Einige Beispiele unserer Projekte - BFI.de

Optisches Messsystem zur Online-Erfassung von Oberflächenformund Glanz gewalzter BänderVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Hagen KrambeerZiel des Projektes war es, die für Kaltband wichtigen Qualitätsmerkmale Planheitund Glanz, für alle Reflektionsbedingungen über Bandlänge und –breite online zuerfassen. Zur Berücksichtigung diffuser und spiegelnder Anteile wurden dieMessprinzipien Streifenprojektion und Rasterreflektion zusammengeführt.Oberflächen von Flachprodukten weisensowohl spiegelnde als auch diffuse Reflektionseigenschaftenauf. Um die Oberflächenqualitätdurchgängig erfassen zukönnen, war deshalb ein hybrides Online-Messgerätzur Ermittlung der Planheitund des Glanzgrades für ein großesSpektrum unterschiedlich reflektierenderOberflächen zu entwickeln. Das angewandteMessverfahren basiert auf einerKombination der beiden kamerabasiertenFormmessverfahren Streifenprojektionund Rasterreflektion. Ein Projektorprojiziert ein Raster auf die zu vermessendeOberfläche. Eine Kamera ist aufden projizierten Bereich des Messobjektsausgerichtet und erfasst den diffusenAnteil des von der Oberfläche zurückgestrahltenAnteils. Der spiegelndeAnteil bildet sich auf einer Schirmplatteab. Die andere Kamera ist auf denSchirm ausgerichtet und erfasst somitden reflektierten Anteil.Die Entwicklung des hybriden Messsystemskonnte sehr effektiv mittels Simulationsrechnungendurchgeführt werden.Der Prototyp des Messsystems wurdebei ThyssenKrupp Nirosta in Krefeld aneiner Blankglühlinie installiert und füreinen Zeitraum von ca. 6 Wochen in Betriebgenommen.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deDirekter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Hagen KrambeerTel: +49 211 6707 370hagen.krambeer@bfi.de

Formschlussbiegemaschine zumRichten von BändernVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Gert MückeBei Streckbiegeanlagen wird der Richteffekt durch eine Kombination aus Bandbiegenund Bandstrecken in Längsrichtung erzielt. Dazu ist ein hoher Bandzugerforderlich, um den notwendigen Umschlingungswinkel des Bandes um dieRichtrollen einzustellen und die Plastifizierung des Bandes zu unterstützen, mitder das gewünschte Richtergebnis erzielt wird.Mit der vom BFI entwickelten Formschlussbiegemaschine wurden diese Nachteileausgeräumt. Die Rollen sind in dieser Anlage so angeordnet, dass das Banddurch einen Formschluss über die Biegerollen in die gewünschte Form gebrachtwird. Dieses Wirkungsprinzip ermöglicht die Durchführung des Biegevorgangsmit deutlich geringeren Zugspannungen.Eine Formschlussbiegemaschine wurdein der Blankglühlinie der ThyssenKruppNirosta in Krefeld installiert. Auf dieserLinie werden Stähle mit Zugfestigkeitenvon bis zu 1.600 MPa behandelt. DieBanddicke liegt zwischen 0,5 und 6,0mm, die Bandbreite zwischen 500 und1.300 mm. Die maximale Bandgeschwindigkeitbeträgt 300 m/min.Die neue Technik des Formschlussbiegensverfügt über wesentliche Vorteileim Hinblick auf die Korrektur von Längs-und Querbogigkeit sowie Planheitsabweichungenvon Bändern. Auf derGrundlage des Rückbiegeprinzips kanndie Bogigkeit durch asymmetrische Anstellungder Biegerollen der beiden Rollenkassettengezielt beeinflusst werden.Zusätzlich ermöglicht die variable Positionierungder Formschlussbiegekassettendie Einstellung gewünschter Dehnungswertesüber die gesamte Bandlänge.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deDirekter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Gert MückeTel: +49 211 6707 356gert.muecke@bfi.de

Einstellung der mechanischen u. topographischenEigenschaften von Kaltband ineinem ProzessschrittVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Volker DiegelmannZiel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines Verfahrens, das dieProzesse „Dressieren“ und „Streckbiegerichten“ in einer Prozessstufe vereint.Damit kann die eigenständige kapital- und energieintensive Prozessstufe Dressierenaus dem Gesamtprozess eliminiert und die Endbearbeitung von Kaltband vereinfachtwerden.Das Einstellen der mechanischen Eigenschaftenist auch beim Streckbiegerichtenmöglich. Zwecks Einprägung dergewünschten Oberflächentopographiewerden zusätzliche Druckwalzen verwendet,die den Richtrollen gegenüberliegenund die jeweils eine einseitigeDruckverformung des Bandes bewirken.Der Spannungszustand im Band beiBiegung über die Richtrolle unter Zugwird zur Aufprägung einer definiertenTopographie auf das Band ausgenutzt.Die Biegung unter Zug erzeugt einenLängszugspannungsverlauf über derDicke des Bandes mit einem Maximumim Bereich der der Richtrolle gegenüberliegendenOberfläche des Bandes. Diezusätzliche Beanspruchung durch dieDruckwalze in Kombination mit dieserbiegeinduzierten Längsspannung unterstütztdie örtliche Plastifizierung, die zurEinstellung der gewünschten mechanischenEigenschaften (z.B. n-Wert undStreckgrenze) sowie der Aufprägung dergewünschten Oberflächentopographieerforderlich ist.Das neue Verfahren bietet die Möglichkeit,die Rauheitsübertragung und denDressiergrad unabhängig voneinandereinzustellen.In Versuchskampagnen konnte die getrennteEinstellbarkeit der mechanischtechnologischenEigenschaften und derBandtopographie nachgewiesen werden.Gleichzeitig konnte die Walzkraft fürvergleichbare Dressiergrade und Rauheitswerteim Vergleich zu dem herkömmlichenDressierwalzprozess um ca.25% reduziert werden.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deDirekter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Volker DiegelmannTel: +49 211 6707 348volker.diegelmann@bfi.de

Herstellung von eigenspannungsarmenund planem Band bei minimalemStreckgradVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Volker DiegelmannZiel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Prozessmodells für einVielrollen-Richtaggregat für Kaltband. Mittels dieses Modells wird sowohl ein automatisiertes,auto-adaptives Set-up System als auch ein modernes Regelungssystemzur Herstellung von eigenspannungsarmen und planem Band bei gleichzeitigminimalem erforderlichem Streckgrad entwickelt. Dabei kommen Soft-Sensoren zum Einsatz, die die Eigenspannungen des Bandes vorausberechnen.Die Regelung berücksichtigt weiterhin auch die Beeinflussung des Bandzustandsdurch Biegevorgänge, wie sie durch Umlenkrollen oder den Auf- und Abhaspelvorgangvorkommen.Die Einstellungen der Richtaggregatewerden nach wie vor basierend auf demKnow-how des Anlagenpersonals vorgenommen.Die subjektiven, visuellenEindrücke und die persönlichen Erfahrungendes Bedienpersonals bilden dieBasis für diese Entscheidungen. Derstetig steigende Einsatz höherfesterStähle mit ihrem begrenzten Umformvermögenerfordert den Einsatz vonRichtstrategien zur Vermeidung des Verlustswichtiger Umformreserven beigleichzeitiger Minimierung der Eigenspannungenund Verbesserung derPlanheit.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deDirekter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Volker DiegelmannTel: +49 211 6707 348volker.diegelmann@bfi.de

Neuartige Walzmethoden fürwarmgewalzte AHSS StähleVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Volker DiegelmannZiel des Projektes war die Analyse der Anforderungen an den Warmwalzprozess,die aus dem Einsatz höher- und höchstfester Stähle resultieren, und die Erarbeitungneuer Methoden zur Gewährleistung der Herstellbarkeit dieser Stähle in geringenDicken bei guter Planheit.Neben der Entwicklung neuer 3D FEM-Methoden, die eine bessere Beurteilungdes Einflusses von transversalen Temperaturvariationenauf die Planheit erlaubensowie das elastische Verhaltender Walzgerüste beschreiben, wurdenebenfalls Effekte aus thermischen wieauch mikrostrukturellen Inhomogenitätenauf den sich einstellenden Eigenspannungszustandund die Neigung zur Ausbildungvon Unplanheiten untersucht.Zur Beschreibung der elastischen Verformungder Walzen von Quarto-Walzgerüsten und der Beeinflussung derWalzspaltform durch Walzenbiegevorrichtungenwurde ein Modell entwickelt,das den Walzspalt unter Berücksichtigungder vorherrschenden Walzkraft undder Interaktion zwischen Arbeits- undStützwalze darstellt. Der Vergleich mitIndustriedaten zeigte eine gute Übereinstimmung.Die Berücksichtigung ausFEM Berechnungen abgeleiteten Breitungsbeträgenzeigte keine signifikantenAuswirkungen auf das resultierendePlanheitsergebnis. Anhand einer Sensitivitätsstudiekonnten die Parameter„Walzkraft“, „Arbeitswalzenbombierung“und „Arbeitswalzenbiegung“ als signifikantesteParameter mit Wirkung auf dassich einstellende Bandquerprofil und dieBandplanheit identifiziert werden.Anhand eines entwickelten ROT Modelskonnten unterschiedliche mikrostrukturelleAusprägungen an der Bandunterbzw.Bandoberseite als Ursache fürPlanheitsprobleme identifiziert werden.Zusätzlich wurden im letzten Teil desROT Kühlsystems Planheitsproblemegeneriert. Beide Effekte werden durchdas auf den Walzvorgang gerichtetePlanheitsmodel nicht abgebildet.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deDirekter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Volker DiegelmannTel: +49 211 6707 348volker.diegelmann@bfi.de

Verbesserung der Innenoberflächenahtloser RohreVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Christopher PinnoZiel des Projektes ist die Verbesserung der Innenoberfläche nahtloser Rohredurch optimierte, vorausschauende Dornstangenhandhabung und durch Überwachungdes Stoßbankprozesses. Dazu wird ein System zur Prognose des geeignetenZeitpunktes zum Auswechseln der Dornstange entwickelt. Dieses System basiertauf dem Zusammenhang zwischen aktuellen Dornstangeneigenschaften undresultierenden Oberflächendefekten auf der Innenoberfläche nahtloser Rohre.Darüber hinaus soll die Leistungsfähigkeit (Lebensdauer, Ausbringung) vonDornstangen durch eine Verbesserung von Dornstangenwerkstoff und Schmierunggesteigert werden.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deHierzu werden sowohl Messsysteme zurErfassung der Dornstangenkraft alsauch der Dornstangenoberfläche am BFIentwickelt und in Betrieb genommen.Des Weiteren wird das Ultraschall-Messsystem, genutzt zur Erfassung vonOberflächendefekten auf der Innenoberflächenahtloser Rohre, optimiert. MesstechnischeKampagnen liefern die Datenfür die Charakterisierung der Oberflächeneigenschaftender Dornstange, derInnenoberfläche der Rohre und relevanteProzessparameter. Aus den gewonnenenDaten werden mit Hilfe von KorrelationsanalysenZusammenhänge abgeleitet.Die Ergebnisse fließen in die Entwicklungund Validierung eines hybridenModells, bestehend aus einem vereinfachtenFEM-Modell und dem Korrelationsmodellzur Prognose von Rohrdefekten.Am Ende des Projektes stehen die Entwicklung,Implementierung und der Testeines Systems zur Überwachung desStoßbankprozesses und der Rohreigenschaften,sowie eine modellbasiertePrognose über den geeigneten Zeitpunktzum Auswechseln der Dornstange.Direkter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Christopher PinnoTel: +49 211 6707 221christopher.pinno@bfi.de

System zum sicheren Erkennender Pfannenaufnahmefür KraneVDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHFachbereich ProzesstechnikAbteilung Systemtechnik u. VerfahrensentwicklungUmformtechnikAnsprechpartner: Herr Andreas TackeBeim Krantransport von feuerflüssigen Massen in Pfannen sind die Lamellenhakenzur Lastaufnahme so zu positionieren, dass die Zapfen des Pfannengehängesim Hakenmaul der Lamellenhaken liegen und damit der zum sicheren Anhebenerforderliche Formschluss zwischen Tragmittel und Last herbeigeführt ist.Piezo-Sensoren ermöglichen die Detektion der Pfannenzapfen in der Maulschalevon Lamellenhaken auch bei extremen Umgebungsbedingungen.Die Maulschalen werden mit Piezo-Sensoren (z.B. Quarz-Messdübel) bestückt,die in Querbohrungen eingesetztwerden. Somit gibt es keine Bohrungenim Bereich der Tragfläche der Maulschalen.Eine Beeinträchtigung der Sensorendurch die Umgebungsbedingungen istnahezu ausgeschlossen.Bei ordnungsgemäßem Einfädeln desPfannengehängezapfens in die Maulschaletritt unmittelbar nach dem Einleitendes Anhubvorgangs und der damitverbundenen Einleitung der Hubkraftvom Pfannenzapfen in die Maulschaleeine elastische Verformung der Maulschaleauf. Diese Verformung wird vonden Sensoren erfasst und mittels einerSignalaufbereitungselektronik detektiert.VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbHSohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, GermanyTel.: +49 211 6707 201; Fax: +49 211 6707 202http://www.bfi.deBei nicht ordnungsgemäßem Einfädelndes Pfannengehängezapfen in die Maulschale,z.B. beim Anheben der Last mitden Hakenspitzen, also außerhalb derMaulschale, wird dieses Sensorsignalnicht erzeugt. Beim Absetzen der Lastkommt es zur Entlastung der Maulschalen,die ebenfalls von den Sensoren erfasstund von der Auswerteelektronikdetektiert wird.Die Signalübertragung erfolgt mit Kabeln,die durch einen Kanal im Lamellenhakenzur Traverse, von dort überHängekabel zur Krankatze und über dieSchleppkabeleinrichtung zur Kransteuerunggeführt werden.Direkter Kontakt zu diesem Projekt:Dipl.-Ing. Andreas TackeTel: +49 211 6707 257andreas.tacke@bfi.de