DE1402022B2

DE1402022B2 - Verfahren und vorrichtung zum fuehren von baendern grosser laenge in der arbeitsachse von walzwerken

Info

Publication number: DE1402022B2
Application number: DE19591402022
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Institut de Recherches de la Side rurgie Francaise, Saint Germam en Laye, Seine et Oise (Frankreich)
Priority date: 1958-10-31
Filing date: 1959-12-16
Publication date: 1971-09-09
Also published as: US3157073A; GB930906A; FR1226478A; DE1402022A1; FR1226445A; GB930907A

Description

Bekanntlich ist die Lage eines einem Walzvorgang unterworfenen Bandes in der Achse eines mit glatten Walzen versehenen Walzwerks eine labile Gleichgewichtslage. Bei Fehlen besonderer Maßnahme zur Stabilisierung dieser Lage, wie z. B. seitliche Führangen oder ein nach hinten ausgeübter Zug, nimmt eine seitliche Verschiebung des Bandes nach der einen oder der anderen Seite des Walzwerks schnell zu, so daß sich das Band bald an den Zapfen befindet.

In vielen Fällen können diese Maßnahmen zum Halten des Bandes in der Achse des Walzwerks jedoch nicht benutzt werden. Bei einem Warmwalzwerk für verhältnismäßig dünne Bänder würden diese bei der Abstützung an seitlichen Führungen verquetscht werden, während ein nach hinten gerichteter Zug zu unzulässigen Einschnürungen führen würde.

Gemäß einem bekannten Verfahren kann man ein Band in einem Warmwalzwerk dadurch führen, daß man den Walzen ein solches Profil gibt, daß die Längsmantellinien konkav gekrümmt sind. Solche Walzen ergeben jedoch ein Walzgut, dessen Dicke in der Mitte größer ist als an den Rändern.

Es sind auch schon sogenannte überkompensierte Walzwerke bekannt, bei denen das Band dadurch in der Mitte des Walzwerks gehalten bzw. bei Auswanderung wieder in die Mitte zurückgeführt wird, daß auf der Seite, nach der das Band auswandert, auf Grund der höheren Beanspruchung der Druckzylinder die Walzen dieser Seite einander genähert werden. Gleichzeitig entfernen sich die Walzen auf der anderen Seite voneinander, weil auf dieser Seite die Beanspruchung verringert wurde. Bei einem solchen überkompensierten Walzwerk ist jedoch eine gleichbleibende Dicke des Walzgutes nicht gewährleistet, da, wenn die Beanspruchung des Walzwerkes sich erhöht, die Walzen einander mehr genähert werden, als es notwendig wäre, um eine exakte Kompensation zu erzielen.

Will man bei einem solchen überkompensierten Walzwerk eine gleichbleibende Dicke des Walzgutes erzielen, so muß auf beiden Seiten der Walzenstraße gleichzeitig von den die Überkompensierung hervorrufenden Einstellkräften ein Betrag in der Größe abgezogen werden, daß eine exakte Kompensation bewirkt wird.

Dies wird bei einem Walzwerk, bei dem der Walzenspalt mittels unabhängig voneinander auf die beiden Seiten des Walzwerkes einwirkender selbsttätiger Druckvorrichtungen eine Berichtigung erfährt, die größer ist als diejenige, die zur exakten Kompensation der durch Walzdruckänderungen hervorgerufenen Walzspaltänderungcn notwendig wäre, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Einstellungen der beiden Walzwcrkseiten gleichzeitig eine Berichtigung erfahren, die die Wirkung der beidseitigen Überkompensation hinsichtlich gleichzeitig und gleichsinnig erfolgender gleicher Walzdruckänderungen aufhebt.

Hierzu dient eine bei einem hinsichtlich seiner beiden Seiten getrennt überkompensierten Walzwerk übliche Vorrichtung, bei der die den Zu- und Abfluß der Druckflüssigkeit der Druckvorrichtung bewirkenden Steuerorgane durch die relativen Ver-Schiebungen des Kolbens und eines dem im Druckzylinder derselben Walzwerkseite herrschenden Druck ausgesetzten Tauchkolbens gesteuert werden.

der auf eine Gegenfeder wirkt, die eine geringere Rückstellkraft als die zur exakten Kompensation notwendige aufweist, wobei diese Vorrichtung gemäß der Erfindung so ausgebildet ist, daß auf einer jeden Walzwerkseite ein dem Arbeitsdruck des Druckzylinders der anderen Walzwerkseite ausgesetzter Hilfskolben mit einem wirksamen Querschnitt vorgesehen ist, der kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Tauchkolbens, wobei der Hilfskolben mit dem Tauchkolben entgegenwirkend starr gekuppelt ist und die Differenz der wirksamen Querschnitte des Tauchkolbens und des Hilfskolbens der exakten Kompensation entspricht, der gegenüber das Doppelte des wirksamen Querschnittes des Hilfskolbens den Anteil der Überkompensation angibt.

Die Wirkungsweise einer solchen Vorrichtung ist in der Zeichnung an Hand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte hydraulische Druckvorrichtung für Walzwerke mit Kompensation der elastischen Verformung des Walzwerkes,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit zusätzlichen, zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Teilen,

Fig. 3 eine Ansicht einer mit der Vorrichtung nach F i g. 2 zusammenwirkenden Hilfsvorrichtung,

Fig. 4 die Teilansicht einer mit der Vorrichtung nach den F i g. 2 und 3 wirkungsgleichen Vorrichtung,

Fig. 5 eine vereinfachte Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 4,

F i g. 6 die Anordnung zweier Vorrichtungen gemäß F i g. 2 auf den beiden Seiten des Walzwerkes.

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Anordnung zweier Vorrichtungen nach den Fig. 4 und 5,

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. 2.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausstellvorrichtung eines bekannten überkompenzierten Walzwerkes nimmt der Tauchkolben 1 eines hydraulischen Antriebes, dessen Zylinder 2 in die die beiden Walzen am Walzenständer vereinigende mechanische Kette eingeschaltet ist, selbsttätig die Stellung ein, in welcher die Kontakte 3 und 4 gerade im Begriff sind, sich zu schließen oder zu öffnen. Dieses Ergebnis wird mittels eines Druckmittelkreises erzielt, welcher durch die Leitung 5, das Elektroventil 6, die Leitung 7 und die Pumpe 8 gebildet wird, welche Flüssigkeit aus einem Behälter 9 ansaugt und in welchen die von dem Kolben 1 ausgetriebene Flüssigkeit durch die Leitung 10 zurückfließt. Das Druckmittel wird durch einen elektromagnetischen Kreis gesteuert, der den Kontakt 3, den Elektromagneten 11 des Elektrovcntils und den Kontakt 4 enthält, welcher durch einen Arm 12 am Kolben 1 befestigt ist.

Bei dieser Ausbildung nimmt die Ausfahrlänge h des Kolbens 1 zu, wenn die auf ihn ausgeübte Kraft zunimmt. Dies gestattet die Kompensation der elastischen Verformung des Walzenständers unter dem Walzdruck. Wenn die Steifigkeit der Feder 13, auf welche der Meßkolben 14 einwirkt, kleiner als der der genauen Kompensation der elastischen Verformung des Walzwerkes entsprechende Wert ist, erhält man ein überkompensiertes Walzwerk, das eine stabile Gleichgewichtslage des gewalzten Bandes in der Achse des Walzenständer erzeugt. Die Überkompensation ist abhängig von der Einstellung, welche gleichzeitig mittels der Schrauben 15 der Kontaktscheibe 4 auf beiden Seiten des Walzwerks

gegeben wird. Wenn die Schrauben 15 auf beiden Seiten des Walzwerks gleichzeitig synchron in Abhängigkeit von der Walzkraft so eingestellt werden, daß diese Einstellung der Schrauben 15 die von der geringeren Steifigkeit der Feder 13 herrührende überschüssige Kompensation aufhebt, erhält man dann ein genau kompensiertes Walzwerk. Wenn die günstige Wirkung der Überkompensation für die mittige Führung des Bandes beibehalten werden soll, dürfen lediglich gleichzeitig und gleichsinnig erfolgende gleiche Walzdruckänderungen an den beiden WaI-zenendenabstützungen ausgeglichen werden.

Beim Arbeiten mit der beschriebenen Vorrichtung können Schwierigkeiten auftreten. Es sind daher nachfolgend weitere erfindungsgemäße Vorrichtungen beschrieben, mit welchen selbsttätig die gewünschte Berichtigung erhalten werden kann.

In der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung, die im Prinzip mit der bekannten Vorrichtung eines überkompensierten Walzwerkes übereinstimmt, ist nun jedoch zusätzlich ein Druckmeßkolben 16 mit einer zusätzlichen Gegenfeder 17 vorgesehen. Der Kolben 16 wird mit einem Druck gespeist, welcher gleich dem arithmetischen Mittelwert der in den Druckzylinder 2 auf beiden Seiten des Walzwerks herrsehenden Drücke ist. Ein derartiger mittlerer Druck kann sehr leicht in der schematisch in F i g. 3 dargestellten Weise erhalten werden, bei welcher zwei übereinanderliegende Kolben 18,19 unter den Drükken P₀ bzw. P₁, auf den beiden Seiten des Walzen-Ständers stehen, wobei der Querschnitt des Kolbens 19 das doppelte des Querschnitts des Kolbens 18 beträgt. Hieraus ergibt sich, daß der auf den Kolben 16 wirkende Druck gleich

PA-P,

ist. Die Stellung der Kontakte 3, 4 in F i g. 2 hängt somit von den auf die Kolben 14 und 16 wirkenden Drücken ab, wobei die Wirkung des Kolbens 16 der des Kolbens 14 entgegengesetzt ist. Nun ist aber die Verstellung des Kolbens 16 auf beiden Seiten des Walzenständers die gleiche, da er den gleichen Querschnitt hat, da er mit einer Feder gleicher Steifigkeit zusammenwirkt und da er unter dem gleichen Druck- steht, nämlich dem arithmetischen Mittelwert der in den hydraulischen Antrieben auf den beiden Seiten des Walzwerks herrschenden Drücke. Offenbar können diese Kolben 16, wenn ihr Querschnitt sowie die Steifigkeit ihrer Gegenfeder richtig gewählt ist, selbsttätig die Berichtigung vornehmen, welche bei dem ersten Beispiel mittels einer Drehung der Schrauben 15 erzielt wurde.

Die praktische Ausführung der obigen Vorrichtung wäre schwierig. Sie soll nur zum Verständnis einer anderen Vorrichtung dienen, welche erheblich einfacher auszuführen ist, aber sich prinzipiell nicht von der obigen Vorrichtung unterscheidet. Diese andere Vorrichtung ist in F i g. 4 dargestellt. Man findet hier die gleiche allgemeine Anordnung wie in F i g. 1 wieder, ein Kolben 16 übt jedoch eine Kraft aus, welche sich durch die Wirkung eines Bügels 20 von der von dem Kolben 14 ausgeübten abzieht. Der Kolben 14 ist dem in dem benachbarten hydraulischen Antrieb herrschenden Druck ausgesetzt, während der Kolben 16 dem in dem auf der entgegengesetzten Seite des Walzwerks liegenden hydraulischen Antrieb herrschenden Druck ausgesetzt ist.

Zur Herstellung einer weiteren Vereinfachung kann ohne Änderung des Prinzips der Vorrichtung der Fig. 4 ein einziger Differentialkolben vorgesehen werden, wie in F i g. 5 dargestellt. Der Querschnittsunterschied zwischen dem Tauchkolben 21 und dem mittleren Verbindungsteil 22 zum Hilfskolben 23 muß gleich dem Querschnitt des Kolbens 14 sein, während der Querschnittsunterschied zwischen dem Hilfskolben 23 und dem mittleren Verbindungsteil 22 gleich dem Querschnitt des Kolbens 16 sein muß, damit die beiden Vorrichtungen gleichwertig sind. Nachstehend soll nachgewiesen werden, daß die Vorrichtung der F i g. 4 und 5 die gleichen Betriebseigenschaften wie die Vorrichtung der F i g. 2 haben, von welcher nachgewiesen worden war, daß sie das erfindungsgemäße Prinzip verwirklicht.

Unter Bezugnahme auf das der Vorrichtung der Fig. 2 entsprechende Schema der Fig. 6 und auf das der Vorrichtung der Fi g. 4 und 5 entsprechende Schema der Fig. 7 kann, wenn χ die Verstellung der Spitze des Kontakts 3, 4 von der Anfangsstellung aus unter der Einwirkung der in den hydraulischen Antrieben V₁ und F₂ auf den beiden Seiten des Walzwerks herrschenden Drücke P₀ und P₁, ist, für die erste Vorrichtung geschrieben werden:

Ix =
oder

\ ± ^PA = ^2a~. 2R 2R

2R

^2a~^b

4R

Jr a

_b 4 R

Hierin ist R die Steifigkeit der als gleich angenommenen Federn, während α und b die Querschnitte der Kolben sind.

Für die zweite Vorrichtung erhält man

x- " P - ^ß P, R R

wobei angenommen ist, daß die Steifigkeit der Feder die gleiche wie die der obigen Federn ist, wobei « und β die Nutzquerschnitte der Kolben sind.

Die beiden Vorrichtungen sind daher gleichwertig, wenn

la -b

<x = ■

b_
4

und β =

Es ist zu bemerken, daß bei den Vorrichtungen der F i g. 4 und 5 die genaue Kompensation hergestellt ist, wenn die Drücke in den beiden hydraulischen Antrieben gleich sind, d. h. bei dem normalen Arbeiten des Walzwerks durch die Wirkung dieses gemeinsamen Drucks auf einen fiktiven Meßkolben mit einem Querschnitt« — /?. Ein Druckunterschied zwischen den beiden hydraulischen Antrieben hat eine Veränderung der Stellung des Kontakts 3, 4 zur Folge, welche der Wirkung dieses Druckunterschieds auf einen fiktiven Kolben mit einer Oberfläche a + ß entspricht.

Der Ausdruck κ—β hat einen genau bestimmten Wert, welcher der genauen Kompensation der elastischen Verformung des Walzwerkes entspricht. Die Wahl des Wertes <x + ß bleibt jedoch frei, und dieser wird so bestimmt, daß er die Stabilität des Bandes in der Achse des Walzwerkes unter günstigen Bedingungen gewährleistet.

Man kann auch weitergehen und auf die Konstanz der Dicke des Walzgutes verzichten, aber die von der

Überkompensierung herrührende Wirkung auf die Führung des Bandes beibehalten, wodurch mittels dieser gleichen Vorrichtung Walzwerke erhalten werden, welche von einem überkompensierten Walzwerk verschiedene Betriebseigenschaften haben, z. B. ein gegenkompensiertes Walzwerk. Dieser Ausdruck bezeichnet ein Walzwerk, bei welchem die Walzspaltänderung stärker als der des nicht mit einer Regelvorrichtung versehenen Walzwerkes ist. Eine derartige Eigenschaft kann für ein Dressierwalzwerk interessant sein, mit welchem man bei beliebigen Dickenabweichungen am Eingang des Walzwerks eine möglichst konstante Dickenverringerung zu erzielen sucht. Dieses Ergebnis kann offenbar, wie in F i g. 8 dargestellt, mittels eines Meßkolbens erzielt werden, bei welchem der Nutzquerschnitt β des Kolbens 23 größer als der Nutzquerschnitt a des Kolbens 21 ist. Wenn sich bei dieser Ausbildung im normalen Betrieb das Band in der Achse des Walzwerks befindet und die in den beiden Druckgeräten herrschenden Drücke gleich sind, hat eine Vergrößerung dieses Drucks infolge einer Zunahme der Dicke des Bandes am Eingang eine Bewegung der Spitze des Kontakts 3, 4 nach oben und somit eine Abnahme der Ausfahrlänge h des Kolbens 1 zur Folge. Man erhält dann eine neue Einstellung, bei welcher die Ausfahrlänge h des Kolbens 1 kleiner als die ist, welche er bei der vorhergehenden Einstellung hatte. Die Regelvorrichtung hat daher die Wirkung, das Walzwerk etwas zu entlasten, wenn die Dicke am Eingang zunimmt. Dies kann nun gerade bei einem Dressier-Walzwerk wünschenswert sein. Mit dem gleichen über dem Wert von λ liegenden Wert von β behält nun ein derartiges gegenkompensiertes Walzwerk hinsichtlich der Stabilität des Bandes in der Achse des Walzwerks die gleiche Eigenschaft bei, welche ein überkompensiertes Walzwerk hätte. Es sei angenommen, daß sich das Band der Seite des Walzwerks zu nähern sucht, deren Regelvorrichtung in Fig. 5 dargestellt ist. Der Druck wird dann im zugeordneten hydraulischen Antrieb zunehmen und im hydraulischen Antrieb auf der anderen Seite abnehmen. Diese beiden Druckänderungen werden gleichsinnig auf den Kontakt 3, 4 wirken, d. h., sie werden ihn senken. Die Ausfahrlänge h des KoI-bens 1 wird daher zunehmen, so daß auf der dargestellten Seite auf das Walzwerk ein stärkerer Druck ausgeübt wird. Eine ähnliche Überlegung zeigt, daß der Druck des Walzwerks auf der gegenüberliegenden Seite verringert wird. Diese Änderungen der Einstellung sind in der Tat die, welche eine Rückführung des Bandes in die Achse des Walzwerks bewirken. Die Eigenschaft eines überkompensierten Walzwerks hinsichtlich der Stabilität der Lage des Bandes in der Achse des Walzenständers bleibt daher tatsächlich erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Führen von Bändern großer Länge in der Arbeitsachse von Walzwerken unter Verwenden unabhängig voneinander auf die beiden Seiten des Walzwerks einwirkender selbsttätiger Druckvorrichtungen, durch die der Walzenspalt eine Berichtigung erfährt, die größer ist als diejenige, die zur exakten Kompensation der durch Walzdruckänderungen hervorgerufenen Walzspaltänderungen notwendig wäre, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellungen der beiden Walzwerkseiten gleichzeitig eine Berichtigung erfahren, die die Wirkung der beidseitigen Überkompensation hinsichtlich gleichzeitig und gleichsinnig erfolgender gleicher Walzdruckänderungen aufhebt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher auf jeder Seite des Walzwerkes hydraulische Druckvorrichtungen mit einem Druckzylinder und einem Druckkolben vorgesehen sind, deren den Zu- und Abfluß der Druckflüssigkeit bewirkende Steuerorgane durch die relativen Verschiebungen des Kolbens und eines dem im Druckzylinder derselben Walzwerksseite herrschenden Druck ausgesetzten Tauchkolbens gesteuert werden, der auf eine Gegenfeder wirkt, die eine geringere Rückstellkraft als die zur exakten Kompensation notwendige aufweist, so daß ein hinsichtlich seiner beiden Seiten getrennt überkompensiertes Walzwerk entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Walzwerkseite ein dem Arbeitsdruck des Druckzylinders (2) der anderen Walzwerksseite ausgesetzter Hilfskolben (23) mit einem wirksamen Querschnitt vorgesehen ist, der kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Tauchkolbens (21), wobei der Hilfskolben (23) mit dem Tauchkolben (21) entgegenwirkend starr gekuppelt ist und die Differenz der wirksamen Querschnitte des Tauchkolbens (21) und des Hilfskolben (23) der exakten Kompensation entspricht, der gegenüber das Doppelte des wirksamen Querschnittes des Hilfskolbens den Anteil der Überkompensation angibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen