Warmwalsen op maat

Het orderboek van ArcelorMittal Gent is sterk gediversifieerd. Aan elke warmgewalste band worden specifieke eisen gesteld, niet enkel qua breedte, dikte en lengte, maar ook op het gebied van metallurgische eigenschappen.

Tijdens het walsen regelen we gelijktijdig meerdere karakteristieken van de staalband.

Daarbij blijven we strikt binnen nauwe toleranties. Het gaat om:

  • dikte
  • breedte
  • vlakheid
  • profiel (dikteverloop over de breedte)
  • temperatuur

We gebruiken daarvoor wiskundige modellen die bij ArcelorMittal Gent zelf zijn ontwikkeld. Die zijn zo trefzeker dat onze warmwalserij als één van de referenties in Europa wordt beschouwd.



Dikteregeling

Onze eindwalsgroep bestaat uit 7 walstuigen (F1 tot F7). Elk walstuig is uitgerust met twee werkwalsen en twee steunwalsen. De steunwalsen drukken tegen de werkwalsen. Enkel de werkwalsen worden aangedreven.

Via het walsen willen we een plaat verkrijgen met een uniforme dikte over de hele lengte. De dikte na elk walstuig is afhankelijk van de grootte van de walsspleet. De reële walsspleetgrootte is niet gelijk aan de ingestelde waarde. Onder invloed van de walskracht die nodig is om de dikte te reduceren, rekt het walstuig uit. De walsen buigen bovendien zelf door, warmen op en verslijten. Daardoor verandert de werkelijke vorm van de walsspleet.

De walsen worden versteld via elektromechanische schroeven, die op de inbouwstukken van de bovenste steunwals ingebouwd zijn.

De walskrachten, die tot 3000 ton kunnen bedragen, worden gemeten met vetdozen.


Walstuigen F4 tot F7 bevatten onder de onderste steunwals hydraulische cilinders die tijdens het walsen de walsspleet in enkele milliseconden aanpassen om de uitgangsdikte van de plaat constant te houden.
Het regelsysteem stelt de walstuigen in op een vooropening (setup) bij het binnenkomen van de plaat. Daarvoor gebruiken we verschillende modellen:

  • het walskrachtmodel voorspelt de nodige walskracht om een bepaalde reductie te realiseren (afhankelijk van de reductie zelf, de temperatuur en het soort materiaal dat gewalst wordt).
  • het walsspleetmodel beschrijft de vervorming van de walsspleet onder invloed van walskracht, doorbuiging en thermische vervorming van de walsen.
  • het temperatuursmodel beschrijft de evolutie van de bandtemperatuur.
  • aan de hand van talrijke metingen worden voortdurend correctiefactoren berekend voor de modellen.

De banddikte wordt continu gemeten na de eindwalsgroep. Die meting stuurt de walsverstellingen permanent bij.


Klik om te vergroten
Voorbeeld van de diktevariatie over de lengte van een warmrol (in dit geval 950 m)


Snelheidsregeling

Tijdens het eindwalsen bevindt de band zich simultaan in de 7 eindwalstuigen, waarvan de snelheden nauwkeurig gesynchroniseerd worden. De minste trekkracht op de band zou onmiddellijk een insnoering tot gevolg hebben. De procescomputer stelt de snelheid van de verschillende walstuigen in volgens wiskundige modellen, afhankelijk van de staalkwaliteit.



Tussen de opeenvolgende walstuigen zijn lusvormerrollen ingebouwd, die de band ondersteunen. Ze worden op en neer gestuurd om kleine snelheidsvariaties op te vangen.


De lusvormerpositie dient als ingangsgegeven voor een regelsysteem dat de snelheden van de walsmotoren regelt. Het laatste walstuig F7 is daarbij piloot.

De temperatuur van de band bij het verlaten van de eindwalsgroep wordt zo constant mogelijk gehouden. De plaat komt het eerste eindwalstuig binnen met een temperatuur van meer dan
1000° C.

Omdat de staart van de plaat langer moet wachten dan de kop om in de eindwalsgroep ingevoerd te worden, koelt die meer af. Daarom wordt de walssnelheid progressief verhoogd van kop naar staart. De band verlaat de eindwalsgroep tegen een snelheid van maximaal 19 m/s. De snelheid in het laatste walstuig is afhankelijk van de gewenste eindwalstemperatuur, die belangrijk is voor de mechanische eigenschappen van het staal.


Stuurcabine eindwalsgroep


Koeling van de band na eindwalsen

Om de correcte mechanische eigenschappen van het staal te verkrijgen, koelen we de warmgewalste band tot een uniforme temperatuur vóór hij wordt opgehaspeld tot een rol.


Daarvoor beschikken we over een 90 m lange koelbaan die 90 sproeibuizen omvat en die de warmgewalste band naar de opwikkelhaspel leidt. Iedere sproeibuis wordt door een computermodel individueel aangestuurd op basis van het gemeten temperatuursverloop wanneer de warmband de eindwalsgroep verlaat. Door het koelen verkrijgen we een temperatuur die over de gehele bandlengte nooit meer dan 15°C van de mikwaarde voor de temperatuur op de opwikkelhaspel afwijkt.

De haspeltemperatuur is een bepalende parameter voor de korrelgrootte en de hardheid van het staal. Afhankelijk van de staalsoort ligt ze meestal tussen 570 en 750° C.

Klik om te vergroten
Voorbeeld van het verloop van de haspeltemperatuur over de bandlengte, instelwaarde = 625°C