stahlmarkt 01.2017 (Januar)

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38 K Messen, Prüfen, Inspizieren – Qualität Laser als wirtschaftliche Alternative Dickenmessung beim Kaltwalzen von Band unter extremen Bedingungen Hagen/Iserlohn. Das neue Dicken-Messsystem »VTLG« von Vollmer hat die Feuerprobe bestanden: An einem 20-Rollen Kaltwalzgerüst der Philipp Boecker + Wender Stahl GmbH & Co. KG (BWS) misst es die Banddicke in unmittelbarer Nähe des Walzspaltes unter extremen Bedingungen. Trotz hoher Bandtemperaturen und dichten Ölnebels erzielt es eine Messgenauigkeit von ± 1 μm. BWS stellt in seinem Präzis-Walzwerk am Standort Hagen-Hohenlimburg Band aus Edelstahl und Sonderwerkstoffen mit einer Breite von bis zu 400 mm her. Das Produktspektrum umfasst unter anderem Band mit einer Dicke von 4 mm bis herunter zu 50 μm, auf Anfrage bis 20 μm. Für das Kaltwalzen verwendet BWS ein 20-Rollengerüst (Bild 1). Das Unternehmen produziert Produkte, die auch in Bezug auf die Banddicke höchste Präzision erfordern. Für Berstscheiben oder Rollfedern zum Beispiel fordern die Kunden das Einhalten einer Dickentoleranz im Bereich weniger Mikrometer. Auch für Band, das für Produkte der Medizintechnik verwendet wird, sind bei einer Dicke von 50 μm Toleranzen im Bereich von ± 2 μm einzuhalten. Die Genauigkeit der Dickenmessung muss also ± 1 μm betragen. Das Ziel: Präzise, wirtschaftliche Dickenmessung BWS hat seit Jahrzehnten an allen Walz- und Streckbiege-Richtanlagen taktile Dickenmesssysteme von Vollmer im Einsatz, die die geforderte Genauigkeit zuverlässig erreichen. Die mechanischen Geräte am Kaltwalzgerüst hatten jedoch das Ende ihrer wirtschaftlichen Lebensdauer erreicht und erforderten hohen Wartungsaufwand. Außerdem konnten die Systeme nicht über die Breite des Bandes traversiert werden, so war die Messung der Form der Vorprodukte, zum Beispiel der Keiligkeit, nicht möglich. Nach jahrzehntelangem Betrieb war also der Zeitpunkt gekommen, konkret über die Weitentwicklung der Dickenmessung nachzudenken. Eine Komplettmodernisierung wäre möglich gewesen, BWS suchte jedoch nach einer zukunftsweisenden Alternative. Von vornherein war klar, dass nur eine berührungslose Technik infrage kam. Beim Abwägen zwischen Isotopen-, Röntgenund Lasertechnik fiel die Entscheidung schnell zugunsten des optischen Verfahrens, denn es arbeitet unabhängig von der Legierung des Materials. Auch die Kosten für die Beschaffung, den Betrieb und den Aufwand für den Arbeitsschutz sprachen für die optischen Systeme. Herausfordernde Bedingungen Dem Einsatz von Lasern standen jedoch die Bedingungen im Walzgerüst entgegen – der Einbauraum war sehr eingeschränkt. Auf jeder Seite des Walzspaltes war der einzige mögliche Einbauort jeweils zwischen den Ölabstreifern und den Planheitsmessrollen – also dort, wo sich die taktilen Dickenmesssysteme befanden. Für den Einbau standen an dieser Stelle lediglich 200 mm in Walzrichtung zur Verfügung. Außerdem entsteht bei Bandtemperaturen bis zu 80 °C und Bandgeschwindigkeiten bis zu 650 m/min ein dichter Ölnebel, der die freie Sicht auf die Bandoberfläche erheblich einschränkt. Darüber hinaus ist die Umgebungstemperatur in der Nähe des Walzspaltes hoch und aufgrund der räumlichen Enge ist es schwierig, Messsysteme ausreichend von außen zu kühlen. Mit dem neuen optischen Dickenmesssystem »VTLG« hat Vollmer den Nachweis erbracht, dass das System auch unter extremen Bedingungen präzise und zuverlässig arbeitet. Seit Juni 2016 sind zwei Systeme in die hochdynamische Dickenregelung des Gerüstes integriert. Erste Erfahrungen Die Ergebnisse zeigen, dass die Systeme auch unter den extremen Bedingungen in unmittelbarer Nähe der Ölabstreifer die ge - Die Technik im Detail Das neue Banddickenmessgerät VTLG arbeitet nach dem Prinzip der Lasertriangulation. Es zeichnet sich besonders durch seine robuste Konstruktion aus: Obwohl es optische Komponenten enthält, kann es in unmittelbarer Nähe des Walzspaltes in das Walzgerüst eingebaut werden. Auch unter derart widrigen Umständen erzielt es eine Qualitätssicherung. Mit einer internen Messrate ein Signal im Millisekundenbereich, das die hoch- Scherenlinien. Vollmer bietet unterschiedliche Messbereiche von 0,015 bis 12,0 mm Dicke. Mit Maulweiten des C-Rahmens von 125 oder 285 mm typ zwischen 400 und 1.200 mm. Je nach Mess- schen 160 und 200 mm. <strong>stahlmarkt</strong> 1.2017
Bild 1. Das 20-Rollengerüst im Präzis-Walzwerk von BWS am Standort Hagen-Hohenlimburg mit den beiden Dickenmessgeräten. (Fotos: Vollmer) Bild 2. Für die Dicken-Messgeräte stand ein Einbauraum von lediglich 200 mm in Walzrichtung zur Verfügung. Bild 3. Der blaue C-Bügel des VTLG in der Parkposition auf der Antriebsseite des Walzgerüstes: Die (optionale) Umhausung aus Aluminium dient dem Schutz vor Bandrissen. forderte Präzision dauerhaft und zuver lässig erreichen. Auch bei hohen Bandgeschwindigkeiten und -temperaturen sowie entsprechend dichtem Ölnebel messen die Systeme präzise. Seit ihrer Installation haben beide störungsfrei gearbeitet; es gab keine ungeplanten Stillstände des Gerüstes, die durch die Dickenmesssysteme verursacht wurden. Der Wechsel von der taktilen auf die optische Messtechnik war einfach, denn es waren keine Umbauten am Gerüst erforderlich: Der Einbauraum, den die taktilen Systeme beansprucht hatten, reichte für die optischen aus (Bild 2). Da alle Systeme die gleiche Schnittstelle zur Prozesssteuerung besitzen, war keine Änderung der Steuerung erforderlich. Die automatische Kalibrierung des Systems vor jedem Stich hat sich bewährt. Sie gibt den Werkern bei jedem einzelnen Band die Gewissheit, dass die Dickenmessung zuverlässig arbeitet. Am Anfang jedes Stiches misst das VTLG jetzt auch die Dickenverteilung quer zur Walzrichtung, indem der Messrahmen über die gesamte Breite des Bandes traversiert wird. So kann eine eventuelle Keilform des Vormaterials beim Walzen korrigiert werden. Diese Messung war mit den taktilen Systemen nicht möglich. Die aktuelle Banddicke wird auf Displays angezeigt, außerdem stellt die begleitende Software von Vollmer Dicken-Längs- und -Querprofile dar. Der Aufwand für Wartung und Pflege ist sehr gering. Die optischen Komponenten sind so gut geschützt, dass sich die Wartung auf das zweimalige Reinigen der von außen zugänglichen optischen Komponenten pro Woche beschränkt (Bild 3). Im Vergleich mit den taktilen Systemen ergibt sich so eine deutlich höhere Verfügbarkeit des Walzgerüstes. (sm 170104338) K « KONTAKT Friedrich Vollmer Feinmessgerätebau GmbH Verbandsstraße 60 b 58093 Hagen Tel. +49 2334 507-190 www.friedrichvollmer.de <strong>stahlmarkt</strong> 1.2017
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