DE1301295B - Method and device for changing the tension distribution over the strip width when rolling strip under tension - Google Patents
Method and device for changing the tension distribution over the strip width when rolling strip under tensionInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ändern der Spannungsverteilung über die Bandbreite beim Walzen von Band unter Zug durch eine außerhalb des Walzspaltes vorgenommene unterschiedliche, über die Bandbreite sich stetig ändernde Auslenkung des Bandes der Walzebene und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung hat sich dabei die Aufgabe gestellt, die Änderung der Spannungsverteilung so vorzunehmen, daß die beim Walzen von Band, insbesondere von Stahlband auftretenden dickenabweichungen beseitigt werden. Diese Dickenabweichungen bestehen z. B. beim Walzen von Kaltband aus einer Art Doppel-Konvexprofil des Bandes, d. h. die Stärke des Bandes nimmt von der Bandmitte her nach beiden Seiten mehr oder weniger gleichmäßig ab.The invention relates to a method for changing the stress distribution over the bandwidth when rolling the strip under tension through an outside of the roll gap undertaken different deflections that constantly change over the bandwidth of the strip of the rolling plane and devices for carrying out this process. the Invention has set itself the task of changing the voltage distribution to be carried out in such a way that those occurring during the rolling of strip, in particular of steel strip thickness deviations are eliminated. These thickness deviations exist z. B. at Rolling cold strip from a type of double convex profile of the strip, d. H. the strenght of the tape increases more or less evenly from the center of the tape to both sides away.
Es ist bereits ein Verfahren bekannt (USA.-Patentschrift 2121929) nachdem bei Warmbandwalzwerken jeweils eine Arbeitswalze eines jeden Gerüstes mit einem konkaven und eine mit einem konvexen Mantelprofil zu versehen. Dabei wechselt in Bandlaufrichtung die obere Anordnung einer konkaven mit einer konvexen Arbeitswalze ab, so daß das Band beim Durchlaufen ständig abwechselnd nach oben und nach unten gekrümmt wird. Der Krümmungsradius wird dabei bis zum Erreichen des Fertigungsgerüstes immer kleiner gehalten bis zum ebenen Austritt aus dem Fertiggerüst. Die Anwendung dieses Verfahrens soll dem Absprengen des Walzzunders dienen, und die Bandzugverteilung über die Bandbreite ändern; es eignet sich jedoch nicht zur Dickenkorrektur, da das Band ohne Rücksicht darauf, ob eine Dickenabweichung vorliegt oder nicht, stetig nach festgelegten Werten abgebogen wird. Darüber hinaus können die ständigen Bandzugänderungen sogar unerwünschte Dickenänderungen erst hervorrufen.A method is already known (US Pat. No. 2121 929) according to which, in hot strip rolling mills, one work roll of each stand is provided with a concave and one with a convex jacket profile. The upper arrangement of a concave and a convex work roll alternates in the direction of travel of the strip, so that the strip is continuously curved alternately upwards and downwards as it passes through. The radius of curvature is kept smaller and smaller until the production stand is reached until it exits the finishing stand in a plane manner. The application of this method is intended to blast off the mill scale and to change the strip tension distribution over the strip width; however, it is not suitable for correcting the thickness, since the strip is continuously bent according to specified values, regardless of whether or not there is a thickness deviation. In addition, the constant changes in belt tension can even cause undesired changes in thickness in the first place.
Man hat auch schon vorgeschlagen (deutsche Patentanmeldung B 11937) in Längsrichtung gleichmäßig starke Bleche oder Bänder dadurch herzustellen, daß in Abhängigkeit von einer gemessenen Dickenabweichung der Haspelzug geändert wird. Die Banddickenabweichung wird über an den Anstellspindeln angeordnete Druckmeßgeräte ermittelt, deren Ausgangssignale über Verstärker zur Steuerung des Haspelmotors dienen. Auf diese Weise kann zwar der Bandzug insgesamt, nicht aber die Bandzugverteilung über die Bandbreite geändert werden, da die Druckmeßgeräte unabhängig von der Lage der jeweiligen Dickenabweichung in bezug auf die Bandbreite arbeiten.It has also been proposed (German patent application B 11937) to produce sheets or strips of uniform thickness in the longitudinal direction by changing the reel tension as a function of a measured deviation in thickness. The strip thickness deviation is determined by means of pressure measuring devices arranged on the adjusting spindles, the output signals of which are used via amplifiers to control the reel motor. In this way, the strip tension as a whole can be changed, but not the strip tension distribution over the strip width, since the pressure measuring devices work independently of the position of the respective thickness deviation in relation to the strip width.
Schließlich ist es auch schon bekannt (USA.-Patentschrift 3 081651) zur Korrektur von Dickenabweichungen quer zur Walzrichtung in Abhängigkeit von der Gemessenen Dickenabweichung des Bandes die Bandzugverteilung über die Bandbreite mittels Auslenkung des Bandes durch eine Biegewalze zu ändern. Die Auslenkung des Bandes wird dabei je nach der gemessenen Dickenabweichung durch zwei starre Biegewalzen mehr oder minder stark gegenüber der horizontalen, eigentlichen Walzebene geneigt, vorgenommen. Dabei liegen aber die beiden Walzen stets parallel zueinander in einer vertikalen Schwenkebene und das Band wird in dem Spalt zwischen den Walzen nicht gekrümmt. Dies hat zur Folge, daß die Änderung der Spannungsverteilung mit einem Walzenpaar jeweils nur von der einen oder der anderen Bandkante her in einer Richtung über die gesamte Bandbreite möglich ist und eine eventuelle Gegenkorrektur von der anderen Bandkante her, mit einem zweiten in Bandbewegungsrichtung nachfolgend angeordneten Walzenpaar erfolgen muß. Neben der Notwendigkeit der Anwendung zweier solcher vollständiger schwenkbarer Walzenpaare, ergibt sich dabei noch der weitere Nachteil, daß die Änderungen der Spannungsverteilung von der Bandmitte nach der einen und der anderen Bandseite in Bandlängsrichtung örtlich nicht zum gleichen Zeitpunkt erfolgen und deshalb leicht Verwindungsspannungen über die Bandlänge hervorgerufen werden.Finally, it is already known (US Pat. No. 3,081,651) to correct thickness deviations across the rolling direction as a function of the measured thickness deviation of the strip to change the strip tension distribution over the strip width by deflecting the strip by a bending roller. The deflection of the strip is carried out, depending on the measured thickness deviation, by two rigid bending rollers inclined to a greater or lesser extent with respect to the actual horizontal rolling plane. However, the two rollers are always parallel to one another in a vertical pivot plane and the belt is not bent in the gap between the rollers. The consequence of this is that the change in the stress distribution with a pair of rollers is only possible from one or the other belt edge in one direction over the entire belt width and a possible counter-correction from the other belt edge with a second pair of rollers arranged downstream in the direction of belt movement must be done. In addition to the need to use two such completely pivotable roller pairs, there is the further disadvantage that the changes in the tension distribution from the center of the belt to one and the other side of the belt in the longitudinal direction of the belt do not occur locally at the same time and therefore easily cause torsional stresses over the length of the belt will.
Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, die Auslenkung von einem Höchst- oder Mindestwert in der Bandmitte nach den beiden Bandkanten hin stetig ab- oder zunehmend in der gleichen Richtung vorzunehmen, d. h. ein von der Bandmitte her gesehen symmetrisches Spannungsverteilungsbild zu erzeugen. Diese Auslenkung kann, wie die Erfindung weiter vorsieht, mittels einer einzelnen Auslenkrolle vorgenommen werden, die in an sich bekannter Weise durch außerhalb der beiden Lager der Rolle angreifende Stehmittel ausbiegbar ist. An Stelle dieser Auslenkrolle läßt sich auch ein Auslenkrollenpaar verwenden, das nach Art der bereits erläuterten Rollenanordnung zur Walzzunderabsprengung in Warmbandwalzwerken aus einer Rolle mit konvexen und einer Rolle mit konkaven Mantellinienverlauf besteht.In contrast, the invention proposes that the deflection from a maximum or the minimum value in the middle of the strip gradually decreases or decreases after the two strip edges increasingly in the same direction, d. H. one from the middle of the band seen to generate symmetrical stress distribution image. This deflection can as the invention further provides, made by means of a single deflection roller be carried out in a manner known per se by outside the two camps of the role attacking standing means is bendable. In place of this deflection roller can also Use a pair of deflecting rollers that resemble the roller arrangement already explained for blasting off mill scale in hot strip mills from a roll with convex and a role with a concave surface line.
Wie sich die Erfindung im einzelnen verwirklichen und weiter ausgestalten läßt, wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Banddickenkorrektur, F i g. 2 eine Draufsicht auf die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung, F i g. 3 eine Ansicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung in Bandrichtung, F i g. 4 eine vergrößerte Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung zur Dickenkorrektur, F i g. 5 eine Schemaskizze, aus der sich die Durchbiegung der erfindungsgemäßen Deflektionswalze in Abhängigkeit von der Art des Biegemomentes ergibt, F i g. 6 eine Ansicht in Bandrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels und F i g. 7 einen Vertikalschnitt durch die in F i g. 6 dargestellte Vorrichtung nach der Linie VII-VII.How the invention can be implemented and developed in detail lets, is based on the embodiments shown in the drawing in detail explained. F i g. 1 is a side view of a device according to the invention for tape thickness correction, F i g. FIG. 2 is a plan view of the FIG. 1 shown Device, FIG. 3 is a view of the FIG. 1 shown device in Tape direction, F i g. 4 is an enlarged side view of the FIG. 1 shown Thickness Correction Device, F i g. 5 is a schematic diagram showing the deflection of the deflection roller according to the invention depending on the type of bending moment gives, F i g. 6 is a view in the direction of the tape of a second exemplary embodiment and F i g. 7 shows a vertical section through the FIG. 6 shown device after the line VII-VII.
Im Fertiggerüst 10 liegen zwei Arbeitswalzen 11, sowie entsprechende Stützwalzen 12; der Auslaufseite des Fertiggerüstes 10 ist eine Zug- und Umlenkvorrichtung 13 nachgeschaltet, die im wesentlichen aus zwei übereinanderliegenden Rollen 14 und 15 besteht, um die das Band S herumgeführt werden kann. Das Band S kann jedoch, wie sich aus F i g. 1 ergibt, auch horizontal über die Zug- und Umlenkrollen 14,15 hinweggeführt werden, wobei der Bandzug dann durch einen Haspel 17 aufgebracht wird. Auf dem Haspel 17 der F i g.1 sind sowohl die erste Windung als auch die letzte Windung eines Bundes C dargestellt.In the finishing stand 10 there are two work rolls 11 and corresponding backup rolls 12; the outlet side of the finishing stand 10 is followed by a pulling and deflecting device 13 which essentially consists of two superposed rollers 14 and 15 around which the band S can be guided. However, as can be seen from FIG. 1 results, can also be guided horizontally over the tension and deflection rollers 14, 15, the tape tension then being applied by a reel 17 . On the reel 17 of FIG. 1, both the first turn and the last turn of a coil C are shown.
Zwischen den Zug- und Biegerollen 14,15 und dem Haspel 17 befindet sieh die erfindungsgemäße Vorrichtung 18 zur Korrektur von Dickenabweichungen.The device 18 according to the invention for correcting deviations in thickness is located between the tension and bending rollers 14, 15 and the reel 17.
Die Vorrichtung 18 zur Banddickenkorrektur besteht aus einem Rahmen 19 mit einer Traverse 21, auf der die ortsfesten Innenlager 22, 23 der erfindungsgemäßen Deflektionswalze 25 ortsfest angeordnet sind. Die beiden inneren Lager 22, 23 unterteilen die Auslenkrolle 25 in einen mittleren Teil 26 sowie in zwei äußere Teile 27 und 28. Die Vorrichtung 18 ist so ausgelegt, daß nur der mittlere Teil 26 mit dem Band S in Berührung kommt. Die Enden der Auslenkrolle 25 liegen in äußeren höhenverstellbaren Lagern 29 und 30 innerhalb von Lagergehäusen 31 und 32. Die Lagergehäuse 31, 32 sitzen auf vertikalen Stellschrauben 33, 34, zur Höhenverstellung der Enden der Auslenkrolle 25.The device 18 for tape thickness correction consists of a frame 19 with a cross member 21 on which the stationary inner bearings 22, 23 of the deflection roller 25 according to the invention are arranged in a stationary manner. The two inner bearings 22, 23 divide the deflecting roller 25 into a central part 26 and into two outer parts 27 and 28. The device 18 is designed so that only the central part 26 comes into contact with the belt S. The ends of the deflecting roller 25 lie in outer, height-adjustable bearings 29 and 30 within bearing housings 31 and 32. The bearing housings 31, 32 sit on vertical adjusting screws 33, 34 to adjust the height of the ends of the deflecting roller 25.
Die Stellschraube 33 kämmt mit der Schnecke einer horizontalen Stellwelle 35, die durch eine Hohlwelle 37 geführt ist und in einem Handrad 36 endet. Die Hohlwelle 37 trägt an ihrem freien Ende ein Handrad 38 und am anderen Ende ein Zahnrad, das über eine Kette 39 mit einem Zahnrad 41 einer horizontalen Stellwelle 42 verbunden ist, deren als Schnecke ausgebildetes freies Ende mit der Stellschraube 34 kämmt. Das eine Ende der Auslenkrolle 25 ist mit einem Antriebsmotor 43 verbunden, dessen Drehzahl auf die Bandgeschwindigkeit abgestellt ist. Durch Betätigung der beiden Stellschrauben 33 und 34 werden die äußeren Teile 27,28 der Auslenkrolle 25 abgebogen, wobei gleichzeitig der mittlere Teil 26 der Auslenkrolle 25 in Richtung auf das Band oder von diesem weg durchgebogen wird. Die Art der Durchbiegung der Auslenkrolle 25 ist schematisch in F i g. 5 dargestellt. Zur Anzeige der Walzendurchbiegung ist an dem einen Ende der Auslenkrolle 25 ein über einer Skala 45 liegender Zeiger 44 angeordnet (F i g. 4).The adjusting screw 33 meshes with the worm of a horizontal adjusting shaft 35, which is guided through a hollow shaft 37 and ends in a hand wheel 36. The hollow shaft 37 carries a handwheel 38 at its free end and a gearwheel at the other end, which is connected via a chain 39 to a gear 41 of a horizontal adjusting shaft 42, the free end of which, designed as a worm, meshes with the adjusting screw 34. One end of the deflecting roller 25 is connected to a drive motor 43, the speed of which is adjusted to the belt speed. By operating the two screws 33 and 34, the outer portions are bent 27,28 of cam roller 25, at the same time the middle part 26 is bent to the deflection roller 25 in the direction of the belt or away from it. The type of deflection of the deflecting roller 25 is shown schematically in FIG. 5 shown. To indicate the roll deflection, a pointer 44 lying above a scale 45 is arranged at one end of the deflecting roller 25 (FIG. 4).
Die Länge der beiden äußeren Teile 27,28 der Auslenkrolle 25 ist größer als die Hälfte des Mittelteiles 26, so daß sich die Walzenenden entsprechend stärker durchbiegen als der Mittelteil 26. An Stelle der beiden Stellschrauben 33, 34 können selbstverständlich auch andere Mittel zur Vertikalverstellung der Walzenenden benutzt werden. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch auf der Einlaufseite des Fertiggerüstes 10 angeordnet sein, doch ist die in F i g. 1 dargestellte Anordnung vorzuziehen, da die Zug- und Biegewalzen 14,15 einen niedrigen Bandzug zwischen ihnen und dem Bandhaspel 17 bedingen. Auf diese Weise wird die negative Auswirkung der Exzentrizität des Bundes C bzw. Haspels 17 auf die Banddicke weitestgehend ausgeschaltet.The length of the two outer parts 27,28 of the cam roller 25 is greater than half of the central part 26, so that the roller ends corresponding to more 26 than the central portion to bend point of the two screws 33, 34. Of course, other means may be used for vertical adjustment of the Roll ends are used. Likewise, the device according to the invention can also be arranged on the inlet side of the finishing stand 10, but the one shown in FIG. 1 is preferable because the tension and bending rollers 14, 15 cause a low strip tension between them and the strip reel 17. In this way, the negative effect of the eccentricity of the coil C or reel 17 on the strip thickness is largely eliminated.
Zur Erläuterung der Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man davon ausgehen, daß beim Walzen eines Stahles mit mittlerem Kohlenstoffgehalt Zugkräfte von 0 - 1,8-2,5 t/cm2 für die Dickenkorrektur erforderlich sind. Die Bestimmung des Bandzugunterschiedes, d. h., des Unterschiedes zwischen dem maximalen und dem minimalen Längszug ergibt sich aus den nachfolgenden Gleichungen: Sd = Bandzugunterschied L = Bandlänge unter Zug d L = elastische Dehnung E = Elastizitätsmodul Angenommen, daß L = 300 cm und E = 2,2.103 (t/cm2) und Sd = 2,2 t/cm2 ist, dann ergibt sich: Aus der vorstehenden Gleichung (2) ergibt sich, daß die Auslenkrolle 25 so ausgelegt werden muß, daß sie in der Lage ist, auf das Band eine elastische Dehnung von etwa 0,3 cm aufzugeben. Dies ist mit der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ohne weiteres möglich, wenn der Haspel 17 so angeordnet ist, daß das Band S die Auslenkrolle 25 teilweise umschlingt. Die für eine elastische Auslenkung bzw. Dehnung von etwa 0,3 cm erforderliche Walzendurchbiegung ergibt sich wie folgt: a = Umschlingung der Auslenkrolle 25, durch das Band in Winkelgrad, d = Walzendurchbiegung (s. F i g. 5), D = der Durchmesser der Auslenkrolle.To explain the effect of the device according to the invention, it can be assumed that when rolling a steel with a medium carbon content, tensile forces of 0-1.8-2.5 t / cm2 are required for the thickness correction. The determination of the tape tension difference, ie the difference between the maximum and the minimum longitudinal tension, results from the following equations: Sd = tape tension difference L = tape length under tension d L = elastic elongation E = modulus of elasticity Assuming that L = 300 cm and E = 2.2.103 (t / cm2) and Sd = 2.2 t / cm2, then we get: From the above equation (2) it follows that the deflecting roller 25 must be designed in such a way that it is able to apply an elastic elongation of about 0.3 cm to the belt. This is easily possible with the device shown in the drawing if the reel 17 is arranged in such a way that the band S partially wraps around the deflecting roller 25. The roller deflection required for an elastic deflection or elongation of about 0.3 cm results as follows: a = wrapping around the deflection roller 25, through the belt in angular degrees, d = roller deflection (see FIG. 5), D = the Diameter of the deflection roller.
Bei der Errechnung von D beginnen wir mit der Gleichung: ist. Wenn a = 60° ist, ergibt sich für die Walzendurchbiegung Aus Vorstehendem ergibt sich, daß sich bei einer bis 0,3 cm biegbaren Auslenkrolle und einem Umschlingungswinkel von 60° eine wirksame Änderung der Zugverteilung über die Bandbreite ergibt, wobei mit steigendem Bandzug für einen gegebenen Walzspalt die Dickenreduzierung ebenfalls ansteigt. Versuche haben ergeben, daß eine verhältnismäßig große Durchbiegung der Auslenkrolle bei üblichen Umschlingungswinkeln erforderlich ist. Dabei kann es vorkommen, daß die Änderung des Umschlingungswinkels a von Einfluß ist, so daß die Durchbiegung der Auslenkrolle entsprechend geändert werden muß. Die Auslenkrolle 25 kann auch ballig ausgebildet sein, wodurch die Auslenkwirkung erhöht wird.In calculating D we start with the equation: is. If a = 60 °, the result is the roll deflection From the above it follows that with a deflecting roller that can be bent up to 0.3 cm and a wrap angle of 60 ° there is an effective change in the tension distribution over the strip width, the thickness reduction also increasing with increasing strip tension for a given roll gap. Tests have shown that a relatively large deflection of the deflecting roller is necessary with normal wrap angles. It can happen that the change in the wrap angle a has an influence, so that the deflection of the deflection roller must be changed accordingly. The deflecting roller 25 can also be of spherical design, as a result of which the deflecting effect is increased.
In den F i g. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem in einem Walzenständer 46 zwei gemeinsam verstellbare Walzen 47, 48 angeordnet sind. Die obere Walze 47 ist konvex und die untere Walze 48 konkav ausgebildet, wobei die Krümmungsradien der Oberflächen gleich sind. Der Spalt zwischen den beiden Walzen 47,48 ist so groß, daß ein Band berührungsfrei hindurchgeführt werden kann. Die gemeinsame Verstellung der beiden Walzen 47, 48 in der Vertikalen erfolgt durch Stellschrauben 49, wobei Kolbenzylinder 50 die Walzen gegen die Schrauben 49 drücken. Über Antriebswellen 51 sind die Walzen 47,48 angetrieben. Wie sich aus F i g. 7 ergibt, liegt die Biegevorrichtung zwischen dem Fertiggerüst 52 einerseits und einer Stützwalze 53 andererseits.In the F i g. 6 and 7 is another embodiment of the invention shown, in which in a roller stand 46 two jointly adjustable rollers 47, 48 are arranged. The upper roller 47 is convex and the lower roller 48 is concave formed, wherein the radii of curvature of the surfaces are the same. The gap between the two rollers 47,48 is so large that a tape is non-contact can be passed through. The common adjustment of the two rollers 47, 48 in the vertical is done by adjusting screws 49, with piston cylinder 50 the rollers press against the screws 49. The rollers 47, 48 are driven via drive shafts 51. As can be seen from FIG. 7 results, the bending device lies between the finishing stand 52 on the one hand and a support roller 53 on the other hand.
Durch gemeinsame Vertikalverstellung der Walzen 47, 48 kann das Band entweder durch die obere Walze 47 im mittleren Bereich oder durch die untere Walze 48 an den Längsseiten abgebogen werden. Im ersteren Falle wird der Bandzug im mittleren Bereich, im letzteren Falle an den Längsseiten erhöht, je nachdem, ob der Mittelteil des Bandes gespannt und die Längsseiten wellig sind oder umgekehrt.By jointly adjusting the rollers 47, 48 vertically, the belt either by the upper roller 47 in the middle area or by the lower roller 48 can be bent on the long sides. In the former case, the tape tension is in the middle Area, in the latter case, increased on the long sides, depending on whether the central part of the belt is stretched and the long sides are wavy or vice versa.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum Walzen jeder Art von flachem Band, insbesondere jedoch zum Walzen von Stahlband, wobei in jedem Falle ein völlig ebenes und von Dickenschwankungen freies Endprodukt entsteht.The device according to the invention is suitable for rolling of any kind of flat strip, but especially for rolling steel strip, in any case the result is a completely flat end product free of fluctuations in thickness.
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