Optimierung der Stahlbandgeometrie im Hinblick auf den Bandsäbel in Warmbreitbandstrassen

Lukasson-Herzig, Anna Margaretha; Kopp, Reiner (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2007, 2008)
Doktorarbeit

Kurzfassung

Die Endqualität des Stahlbandes wird maßgeblich durch die ersten Umformschritte bestimmt. Fehler, welche bereits im Anfangsstadium dem Produkt Band zugefügt wurden, sind nur schwer oder gar nicht in den nachfolgenden Linien zu beseitigen und haben damit einen bedeutend negativen Einfluss auf die Qualität des Endproduktes. Zudem können sie die umformtechnischen als auch anschließenden Prozesse stören und zur Minderung der Ausbringung führen. In dieser Arbeit wurde die Entstehung des so genannten Bandsäbels, wodurch die Krümmung des Bandes in der Bandebene beschrieben wird, im Vorwalzprozess untersucht. Das Vorwalzen ist der erste umformtechnische Prozess der Flachstahlerzeugung. Unmittelbar verbunden mit der Entstehung des Bandsäbels ist die Entstehung eines unsymmetrischen Dickenprofils (Dickenkeils). Ziel dieser Arbeit war, Erkenntnisse zu gewinnen, welche zur Optimierung des Vorwalzprozesses im Hinblick auf Erzielung einer möglichst säbel- und dickenkeilfreien Bandgeometrie führen. Viele Bandsäbeleinflussfaktoren sind bereits bekannt und in der Literatur beschrieben. Lediglich der in der Industrie oft zitierte Einfluss des Stauchens ist bisher nicht näher untersucht worden. Daher wurden zunächst Laborversuche zur Bestimmung der möglichen, die Säbelentstehung beeinflussenden, Faktoren des Stauchens durchgeführt. Ein besonderer Einfluss des Stauch¬prozesses konnte festgestellt werden. Unterschiedliche Durchmesser der Stauchwalzen, außermittige Probenlage und schräge Kopf- und Fußenden führten bereits während des Stauchens oder nach dem anschließenden Horizontalstich zum Säbel. Unterschiedliche Rauheiten der Stauchwalzoberflächen führten nicht zum Säbel. Hauptzweck weiterer Versuche war die Untersuchung der Regenerierung einer geraden, säbel- und dickenkeilfreien, Form. Zunächst wurden keilfreie Proben unter Walzenschwenkung zu Säbeln gewalzt. Durch Gegenschwenken, sehr leichtes Schwenken und eine gerade Stellung der Walzen wurde versucht, die gerade Ausgangsform der Proben wieder herzustellen. In den Versuchen konnte die gerade, säbel- und dickenkeilfreie, Form nach dem dritten Stich, in dem nur sehr leicht geschwenkt wurde, wieder hergestellt werden. Neben geraden Eingangsproben, welche mit geschwenkten Walzen gewalzt wurden, wurden dickenkeilige Proben mit gerade gestellten Walzen gewalzt. Auf Grund des unsymmetrischen Dickenprofils, bildeten sich deutliche Säbel. Die Säbelentstehung kann durch dem Eingangsdickenkeil entsprechendes Walzenschwenken vermieden werden. Das führt jedoch nicht zur Reduzierung des Dickenkeils. Das gewalzte Produkt enthält entweder einen Säbel oder einen Dickenkeil oder beide Fehler. Zur Erreichung einer geraden Probe ist neben dem Walzenschwenken ein weiteres Stellglied nötig. Aus diesem Grund wurden Versuche mit Einsatz der Seitenführungen durchgeführt. In der Industrie wird der im Zusammenhang mit der Bandform positive Einfluss der Seitenführungen oft zitiert. Durch Vergleich von mit und ohne die Seitenführung gewalzten Proben konnte eine Reduzierung sowohl des Säbels als auch des Dickenkeils beim Walzen mit Seitenführung festgestellt werden. Der Ausgleich des Dickenkeils fand zum Teil auf Grund einer unsymmetrischen Breitung an den beiden Gerüstseiten statt. Neben den Laborversuchen wurden industrielle Prozessdaten ausgewertet und analysiert. Hierbei wurden Daten eines zur Bandformmessung an der Vorstrasse des Warmwalzwerkes der EKO-Stahl installierten Systems verwendet. Mit Hilfe des Systems werden die Positionen der Bandkanten an beiden Seiten des Gerüstes und jeweils zwei Stellen im Einlauf und Auslauf des Gerüstes gemessen. Diese Daten wurden genutzt, um die Krümmung des Bandes zu bestimmen. Die Krümmung gibt eine eindeutige Information über die Größe und Richtung des Bandsäbels. Mit Hilfe der Berechnung kann online eine Aussage über den Bandsäbel an jeder Stelle entlang der Bandlänge gegeben werden. Die Krümmungs- sowie alle weiteren relevanten Prozessdaten der EKO-Stahl wurden in einer Datenbank gesammelt und im Hinblick auf den Bandsäbel analysiert. Verschiedene datenbasierte Methoden wurden zur Bestimmung und Bewertung der Einflussfaktoren des Bandsäbels verwendet. Auf Basis dieser Bewertung und der in den Versuchen erzielten Ergebnisse wurden die Eingangsgrößen einer datenbasierten Modellierung zur Vorausberechnung der Bandkrümmung gewählt. Es wurde die Technik der neuronalen Netze verwendet. Die erzielten Korrelationsfaktoren betragen in der Validierung 0.7-0.8. Abschließend wurde ein Verfahren zur Vermeidung des Säbels und des Dickenkeils beim Warmvorwalzen abgeleitet und beim Deutschen Patentamt eingereicht. Mit Hilfe des Verfahrens könnte eine gerade, säbel- und dickenkeilfreie Form sowohl beim Einsatz von geraden wie dickenkeiligen Brammen erreicht werden. Ein Vorschlag für die Steuerung und Regelung des Vorwalzprozesses auf Basis dieses Verfahrens wird gegeben.

Identifikationsnummern