Mathematische Modellierung und Analyse des Anwickelvorgangs der Haspel einer Warmbreitbandstraße

Abstract

In Warmwalzwerken wird das gewalzte und noch warme Band zu einem Bund gewickelt. Während des Anwickelvorgangs können beim Aufbau des Bandzugs Spannungsüberhöhungen im Band auftreten. Diese führen u.U. zu einer bleibenden Dehnung im Band. Im Rahmen dieser Arbeit wird versucht, die Ursache dieser Bandbreiteneinschnürung zu finden und Konzepte zur Vermeidung des Effekts zu entwickeln. Eine Beschreibung des Anwickelvorgangs erfolgt zu Beginn der Arbeit. Dabei wird versucht, den sich ergebenden Verlauf der Bandschleifen und deren Abbau zu erklären. Die plastische Dehnung setzt ein Überschreiten der zulässigen Streckgrenze des Bandes voraus. Verschiedene Ursachen bewirken eine Verringerung dieser Streckgrenze und werden im Rahmen dieser Arbeit angeführt. Es wird ein mathematisches Modell der Haspelanlage vorgestellt. Dabei wird die Bandbiegung in der Haspelanlage ausführlich beschrieben. Aus den zur Verfügung gestellten Messdaten wird der Verlauf des Bandzugs berechnet. Eine anschließende Umsetzung der Berechnungen in ein Simulationsmodell spiegelt das allgemeine Verhalten der realen Anlage wieder. Die Ergebnisse der Simulation zeigen in Kombination mit der Analyse der transienten Verläufe und statistischen Untersuchungen verschiedene Ursachen der Bandbreiteneinschnürung. Damit war es möglich Lösungsstrategien zu entwickeln.

In hot rolling mills, the flat product, i.e. the strip, is commonly wrapped to coils. Tension peaks can occur during the beginning of the coiling process. It is possible that these tension peaks lead to plastic deformations of the strip. The aim of this paper is to find the reasons for the strip width neckdown during the coiling process and to develop concepts to prevent this effect. The excess strip length between the different sections of the coiler unit are often called bubbles. The understanding of the development of these bubbles during the first few wraps is essential for further considerations and is studied in this work. The tension of the strip has to exceed the yield stress of the material for a plastic deformation to occur. Another topic of this work are the different reasons for a reduced yield stress and the strip tension between the last mill stand and the coiling unit. The description of the beginning of the coiling process by means of a mathematical model includes also a friction model and an extensive bending moment calculation. The mathematical model has been implemented in a simulation environment. The results of the simulation with modified parameter values together with statistical data of the real coiling unit show possible different causes for the strip width neckdown. Finally some approaches are shown to avoid this problem.