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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Metallbändern, insbesondere
von Stahlbändern,
bei dem das Metallband den Walzspalt mindestens eines Walzgerüsts durchläuft, wobei
die den Walzspalt begrenzenden Arbeitswalzen des Walzgerüsts bei
Auftreten von Abweichungen der Form des Walzspalts von einer Sollform
längs ihrer
Drehachsen verschoben werden.
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Wie
beispielsweise in T. Nakanishi et al. "Application of Work Roll Shift Mill
-HCW-Mill- to Hot Strip Plate Rolling", Hitachi Review, Vol. 34 (1985), No.
4, und K. Eckelsbach, G. Kneppe, D. Rosenthal,
H. Wolters "Schedule-Free
Rolling Strategies Based an Contour Control for Flexible Hot Strip
Mill Concepts", SMS-Schloemann-Siemag
AG, Düsseldorf
and Hilchenbach/Germany, ISIDIM '97
Conference Proceedings, Seiten 163-171, erläutert, hat
der Arbeitswalzenverschleiß einen
maßgeblichen
Einfluss auf die Kontur des Walzspaltes. Ebenso wird die Walzspaltkontur
durch die in Folge der mit dem Walzbetrieb einhergehenden Erwärmung eintretende
ballige Ausformung der Arbeitswalzen, dem so genannten "thermischen Ballen" oder "Thermo-Crown", beeinflusst. Sowohl
der Walzenverschleiß als
auch der thermische Ballen können
so stark werden, dass die Walzspaltkontur und dementsprechend auch
das den Walzspalt durchlaufende Metallband über ein Toleranzmaß hinausgehende
Abweichungen von der Sollform aufweisen.
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Um
trotz der aus dem Walzenverschleiß und der Gallenbildung resultierenden
Formabweichungen der Arbeitswalzen eine ordnungsgemäße Walzspaltkontur
zu gewährleisten,
ist beispielsweise in der
EP
0 276 743 B1 vorgeschlagen worden, die Arbeitswalzen zyklisch
gegenläufig
längs ihrer
Drehachsen zu verschieben. Dabei sind ideal zylindrische oder ballig
geschliffene Arbeitswalzen eingesetzt worden.
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Durch
diese Praxis kann der Walzenverschleiß und der thermische Ballen
deutlich vergleichmäßigt werden,
so dass die Gefahr der Entstehung von so genannten High-Spots oder Wulsten
auf dem zu walzenden Flachprodukt deutlich vermindert werden kann.
In der Praxis gelingt es allerdings nicht, auf diese Weise die betreffenden
unerwünschten
Formabweichungen vollständig
zu vermeiden.
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Aus
der
DE 10 2004
031 354 A1 ist es des Weiteren bekannt, Zwischen- oder
Stützwalzen,
die in der beispielsweise in der
DE 30 38 865 C1 beschriebenen Weise mit einem
so genannten CVC-Schliff versehen sind und an denen die Arbeitswalzen
des jeweiligen Walzgerüstes
abgestützt
sind, axial so zu verschieben, dass die Walzspaltkontur jeweils
einen parabolischen Anteil (Anteil 2. Ordnung) aufweist. Bei den
in Warmwalzwerken vorliegenden Verhältnissen von Arbeitswalzenlänge zu Arbeitswalzendurchmesser
entspricht dieser Anteil dem Anteil der Arbeitswalzenbiegung. Durch
Variationen der Biegekraft kann dann ein gegensinniges, zyklisches Verschieben
der CVC-Walzen zur Kompensation von Verschleiß vorgenommen werden, ohne
dass dadurch die Walzspaltkontur geändert wird. Da die Verschiebung
der Zwischen- oder Stützwalzen
anders als die direkte Verschiebung der Arbeitswalzen einen deutlich
größeren Stellbereich
benötigt,
um sich auf die Walzspaltkontur auszuwirken, sind dieser Vorgehensweise
in der Praxis allerdings enge Grenzen gesetzt. So stellen sich bereits
nach vergleichbar kurzer Betriebszeit steile Übergänge zwischen nicht verschlissenem
Bereich und unverschlissenem Bereich der Arbeitswalze ein, die zu
so genannten strammen Kanten am Walzgut führen. Solche "strammen Kanten" führen zu
kurzwellig gewellten Rändern
des jeweils gewalzten Metallbands. Hierzu kann es kommen, wenn die
Arbeitswalzen über
den Verstellbereich der Arbeitswalzenverschleißkompensation hinaus verschoben
werden müssen.
Das Auftreten dieses Phänomens
erzwingt bei den nach dem bekannten Verfahren eingesetzten Walzen
in der Regel einen frühen
Walzenwechsel oder führt
zu starken Einschränkungen
im Rahmen eines Schedule-Free Rolling Programms, d. h. eines Walzprogramms,
das ohne Rücksicht
auf die Breite des jeweils gewalzten Bandes durchgeführt wird.
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Auch
wenn der voranstehend erläuterte Stand
der Technik davon ausgeht, dass sich die Walzspaltkontur im Wesentlichen
auf eine Parabel, d. h. eine Funktion zweiter Ordnung zurückführen lässt, kann
sich die Form des Walzspalts in der Praxis jedoch zusätzlich aus
Anteilen vierter sowie starken Anteilen noch höherer Ordnung zusammensetzen. Dies
gilt insbesondere bei sehr hohen Walzdrücken, wie sie bei der Erzeugung
geringster Zieldicken des Walzguts benötigt werden. Besonders wirken
sich die Anteile vierter und höherer
Ordnung an der Kontur des Walzspalts dann aus, wenn ein Walzgut
gewalzt werden muss, dessen Breite verglichen mit der Breite des
Walzspaltes groß ist,
so dass sich ein ungünstig großes Verhältnis von
Arbeitswalzen- zu Walzgutbreite ergibt. Gerade beim Walzen von Walzgut
mit großen
Breiten können
diese Bedingungen zu erheblichen Planheitsfehlern führen, da
bei dünnem
Metallband nahezu kein Materialfluss quer zur Walzrichtung erfolgen
kann.
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Um
den Einfluss der Formanteile höherer Ordnung
zu minimieren, sind in der
EP
0 294 544 B1 und der
WO
03/022470 Walzenschliffe vorgeschlagen worden, welche ebenfalls
durch gegensinniges, axiales Verschieben Anteile vierter und höherer Ordnung
beeinflussen.
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Weiterhin
sind aus
EP 0 672 471
B1 so genannte "Anti-Wulst-Walzen" bekannt, durch deren gegensinniges
axiales Verschieben Formanteile höherer Ordnung vornehmlich im
Randbereich der Walzspaltkontur beeinflusst werden können. Für den Fall,
dass diese zwecks Verschleiß-
und Thermo-Ballen-Ausgleich zyklisch gegeneinander verschoben werden,
würden
folglich Anteile vierter bzw. höherer Ordnung
erzeugt, welche durch die Biegung nicht zu kompensieren sind. Des
Weiteren besteht die Gefahr von strammen Kanten, wenn die Walzen
nach langer Walzdauer verschoben werden. Bei Verwendung dieser Walztypen
ist dementsprechend eine noch stärke Limitierung
des Walzprogramms erforderlich.
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Trotz
der großen
Zahl von Versuchen, die negativen Einflüsse der Formveränderung
der Walzen eines Walzgerüstes
in Folge von Verschleiß und
Erwärmung
zu kompensieren oder zu beseitigen, lassen sich Formanteile vierter
und höherer
Ordnung an der Walzspaltkontur in der Praxis nur schwer korrigieren.
Dies gilt insbesondere in Warmwalzstraßen, bei denen das jeweils
zu walzende Gut im Vergleich zur Breite der Walzen breit ist. Im
Ergebnis führt
dies dazu, dass trotz Verwendung besonders geschliffener Walzen
und einer zyklischen, gegensinnigen Verschiebung der Walzen Unplanheiten
des erhaltenen Walzguts in Kauf genommen werden müssen.
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Vor
dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik
bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben,
mit dem es möglich
ist, Flachprodukte zu walzen, die hinsichtlich Maßhaltigkeit
höchste
Anforderungen erfüllen.
Insbesondere sollte dieses Verfahren beim Warmwalzen von Stahlbändern, speziell
von gegossenen Bändern,
verbesserte Planheitswerte gewährleisten.
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Diese
Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch
den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Lösung sind
in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Mit
der Erfindung steht eine Möglichkeit
zur Verfügung,
mit der ein zyklisches Verschieben zwecks Homogenisierung des Verschleißes und
des Einflusses des thermischen Ballens auf das Walzergebnis durchgeführt werden
kann, wobei insbesondere der Einfluss der Formanteile vierter und
höherer Ordnung
gleichermaßen
minimiert werden kann. Dabei erlaubt es die erfindungsgemäße Vorgehensweise,
größere Verschiebewege
zu nutzen und damit die nutzbare Einsatzzeit der Walzen zu verlängern sowie die
Kontur des Walzspaltes auf einfache Weise zu optimieren, indem die
Art und Weise, wie das Verschieben durchgeführt wird, an die jeweilige
Ausbildung des Verschleißprofils
der Walzen angepasst wird.
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Zu
diesem Zweck sieht die Erfindung zunächst vor, die Arbeitswalzen
eines Walzgerüstes nicht
gegensinnig, also in jeweils unterschiedliche, entgegengesetzte
Richtungen zu verschieben, sondern gleichsinnig, d. h. jeweils in
dieselbe Richtung zu bewegen. Gleichzeitig stellt die Erfindung
eine Verschiebestrategie zur Verfügung, die eine optimal lange
Nutzung der Walzen erlaubt.
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Sobald
dies aufgrund des Walzenverschleißes angezeigt ist, werden erfindungsgemäß somit die
Arbeitswalzen eines Walzgerüstes
gleichsinnig parallel zueinander verschoben. Diese erfindungsgemäß durchgeführte Parallelverschiebung
führt nicht nur
zu einer optimierten Planheit, da die Kontur des Walzspaltes selbst
durch die Verschiebung nicht verändert
wird. Überraschend
hat sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, dass trotz der jeweils
nur in eine Richtung gehenden Verschiebung beider Walzen das Band
seine Laufrichtung und einen Laufweg beibehält. D. h., durch die erfindungsgemäß jeweils gemeinsam
in eine Richtung erfolgende Verstellung der Walzen wird der Bandlauf
nicht gestört.
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Dabei
kann aufgrund der erfindungsgemäß ermöglichten
extrem langen Verschiebewege und der ebenso problemlos möglichen
hohen Verschiebegeschwindigkeit die Verschiebestrategie so gewählt werden,
dass der Walzspalt sich einer Funktion zweiter Ordnung folgend parabelförmig ausbildet. Diese
Formabweichung kann wiederum auf einfache Weise dadurch beseitigt
werden, dass die jeweiligen Walzen einzeln oder gemeinsam einer
Biegebelastung unterworfen werden.
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Durch
Einsatz von Walzenschliffen fünfter Ordnung,
so genannter "CVC-Plus-Walzen", bzw. näherungsweise
5ter Ordnung, so genannter "Smart-Crown-Walzen", die mit Formanteilen
dritter oder noch höheren,
ungeraden Ordnungen kombiniert werden können, kann der Stellbereich, über den bei
erfindungsgemäßer Arbeitweise
die Kontur des Walzspaltes beeinflusst werden kann, deutlich erweitert
werden. Dies gilt auch für
entsprechend modifizierte Anti-Wulst-Walzen sowie so genannte "Tapered-" bzw. "CVC-Tapered-Walzen".
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Um
bei einem gleichsinnigen, axialen Verschieben der Arbeitswalzen
keine Walzspaltkonturveränderungen
zu erhalten, muss eine konstante Walzspaltkontur über die
Breite beibehalten werden. Wesentlich ist in diesem Fall also, dass
die Walzen eine symmetrische, insbesondere spiegelsymmetrische Form
aufweisen. So ist dafür
zu sorgen, dass in einer bestimmten Verschiebestellung, der so genannten "Neutralstellung", der Abstand zwischen
den Walzen und damit die Walzspaltkontur über die Breite gesehen konstant
ist. Hierbei können
die Walzendurchmesser über
die Breite variabel sein. D. h. eine positive Schliffkontur der
unteren Arbeitswalze an einem bestimmten Punkt, bezogen auf einen
virtuellen Nullpunkt in der Ballenmitte, entspricht einer negierten
Schliffkontur der oberen Arbeitswalze an diesem Punkt. Dies ist
bei Walzenschliffen nach
DE
30 38 865 C1 (Walzspaltkontur zweiter Ordnung),
EP 0 294 544 B1 und
WO 03/022470 (Walzspaltkontur
zweiter und vierter Ordnung) sowie bei spiegelbildlichen Ausführungen
der Walzenschliffe (z. B. in
EP 0 672 471 B1 , Walzenschliff höherer Ordnung)
gegeben.
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Der
wesentliche Vorteil der Erfindung besteht in Folge der erfindungsgemäß angewendeten gleichsinnigen
Verschiebung der Walzen allerdings darin, dass durch größere Verschiebewege
bei Walzenschliffen dritter Ordnung (z. B. CVC-Schliffe, welche
durch Biegung kompensierbar sind) und durch erstmalig mögliches
Verschieben von Walzenschliffen fünfter und höherer ungerader Ordnung die
Möglichkeit
besteht, durch Verschleiß und
den thermischen Ballen entstehende Unplanheiten sicher zu vergleichmäßigen. Hierdurch
wird beispielsweise der Einsatz von Walzschliffen fünfter oder
näherungsweise
fünfter
Ordnung in Warmwalzgerüsten überhaupt erst
sinnvoll möglich.
Gerade in Warmwalzgerüsten tritt
im Bereich der Kanten des Walzgutes ein verstärkter Verschleiß auf und
die Walzen neigen aufgrund der hohen Walztemperaturen zur Ausbildung eines
thermischen Ballens.
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Um
Anteile vierter oder höherer
Ordnung in der Walzspaltkontur einzustellen, kann das zyklische, parallele
Verschieben unterbrochen werden und der Walzensatz in die Neutralstellung
geschoben werden. Anschließend
kann dann der Walzsatz gegensinnig verschoben werden, um die gewünschten Walzspaltkonturen
einzustellen. Dabei können
beide Walzen verschoben werden, oder es kann die eine Walze stillstehen,
während
die andere in die jeweils erforderliche Position gebracht wird.
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Bei
erfindungsgemäßer Vorgehensweise und
Verwendung von Walzschliffen dritter Ordnung müssen im Walzspalt keine Anteile
zweiter Ordnung mehr kompensiert werden. Dementsprechend besteht
bei einer solchen Konstellation die Gefahr der Entstehung von Unplanheiten
durch nicht exakt berechnete Verschiebe-/Biege-Sensitivitäten nicht mehr.
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Durch
erfindungsgemäßes Verschieben
nur einer Walze bei einem Walzenschliff fünfter oder näherungsweise
fünfter
Ordnung können
einseitige Viertelwellen (Unplanheiten dritter Ordnung) beseitigt werden.
Hierzu muss die jeweilige Gegenwalze in ihrer Neutralstellung stehen.
Die dabei zusätzlich
entstehenden Anteile nullter, erster und zweiter Ordnung können durch
Schließen
des Spaltes, Schwenken und Biegen kompensiert werden. Die dabei
zu berücksichtigenden
Stellwerte können
in an sich bekannter Weise berechnet werden.
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Alternativ
können,
anstelle der zuvor genannten Berechnungsmöglichkeiten, für die Anteile nullter
und erster Ordnung auch Monitorregelungen bzw. Schwenkkompensationen
verwendet werden, wie sie in der
DE 197 18 529 A1 beschrieben sind. Bei Warmwalzgerüsten kann
dieser Effekt auch durch schnelle Aktuatoren, wie der differentiellen
Biegung, abgelöst
oder unterstützt
werden, da dort näherungsweise
gleiche geometrische Verhältnisse vorliegen.
Durch die einseitige Variation der Biegekraft wird in der Walzspaltkontur
hierdurch in guter Näherung
ebenfalls ein Anteil dritter Ordnung erzeugt.
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Wird
bei einem Walzenschliff dritter Ordnung nur eine Walze verschoben,
kann dies auch außerhalb
der Neutralstellung erfolgen. Dementsprechend sieht eine vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung vor, den Walzensatz unabhängig von
bzw. zusätzlich zu
seiner erfindungsgemäßen Parallelverschiebung für eine ergänzende Verschleiß- und Thermo-Ballen-Vergleichmäßigung auch
gegensinnig zu verschieben. Auf diese Weise kann beispielsweise
eine Walzspaltkonturveränderung
zweiter Ordnung herbeigeführt
werden. Auch hierbei sollten dann die Anteile nullter und erster
Ordnung entsprechend kompensiert werden. Des Weiteren können beispielsweise
Walzen, die zum Beispiel entsprechend dem in der
EP 0 294 544 B1 oder dem
in der
WO 03/022470 beschriebenen
Stand der Technik geformt sind, auch singulär verschoben werden, um am
Walzgut festgestellte nichtsymmetrische Unplanheiten dritter Ordnung
zu beseitigen. Bei einer derartigen Verschiebung kann der durch
die Verschiebung erzeugte Formanteil dritter Ordnung auch durch
eine differenzielle Arbeitswalzenbiegung abgelöst werden. Hierbei wird auf
einer Seite entsprechend stärker
bzw. schwächer gebogen.
Der bei beiden Methoden zusätzlich
entstehende Anteil erster Ordnung kann wiederum durch Schwenken
und der Anteil zweiter Ordnung durch Verringerung oder Erhöhung der
auf die Walzen wirkenden Gesamtbiegekraft beseitigt werden.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die erfindungsmögliche Verwendbarkeit
von Walzschliffen fünfter
und höherer,
ungerader Ordnung (einzeln und oder in Kombination miteinander sowie
Schliffen dritter Ordnung) die durch hohe Walzdrücke bzw. Walzkräfte andernfalls
hervorgerufenen Unplanheiten vollständig beseitigt werden können. Dabei
bleibt die Möglichkeit
des zyklischen verschleißorientierten
Verschiebens durch Parallelverschiebung unverändert erhalten. Die Erfindung
erlaubt es dementsprechend, besonders dünne Bänder, insbesondere Warmbänder, zu
walzen, die sich durch eine hervorragende Maßhaltigkeit auszeichnen.
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Die
erfindungsgemäß unabhängig vom
jeweils verwendeten Walzenschliff ermöglichten hohen Verschiebewege
erlauben eine gegenüber
dem Stand der Technik deutlich verlängerte Nutzungszeit der erfindungsgemäß verstellten
Walzen eines Walzgerüstes.
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Besonders
geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren
für die
Anwendung an Walzgerüsten, die
hinter dem Gießteil
einer Dünnbrammengießanlage
oder einer Bandgießanlage
angeordnet sind. Insbesondere Anlagen des letztgenannten Typs liefern
Gussmaterial von konstanter Breite, so dass sich die Verschleißparameter
und die sich daraus ergebende Strategie der Verschiebung der Walzen
im Voraus exakt bestimmen lassen.
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Zu
beachten ist, dass die Walzenbiegung, wie erwähnt, bei den in Warmwalzstraßen in der
Praxis vorliegenden Verhältnissen
von Walzendurchmesser zu Walzballenbreite und Walzgutbreite, im Walzspalt
Konturanteile zweiter Ordnung erzeugt. Bei entsprechenden Kaltwalzgerüsten bzw.
Tandemstraßen
werden dagegen durch die Biegung eher Anteile vierter Ordnung erzeugt.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise
erlaubt es in jedem dieser Anwendungsfälle, die jeweiligen Arbeitswalzen
jeweils so zu verstellen, dass ein optimales Walzergebnis erzielt wird.
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Eine
im Hinblick auf eine Optimierung der Nutzungszeit und der Vergleichmäßigung des
Verschleißbildes
der Arbeitswalzen vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen der Startposition und dem Erreichen des
Maximalwerts der Verschiebeposition mindestens sechs, insbesondere
mindestens zehn Wechsel der Verschieberichtung durchgeführt werden.
Als Faustregel kann somit gesagt werden, dass, je häufiger die
Richtungswechsel bis zum Erreichen des Maximalwertes sind, desto
besser ist das Walzergebnis.
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Praktische
und theoretische Untersuchungen haben allerdings ergeben, dass der
Verschleiß der
Arbeitswalzen auch dadurch minimiert werden kann, dass zwischen
zwei Walzungen an betragsmäßig jeweils
maximalen Verschiebepositionen der Arbeitswalzen mindestens eine
Walzung durchgeführt wird,
bei der die Arbeitswalzen eine zwischen den betreffenden maximalen
Verschiebepositionen angeordnete Verschiebeposition einnehmen.
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Als
Richtwert für
die Auslösung
einer Verschiebung kann der Abschluss des Walzens eines Metallbands
oder der erfolgte Durchlauf einer bestimmten Lauflänge des
zu walzenden Metallbands während
des Walzens genommen werden. Praktische Erfahrungen zeigen, dass
beispielsweise beim Warmwalzen von einem eine übliche Länge aufweisenden Stahlband
ein so hoher Verschleiß der
Arbeitswalzen eintritt, dass unter den üblicherweise geltenden Betriebsbedingungen
anschließend
eine Verstellung der Walzen erforderlich ist, um auch für die darauf
folgend gewalzten Bänder
optimale Walzergebnisse garantieren zu können. Dementsprechend sieht
eine für
die Praxis besonders wertvolle Ausgestaltung der Erfindung vor,
dass bei an einer Verschiebeposition angeordneten Arbeitswalzen mindestens
ein Metallband über
seine gesamte Länge
gewalzt wird und dass nach Beendigung des Walzens dieses Metallbands
eine Verschiebung der Arbeitswalzen vorgenommen wird.
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Um
die Ballenausbildung der Arbeitswalzen in Folge ihrer Erwärmung noch
effektiver auszugleichen, kann es jedoch auch zweckmäßig sein,
unter Berücksichtigung
der durch die Konstruktion des jeweiligen Walzgerüstes und
der jeweils angewendeten Walzparameter vorgegebenen Grenzen (Verschiebekraft,
Walzgeschwindigkeit, Walzkraft, Schraubwirkung von Walzenschliffen,
Reibungsbeiwert) ein stetiges und möglichst schnelles, gleichsinniges
Verschieben der Arbeitswalzen durchzuführen. Insbesondere beim Endlos-
bzw. Semi-Endlos-Walzen bietet sich ein solches Verschieben unter
Last an. Dies kann kontinuierlich oder nach bestimmten Walzlängen etc.
erfolgen.
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Um
möglichst
große
Freiheiten bei der Einstellung der Walzspaltkontur zu haben, ist
es günstig, wenn
die Arbeitswalzen zur Einstellung einer bestimmten Walzspaltkontur
in an sich bekannter Weise in eine oder mehrere Richtungen verschwenkt und/oder
gebogen werden können.
Beispielsweise in Folge sowohl der Entstehung eines thermischen
Ballens an den Arbeitswalzen und beim Einsatz von Walzen mit parabolischem
oder CVC-Walzenschliff
zweiter Ordnung, die zur Einstellung einer bestimmten Walzspaltkontur
gegensinnig verschoben sind, als auch bei Walzgerüsten mit
verschiebbaren Biegeblöcken
kommt es bei einer anschließenden
erfindungsgemäß gleichsinnigen
Verschiebung zu einer Verlagerung des Wendepunktes der Walzspaltparabel
aus der Bandmitte hinaus. Diese Abweichung führt im Walzspalt zu einer Formabweichung,
die sich in einer einfachen, als Polynom erster Ordnung beschreibbaren
Schiefstellung des Walzspaltes äußert. Diese Formabweichung
kann dadurch beseitigt werden, dass die Arbeitswalzen zum Öffnen des
Walzspalts in Richtung der Verschiebung verschwenkt werden. Letzteres
ist bei einem Schwenken um die Mittelachse des Walzensatzes nicht
erforderlich.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen jeweils schematisch in zur Verdeutlichung stark überhöhter Darstellung:
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1 ein
Arbeitswalzenpaar mit einem CVC-Schliff dritter Ordnung in Startposition
("0"-Stellung) zu Beginn
des Walzprozesses bzw. im Neuzustand der Arbeitswalzen;
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2 eine
gleichsinnige Verschiebung der in 1 gezeigten
Arbeitswalzen;
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3 ein
Arbeitswalzenpaar mit einem CVC-Schliff fünfter Ordnung in Startposition
("0"-Stellung) zu Beginn
des Walzprozesses bzw. im Neuzustand der Arbeitswalzen;
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4 eine
gleichsinnige Verschiebung der in 3 gezeigten
Arbeitswalzen;
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5 eine
erfindungsgemäße Verschiebestrategie;
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6 die
sich bei einer erfindungsgemäßen Verschiebestrategie
beim Warmwalzen eines Stahlbands ergebenden Formabweichungen;
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7 die
sich ohne Kompensation von Verschleiß und thermischer Gallenbildung
der Arbeitswalzen beim Warmwalzen des Stahlbands ergebenden Formabweichungen.
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Bei
der in den 1 und 3 jeweils
dargestellten Startposition der im Neuzustand eingesetzten Arbeitswalzen
A1/1, A1/2 ergibt sich sowohl für
die einen Walzenschliff dritter Ordnung (1, 2)
als auch für
die einen Walzenschliff fünfter Ordnung
(3, 4) aufweisenden Arbeitswalzen
A2/1, A2/2 eine lineare Walzspaltkontur, die eine optimierte Planheit
des jeweils zu walzenden Stahlbands S gewährleistet.
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Bei
Auftreten von über
einen Toleranzbereich hinausgehenden Formabweichungen des den Walzspalt
verlassenden Stahlbands S oder vorsorglich vor jedem Walzen eines
neuen Stahlbands S werden die Arbeitswalzen A1/1, A1/2 bzw. A2/1,
A2/2 in der erfindungsgemäßen Weise
als Paar gleichsinnig gemeinsam in eine Richtung R– oder R+
längs ihrer
Drehachsen L1, L2 bewegt. Obwohl dabei die Mitte der Arbeitswalzenpaare
A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 gegenüber
der Mittelachse M des Stahlbands S verschoben wird, kommt es dabei überraschender Weise
zu keiner Störung
(Säbelbildung)
des Bandlaufs des Stahlbands S, durch die dessen Form beeinträchtigt wird.
Stattdessen behält
der Walzspalt aufgrund der parallel erfolgenden Verschiebung der Arbeitswalzenpaare
A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 seine optimale, in der Startstellung
(1, 3) eingestellte Form bei.
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Die
gleichsinnige Verschiebung der Arbeitswalzenpaare folgt dabei der
Verschiebestrategie, die in 5 beispielhaft
dargestellt ist. In dem in 5 dargestellten
Koordinatensystem sind die beim Warmwalzen von in einer Bandgießmaschine
des Zweirollen-Typs gegossenen Stahlbänder S1-S53 jeweils eingestellten
Verschiebpositionen V1-V53 der dabei eingesetzten, hier im Einzelnen
nicht gezeigten Arbeitswalzen dargestellt, die beispielsweise entsprechend
der in den 1-4 dargestellten
Arbeitswalzen A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 geformt sein können. Alle
Stahlbänder
S1-S53 hatten dieselbe Breite.
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In 5 markiert
die Lage der Abszisse (x-Achse) die Startposition, in der die Arbeitswalzen in
der in den 1 bzw. 3 dargestellte
Lage angeordnet sind ("0"-Lage der Arbeitwalzen). Auf der Ordinate
(y-Achse) sind jeweils die Verschiebepositionen V1-V53 angegeben,
die die Arbeitswalzen jeweils nach einer Verschiebung in bezogen
auf die Startposition positiver R+ (in den 1-4 nach rechts
weisenden) bzw. negativer R– (in
den 1-4 nach links weisenden) Richtung
einnehmen.
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Bei
der hier beschriebenen Verschiebestrategie sind die Arbeitswalzen
jeweils nach Abschluss des Warmwalzens eines der Stahlbänder S1-S53
in der erfindungsgemäßen Weise
gleichsinnig parallelverschoben worden, weil nach jedem Durchlauf
eines Stahlbandes ein Verschleißzustand
der Arbeitwalzen erreicht war, der eine entsprechende Verschiebung
erforderlich machte.
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Demnach
ist das erste Stahlband S1 bei in Startposition V1 ("0"-Lage) befindlichen Arbeitswalzen warmgewalzt
worden. Nach Abschluss des Warmwalzens des Stahlbands S1 sind die
Arbeitswalzen in positiver Verschieberichtung R+ verschoben worden,
bis eine erste Verschiebeposition V2 erreicht war. In dieser Verschiebeposition
V2 der Arbeitswalzen ist das Stahlband S2 vollständig gewalzt.
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Grundsätzlich wäre es möglich gewesen, ausgehend
von der Verschiebeposition V2 eine weitere Verschiebung in Verschieberichtung
R+ (Verschiebung nach rechts) vorzunehmen. Vorliegend ist jedoch
die Verschiebeposition V2 als erste maximale Verschiebeposition
angesehen worden, an der ein erster Wechsel der Verschieberichtung
erfolgt.
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Dementsprechend
sind die Arbeitswalzen nach Beendigung des Warmwalzens des Stahlbands S2
in Verschieberichtung R– verschoben
worden, bis eine Verschiebeposition V3 erreicht war, die bezogen auf
die Startposition V1 im negativen Bereich der Verschiebung lag.
Bei an dieser Verschiebeposition V3 befindlichen Arbeitswalzen erfolgte
das Warmwalzen des Stahlbands S3.
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Da
die bezogen auf die Startposition im negativen Bereich (Verschiebung
nach links) liegende Verschiebeposition V3 einen geringeren Abstand
zu der Startposition V1 aufwies als die zuvor erreichte Verschiebeposition
V2, also betragsmäßig kleiner war
als die Verschiebeposition V2, sind die Arbeitswalzen nach Beendigung
des Warmwalzens des Stahlbands S3 noch einmal in der negativen Verschieberichtung
R– verschoben
worden, bis die Verschiebeposition V4 erreicht war. Diese befand
sich im gleichen Abstand zur Startposition V1 wie die zuvor in Verschieberichtung
R+ erreichte maximale Verschiebeposition V2.
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Dementsprechend
sind die Arbeitswalzen nach dem Warmwalzen des Stahlbands S4 an
der nun für
die Verschieberichtung R– maximalen
Verschiebeposition V4 gemeinsam in Verschieberichtung R+ verschoben
worden, bis die Verschiebeposition V5 erreicht war. Da der Abstand
dieser Verschiebeposition V5 zur Startposition V1 betragsmäßig kleiner
war als der Abstand der zuvor erreichten maximalen Verschiebeposition
V4, sind die Arbeitswalzen nach dem an der Verschiebeposition V5
erfolgenden Warmwalzen des Stahlbands S5 weiter in Verschieberichtung
R+ verschoben worden, bis die Verschiebeposition V6 erreicht ist.
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Deren
Abstand zur Startposition V1 war betragsmäßig größer als der Abstand der Verschiebeposition
V4 zur Startposition, so dass nach Abschluss des an der Verschiebeposition
V6 erfolgenden Warmwalzens des Stahlbands S6 ein erneuter Wechsel
der Verschieberichtung vorgenommen worden ist.
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Die
voranstehend erläuterte
Vorgehensweise ist für
die Stahlbänder
S7-S26 (Verschiebepositionen V7-V26) fortgesetzt worden. Bemerkenswert
ist dabei, dass die Verstellpositionen V15, V19, V21, V23 und V25
der Arbeitswalzen beim Warmwalzen der Stahlbänder S15, S19, S21, S23 mit
der Startposition V1 übereinstimmten.
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Bei
erreichen der Verstellposition V26 hatte der Verstellweg der Arbeitswalzen
einen Maximalwert erreicht, von dem ab sich die Abfolge der Verschiebung
der Arbeitswalzen umkehrte.
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Dementsprechend
sind die Arbeitswalzen nach Abschluss des an der Verstellposition
V26 erfolgenden Warmwalzens des Stahlbands S26 in Verschieberichtung
R– zunächst verschoben
worden, bis die Verschiebestellung V27 erreicht war. Diese fiel mit
der Startposition V1 zusammen. Auch wenn die Verstellposition V27
in Bezug auf die Startposition V1 zwar bereits betragsmäßig kleiner
war als die Verstellposition V27, sind nach Abschluss des Warmwalzens
des Stahlbands S27 an dieser Verstellposition V27 die Arbeitswalzen
weiter in Verschieberichtung R– bis zu
einer Verschiebeposition V28 verschoben worden, da die Verstellposition
V27 aufgrund ihres nicht bestehenden Abstandes zur Startposition
V1 als solches keinen maximalen Verschiebewert darstellte.
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Der
Abstand der Verschiebeposition V28 zur Startposition V1 war gleich
dem Abstand zwischen der den Maximalwert der Verschiebung markierenden
Verschiebeposition V26 und der Startposition V1. Nach dem an der
Verschiebeposition V28 erfolgenden Warmwalzen des Stahlbands S28
ist daher die Verschieberichtung gewechselt worden. Die Arbeitswalzen
sind demgemäß wieder
in Verschieberichtung R+ verschoben worden, bis die Verschiebeposition
V29 erreicht war, die wiederum mit der Startposition V1 übereinstimmte.
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Nach
dem Warmwalzen des Stahlbands S29 an der Verschiebeposition V29
sind die Arbeitswalzen daher weiter in Verschieberichtung R+ verschoben
worden, bis die Verschiebeposition V30 erreicht war. Diese entsprach
der Verschiebeposition V22 und hatte dementsprechend betragsmäßig einen
geringeren Abstand zur Startposition V1 als die Verschiebeposition
V28. Sie ist daher als maximale Verschiebeposition angesehen worden,
an der eine weitere Umkehr der Verschieberichtung erfolgte.
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Diese
Vorgehensweise ist fortgesetzt worden, bis die Verschiebeposition
V53 erreicht worden ist, die mit der Startposition V1 zusammenfällt und
an der eine weitere Verkürzung
des Verschiebeweges in Anbetracht des Verschleißzustandes der Arbeitswalzen
nicht mehr zweckmäßig erschien.
Die Verschiebeposition V53 stellt als solche einen Minimalwert dar,
an dem zu entscheiden ist, ob der beschriebene Verschiebezyklus
ggf. mit anderen, insbesondere kürzeren
Verschiebewegen, jedoch in der prinzipiell selben Abfolge der Richtungswechsel
wiederholt oder mindestens eine der Arbeitswalzen A1/1, A1/2 bzw.
A2/1, A2/2 aufgrund ihres sich in unzulässig großen Formabweichungen des gewalzten
Metallbandes S niederschlagenden Verschleißzustandes ausgetauscht werden
muss.
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Bei
der zuvor beschriebenen Verschiebestrategie sind die zwischen der
der Startposition V1 bis zum Erreichen der den Maximalwert der Verschiebung
darstellenden Verschiebeposition V26 erreichten Verstellpositionen
V1-V26 bezogen auf
die Verschiebeposition V27 spiegelsymmetrisch zu den zwischen der
Verschiebeposition V28-V54 eingestellten Verschiebepositionen angeordnet.
D. h., bei der hier erläuterten
Verschiebestrategie erfolgt die von der Startposition V1 ausgehende
betragsmäßige Zunahme
der jeweils maximalen Verschiebepositionen V2, V4, V6, V8, V10,
V12, V14, V16, V18, V20, V22, V24, V26 in derselben Weise wie die
von der Verstellposition V28 ausgehende betragsmäßige Reduzierung der maximalen
Verschiebepositionen V28, V30, V32, V34, V36, V38, V40, V42, V44,
V46, V48, V50, V52 bis zum Erreichen der letzten, den Minimalwert
der Verschiebung markierenden Verschiebeposition V53.
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Der
voranstehend beschriebene Zyklus kann solange wiederholt werden,
bis es zu einer außerhalb der
zulässigen
Toleranzen bzw. unerwünschten Formabweichung
des Metallbandes insbesondere in dessen Randbereichen kommt. Dann
ist der Verschiebeweg entsprechend einzukürzen bzw. das zyklische Verschieben
völlig
einzustellen.
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Die
hier beschriebene Verschiebestrategie hat sich besonders bei Walzgerüsten bewährt, die
an einer Bandgieß-
oder Dünnbrammenanlage
stehen. Andere Strategien, insbesondere solche, bei denen die Zu-
und Abnahme der jeweiligen maximalen, einen Richtungswechsel der
Verschiebung auslösenden
Verschiebepositionen nicht in der beschriebenen Weise symmetrisch
angeordnet sind, können
insbesondere dann erforderlich sein, wenn in dem Walzgerüst Metallbänder unterschiedlicher
Breite gewalzt werden. Idealerweise wird in diesem Zusammenhang
dann das komplette Walzprogramm einer Walzenreise berücksichtigt,
wie dies in der
EP
0 953 384 A2 beschrieben ist.
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In 6 ist
dargestellt, wie durch die erfindungsgemäße Verschiebestrategie der
Einfluss des Verschleißes
X und der in Folge der Erwärmung
eintretenden Balligkeit B der Arbeitswalzen auf das Walzergebnis
kompensiert wird. Zu beachten ist dabei, dass bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise
nicht nur eine optimierte Planheit des jeweils erhaltenen Stahlbands
S erzielt wird, sondern dass auch die Ausbildung von strammen Kanten
K vermieden wird. Der über
den anhand von 5 erläuterten Verstellzyklus überstrichene
Verschiebebereich E der Arbeitswalzen ist in 6 ebenfalls
angedeutet.
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Zum
Vergleich ist in 7 angedeutet, welches Bandprofil
sich mit zunehmendem Verschleiß X und
zunehmender Balligkeit B der Arbeitswalzen einstellt, wenn keine
Verstellung der Arbeitswalzen vorgenommen wird.