Gekoppelte Beiz- und Tandemkaltwalzstraße

GEKOPPELTE BEIZ- UND TANDEM-KALTWALZSTRAßE

Hohe Produktionskapazität, hohe Produktqualität

Für eine Vielzahl von Produkten lässt sich die erforderliche Banddicke, Planheit und Oberflächenqualität wirtschaftlicher erreichen, indem der Beiz- und der Kaltwalzprozess miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht deutliche Verbesserungen bei der Produktivität der Walzstraße, bei der Ausbringung und bei den Erzeugungskosten, da die Arbeitsschritte Bandeinfädeln und ‑ausfädeln entfallen. Die verminderten Verluste am Bandkopf und Bandfuß tragen auch zu einer besseren Gesamtergiebigkeit bei. Geschwindigkeitsoptimierungssysteme von Primetals Technologies sorgen für maximalen Durchsatz bei allen Betriebsbedingungen. Darüber hinaus vermindern sich die Anforderungen hinsichtlich Instandhaltung, Walzenabnutzung und Personalbedarf. Die typische Produktionskapazität solcher kombinierter Anlagen liegt im Bereich von 1,2–2 Mio. t/a.

​Hauptvorteile der gekoppelten Beizlinie und Tandem-Kaltwalzstraße von Primetals Technologies

  • Höchste Produktionsraten
  • Gleichförmig gebeizte Oberflächen
  • Energieeinsparung, verminderter Säureverbrauch
  • Geschlossene Säure-, Rauchgas- und Spülkreisläufe sorgen für eine umweltfreundliche Senkung der Betriebskosten
  • Optimierte Ausbringung
  • Verminderter Walzenverschleiß
  • Flexible Produktion
  • Enge Toleranzen für Banddicke und ‑form und hohe Oberflächenqualität 
  • Niedrige Kosten für Betrieb und Instandhaltung und minimale Stillstandszeiten
  • Niedrigerer Energieverbrauch durch Arbeitswalzen mit kleinem Durchmesser
  • Stabiler Betrieb

Technische Merkmale

  • i Box-Beiztank für hohe Beizleistung
  • Regelung der Säurekonzentration zur Gewährleistung einer hohen Qualität der gebeizten Oberfläche und zur Minimierung des Säureverbrauchs
  • Sexto- und Quarto-Walzgerüste für hohe Flexibilität bei allen Produkten
  • UCM-Walzstraße (Universal Crown Control) mit Verschiebung der Zwischenwalzen für hohe Reduktion und herausragende Planheit durch Wegfall der unerwünschten Berührungsfläche zwischen den Walzen. Dies ermöglicht den Einsatz von durchgängig geraden Walzen.
  • SmartCrown-Konturwalze in Verbindung mit axialer Walzenverschiebung zur Verbesserung der Planheit
  • Rollenlager für die Stützwalze für bessere automatische Dickeregelung (AGC)
  • Reaktionsschnelles HAGC-System namens HYROP-F (Hydraulic Roll Position Control System with Force Motor Valve Hydraulische Walzenpositionssteuerung mit motorbetätigtem Regelventil)
  • Reaktionsschneller Drehstrommotor und Kammwalzgetriebe
  • Physikalisch basierte Analysemodelle, die von einem neuronalen Netzwerk mit Mehrzonen-Arbeitswalzenkühlung unterstützt werden, sorgen für die optimale Einrichtung der Walzstraße und ermöglichen eine hervorragende Formregelung, sodass von Anfang an enge Toleranzen eingehalten werden können.
  • Flexible Einfädel- und Ausfädelstrategien für jede Art von Werkstoffen, z. B. IF, HSS, DP,TRIP etc.
  • Patentierte Kompensationssysteme zum Ausgleich periodischer Exzentrizität (Schlag) von Walzen und Haspeln
  • Das letzte Gerüst kann zum Glätten oder Texturieren der Bandoberfläche eingesetzt werden
  • Vollautomatischer Arbeitswalzen- und Zwischenwalzenwechsel zur Minimierung der Stillstandszeiten
  • Hochgeschwindigkeits-Trommelschere ermöglicht den Dauerbetrieb des Spannhaspels ohne Halt beim Coil-Wechsel.
  • Karussell-Spannhaspel ermöglicht eine stabile Wicklung am Kopf- und Fußende des Bandes
  • Dank des vollautomatischen Betriebs kann sich der Bediener auf die Produktqualität konzentrieren; die tatsächlich erforderlichen Eingriffe werden auf ein absolutes Minimum reduziert.
  • Besäumen mit fliegendem Bandbreitenwechsel
     

Vollständige Prozesssteuerung auf jeder Stufe

Technologische Steuereinrichtungen und Prozessmodelle bilden den Kern jeder anspruchsvollen Automatisierungslösung, deren Ziel es ist, die Nutzung der mechanischen, hydraulischen und sonstigen Stellelemente zu maximieren. Der Nutzen der Primetals-Technologielösung für Kaltwalzstraßen zeigt sich am gewalzten Band: erheblich verbesserte Maßtoleranzen, weniger Material mit Dickenabweichungen und perfekte Planheit. Unsere Automatisierungslösungen für Kaltwalzstraßen decken die komplette Palette der Anforderungen ab – von „betriebstauglichen“ eingerüstigen Kaltwalzstraßen bis hin zu komplexen Kombinationen von Beiz- und Tandem-Kaltwalzstraßen. Dabei lassen sich Leistungen auf höchstem Niveau erzielen, indem umfassendes Prozess-Know-how gebündelt wird und modernste Automatisierungslösungen eingesetzt werden, die z. B. künstliche Intelligenz auf Basis neuronaler Netze, optimierte Zeitplanung zur Kostenminimierung sowie multivariable autoadaptive Regelung nutzen. Die automatische Dicken- und Zugregelung von Primetals Technologies erfüllt auch die anspruchsvollsten Anforderungen, z. B. den Wunsch nach einem fliegenden Dickenwechsel. Die auf Modellen basierende Planheitsregelung, die zahlreiche variable Funktionen kombiniert, ermöglicht die Einhaltung engster Toleranzen. Aufgrund ihres modularen Konzepts können sämtliche verfügbaren Stellelemente für das Walzspaltprofil verwendet werden.
 

Berührungsloses Planheitsmesssystem: Nur schauen, nicht anfassen!

Die meisten Systeme messen die Planheit noch durch kontaktbasierte Radialkraftmessungen. Dieses Verfahren weist jedoch mehrere Schwächen auf. Die als Alternative verwendete berührungslose Planheitsmessung basiert auf einer periodischen Erregung des Bandes und der Messung der Erregungsamplitude über die Breite des Bandes. Die Erregungskraft wird ausgeübt, indem ein geringer Druck zwischen dem Band und dem Fühlerblech unterhalb der Walzlinie des Walzgerüsts erzeugt wird. Die entstehende Banderregung wird von berührungslos arbeitenden Wirbelstromsensoren gemessen und in eine Planheitsverteilung umgerechnet.
 

Speed Optimization System

Das Geschwindigkeitsoptimierungssystem sorgt für einen reibungslosen Produktionsablauf, d. h. für eine gute Produktionsrate bei hohem Qualitätsniveau, indem Stillstände in jedem der einzelnen Aggregate der Linie vermieden werden. Ebenso wie begabte Musiker ohne einen guten Dirigenten kein gutes Konzert zuwege bringen können, müssen alle Einzelaggregate einer Beizlinie mit Tandem-Kaltwalzstraße (PLTCM) perfekt aufeinander abgestimmt sein, um möglichst produktiv zusammenarbeiten zu können. Der Zweck des Geschwindigkeitsoptimierungssystems besteht darin, jeden Teil der Anlage zwar einerseits so schnell wie möglich zu fahren, um den Durchsatz zu erhöhen, andererseits aber auch nur so schnell wie nötig; dabei sollte die Geschwindigkeit jedes Abschnitts aus Qualitätsgründen so konstant gehalten werden, wie dies praktikabel ist. Das Ergebnis ist ein im Betrieb gleichmäßigerer Prozess, der bei maximiertem Liniendurchsatz Produkte mit höherer Qualität liefert.
 

Dynamic Rolling Program

Das „dynamische Walzen“ erzielt eine gleichmäßige, sichere Produktion an Übergangsstellen, indem Banddickenwechsel „fliegend“ (innerhalb desselben Bandes oder an der Schweißnaht) erfolgen. Das Kaltwalzen auf kontinuierlichen Tandem-Kaltwalzstraßen erfordert geeignete Methoden, um die Produktion zu optimieren und die Ausbringungsverluste am Übergang zwischen den einzelnen Bändern zu minimieren. Zusätzlich kann als weitere Anforderung eine maximale Flexibilität des Walzplans erzielt werden. Durch die Gleichmäßigkeit des Betriebsablaufs verringert sich die Gefahr von Beschädigungen der Walzenoberfläche oder von Bandbrüchen. Das „Dynamic Rolling“-Programm soll es Ihrer Kaltbandwalzstraße ermöglichen, automatisch Übergänge beliebiger Art zu walzen: Übergänge zwischen Bändern, Übergänge innerhalb desselben Bandes zur Lastumverteilung oder Änderungen der Zieldicke bei extremen Übergängen.
 

Drive Train Package

Primetals Technologies bietet Modernisierungs- und Aufrüstungsmaßnahmen für die Antriebsstrangsysteme Ihrer Kaltwalzstraßen an. Dieses Paket umfasst sämtliche elektrischen und automatisierungstechnischen Komponenten des gesamten Antriebsstrangs für die Walzgerüste oder Haspeln. Das Paket besteht aus einer Mittelspannungs-Stromversorgung samt Oberschwingungsfiltern, dem Antriebstransformator, dem Antriebssystem mit Schützen, Synchron- und Asynchronmotoren, Sensoren und Bremsen, Getriebe, Kupplungen, Spindeln und Drehmomentbegrenzern (z. B. Scherbolzen).
 

Sicherheitssystem – zur maximalen Risikoverminderung an Ihren Walzstraßen

Die Sicherheitsvorschriften für den Schutz der Mitarbeiter vor Verletzungen werden zunehmend strenger. Unser Sicherheitssystem entspricht europäischen oder internationalen Standards und gewährleistet eine Risikominderung gemäß dem neuesten Stand der Technik. Das Sicherheitssystem basiert auf den bei der Risikobewertung festgelegten und für das ausfallsichere Automatisierungssystem definierten Risikominderungsmaßnahmen und umfasst die folgenden Sicherheitsfunktionen: Not-Aus, sicherer Halt für den Zugang zu einem Walzstraßenbereich, Steuerung und Überwachung der Zugangseinrichtungen zu den Sicherheitsbereichen, Steuerung und bei Bedarf Halt der Bewegungen innerhalb eines Sicherheitsbereichs, Überwachung der sicher reduzierten Geschwindigkeit. Darüber hinaus umfasst das Sicherheitssystem Lösungen für den sicheren Halt der Antriebe und der hydraulischen Ausrüstung.
 

Roll Eccentricity Compensation (REC)

Das System zum Ausgleich der Walzenexzentrizität verbessert die Bandqualität, indem die durch den Walzenschlag verursachten Dickenabweichungen beseitigt werden. Die Einhaltung enger Toleranzen bei der Banddicke ist für eine gute Bandqualität von besonders großer Bedeutung. Dickenvariationen am Walzstraßenauslauf entstehen nicht nur durch die Schwankungen des einlaufenden Bandes oder durch den Vorwärtsschlupfeffekt aufgrund von Änderungen der Bandspannung, sondern auch durch Exzentrizität der Walzen. Aus verschiedenen Gründen, z. B. uneinheitliche Wärmeausdehnung der Walzen, Schleifungenauigkeiten oder asymmetrische Ausrichtung der Rollenlagerschale durch Passfedern, erzeugt jede Walze Schwingungen mit einer bestimmten Schlagfrequenz, die ausgeglichen werden muss, um ein Band mit gleichförmiger Dicke herstellen zu können. Gestützt auf langjährige Erfahrung mit Walztechnologien hat Primetals Technologies das REC-System verbessert, wobei in Abhängigkeit von den Walzbedingungen die gemessene Auslaufdicke, die Walzkraft oder die Abweichung der Einlaufspannung zur Beurteilung der Exzentrizität berücksichtigt wird.
 

Equipment Performance Analyzer

Das Analysesystem zur Beurteilung der Anlagenleistung ist dafür vorgesehen, die Effektivität des Walzprozesses und der metallurgischen Ausrüstung (Walzstraßen, Verarbeitungslinie, ...) zu überwachen und zu verbessern. Wichtigster Punkt ist heute die Ermittlung der richtigen Verbesserungsmaßnahmen, da die Investitionsbudgets sehr eingeschränkt sind. Aufgabe des Pakets ist die Optimierung des Anlagenbetriebs – anders ausgedrückt: eine Erhöhung der Produktionsmenge und ‑qualität ohne erforderliche Neuinvestition. In den meisten Branchen werden die Produktionsergebnisse der metallurgischen Ausrüstung bereits überwacht. Das „Equipment Performance Analyzer“-Paket geht einen Schritt weiter und vergleicht die theoretisch möglichen Produktionsleistungen mit den tatsächlichen Ergebnissen der Produktion. Dabei stellt das Paket hervorragende Hilfsmittel zur Verfügung, um zu ermitteln, wo Verluste entstehen und wie die Situation anhand der drei folgenden Verbesserungsansätze optimiert werden kann: kontinuierliche Produktion, Produktion mit Höchstgeschwindigkeit, Produktion ohne Ausschuss.
 

Off-Gauge Optimizer – optimierte Produktivität durch deutliche Reduzierung von Dickenabweichungen.

Immer lauter werden die Forderungen nach hoher Produktqualität und Produktivität in Bezug auf Maßgenauigkeit, Dicke, Planheit, mechanische Eigenschaften, Oberflächenqualität und Ausbringung. Schrott, der aus Bandabschnitten mit Dickenabweichungen entsteht, verursacht zusätzliche Verarbeitungskosten und vermindert die Gesamtausbringung. Primetals Technologies bietet eine Lösung an, die sich durch niedrige Investitionskosten und eine schnelle Amortisierung der Kapitalinvestition (typisch ein Jahr) auszeichnet und dabei von dem sogenannten „verborgenen Potenzial“ Ihrer Walzstraßenausrüstung ausgeht. Der Off-Gauge Optimizer stützt sich auf die perfekte Kombination aus Technologie, Prozesssteuerung und Instrumentierung und ist die intelligente Umsetzung eines auf dem Massendurchflussprinzip basierenden Steuerungsalgorithmus für die Tandem-Kaltbandwalzstraße.
 

SIAS – Automated Surface Inspection System

SIAS wurde von Primetals Technologies als Überwachungslösung für die automatische Oberflächenprüfung von Knüppeln und Flachprodukten entwickelt. Das System, das sich aus einem Online-Sensor (Lichtquelle und Kameras) in Verbindung mit Bildverarbeitungshardware und ‑software zusammensetzt, soll die nur teilweise und stichprobenartig erfolgende Oberflächenprüfung durch eine konstante, wiederholbare und systematische Inspektion von 100 % der Produktion ersetzen. Mit der exklusiven, patentierten Klassifizierungsmethode der „Coulombschen Hypersphären“ kann das System in der Regel schon nach zweiwöchigem Einsatz die kritischsten Mängel erkennen und klassifizieren. Die vollständig in das System integrierte Coil-Bewertung ist eine weitere Funktion zur Entscheidungsunterstützung: Anhand der endgültigen Kundenvorgabe für die Oberflächenqualität einerseits und der Oberflächenbewertung durch SIAS andererseits wird automatisch eine globale Qualitätsstufe berechnet.

Integrierte Anlagen und Lösungen für die gekoppelte Beizlinie und Tandem-Kaltwalzstraße – Erfahrung, die zählt

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Referenzprojekt

Von 1980 bis Juni 2016 hat Primetals Technologies 55 Anlagen geliefert; diese entsprechen 71 % des globalen Marktanteils von kontinuierlichen Tandem-Kaltwalzstraßen.