Tandem-Kaltwalzstraße

TANDEM-KALTWALZSTRAßE

Tandem-Kaltwalzstraßen von Primetals Technologies stehen für hohe Produktergiebigkeit in Verbindung mit flexibler Produktion, niedrigen Betriebskosten und vereinfachter Instandhaltung.

Je nach Produktmix kann die Produktionskapazität eines kontinuierlichen Tandemwalzwerks von Primetals Technologies mehr als 1,2 Mio. Tonnen pro Jahr betragen. Ziel ist es, Lösungen zur Verfügung zu stellen, die den Kunden maximalen Mehrwert bieten. Hochentwickelte Aktuatoren an den Walzgerüsten tragen zu einer verbesserten Ergiebigkeit, einem bedienerfreundlichen Walzbetrieb und einem qualitativ hochwertigen Bandprodukt bei, das die Toleranzvorgaben erfüllt. Auf der Basis detaillierter Analysen der Produkt- und Kundenanforderungen werden sowohl Sexto- als auch Quarto-Walzgerüste mit ihren jeweiligen Eigenschaften und Vorzügen geliefert.

Vorteile

Durch das Zusammenfügen der Coils vor dem Einlauf in die Walzstraße kann eine kontinuierliche Tandem-Kaltwalzstraße zusätzliche Vorteile bieten wie:

  • Höchste Produktionsraten
  • Optimierte Ausbringung
  • Verminderter Walzenverschleiß
  • Flexible Produktion
  • Enge Toleranzen für Banddicke und ‑form und hohe Oberflächenqualität
  • Niedrige Kosten für Betrieb und Instandhaltung und minimale Stillstandszeiten
  • Geringerer Personalbedarf
  • Weniger Material mit Dickenabweichungen
  • Beseitigung von Problemen beim Einfädeln des Bandes

Merkmale

Die Tandemwalzstraße besteht aus drei bis sechs Walzgerüsten, die nacheinander so angeordnet sind, dass sie die Dicke des Bandes in einem einzigen Durchgang schrittweise reduzieren. Eine kontinuierliche Tandemwalzstraße ist am Einlauf mit einer Schweißeinheit und einem Bandspeicher/Looper versehen, um mehrere aufeinanderfolgende Bunde von gebeiztem warmgewalztem Material zusammenfügen zu können. Auf diese Weise entsteht ein großes Walzwerk, das vollautomatisch betrieben werden kann und dabei höchste Qualität und Betriebsstabilität liefert. Die Anlage zeichnet sich durch eine hohe Produktionseffizienz aus und wird zur Herstellung einer breit gefächerten Palette von Stahlsorten eingesetzt – von allgemeinem Baustahl bis hin zu hochwertigen Qualitäten für die Herstellung von Automobilblechen und weitere Zwecke. Bei den Stählen für den Automobilbau werden zunehmend hochfeste Werkstoffe mit dünnerer Blechstärke verlangt, um Fahrzeuggewicht einzusparen und so den Kraftstoffverbrauch zu senken. Dadurch werden an die Walzwerke höhere Ansprüche gestellt. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, hat sich mittlerweile eine kontinuierliche fünfgerüstige Tandemwalzstraße, die direkt mit der Beizlinie verbunden ist und ausschließlich UCM-Sexto-Gerüste (Universal Crown Control Mill) einsetzt, als Standard etabliert.

Das UCM-Walzgerüste bietet die folgenden Funktionen:

  • Biegen der Arbeitswalzen
  • Biegen der Zwischenwalzen
  • Verschieben der Zwischenwalzen
  • Extrem starke Reduktion
  • Hochgradige Kontrolle über die Bandform
  • Stabiler Betrieb
  • Reduzierter Walzen-Lagerbestand
  • Vergrößerte Ausbringung (durch Verminderung des am Band auftretenden Randabfalls)

Um mit der hohen Auslaufgeschwindigkeit des gewalzten Bandes Schritt halten zu können, wickelt ein Karussell-Haspel das Band am Auslauf der Walzstraße auf. Diese ist mit zwei Dornen versehen, die es ermöglichen, dass das Band am Ende eines Bunds abgetrennt und vom nächsten Bund aufgenommen wird, ohne dass die Walzstraße angehalten werden muss.
 

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 auf 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 Risikominderung 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 Tandem-Kaltwalzstraße – Erfahrung, die zählt

Bitte folgen Sie den jeweiligen Links, um mehr über unsere Kompetenzen zu erfahren:

Referenzprojekt

Tandem-Kaltwalzstraße zum Feinband- und Hochgeschwindigkeitswalzen

Kunde:
Posco-Vietnam PL-TCM (TCM Section) / Phu My, Vietnam

Wichtigste technische Daten:
Werkstoff: Kohlenstoffarmer Stahl, hochfester Stahl
Banddicke: Einlauf: 1,8 bis 5,0 mm, Ausgabe 0,15 bis 1,6 mm (für Bauzwecke)
Bandbreite: 700 bis 1.570 mm
Bundgewicht: Max. 35.000 kg
Walzgeschwindigkeit: Max. 1.700 m/min
Gerüsttyp: Sexto-UCM-Walzstraße (1 bis 5 Gerüste)