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Profil und Planheit beim Flachbandwalzen von Metallprodukten

Profil und Planheit stellen essentielle Qualitätskriterien bei der Produktion von hochwertigem Stahlflachband und Grobblech dar. Daher ist die Entwicklung von anspruchsvollen mathematischen Offline- und Online-Modellen eine wesentliche Vor­bedingung, um Produkte höchster Qualität herstellen zu können, die sogar die engsten Toleranzanforderungen erfüllen. Das Institut für Mechatronische Produktentwicklung und Fertigung entwickelte mit dem LCM maßgeschneiderte und physikalisch basierte mathematische Simulationsmodelle, die von den Industriepartnern bereits für systematische Parameterstudien verwendet werden.

Die genaue und zuverlässige Berechnung des Materialquerflusses im Walzspalt beim Flachwalzen von Stahlband und Grobblech Flachbandwalzen.pngermöglicht die Vorhersage des sich einstellenden Bandprofils, also der damit verbundenen Änderung von Band­balligkeiten und von Profilübertragungsfunktionen.

Insbesondere für dünnes, breites Warm- und Kaltband treten aufgrund der für Finite Elemente Berech­nungen ungünstigen Längenskalenverhältnisse (Breite versus Dicke) bei der Verwendung kommerzieller Tools sehr hohe Rechenzeiten auf. Daher wurde besonderes Augenmerk auf die Entwicklung maßgeschneiderter, optimierter, elasto-viskoplastischer Bandmodelle gelegt, die auf dem Prinzip der virtuellen Leistung und systematischer Stromlinien-Updates der sich einstellenden Spannungsfelder und der deformierten Geometrie basieren.

Aufgrund der hochgradigen Nichtlinearität dieser Problemstellung erfolgt die Kopplung zwischen den Modellen für den Stofffluss im Band und für die elastischen Walzendeformationen iterativ. Die Modelle sind gut geeignet für systematische Parameterstudien, um den sich einstellenden Materialfluss im Walzspalt und die damit verbundenen Profilübertragungsfunktionen und Planheits­abweichungen im Detail zu untersuchen. Dies ermöglicht in einem weiteren Schritt, verbesserte

Planheitskriterien für das Walzen von Flachband und von Grobblech zu entwickeln.

Für metallurgische Anlagenbauer und Hersteller von Walzprodukten ermöglichen die entwickelten Simulationsmodelle einen vertieften Einblick in kritische Prozessdetails und darüber hinaus auch wertvolle Rückschlüsse auf das Prozess- und Anlagenverhalten. Die Entwicklung verbesserter Profil- und Planheitskriterien beim Flachwalzen von Stahlband und Grobblech bildet eine essentielle Basis für die weiterführende Mechatronisierung – also modellbasierte Produktentwicklung und Fertigung - der betreffenden Fertigungsprozesse und –systeme und ist somit ein entscheidender Schritt vorwärts zur Realisierung der Langzeitvision einer nahtlosen modellbasierten Planung, Vorhersage, Verfolgung, Lenkung und auch Regelung von Produkteigenschaften, um die gestellten Produktanforderungen und Toleran­zen optimal erfüllen zu können.