Intelligente Profilierprozesse durch Überwachung von Antriebsmomenten

Der Kern des Forschungsvorhabens ist eine Energieffizienzsteigerung durch Eliminierung von abbremsenden Drehmomenten. Um den Energiebedarf zu analysieren, ist eine sensorische Überwachung des Profilierprozesses notwendig (Abb. 1). Abbremsende Rollen(-segmente) sollen detektiert und Maßnahmen zur Optimierung erforscht werden. Die Ergebnisse sollen softwaretechnisch in die Anlagensteuerung implementiert werden, um aktuelle Prozesszustände in Echtzeit darzustellen und vorhandenes Optimierungspotential aufzuzeigen.

Abb. 1: Konzept zur Energieeffizienzsteigerung beim Walzprofilieren mittels Prozessüberwachung

Motivation

In Zeiten des Klimawandels wird weltweit eine effiziente Nutzung von Energie angestrebt. Der Industriesektor ist für mehr als die Hälfte des globalen Energieverbrauchs verantwortlich. Ein großer Anteil der jährlichen Stahlproduktion wird mittels Walzprofilieren weiterverarbeitet. Zusätzlich zum Umformvorgang wird das Blech bei diesem Prozess durch den Reibschluss mit den Rollenwerkzeugen angetrieben. Da der Durchmesser der Ober- und Unterrolle in der Kontaktzone mit dem Blech variiert, weicht die Umfangsgeschwindigkeit lokal von der Blechgeschwindigkeit ab. Infolgedessen wird das Blech innerhalb des Profiliergerüstes stellenweise abgebremst.

Lösungsweg

Für die Inline-Überwachung der Drehmomente wird mit dem Projektpartner eine Profilieranlage entwickelt, welche mit sensorischen Antriebswellen ausgestattet ist. Neben der Auskuppelung vollständiger Profiliergerüste werden lokale Maßnahmen wie drehbare Rollensegmente, Änderungen der Walzspaltzustellung, gezielter Schmiermittelauftrag, Aufrauhung oder Einglättung von Rollensegmenten sowie Anpassungen der Übersetzung untersucht. Der Aufbau eines numerischen Simulationsmodells ermöglicht sowohl die Analyse unterschiedlicher Rollengeometrien als auch eine gezielte Beeinflussung des tribologischen Systems.

Danksagung

Für die Unterstützung im Rahmen des Projekts dankt das PtU der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) sowie dem Projektpartner DREISTERN GmbH & Co. KG.

BMWi