DE102022207734A1 - X-Shape roller stand contour to improve the constriction behavior and material use (weight optimization) of a roller stand - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Walzenständer (1) eines Walzgerüsts für das Walzen metallischen Guts, wobei der Walzenständer (1) ein oberes Querhaupt (2) und ein unteres Querhaupt (3) aufweist, wobei das obere Querhaupt (2) und das untere Querhaupt (3) mit zwei Ständerpfosten (4, 5) verbunden sind, so dass der Walzenständer (1) eine äußere Ständerbreite (BA) und eine innere Ständerfensterbreite (BI) aufweist. Um zu ermöglichen, dass ein solcher Walzenständer ein verbessertes Einschnürverhalten unter Last aufweist, dennoch aber eine möglichst leichte Konstruktion aufweist, sieht die Erfindung vor, dass zumindest eines der beiden Querhäupter (2, 3) die äußere Ständerbreite (BA) aufweist und dass im Bereich zumindest eines Abschnitts (HR) der Ständerpfosten (4, 5) die äußere Breite gegenüber der äußeren Ständerbreite (BA) auf eine reduzierte Breite (HR) vermindert ist, die höchstens 97,5 % der äußeren Ständerbreite (BA) beträgt.The invention relates to a roll stand (1) of a roll stand for rolling metallic material, the roll stand (1) having an upper crosshead (2) and a lower crosshead (3), the upper crosshead (2) and the lower crosshead (3 ) are connected to two stand posts (4, 5), so that the roll stand (1) has an outer stand width (BA) and an inner stand window width (BI). In order to enable such a roll stand to have improved constriction behavior under load, but still have a construction that is as light as possible, the invention provides that at least one of the two crossheads (2, 3) has the outer stand width (BA) and that in the area at least one section (HR) of the stand posts (4, 5) the outer width is reduced compared to the outer stand width (BA) to a reduced width (HR), which is at most 97.5% of the outer stand width (BA).
Description
Die Erfindung betrifft einen Walzenständer eines Walzgerüsts für das Walzen metallischen Guts, wobei der Walzenständer ein oberes Querhaupt und ein unteres Querhaupt aufweist, wobei das obere Querhaupt und das untere Querhaupt mit zwei Ständerpfosten verbunden sind, so dass der Walzenständer eine äußere Ständerbreite und eine innere Ständerfensterbreite aufweist.The invention relates to a roll stand of a roll stand for rolling metallic material, the roll stand having an upper crosshead and a lower crosshead, the upper crosshead and the lower crosshead being connected to two stand posts, so that the roll stand has an outer stand width and an inner stand window width having.
Ein Walzenständer der gattungsgemäßen Art ist aus der
Eine ähnliche Lösung zeigt die
Die Befestigung des hydraulischen Anstellzylinders für die Walzen erfolgt hierbei teilweise mit Klammern. Bei Walzgerüsten mit höherer Walzkraft kann es nachteilig dazu kommen, dass keine vollflächige Auflage des hydraulischen Anstellzylinders gegeben ist.The hydraulic adjusting cylinder for the rollers is sometimes attached using clamps. In rolling stands with higher rolling force, it can be disadvantageous that the hydraulic adjusting cylinder does not have full surface support.
Nachteilig ist bei den vorbekannten Lösungen weiterhin, dass es zu ungünstigen Verformungen bei Belastung kommt und relativ große Einschnürungen in Richtung der Breite des Walzenständer auftreten. Um dem zu begegnen, ist eine relativ massive Bauweise erforderlich, die nachteilig ein hohes Gewicht zur Folge hat. Auch für die zuverlässige Auflage der Anstellzylinder am Walzenständer ist nachteilig eine entsprechend massive Ausgestaltung erforderlich.Another disadvantage of the previously known solutions is that unfavorable deformations occur under load and relatively large constrictions occur in the direction of the width of the roll stand. To counteract this, a relatively massive construction is required, which disadvantageously results in a high weight. The disadvantage is that a correspondingly massive design is also required for the reliable support of the adjusting cylinders on the roll stand.
Somit liegt bei den vorbekannten Lösungen ein ungünstiges Einschnürverhalten unter Last vor, welches zu einem nachteiligen Einklemmen der Einbaustücke im Ständerfenster führen kann.Thus, in the previously known solutions there is an unfavorable constriction behavior under load, which can lead to disadvantageous jamming of the chocks in the stand window.
Der Erfindung liegt die Auf g a b e zugrunde, einen Walzenständer der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass dieser ein verbessertes Einschnürverhalten unter Last aufweist. Dennoch soll eine möglichst leichte Konstruktion ermöglicht werden.The invention is based on the task of developing a roll stand of the type mentioned in such a way that it has improved constriction behavior under load. Nevertheless, the lightest possible construction should be possible.
Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Querhäupter die äußere Ständerbreite aufweist und dass im Bereich zumindest eines Abschnitts der Ständerpfosten die äußere Breite gegenüber der äußeren Ständerbreite auf eine reduzierte Breite vermindert ist, die höchstens 97,5 % der äußeren Ständerbreite beträgt. Bevorzugt beträgt die reduzierte Breite höchstens 96,0 % der äußeren Ständerbreite.The solution to this problem by the invention is characterized in that at least one of the two crossheads has the outer stand width and that in the area of at least a section of the stand posts, the outer width is reduced compared to the outer stand width to a reduced width, which is at most 97.5 % of the outer stand width. The reduced width is preferably a maximum of 96.0% of the outer stand width.
Die reduzierte Breite ist dabei bevorzugt über mindestens 80 % der Erstreckung der beiden Ständerpfosten (in Richtung der Höhe des Walzenständers) gegeben. The reduced width is preferably given over at least 80% of the extent of the two stand posts (in the direction of the height of the roll stand).
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die beiden Ständerpfosten einen maximalen Fensterabstand definieren, wobei im Übergangsbereich der Ständerpfosten in die Querhäupter ein Übergang ausgebildet ist, dessen maximale Breite größer ist als der maximale Fensterabstand. Die maximale Breite beträgt dabei bevorzugt mindestens 102 % und besonders bevorzugt mindestens 104 % des maximalen Fensterabstands. Der Übergangsbereich der Ständerpfosten in die Querhäupter ist dabei bevorzugt als Ausrundung ausgebildet.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the two stand posts define a maximum window distance, with a transition being formed in the transition area of the stand posts into the crossheads, the maximum width of which is greater than the maximum window distance. The maximum width is preferably at least 102% and particularly preferably at least 104% of the maximum window distance. The transition area of the stand posts into the crossheads is preferably designed as a rounding.
An mindestens einem der Querhäupter kann mindestens ein aus der Basiskontur des Walzenständers heraustretender Fortsatz ausgebildet sein, der eine Anlagefläche für ein anderes Bauteil bildet (nämlich insbesondere für einen hydraulischen Anstellzylinder). Der Fortsatz ist dabei bevorzugt aus dem Material des Walzenständers ausgebildet und mit diesem einstückig ausgebildet.On at least one of the crossheads, at least one extension protruding from the base contour of the roll stand can be formed, which forms a contact surface for another component (namely in particular for a hydraulic adjusting cylinder). The extension is preferably made from the material of the roll stand and is formed in one piece with it.
Die Querhäupter und die beiden Ständerpfosten sind bevorzugt als einstückiges urgeformtes Bauteil ausgebildet.The crossheads and the two stand posts are preferably designed as a one-piece, originally formed component.
Das vorgeschlagene Konzept stellt also darauf ab, dass die Querhäupter relativ breit und stabil ausgeführt werden, während die Ständerpfosten gezielt abschnittsweise in ihrer Breite vermindert werden. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Anpassung des Walzenständers an den zu erwartenden Spannungsverlauf. Einschnürungen können gezielt vermieden werden.The proposed concept is based on the fact that the crossheads are relatively wide and stable, while the width of the stand posts is deliberately reduced in sections. This results in an improved adaptation of the roll stand to the expected tension curve. Constrictions can be specifically avoided.
Der Übergang vom Ständerpfosten zum Querhaupt (der als Eckbereich angesprochen werden kann) ist im Vergleich zu den vorbekannten Lösungen biegeweicher ausgebildet, was sich vorteilhaft insbesondere durch die Kombination der in der Breite reduzierten Ständerpfosten und des ausgerundet ausgestalteten Übergangs vom Ständerpfosten zum Querhaupt ergibt.The transition from the stand post to the crosshead (which can be referred to as a corner area) is designed to be more flexible in comparison to the previously known solutions, which is advantageous in particular due to the combination of the stand posts with reduced width and the rounded transition from the stand post to the crosshead.
Somit wird es möglich, durch das Reduzieren der äußeren Breite (d. h. das Einziehen) der Ständerpfosten und bevorzugt bei einer Verringerung der Ständerdicke sowie durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Übergänge von den Ständerpfosten zum Querhaupt den Walzenständer in spezieller Weise elastisch zu gestalten, was sich positiv auf das Einschnürverhalten auswirkt. Daneben wird ein relativ geringes Gewicht des Walzenständers erreicht. Bei Walzgerüsten mit höherer Walzkraft kann eine vollflächige Auflage des hydraulischen Anstellzylinders erreicht werden.Thus, it becomes possible by reducing the outer width (ie retracting) of the stand posts and preferably by reducing the Stand thickness and the proposed design of the transitions from the stand posts to the crosshead to make the roller stand elastic in a special way, which has a positive effect on the constriction behavior. In addition, a relatively low weight of the roller stand is achieved. On rolling stands with higher rolling force, full-surface support of the hydraulic adjusting cylinder can be achieved.
Durch das genannte Einziehen bzw. Einrücken der Ständerpfostens sowie insbesondere durch den Übergang vom Ständerpfosten zum Querhaupt und die hierdurch erreichte ausgeprägte breitere Ständerfensterschulter wird der Kraftfluss vom Ständerpfosten zum Querhaupt etwas umgelenkt, wodurch ein höheres Maß an Elastizität erreicht wird. Hierdurch wird die Verformung der Walzenständerpfosten verringert und damit die Ständereinschnürung.Due to the above-mentioned retraction or engagement of the stand post and in particular through the transition from the stand post to the crosshead and the pronounced wider stand window shoulder achieved as a result, the flow of force from the stand post to the crosshead is somewhat redirected, whereby a higher degree of elasticity is achieved. This reduces the deformation of the roll stand posts and thus the stand constriction.
Zur Auflage der Anstellzylinder können Fortsätze („Balkone“) angegossen werden, so dass eine zuverlässige Anlage der Zylinder gegeben ist.Extensions (“balconies”) can be cast on to support the adjusting cylinders, so that the cylinders are in reliable contact.
Somit lässt sich ein geringeres Gewicht des Walzenständers (Reduzieren der Walzenständerdicke) bei gleicher Walzlast erreichen. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine Materialeinsparung, sondern auch eine verbesserte Montierbarkeit des Ständers; auch wird der Transport entsprechend einfacher.This means that a lower weight of the roll stand (reducing the roll stand thickness) can be achieved with the same rolling load. This not only results in material savings, but also improved mountability of the stand; Transport also becomes correspondingly easier.
Die vorgeschlagene Lösung kann bei Walzgerüsten beliebiger Art eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere für Warm- und Kaltwalzwerke, für Stahl, Aluminium und NE-Metalle.The proposed solution can be used on any type of rolling stand. This applies in particular to hot and cold rolling mills, to steel, aluminum and non-ferrous metals.
Gemäß dem Erfindungskonzept erfolgt also - wie erläutert - eine Anpassung der Ständergeometrie insbesondere im Übergang zwischen Ständerquerhaupt und Ständerpfosten, so dass das Einschnürverhalten (im Sinne einer minimalen Einschnürung) günstig beeinflusst wird, ohne den Materialeinsatz zu erhöhen. Dadurch wird die Amplitude der Einschnürung zwischen großer und kleiner Walzlast verringert.According to the inventive concept - as explained - an adjustment of the stand geometry takes place, particularly in the transition between the stand crosshead and the stand post, so that the constriction behavior (in the sense of a minimal constriction) is favorably influenced without increasing the use of materials. This reduces the amplitude of the necking between large and small rolling loads.
Durch diese Geometrieänderung insbesondere in den Ecken des Walzenständers (d. h. beim Übergang der Ständerpfosten ins Querhaupt) kann bei gleichem Einschnürverhalten auch die Walzenständerdicke reduziert werden.Due to this change in geometry, particularly in the corners of the roll stand (i.e. at the transition from the stand posts to the crosshead), the roll stand thickness can also be reduced with the same constriction behavior.
Um eine vollflächige Auflage für den hydraulischen Anstellzylinder zu gewährleisten, werden die genannten Fortsätze (d. h. Ausbuchtungen bzw. „Balkone“) seitlich am Ständer vorgesehen, welche gleichzeitig zur Befestigung des hydraulischen Anstellzylinders genutzt werden.In order to ensure full-surface support for the hydraulic adjusting cylinder, the extensions mentioned (i.e. bulges or “balconies”) are provided on the side of the stand, which are also used to fasten the hydraulic adjusting cylinder.
Entsprechend kann auch bei gleichem Materialeinsatz das Walzgerüst bei identischem Einschnürverhalten höher belastet werden.Accordingly, even with the same material used, the roll stand can be subjected to higher loads with identical constriction behavior.
Bei Modernisierungen bestehender Anlagen ist es möglich, die vorhandenen Walzgerüste durch solche gemäß dem vorliegenden Vorschlag zu ersetzen. Damit kann eine Umrüstung auf eine höhere Walzkraft erfolgen. Insbesondere ist eine Nachbearbeitung bestehender klassischer Walzenständer gemäß dem Erfindungsvorschlag möglich, was unter den Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und der Schonung von Ressourcen vorteilhaft ist („Green Steel“ / geringere Energieaufwendungen).When modernizing existing plants, it is possible to replace the existing rolling stands with those in accordance with the present proposal. This allows conversion to a higher rolling force. In particular, reworking of existing classic roll stands is possible according to the invention proposal, which is advantageous from the point of view of sustainability and the conservation of resources (“Green Steel” / lower energy consumption).
Die Logistik wird gleichermaßen positiv beeinflusst, da geringere Transportaufwendungen in Folge leichterer Walzenständer gegeben sind. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass unter Umständen der Transport deshalb einfacher wird, weil auf Sondertransporte (über 90 t) verzichtet werden kann.Logistics is equally positively influenced, as there are lower transport costs as a result of lighter roller stands. In this context, it should be mentioned that transport may become easier because special transports (over 90 t) can be dispensed with.
Bei kleineren Walzgerüsten (kleiner als 15 MN Walzkraft) besteht auch die Möglichkeit, der Walzenständer aus gewalztem Vormaterial herzustellen.For smaller rolling stands (less than 15 MN rolling force) it is also possible to manufacture the roll stand from rolled raw material.
Bei Multifunktionswalzgerüsten (z. B. Dressier- und Reduzierbetrieb) kann durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Walzenständers das Einschnürverhalten unter Last so angepasst werden, dass die Ständerfensterspiele für beide Betriebs-Modi annähernd gleich sind.In multifunctional rolling stands (e.g. skin-passing and reducing operation), the proposed design of the roll stand allows the constriction behavior under load to be adjusted so that the stand window clearances are approximately the same for both operating modes.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Walzenständer eines Walzgerüsts in der Vorderansicht und -
2 einen ähnlich ausgebildeten erfindungsgemäßen Walzenständer eines Walzgerüsts in perspektivischer Darstellung.
-
1 a roll stand according to the invention of a roll stand in the front view and -
2 A similarly designed roll stand according to the invention of a roll stand in a perspective view.
In den Figuren ist jeweils ein Walzenständer 1 dargestellt, der im Wesentlichen ein oberes Querhaupt 2 und ein unteres Querhaupt 3 aufweist, wobei die beiden Querhäupter 2, 3 mit zwei Ständerpfosten 4 und 5 miteinander verbunden sind.The figures each show a
Dabei weist der Walzenständer 1 eine gesamte Höhe H auf. Die beiden Querhäupter 2 und 3 haben eine Höhe H2 bzw. H3; die beiden Ständerpfosten 4 und 5 haben eine Höhe HST.The
Die beiden Ständerpfosten 4 und 5 bilden zusammen mit den beiden Querhäuptern 2 und 3 ein Fenster für die Aufnahme der Einbaustücke aus, welches eine innere Ständerfensterbreite BI hat. Das Fenster kann sich teilweise auch noch weiter verbreitern, so dass ein maximaler Fensterabstand BFmax zwischen den beiden Ständerpfosten 4 und 5 vorliegt. Der Übergang vom Ständerpfosten 4 bzw. 5 zum Querhaupt 2 bzw. 3 wird im Sinne der vorliegenden Diskussion dort definiert, wo sich das Ende des Fensters befindet.The two
Wesentlich ist, dass zumindest eines der beiden Querhäupter 2 und 3 eine äußere Ständerbreite BA aufweist, wobei im Bereich zumindest eines Abschnitts HR der Ständerpfosten 4 bzw. 5 die äußere Breite des Walzenständers 1 gegenüber der äußeren Ständerbreite BA auf eine reduzierte Breite BR vermindert ist. Diese Verminderung ist so gestaltet, dass die reduzierte Breite BR höchstens 97,5 % der äußeren Ständerbreite BA hat.It is essential that at least one of the two
Wie insbesondere aus
Durch diese Ausgestaltung kommt es zu einer leichten nach außen gerichteten Auslenkung des Basisverlaufs der Ständerpfosten hin zum Querhaupt, so dass bei Belastung des Walzenständers 1 die Zugspannung so verläuft, wie es in
Somit wird bei Belastung des Walzenständers 1 gewährleistet, dass sich das Fenster zwischen den beiden Ständerpfosten 4 und 5 für die Aufnahme der Einbaustücke nicht unzulässig einschnürt.This ensures that when the
Wie aus
Im Zusammenwirken des in der Breite reduzierten Abschnitts HR der Ständerpfosten 4 und 5 mit den Übergängen 6 und der hier vorgesehenen maximalen Breite BÜ des Übergangs ergibt sich also - wie erläutert - ein Verlauf der Zugspannung Z wie er in
Der Walzenständer 1 weist bevorzugt eine konstante Dicke D auf. Diese liegt bevorzugt zwischen 80 mm und 120 mm, insbesondere bei 100 mm.The roll stand 1 preferably has a constant thickness D. This is preferably between 80 mm and 120 mm, in particular 100 mm.
Insbesondere die Höhe H3 des unteren Querhaupts kann variabel für jede zu konzipierende Anlage angepasst werden; die weiteren geometrischen Gegebenheiten können beibehalten werden, so dass insbesondere das Einschnürverhalten des Walzenständers unverändert bleibt.In particular, the height H 3 of the lower crosshead can be variably adjusted for each system to be designed; The other geometric conditions can be retained, so that in particular the constriction behavior of the roll stand remains unchanged.
Wie sich aus
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- WalzenständerRoll stand
- 22
- oberes Querhauptupper crosshead
- 33
- unteres Querhauptlower crosshead
- 44
- StänderpfostenStand post
- 55
- StänderpfostenStand post
- 66
- Übergang vom Ständerpfosten zum QuerhauptTransition from the stand post to the crosshead
- 77
- Fortsatzappendage
- 88th
- Anlagefläche investment area
- BAB.A
- äußere Ständerbreiteouter stand width
- BIBI
- innere Ständerfensterbreiteinner stand window width
- BRBR
- reduzierte Breitereduced width
- BFmaxBF max
- maximaler Fensterabstand zwischen den Ständerpfostenmaximum window distance between the stud posts
- BÜBÜ
- maximale Breite des Übergangs maximum width of the transition
- HH
- gesamte Höhe des Walzenständersentire height of the roller stand
- H2H2
- Höhe des oberen QuerhauptsHeight of the upper crosshead
- H3H3
- Höhe des unteren QuerhauptsHeight of the lower crosshead
- HSTHST
- Höhe der StänderpfostenHeight of stand posts
- HRMR
- Höhe / Abschnitt der Ständerpfosten mit reduzierter Breite Height/section of stand posts with reduced width
- DD
- Dicke des Walzenständers Thickness of the roll stand
- ZZ
- Verlauf der ZugspannungCourse of tensile stress
- XX
- Höhenlage des Beginns des ÜbergangsElevation of start of transition
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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