Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Kühlverlaufes von Metallbändern oder Metallblechen (Walzgut) über der Bandbreite einer Kühlstrecke, z.B. in einer Warmband- oder Grobblech-Straße oder Abkühlung in einer Kontiglühe/Wärmebehandlung.

Um die Qualität von Warmband- oder Grobblechen zu verbessern spielt die Kühlung eine wichtige Rolle. So ist hierzu eine gezielte computergestützte Steuerung der Kühlung bekannt, um beispielsweise ein Aufkanten und/oder Aufwölben der Bänder oder Bleche zu vermeiden. Bei mangelnder Kontrolle und Steuerung der Temperatur lassen sich so nicht mehr die gewünschten Qualitäten einstellen. So kommt es vor, dass bei einer zu starken Aufkantung oder Aufwölbung der Bänder oder Bleche, diese in einem nachfolgenden Rollengang eben gerade nicht qualitätssichernd korrigiert werden können. Die Folgen sind Bandfehler und ein damit verbundener erhöhter Ausschuss.

Um dies zu vermeiden, sind Verfahren zum Abkühlen eines Walzguts bekannt, bei der eine Steuereinrichtung für das Walzgut die optimale Kühlmittelmenge und Kühlmittelmengenverlauf für den Durchlauf durch eine Kühlstrecke ermittelt und einstellt. Hierdurch soll die optimale Planheit und Ebenmäßigkeit des zu kühlenden Walzguts sichergestellt werden.

Ein Nachteil dabei ist, dass die Band-Breitenbereiche gezielt unterschiedlich gekühlt werden, um die Planheit des Bandes oder Bleches zu verbessern. Dies geschieht unter Berücksichtigung gemessener Temperaturen, die aber von der Oberfläche genommen werden. Nach einer Kühlung ist die Temperaturverteilung im Band oder Blech eben gerade nicht homogen und somit nicht aussagekräftig in Bezug auf den tatsächlichen Energiegehalt im Material.

Aus der DE 10 2008 011 303 B4 wird als Eingangsgröße zur Steuerung der Kühlstrecke und zur Bestimmung der Kühlmittelmenge der Energiegehalt des zu kühlenden Walzgutes berücksichtigt, um gezielt eine bestimmte Wärmemenge aus dem Walzgut abführen. Hier wird stets ein einzelner, fester Wert als Start- und Zielgröße angenommen. Weiterhin wird kein Hinweis gegeben, wie die Zielgröße festgelegt werden kann.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Kontrolle und Einstellung der Planheit bzw. Ebenheit und/oder der mechanischen Eigenschaften des Walzguts in einer Warmband- und Grobblechstraße anzugeben. Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, indem für die Berechnung der Abkühlung die Anfangs- Enthalpieverteilung über die Materialbreite des Walzguts vor der Kühlung ermittelt wird, wobei ausgehend hiervon eine Ziel-Enthalpieverteilung unter Berücksichti gung einer Berechnung der Planheit und der mechanischen Eigenschaften durch ein Gefügemodell in Breiten- und Längenrichtung des Walzguts bestimmt wird und hiernach die Kühlmittelmenge und der Kühlmittelverlauf der Kühlstrecke eingestellt wird.

Basierend auf einer Enthalpieverteilung über der Breite zu Beginn der Kühlstrecke wird eine Ziel-Enthalpieverteilung über der Breite nach der Kühlstrecke festgelegt. Die Eingangsenthalpieverteilung kann dabei z.B. aus einem Computerprogramm ermittelt werden. Grundsätzlich kann statt der Enthalpie auch ein anderes thermodynamisches Potential herangezogen werden.

Die Ziel-Enthalpieverteilung kann anhand verschiedener Parameter festgelegt werden. Dies ist zum Beispiel eine numerische Berechnung der Ebenheit des Bandes nach der Kühlstrecke, die anhand des Zielwertes optimiert werden kann. Mit Hilfe der Modellierung ist es dabei grundsätzlich möglich, auch die Ebenheit des fertigen Produktes im kalten Zustand (also nach Coilabkühlung) zu berechnen. Dies ist mit Hilfe eines Messgerätes in warmem Zustand nicht möglich. Eine weitere Möglichkeit ist, dies über ein Gefügemodell festzulegen, damit das Ziel eingehalten werden kann, homogene mechanische Eigenschaften über der Breite einzustellen. Dies ist nicht unbedingt bei gleichmäßiger Kühlung gegeben und dies ist auch nicht unbedingt bei gleichmäßiger Enthalpieverteilung über der Breite gegeben. Weiterhin können auch die Ergebnisse verschiedener Messgeräte, die eine Qualitätsgröße als Funktion der Breite messen, als Regelparameter genommen werden. Dies kann z.B. eine Planheitsmessrolle oder ein anderes Planheitsmessgerät sein, aber auch Messgeräte zur Erfassung der mechanischen Eigenschaften (z.B. Impoc oder andere).

Als Stellglieder innerhalb der Kühlstrecke können hierbei verschiedenste Maßnahmen dienen, die es erlauben, breitenabhängig unterschiedliche Enthalpien zu erzielen. Dies kann zum Beispiel die Kantenmaskierung, die Erhitzung von Kanten, eine gezielte Kühlung durch mehrere Regelkreise über der Breite oder ähnliches sein.

Die Ziel-Enthalpieverteilung kann auch über die Optimierung anderer Parameter festgelegt werden oder auch empirisch anhand von Messungen nach der Kühlung. Dabei kann ausgehend von der Anfangs-Enthalpieverteilung die Ziel- Enthalpieverteilung über die Breite inhomogen eingestellt werden. Eine Regelung kann dabei während des Walzgutlaufs durch die Kühlstrecke dynamisch die Ziel- Enthalpieverteilung im Walzgut über die Breite ändern. Die Enthalpieberechnung kann dabei beispielsweise auf Basis der Gibbs-Energie erfolgen.

Zur Bestimmung der Gibbs-Energie kann auf Datenbanken in der SGTE (Scientific Group on Thermodata Europe und MatCalc Datenbank) zurückgegriffen werden, um so beispielsweise die Gefügebestandteile im Walzgut anzugeben und die Kühlung auf einen konstanten, über die Bandbreite des Walzguts homogen verteilte Gefügephasenanteile einzustellen und damit die mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Ziel-Enthalpieverteilung zu regeln und zu steuern. Über eine Messstelle, die nach der Kühlung angeordnet ist, kann ein sofortiger Vergleich mit der im Gefügemodell berechneten mechanischen Eigenschaften erfolgen und hierdurch eine mögliche Abweichung der Ziel- Enthalpieverteilung unmittelbar durch Aktivierung oder Abschaltung der Kühlung korrigiert werden.

Die Erfindung soll nachfolgend auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der

Anlage und des Flusskonzeptes;

Fig. 2 Darstellung der einlaufenden

Enthalpieverteilung (oberes Bild),

Fig. 2a der Zielenthalpieverteilung

(mittleres Bild)

Fig. 2b und der Differenz der

beiden

Enthalpieverteilungen

über die Breite des

Walzgutes gesehen;

Fig. 3 die Darstellung möglicher

Zielverteilungen für die

mechanischen Eigenschaften

und

Fig. 3a der Planheit über der Breite

gesehen.

Die Figur 1 zeigt schematisch einen Teil einer möglichen Warmband oder Grobblechanlage zur Verarbeitung von Metallbändern und/oder Metallblechen. Nach dem letzten Gerüst 1 der Warmband- oder Grobblechanlage ist ein Messgerät 2 angeordnet. Das Messgerät 2 kann eine Planheitsrolle o.ä. sein und ist vor der eigentlichen Kühlstrecke 3 angeordnet. Das Messgerät erfasst einen Ist-Wert des Walzgutes 6 vor der Kühlstrecke 3.

Die Kühlstrecke 3 kann eine Laminarkühlung oder verstärkte Kühlung oder auch eine Kompaktkühlung umfassen. Nach der Kühlstrecke 3 ist mindestens ein weiteres Messgerät, beispielsweise eine Planheitsrolle o.ä. angeordnet, dass den Ist-Wert beispielsweise die Planheit des

Warm band/Walzgutes 6 nach dem Durchgang durch die Kühlstrecke 3 misst.

Ein Rechen-Modell 5 empfängt die Messdaten der Messgeräte 2 und 4 und gibt zur Einstellung der Ziel-Enthalpieverteilung entsprechend einzusetzende Kühlmediummengen der Kühlstrecke 3 vor. Hierdurch kann quasi online sichergestellt werden, dass die gewünschten Qualitäten des Walzguts /Warmbandes 6 eingeregelt werden können und zur Weiterverarbeitung unmittelbar danach zu einem Coil 7 aufgehaspelt werden kann. Weitere Aggregate beispielsweise mehr Messgeräte, Entzunderer, Wärmedämmhauben, Scheren etc. können in dem Bereich vor und nach der Kühlung 3 angeordnet sein.

Die Figuren 2, 2a, 2b veranschaulichen die Enthalpieverteilung im Warmband über die Breite gesehen am Anfang der Erfassung und am Ende der Erfassung sowie die Differenz beider Enthalpien Anfang und Ende.

Figuren 3 veranschaulicht die mechanischen Eingenschaften Streckgrenze und Zugfestigkeit (Rp und Rm) über die Breite des Warmbandes. Die Figur 3a veranschaulicht die Planheit des Walzguts über die Breite gesehen.

Bezugszeichen

1 letztes Gerüst

2 Messgerät vor der Kühlstrecke

3 Kühlstrecke

4 Messgerät nach der Kühlstrecke

5 Modell (Rechenmodell)

6 Walzgut / Warm band

7 Coil/Haspel