- Kraftmessung
- RollKraft
Walzkraftmessung in Warm- und Kaltwalzwerken
Direkte Walzkraftmessung für präzise Breitenregelung, zuverlässigen Anlagenschutz und hohe Produktqualität in Warm- und Kaltwalzwerken.
Die Walzkraft zählt zu den wichtigsten Prozessgrößen in modernen Warm- und Kaltwalzwerken. Ob in Warmbandstraßen, Kaltwalzwerken, Tandemstraßen, Grobblechwalzwerken oder Profilwalzwerken: Die während des Walzprozesses wirkenden Kräfte beeinflussen direkt die Produktqualität, Prozessstabilität und Wirtschaftlichkeit der Produktion.
Eine präzise Walzkraftmessung schafft die Grundlage für reproduzierbare Walzergebnisse und eine effiziente Prozesssteuerung. Die gewonnenen Messdaten werden unter anderem für die automatische Dickenregelung (AGC), die automatische Breitenregelung (AWC), die Walzspaltregelung sowie die kontinuierliche Anlagenüberwachung genutzt.
Gleichzeitig stellen hohe Walzkräfte, dynamische Belastungen, Vibrationen, Temperaturwechsel, Wasser und Zunder höchste Anforderungen an die eingesetzte Messtechnik. Moderne Walzkraftaufnehmer müssen daher selbst unter extremen Walzwerksbedingungen zuverlässige und reproduzierbare Messergebnisse liefern.
bis zu 2.200
Tonnen
Breitenreduktion von bis zu 350 mm
Herausforderung bei der Walzkraftmessung
Die Messung der Walzkraft in Warm- und Kaltwalzwerken stellt hohe Anforderungen an die eingesetzte Sensorik.
Hohe Walzkräfte
In modernen Walzwerken wirken Kräfte von mehreren hundert bis mehreren tausend Tonnen auf das Walzgut. Diese Belastungen erfordern besonders robuste und präzise Messsysteme.
Dynamische Belastungen
Kurze Lastwechsel und schnelle Regelvorgänge verlangen eine hohe Signaldynamik sowie eine leistungsfähige Signalverarbeitung.
Extreme Umgebungsbedingungen
In Walzwerken wirken zahlreiche Einflüsse auf die Sensorik:
- Vibrationen
- Temperaturwechsel und hohe Prozesstemperaturen
- Wasser und Kühlmedien
- Walzemulsionen und Öl
- Zunder und Verschmutzungen
- Dauerhafte mechanische Belastungen
Die eingesetzten Messsysteme müssen auch unter diesen Bedingungen zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse liefern.
Direkte Walzkraftmessung mit IMS RollKraft
Für Anwendungen in Warm- und Kaltwalzwerken hat sich die direkte Walzkraftmessung als besonders präzise Methode etabliert. Beispiele hierfür sind der IMS RollKraft Circular und der IMS RollKraft Rectangular, zwei hochpräzise Walzkraftaufnehmer, die speziell für die Anforderungen moderner Walzwerke entwickelt wurden.
Im Gegensatz zu konventionellen Lösungen, die die Walzkraft über den Hydraulikdruck oder andere Ersatzgrößen ermitteln, erfassen beide Systeme die tatsächlich wirkende Kraft direkt im Kraftfluss. Dadurch werden Messunsicherheiten minimiert und eine deutlich höhere Genauigkeit bei der Prozessregelung erreicht.
IMS RollKraft Rectangular
Der IMS RollKraft Rectangular wurde speziell für Anwendungen entwickelt, in denen konstruktive Anforderungen oder Platzverhältnisse eine rechteckige Bauform erfordern. Er bietet dieselbe hohe Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit wie die Circular-Variante und eignet sich für eine Vielzahl von Walzwerks- und Metallverarbeitungsanlagen.
Technologische Merkmale
Der RollKraft Rectangular kombiniert hochpräzise Dehnungsmessstreifen-Technologie mit einer robusten mechanischen Konstruktion.
Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören:
- Direkte Walzkraftmessung im Kraftfluss
- Hochpräzise DMS-Technologie
- Rechteckige Bauform für flexible Integrationsmöglichkeiten
- Hohe Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität
- Robuste Konstruktion für extreme Belastungen
- Integration in bestehende Automatisierungs- und Regelungssysteme
Einsatz unter schwierigen Umgebungsbedingungen
Auch der RollKraft Rectangular wurde für den Einsatz unter anspruchsvollen Walzwerksbedingungen entwickelt:
- Hohe mechanische Belastungen
- Dynamische Lastwechsel
- Starke Vibrationen
- Hohe Temperaturen
- Wasser, Öl und Emulsionen
- Zunder und Verschmutzungen
Dadurch gewährleistet das System eine dauerhaft zuverlässige Kraftmessung auch unter extremen Betriebsbedingungen.
Vorteile gegenüber druckbasierten Messverfahren
Durch die direkte Erfassung der Walzkraft bietet der RollKraft Rectangular dieselben Vorteile wie die Circular-Variante:
- Direkte Messung der tatsächlichen Walzkraft
- Höhere Genauigkeit
- Verbesserte Regelgüte
- Optimierung von AGC- und AWC-Systemen
- Geringere Prozessschwankungen
- Verbesserte Produktqualität
Installation und Integration
Für die Installation gelten dieselben grundlegenden Prinzipien wie beim RollKraft Circular:
- Vollständige Übertragung der Walzkraft über den Sensor
- Positionierung möglichst nahe am Walzspalt
- Vermeidung von Biege-, Quer- und Torsionskräften
- Verwendung einer planen und verwindungssteifen Montagefläche
Durch die vollständige Integration in die Walzgerüststruktur bleibt die Wartungsfreundlichkeit der Anlage erhalten und Walzenwechsel können ohne zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden.
IMS RollKraft Circular
Der IMS RollKraft Circular ist ein hochpräziser Walzkraftaufnehmer in runder Bauform, der speziell für den Einsatz in Warm- und Kaltwalzwerken entwickelt wurde.
Technologische Merkmale
Der IMS RollKraft Circular basiert auf moderner Dehnungsmessstreifen-Technologie (DMS) und wurde für den dauerhaften Einsatz unter anspruchsvollen Walzwerksbedingungen konzipiert.
Zu den wesentlichen Eigenschaften zählen:
- Direkte Walzkraftmessung für maximale Messgenauigkeit
- Hochpräzise DMS-Technologie
- Robuste mechanische Konstruktion
- Hochfeste Edelstahlbauweise
- Hohe Langzeitstabilität und Reproduzierbarkeit
- Temperaturkompensierte Messtechnik
- Einfache Integration in bestehende Mess- und Automatisierungssysteme
Einsatz unter schwierigen Umgebungsbedingungen
Der RollKraft Circular ist speziell für den Einsatz unter folgenden Bedingungen ausgelegt:
- Hohe dynamische Belastungen
- Extreme Walzkräfte
- Starke Vibrationen
- Temperaturschwankungen und Temperaturextreme
- Wasser und Kühlmedien
- Öl, Emulsionen und Zunder
- Dauerbetrieb in industrieller Umgebung
Dadurch können auch unter rauen Produktionsbedingungen präzise und reproduzierbare Messwerte bereitgestellt werden.
Vorteile gegenüber druckbasierten Messverfahren
Der größte Unterschied zu konventionellen Verfahren liegt in der direkten Messung der tatsächlich wirkenden Kraft.
Dadurch profitieren Betreiber von:
- Höherer Messgenauigkeit
- Schnelleren Reaktionen der Regelungssysteme
- Verbesserter AGC- und AWC-Regelung
- Reduziertem Ausschuss
- Höherer Produktivität
- Erweiterter Transparenz des Walzprozesses
Installation und Integration
Für eine präzise Kraftmessung muss die gesamte Walzkraft über den Kraftaufnehmer übertragen werden. Der Sensor sollte möglichst nah am Walzspalt positioniert werden, um Strukturverformungen und parasitäre Kraftpfade zu minimieren.
Die mechanische Konstruktion sollte überwiegend Druckkräfte auf den Kraftaufnehmer übertragen. Biege-, Quer- und Torsionskräfte sind möglichst zu vermeiden.
Eine bewährte Einbaulösung ist die Installation unterhalb des Lagers der unteren Stützwalze. Dadurch bleibt der Kraftaufnehmer vollständig in die Walzgerüststruktur integriert und beeinträchtigt Walzenwechsel nicht.
IMS RollKraft Controller (MMV): Die intelligente Auswerteeinheit für präzise Walzkraftdaten
Eine hochpräzise Walzkraftmessung erfordert nicht nur leistungsfähige Sensorik, sondern auch eine zuverlässige und flexible Signalverarbeitung. Der IMS RollKraft Controller (MMV, Modularer Messverstärker) bildet die zentrale Schnittstelle zwischen den RollKraft-Kraftaufnehmern und den übergeordneten Automatisierungs- und Regelungssystemen im Walzwerk.
Der Controller kann an jeden IMS RollKraft- oder EdgerKraft-Kraftaufnehmer auf Basis einer Dehnungsmessstreifenbrücke angeschlossen werden und verarbeitet die Messsignale mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit. Die von den Kraftsensoren erfassten Signale werden zunächst über einen festen Vorverstärker aufbereitet und anschließend digitalisiert. Die komplette Signalanpassung erfolgt softwarebasiert und damit vollständig digital. Dies vereinfacht die Parametrierung erheblich und ermöglicht ein hohes Maß an Flexibilität bei der Anpassung an unterschiedliche Anlagen- und Prozessanforderungen.
Flexibles und modulares Systemdesign
Der Standard-RollKraft Controller verfügt über zwei Eingangskanäle für IMS RollKraft Kraftaufnehmer. Dank seines modularen Aufbaus kann das System bei Bedarf um bis zu zwei zusätzliche Eingangskanäle erweitert werden, ohne die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
Dadurch eignet sich der Messverstärker sowohl für Neuanlagen als auch für die Modernisierung bestehender Stauchpressen und Walzwerksanlagen.
Nahtlose Integration in die Automatisierung
Für die Anbindung an bestehende Steuerungs- und Leitsysteme stellt der MMV verschiedene Kommunikationsmöglichkeiten bereit:
- Analogausgänge ±20 mA
- Analogausgänge ±10 V
- Feldbusanbindung optional verfügbar
- Unterstützung von EtherCAT
- Unterstützung von Profinet
- Übertragung von Messdaten und Statusinformationen
- Vollständige Fernsteuerung des Controllers über Feldbus
Durch die Feldbusintegration kann der Controller nicht nur Messwerte bereitstellen, sondern auch Steuerbefehle und Konfigurationsdaten empfangen. Dies ermöglicht eine enge Einbindung in moderne Automatisierungs- und AWC-Systeme.
Einfache Nachrüstung und Modernisierung
Vier digitale Ein- und Ausgänge ermöglichen die Einbindung des Systems auch in Anlagen ohne Feldbusinfrastruktur. Dadurch eignet sich der RollKraft Controller hervorragend als Ersatz für ältere Elektronikeinheiten.
Ein besonderer Vorteil: Vorhandene IMS-Kraftaufnehmer können weiterhin genutzt werden. Aufwendige mechanische Anpassungen oder der Austausch der Sensorik sind in vielen Fällen nicht erforderlich.
Schnelle Inbetriebnahme und komfortable Bedienung
Der RollKraft Controller ist in einem robusten Edelstahlgehäuse mit den Abmessungen
350 × 300 × 80 mm untergebracht und verfügt über eine integrierte Bedieneinheit mit:
- Vierzeiligem LCD-Display
- 20 Zeichen pro Zeile
- Vier Funktionstasten
Die Parametrierung und Inbetriebnahme können direkt am Gerät durchgeführt werden. In den meisten Projekten werden die Systeme jedoch bereits vorkonfiguriert ausgeliefert, wodurch sich der Aufwand bei der Installation vor Ort deutlich reduziert.
Erweiterte Diagnose- und Konfigurationsmöglichkeiten
Optional steht die Software RollKraft Controller (MMV) Configurator für Windows-Systeme zur Verfügung. Sie ermöglicht:
- Komfortable Konfiguration
- Datensicherung
- Parameterverwaltung
- Offline-Analyse
- Dokumentation von Systemeinstellungen
Dadurch lassen sich Wartungs- und Servicearbeiten effizient durchführen und Systemkonfigurationen jederzeit nachvollziehen.
Die ideale Ergänzung zu den IMS RollKraft Kraftaufnehmern
In Kombination mit dem RollKraft Circular und dem RollKraft Rectangular bildet der RollKraft Controller ein leistungsfähiges Gesamtsystem für die direkte Walzkraftmessung in Warm- und Kaltwalzwerken. Während die Kraftaufnehmer die tatsächlichen Walzkräfte direkt im Kraftfluss erfassen, sorgt der Controller für die präzise Signalverarbeitung und die zuverlässige Bereitstellung der Messwerte für AWC-Systeme, Prozessoptimierung und Anlagenschutz.
Das Ergebnis sind präzisere Regelungsprozesse, eine verbesserte Breitengenauigkeit, höhere Anlagenverfügbarkeit und eine nachhaltige Steigerung der Produktqualität im Walzwerk.
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