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EP2656932A1 - Thermomechanisches Walzen einer Aluminiumplatte - Google Patents

Thermomechanisches Walzen einer Aluminiumplatte Download PDF

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Publication number
EP2656932A1
EP2656932A1 EP20120165758 EP12165758A EP2656932A1 EP 2656932 A1 EP2656932 A1 EP 2656932A1 EP 20120165758 EP20120165758 EP 20120165758 EP 12165758 A EP12165758 A EP 12165758A EP 2656932 A1 EP2656932 A1 EP 2656932A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
aluminum plate
temperature
pass
state variable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20120165758
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Dr. Kurz
Birger Dr. Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP20120165758 priority Critical patent/EP2656932A1/de
Priority to CN201380020354.6A priority patent/CN104245166B/zh
Priority to BR112014026380-9A priority patent/BR112014026380B1/pt
Priority to US14/397,084 priority patent/US10131979B2/en
Priority to EP13719045.0A priority patent/EP2828011B1/de
Priority to PCT/EP2013/057960 priority patent/WO2013160162A1/de
Publication of EP2656932A1 publication Critical patent/EP2656932A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2201/00—Special rolling modes
    • B21B2201/06—Thermomechanical rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/006—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for reversely thermomechanical rolling of an aluminum plate in a rolling process with several rolling passes.
  • WO 2008/043684 discloses, for example, a method for tracking the physical condition of a hot plate or strip as part of the control of a rolling line for reversibly processing a hot plate or strip.
  • an initial state of the hot plate or hot strip from which at least one physical state variable is derivable is determined in a model and the state is cyclically updated during the processing of the hot plate using the model, wherein a tracking of the hot plate or hot strip and the condition influencing and / or reproducing operating parameters are taken into account.
  • EP 2 111 309 B1 discloses a method for thermomechanically controlled rolling of a batch of metal slabs into sheets or strips in a rolling mill having at least one rolling stand according to a rolling scheme comprising at least two rolling phases and applied to each slab of the batch.
  • a rolling phase applied to a slab or plate or a strip is followed by another rolling phase which is on another slab or plate or another strip on this rolling stand is applied.
  • the time interval between the start times of their rolling phases is always smaller than the sum of the periods of all rolling phases and all cooling phases of the rolling scheme.
  • the invention has for its object to provide an improved method for reversing thermomechanical rolling an aluminum plate.
  • characteristic data for the thermal guidance of the rolling process are specified and values of at least one state variable, from which a temperature of the aluminum plate can be derived, are continuously determined.
  • a pass schedule for the rolling process is determined, which provides a rolling break between at least two consecutive rolling passes during which the rolling of the aluminum plate is interrupted for its cooling.
  • An aluminum plate is understood in this application to mean a plate which consists of aluminum or an aluminum alloy.
  • a state variable is preferably a temperature averaged over a thickness of the aluminum plate or a surface temperature or a residual solidification or phase fractions or grain sizes or an enthalpy of the aluminum plate.
  • an aluminum plate is thus rolled temperature-controlled.
  • the temperature of the aluminum plate can be controlled and controlled during the rolling process.
  • the control of the temperature takes place by means of rolling breaks, in which the aluminum plate is cooled becomes.
  • the rolling temperature is known to significantly affect material properties of aluminum plates.
  • the temperature of the aluminum plate during the rolling process can be controlled such that subsequent finishing steps known in the art for thermally generating certain mechanical properties of the aluminum plate material become superfluous to the rolling.
  • Such manufacturing steps are, for example, solution heat treatment, quenching or curing of the aluminum.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the characteristics associate at least one rolling pass a waiting thickness of the aluminum plate, and that the stitch plan provides for the beginning of a rolling break as soon as the thickness of the aluminum plate in this rolling pass reaches or falls below its waiting thickness assigned to it.
  • a further embodiment of the invention provides that the characteristics of at least one rolling break assign a Wiederanwalztemperatur the aluminum plate, and that the pass schedule provides for the termination of this rolling break, once the temperature of the aluminum plate reaches the Bachanwalztemperatur.
  • the aluminum plate cools during a rolling break to a defined temperature, namely the assigned to it Wiederanwalztemperatur. This advantageously improves the control and control of the temperature of the aluminum plate during the rolling process.
  • a further embodiment of the invention provides that the characteristic data contain a target temperature, and that the stitching plan determines a duration of a rolling break or a recoil temperature of the aluminum plate after a rolling break in such a way that the temperature of the aluminum plate after the last pass matches the target temperature.
  • a target temperature of the aluminum plate can be achieved in the last pass. This makes it possible to set advantageous material properties of the aluminum already at the end of the rolling process without expensive finishing.
  • a further embodiment of the invention provides that the characteristic data contain a cooling temperature, and that the aluminum plate is fed after the last rolling pass a cooling unit and cooled by the cooling unit to the cooling temperature.
  • the characteristics preferably also include a cooling rate, and the aluminum plate is cooled to the cooling temperature at the cooling rate after the last rolling pass by means of the cooling unit.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that at least one rolling pass of another aluminum plate is carried out during at least one rolling break.
  • This is for example one off EP 2 111 309 B1 Known method used for rolling several aluminum plates.
  • rolling breaks can be used advantageously for processing further aluminum plates, so that the utilization of a rolling train can be optimized.
  • a further embodiment of the invention provides that a rolling force threshold value is predetermined as a function of at least one state variable of the aluminum plate, and that the pass schedule restricts the rolling force during rolling to the respective rolling force threshold depending on the values of the at least one state variable.
  • a thickness decrease threshold is set as a function of at least one state variable of the aluminum plate, and the stitch plan reduces the decrease in thickness of the aluminum plate during each roll pass depending on the values of the at least one state variable to the respective thickness decrease threshold.
  • a thickness of the aluminum plate is preferably used.
  • other geometric variables e.g. a curvature or profile of the aluminum plate, or thermodynamic variables, e.g. a temperature of the aluminum plate.
  • the material properties of the aluminum can be further improved and in particular an undesired grain growth in the aluminum plate can be counteracted.
  • a further embodiment of the invention provides that the aluminum plate is cooled by a cooling unit during at least one rolling break.
  • cooling units for cooling the aluminum plate is advantageous because aluminum plates are usually rolled at relatively low temperatures and therefore passive cooling of the aluminum plates would cost too much time.
  • a further embodiment of the invention provides that measured values of at least one measured variable associated with a temperature of the aluminum plate are continuously recorded and the values of the at least one state variable are determined on the basis of the detected measured values by means of a temperature model evaluating these measured values.
  • a temperature model evaluating these measured values.
  • Such methods for determining a current temperature of the aluminum plate using a temperature model are particularly advantageous because a sufficiently accurate direct measurement of a temperature of aluminum plates is usually difficult or too expensive and therefore the use of a model for temperature determination is useful.
  • a further embodiment of the invention provides that the stitch plan is continuously updated, for example, after each pass of the aluminum plate by a cooling unit.
  • Such an update advantageously makes it possible to intervene in the event of deviations from actual data from plan data and to adapt the pass schedule to the current conditions.
  • the figure shows a flow chart of a method performed by an automation system for reversely thermo-mechanical rolling of an aluminum plate to a Aluminum sheet in a rolling process with several rolling passes.
  • measured values 1 of at least one measured variable associated with a temperature of the aluminum plate are recorded.
  • Such measured variables are in particular temperatures at different locations of the aluminum plate and for the aluminum plate characteristic variables such as a microstructure.
  • a current temperature of the aluminum plate is determined on the basis of the detected measured values 1 by means of a temperature model 2 of the aluminum plate evaluating these measured values 1, as is apparent from FIG WO 2008/043684 is known.
  • characteristic data 4 are predetermined for the thermal guidance of the rolling process and stored in the automation system. These characteristics include, in particular, waiting thicknesses, re-rolling temperatures, a target temperature, a cooling temperature, and a cooling rate.
  • a pass schedule 5 for the rolling process is determined, which also includes actuators 6 required to achieve the characteristics 4.
  • actuators 6 include a cooling time in air cooling the aluminum plate, a number of rolling passes, a flow rate of the aluminum plate through a rolling stand and / or amounts of water of a cooling unit.
  • the aluminum plate is rolled during each rolling pass up to a respective rolling pass associated waiting thickness. Subsequently, the rolling of the aluminum plate is interrupted by a rolling break until it has cooled to a rolling break associated Wiederanwalztemperatur the following roll pass.
  • the aluminum plate can passively or actively cooled by means of a cooling unit become.
  • the waiting thicknesses and re-rolling temperatures depend on the material and the target geometry of the aluminum plate. These quantities are sometimes derivable from phase diagrams, for example in the case of aluminum plates of aluminum-copper or aluminum-magnesium alloys, but are generally determined empirically.
  • the re-rolling temperature of the last rolling pass is determined from the temperature model 2 such that the temperature of the aluminum plate after the last rolling step coincides with the target temperature.
  • the target temperature may e.g. be characterized by an average over the thickness of the aluminum plate temperature, a surface temperature or by an enthalpy.
  • the aluminum plate is fed to a cooling unit and cooled by means of the cooling unit at the cooling rate to the cooling temperature.
  • the stitch plan takes into account, in addition to the characteristic data 4 for the thermal guidance of the rolling process, also further characteristic data, e.g. a maximum rolling force acting on the aluminum plate and / or a maximum thickness decrease of the aluminum plate during the individual rolling passes.
  • the embodiment of the stitch plan is cyclically updated, for example after each pass of the aluminum plate by a cooling unit, based on the determined instantaneous temperature, in particular, the actuators 6 are updated for further cooling.
  • the target variables in particular a target thickness and the target temperature of the aluminum plate.
  • At least one further aluminum plate is pre-rolled during the cooling of the aluminum plate in a rolling break. That's what it's made of EP 2 111 309 B1 Known method used for staggered rolling multiple aluminum plates.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum reversierenden thermomechanischen Walzen einer Aluminiumplatte in einem Walzprozess mit mehreren Walzstichen. Dabei werden Kenndaten (4) zur thermischen Führung des Walzprozesses vorgegeben, laufend wird ein Wert einer Zustandsgröße (3), aus der eine Temperatur der Aluminiumplatte ableitbar ist, ermittelt und es wird ein Stichplan (5) für den Walzprozess in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Zustandsgröße (3) und den Kenndaten (4) ermittelt. Der Stichplan (5) sieht zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen eine Walzpause vor, während derer das Walzen der Aluminiumplatte zu dessen Abkühlung unterbrochen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum reversierenden thermomechanischen Walzen einer Aluminiumplatte in einem Walzprozess mit mehreren Walzstichen.
  • Es sind verschiedene Verfahren zum reversierenden thermomechanischen Walzen bekannt. WO 2008/043684 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Nachverfolgung des physikalischen Zustands eines Warmblechs oder Warmbands im Rahmen der Steuerung einer Walzstrasse zur reversierenden Bearbeitung eines Warmblechs oder Warmbands. Dabei wird zu einem Startpunkt ein initialer Zustand des Warmblechs oder Warmbands, aus dem wenigstens eine physikalische Zustandsgröße ableitbar ist, in einem Modell bestimmt und der Zustand wird während der Bearbeitung des Warmblechs unter Verwendung des Modells zyklisch aktualisiert, wobei eine Wegverfolgung des Warmblechs oder Warmbands und den Zustand beeinflussende und/oder wiedergebende Betriebsparameter berücksichtigt werden.
  • EP 2 111 309 B1 offenbart ein Verfahren zum thermomechanisch gesteuerten Walzen einer Charge von Metallbrammen zu Platten oder Bändern in einem Walzwerk mit wenigstens einem Walzgerüst nach einem Walzschema, das mindestens zwei Walzphasen umfasst und auf jede Bramme der Charge angewendet wird. Während des Walzens der Charge auf mindestens einem Walzgerüst kommt es mehrmals vor, dass auf eine Walzphase, die auf eine Bramme oder Platte oder ein Band angewendet wird, eine andere Walzphase folgt, die auf eine andere Bramme oder Platte oder ein anderes Band auf diesem Walzgerüst angewendet wird. Dabei ist für zwei aufeinanderfolgend gewalzte Brammen die Zeitspanne zwischen den Anfangszeitpunkten ihrer Walzphasen stets kleiner als die Summe der Zeitdauern aller Walzphasen und aller Abkühlphasen des Walzschemas.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum reversierenden thermomechanischen Walzen einer Aluminiumplatte anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum reversierenden thermomechanischen Walzen einer Aluminiumplatte in einem Walzprozess mit mehreren Walzstichen werden Kenndaten zur thermischen Führung des Walzprozesses vorgegeben und es werden laufend Werte wenigstens einer Zustandsgröße, aus der eine Temperatur der Aluminiumplatte ableitbar ist, ermittelt. In Abhängigkeit von den ermittelten Werten der wenigstens einen Zustandsgröße und den Kenndaten wird ein Stichplan für den Walzprozess ermittelt, der zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen eine Walzpause vorsieht, während derer das Walzen der Aluminiumplatte zu dessen Abkühlung unterbrochen wird.
  • Unter einer Aluminiumplatte wird in dieser Anmeldung eine Platte verstanden, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
  • Als Zustandsgröße wird dabei vorzugsweise eine über eine Dicke der Aluminiumplatte gemittelte Temperatur oder eine Oberflächentemperatur oder eine Restverfestigung oder Phasenanteile oder Korngrößen oder eine Enthalpie der Aluminiumplatte ermittelt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Aluminiumplatte also temperaturgeführt gewalzt. Dadurch kann die Temperatur der Aluminiumplatte während des Walzprozesses kontrolliert und gesteuert werden. Die Steuerung der Temperatur erfolgt dabei mittels Walzpausen, in denen die Aluminiumplatte abgekühlt wird. Dies ist vorteilhaft, da die Walztemperatur bekanntermaßen Materialeigenschaften von Aluminiumplatten wesentlich beeinflusst. Insbesondere kann die Temperatur der Aluminiumplatte während des Walzprozesses derart gesteuert werden, dass dem Walzen nachfolgende aus dem Stand der Technik bekannte Nachbearbeitungsschritte zur thermischen Erzeugung bestimmter mechanischer Eigenschaften des Materials der Aluminiumplatte überflüssig werden. Derartige Fertigungsschritte sind beispielsweise Lösungsglühen, Abschrecken oder Aushärten des Aluminiums.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kenndaten wenigstens einem Walzstich eine Wartedicke der Aluminiumplatte zuordnen, und dass der Stichplan den Beginn einer Walzpause vorsieht, sobald die Dicke der Aluminiumplatte in diesem Walzstich die ihm zugeordnete Wartedicke erreicht oder unterschreitet.
  • Auf diese Weise wird das Einlegen von Walzpausen an das Erreichen vorgegebener Dicken der Aluminiumplatte gekoppelt. Dadurch kann vorteilhaft ein gestuftes Walzen der Aluminiumplatte erreicht werden, bei dem das Walzen zur Abkühlung des Aluminiums kontrolliert durch Walzpausen unterbrochen wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kenndaten wenigstens einer Walzpause eine Wiederanwalztemperatur der Aluminiumplatte zuordnen, und dass der Stichplan das Beenden dieser Walzpause vorsieht, sobald die Temperatur der Aluminiumplatte die Wiederanwalztemperatur erreicht.
  • Auf diese Weise wird erreicht, dass die Aluminiumplatte während einer Walzpause auf eine definierte Temperatur abkühlt, nämlich auf die ihr zugeordnete Wiederanwalztemperatur. Dadurch wird die Kontrolle und Steuerung der Temperatur der Aluminiumplatte während des Walzprozesses vorteilhaft verbessert.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kenndaten eine Zieltemperatur enthalten, und dass der Stichplan eine Dauer einer Walzpause oder eine Wiederanwalztemperatur der Aluminiumplatte nach einer Walzpause derart bestimmt, dass die Temperatur der Aluminiumplatte nach dem letzten Walzstich mit der Zieltemperatur übereinstimmt. Dadurch kann in dem letzten Walzstich neben einer definierten Enddicke auch eine Zieltemperatur der Aluminiumplatte erreicht werden. Dies ermöglicht es, vorteilhafte Materialeigenschaften des Aluminiums bereits am Ende des Walzprozesses ohne eine aufwändige Nachbearbeitung einzustellen. Außerdem kann durch die Zieltemperatur bei geeigneter Stichplanstrategie einem ungewollten Kornwachstum in der Aluminiumplatte entgegenwirkt werden, das sich bei herkömmlichen Verfahren in einer dem Walzprozess folgenden Wärmebehandlung einstellen kann.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kenndaten eine Kühltemperatur enthalten, und dass die Aluminiumplatte nach dem letzten Walzstich einem Kühlaggregat zugeführt und mittels des Kühlaggregats auf die Kühltemperatur abgekühlt wird. Dabei enthalten die Kenndaten vorzugsweise auch eine Kühlrate und die Aluminiumplatte wird nach dem letzten Walzstich mittels des Kühlaggregats bei der Kühlrate auf die Kühltemperatur abgekühlt.
  • Dies ermöglicht vorteilhaft, die Materialeigenschaften des Aluminiums nach dem Walzprozess durch eine kontrollierte Abkühlung weiter zu verbessern.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während wenigstens einer Walzpause wenigstens ein Walzstich einer anderen Aluminiumplatte durchgeführt wird. Dazu wird beispielsweise ein aus EP 2 111 309 B1 bekanntes Verfahren zum Walzen mehrerer Aluminiumplatten angewendet.
  • Dadurch können Walzpausen vorteilhaft zur Bearbeitung weiterer Aluminiumplatten genutzt werden, so dass die Auslastung einer Walzstraße optimiert werden kann.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Walzkraftschwellenwert als Funktion wenigstens einer Zustandsvariable der Aluminiumplatte vorgegeben wird, und dass der Stichplan die Walzkraft während des Walzens in Abhängigkeit von den Werten der wenigstens einen Zustandsvariable auf den jeweiligen Walzkraftschwellenwert beschränkt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Dickeabnahmeschwellenwert als Funktion wenigstens einer Zustandsvariable der Aluminiumplatte vorgegeben und durch den Stichplan wird die Abnahme einer Dicke der Aluminiumplatte während jedes Walzstiches in Abhängigkeit von den Werten der wenigstens einen Zustandsvariable auf den jeweiligen Dickeabnahmeschwellenwert beschränkt.
  • Als eine Zustandsvariable wird dabei vorzugsweise eine Dicke der Aluminiumplatte verwendet. Alternativ oder zusätzlich eignen sich als Zustandsvariable andere geometrische Variablen, z.B. eine Krümmung oder ein Profil der Aluminiumplatte, oder thermodynamische Variablen, z.B. eine Temperatur der Aluminiumplatte.
  • Dadurch können die Materialeigenschaften des Aluminiums weiter verbessert werden und insbesondere einem ungewollten Kornwachstum in der Aluminiumplatte entgegengewirkt werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminiumplatte während wenigstens einer Walzpause durch ein Kühlaggregat gekühlt wird.
  • Die Verwendung von Kühlaggregaten zum Abkühlen der Aluminiumplatte ist vorteilhaft, da Aluminiumplatten in der Regel bei relativ niedrigen Temperaturen gewalzt werden und eine passive Kühlung der Aluminiumplatten daher zuviel Zeit kosten würde.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass laufend Messwerte wenigstens einer mit einer Temperatur der Aluminiumplatte zusammenhängenden Messgröße erfasst werden und die Werte der wenigstens einen Zustandsgröße anhand der erfassten Messwerte mittels eines diese Messwerte auswertenden Temperaturmodells ermittelt werden. Zur Ermittelung einer momentanen Temperatur der Aluminiumplatte eignet sich insbesondere ein aus WO 2008/043684 bekanntes Verfahren zur Nachverfolgung des physikalischen Zustands der Aluminiumplatte.
  • Derartige Methoden zur Ermittelung einer momentanen Temperatur der Aluminiumplatte anhand eines Temperaturmodells sind insbesondere deshalb vorteilhaft, weil eine hinreichend genaue direkte Messung einer Temperatur von Aluminiumplatten in der Regel schwierig bzw. zu aufwändig ist und deshalb die Heranziehung eines Modells zur Temperaturermittelung nützlich ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stichplan laufend, beispielsweise nach jedem Durchlauf der Aluminiumplatte durch ein Kühlaggregat, aktualisiert wird.
  • Eine derartige Aktualisierung ermöglicht es vorteilhaft, bei Abweichungen von Ist-Daten von Plan-Daten korrigierend einzugreifen und den Stichplan den aktuellen Bedingungen anzupassen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit einer Zeichnung näher erläutert werden.
  • Die Figur zeigt ein Ablaufdiagramm eines mittels eines Automatisierungssystems durchgeführten Verfahrens zum reversierenden thermomechanischen Walzen einer Aluminiumplatte zu einem Aluminiumblech in einem Walzprozess mit mehreren Walzstichen.
  • Bei dem Verfahren werden Messwerte 1 wenigstens einer mit einer Temperatur der Aluminiumplatte zusammenhängenden Messgröße erfasst. Derartige Messgrößen sind insbesondere Temperaturen an verschiedenen Orten der Aluminiumplatte und für die Aluminiumplatte charakteristische Größen wie eine Gefügestruktur.
  • Als Zustandsgröße 3 der Aluminiumplatte wird eine momentane Temperatur der Aluminiumplatte anhand der erfassten Messwerte 1 mittels eines diese Messwerte 1 auswertenden Temperaturmodells 2 der Aluminiumplatte ermittelt, wie es aus WO 2008/043684 bekannt ist.
  • Ferner werden Kenndaten 4 zur thermischen Führung des Walzprozesses vorgegeben und in dem Automatisierungssystem hinterlegt. Diese Kenndaten umfassen insbesondere Wartedicken, Wiederanwalztemperaturen, eine Zieltemperatur, eine Kühltemperatur und eine Kühlrate.
  • Anhand der ermittelten momentanen Temperatur der Aluminiumplatte und den Kenndaten 4 wird ein Stichplan 5 für den Walzprozess ermittelt, der auch zur Erreichung der Kenndaten 4 benötigte Stellglieder 6 umfasst. Solche Stellglieder 6 umfassen eine Abkühlzeit bei Luftkühlung der Aluminiumplatte, eine Anzahl von Walzstichen, eine Durchlaufgeschwindigkeit der Aluminiumplatte durch ein Walzgerüst und/oder Wassermengen eines Kühlaggregates.
  • Anhand des Stichplanes 5 wird die Aluminiumplatte während jedes Walzstiches bis zu einer dem jeweiligen Walzstich zugeordneten Wartedicke gewalzt. Anschließend wird das Walzen der Aluminiumplatte durch eine Walzpause unterbrochen, bis sie zu einer der Walzpause zugeordneten Wiederanwalztemperatur des folgenden Walzstiches abgekühlt ist. Dabei kann die Aluminiumplatte passiv oder aktiv mittels eines Kühlaggregates abgekühlt werden. Die Wartedicken und Wiederanwalztemperaturen hängen vom Material und der Zielgeometrie der Aluminiumplatte ab. Diese Größen sind mitunter aus Phasendiagrammen ableitbar, beispielsweise im Falle von Aluminiumplatten aus Aluminium-Kupfer- oder Aluminium-Magnesium-Legierungen, werden aber im Allgemeinen empirisch ermittelt.
  • Die Wiederanwalztemperatur des letzten Walzstiches wird anhand des Temperaturmodells 2 derart bestimmt, dass die Temperatur der Aluminiumplatte nach dem letzten Walzschritt mit der Zieltemperatur übereinstimmt. Die Zieltemperatur kann z.B. durch eine über die Dicke der Aluminiumplatte gemittelte Temperatur, eine Oberflächentemperatur oder durch eine Enthalpie charakterisiert werden.
  • Nach dem letzten Walzstich wird die Aluminiumplatte einem Kühlaggregat zugeführt und mittels des Kühlaggregats bei der Kühlrate auf die Kühltemperatur abgekühlt.
  • In einer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels berücksichtigt der Stichplan neben den Kenndaten 4 zur thermischen Führung des Walzprozesses auch weitere Kenndaten, z.B. eine maximale auf die Aluminiumplatte wirkende Walzkraft und/oder eine maximale Dickeabnahme der Aluminiumplatte während der einzelnen Walzstiche.
  • In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels wird der Stichplan zyklisch, z.B. nach jedem Durchlauf der Aluminiumplatte durch ein Kühlaggregat, anhand der ermittelten momentanen Temperatur aktualisiert, wobei insbesondere auch die Stellglieder 6 für das weitere Kühlen aktualisiert werden. Insbesondere kann so bei einer Abweichung der Ist-Daten von den Plan-Daten immer wieder korrigierend eingegriffen werden, um die Zielgrößen (insbesondere eine Zieldicke und die Zieltemperatur der Aluminiumplatte) zu erreichen.
  • In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels wird während der Abkühlung der Aluminiumplatte in einer Walzpause mindestens eine weitere Aluminiumplatte vorgewalzt. Dazu wird das aus EP 2 111 309 B1 bekannte Verfahren zum gestaffelten Walzen mehrerer Aluminiumplatten verwendet.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum reversierenden thermomechanischen Walzen einer Aluminiumplatte in einem Walzprozess mit mehreren Walzstichen, wobei
    - Kenndaten (4) zur thermischen Führung des Walzprozesses vorgegeben werden,
    - laufend Werte wenigstens einer Zustandsgröße (3), aus der eine Temperatur der Aluminiumplatte ableitbar ist, ermittelt werden,
    - ein Stichplan (5) für den Walzprozess in Abhängigkeit von den ermittelten Werten der wenigstens einen Zustandsgröße (3) und den Kenndaten (4) ermittelt wird und
    - der Stichplan (5) zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Walzstichen eine Walzpause vorsieht, während derer das Walzen der Aluminiumplatte zu dessen Abkühlung unterbrochen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (4) wenigstens einem Walzstich eine Wartedicke der Aluminiumplatte zuordnen, und dass der Stichplan den Beginn einer Walzpause vorsieht, sobald die Dicke der Aluminiumplatte in diesem Walzstich die ihm zugeordnete Wartedicke erreicht oder unterschreitet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (4) wenigstens einer Walzpause eine Wiederanwalztemperatur der Aluminiumplatte zuordnen, und dass der Stichplan das Beenden dieser Walzpause vorsieht, sobald die Temperatur der Aluminiumplatte die Wiederanwalztemperatur erreicht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (4) eine Zieltemperatur enthalten, und dass der Stichplan eine Dauer einer Walzpause oder eine Wiederanwalztemperatur der Aluminiumplatte nach einer Walzpause derart bestimmt, dass die Temperatur der Aluminiumplatte nach dem letzten Walzstich mit der Zieltemperatur übereinstimmt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgröße (3) eine über eine Dicke der Aluminiumplatte gemittelte Temperatur oder eine Oberflächentemperatur oder eine Restverfestigung oder Phasenanteile oder Korngrößen oder eine Enthalpie der Aluminiumplatte ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (4) eine Kühltemperatur enthalten, und dass die Aluminiumplatte nach dem letzten Walzstich einem Kühlaggregat zugeführt wird und mittels des Kühlaggregats auf die Kühltemperatur abgekühlt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten (4) eine Kühlrate enthalten, und dass die Aluminiumplatte nach dem letzten Walzstich mittels des Kühlaggregats bei der Kühlrate auf die Kühltemperatur abgekühlt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass während wenigstens einer Walzpause wenigstens ein Walzstich einer anderen Aluminiumplatte durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzkraftschwellenwert als Funktion wenigstens einer Zustandsvariable der Aluminiumplatte vorgegeben wird, und dass der Stichplan die Walzkraft während des Walzens in Abhängigkeit von den Werten der wenigstens einen Zustandsvariable auf den jeweiligen Walzkraftschwellenwert beschränkt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Dickeabnahmeschwellenwert als Funktion wenigstens einer Zustandsvariable der Aluminiumplatte vorgegeben wird, und dass der Stichplan die Abnahme einer Dicke der Aluminiumplatte während jedes Walzstiches in Abhängigkeit von den Werten der wenigstens einen Zustandsvariable auf den jeweiligen Dickeabnahmeschwellenwert beschränkt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als eine Zustandsvariable eine Dicke der Aluminiumplatte verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumplatte während wenigstens einer Walzpause durch ein Kühlaggregat gekühlt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass laufend Messwerte (1) wenigstens einer mit einer Temperatur der Aluminiumplatte zusammenhängenden Messgröße erfasst werden und die Werte der wenigstens einen Zustandsgröße (3) anhand der erfassten Messwerte (1) mittels eines diese Messwerte (1) auswertenden Temperaturmodells (2) ermittelt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stichplan (5) laufend aktualisiert wird.
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