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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Walzen eines Bandes.
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Beim Walzen von Bändern, insbesondere Metallbändern, wird
stets versucht, ein planes Band zu erzeugen. Hierfür ist es
erforderlich, daß die
Arbeitswalzen der Walzgerüste
so eingestellt werden, daß der
Walzspalt genau an das Banddickenprofil des zu walzenden Bandes
angepaßt
ist, damit eine gleichmäßige Dickenabnahme über die
Bandbreite erfolgt. Gelingt die Walzspalt- einstellung nicht, wird ein
unplanes Band erzeugt. Zur Einstellung der Walzspaltform verfügen die
Walzgerüste über unterschiedliche
Stellglieder, die von Regelsystemen gesteuert werden. Als Stellglieder
zur Anpassung des Walzspaltprofils an das gegebene Walzgutprofil
sind das Walzenschwenken, die Walzenbiegung, das axiale Verschieben
der Zwischenwalzen oder die unterschiedliche Kühlmittelbeaufschlagung entlang
dem Arbeitswalzenballen über
die Bandbreite bekannt.
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Zur Vermeidung der Arbeitswalzendurchbiegung,
die eine Veränderung
des Walzspaltprofils in der Bandmitte zur Folge hätte, ist
es an einem Sechs-Walzengerüst bekannt,
eine gleichzeitig Horizontalverschiebung der oberen und unteren
Arbeitswalze vorzunehmen. Hierbei werden die Arbeitswalzen in Abhängigkeit
vom Walzprogramm aus der Mittellinie des Walzensatzes jeweils in
Walzrichtung soweit verschoben, daß sich die Arbeitswalzen längs der
Zwischenwalze mit einer definierten resultierenden Horizontalkraft
abstützen.
Die Achsen der verschobenen Walzen liegen in der gleichen senkrechten
Ebene.
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Beispielsweise ist es aus
DE 43 09 986 A1 bekannt,
die obere und untere Arbeitswalze in ihre Achsrichtung zu verschieben.
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Ferner ist es allgemein bekannt,
dass durch einen horizontalen Versatz der Achse der Oberwalze zur
Achse der Unterwalze ein sogenannter Längsbogen erzeugt wird. Als
horizontaler Versatz ist dabei ein horizontaler Versatz zwischen
den parallel verlaufenden Achsen der Ober- und Unterwalze zu verstehen.
Der Defekt der Bogigkeit (beispielsweise Längsbogen) entsteht durch eine über die
Banddicke unterschiedliche plastische Streckung in Bandlängsrichtung.
Unter Längszug
bestehen an der Bandober- und – unterseite
einander entgegengesetzt gerichtete Längseigenspannungen. Diese sind über der
gesamten Breite des Bandes konstant. Die auch bei Wegnahme des Längszugs
verbleibenden Eigenspannungsunterschiede führen zur Krümmung des Bands in der Walzrichtung.
Dadurch entsteht der sogenannte Längsbogen.
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Beim Auslegen des längsgekrümmten Bandes
in der Ebene wird die in Längsrichtung
plastisch länger
gestreckte Außenseite
elastisch gestaucht. Quer zum Band stellt sich dabei auf derselben
Seite aufgrund der elastischen Querkontraktion ein Druckspannungszustand
ein. Auf der kürzeren
Innenseite sind die Verhältnisse
umgekehrt. Hier wird diese Seite elastisch gestreckt, wobei sich
in Bandbreitenrichtung Zugspannungen aufbauen. Aus der nun unterschiedlichen
Eigenspannungsverteilung über
die Banddicke in Breitenrichtung resultiert ein Biegemoment, das
durch elastische Formänderung
abgebaut wird, indem sich das Band quer zur Walzrichtung wölbt. Es
entsteht aus dem Längsbogen
ein sogenannter Querbogen.
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Bekanntermaßen ist ein Querbogen, insbesondere
ein in Abhängigkeit
vom Längsbogen
entstehender Querbogen, für
die Weiterverarbeitung des aus gelegten Bandes in nachfolgenden Bandbehandlungsanlagen
nachteilig. Diese Bandbehandlungsanlagen sind insbesondere Glüh- und Beizlinien,
Beschichtungslinien (zum Beispiel zum Verzinken, Verzinnen und dgl.)
oder Besäumlinien.
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Insbesondere wenn der Querbogen einen anlagenbedingten
Grenzwert überschreitet,
kann es beim Transport des Bandes zudem zu Bandberührungen
mit den Anlagenbauteilen kommen. Dabei können die Anlagenbauteile und
das Band selbst beschädigt
oder zerstört
werden. Außerdem
führt ein Querbogen
zu starkem Verschleiß der
Bandführungsrollen
und -bürsten.
Ebenso kann durch einen Querbogen zum Beispiel aus dem Beizbereich
Säure über die
Abquetschrollen hinweg ins Spülwasser
eingetragen werden. Hierdurch entstehen einerseits Säureverluste
und andererseits eine unzulässige Säurekonzentration
im Spülwasser.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe
der Erfindung, ein Verfahren zum Walzen eines Bandes vorzuschlagen,
mit dem ein Längsbogen
vermieden wird oder ein vorbestimmter Längsbogen eingestellt werden
kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Verfahren
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung baut auf dem Grundgedanken auf,
einen zur Bandlaufrichtung geneigten Walzspalt zur Beeinflusung
der Bandplanheit zu nutzen. Insbesondere beruht die Erfindung auf
dem Gedanken, den Versatz in Bandlaufrichtung der Achse der Oberwalze
zur Achse der Unterwalze zur Beeinflussung der Bandplanheit zu verwenden.
Dabei wird als Neigung eine Ausrichtung der durch die Walzenachsen bestimmten
Ebene um einen Winkel zwi schen 0° und weniger
als 90° zur
Bandlaufrichtung verstanden. Die Neigung kann in Bandlaufrichtung
und entgegen der Bandlaufrichtung erfolgen.
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So haben die Erfinder erkannt, dass
der große
Einfluß,
den ein leichter Versatz der Oberwalze zur Unterwalze auf die Bandplanheit
hat, als gut handhabbare Stellgröße für die Regelung
eines Walzverfahrens verwendet werden kann. Damit schlägt die Erfindung
eine zu der herkömmlichen Sichtweise
unterschiedliche Richtung ein. Während bis
jetzt das Entstehen eines horizontalen Versatzes zwischen Oberwalze
und Unterwalze durch Intoleranzen der die Ober- und Unterwalze haltenden
Einbaustücke
als von außen
vorgegebener, hinzunehmender Nachteil angesehen wurde, wird erfindungsgemäß dieser
Versatz bewußt
eingestellt, um eine gewünschte
Planheit, bzw. einen gewünschten Längsbogen
des Bandes zu erreichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum
Walzen jedwelchen durch Walzen zu bearbeitenden Langkörpers, bei
dem durch einen Versatz der Oberwalze zur Unterwalze ein Eigenspannungsunterschied
zwischen einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden
Unterseite entsteht. Insbesondere wird das Verfahren zum Walzen
von Metallbändern
eingesetzt. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren
als Teil eines Kaltwalzen durchgeführt. Als Teil des Warmbandwalzens kann
das erfindungsgemäße Verfahren
eingesetzt werden, um durch Einstellung eines Arbeitswalzenversatzes
in horizontaler Richtung der beim Aufhaspeln des Warmbandes entstehenden
Längsbogenausbildung
entgegenzuwirken.
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Das erfindungsgemäße Verlagern der Ober- und/oder
Unterwalze erfolgt bevorzugt durch Verlagern einer der Walzen, beispielsweise
der Oberwalze, während
die Position der Unterwalze konstant gehalten wird. Zum Erzeugen des
Versatzes der Oberwalze zur Unterwalze können jedoch auch die Ober- und Unterwalze verlagert
werden.
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Die Verschiebung der Ober- und/oder
Unterwalze kann in oder entgegengesetzt der Bandlaufrichtung erfolgen.
Dabei kann insbesondere die Oberwalze in eine zur Unterwalze unterschiedliche Richtung
verschoben werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Versatz der Oberwalze zur Unterwalze bewußt eingestellt.
Dieser wird auch während
des Walzens gehalten bzw. bevorzugt in Abhängigkeit eines Regelungssignals
während
des Walzens zur Beeinflussung der Bandverformung angepaßt und verändert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Einfluß,
den der Versatz der Oberwalze zur Unterwalze auf den Längsbogen
des Bandes hat dadurch unterstützt,
dass die Oberwalze mit einem anderen Drehmoment angetrieben wird
als die Unterwalze. Dabei kann eine der Walzen gar nicht angetrieben
werden oder als Generator verwendet werden. Es hat sich in vorteilhafter
Weise gezeigt, dass bereits durch kleine Unterschiede im Drehmoment große Einflüsse auf
den Längsbogen
des Bandes erzielt werden können.
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Um eine Regelung des Versatzes und/oder des
Drehmomentsunterschieds zu ermöglichen,
ist es von Vorteil, wenn die Form des Bandes vor und/oder hinter
dem Walzspalt gemessen wird. Die Form des Bandes kann beispielsweise
unmittelbar gemessen werden. Es können aber auch anhand von Vorversuchen
Einflußregeln
ermittelt werden, die Umgebungsparameter (Stichlinie, Durchmesserunterschiede
der Walzen etc.) auf die Form des Bandes haben, so daß im Betrieb
lediglich diese Umgebungsparameter ermittelt werden müssen, um
damit auf die Form des Bandes rückschließen zu können.
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Insbesondere kann die Planheit, der
Querbogen und/oder der Längsbogen
des Bandes ermittelt werden. Diese können deutlich hinter dem Walzspalt, beispielsweise
sogar in nachgeschalteten Anlagen, wie Nachbehandlungsanlagen, gemessen
werden. Die Planheit des Bandes kann jedoch, beispielsweise durch
die Messung von Umgebungsparametern, auch durch unmittelbar an dem
Walzgerüst,
beziehungsweise dem Band durchgeführte Messungen innerhalb des
gleichen Walzgerüsts,
insbesondere unmittelbar hinter dem Walzspalt, gemessen werden.
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Insbesondere bei der Bestimmung der
Form des Bandes in nachgeschalteten Anlagen, aber auch bei der sonstigen
Bestimmung der Form des Bandes wird vorzugsweise der Querbogen gemessen,
der in direkter Abhängigkeit
vom Längsbogen
steht. In nachgeschalteten Anlagen erfolgt dies insbesondere durch
Messen des Querbogens des ausgelegten Bandes.
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Zur Bestimmung der Form des Bandes,
insbesondere der Planheit, des Längsbogens
oder des Querbogens, können
Kontaktmeßverfahren
beispielsweise Messrollen, und/oder kontaktlose Meßverfahren,
beispielsweise optische Verfahren, angewendet werden.
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Beispielsweise kann das in
EP 0 865 839 A2 , insbesondere
im Zusammenhang mit der dortigen
5,
insbesondere in Spalte
5, Zeilen
6 bis
11,
beschriebene Messverfahren angewendet werden, wobei für ein solche
Laserabstandsmessung vollinhaltlich auf
EP 0 865 839 A2 verwesen
wird. Ebenso kann das in
DE
197 09 992 C1 , insbesondere in den Ansprüche 1, 2,
4 und 6 und den diesbezüglichen
Beschreibungsstellen, beschriebene Messverfahren angewendet werden,
wobei für
ein solches Projektionsverfahren vollinhaltlich auf
DE 197 09 992 C1 verwiesen
wird.
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Zur Ermittlung der Planheit des Bandes
kann der Durchmesserunterschied der Ober- und Unterwalze ermittelt
werden. Ebenso kann der Stichlinien-Unterschied gemessen werden. Ebenso
kann der Unterschied der Antriebsmomente an der Ober- und Unterwalze
gemessen werden. Die derart ermittelten Meßwerte können einzelnd oder in Kombination
anhand von in Vorversuchen ermittelten Umrechnungsregeln, bzw. Tabellen,
die den Einfluß des
Durchmesserunterschieds, des Stichlinien-Unterschieds und/oder des
Drehmomentsunterschieds auf den Längsbogen wiedergeben, in den
zum Meßzeitpunt vorhandenen
Längsbogen
umgerechnet werden.
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Die ermittelte Form des Bandes kann
einer Regeleinrichtung zugeführt
werden, die zum Erzeugen einer vorbestimmten Form, beispielsweise
eines planen Bandes, einen Walzenversatz einstellt.
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Die Erfassung des Längsbogens
bzw. eines in einen Längsbogen
umrechenbaren Querbogens kann auch online unmittelbar hinter dem
Walzspalt erfolgen. Hierzu wird zur Bestimmung des Querbogens insbesondere
ein optisches oder Wirbelstrom-Verfahren eingesetzt. Zur Ermittlung
des Längsbogens
wird insbesondere eine Spannungsanalyse im Band durchgeführt.
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Besonders bevorzugt übermittelt
eine Regeleinrichtung einen Wert der Verschiebung der Ober- und/oder
Unterwalze und/oder einen Wert des Drehmomentunterschieds an das
die Verschiebung bzw. den Drehmomentunterschied erzeugende Stellglied. Diese
Regelvorrichtung verwendet bevorzugt als Eingangsgröße ein Signal,
das die Form des Bandes wiedergibt, beispielsweise das Signal einer
Bandformmessung.
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Insbesondere bevorzugt wird durch
die Regeleinrichtung aus Informationen über die Form des Bandes und/oder
die Einstellung von die Bandform be einflussenden Stellgrößen einer
Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens ein durch die Verlagerung der Ober- und/oder Unterwalze
und/oder den Drehmomentunterschied zu erzeugender Längsbogenverlauf
ermittelt und der Längsbogenverlauf
in einen Wert für
die Verlagerung der Ober- und/oder Unterwalze und/oder einen Wert
für einen
Drehmomentunterschied umgesetzt.
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Diese Vorgehensweise erlaubt es,
durch die Verschiebung der Oberwalze zur Unterwalze oder den Drehmomentunterschied
eine Sollunplanheit zu erzeugen, die durch weitere Einflußfaktoren
auf die Planheit des Bandes aufgehoben wird, um nach Durchführung des
Verfahrens ein planes Band, bzw. ein Band mit einem vorbestimmten,
insbesondere geringen Längsbogen
zu erhalten. So kann bei Kenntnis einer gegebenen, nicht änderbaren
unterschiedlichen Schmiermittelzufuhr auf die Ober- und die Unterseite
des Bandes, die ihrerseits einen Längsbogen herbeiführt, durch
Versatz der Oberwalze im Verhältnis
zur Unterwalze in dem Band eine inhomogene Verformung erzeugt werden,
die der durch die unterschiedliche Schmiermittelzufuhr erzeugten
inhomogenen Verformung gegenläufig
ist. Damit wird im Ergebnis ein planes Band mit an der Ober- und
der Unterseite gleichen Eigenspannungen erzeugt.
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Die vorbeschriebenen Vorteile lassen
sich durch die erfindungsgemäße Verwendung
eines Walzgerüsts
mit einer Oberwalze und einer Unterwalze und mit einer mindestens
eine der Walzen senkrecht zu ihrer Achse verlagernden Vorrichtung
zum Erzeugen eines zur Bandlaufrichtung geneigten Verlaufs der durch
die Walzenachsen bestimmten Ebene erzielen. Hierdurch wird es möglich, mit
einem derartigen Walzgerüst
auf einfache Weise ein Band mit einer vorbestimmten Planheit, bzw.
einem vorbestimmten Längsbogen
zu erzeugen.
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Ebenso lassen sich die vorbeschriebenen Vorteile
durch die Verwendung eines Walzgerüsts mit einer Oberwalze und
einer Unterwalze und mit einer mindestens eine der Walzen senkrecht
zu ihrer Achse verlagernden Vorrichtung zum Erzeugen eines vorbestimmten
Längsbogens
des gewalzten Bandes nach einem achsparallelen Anordnen der Ober-
und Unterwalze beim Walzen, bei dem die Achsen der Ober- und Unterwalze
ein zur Bandlaufrichtung geneigter Verlauf der durch die Walzenachsen
bestimmten ebene erzeugt wird, erzielen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung ist eine Walzenanordnung in einer Seitenansicht
gezeigt.
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Die Walzenanordnung wird durch eine
Oberwalze 1 und eine Unterwalze 2 gebildet, durch
die ein Band 3 in Richtung des Pfeils A geführt wird.
Vor und hinter dem Walzspalt wird das Band 3 über Umlenkrollen 4, 5 geführt. Durch
die Anordnung der Umlenkrolle 4 wird das Band 3 vor
dem Walzspalt in Abweichung von der Stichlinie B geführt. Sprühdüsen 6, 7 sind
stromaufwärts
des Walzspalts angeordnet. Diese führen der Ober- und Unterseite
des Bands 3 unterschiedliche Mengen an Schmiermittel zu.
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Durch die von der Stichlinie B abweichende Führung des
Bandes 3 und die unterschiedliche Schmiermittelzufuhr werden
beim Walzen des Bandes 3 im Walzspalt mit vertikal übereinander
angeordneten Walzen in dem Band 3 an der Bandoberseite
und der Banduunterseite unterschiedliche Verformungen und somit
unterschiedliche Längseigenspannungen
erzeugt. Diese sind über
der gesamten Breite des Bandes konstant und führen beim Auslegen den Bandes 3 zu
einem Längsbogen,
bei dem sich das Band um eine quer zur Bandlaufrichtung stehende
Achse nach oben wölbt.
Um diesem Längsbogen
entgegenzuwirken, wird die Oberwalze 1 um den Betrag d
entgegen der Bandlaufrichtung verschoben. Die Oberwalze 1 und
die Unterwalze 2 sind, wie dargestellt, beim Walzen achsparallel
angeordnet, wobei die Achsen jedoch horizontal verlagert sind. Durch diese
Anordnung der Walzen werden ebenfalls an der Bandoberseite und der
Bandunterseite unterschiedliche Verformungen erzeugt, die jedoch
denen der durch andere Einflüsse
erzeugten Längseingenspannungen
entgegengesetzt sind. Hierdurch wird ein planes Band erzeugt, das
keinen Längsbogen aufweist.