In der Praxis ist es zwar einfacher, mit Überbreite zu walzen, aber kaufmännisch führt großzügiger Verschnitt auch zu einer kostenintensiven Ausschussrate. Mit dem Bandkantenprofilmesssystem „Edge Drop“ will IMS Messsysteme seine Kunden dabei unterstützen, das exakte Bandkanten-Dickenprofil zu ermitteln – und durch eine optimierte Produktion das Ergebnis zu verbessern.
Der Beitrag stammt aus stahl + eisen 9/21. Gastautorin ist Sonja Koch von IMS Messsysteme.
Seit den 1980er Jahren gehören die sich stetig weiterentwickelnden radiometrischen und optischen Messsysteme der IMS Messsystem GmbH auch in Walzwerken für Stahl zum festen Bestandteil der dortigen Prozesse. Jedes der spezifischen Messsysteme leistet durch eine 100% automatisierte Messung, Protokollierung und Dokumentation einen signifikanten Beitrag zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Walzprodukten für höchste Ansprüche. So auch das Bandkantenprofilmesssystem „Edge Drop“ z.B. im Auslauf einer Tandemstraße montiert, ermittelt dieses System das exakte Bandkanten-Dickenprofil sowie die Mittendicke des Messgutes.
Toleranzabweichungen sind zu vermeiden
Das Problem ist bekannt: Bedingt durch den Walzprozess sind die Bandkanten bei kaltgewalzten Stählen dünner als die Bandmittendicke. Kundenanforderung an das gewalzte Endprodukt ist aber grundsätzlich eine Dicke innerhalb der Dickentoleranzen über die gesamte Breite des Bandes. Aus diesem Grund produzieren Walzwerke planmäßig bereits mit einer Überbreite, die in ihrer Dimension auf Erfahrungswerten basiert. Die Bandkanten, die die Solldicke unterschreiten, werden bei dieser Fertigungsmethode am Ende des Produktionsprozesses besäumt, um so die geforderte Solldicke von Bandkante zu Bandkante zu gewährleisten.
Wirtschaftlich gesehen ist diese Lösung jedoch alles andere als ideal, da sie neben dem erhöhten Materialeinsatz auch zu einem hohen Verschnitt führt und damit eine kostenintensive Ausschussrate des Materials sowie Schmälerungen des Produktionsergebnisses nach sich zieht. Entsprechend bedeuten Abweichungen von der vorgegebenen Norm im schlimmsten Fall, dass das gewalzte Endprodukt für dessen vorgesehene Weiterverarbeitung unbrauchbar ist. Gerade bei Kaltwalzwerken ist die Gefahr einer Kundenreklamation besonders hoch, wenn es zu Toleranzabweichungen bei der Profildicke kommt. Nur ein Endprodukt mit einer gleichmäßigen, den Vorgaben entsprechenden Banddicke gewährleistet dessen uneingeschränkte Eignung als Ausgangsmaterial für die weiterverarbeitende Industrie.
Ein Mittendicken-Messkopf und zwei für das Bandkantendickenprofil
Die wichtigste Kenngröße für das Endprodukt in Kaltwalzwerken ist die Mittendicke des Bandes. In einer klassischen 5-gerüstigen Tandemstraße befindet sich daher meist ein jeweils mit einem Messkopf ausgerüstetes Mittendickenmesssystem zur Ermittlung der Bandmittendicke vor und nach Gerüst 1 sowie zwei redundante Systeme hinter dem Gerüst 5. Das Edge Drop Banddickenprofilmesssystem hingegen verfügt über drei Messköpfe. Der mittlere Messkopf misst hierbei klassisch, wie die anderen Dickenmesssysteme auch, die Bandmittendicke. Die Besonderheit des Edge Drop bilden die beiden äußeren, unabhängig voneinander verfahrbaren Messköpfe, die voll automatisiert zusätzlich das jeweilige Bandkantendickenprofil hochauflösend messen.
Standardmäßig umfasst die im mittleren Messkopf verbaute Detektoreneinheit des IMS Edge Drop zwei oder vier Detektoren, die beiden äußeren Einheiten verfügen über 15 oder 22 Detektoren, bei Bedarf sind aber auch Sonderlösungen möglich. Als Detektoren werden Ionisationskammern eingesetzt, die die nicht durch das Messgut absorbierte Reststrahlung der Röntgenröhren in elektrischen Strom umwandeln. Über diese Reststrahlung bzw. den daraus umgewandelten Strom werden die exakte Mittendicke sowie das Bandkantendickenprofil ermittelt.
Zwei Vorteile in der Praxis
Der Einsatz des IMS Edge Drop führt in der Praxis zu zwei Vorteilen:
- Die Menge des besäumten Materials kann gemäß der Messprotokolle genauestens ermittelt wer- den, was die Schrottquote signifikant reduziert.
- Gleichzeitig kann das Walzwerk mit Hilfe der Messergebnisse über eine Close-Loop-Regelung automatisch geregelt und der Produktionsprozess weiter optimiert werden.
Im Auslauf der Walzstraße montiert, werden also sowohl die Band-Mittendicke als auch das Bandkantendickenprofil gleichermaßen präzise ermittelt – und das mit lediglich einem Edge Drop Bandkantenprofilmesssystem.
Fazit
Der Einsatz eines Edge Drop Bandkantenprofilmesssystems bedeutet also sowohl für das Walzwerk, als auch für dessen Endkunden einen Gewinn. Das Walzwerk produziert kosteneffizient und nach höchsten Qualitätsansprüchen, während die weiterverarbeitende Industrie ein einwandfreies Ausgangsprodukt gemäß der individuellen Anforderungen erhält.
Das Feedback eines asiatischen Kunden bestätigt die wirtschaftliche Effizienz, die der Einsatz einer Edge Drop Bandkantenprofilmessung den Walzwerken bietet. In seiner Tandemstraße für Siliziumstähle haben sich die vergleichsweise hohen Anschaffungskosten des IMS Edge Drop Messsystems allein durch die signifikante Reduktion der Ausschussrate innerhalb von drei Jahren amortisiert. Das IMS Edge Drop Messsystem ist aber nicht nur für Stahlwalzwerke ein Gewinn, sondern auch Silizium-Walzwerke profitieren entscheidend von dessen Vorteilen. Besonders in diesem Bereich sind exakteste Dicken entscheidend. Bei vielen der dort produzierten Endprodukte werden mehrere Schichten dünnster Siliziumstähle übereinander verarbeitet, wie z.B. bei der Herstellung von Transformatoren. Sind die Dicken der einzelnen Schichten hierbei nicht homogen, über die gesamte Fläche miteinander verbunden, kann es zu Beeinträchtigungen bei der Funktionstüchtigkeit des Endproduktes kommen. Auch in diesen minimalen Dickenbereichen ermittelt und protokolliert der IMS Edge Drop die exakte Profildicke für ein hochwertiges und einwandfreies Produkt.
Zum Unternehmen
Röntgen-, Isotopen- und optische Messsysteme sind das Kerngeschäft der 1980 gegründeten IMS Messsysteme GmbH. Die berührungslos detektierenden Systeme wie das Bandkantenprofilmesssystem „Edge Drop“ kommen in der Stahlindustrie, Buntmetallindustrie und Aluminiumindustrie dort zum Einsatz, wenn die Gewährleistung der Qualitätsansprüche sorgfältigste Materialprüfungen fordert. Die IMS-Systeme bewähren sich dabei sowohl in der Heißproduktion, etwa bei Stranggussanlagen, Warmwalzwerken oder Rohrwalzwerken, als auch in Kaltwalzwerken sowie Servicecentern.
