als andere Bandgebiete, wird eine Welligkeit aufweisen.

Zum Vermindern seiner Dicke wird ein Band zwischen aufeinanderfolgenden Walzgerüsten hindurchgeleitet, welche zwei einander gegenüberliegende Walzen haben, die große Walzkräfte aushalten. In einem Duowalzgerüst sind nur zwei Walzen vorhanden, während in einem Quartowalzgerüst eine obere und eine untere Arbeitswalze mit dem Band in Eingriff sind und selbst durch eine obere und eine untere Stützwalze viel größeren Durchmessers abgestützt werden. Selbst bei dem relativ starren Quartowalzwerk kommt es zu einer Durchbiegung unter der Biegebelastung der Walzkräfte, die beim Bandwalzen von 4900 bis 29 420 kN (500-3000 t) reichen. Zum Kompensieren der Durchbiegung können die Arbeitswalzen so geschliffen oder mit Profil versehen werden, daß ihr Durchmesser in der Walzenmitte größer ist als ihr Durchmesser an den Enden. Diese Durchmesserdifferenz wird als "Balligkeit" der Walze bezeichnet.

Die Walzenballigkeit ist während eines Walzvorganges nicht konstant, sondern ändert sich, wenn die Walzentemperatur durch Eingriff mit (a) dem heißen Werkstück und (b) dem bei dem Prozeß benutzten Kühlwasser steigt bzw. fällt. Walzenballigkeitsänderungen aufgrund ungleichmäßiger Temperaturänderungen über der Walze können 0,25 mm übersteigen. Während des Walzprozesses wird die Walzenballigkeit weiter durch Oberflächenverschleiß in den Gebieten des Eingriffs mit dem Werkstück verändert. Arbeitswalzen werden relativ häufig ausgewechselt, um gute Oberflächenbedingungen aufrechtzuerhalten, sie können aber einen Verschleiß von mehr als 0,25 mm aufweisen. Zusätzlich zu den Arbeitswalzenabmessungsänderungen verschleißen die Stützwalzen aufgrund der Reibung bei ihrem Eingriff mit den Arbeitswalzen. Die Verschleißgrade der Stützwalzen sind zwar viel kleiner als die Verschleißgrade der Arbeitswalzen, aber die Zeit zwischen Stützwalzenauswechselungen ist entsprechend größer, so daß der summierte Verschleiß in derselben Größenordnung wie der Arbeitswalzenverschleiß liegen kann.

Diese die Walzenballigkeit beeinflussenden Faktoren erzeugen gemeinsam bei jedem Walzgerüst eine gewisse Banddickenänderung über der Bandbreite. Die Differenz zwischen der Banddicke in der Nähe des Bandrandes und der Bandmitte wird als "Bandwölbung" bezeichnet. Mit Ausnahme des Walzenverschleißes können sämtliche Faktoren, die die Walzenballigkeit und die Walzendurchbiegung beeinflussen, benutzt werden, um die Bandwölbung zu regeln. Die Walzentemperatur kann durch die Verwendung eines Walzenkühlmittels geregelt werden. Die Durchbiegung kann durch richtige Wahl der Dickenverminderung, die die zugeordnete Walzentrennkraft bestimmt, geregelt werden. Walzenschleifverfahren werden normalerweise so gewählt, daß sie mit der geplanten Walzpraxis kompatibel sind. Schließlich können zusätzliche Walzenbiegesysteme vorgesehen werden, um die effektive Walzenballigkeit zu verändern, indem Biegemomente auf die Arbeitswalzen oder auf die Stützwalzen mit Hydraulikzylindern ausgeübt werden.

Welche Maßnahme zum Regeln der Walzenballigkeit und der Bandwölbung auch angewandt wird, die Bandwölbungen in aufeinanderfolgenden Walzgerüsten müssen zu im wesentlichen gleicher Verlängerung sämtlicher Elemente des Bandes über dessen Breite führen, da sich sonst später eine Welligkeit ergibt. Eine gleiche Elementverlängerung wird erzielt, wenn sämtliche Bandelemente einen gleichen Prozentsatz an Dickenverminderungen in jedem Walzgerüst empfangen. Die prozentuale Bandwölbung muß also während der aufeinanderfolgenden Dickenverminderungen im wesentlichen konstant gehalten werden.

Diese Konzepte sind im Zusammenhang sowohl mit dem Kaltwalzen als auch mit dem Warmwalzen bekannt. Beim Warmwalzen wird bei den meisten bekannten Verfahren versucht, das Erfordernis des konstanten Prozentsatzes an Dickenverminderung durch geeignete Wahl der Dickenverminderung und der zugeordneten Walzkraft zu erfüllen. Bei diesem Verfahren wird versucht, die thermischen Walzenballigkeitsänderungen in den Arbeitswalzen, das Verschleißprofil in den Arbeitswalzen und Stützwalzen und die Durchbiegung der Arbeitswalzen unter ungleichmäßigen Walzentrennkräften mathematisch nachzubilden. Diese Verfahren versuchen dann, eine Dickenverminderung so zu wählen, daß die Kombination aus Walzenballigkeitsfaktoren und Walzendurchbiegungsfaktoren eine Austrittsbandwölbung erzeugt, die die richtige Beziehung zu der Eintrittsbandwölbung in jedem Walzgerüst hat. In einigen Varianten dieser Strategie werden die Berechnungen auf die letzten drei oder vier Walzgerüste beschränkt.

Diese bekannte Strategie ergibt zwar etwas bessere Ergebnisse als Strategien, bei denen die Eintritts- und Austrittsbandwölbungsbeziehungen nicht berücksichtigt werden, aber es hat sich gezeigt, daß ohne eine Plan- oder Ebenheitsrückkopplung die Ergebnisse häufig unzuverlässig sind. Das heißt, die bekannten Verfahren sind "vorausschauend", weil sie im voraus die erwarteten Ergebnisse eines Walzprogramms berechnen und keine Meßwerte benutzen, um festzustellen, ob tatsächlich die richtigen Bandwölbungsbeziehungen erzeugt werden. Die Schwierigkeiten, die einer vorausschauenden (prädiktiven) Lösung eigen sind, können abgeschätzt werden, wenn berücksichtigt wird, daß ein 2,54 mm dickes Werkstück, das mit einer Bandwölbung hergestellt worden ist, die 0,025 mm größer ist als eine Wölbung, die unter Bedingungen gleichmäßiger Verlängerung hergestellt wird, ungefähr 0,1% weniger Verlängerung in der Mitte als an den Rändern aufweisen wird. Die zusätzliche Verlängerung am Rand wird eine Randwelligkeit mit einer Amplitude von etwa 20 mm bei Nichtvorhandensein einer Zugspannung erzeugen. Da Unsicherheiten in der tatsächlichen Oberflächenkonfiguration der belasteten Walze häufig 0,025 mm übersteigen werden, ist es klar, daß selbst bei dem ausgeklügeltsten prädiktiven Verfahren ohne weiteres eine Welligkeit auftreten kann.

Bei bekannten Bandwölbungsregelverfahren in Warmbandwalzstraßen ist das Welligkeitsproblem analysiert worden, ohne eine Zugspannung zwischen Walzgerüsten zu berücksichtigen, oder unter der Annahme, daß die Zugspannung zwischen den Walzgerüsten vernachlässigbar ist. Es ist beim Kaltwalzen bekannt, eine beträchtliche Zugspannung zwischen aufeinanderfolgenden Walzgerüsten vorzusehen. Das wird hauptsächlich gemacht, um die Walzkraft zu verringern, die für die gewünschte Dickenverminderung erforderlich ist. Es ist außerdem zu erkennen, daß die Zugspannung zwischen den Walzgerüsten eine Hilfe bei der Planheitsregelung darstellt. Die Ausnutzung der relativ hohen Zugspannung zwischen den Walzgerüsten ist beim Kaltwalzen möglich, weil die Elastizitätsgrenzen eines typischen Werkstückes bei oder nahe der Raumtemperatur sehr hoch sind. Die Zugspannungen zwischen den Walzgerüsten können deshalb entsprechend hoch gehalten werden, ohne die Elastizitätsgrenzen des Bandes zu überschreiten und deshalb ohne eine unerwünschte plastische Verformung zwischen den Walzgerüsten zu verursachen.

Weiter ist es beim Kaltwalzen bekannt, daß ungleichmäßige Zugverteilungen, die sich aufgrund einer ungleichmäßigen Verlängerungen über der Bandbreite ergeben, in einem Ausmaß gedämpft werden, das von der Länge des Berührungsbogens, der Dicke des Werkstückes und den Elastizitätsmoduln des Werkstückes und der Walzen abhängig ist. Davies ("Prediction and Control of Strip Flatness in Cold Rolling", W. E. Davies et al., Metals Technology, Oktober 1975) gibt den folgenden Ausdruck für die Dämpfung A von Walzenballigkeitsfehlern bei Zug an:

wobei:
l=Berührungsbogen
h=Austrittsdicke
E_S=Elastizitätsmodul des Bandes
E_R=Elastizitätsmodul der Walze.

In dieser Beziehung sind die Zugspannungseinflüsse zwischen den Walzgerüsten beim Warm- und Kaltwalzen ähnlich. Die Tatsache, daß die Zugspannung zwischen den Walzgerüsten diesen Planheitskorrektureffekt beim Warmwalzen hat, ist vermutlich vernachlässigt worden, weil (1) allgemein angenommen worden ist, daß die Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten beim Warmwalzen vernachlässigbar sind, und weil (2) fälschlicherweise angenommen worden ist, daß der Elastizitätsmodul des Werkstückes bei Walztemperaturen zu niedrig ist, um die Zugspannungsprofile nennenswert zu beeinflussen.

Darüber hinaus haben beim Warmwalzen bekannte Versuche, mit anderen als minimalen Zugspannungen zwischen den Walzgerüsten zu arbeiten, die nicht ausreichen, um irgendeinen merklichen Einfluß auf die Bandebenheit zu haben, zu unbeständigen und manchmal äußerst unbefriedigenden Ergebnissen geführt. Weil die Faktoren, die die plastische Verformung zwischen den Walzgerüsten beeinflussen, nicht ausreichend verstanden worden sind, haben die Ergebnisse dieser bekannten Versuche so variiert, daß in einigen Fällen keine nennenswerte Auswirkung beobachtet wurde, während es in anderen Fällen zu starken Breiten- oder Querschnittsverminderungen kam. In extremen Fällen war die plastische Verformung zwischen den Walzgerüsten so drastisch, daß es zum Bruch des Bandes kam.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine verbesserte Gleichförmigkeit der Ausgangsdicke des gewalzten Bandes erhalten wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unter Ausnutzung einer möglichst hohen Zugspannung des Bandes zwischen den Walzgerüsten eine gute Planheit des Bandes erreicht wird. Durch eine entsprechende Regelung kann erreicht werden, daß die berechnete maximale Zugspannung nicht überschritten wird. Dadurch werden die Welligkeitsprobleme im wesentlichen beseitigt.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Warmbandwalzstraße,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wechselwirkung zwischen der Zugspannungsverteilung und der Walzkraftverteilung zwischen den Walzgerüsten,

Fig. 3 schematisch die Beziehung zwischen der Zugspannungsverteilung zwischen den Walzgerüsten und dem plastischen Fließen zwischen den Walzgerüsten,

Fig. 4 ein Diagramm, in welchem die Spannung über dem Logarithmus der Dehnungsgeschwindigkeit für ein Metallband aufgetragen ist, das unter gleichmäßiger Zugspannung über seiner Breite steht,

Fig. 5 ein Diagramm, in welchem die Bandbreitenverminderung in Prozent über der Zugspannung bei einer Walzaustrittsgeschwindigkeit des Bandes von 610 m/min für ein gleichmäßiges Bandzugspannungsprofil aufgetragen ist,

Fig. 6 ein Diagramm der Zugspannung in dem Band über der Breite des Bandes, wenn die Mitte des Bandes unter größter Zugspannung steht,

Fig. 7 ein Diagramm der Zugspannung in dem Band über der Breite des Bandes, wenn die Ränder des Bandes unter größter Zugspannung stehen,

Fig. 8 ein Diagramm der Bandbreitenverringerung in Prozent der Zugspannung bei einer Walzaustrittsgeschwindigkeit des Bandes von 610 m/min für verschiedene Bandzugspannungsprofile,

Fig. 9 ein Diagramm der Bandspannung über der Gerüstlage, in welchem ein typischer bekannter Zugspannungswert und ein Zugspannungswert nach der Erfindung aufgetragen sind, und

Fig. 10 ein Blockschaltbild, das die Methodik der Erfindung und ihre Implementierung in einer Warmbandwalzstraße zeigt.

In einer Warmbandwalzstraße erfolgen die ersten Verminderungen der Dicke einer Metalltafel in einer Gruppe von Tandemwalzgerüsten, die gemeinsam als Vorwalzstraße bezeichnet werden. Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form das letzte Gerüst R_N einer Vorwalzstraße 10 zusammen mit anderen Teilen in einer Warmbandwalzstraße. Wenn die Tafel aus dem Gerüst R_N austritt, bewegt sie sich über einen Walztisch 12 zu einer Fertigwalzstraße 20, die aus einer Tandemanordnung von Walzgerüsten F1, F2, F3, F4, F5, F6 und F7 besteht. Die letzten Verminderungen in der Dicke erfolgen in der Fertigwalzstraße 20, um ein Metallband 22 zu erzeugen, das beispielsweise eine Länge von 305 m oder mehr, eine Breite von 0,6 bis 2,1 m und eine Dicke von 1,25 bis 12,5 mm haben kann.

Als ein typisches Beispiel sei angegeben, daß das Band 22 während seines Durchlaufes durch die Vorwalzstraße 10 und die Fertigwalzstraße 20 von seiner Anfangstemperatur von etwa 1200°C allmählich abgekühlt wird. Wenn das Band 22 das Gerüst F7 erreicht, hat es sich auf etwa 870°C bis 925°C abgekühlt. Wenn das Band 22 aus dem letzten Gerüst F7 in der Fertigwalzstraße 20 austritt, überquert es einen Kühl- oder Auslauftisch 24, bevor es durch eine Haspel 26 aufgewickelt wird. Der Bandzug während des Aufwickelvorganges wird durch zwei Klemmwalzen 28, 30 aufrechterhalten, die an dem Haspelende des Auslauftisches 24 angeordnet sind.

Gemäß Fig. 1 hat jedes Gerüst in der Fertigwalzstraße 20 eine obere Arbeitswalze 40 und eine untere Arbeitswalze 42. Eine obere und eine untere Stützwalze 44 bzw. 46 werden während des Walzvorganges gegen die obere und die untere Arbeitswalze 40 bzw. 42 gepreßt, um eine übermäßige Verwindung der Arbeitswalzen 40, 42 zu verhindern. Diese Konfiguration wird als Quartowalzwerk bezeichnet. Jedes Walzgerüst hat Walzeneinstellschrauben 48 zum Regulieren der Öffnung zwischen der oberen und der unteren Arbeitswalze 40, 42. Die Walzen jedes Walzgerüstes werden durch unabhängig regelbare Elektromotoren mit Motorregeleinrichtung, die alle schematisch mit der Bezugszahl 50 bezeichnet sind, gedreht. Durch Antreiben der Motoren 50 mit voneinander verschiedenen Drehzahlen kann die Zugspannung, die auf ein durch die Fertigwalzstraße 20 hindurchgehendes Band 22 ausgeübt wird, geregelt werden. Üblicherweise ist in einem modernen, automatisierten Walzwerk die Bestimmung der einzelnen Motordrehzahlen (Walzdrehzahlen) das Ergebnis von Berechnungen, die durch einen geeigneten Rechner 51 (beispielsweise einen der Honeywell 4000 Serie) ausgeführt werden. Für die Berechnungen werden verschiedene Parameter des Bandes selbst (beispielsweise seine Zusammensetzung, Größe, Temperatur, usw.) sowie Betriebsparameter des Walzwerkes (beispielsweise die Walzkraft, die Dickenverminderung, usw.) in bekannter Weise benutzt. Die Steuerverbindung zwischen den Motoren und ihren Regeleinrichtungen 50 sowie dem Rechner 51 ist schematisch durch einen Bus 49 dargestellt.

Ein Metallfühler 52 ist in kurzer Entfernung stromaufwärts des ersten Walzgerüstes F1 angeordnet. Der Metallfühler 52 ist oberhalb des Walztisches 12 angeordnet und fühlt den Anfang und das Ende eines Bandes 22 ab, wenn diese sich dem ersten Walzgerüst F1 nähern. Der Metallfühler 52 erzeugt ein Signal, das über eine Leitung 53 zu dem Rechner 51 geschickt wird. Ein Schlingenheber 54 ist in der Mitte zwischen jeweils zwei Walzgerüsten angeordnet und mit der Unterseite eines Bandes 22 während dessen Durchgangs durch die Fertigwalzstraße 20 in Berührung. Die Schlingenheber 54 stehen mit dem Rechner 51 über eine Leitung 55 in Verbindung. Die Schlingenheber 54 dienen zum Aufrechterhalten einer gewünschten Bandschleife zwischen den Walzgerüsten sowie einer gewünschten voreingestellten Zugspannung. Die Schlingenheberpositionen werden durch Verstellungen der Drehzahlen von benachbarten Arbeitswalzen aufrechterhalten. Die Bandzugspannung wird durch die Schlingenheber und die Bandgeometrie und durch den Schlingenheber-Motorstrom festgelegt. Stattdessen kann ein geeigneter Zugspannungsmesser in bekannter Weise benutzt werden, um die Zugspannung zwischen den Walzgerüsten abzufühlen und die erforderlichen Rückführungssignale zu liefern.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Metallbandes 22, wie es während seines Durchlaufes durch die Fertigwalzstraße 20 verformt wird. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die untere Arbeitswalze 42 gezeigt. Unter normalen Walzbedingungen sind die Arbeitswalzen 40, 42 Walzentrennkräften zwischen 4903 und 29 420 kN (500-3000 t) ausgesetzt. Die Arbeitswalzen 40, 42 sind auf ihre gesamten Länge durch die Stützwalzen 44, 46 abgestützt, um eine übermäßige Biegung zu verhindern. Obgleich die sich ergebende Walzenanordnung relativ steif ist, erzeugen die großen Walzentrennkräfte Walzendurchbiegungen, die im Vergleich zu der Dicke des Bandes, das gewalzt wird, beträchtlich sind. Da die Stützwalzen 44, 46 nur an ihren Enden durch die Walzeneinstellschrauben 48 abgestützt sind, sind die Durchbiegungen in der Nähe der Mitte des Werkstückes größer als in der Nähe des Randes des Werkstückes. Typischerweise sind die Arbeitswalzen 40, 42 so profiliert, daß sie in der Mitte ihrer Länge einen etwas größeren Durchmesser als an ihren Enden haben, wodurch versucht wird, die erwarteten Walzendurchbiegungen zu kompensieren. Weiter verursacht die kombinierte Wirkung des Walzenkühlwassers, das über die volle Länge der Arbeitswalzen 40, 42 verteilt wird, und der von dem Band 22 abgestrahlten Wärme eine relativ stärkere thermische Ausdehnung in der Mitte der Länge der Walzen 40, 42 als an den Enden der Walzen 40, 42. Diese Wärmeausdehnung wird durch Länge des Walzberühungsbogens, die Temperatur des Bandes 22, die Temperatur der Walzen 40, 42, die Temperatur des Kühlwassers, die Walzgeschwindigkeit und die Breite des Bandes 22 neben anderen Faktoren beeinflußt. Die effektive Walzenballigkeit wird weiter durch den Oberflächenverschleiß der Arbeitswalzen 40, 42 beeinflußt, der ebenfalls ungleichförmig ist und durch viele unvorhersagbare Faktoren beeinflußt wird. Die Stützwalzen 44, 46 verschleißen langsamer als die Arbeitswalzen 40, 42, die Stützwalzen 40, 46 werden aber länger in dem Walzgerüst gelassen und erfahren insgesamt einen Verschleiß, der mit dem der Arbeitswalzen 40, 42 vergleichbar ist. Es sind zwar bereits mathematische Modelle zur Berechnung der thermischen Walzenballigkeiten vorgeschlagen worden, keines dieser Modelle ist jedoch in Gegenwart der unmeßbaren Änderungen in vielen der Einflußfaktoren völlig wirksam gewesen.

Sämtliche vorstehenden Faktoren erzeugen gemeinsam eine Dickenänderung über die Breite des Bandes 22, wenn das Band 22 zwischen den Arbeitswalzen 40, 42 in seiner Dicke vermindert wird. Es ist bekannt, daß die Wölbung, die dem Band 22 gegeben wird, wenn das Band 22 aus den Arbeitswalzen 40, 42 austritt, eine spezifische Beziehung zu der Bandwölbung beim Eintritt in die Arbeitswalzen 40, 42 haben muß, wenn eine gute Planheit (Bandebenheit) aufrechterhalten werden soll. Insbesondere muß der Prozentsatz an Bandwölbung in jeder Stufe der Banddickenverringerung in der Warmbandwalzstraße von der Anfangsdicke bis zur Enddicke ungefähr konstant gehalten werden. In den Gerüsten am Anfang ist eine gewisse Abweichung von einer konstanten Wölbung in Prozent zulässig, wobei das Ausmaß der Abweichung von der Dicke, der Breite und der Temperatur des Bandes 22 abhängig ist. In den Gerüsten am Ende, insbesondere wenn dünne, breite Bänder gewalzt werden, ist eine sehr geringe Abweichung von einer konstanten Wölbung in Prozent zulässig.

Die Zugspannung zwischen den Walzgerüsten kann, wie weiter oben dargelegt, die Bandebenheit in einem Walzwerk durch Wechselwirkung mit Walzenspaltkräften verbessern. Beim Warmwalzen wird die Wechselwirkung zwischen Walzenspaltkraft und Zugspannung durch zwei zusätzliche Mechanismen ergänzt, die dem Fließen zwischen den Walzgerüsten zugeordnet sind.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Zugkraft zwischen den Walzengerüsten und den Walzkraftprofilen, wenn die Walzenspaltkonfiguration so ist, daß mehr Verlängerung in der Werkstückmitte als an den Werkstückrändern erzeugt wird. In Gegenwart einer Zugspannung zwischen den Walzgerüsten wird dieser Zustand die Zugspannung in der Werkstückmitte verringern und die Zugspannung an den Werkstückrändern vergrößern, wie durch die Pfeile 58 dargestellt. Da das Werkstück nachgibt, wenn die kombinierte Spannung die Streckgrenze erreicht, wird das Zugspannungsprofil das durch die Pfeile 57 dargestellte ungleichmäßige Kraftprofil erzeugen. Die höhere Walzentrennkraft in dem mittleren Gebiet des Werkstückes wird mehr Walzenverformung erzeugen als in den Gebieten, die den Werkstückrändern entsprechen. Als Ergebnis dessen wird die Werkstückwölbung vergrößert und die Verlängerung in der Werkstückmitte wird im Vergleich zu der, die bei Nichtvorhandensein der Zugspannung aufgetreten wäre, verringert. Die geringere Verlängerung ist in Fig. 2 durch eine Abmessung ΔL dargestellt, wobei die gestrichelte Linie den Zustand zeigt, der bei Nichtvorhandensein der Zugspannung zwischen den Walzgerüsten aufgetreten wäre. Das gleicht dem, was sich beim Kaltwalzen ergibt, wie weiter oben dargelegt.

Die vorstehenden Darlegungen zeigen, daß der mittlere Zugspannungswert zwischen den Walzgerüsten bedeutsam ist, da eine höhere Zugspannung größere Zugspannungsdifferenzen zuläßt, bevor irgendein Element der Werkstückbreite auf null Zugspannung abfällt und deutliche Welligkeit auftritt.

In dem Werkstückverhalten zwischen den Walzgerüsten werden die Unterschiede zwischen Warm und Kaltwalzen am bedeutsamsten. Das Fließen zwischen den Walzgerüsten in Gegenwart von Zugspannung tritt beim Kaltwalzen nicht auf, kann aber beim Warmwalzen bedeutsam sein. Dieses Fließen zwischen den Walzgerüsten beeinflußt die Breite, was im allgemeinen als unerwünscht angesehen wird, während es zwei vorteilhafte Einflüsse auf die Planheit hat. Fig. 3 zeigt diese Wirkungen. Es sei ein Bandelement betrachtet, das eines von zwei Walzgerüsten mit übermäßiger Verlängerung verläßt, wie es durch den Abschnitt 56 gezeigt ist. Die Zugspannung an den Werkstückrändern würde größer als auf der Mittellinie sein, wobei die Zugspannungsverteilung die durch die Pfeile 60 dargestellte Form annimmt. Während des Zeitintervalls, in welchem der Werkstückabschnitt sich von einem ersten zu einem zweiten der Gerüstpaare vorwärts bewegt, kommt es in dem gesamten Werkstückabschnitt zu einem Fließen oder Kriechen, wobei es in den Gebieten der Abschnitte, die unter größerer Zugspannung stehen, zu einem stärkeren Fließen kommt. Wenn das Werkstückelement an dem zweiten Walzgerüst ankommt, ist es an seinen Rändern mehr als in seiner Mitte verlängert worden und die Bedingungen, die sonst zur Welligkeit geführt hätten, sind somit teilweise kompensiert worden, wie es an der Stelle 61 gezeigt ist, an der die gestrichelten Linie wieder den Zustand bei Nichtvorhandensein einer Zugspannung zeigen.

Es ist zwar in Fig. 3 nicht gezeigt, es ist jedoch klar, daß die Randgebiete des Werkstückes in diesem Beispiel nicht nur eine stärkere Verlängerung als die mittleren Gebiete erfahren haben, sondern daß außerdem die Randdicke mehr als die Dicke in der Mitte verringert worden ist und daß das Querfließen oder die Breitenverminderung in den Randgebieten größer als in den mittleren Gebieten sein wird.

Der Dickenänderungseinfluß der Zugspannungsdifferenz zwischen den Walzgerüsten bewirkt weiter eine Verstärkung des in Fig. 2 gezeigten Walzenkraftprofils. Die größere Verminderung der Randabmessung vermindert die relative Verminderung und die zugeordnete Walzentrennkraft in den Randgebieten, was die oben beschriebene Wirkung des Zugspannungsprofils unterstützt.

Ein quantitatives Verständnis dieser Erscheinungen erfordert die Kenntnis des "Kriech"- oder Dehnungsgeschwindigkeitsverhaltens des Werkstückes bei Walztemperaturen und praktischen Zugspannungswerten zwischen den Walzgerüsten. Das Journal of Applied Mechanics, Juni 1941, "High-Speed Tension Tests at Elevated Temperatures - Parts II und III", von Nadai et al gibt einige Daten für Flußstahl an. Zusätzliche Laborergebnisse, die durch die Anmelderin erzielt worden sind, stimmen mit den früher veröffentlichten Ergebnissen allgemein überein, überdecken aber einen breiteren Bereich von Werkstoffen.

Fig. 4 zeigt typische tatsächliche experimentelle Ergebnisse für Flußstahl bei Temperaturen von 927°C und 982°C. Diese Daten können als eine logarithmische-lineare Gleichung ausgedrückt werden. Für Spannungen in dem Bereich von 7 bis 70 MPa kann die Beziehung zwischen der Spannung und der Dehnungsgeschwindigkeit (d. h. der zeitlichen Änderung der Dehnung) als eine logarithmische-lineare Gleichung folgender Form ausgedrückt werden:

σ=K₁+K₂ ln () (1)

wobei
σ=Spannung in MPa
=Dehnungsgeschwindigkeit in mm/mm/s
K₁ und K₂=Konstanten, die den Abschnitt auf der Ordinate und die Steigung der Geraden für einen besonderen Werkstoff bei einer bestimmten Temperatur darstellen.

Beispielsweise lautet für Flußstahl bei 927°C und in dem Gebiet von 1% Dehnung die Beziehung ungefähr:

σ=70,3+7,6 ln () (2)

Für Flußstahl bei 982°C lautet die Beziehung ungefähr:

σ=59,3+7,2 ln () (3)

Experimentelle Daten für die Werte von K₁ und K₂ sind für einen Bereich von Temperaturen und Werkstoffen entwickelt worden und diese Daten können in jeder metallurgischen Versuchsanlage durch bekannte Methoden, wie sie in dem oben zitierten Aufsatz von Nadai et al angegeben sind, dupliziert werden.

Die Beziehungen können in einem Rechner (d. h. dem Rechner 51 in Fig. 1) in jeder geeigneten Form gespeichert werden, beispielsweise als Tabellen oder als Gleichungen, wie sie oben angegeben sind.

Die Gleichungen (1), (2) und (3) beschreiben die Beziehung zwischen der Spannung und der axialen oder Längsdehnungsgeschwindigkeit bei axialem oder Längszug. Es ist erforderlich, daß diese Information mit Breitenverringerungen für verschiedene interessierende Zustände korreliert wird. Eine Annahme kann dahingehend getroffen werden, daß für kleine Dehnungen zwischen den Walzgerüsten die Breitenverminderung in Prozent und die Dickenverminderung in Prozent jeweils halb so groß wie die Längenzunahme in Prozent sind. Das ist eine vernünftige Annahme, weil das Poisson'sche Verhältnis, das Verhältnis von Querdehnung zu Längsdehnung, sich 1/2 nähert, da das Volumen bei der plastischen Verformung im wesentlichen konstant bleibt. Nachdem so die Beziehung zwischen der Längszugspannung und der Querdehnungsgeschwindigkeit bestimmt worden ist, kann die prozentuale Breitenverringerung aufgrund des Längszuges ebenfalls bestimmt werden.

Fig. 5 ist aus der Gleichung (2) abgeleitet und zeigt ein Diagramm der prozentualen Breitenverringerung zwischen Walzgerüsten über dem mittleren Zug zwischen den Walzgerüsten für eine mittlere Temperatur zwischen den Walzgerüsten von 927°C und einer Laufzeit, die einer Werkstückgeschwindigkeit von 610 m/min entspricht. Für die Kurve von Fig. 5 ist angenommen worden, daß die Walzgerüste einen bekannten konstanten gegenseitigen Abstand haben und daß die über der Breite des Bandes 22 ausgeübte Zugspannung gleichmäßig ist. Ein beträchtliches Problem ist jedoch vorhanden, weil es schwierig, wenn nicht unmöglich, ist, eine gleichmäßige Zugspannung über der Breite des Bandes unter Betriebsbedingungen von Tag zu Tag zu erreichen. Es ist deshalb notwendig, die Auswirkung von ungleichmäßigen Zugspannungen auf die Breitenverminderung zu bestimmen, bevor hohe Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten wirksam eingesetzt werden können. Die Fig. 6 und 7 zeigen die Zustände "starke Mittenbelastung" bzw. "starke Randbelastung" eines typischen Bandes 22, das auf einer Warmbandwalzstraße gewalzt wird. Die Verteilungen sind als parabolisch angenommen worden und die Darstellungen zeigen, daß bei einem Band, das mit einer mittleren Zugspannung von 20,7 MPa und unter größter Zugspannung in seiner Mitte gewalzt wird, die maximale Zugspannungsdifferenz, die zugelassen werden kann, bevor eine Welligkeit auftritt, 21 MPa beträgt. Welligkeit wird in einem Band, das gewalzt wird, immer dann auftreten, wenn die Zugspannung in einem Teil des Bandes auf null abfällt. Fig. 7 zeigt, daß bei einem Band, das mehr Zugspannung an seinen Rändern als in seiner Mitte hat, eine maximale Zugspannungsdifferenz von 42 MPa zulässig ist, bevor eine Welligkeit auftritt.

Die Wichtigkeit dieser Kurven wird deutlich, wenn die Breitenverminderung für ein bestimmtes Band unter verschiedenen Zugbelastungen untersucht wird. In Fig. 8 ist eine Schar von Kurven für eine bestimmte Qualität von Bandstahl bei 927°C und unter drei unterschiedlichen Zugbelastungen aufgetragen; gleichmäßige Belastung, starke Randbelastung und starke Mittenbelastung. Es ist angenommen worden, daß das Band mit einer Geschwindigkeit von 610 m/min gewalzt wird und daß die Walzgerüste eine bekannte konstante Strecke voneinander entfernt sind. Weil die Temperatur des Bandes abnimmt, wenn es durch das Walzwerk hindurchgeht, ist eine Temperatur von 927°C ungefähr gleich der Temperatur in einer typischen Bandwalzstraße in dem letzten Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten.

Die Kurven von Fig. 8 für die Bedingungen mit starker Mittenbelastung und starker Randbelastung sind aus dem Fall mit gleichmäßiger Breitenverminderung, beispielsweise durch Integration in Teilen, gewonnen worden. Gemäß diesem Verfahren wird die Breitenverminderung in Prozent jedes Elements des Bandes aufgrund der örtlichen Zugspannung aus einer Kurve, die der von Fig. 5 gleicht, für den besonderen Werkstoff und die betreffende Temperatur berechnet. Die berechnete Breitenverminderung in Prozent in diesem besonderen Element wird mit der Breite dieses Elements multipliziert. Die Berechnung wird für alle anderen Elemente über der Breite des Bandes jeweils wiederholt und eine Schar von Kurven wie die in Fig. 8 kann aufgezeichnet werden. Die so aufgezeichneten Kurven können in Tabellenform gespeichert oder wieder in logarithmische-lineare Beziehungen, wie die von Gleichung (1), zurückverwandelt werden. Beispielsweise wird Flußstahl in dem Gebiet von 1% Dehnung und unter Bedingungen einer starken Mittenbelastung ungefähr folgende Beziehung ergeben:

σ=54+5,5 ln (), bei 927°C (4)

Verschiedene Beziehungen, wie die der Gleichungen (2), (3) und (4) können durch den Rechner 51 berechnet und gespeichert werden.

Drei Aspekte dieser Beziehungen sind von besonderem Interesse. Erstens, es gibt ein ausgeprägtes "Knie" in diesen Kurven, oberhalb welchem die Dehnung mit der Zugspannung steil ansteigt. Zweitens, die zulässigen Spannungswerte fallen schnell ab, wenn stromabwärtige Gerüste erreicht werden, und zwar aufgrund der kombinierten Auswirkungen von zunehmender Temperatur und zunehmender Laufzeit zwischen den Walzgerüsten. Der dritte Aspekt bezieht sich auf die Annahme einer gleichmäßigen Zugspannung. Alle ungleichmäßigen Zugspannungsverteilungen erzeugen größere Breitenverminderungen als gleichmäßige Zugspannungsverteilungen wegen der nichtlinearen Beziehung zwischen Spannung und Dehnungsgeschwindigkeit. Weil die Zugspannungsverteilung bei starker Randbelastung eine extremere Spannungskonzentration als der Zustand mit starker Mittenbelastung erzeugt, kann die entsprechende Breitenverminderung wesentlich größer sein. Beispielsweise zeigt bei einer mittleren Zugspannung von 20,7 MPa eine gleichmäßige Zugspannungsverteilung nur eine Breitenverminderung von 0,04%, während eine Zugspannungsverteilung bei starker Mittenbelastung eine Breitenverminderung von 0,07% zeigt. Eine Zugspannungsverteilung bei starker Randbelastung zeigt jedoch eine Breitenverminderung von 0,56%. Wenn ein Band unter Bedingungen starker Randbelastung gewalzt wird und den Zugspannungen zwischen den Walzgerüsten gestattet wird, sogar bis in den Bereich von 21 MPa zu reichen, sind selbstverständlich Breitenverminderungen von 1% oder mehr möglich. Auf der Basis der vorstehenden Erscheinung, die bisher nicht verstanden worden ist, wenigstens in dem Zusammenhang mit dem Warmbandwalzstraßenbetrieb, bestand die Praxis bei einer Warmbandwalzstraße darin, die Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten auf die Größenordnung von maximal 10,5 MPa zu verringern, um durch Zugspannung hervorgerufene Probleme zu vermeiden. Anders ausgedrückt, bei Fehlen eines klareren Verständnis für die Beziehungen des plastischen Fließens zwischen den Walzgerüsten bestand die einzige zuverlässige Maßnahme darin, die Zugspannung zwischen den Walzgerüsten auf Werte zu verringern, die eine akzeptable Verminderung unter den ungünstigsten Kombinationen aus Zugspannungsverteilung, Temperatur und Walzgeschwindigkeit ergeben. Infolgedessen sind die eine Planheit erzeugenden Mechanismen, die das Vorhandensein von hoher Zugspannung zwischen den Walzgerüsten erfordern, im wesentlichen ungenutzt geblieben.

Die Erfindung schafft eine Technik zum Berechnen der optimalen Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten für die Bedingungen, die in jedem Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten existieren, und zum Regeln der Vorrichtungen zum Regulieren der Zugspannung zwischen den Walzgerüsten, um die berechneten optimalen Zugspannungswerte zu erzeugen. Im wesentlichen wird eine akzeptable Breitenverminderung eines Bandes 22 aufgrund von zwischen Walzgerüsten ausgeübter Zugspannung ausgehend von vorbestimmten Überlegungen angestrebt. In einer typischen Warmbandwalzstraße könnte eine akzeptable Breitenverminderung von dem Walzgerüst F1 bis zu dem Walzgerüst F7 12,7 mm betragen. Da der Walzprozeß das Band 22 etwa 6,4 mm erweitern könnte, könnte die akzeptable Gesamtbreitenverminderung, die durch Zugspannung hervorgerufen wird, von dem Walzgerüst F1 bis zu dem Walzgerüst F7 etwa 19 mm betragen. Die durch Zugspannung hervorgerufene Verminderung verteilt sich über die Zwischenräume zwischen den Walzgerüsten, wobei die letzteren Walzgerüste begünstigt werden, in denen die Fehler der Dehnung in Prozent und die Planheitsprobleme am störendsten sind. Eine typische Verteilung der durch Zugspannung hervorgerufenen Breitenverminderung könnte, beispielsweise, 50% in dem Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten F6 und F7, 30%, in dem Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten F5 und F6 und 20% in dem Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten F4 und F5 betragen. Zugspannungswerte stromaufwärts des Walzgerüstes F4 würden auf ihren normalen, niedrigen Werten bleiben.

Die Walzgeschwindigkeiten und Walztemperaturen werden vor der Ankunft des Werkstückes an der Fertigwalzstraße 22 bestimmt. Für ein typisches Stahlwerkstück, das das letzte Walzgerüst F7 verläßt, werden die Walzgeschwindigkeiten 305 bis 914 m/min betragen und die entsprechenden Temperaturen werden von 871°C bis 927°C reichen. Die Laufzeiten für den Zwischenraum F6-F7 betragen typischerweise 0,5 bis 1,5 s. Für jeden Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten können die Werte für die Temperatur des Werkstückes, das in diesen Zwischenraum eintritt, und die Werkstückgeschwindigkeit beim Durchqueren dieses Zwischenraums durch den Rechner 51 berechnet und gespeichert werden.

Ein weiteres Ziel der Walzprogrammberechnung besteht darin, eine ungefähr gleichmäßige Verlängerung in den aufeinanderfolgenden Verminderungen zu erzielen. Ein Verfahren zum Erreichen dieses Ziels durch geeignete Auswahl von Bandverminderungen ist in der US-PS 41 37 741 beschrieben. Durch den Rechner berechnete Verminderungsprogramme unter Verwendung dieser oder ähnlicher Strategien können (extreme) Zugspannungsverteilungen bei starker Randbelastung vermeiden. Manuell gesteuerte Operationen können bei der Vermeidung unerwünschter Zugspannungsverteilungen nicht angewandt werden.

Das Dickenverminderungsprogramm und/oder Walzbiegetechniken werden gewöhnlich so angewandt, daß eine gewünschte Zugspannungsverteilung erzeugt wird. Durch Abweichen in der Richtung von Bedingungen mit starker Mittenbelastung werden übermäßig hohe örtliche Zugspannungen vermieden.

Mittlere Zugspannungswerte sind für jede Lage zwischen den Walzgerüsten berechnet worden. In Fig. 9 sind typische herkömmliche Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten durch die mit "A" bezeichnete Linie dargestellt. Diese Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten F1 und F2 betragen ungefähr 3,5 MPa und steigen auf ungefähr 7,2 MPa zwischen den Walzgerüsten F6 und F7 an. Die gegenwärtig verfügbare Walzwerksregelausrüstung hält die Zugspannung in dem Band automatisch auf vorgewählte niedrigen Werten, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind. Zugspannungen, die gemäß der Erfindung berechnet worden sind und benutzt werden, werden in den Bereich fallen, der durch das schraffierte Gebiet dargestellt ist, welches durch die Kurven C und D in Fig. 9 begrenzt wird.

Fig. 10 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Technik, durch die Zugspannungswerte berechnet werden und durch die die Warmbandwalzstraße geregelt wird, um die erwünschten Planheitseigenschaften in einem Band 22 zu erreichen. Der Rechner 51 ist im Umriß dargestellt. Als Teil des Rechners 51 bestimmt eine Recheneinheit 62 die maximal zulässige bezogene Breitenverminderung (ΔW/W) auf der Basis einer vorbestimmten zulässigen Breitenänderung ΔW. Eine Recheneinheit 64 bestimmt die maximal zulässige Längenzunahme (ΔL/L) auf der Basis der Gleichung:

ΔL/L = 2 (ΔW/W) (5)

Wenn die Eigenschaften des gewalzten Werkstoffes, seine Temperatur und seine Walzgeschwindigkeit bekannt sind, kann die Längsdehnungsgeschwindigkeit _a aus folgender Gleichung bestimmt werden:

wobei
t=Zeit, die ein Punkt auf dem Band benötigt, um den Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten zu durchqueren.
Die Gleichung (6) wird durch die Recheneinheit 66 gelöst.

Auf der Basis des Wertes von _a, der durch die Recheneinheit 66 berechnet worden ist, löst eine Recheneinheit 68 eine Gleichung wie die Gleichung (1), um die Längsspannung zu berechnen. Die Recheneinheit 68 kann im voraus für verschiedene Werte von K₁ und K₂ in Abhängigkeit von den Eigenschaften des besonderen Werkstoffes, der gewalzt wird, seiner Temperatur, seines Dehnungswertes, usw., programmiert werden. Im Kern können Gleichungen (2), (3), (4) und weitere ähnliche geeignete Gleichungen für alle erwarteten Betriebstemperaturen und Werkstoffe entwickelt werden, und die Gleichungen oder die äquivalenten Tabellen können in dem Rechner 51 gespeichert werden. Demgemäß wird während des Walzens eines besonderen Bandes 22 die Recheneinheit 68 nur die richtige gespeicherte Beziehung auszuwählen haben, um die Längsspannung in Abhängigkeit der Längsdehnungsgeschwindigkeit zu bestimmen.

Die Längsspannung wird in eine zwischen den Walzgerüsten bestehende Zugkraft umgesetzt, indem sie in einer Recheneinheit 70 mit der Querschnittsfläche des Bandes multipliziert wird. Die Zugkraft zwischen den Walzgerüsten wird dann als ein Bezugswert an eine normalerweise vorhandene Zugregeleinrichtung irgendeines bekannten Typs angelegt, wie beispielsweise die für eine konstante Zugkraft sorgenden Spannrollen 54 in Fig. 1. Die durch diese Spannrollen ausgeübte Zugkraft wird durch Nachsteuermotoren und durch den Winkel, der durch die Spannrolle und das Band gebildet ist, bestimmt. Dieser Winkel wird konstant gehalten, indem die Antriebsmotordrehzahl mit der Drehzahlregeleinrichtung 50 verstellt wird, um eine konstante Spannrollenstellung aufrechtzuerhalten. Weitere Einrichtungen können benutzt werden, wie beispielsweise eine direkte Regelung der Zugkraft durch Zugkraftmesser zwischen den Walzgerüsten, die über die Walzgerüstdrehzahlregelung arbeiten. Während der Beschleunigung des Walzwerks auf stetige Walzgeschwindigkeiten werden die zulässigen Zugwerte zwischen den Walzgerüsten erneut berechnet und die Zugwerte werden auf das maximal zulässige Ausmaß nach jeder Neuberechnung erhöht. Die in Fig. 9 schematisch dargestellte Methodik wird gesondert für jeden Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten wiederholt, in welchem hohe Zugwerte erwünscht sind. Typischerweise wird das zwischen den Walzgerüsten F4-F5, F5-F6 und F6-F7 sein. Zugwerte zwischen den vorangehenden Walzgerüsten würden gemäß den gegenwärtig vorhandenen Techniken eingestellt werden.

Beispiel

Stahl mit 0,09% Kohlenstoff und 0,40% Mangan zeigte die folgende Beziehung zwischen Spannung und Dehnungsgeschwindigkeit bei 927°C und gleichmäßiger Zugkraft:

s=70,3+7,6 ln (_a) (7)

Wenn das Längsspannungsprofil für den schlimmsten Fall zugelassen wird, das dem in Fig. 6 gleicht, wird die Beziehung eingestellt auf:

s=54+5,5 ln (_a) (8)

Es wird angenommen, daß 50% einer Gesamtbreitenverringerung von 12,7 mm in dem Zwischenraum F6-F7 zulässig sind und daß das Band 22 2032 mm breit ist. Die Recheneinheit 62 wird die maximal zulässige bezogene Breitenverringerung zu 0,003125 bestimmen. Die Recheneinheit 64 wird die maximal zulässige bezogene Längenzunahme zu 0,00625 berechnen. Unter der Annahme, daß die Walzgerüste F6 und F7 5,5 m voneinander entfernt sind und das Band den Zwischenraum F6-F7 mit 610 m/min durchquert, würde ein Bandelement 0,54 s benötigen, um sich von dem Walzgerüst F6 zu dem Walzgerüst F7 zu bewegen. Die Recheneinheit 66 wird die Längsdehnungsgeschwindigkeit während dieses Intervalls zu 0,01157 pro Einheit pro Sekunde berechnen.

In Kenntnis des Werkstoffes und der Temperatur wird die Recheneinheit 68 unter gespeicherten Beziehungen die durch die Gleichung (8) gegebene Beziehung, in diesem Beispiel, auswählen und die zulässige Längsdehnung zu 29,4 MPa berechnen. Demgemäß könnte ein Bezugswert für die Zugkraft zwischen den Walzgerüsten, der einer Längsspannung von 29,4 MPa entspricht, der Einrichtung 54 zum Regeln der Zugkraft zwischen den Walzgerüsten zugeführt werden. Diese Prozedur würde für sämtliche Zwischenräume zwischen den Walzgerüsten wiederholt werden, was zu einem Zugverlauf führt, die als Kurve B in Fig. 9 dargestellt ist.

Vorausgesetzt, daß die Zugwerte zwischen den Walzgerüsten auf oder etwas unterhalb von Längsspannungswerten gehalten werden, die auf diese Weise berechnet werden, werden die Breitenverminderungen akzeptabel sein und die Welligkeitsprobleme werden verringert. Da Breitenverminderungen aufgrund von Zugkraft vorhersagbar sind, können sie offenbar durch entsprechende Erhöhungen in der Bandbreite, die in der Vorwalzstraße 10 erzeugt werden, kompensiert werden.

Gleichermaßen offensichtlich ist die Tatsache, daß höhere Zugkräfte nicht benutzt zu werden brauchen, wenn die Bandabmessungen so sind, daß Planheitsprobleme üblicherweise nicht auftreten.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Planheit eines Metallbandes in einer Warmbandwalzstraße mit wenigstens zwei Walzgerüsten, deren Walzen mit von einer Drehzahlregeleinrichtung bestimmten Drehzahlen derart angetrieben werden, daß das Metallband während seines Durchgangs zwischen den Walzgerüsten unter Zugspannung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf der Basis einer vorbestimmten maximal zulässigen Breitenverminderung (ΔW), die das Band während seines Durchgangs zwischen benachbarten Walzgerüsten erfahren darf, die Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) berechnet wird,
b) die Zugspannung (σ), die die maximal zulässige Breitenverminderung erzeugt, nach der Gleichung σ=K₁+K₂ ln (_a)berechnet wird, wobei K₁ und K₂ Konstanten für einen bestimmten Werkstoff bei einer bestimmten Temperatur darstellen, und
c) die Zugspannung (σ) zwischen den Walzgerüsten auf den oder kurz unter den berechneten Zugspannungswert geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschleunigung der Walzstraße die Zugspannungswerte zwischen den Walzgerüsten nach jeder erneuten Berechnung in dem durch die maximal zulässige Breitenverminderung (ΔW) bestimmten Ausmaß erhöht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) aus der vorbestimmten zulässigen Breitenverminderung (ΔW) die Querdehnungsgeschwindigkeit berechnet wird,
b) die Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a), die der berechneten Querdehnungsgeschwindigkeit entspricht, auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Querdehnungsgeschwindigkeit und der Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) berechnet wird,
c) die Längsspannung, die die berechnete Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) erzeugt, berechnet wird, und
d) die Drehzahl der Walzen in benachbarten Walzgerüsten so geregelt wird, daß eine Längsspannung auf das Band mit einem Wert auf oder kurz unter der berechneten Längsspannung ausgeübt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsspannung aus der Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a), dem Bandmaterial und der Bandtemperatur berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) und der Längsspannung in Abhängigkeit von über der Bandbreite vorhandenen, unterschiedlichen Bandspannungen korrigiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Grad der Querdehnungsgeschwindigkeit, der zum Erreichen der berechneten Breitenverringerung des Bandes benötigt wird, in Abhängigkeit von einem festen Walzgerüstabstand und einer vorbestimmten Bandgeschwindigkeit zwischen benachbarten Walzgerüsten berechnet wird,
b) der Grad der Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a), der der berechneten Querdehnungsgeschwindigkeit des Bandes entspricht, auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Querdehnungsgeschwindigkeit und der Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) berechnet wird,
c) die Längsspannung, die die berechnete Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) des Bandes erzeugt, berechnet und
d) die Drehzahl der Walzen in benachbarten Walzgerüsten so geregelt wird, daß eine Längsspannung auf das Band so ausgeübt wird, daß die berechnete Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) nicht überschritten wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässigen Längsspannungswerte während der Beschleunigung der Walzstraße erneut berechnet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die maximal zulässige Breitenverminderung pro Einheit (ΔW/W) berechnet wird, wobei W die Bandbreite beim Eintritt in einen Zwischenraum den Walzgerüsten ist, und
b) die Längsdehnungsgeschwindigkeit (_a) aus dem Grad der Dehnung pro Einheit (ΔL/L) in Längsrichtung des Bandes, der der maximal zulässigen Breitenverminderung gemäß der Beziehung ΔL/L=2 ΔW/W zugeordnet ist, wobei ΔL gleich der Verlängerung eines Bandelementes der Längs L während des Durchquerens eines Zwischenraums zwischen den Walzgerüsten ist, nach der Formel berechnet wird, wobei t die Zeit ist, die ein Punkt auf dem Band benötigt, um den Zwischenraum zwischen den Walzgerüsten zu durchqueren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es nur auf die letzten Walzgerüste einer mehrere Walzgerüste aufweisende Fertigwalzstraße angewandt wird.