DE10039035A1

DE10039035A1 - Walzgerüst mit einem CVC-Walzenpaar

Info

Publication number: DE10039035A1
Application number: DE10039035A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Hartung; Klaus Klamma; Wolfgang Rohde; Juergen Seidel
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-21
Also published as: CN1446130A; EP1307302B1; CZ298354B6; DE50104024D1; BR0113149A; EP1307302A1; CA2420608A1; CA2420608C; ZA200300859B; WO2002011916A1; ES2228927T3; US20040003644A1; CZ2003405A3; JP4907042B2; US7059163B2; ATE278482T1; RU2268795C2; AU2001282020A1; JP2004505772A; TR200402674T4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit einem CVC-Walzenpaar, vorzugsweise einem CVC-Arbeitswalzenpaar und einem Stützwalzenpaar, die einen Kontaktbereich (b¶cont¶) aufweisen, in dem ein horizontal wirkendes Moment (M) wirkt, das zu einer Verschränkung der Walzen und dadurch zu Axialkräften in den Walzenlagern führt. Um die Axialkräfte in den Walzenlagern möglichst klein zu halten, ist das Moment (M) durch einen geeigneten CVC-Schliff minimiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit einem CVC-Walzenpaar, vorzugsweise einem CVC-Arbeitswalzenpaar und einem Stützwalzenpaar, die einen Kontaktbe reich aufweisen, in dem ein horizontal wirkendes Moment wirkt, das zu einer Ver schränkung der Walzen und dadurch zu Axialkräften in den Walzenlagern führt.

Die EP 0 049 798 B1 beschreibt ein Walzwerk mit Arbeitswalzen, die sich gege benenfalls an Stützwalzen oder Stützwalzen und Zwischenwalzen abstützen, wo bei die Arbeitswalzen und/oder Stützwalzen und/oder Zwischenwalzen gegenein ander axial verschiebbar sind und jede Walze wenigstens eines dieser Walzen paare mit einer in Richtung zu einem Ballenende hin verlaufenden, gekrümmten Kontur versehen ist, die sich an den beiden Walzen jeweils nach entgegengesetz ten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite erstreckt. Hierbei wird der Walzband querschnitt praktisch ausschließlich durch die Axialverschiebung der mit der ge krümmten Kontur versehenen Walzen beeinflusst, so dass sich der Einsatz einer Walzenbiegung erübrigt. Die gekrümmte Kontur beider Walzen verläuft über deren gesamte Ballenlänge und hat eine Gestalt, die sich in einer bestimmten Axialstel lung beider Walzen komplementär ergänzt.

Aus der EP 0 294 544 B1 sind Walzenformen bekannt, deren Kontur durch ein Polynom fünfter Ordnung beschrieben ist. Diese Walzenform gestattet noch wei tergehende Korrekturen des Walzbandes.

In beiden vorgenannten Dokumenten wird jedoch nicht beachtet, dass beim Walz vorgang mit CVC-Walzen nicht nur die Walzspaltform und der Profilstellbereich eine Rolle spielen. Insbesondere der Bauaufwand der Walzenlager wird durch Axialkräfte der Walzen beeinflusst, die beim Einsatz einer ungeeigneten Schliff- Form entstehen können.

Bedingt durch den - wenn auch kleinen - Durchmesserunterschied über der Bal lenlänge einer CVC-Walze ergeben sich unterschiedliche Kontaktkräfte und Um fangsgeschwindigkeiten.

An den Stellen der gepaarten Walzen, die gleichen Durchmesser aufweisen, sind deren Umfangsgeschwindigkeiten gleich. An den anderen Stellen des Walzenkon taktbereichs sind der Durchmesser und damit die Umfangsgeschwindigkeit einer Walze jeweils kleiner oder größer als deren gepaarte Walze. Daraus ergibt sich je nach Festlegung der Koordinatenrichtung ein negativer oder positiver Geschwin digkeitsunterschied zwischen den gepaarten Walzen über deren Kontaktbereich.

Die unterschiedlich großen und unterschiedlich gerichteten Relativgeschwindigkei ten führen zu unterschiedlich großen und unterschiedlich gerichteten Umfangs kräften. Diese Verteilung der Walzenumfangskräfte verursacht ein Moment um die Gerüstmitte, das zum Schränken der Walzen und damit zu Axialkräften in den Walzenlagern führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Walzge rüst Maßnahmen anzugeben, durch die die Axialkräfte der Walzenlager minimiert werden. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Allein durch Änderung der Formgebung der CVC-Walzen können die in horizontaler Richtung wirkenden Momente ohne Zusatzaufwand minimiert werden.

Eine geeignete Änderung der Formgebung wird erfindungsgemäß dadurch er reicht, dass der Radiusverlauf der CVC-Walze durch den Polynomansatz

R(x) = a₀ + a₁.x + a₂.x² +. . .+ a_n.xⁿ

beschrieben und vorzugsweise der sogenannte Keilfaktor a₁ als Optimierungspa rameter verwendet ist. Die Kontur einer CVC-Walze wird definiert durch ein Poly nom dritter Ordnung:

R(x) = a₀ + a₁ x + a₂ x² + a₃ x³

mit
L = Radius der CVC-Walze
a_i = Polynomkoeffizienten
x = Koordinate in Ballen-Längsrichtung

Bei CVC-Walzen höherer Ordnung werden noch weitere Polynomglieder (a₄, a₅, etc.) berücksichtigt.

Der Polynomkoeffizient a₀ ergibt sich durch den aktuellen Walzenradius. Die Poly nomkoeffizienten a₂, a₃ sowie a₄ a₅, etc. werden so festgelegt, dass sich der ge wünschte Steilbereich für das CVC-System ergibt. Der Polynomkoeffizient a₁, ist unabhängig von Stellbereich und Linienbelastung zwischen den Walzen und somit frei wählbar. Dieser Keilfaktor bzw. Linearanteil a₁ kann so gewählt werden, dass beim Einsatz von CVC-Walzen minimale Axialkräfte entstehen.

Aus Gründen der Praktikabilität wird der optimale Keilfaktor a₁ offline und als Mit telwert aus verschiedenen Schiebepositionen der CVC-Walzen (z. B. minimale, neutrale und maximale Schiebeposition) bestimmt. Durch die Mittelwertbildung wird zwar keine vollständige Kompensation der Axialkräfte der Walzenlager er reicht, aber ein im gesamten Verstellbereich der Walzen minimaler Wert dersel ben.

Aufgrund mathematischer Überlegungen und empirischer Daten hat sich als vor teilhaft herausgestellt, dass der Keilfaktor a₁ für eine Walze mit einem Polynoman satz 3. Ordnung im Bereich von

liegt.

Entsprechende Überlegungen führen dazu, dass der Keilfaktor a₁ für eine Walze mit einem Polynomansatz 5. Ordnung durch den Ausdruck

a₁ = f₁.a₅.b² _cont + f₂.a₅.b⁴ _cont

beschreibbar ist, mit

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1a, 1b und 1c ein CVC-Arbeitswalzenpaar in unterschiedlicher Ver schiebeposition und mit Stützwalzen sowie die Linien lastverteilung im Walzspalt und zwischen den Walzen,

Fig. 2 Umfangskraftverteilung im Kontaktbereich zweier Walzen,

Fig. 3 CVC-Arbeitswalzenpaar mit konventionellem Schliff,

Fig. 4 CVC-Arbeitswalzenpaar mit optimaler Keiligkeit.

In den Fig. 1a, 1b und 1c sind CVC-Arbeitswalzen 1 in unterschiedlichen Ver schiebepositionen dargestellt. Die Arbeitswalzen 1 sind von Stützwalzen 2 ge stützt. Zwischen den Arbeitswalzen 1 befindet sich ein Walzband 3.

Die Last im Walzspalt wird als konstant über dem Walzband 3 und unabhängig von der Verschiebeposition der Arbeitswalzen 1 angenommen. Sie ist durch Pfeile 4 dargestellt. Die Last zwischen den CVC-Arbeitswalzen 1 und den Stützwalzen 2 ist über deren Kontaktbereich b_cont ungleich verteilt und ändert sich mit der Ver schiebeposition der Arbeitswalzen 1. Diese Last ist durch Pfeile 5 dargestellt. Die Summe der durch die Pfeile 4 und 5 dargestellten Lasten ist gleich und entgegen gerichtet.

Die sich aus den Walzenformen ergebenden Lastpfeile 5 und die lokale positive oder negative Relativgeschwindigkeit führen gemäß Fig. 2 zu unterschiedlichen Umfangskräften Q_i über die Kontaktbreite b_cont. Diese Verteilung der Walzenum fangskraft Q_i verursacht ein Moment M um die Walzengerüstmitte 6, was zum Schränken der Walzen 1, 2 und damit zu Axialkräften in deren Lagern führen kann.

Dies wird verhindert durch eine entsprechende Walzenschliff-Form. Bei CVC- Walzen mit der Walzenkontur nach einem Polynomansatz dritten Grades gemäß

R(x) = a₀ + a₁.x + a₂.x² + a₅.x³

steht nur der Faktor a₁, der sogenannte Keilfaktor für eine Variation des Schliffbil des zur Verfügung, weil der Polynomkoeffizient a₀ den jeweiligen Walzenradius und die Polynomkoeffizienten a₂, a₃, a₄, a₅ usw. den gewünschten Stellbereich des CVC-Systems bestimmen. Lediglich der Keilfaktor a₁ ist unabhängig von Stellbe reich und Linienbelastung zwischen den Walzen und somit frei wählbar. Bei CVC- Walzen, deren Kontur durch ein Polynom dritter Ordnung definiert ist, führt der Keilfaktor a₁ zu einem minimalen Moment M, wenn er im Bereich

liegt.

Für CVC-Walzen, deren Kontur durch ein Polynom 5. Ordnung definiert ist, er reicht das Moment M ein Minimum, wenn der Keilfaktor

a₁ = f₁.a₃.b² _cont + f₂.a₅.b⁴ _cont

beträgt mit

In Fig. 3 ist ein konventionell geschliffenes CVC-Arbeitswalzenpaar dargestellt, das mit dem Ziel kleinster Durchmesserdifferenzen ausgelegt wurde. Die einen Enddurchmesser 7 und die konvexe Partie der Walze berührende Tangente 8 und die den anderen Enddurchmesser 9 und die konkave Partie der Walze berührende andere Tangente 10 verlaufen parallel zu den Achsen der konventionell geschlif fenen Arbeitswalzen. Demgegenüber verlaufen die entsprechenden Tangenten der CVC-Walzen gemäß Fig. 4, die mit optimierter Keiligkeit ausgelegt wurden, parallel, jedoch gegenüber den Walzenachsen um den optimalen Keilwinkel α (al pha) geneigt.

Bezugszeichenliste

1

,

1

' CVC-Arbeitswalzen

2

Stützwalzen

3

Walzband

4

Pfeil (Last im Walzspalt)

5

Pfeil (Last zwischen Arbeitswalze

1

und Stützwalze

2

)

6

Walzgerüstmitte

7

,

7

' Enddurchmeser

8

,

8

' Tangente

9

,

9

' anderer Enddurchmesser

10

,

10

' andere Tangente

Claims

1. Walzgerüst mit einem CVC-Walzenpaar, vorzugsweise einem CVC-Arbeits walzenpaar und einem Stützwalzenpaar, die einen Kontaktbereich b_cont aufweisen, in dem ein horizontal wirkendes Moment M wirkt, das zu einer Verschränkung der Walzen und dadurch zu Axialkräften in den Walzenlagern führt, dadurch gekenn zeichnet, dass das Moment (M) durch einen geeigneten CVC-Schliff minimiert ist.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiusver lauf der CVC-Walzen durch den Polynomansatz
R(x) = a₀ + a_1.x + a₂.x² +. . . + a_n.xⁿ
beschrieben und vorzugsweise der Keilfaktor a₁ als Optimierungsparameter ver wendet ist.

3. Walzgerüst nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optimale Keilfaktor a₁ offline und als Mittelwert aus verschiedenen Schiebepositionen der CVC-Walzen (z. B. minimale, neutrale und maximale Schiebeposition) vorbe stimmt ist.

4. Walzgerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilfaktor a₁ für eine Walze mit einem Polynomansatz 3. Ordnung im Bereich
liegt.

5. Walzgerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilfaktor a₁ für eine Walze mit einem Polynomansatz 5. Ordnung durch den Ausdruck
a₁ = f₁.a₅.b² _cont + f₂.a₅.b⁴ _cont
beschreibbar ist, mit