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Title:
DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A ROLLED METAL STRIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/088703
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) and method for producing a rolled metal strip (B), preferably a hot-rolled metal strip (B), wherein the device (1) comprises: a rolling line (10) which is designed to plastically form the metal strip (B) during transportation along a conveying direction (F) by means of rolling; a cooling unit (30) with variable cooling power, which is arranged downstream of the rolling line (10) in the conveying direction (F) and is designed for cooling the metal strip (B); a straightening machine (50) which is arranged downstream of the cooling unit (30) in the conveying direction (F) and designed for bending the metal strip (B) into a desired shape, preferably straightening same to improve the flatness; a first measuring point (60) arranged between the rolling line (10) and the cooling unit (30), with a flatness measuring unit (61) for measuring topological properties of the metal strip (B); a second measuring point (70), arranged between the cooling unit (30) and the straightening machine (50), with a further flatness measuring unit (71) for measuring topological properties of the metal strip (B); and a controller (100) which is in communication with the rolling line (10), the cooling unit (30), the straightening machine (50) and with the first and second measuring point (60, 70) and which is designed to receive topological information from the first and second measuring point (60, 70) and to control the rolling line (10) and/or the cooling unit (30) and/or the straightening machine (50) according to the topological information received from the first and second measuring point (60, 70). Drawing_references_to_be_translated:

Inventors:
SCHUSTER INGO (DE)
SCHULZE STEPHAN (DE)
KÖPPEL UWE (DE)
TOMAKOV KIRILL (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/080914
Publication Date:
May 25, 2023
Filing Date:
November 07, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SMS GROUP GMBH (DE)
International Classes:
B21B37/44
Domestic Patent References:
WO2020162004A12020-08-13
Foreign References:
KR20130068709A2013-06-26
KR101482460B12015-01-13
KR20130125268A2013-11-18
DE102013214344A12015-01-29
US10994316B22021-05-04
Attorney, Agent or Firm:
KLÜPPEL, Walter (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes (B), vorzugsweise eines warmgewalzten Metallbandes (B), wobei die Vorrichtung (1) aufweist: eine Walzstraße (10), die eingerichtet ist, um das Metallband (B) während eines Transports entlang einer Förderrichtung (F) durch Walzen plastisch umzuformen; eine Kühleinrichtung (30) mit variabler Kühlleistung, die in Förderrichtung (F) hinter der Walzstraße (10) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (B) zu kühlen; eine Richtmaschine (50), die in Förderrichtung (F) hinter der Kühleinrichtung (30) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (B) in eine gewünschte Form zu biegen, vorzugsweise zur Verbesserung der Planheit zu begradigen; eine erste Messstelle (60), angeordnet zwischen der Walzstraße (10) und der Kühleinrichtung (30), mit einer Planheitsmesseinrichtung (61) zur Vermessung topologischer Eigenschaften des Metallbandes (B); eine zweite Messstelle (70), angeordnet zwischen der Kühleinrichtung (30) und der Richtmaschine (50), mit einer weiteren Planheitsmesseinrichtung (71) zur Vermessung topologischer Eigenschaften des Metallbandes (B); und eine Steuerung (100), die mit der Walzstraße (10), der Kühleinrichtung (30), der Richtmaschine (50) sowie mit der ersten und zweiten Messstelle (60, 70) in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um topologische Informationen von der ersten und zweiten Messstelle (60, 70) zu empfangen und die Walzstraße

25 (10) und/oder die Kühleinrichtung (30) und/oder die Richtmaschine (50) in Abhängigkeit der von der ersten und zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen topologischen Informationen anzusteuern.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (100) einen Regelkreis zur Regelung der Walzstraße (10) und/oder der Kühleinrichtung (30) und/oder der Richtmaschine (50) implementiert, wobei der Regelkreis die von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen topologischen Informationen als Führungsgröße anwendet.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messstelle (60) eine Temperaturmesseinrichtung (62) zur Messung einer Oberflächentemperatur des Metallbandes (B) und/oder die zweite Messstelle (70) eine Temperaturmesseinrichtung (72) zur Messung einer Oberflächentemperatur des Metallbandes (B) aufweist, wobei die Steuerung (100) eingerichtet ist, um Temperaturinformationen von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) zu empfangen und die Walzstraße (10) und/oder die Kühleinrichtung (30) und/oder die Richtmaschine (50) in Abhängigkeit der von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen Temperaturinformationen anzusteuern.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis der Steuerung (100) die von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen Temperaturinformationen als Führungsgröße anwendet.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Vorrichtmaschine (40) zwischen der Walzstraße (10) und der ersten Messeinrichtung (60) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (B) in eine gewünschte Form zu biegen, vorzugsweise zur Verbesserung der Planheit zu begradigen, wobei die Steuerung (100) eingerichtet ist, um die Vorrichtmaschine (40) in Abhängigkeit der von der ersten und zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen topologischen Informationen anzusteuern.

6. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Messstelle (80) hinter der Richtmaschine (50) angeordnet ist, wobei die dritte Messstelle (80) eine weitere Planheitsmesseinrichtung (81) zur Vermessung topologischer Eigenschaften des Metallbandes (B) aufweist, und die Steuerung (100) mit der dritten Messstelle (80) in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um topologische Informationen von der dritten Messstelle (80) zu empfangen und die Walzstraße (10) und/oder die Kühleinrichtung (30) und/oder die Richtmaschine (50) in Abhängigkeit der von der dritten Messstelle (80) empfangenen topologischen Informationen anzusteuern.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planheitsmesseinrichtung (61) der ersten Messstelle (60) und/oder die Planheitsmesseinrichtung (71) der zweiten Messstelle (70) jeweils mehrere laserbasierte Abstandssensoren (61a, 71a) aufweist, die über eine Breitenrichtung (b) des Metallbandes (B) montiert sind, wodurch die entsprechende Planheitsmesseinrichtung (61 , 71) der Steuerung (100) Abstandswerte an mehreren Messpunkten als topologische Informationen bereitstellt.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (100) eingerichtet ist, um die empfangenen Abstandswerte der mehreren Messpunkte in relative Höhenunterschiede der Messpunkte umzurechnen, mit Positionen der Messpunkte in einem lokalen Koordinatensystem des Walzbandes (B) zur Ermittlung von Messspuren zu synchronisieren und die Messspuren mit einer vordefinierten Funktion zur Ermittlung eines topologischen Abbilds des Metallbandes (B) zu interpolieren, wobei die Steuerung (100) vorzugsweise ferner eingerichtet ist, um das topologische Abbild durch selbstlernende Algorithmen und/oder neuronale Netze auszuwerten.

9. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (100) eingerichtet ist, um topologische Defekte, vorzugsweise Planheitsdefekte, aus den topologischen Informationen der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) zu erfassen und zu korrigieren, vorzugsweise unter Anwendung selbstlernender Algorithmen und/oder neuronaler Netze.

10. Verfahren zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes (B), vorzugsweise eines warmgewalzten Metallbandes (B), wobei das Verfahren umfasst:

Umformen des Metallbandes (B) durch Walzen in einer Walzstraße (10) während eines Transports des Metallbandes (B) entlang einer Förderrichtung (F);

Detektieren topologischer Eigenschaften des durch die Walzstraße (10) umgeformten Metallbandes (B) mittels einer Planheitsmesseinrichtung (61) einer ersten Messstelle (60); anschließend Kühlen des Metallbandes (B) mittels einer Kühleinrichtung (30) mit variabler Kühlleistung;

Detektieren topologischer Eigenschaften des durch die Kühleinrichtung (30) gekühlten Metallbandes (B) mittels einer Planheitsmesseinrichtung (71) einer zweiten Messstelle (70); anschließend Richten des Metallbandes (B), vorzugsweise Verbessern der Planheit des Metallbandes (B), mittels einer Richtmaschine (50);

28 Empfangen topologischer Informationen von der ersten und zweiten Messstelle (60, 70) durch eine Steuerung (100); und

Ansteuern der Walzstraße (10) und/oder der Kühleinrichtung (30) und/oder der Richtmaschine (50) in Abhängigkeit der von der ersten und zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen topologischen Informationen. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (100) einen Regelkreis implementiert und die Ansteuerung eine Regelung der Walzstraße (10) und/oder der Kühleinrichtung (30) und/oder der Richtmaschine (50) mit den von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen topologischen Informationen als Führungsgröße umfasst. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messstelle (60) eine Temperaturmesseinrichtung (62) umfasst und eine Oberflächentemperatur des Metallbandes (B) vor der Kühlung durch die Kühleinrichtung (30) detektiert und/oder die zweite Messstelle (70) eine Temperaturmesseinrichtung (72) umfasst und eine Oberflächentemperatur des Metallbandes (B) nach der Kühlung durch die Kühleinrichtung (30) detektiert, wobei die Steuerung (100) Temperaturinformationen von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfängt und die Walzstraße (10) und/oder die Kühleinrichtung (30) und/oder die Richtmaschine (50) in Abhängigkeit der von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen Temperaturinformationen ansteuert, wobei die

Steuerung (100) vorzugsweise einen Regelkreis implementiert und die Ansteuerung eine Regelung der Walzstraße (10) und/oder der Kühleinrichtung (30) und/oder der Richtmaschine (50) mit den von der ersten und/oder zweiten Messstelle (60, 70) empfangenen Temperaturinformationen als Führungsgröße umfasst.

29 Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planheitsmesseinrichtung (61) der ersten Messstelle (60) und/oder die Planheitsmesseinrichtung (71) der zweiten Messstelle (70) jeweils mehrere laserbasierte Abstandssensoren (61a, 71a) aufweist, die über eine Breitenrichtung (b) des Metallbandes (B) montiert sind, wodurch die entsprechende Planheitsmesseinrichtung (61 , 71) der Steuerung (100) Abstandswerte an mehreren Messpunkten als topologische Informationen bereitstellt, und die Steuerung (100) die empfangenen Abstandswerten der mehreren Messpunkte in relative Höhenunterschiede der Messpunkte umrechnet, mit Positionen der Messpunkte in einem lokalen Koordinatensystem des Walzbandes (B) zur Ermittlung von Messspuren synchronisiert und die Messspuren mit einer vordefinierten Funktion zur Ermittlung eines topologischen Abbilds des Metallbandes (B) interpoliert, wobei die Steuerung (100) vorzugsweise ferner das topologische Abbild durch selbstlernende Algorithmen und/oder neuronale Netze auswertet. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt wird.

30

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes, vorzugsweise eines warmgewalzten Metallbandes.

Hintergrund der Erfindung

Ein generelles Optimierungsziel für das Walzen eines Metallbandes in einer Walzstraße, insbesondere in einer Warmbandstraße, ist die Maximierung der Planheit des Metallbandes, um eine störungsfreie Weiterverarbeitung und die gewünschte Produktqualität zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann die Kühlung der Walzprodukte im Anschluss an eine Warmwalzstraße gezielt beeinflusst werden, wodurch beispielsweise die Neigung zum Aufkanten und/oder Aufwölben des Metallbandes beeinflussbar ist. Bei einer zu starken Aufkantung oder Aufwölbung des Metallbandes ist dieses möglicherweise in einem nachfolgenden Rollgang oder einer Richtmaschine nicht qualitätssichernd korrigierbar. Die Folgen sind Bandfehler und ein damit verbundener erhöhter Ausschuss.

Herkömmliche Anordnungen von Warmbandstraßen umfassen im Anschluss an die Walzgerüste eine In-Line-Kühlanlage und eine Richtmaschine. Ist in dieser Prozessstrecke keine Planheitsmessung vorgesehen, so erfolgt der Richtprozess außerhalb der Prozessstrecke im Wesentlichen manuell durch eine Bedienperson.

Die Messung der Band-/Blechebenheit ist zumeist ein separater Prozessschritt, bei dem das Blech auf einem speziellen Tisch positioniert und vermessen wird, wodurch die Messung viel Zeit in Anspruch nimmt. Eine solche Planheitsmessung vor einem etwaigen Richtvorgang steht einer Erhöhung der Produktivität des Walzwerkes entgegen. Aus diesem Grund sind Technologien zur Erhöhung des Automatisierung im Kühl- /und Richtprozesses von warmgewalzten Metallbändern Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. So beschreibt die DE 10 2013 214 344 A1 eine Kühlstrecke zum Kühlen warmgewalzter Metallbänder. Zur Verbesserung der Planheit des Metallbandes nach Verlassen der Kühlstrecke wird hierin vorgeschlagen, eine Planheitsmesseinrichtung zum Messen der Ist-Planheit des Metallbandes zwischen einem ersten und einem zweiten Kühlabschnitt zu installieren. Ein Richtsystem mit einer Planheitsmessung im Anschluss an die Kühlung warmgewalzter Metallbänder geht aus der US 10,994,316 B2 hervor.

Trotz Planheitsmessung in der Warmbandstraße können manuelle Eingriffe weiterhin erforderlich sein, die einer weiteren Verbesserung der Produktivität entgegenstehen und schwankende Produktqualitäten, beispielsweise abhängig von der Erfahrung der Bedienperson, zur Folge haben.

Darstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes bereitzustellen, insbesondere die Produktqualität und/oder Produktivität zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Herstellung von gewalzten, insbesondere warmgewalzten Metallbändern, wobei sämtliche (warm)gewalzte Flacherzeugnisse, umfassend Zwischenprodukte wie etwa Bramme, Grobblech, Fertigblech und dergleichen gemeinsam unter die Bezeichnung „Metallband“ fallen. Verarbeitet werden Produkte aus einem Metall, insbesondere einer Metalllegierung, vorzugsweise Stahl. Die Vorrichtung umfasst eine Walzstraße, die eingerichtet ist, um das Metallband während eines Transports entlang einer Förderrichtung durch Walzen plastisch umzuformen. Die Vorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil einer Warmbandstraße. Die Walzstraße fungiert vorzugsweise als Vorstraße, die eingerichtet ist, um ein Walzgut, beispielsweise eine aus einer Stranggießanlage kommende Bramme, zu einem Grobblech zu walzen.

Die Walzstraße kann auf übliche Weise ein oder mehrere Walzgerüste umfassen, die vorzugsweise jeweils als Vierwalzen-Gerüst (Quarto-Walzgerüst) konzipiert sind, umfassend jeweils zwei parallel verlaufende, gegenüberliegende Arbeitswalzen, die einen Walzspalt ausbilden, sowie zwei zugehörige Stützwalzen, die entsprechend mit den Arbeitswalzen in Kontakt stehen, um die Arbeitswalzen zu stützen.

Die Vorrichtung weist ferner eine Kühleinrichtung mit variabler Kühlleistung auf, die in Förderrichtung hinter (d.h. stromabwärts) der Walzstraße angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband zu kühlen.

Die Kühlleistung der Kühleinrichtung ist variabel, vorzugsweise ist die Kühlleistung abschnittsweise entlang der durch die Kühleinrichtung definierten Kühlstrecke regulierbar. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Kühleinrichtung eine oder mehrere Düsenanordnungen mit jeweils mehreren Düsen aufweist. Die Düsenanordnungen definieren eine Durchlaufkühlstrecke, in der das Metallband durch Applizieren eines Kühlmediums, vorzugsweise Wasser oder ein Wassergemisch, gezielt abgekühlt wird. Die Düsen sind vorzugsweise eingerichtet, um das Kühlmedium auf das Metallband, insbesondere die beiden Bandflächen, zu sprühen. Die Düsen sind zu diesem Zweck geeignet positioniert und ausgerichtet, um das Metallband mit einer variierbaren Menge an Kühlmedium zu beaufschlagen. Alternativ oder zusätzlich zur Variation der durch die Düsen abgebbaren Kühlmittelmenge kann die Kühlcharakteristik durch eine Höhenverstellung der Düsenanordnung(en) oder durch andere technische Mittel zur Manipulation der Kühlmittelmenge und/oder Kühlmittelverteilung beeinflusst werden. Die Vorrichtung weist ferner eine Richtmaschine auf, die in Förderrichtung hinter (d.h. stromabwärts) der Kühleinrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband zu richten, d.h. in eine gewünschte Form zu biegen, vorzugsweise zur Verbesserung der Planheit zu begradigen.

Die Richtmaschine dient vorzugsweise zur Beseitigung von topologischen Verwerfungen, inneren Spannungen oder Verformungen am Metallband, die beispielsweise aus Walzprozessen, thermischen und/oder anderen Belastungen herrühren können. Zu diesem Zweck durchläuft das Metallband die Richtmaschine in Förderrichtung, worin das Material vorzugsweise durch eine Gruppe von oberen und unteren Richtrollen hindurchgeführt und dabei durch eine entsprechende Anstellung der Richtrollen plastisch umgeformt wird.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine erste Messstelle, angeordnet zwischen der Walzstraße und der Kühleinrichtung, mit einer Planheitsmesseinrichtung zur Vermessung topologischer Eigenschaften des Metallbandes. Die Vermessung der topologischen Eigenschaften, insbesondere des Profils oder der Planheit des Metallbandes, erfolgt vorzugsweise berührungslos.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine zweite Messstelle, angeordnet zwischen der Kühleinrichtung und der Richtmaschine, mit einer weiteren Planheitsmesseinrichtung zur Vermessung topologischer Eigenschaften des Metallbandes. Auch im Rahmen der zweiten Messstelle erfolgt die Vermessung der topologischen Eigenschaften, insbesondere des Profils oder der Planheit des Metallbandes, vorzugsweise berührungslos.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuerung, die mit der Walzstraße, der Kühleinrichtung, der Richtmaschine sowie mit der ersten und zweiten Messstelle in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um topologische Informationen von der ersten und zweiten Messstelle zu empfangen und die Walzstraße und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Richtmaschine in Abhängigkeit der von der ersten und zweiten Messstelle empfangenen topologischen Informationen anzusteuern. Die Bezeichnung „Informationen“ umfasst hierin sowohl analoge oder digitale Daten, die von den Messstellen bereits vorverarbeitet sind und eine Messgröße repräsentieren, als auch reine Messsignale, deren Auswertung vollständig oder teilweise erst in der Steuerung erfolgt.

Die Steuerung steht mit den entsprechenden anzusteuernden Komponenten der Vorrichtung sowie mit den Messstellen, d.h. entsprechenden Sonden/Sensoren, in Kommunikation. Die Kommunikation kann drahtlos oder drahtgebunden, digital oder analog erfolgen. Ferner wird ein Daten- oder Signalaustausch in nur einer Richtung hierin unter die Bezeichnung „Kommunikation“ subsumiert. Die Steuerung muss nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige sowie hierarchische Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuerung kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren.

Es sei darauf hingewiesen, dass Bezeichnungen räumlicher Relationen wie „vor“, „hinter“, „erste“, „letzte“, „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „zwischen“, „quer“ usw. sich hierin in der Regel auf die Förderrichtung des Metallbandes beziehen; sie sind durch den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung eindeutig definiert.

Die Vorrichtung erlaubt eine Verifizierung etwaiger entstehender Abweichungen von der gewünschten Topologie des Metallbandes, insbesondere von der Planheit, und eine automatische Korrektur in einem In-Line-Kühl- und Richtprozess. Eine manuelle Planheitsbewertung durch eine Bedienperson kann entfallen. Dies führt zu einer Entlastung des Bedienpersonals sowie einer Standardisierung des Prozesses, wodurch zur Anwendung und Bedienung der Vorrichtung weniger Expertise vor Ort erforderlich ist. Ferner trägt die hierin dargelegte Automatisierung des Kühl- und Richtprozesses zu einer Qualitätsverbesserung des Walzgutes bei, insbesondere hinsichtlich Planheit. Die Verbesserung der Planheit des Metallbandes im Kühlprozess hat eine Verbesserung der Homogenität der Werkstoffeigenschaften in der gesamten Walztafel zur Folge. Insgesamt ermöglicht die Vorrichtung eine deutliche Erhöhung des Automatisierungsgrads.

Vorzugsweise implementiert die Steuerung einen Regelkreis zur Regelung der Walzstraße und/oder der Kühleinrichtung und/oder der Richtmaschine, wobei der Regelkreis die von der ersten und/oder zweiten Messstelle empfangenen topologischen Informationen als Führungsgröße anwendet. Eine solche integrale Mess- und Regelungsstruktur erlaubt die Anwendung maschineller Lernverfahren im Herstellungsprozess durch Verarbeitung der Planheitsmesswerte. Ferner lassen sich automatisch optimale Anstellwerte für die Richtmaschine ableiten sowie Richtstiche einsparen, was für die Herstellung von Stahlblechen aus bestimmten Materialien (beispielsweise TRIP-Stähle oder andere Stähle mit Restaustenit) von Bedeutung ist, um den Verfestigungsprozess nach der Abkühlung in der Kühlstrecke möglichst wenig anzuregen.

Vorzugsweise weist die erste Messstelle eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung einer Oberflächentemperatur des Metallbandes und/oder die zweite Messstelle eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung einer Oberflächentemperatur des Metallbandes auf. In diesem Fall ist die Steuerung ferner eingerichtet, um Temperaturinformationen von der ersten und/oder zweiten Messstelle zu empfangen und die Walzstraße und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Richtmaschine in Abhängigkeit der von der ersten und/oder zweiten Messstelle empfangenen Temperaturinformationen anzusteuern, wodurch der Automatisierungsgrad und eine autarke, selbstständige Optimierung der Vorrichtung weiter gefördert werden.

Die Temperaturmesseinrichtung(en) weisen jeweils zumindest einen Temperatursensor auf. Die Temperaturmesseinrichtung(en) sind vorzugsweise eingerichtet, um die Temperatur jeweils in der Mitte des Metallbandes, in Breitenrichtung gesehen, und/oder die Temperaturverteilung über die Breite des Metallbandes zu detektieren. Die Temperaturverteilung in Breitenrichtung des Metallbandes hat in der Regel einen höheren Gradienten als das Bandprofil, insbesondere an den Bandkanten vor der Abkühlung oder auch in mittigen Bereichen des Metallbandes kurz nach dem Verlassen der Kühlstrecke. Somit ist eine Temperaturmesseinrichtung vorzugsweise sowohl in der ersten als auch der zweiten Messstelle installiert.

Die Temperatursensoren arbeiten vorzugsweise berührungslos, beispielsweise realisiert durch einen Infrarot-Zeilenscanner. Sofern die Oberflächentemperatur des Metallbandes an einem oder mehreren Punkten in der Verarbeitungsstraße bekannt ist, etwa durch anderweitige Messung oder Modellrechnung, kann auf Temperaturmesseinrichtungen gegebenenfalls verzichtet werden.

Vorzugsweise wendet der Regelkreis der Steuerung, sofern vorhanden, die von der ersten und/oder zweiten Messstelle empfangenen Temperaturinformationen als Führungsgröße an.

Vorzugsweise ist ferner eine Vorrichtmaschine zwischen der Walzstraße und der ersten Messeinrichtung angeordnet und eingerichtet, um das Metallband zu richten, d.h. in eine gewünschte Form zu biegen, vorzugsweise zur Verbesserung der Planheit zu begradigen. In diesem Fall ist die Steuerung ferner eingerichtet, um die Vorrichtmaschine in Abhängigkeit der von der ersten und zweiten Messstelle empfangenen topologischen Informationen und gegebenenfalls Temperaturinformationen anzusteuern. Des Weiteren kann die Ansteuerung der Vorrichtmaschine in den Regelkreis der Steuerung, sofern vorhanden, einbezogen werden. Eine so integrierte Vorrichtmaschine trägt zum schonenden begradigen des Metallbandes, insbesondere für den Fall empfindlicher Bandmaterialen, bei, indem die mechanische Belastung optimal über den Kühlprozess verteilt werden kann. Eine automatische Einregelung des Prozesses in einen stabilen Zustand und eine automatische Optimierung bezüglich Produktqualität und/oder Produktivität wird gefördert.

Vorzugsweise ist eine dritte Messstelle hinter der Richtmaschine angeordnet, wobei die dritte Messstelle eine weitere Planheitsmesseinrichtung zur Vermessung topologischer Eigenschaften des Metallbandes aufweist und ferner eine weitere Temperaturmesseinrichtung umfassen kann. In diesem Fall steht die Steuerung ebenfalls mit der dritten Messstelle in Kommunikation und ist eingerichtet, um topologische Informationen und gegebenenfalls Temperaturinformationen von der dritten Messstelle zu empfangen und die Walzstraße und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Richtmaschine und/oder die Vorrichtmaschine, sofern vorhanden, in Abhängigkeit der von der dritten Messstelle empfangenen Informationen anzusteuern. Des Weiteren können die topologischen Informationen und gegebenenfalls Temperaturinformationen der dritten Messstelle als Führgröße in den Regelkreis der Steuerung, sofern vorhanden, einbezogen werden, wodurch das Ergebnis nach dem Endrichten durch die Richtmaschine in die Steuerung/Regelung einbezogen und somit der gesamte Steuer- oder Regelkreis verbessert wird.

Vorzugsweise weist die Planheitsmesseinrichtung der ersten Messstelle und/oder die Planheitsmesseinrichtung der zweiten Messstelle und/oder die Planheitsmesseinrichtung der dritten Messstelle, sofern vorhanden, jeweils mehrere laserbasierte Abstandssensoren auf, die über eine Breitenrichtung des Metallbandes montiert sind, wodurch die entsprechende Planheitsmesseinrichtung der Steuerung Abstandswerte an mehreren Messpunkten als topologische Informationen bereitstellt. Die Verwendung von laserbasierten Abstandssensoren erlaubt eine besonders genaue und flexible Vermessung. Das Vermessungsgitter lässt sich ohne großen maschinenbaulichen Aufwand an unterschiedliche Gegebenheiten, beispielsweise geänderte Materialien oder Abmessungen des Metallbandes, anpassen. Eine Reihe von Aufgaben/Optimierungen lassen sich softwareseitig ausführen, ohne dass eine Neukonzeption der Messstelle erforderlich ist.

Die Abstandssensoren sowie gegebenenfalls Temperatursensoren der Messstellen sind vorzugsweise räumlich verstellbar montiert, beispielsweise verschiebbar auf einer Schiene und/oder drehbar, kippbar und dergleichen. Besonders bevorzugt sind die Abstandssensoren sowie gegebenenfalls Temperatursensoren zumindest in Breitenrichtung des Metallbandes manuell oder automatisch verstellbar bzw. versetzbar. Vorzugsweise ist die Steuerung eingerichtet, um die empfangenen Abstandswerte der mehreren Messpunkte in relative Höhenunterschiede der Messpunkte umzurechnen, mit Positionen der Messpunkte in einem lokalen Koordinatensystem des Walzbandes zur Ermittlung von Messspuren zu synchronisieren und die Messspuren mit einer vordefinierten Funktion zur Ermittlung eines topologischen Abbilds des Metallbandes zu interpolieren. Die grundlegende Idee einer solchen Verarbeitung der topologischen Daten beruht auf der Annahme, dass die Form des Metallbandes durch eine stetige und glatte Funktion, vorzugsweise eine polynominale Funktion oder Splinefunktion, beschreibbar ist. Auf diese Weise können die Messpunkte der Abstandssensoren zur Herstellung eines visualisierbaren und anderweitig verwendbaren topologischen Abbilds des Metallbandes weiterverarbeitet werden.

Vorzugsweise ist die Steuerung ferner eingerichtet, um das topologische Abbild des Metallbandes durch selbstlernende Algorithmen und/oder neuronale Netze auszuwerten, wodurch zusätzlich zu quantitativen Messergebnissen qualitative Aussagen vollautomatisch getroffen und zur automatisierten Optimierung des Gesamtprozesses genutzt werden können.

Aus dem gleichen Grund ist die Steuerung vorzugsweise eingerichtet, um topologische Defekte, vorzugsweise Planheitsdefekte, aus den topologischen Informationen der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Messstelle zu erfassen und zu korrigieren, insbesondere unter Anwendung selbstlernender Algorithmen und/oder neuronaler Netze.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes, vorzugsweise eines warmgewalzten Metallbandes, gelöst, wobei das Verfahren umfasst: Umformen des Metallbandes durch Walzen in einer Walzstraße während eines Transports des Metallbandes entlang einer Förderrichtung; Detektieren topologischer Eigenschaften des durch die Walzstraße umgeformten Metallbandes mittels einer Planheitsmesseinrichtung einer ersten Messstelle; anschließend Kühlen des Metallbandes mittels einer Kühleinrichtung mit variabler Kühlleistung; Detektieren topologischer Eigenschaften des durch die Kühleinrichtung gekühlten Metallbandes mittels einer Planheitsmesseinrichtung einer zweiten Messstelle; anschließend Richten des Metallbandes, vorzugsweise Verbessern der Planheit des Metallbandes, mittels einer Richtmaschine; Empfangen topologischer Informationen von der ersten und zweiten Messstelle durch eine Steuerung; und Ansteuern der Walzstraße und/oder der Kühleinrichtung und/oder der Richtmaschine in Abhängigkeit der von der ersten und zweiten Messstelle empfangenen topologischen Informationen.

Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.

So implementiert die Steuerung aus den oben genannten Gründen vorzugsweise einen Regelkreis, wobei die Ansteuerung eine Regelung der Walzstraße und/oder der Kühleinrichtung und/oder der Richtmaschine und/oder Vorrichtmaschine, sofern vorhanden, mit den von der ersten und/oder zweiten Messstelle und/oder dritten Messstelle, sofern vorhanden, empfangenen topologischen Informationen als Führungsgröße umfasst.

Vorzugsweise umfasst die erste Messstelle eine Temperaturmesseinrichtung, die eine Oberflächentemperatur des Metallbandes vor der Kühlung durch die Kühleinrichtung detektiert, und/oder umfasst die zweite Messstelle eine Temperaturmesseinrichtung, die eine Oberflächentemperatur des Metallbandes nach der Kühlung durch die Kühleinrichtung detektiert, wobei die Steuerung in diesem Fall Temperaturinformationen von der ersten und/oder zweiten Messstelle empfängt und die Walzstraße und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Richtmaschine und/oder die Vorrichtmaschine, sofern vorhanden, in Abhängigkeit der von der ersten und/oder zweiten Messstelle empfangenen Temperaturinformationen ansteuert. Analog können die Messungen einer etwaigen dritten Messstelle hinter der Richtmaschine einbezogen werden. Ferner können die Temperaturinformationen einer oder mehrerer der Messstellen als Führungsgröße in einem Regelkreis der Steuerung fungieren. Vorzugsweise umfassen die Planheitsmesseinrichtung der ersten Messstelle und/oder die Planheitsmesseinrichtung der zweiten Messstelle jeweils mehrere laserbasierte Abstandssensoren, die über eine Breitenrichtung des Metallbandes montiert sind, wodurch die entsprechende Planheitsmesseinrichtung der Steuerung Abstandswerte an mehreren Messpunkten als topologische Informationen bereitstellt. In diesem Fall führt die Steuerung aus den oben genannten Gründen vorzugsweise die folgende Datenverarbeitung durch: Umrechnen der empfangenen Abstandswerte der mehreren Messpunkte in relative Höhenunterschiede der Messpunkte; Synchronisieren der Messung mit Positionen der Messpunkte in einem lokalen Koordinatensystem des Walzbandes zur Ermittlung von Messspuren; und Interpolieren der Messspuren mit einer vordefinierten Funktion zur Ermittlung eines topologischen Abbilds des Metallbandes.

Vorzugsweise wertet die Steuerung ferner das topologische Abbild durch selbstlernende Algorithmen und/oder neuronale Netze aus.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, sofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes; und Figur 2 eine schematische Ansicht einer Messstelle mit Planheits- und T emperaturmesseinrichtung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.

Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes B. Die Vorrichtung 1 weist eine Walzstraße 10 mit einem oder mehreren Walzgerüsten 11 und einer sich an die Walzstraße 10 anschließenden Kühl-/Richtvorrichtung 20 zum Kühlen und Richten des Metallbandes B auf. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise Bestandteil einer Warmbandstraße.

Das Metallband B wird während der Verarbeitung entlang einer Förderrichtung F durch die Walzstraße 10 sowie die Kühl-/Richtvorrichtung 20 transportiert. Hierbei beziehen sich Bezeichnungen räumlicher Relationen wie „vor“, „hinter“, „erste“, „letzte“, „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „zwischen“, „quer“ usw. auf die Förderrichtung F. Das Metallband B wird auf übliche Weise über einen Rollgang 90 (vgl. Figur 2) transportiert und entlang der Förderrichtung F geführt.

Als Walzgut sei hierin das Metallband B herangezogen, wobei sämtliche Zwischenprodukte wie etwa Bramme, Grobblech, Fertigblech und dergleichen gemeinsam unter die Bezeichnung „Metallband“ fallen. Ferner umfasst die Bezeichnung „Metallband“ sämtliche für das Walzen geeignete Metalle und Legierungen in Blechform, insbesondere Stahl und NE-Metalle, wie etwa Alu- oder Nickellegierungen. Die Vorrichtung 1 dient besonders bevorzugt zur Stahlblechherstellung, d.h. sie ist vorrangig anwendbar auf alle Stahlbleche, deren Werkstoffeigenschaften in einem In- Line-Durchlaufkühlprozess nach dem Walzprozess eingestellt werden. Die Vorrichtung 1 ist jedoch ebenfalls anwendbar auf Metall bänder B, die keinem In-Line- Durchlaufkühlprozess unterliegen; sie dient in diesem Fall der Verbesserung einer Profil- und Planheitsregulierung im Walzprozess.

Die Walzgerüste 11 sind vorzugsweise jeweils als Vierwalzen-Gerüst (Quarto- Walzgerüst) konzipiert, umfassend zwei parallel verlaufende, gegenüberliegende Arbeitswalzen 11a, die einen Walzspalt ausbilden, sowie zwei zugehörige Stützwalzen 11 b, die entsprechend mit den Arbeitswalzen 11a in Kontakt stehen, um die Arbeitswalzen 11a zu stützen.

Die Walzstraße 10 fungiert vorzugsweise als Vorstraße, die eingerichtet ist, um ein Walzgut, beispielsweise eine aus einer Stranggießanlage kommende Bramme, zu einem Grobblech zu walzen. Das Grobblech durchläuft anschließend die Kühl- /Richtvorrichtung 20, in der es gekühlt und zur Herstellung der gewünschten Planheit gerichtet wird, und kann im Anschluss in einer nicht gezeigte Fertigstraße auf eine gewünschte Enddicke fertiggewalzt werden.

Die Kühl-/Richtvorrichtung 20 umfasst eine Kühleinrichtung 30, die eine oder mehrere Düsenanordnungen 31 mit jeweils mehreren Düsen 31a aufweist. Die Düsenanordnungen 31 definieren eine Durchlaufkühlstrecke, in der das Metallband B gezielt abgekühlt wird und die abgesehen von etwaigen Messstellen/Sensoren vorzugsweise unmittelbar hinter der Walzstraße 10 oder hinter einer Vorrichtmaschine 40, wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 dargestellt, beginnt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass durchaus auch weitere Aggregate, wie etwa ein Entzunderer, eine Wärmedämmhaube, eine Schere und dergleichen, installiert sein können.

Die Düsenanordnungen 31 umfassen ein Fluidsystem mit Pumpe(n), Verteilungsleitung(en), Ventil(en) und dergleichen, in der Figur 1 nicht näher dargestellt, um die Düsen 31a mit einem fluiden Kühlmedium, vorzugsweise Wasser oder ein Wassergemisch, zu versorgen. Die Düsen 31a sind eingerichtet, um das Kühlmedium auf das Metallband B, insbesondere die beiden Bandflächen, zu sprühen. Die Düsen 31a sind zu diesem Zweck geeignet positioniert und ausgerichtet, um das Metallband B mit einer variierbaren Menge an Kühlmedium, vorzugsweise abschnittsweise entlang der Kühlstrecke und/oder über die Breite der Kühlstrecke steuerbar, zu beaufschlagen. Alternativ oder zusätzlich zur Variation der durch die Düsen 31a abgebbaren Kühlmittelmenge kann die Kühlcharakteristik durch eine Höhenverstellung der Düsenanordnung(en) 31 oder durch andere technische Mittel zur Manipulation der Kühlmittelmenge und/oder Kühlmittelverteilung beeinflusst werden.

Vorzugsweise ist die Kühlleistung durch Breitenmaskierung und/oder geteilte Kühleinheiten mit einstellbaren Wasserflüssen für innere und äußere Zonen entlang der Kühlstrecke und/oder über die Breite der Kühlstrecke regulierbar. Auf diese Weise kann höchst flexibel auf etwaige gemessene Unplanheiten in der Kühlstrecke reagiert werden.

Hinter der Kühleinrichtung 30 ist eine Richtmaschine 50 angeordnet, die eingerichtet ist, um das Metallband B, insbesondere dessen Profil in Breitenrichtung b (vgl. Figur 2), d.h. quer zur Förderrichtung F, in eine gewünschte Form zu biegen, insbesondere zur Optimierung der Planheit zu begradigen. Dies gilt gleichermaßen für die optionale Vorrichtmaschine 40. Die Richtmaschine 50 sowie die etwaige Vorrichtmaschine 40 beseitigen beispielsweise Verwerfungen, innere Spannungen oder Verformungen am Metallband B, die aus Walzprozessen, thermischen und/oder anderen Belastungen herrühren können. Zu diesem Zweck durchläuft das Metallband B die Richtmaschine(n) 40, 50, worin das Material durch eine Gruppe von oberen und unteren Richtrollen 41 , 51 hindurchgeführt und dabei durch eine entsprechende Anstellung der Richtrollen 41 , 51 plastisch umgeformt wird.

Um die Kühlleistung in der Kühlstrecke sowie die Richtmaschine(n) 40, 50 gezielt steuern oder regeln zu können, wie nachstehend im Detail erläutert, weist die Kühl- /Richtvorrichtung 20 zumindest zwei Messstellen 60, 70 auf. Eine erste Messstelle 60 ist vor der Kühleinrichtung 30 angeordnet, vorzugsweise zwischen der Vorrichtmaschine 40 und der Kühleinrichtung 30, und eine zweite Messstelle 70 ist hinter der Kühleinrichtung 30 angeordnet. Die Messstellen 60, 70 umfassen zumindest jeweils eine Planheitsmesseinrichtung 61 , 71 , die weiter unten in Bezug auf die Figur 2 erläutert werden. Vorzugsweise weisen die Messstellen 60, 70 ferner jeweils zumindest eine Temperaturmesseinrichtung 62, 72 (vgl. Figur 2) auf, wobei die Temperaturmessung auch durch seperate Einrichtungen vorgenommen werden kann. Die Zusammenfassung mehrerer Sensoren zur Detektion unterschiedlicher Größen, hier insbesondere Planheit und Temperatur, zu entsprechenden Messstellen 60, 70 ist jedoch aus maschinenbaulichen Gründen, beispielsweise zur Modularisierung der Anlage, bevorzugt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine dritte Messstelle 80 analogen Aufbaus hinter der Richtmaschine 50 installiert sein.

Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Steuerung 100 auf, die eingerichtet ist, um die Verarbeitung des Metallbandes B, insbesondere den Walz-, Kühl- und Richtprozess, zu steuern und/oder zu regeln.

Die Steuerung 100 steht dazu mit den zu steuernden und/oder zu regelnden Komponenten der Vorrichtung 1 sowie mit den Messstellen 60, 70, 80 und etwaigen weiteren Sonden/Sensoren in Kommunikation. Die Kommunikation kann drahtlos oder drahtgebunden, digital oder analog erfolgen. Ferner wird ein Daten- oder Signalaustausch in nur einer Richtung hierin unter die Bezeichnung „Kommunikation“ subsumiert. Die Steuerung 100 muss nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige sowie hierarchische Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuerung 100 kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren.

Zur prozesstechnischen Einbindung von Planheitsmessungen in den In-Line-Kühl- und Richtprozess, sowie rückwirkend optional in die Profil- und Planheitsregulierung der Walzstraße 10, findet eine Planheitsmessung des Metallbandes B zumindest vor und hinter der Kühlstrecke, definiert durch die Kühleinrichtung 30, mittels der ersten und zweiten Messstelle 60, 70 statt. Eine dritte Messstelle 80 kann hinter der Richtmaschine 50 installiert sein.

Ein Ausführungsbeispiel einer Messstelle 60, 70, 80 ist in der Figur 2 gezeigt. Die erste und zweite Messstelle 60, 70 sowie die optionale dritte Messstelle 80 sind hierbei im Wesentlichen identisch aufgebaut, so dass für die Beschreibung der Figur 2 auf die Unterscheidung zwischen erster, zweiter und dritter Messstelle 60, 70, 80 verzichtet wird. Die Messstellen 60, 70, 80 können sich jedoch auch je nach Bedarf baulich unterscheiden.

Die Messstelle 60, 70, 80 weist eine Planheitsmesseinrichtung 61 , 71 , 81 auf, die eingerichtet ist, um das Profil des Metallbandes B in Breitenrichtung b zu messen. Die Planheitsmesseinrichtung 61 , 71 , 81 arbeitet vorzugsweise berührungslos, insbesondere unter Verwendung von laserbasierten Abstandssensoren 61a, 71a, 81a. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind sieben Abstandssensoren 61a, 71a, 81a oberhalb des Metallbandes B installiert. Je nach Bedarf können mehr oder weniger Abstandssensoren 61a, 71a, 81a installiert werden.

Die Abstandssensoren 61a, 71a, 81a sind über die Breite des Rollgangs 90, vorzugsweise symmetrisch zur Rollgangmitte montiert. Die statistische Verteilung der gewalzten Produktbreiten kann zur optimalen Positionierung der Abstandssensoren 61a, 71a, 81a, bei der eine möglichst große Anzahl von Metallbändern B mit mehreren Messspuren erfasst wird, genutzt werden.

Die Abstandssensoren 61a, 71a, 81a haben beispielsweise eine absolute Genauigkeit von ca. 1 mm bei einer maximalen Messfrequenz von beispielsweise 200 Hz. Der Abstand zur Oberfläche des Metallbandes B wird hierbei durch die Auswertung der Phasenverschiebung des reflektierten Laserstrahls bestimmt.

Die Messstelle 60, 70, 80 weist ferner eine Temperaturmesseinrichtung 62, 72, 82 mit jeweils zumindest einem Temperatursensor 62a, 72a, 82a auf. Die Temperaturmesseinrichtung 62, 72, 82 ist vorzugsweise eingerichtet, um die Temperatur in der Mitte des Metallbandes B, in Breitenrichtung b gesehen, und/oder die Temperaturverteilung über die Breite des Metallbandes B zu detektieren. Zu diesem Zweck ist der Temperatursensor 62a, 72a, 82a vorzugsweise mittig bezüglich des Rollgangs 90 installiert.

Die Temperaturverteilung in Breitenrichtung b des Metallbandes B hat in der Regel einen höheren Gradienten als das Bandprofil, insbesondere an den Bandkanten vor der Abkühlung oder auch in mittigen Bereichen des Metallbandes B kurz nach dem Verlassen der Kühlstrecke. Somit ist eine Temperaturmesseinrichtung 62, 72, 82 vorzugsweise in allen Messstellen 60, 70, 80 installiert.

Der Temperatursensor 62a, 72a, 82a arbeitet vorzugsweise berührungslos, beispielsweise realisiert durch einen Infrarot-Zeilenscanner, und ist in der Regel so beschaffen, dass er im Wesentlichen die Oberflächentemperatur des Metallbandes B ermittelt. Der Temperaturbereich des Temperatursensors 62a, 72a, 82a liegt beispielsweise im Bereich von 200 °C bis 1500 °C, und er misst beispielsweise mit einer Frequenz von bis zu 150 Hz für 1000 Punkte über den gescannten Bereich. Sofern die Oberflächentemperatur des Metallbandes B an einem oder mehreren Punkten in der Verarbeitungsstraße bekannt ist, beispielsweise durch anderweitige Messungen oder Modellrechnungen, kann auf Temperaturmesseinrichtungen 62, 72, 82 in den Messstellen 60, 70, 80 gegebenenfalls verzichtet werden.

Die Abstandssensoren 61a, 71a, 81a sowie Temperatursensoren 62a, 72a, 82a sind vorzugsweise räumlich verstellbar, beispielsweise verschiebbar auf einer Schiene 63, 73, 83 montiert. Die Installation ermöglicht, dass die Abstandssensoren 61a, 71a, 81a sowie Temperatursensoren 62a, 72a, 82a zumindest in Breitenrichtung des Rollgangs 90 manuell oder automatisch versetzbar sind.

Die Abstandssensoren 61a, 71a, 81a sowie Temperatursensoren 62a, 72a, 82a sind (gegebenenfalls über die Schiene 63, 73, 83) an einem Rahmen 64, 74, 84 montiert, der sich brückenartig über den Rollgang 90 erstreckt. Der Rahmen 64, 74, 84 ist in einem gewissen Abstand zur Kühlstrecke, definiert durch die Kühleinrichtung 30, installiert, um Fehler bei der Messung durch möglicherweise austretendes Kühlmittel zu vermeiden. Der Rahmen 64, 74, 84 hat beispielsweise eine Breite von ca. 9 Meter und eine Höhe von ca. 6 Meter über der Rollgangebene.

Die Auswertung und Weiterverarbeitung der Messsignale von den Abstandssensoren 61a, 71a, 81a sowie Temperatursensoren 62a, 72a, 82a übernimmt die Steuerung 100.

Zurückkommend auf die Figur 1 ist die erste Messstelle 60 vor der Kühleinrichtung 30 vorzugsweise hinter der Vorrichtmaschine 40, sofern vorhanden, installiert. Für eine bauliche Integration können die Planheitsmesseinrichtung 61 und/oder Temperaturmesseinrichtung 62 über einen Träger auf der Vorrichtmaschine 40 auf der Seite der Kühlstrecke montiert sein.

Durch die erste und zweite Messstelle 60, 70 sowie die optionale dritte Messstelle 80 und eine entsprechend konzipierte Steuerung 100 ist eine prozesstechnische Einbindung einer Planheitsmessung in den In-Line-Kühl- und Richtprozess, sowie rückwirkend in die Profil- und Planheitsregelung der Vorrichtung 1 möglich. Etwaige Planheitsdefekte sind automatisch erfassbar, umfassend eine Klassifizierung von Planheitsdefekten, und korrigierbar, vorzugsweise unter Anwendung von maschinellem Lernen bzw. Kl-Algorithmen. Die optionale dritte Messstelle 80 erlaubt eine zusätzliche Planheitsmessung nach dem Endrichten, um das Richtergebnis zu überprüfen und den gesamten Steuer- oder Regelkreis zu verbessern.

Zur Auswertung der Messdaten werden die gemessenen Temperatur- sowie Profilspuren beispielsweise in einer Datenbank mit einer Metallbandnummer, einem Zeitstempel, Fördergeschwindigkeit und etwaigen weiteren Prozessparametern abgespeichert.

Die Planheitsmessung benötigt im Unterschied zur Temperaturmessung eine weitergehende Datenvorverarbeitung, die im Weiteren näher beschrieben ist: Flacherzeugnisse werden nicht nur nach Qualitätsparametern wie mechanischen Eigenschaften, Oberflächendefekte und Geometrie des Querschnittes sondern auch nach der Planheit bewertet und qualifiziert. Die Rand- und Mittelwellen sind dabei die am häufigsten registrierten Fehler. Als Ursache kommen zu hohe Resteigenspannungen im Querschnitt in Betracht, die durch eine ungleichmäßige Ausdehnung, während der Umformschritte und auch aufgrund einer ungleichmäßigen Abkühlung entstehen können.

Während des Prozesses lässt sich die Planheit des Metallbandes B durch eine Veränderung der Eigenspannungsverteilung beeinflussen. So kann beispielsweise das nach dem Abkühlprozess folgende Richten etwaige Planheitsfehler aufheben; allerdings kann dies eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften aufgrund der Verfestigung des Materials zur Folge haben. Auch die Vermeidung bzw. Reduzierung von Eigenspannungen während des Abkühlens stellt eine enorme Herausforderung für die Abkühltechnologie dar. Die hierin dargelegte In-Line- Messung der Topologie des Metallbandes B eröffnet die Möglichkeit zur Kontrolle und Optimierung der Umformprozesse in der Walzstraße 10, des Abkühlens in der Kühleinrichtung 30, des Richtens in den Richtmaschinen 40, 50 und einer etwaigen Wärmebehandlung hinsichtlich der Qualität der Planheit.

Zu diesem Zweck ist eine Methode zur Bestimmung der Topologie des Metallbandes B zwischen den Prozessschritten erforderlich. Eine Messstelle 60, 70, 80 umfasst, wie vorstehend dargelegt, mehrere Abstandssensoren 61a, 71a, 81a, die entsprechend der statistischen Verteilung der Produktbreiten über den Rollgang 90 vorzugsweise symmetrisch zur Mitte des Rollganges 90 montiert sind. Die statistische Verteilung dient zur optimalen Positionierung der Abstandssensoren 61a, 71a, 81a, bei der eine möglichst große Anzahl von unterschiedlichen Metallbändern B mit möglichst mehreren Messspuren über die Bandbreite b erfasst werden können. Die Messung läuft vorzugsweise kontinuierlich, wobei sich das zu vermessende Metallband B unter der Planheitsmesseinrichtung 61 , 71 , 81 bewegt. Die grundlegende Idee eines solchen Aufbaus basiert auf der Annahme, dass die Form des Metal Ibandes B durch eine stetige und glatte Funktion beschreibbar ist. Die Festigkeiten und die Dicken der gewalzten Produkte bedingen, dass die Funktion der Krümmung über die Bandbreite b im Regelfall als eine polynominale Funktion oder Splinefunktion kleineren Grades erscheint.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Messung der Planheit bzw. Topologie des Metallbandes B sowie Verarbeitung der Messdaten durch die Steuerung 100 umfasst die folgenden Schritte: a) Messen von Abständen zur Oberfläche des Metallbandes B an diskreten Positionen über die Bandbreite b durch die Abstandssensoren 61a, 71a, 81a; b) Umrechnen der Abstände in relative Höhenunterschiede der Messpunkte; c) Synchronisieren der Messung mit Positionen der Messpunkte in einem lokalen Koordinatensystem des Walzbandes B über die Position des Walzbandes B relativ zur Position der Planheitsmesseinrichtung 61 , 71 , 81 zur Ermittlung von Messspuren; d) Interpolieren der Messspuren mit einer vordefinierten Funktion zur Ermittlung eines topologischen Abbilds oder eines anderen Maßes für die Planheit und gegebenenfalls Visualisierung des Abbilds bzw. der Planheit; e) Optional Ablegen des topologischen Abbilds in Form eines Bildes zur Klassifikation mit Hilfe selbstlernender Algorithmen, vorzugsweise unter Verwendung neuronaler Netze mit mehreren Zwischenlagen („Deep Learning“ Algorithmen), um zusätzlich zu quantitativen Messergebnissen qualitative Aussagen vollautomatisch treffen zu können

Die Datenverarbeitung der gemessenen Abstände kann vollständig automatisch durchgeführt und durch Anwendung statistischer Verfahren, beispielsweise des sogenannten „Gaussian Mixture Models“ (GMM-Methode), optimiert werden. Die statistische Verarbeitung der Messdaten kann für die Beurteilung der Qualität der Messungen, beispielsweise unter Berücksichtigung der Varianz der Verteilung, genutzt werden und somit synergetisch als Indikator für den Zustand der Messstelle(n) 60, 70, 80 genutzt werden, der beispielsweise die Notwendigkeit einer Reinigung und/oder Reparatur der Abstandssensoren 61a, 71 , 81a und Temperaursensoren 62a, 72a, 82a anzeigt.

Die Steuerung 100 implementiert vorzugsweise einen Regelkreis, der die so gewonnen Temperatur- und Profildaten zum automatisierten Richten und/oder Kühlen als Führungsgröße(n) anwendet.

Die hierin dargelegte Vorrichtung 1 sowie das Verfahren zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes B erlaubt eine Verifizierung etwaiger entstehender Abweichungen von der Planheit des Metallbandes B beim In-Line-Kühl- und Richtprozess. Dies ermöglicht eine Optimierung der Kühlstrategien zur Verringerung von Planheitsabweichungen im Metallband B auf der Basis von statistischer Analyse und Korrelationen von Prozesseinstellungen und ermittelter Planheitswerte. Die so durchgeführten Planheitsmessungen lassen sich in die Anlagenautomation der Kühleinrichtung 30, Richtmaschine(n) 40, 50, Walzstraße 10 sowie einer etwaigen Profil- und Planheitsregelung eines Fertigwalzgerüstes einspeisen.

Die integrale Mess- und Regelungsstruktur erlaubt die Anwendung maschineller Lernverfahren im Herstellungsprozess durch Verarbeitung der Planheitsmesswerte. Ferner lassen sich beispielsweise Anstellwerte für die Richtmaschine(n) 40, 50 automatisch ableiten sowie Richtstiche einsparen, was für die Herstellung von Stahlblechen aus bestimmten Materialien (beispielsweise TRIP-Stähle oder andere Stähle mit Restaustenit) von Bedeutung ist, um den Verfestigungsprozess nach der Abkühlung in der Kühlstrecke möglichst wenig anzuregen. Dies betrifft beispielswiese auch Rohrstähle mit bestimmten Streckgrenze/Zugfestigkeit-Verhältnissen. Eine manuelle Planheitsbewertung durch eine Bedienperson kann entfallen. Dies führt zu einer Entlastung des Bedienpersonals sowie einer Standardisierung des Prozesses, wodurch zur Anwendung und Bedienung der Vorrichtung 1 weniger Expertise erforderlich ist. Ferner trägt die hierin dargelegte Automatisierung des Kühl- und Richtprozesses zu einer Qualitätsverbesserung des Walzgutes bei, insbesondere hinsichtlich Planheit. Die Verbesserung der Planheit des Metallbandes B im Kühlprozess hat eine Verbesserung der Homogenität der Werkstoffeigenschaften in der gesamten Walztafel zur Folge.

Die Automatisierung des Kühl- und Richtprozesses, insbesondere unter Anwendung des Regelkreises, trägt ferner zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Vorrichtung 1 bei, beispielsweise durch eine Minderung der Beschädigungsgefahr an den Richtrollen 41 , 51 durch eine korrekte Einstellung der vorderen Rollen 41 , 51 der Richtmaschine(n) 40, 50 auf der Basis von Information über die Form des Metallbandkopfes.

Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

I Vorrichtung zur Herstellung eines gewalzten Metallbandes

10 Walzstraße

I I Walzgerüst

11a Arbeitswalze

11 b Stützwalze

20 Kühl-/Richtvorrichtung

30 Kühleinrichtung

31 Düsenanordnung

31a Düse

40 Vorrichtmaschine

41 Richtrolle

50 Richtmaschine

51 Richtrolle

60 Erste Messstelle

61 Planheitsmesseinrichtung

61a Abstandssensor

62 Temperaturmesseinrichtung

62a Temperatursensor

63 Schiene

64 Rahmen

70 Zweite Messstelle

71 Planheitsmesseinrichtung

71a Abstandssensor

72 Temperaturmesseinrichtung

72a Temperatursensor

73 Schiene

74 Rahmen

80 Dritte Messstelle

81 Planheitsmesseinrichtung

81a Abstandssensor 82 Temperaturmesseinrichtung

82a Temperatursensor

83 Schiene

84 Rahmen 90 Rollgang

100 Steuerung

B Metallband b Breitenrichtung des Metallbandes F Förderrichtung