DE19934027B4

DE19934027B4 - Walzgerüst

Info

Publication number: DE19934027B4
Application number: DE19934027A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Nihei; Takehiko Saito; Minoru Igari; Yoshio Takakura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: DE19934027A1; KR100592022B1; JP3251549B2; US6286354B1; KR20000011825A; US6151943A; JP2000033405A

Abstract

Walzgerüst mit
– zwei Arbeitswalzen (1a, 1b), zwei Stützwalzen (2a, 2b) und einer oder zwei zwischen einer Arbeitswalze (1a; 1b) und einer Stützwalze (2a; 2b) angeordneten Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale
– eine effektive Walzenlänge L der Stützwalzen (2a, 2b) ist größer als eine minimale Bandbreite Wn und kleiner als eine effektive Länge der Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) und der Arbeitswalzen (1a, 1b) sowie einer maximalen Bandbreite W_max,
– die Zwischenwalzen (3a, 3b) sind gegeneinander und gegenüber den Stützwalzen (2a, 2b) und den Arbeitswalzen (1a, 1b) gekreuzt angeordnet und
– den Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) sind Stellvorrichtungen (7) zugeordnet, welche einen der jeweiligen Bandbreite W entsprechenden maximalen Kreuzungswinkel θ_max einstellen, der bei schmalem Band größer als bei breitem Band ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Seit langem bekannt sind Sexto-Walzgerüste mit zwei Arbeitswalzen, zwei axial verschiebbaren Zwischenwalzen und zwei Stützwalzen, wobei die Walzensätze übereinander in den Gerüstständern angeordnet sind und Biegekräfte auf die Walzen ausgeübt werden können. Die Zwischenwalzen können eine S-förmige Anfangskontur besitzen. Obwohl in diesen Sexto-Walzgerüsten die Steuerung der Bandballigkeit und der Bandform erheblich verbessert ist, konnte eine zufrieden stellende Steuerung der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder unterschiedlicher Breiten von einer geringen bis zu einer großen Breite sichergestellt werden. In den Walzgerüsten mit axial verschiebbaren Zwischenwalzen war die Steuerbarkeit der Balligkeit des Bands in Querrichtung, d.h. der Bandebenheit in Längsrichtung, und der Bandform von sehr breiten Bändern gering, während in den Sexto-Walzgerüsten mit S-förmigen Zwischenwalzen die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform von schmalen Bändern unzureichend war.

In beiden vorgenannten Sexto-Walzgerüsten ergaben sich durch die Axialverschiebungen der Zwischenwalzen verursachte Walzdruckdifferenzen (Höhenausgleichsdifferenz) zwischen der Arbeitsseite und der Antriebsseite, sodass ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand für ihre Einstellung erforderlich war, wobei diese Tendenz bei dem Sexto-Walzgerüst mit den S-förmigen Zwischenwalzen noch deutlicher hervortrat.

Beim modernen kontinuierlichen Kalt- und Warmwalzen wird oftmals gefordert, die Bandballigkeit und die Bandform während des Walzbetriebs plötzlich stark zu ändern. Wenn jedoch die Steuerung von der axialen Bewegung abhängt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit begrenzt, sodass ein befriedigendes Ansprechverhalten nicht erzielt werden kann.

Andererseits sind Walzgerüste bekannt, mit denen eine bessere Steuerung der Bandballigkeit und der Bandform als bei früheren Quarto-Walzgerüsten erzielt werden kann, und zwar ohne die axial verschiebbaren Zwischenwalzen wie in den obigen Sexto-Walzgerüsten, wobei mit dieser Konstruktion die Probleme der Höhenausgleichsdifferenz zwischen der Arbeitsseite und der Antriebsseite und des Ansprechverhaltens beseitigt werden konnten. Beispiele solcher Walzgerüste sind ein Sexto-/Quinto-Walzgerüst, das aus JP 53-66849-A ( US 4.194.382 ) bekannt ist, in dem die axiale Länge (Walzenlänge) der Stützwalzen kleiner als diejenige der Arbeitswalzen und der Zwischenwalzen ist und Zwischenwalzen-Biegevorrichtungen vorgesehen sind, sowie ein Sexto-/Quinto-Walzwerk, das aus JP 61-279 305-A , JP 55-36062-A und US 5.839.313 bekannt ist, in dem Zwischenwalzen gekreuzt angeordnet sind. Auch bei diesen Walzgerüsten besteht jedoch noch immer das Problem, dass die Bandballigkeit und die Bandform von Bändern mit unterschiedlichen Breiten nicht befriedigend gesteuert werden können.

Im Walzgerüst mit kurzen Stützwalzen liegen die Ränder eines breiten Bandes außerhalb der Enden der Stützwalzen, wodurch sich eine relativ große konkave Balligkeit der Bandränder ergibt und der Mittelabschnitt des Bandes übermäßig ausgewalzt wird. Wenn die Walzenlänge der Stützwalzen erhöht wird, ist die Steuerbarkeit der Bandform bei schmalen Bändern ungenügend.

Bei Walzgerüsten mit gekreuzten Zwischenwalzen wird zwischen jeder Zwischenwalze und der zugeordneten Arbeitswalze ein Spalt gebildet, um eine erkennbare Walzenballigkeit zu schaffen, wodurch die Bandform gesteuert werden kann. Die Spaltweite nimmt in Richtung zu den Seitenkanten des Bandes zu und in Richtung zum Mittelabschnitt des Bandes ab. Daher wird eine geeignete Steuerbarkeit der Bandform für ein breites Band erhalten, sie ist jedoch für schmale Bänder ungenügend.

Es ist bisher in Walzgerüsten mit kurzen Stützwalzen und in Walzgerüsten mit gekreuzten Zwischenwalzen trotz der Tatsache, dass eine Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform erzielt werden konnte, die besser als diejenige früherer Quarto-Walzgerüste ist, ohne dass das Problem der Höhenausgleichsdifferenz zwischen der Arbeitsseite und der Antriebsseite und das Problem des Steueransprechverhaltens entstehen, schwierig gewesen, eine zufrieden stellende Steuerbarkeit der Bandform bei Bändern unterschiedlicher Breite sicherzustellen.

Wie erwähnt, ist bei den Sexto-/Quinto-Walzgerüsten mit kurzen Stützwalzen die Steuerbarkeit der Wölbung und der Bandform bei schmalen Bändern besser und bei den Sexto-/Quinto-Walzgerüsten mit gekreuzten Zwischenwalzen die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für breite Bänder verbessert. Daher könnte daran gedacht werden, eine zufrieden stellende Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder unterschiedlicher Breite durch Kombinieren der beiden Walzgerüste sicherzustellen. Der Steuerbereich für ein schmales Band ist jedoch viel kleiner als der Steuerbereich für ein breites Band, weshalb durch die genannte Kombination eine verbesserte Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für schmale Bänder nicht zu erwarten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzgerüst zu schaffen, in dem durch Verbessern der Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder mit kleiner Breite eine geeignete Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder unterschiedlicher Breite von einer kleinen Breite bis zu einer großen Breite sichergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die hohe Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder mit großer Breite wird hauptsächlich durch die Wirkung der Kreuzung der Zwischenwalzen erzielt. Durch Kreuzen der oberen und der unteren Zwischenwalze wird zwischen jeder Zwischenwalze und der zugeordneten Arbeitswalze ein Spalt gebildet, der eine erkennbare Walzenballigkeit schafft, wodurch die Bandballigkeit und die Bandform gesteuert werden. Der erzeugte Spalt vergrößert sich in Richtung der Seitenkanten des Bandes, sodass eine geeignete Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für breites Band erhalten wird.

Der zwischen jeder der oberen und unteren Zwischenwalzen und der jeweiligen Arbeitswalze gebildete Spalt nimmt wegen der Kreuzung der Zwischenwalzen in Richtung zum Mittelabschnitt ab. Daher wird die oben genannte Wirkung für ein Band mit kleiner Breite reduziert. Die Stützwalzen besitzen eine kurze Walzenlänge, wodurch die genannte Absenkung der Wirkung kompensiert wird und eine hohe Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für schmales Band erhalten wird.

Mit der Einstelleinrichtung wird der maximale Kreuzungswinkel der Zwischenwalzen zum Walzen eines schmalen Bandes und zum Walzen eines breiten Bandes verändert. Der maximale Kreuzungswinkel beim Walzens eines schmalen Bandes, dessen Breite kleiner als die effektive Walzenlänge der Stützwalzen ist, ist größer als der maximale Kreuzungswinkel zum Walzen eines breiten Bandes. Dadurch wird der Steuerbereich für schmales Band vergrößert und die Differenz zwischen diesem Steuerbereich und dem Steuerbereich für ein breites Band verringert, sodass sich die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für schmales Band verbessert. Folglich kann eine geeignete Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder unterschiedlicher Breite von kleiner bis großer Breite gewährleistet werden.

Wenn eine Steuerung der Bandballigkeit und der Bandform für breites Band ausgeführt wird, befinden sich die Seitenränder des Bandes außerhalb der Enden der Stützwalzen, da die Stützwalzen eine kurze Walzenlänge aufweisen, weshalb manchmal an der erkennbaren Walzenfläche Diskontinuitätspunkte entstehen, die auf die Zwischenwalzen wirken. Wenn jedoch der zwischen der Zwischenwalze und der Arbeitswalze ausgebildete Spalt gleich ist, kann der Kreuzungswinkel für ein breites Band kleiner als derjenige für schmales Band gemacht werden, weshalb der von der Einstelleinrichtung beim Walzen eines breiten Bandes festgelegte Kreuzungswinkel verhältnismäßig klein sein kann. Daher rufen diese Diskontinuitätspunkte keinerlei besondere Störung hervor, die die Steuerung nachteilig beeinflusst.

Ein Walzgerüst gemäß der Erfindung kann nur eine Zwischenwalze aufweisen, die zwischen der oberen Arbeitswalze und der oberen Stützwalze oder zwischen der unteren Arbeitswalze und der unteren Stützwalze vorgesehen ist, wobei die Zwischenwalze, die in einer im wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet ist, relativ zu dem Paar Arbeitswalzen und dem Paar Stützwalzen gekreuzt werden kann.

Das Walzgerüst ist vorzugsweise so beschaffen, dass die Zwischenwalzenkreuzungswinkel-Einstelleinrichtung den maximalen Kreuzungswinkel θn_max der Zwischenwalze(n) während des Walzens eines schmalen Bandes, dessen Breite Wn kleiner als die effektive Walzenlänge L der Stützwalzen ist, in der Weise einstellt, dass die folgende Gleichung erfüllt ist: θwmax ≤ θnmax ≤ θwmax × (Wwmax/Wn) wobei θw_max der maximale Kreuzungswinkel der Zwischenwalze(n) während des Walzens des Bandes mit maximaler Breite Ww_max ist.

In diesem Aufbau wird verhindert, dass der Betrag der Verschiebung gegenüber der Walzenachse an den gegenüberliegenden Seitenkan ten des Bandes im Zustand mit gekreuzten Walzenübermäßig groß wird, weshalb ein guter Kontaktzustand zwischen den Walzen aufrechterhalten werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal enthält das Walzgerüst vorzugsweise Zwischenwalzen-Biegeeinrichtungen, die auf die Zwischenwalze(n) eine Biegekraft ausüben.

Gemäß einem weiteren Merkmal enthält das Walzgerüst vorzugsweise Arbeitswalzen-Biegeeinrichtungen, die auf die Arbeitswalzen eine Biegekraft ausüben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung entnehmen. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht eines Sexto-Walzgerüsts;
2 einen Abschnitt des Walzgerüsts nach 1 in Seitenansicht;
3 ein Antriebssteuersystem für einen Hydraulikstempel zur Einstellung des Kreuzungswinkels einer oberen Zwischenwalze;
4 eine Ansicht der Spalte zwischen einer Stützwalze und einer Zwischenwalze, und zwischen der Zwischenwalze und einer Arbeitswalze;
5 ein Diagramm der Ergebnisse eines Simulationstests für Bandkronen- bzw. Bandballigkeitssteuerbereiche von erfindungsgemäß und in herkömmlicher Weise gewalzten Bändern unterschiedlicher Breite;
6A, 6B Darstellungen der Balligkeit einer Zwischenwalze im Walzgerüst nach 1;
7 ein Diagramm der Schubkoeffizientenkennlinie beim Walzen mit Schmieröl;
8 eine Seitenansicht der Walzenanordnung in einem Quinto-Walzwerk; und
9 eine Seitenansicht der Walzenanordnung der Walzen in einem Sexto-Walzgerüst des Arbeitswalzentyps gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführung.
Das in den 1 und 2 gezeigte Sexto-Walzgerüst hat je ein Paar obere und untere Stützwalzen 2a und 2b, obere und untere Zwischenwalzen 3a und 3b zwischen den Stützwalzen 2a und 2b und ein Paar obere und untere Arbeitswalzen 1a und 1b. Die Achsen der Zwischenwalzen 3a und 3b verlaufen in horizontaler Ebene parallel zur Ebene des Walzbandes 12 und sind gegenüber den Achsen der Arbeitswalzen 1a und 1b und der Stützwalzen 2a und 2b in entgegen gesetzten Richtungen gekreuzt.
An den Enden der Arbeitswalzen 1a und 1b sind jeweils Einbaustücke 4a, 4b vorgesehen. An diesen Walzeneinbaustücken 4a und 4b sind Walzenbiegeeinrichtungen (z. B. Hydraulikzylinder) 8a und 8b abgestützt, die in gehäusefesten Blöcken 13 angebracht sind. Diese Walzenbiegeeinrichtungen 8a und 8b üben auf die Arbeitswalzen 1a und 1b Biegekräfte aus, sodass die Walzenkurve (Profil) eine konvexe Form oder eine konkave Form annehmen kann.
Die Zapfen der Stützwalzen 2a, 2b sind in Einbaustücken 5a, 5b gelagert. Wie aus 2 ersichtlich, ist die effektive Walzenlänge L der Stützwalzen 2a und 2b kleiner als die effektive Walzenlänge der Arbeitswalzen 1a und 1b und der Zwischenwalzen 3a und 3b und größer als die minimale Breite des Bandes 12.
Die Zapfen der Zwischenwalzen 3a, 3b sind in Zwischenwalzen-Einbaustücken 6a, 6b gelagert. Wie an den Arbeitswalzen-Einbaustücken 4a, 4b greifen auch an den Zwischenwalzen-Einbaustücken 6a, 6b Walzenbiegeeinrichtungen (beispielsweise Hydraulikzylinder) 9a, 9b an, die in den gehäusefesten Blöcken 13 angebracht sind. Die Zwischenwalzen 3a, 3b können durch diese Walzenbiegeeinrichtungen 9a, 9b in eine konvexe Form oder eine konkave Form gebogen werden.
Die Einbaustücke 4a, 4b, 5a, 5b und 6a, 6b sind an den Innenseiten 11 von zwei vertikalen Ständern 10 angeordnet. Durch Druckerzeuger in oberen oder unteren Teilen der Ständer 10 wird die Walzlast zum Auswalzen des Bandes 12 erzeugt.
In den Blöcken 13 sind zusätzlich zu den Walzenbiegeeinrichtungen 8a, 8b und 9a, 9b obere und untere Hydraulikzylinder (von denen nur die oberen Zylinder 7a gezeigt sind) als Stellvorrichtungen zum Einstellen des Kreuzungswinkels der oberen und unteren Zwischenwalzen 3a und 3b angeordnet. Die Achsen der beiden Zwischenwalzen 3a und 3b können relativ zu den Achsen der Arbeitswalzen 1a und 1b und der Stützwalzen 2a und 2b durch die Hydraulikzylinder 7a und 7b schräg gestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Achsen der Arbeitswalzen 1a und 1b und der Stützwalzen 2a und 2b senkrecht zur Walzrichtung des Bandes 12 angebracht.
Zwischen jeder Stützwalze 2a, 2b und jeder Zwischenwalze 3a, 3b ist je ein Ölverteiler 20a, 20b vorgesehen. Je ein weiterer Ölverteiler 21a, 21b ist zwischen jeder Zwischenwalze 3a, 3b und jeder Arbeitswalze 1a, 1b angeordnet. Diese Ölverteiler 20a, 20b, 21a und 21b dienen der Schmierung zwischen den Walzen und erstrecken sich längs der Walzen. Beim Warmwalzen wird geeignetes Schmieröl von den Verteilern 20 und 21 in den Kontaktbereich zwischen den Walzen eingeleitet, wie aus JP 5-50110-A ( US 5.666.837 A und US 5.768.927 A bekannt ist, während beim Kaltwalzen bekanntes Kühlmittelöl zum Kühlen der Walzen oder dergleichen von den Ölverteilern 20 und 21 in den Kontaktbereich zwischen den Walzen eingeleitet wird. Die Positionen dieser Ölverteiler sind nicht auf die in 1 gezeigten Positionen eingeschränkt.
Der Betrieb der Hydraulikzylinder 7a zum Einstellen des Kreuzüngswinkels der Zwischenwalzen, der Betrieb der Walzenbiegeeinrichtungen 8a, 8b und 9a, 9b zum Biegen der Arbeitswalzenla, 1b und der Zwischenwalzen 3a, 3b werden durch Steuersignale aus einer Steuervorrichtung 100 (Controller) für dieses Walzgerüst gesteuert.
3 zeigt das Steuersystem für den Hydraulikzylinder 7a zum Einstellen des Kreuzungswinkels der oberen Zwischenwalze 3a. In einen Eingabeabschnitt 14 werden Parameter des Materials, der Abmessungen, der gewünschten Bandballigkeit und der gewünschten Bandform des zu walzenden Bandes 12 u. dgl. eingegeben. Anhand dieser Parameter wird der Kreuzungswinkel der Zwischenwalze 3a in einem Steuerabschnitt 15 berechnet, woraufhin ein dem Rechenergebnis entsprechendes Signal als Befehl an ein Richtungssteuerventil 16 ausgegeben wird. Dem Hydraulikzylinder 7a wird von einer (nicht gezeigten) Ölquelle über das Richtungssteuerventil 16 Drucköl zugeführt. Die Bewegung des Kolbens 17 im Zylinder 7a wird durch Messen der Verschiebung einer (mit dem Kolben 17 verbundenen Stange 18) mittels eines Wegsensors 19 erfasst, wobei das Messsignal zum Steuerabschnitt 15 rückgekoppelt wird. Der Steuerabschnitt 15 stellt das Richtungssteuerventil 16 in der Weise ein, dass der Kreuzungswinkel der Zwischenwalze 3a einem vorgegebenen Winkel entspricht. Im Ergebnis wird der Kreuzungswinkel der Zwischenwalze 3a auf den Winkel gesetzt, mit dem die Walzbedingungen und die mit der gewünschten Bandballigkeit und der gewünschten Bandform in Beziehung stehenden Bedingungen erfüllt sind.
In entsprechender Weise werden die Hydraulikzylinder zum Einstellen des Kreuzungswinkels der unteren Zwischenwalze 3b angesteuert. Die Walzenbiegeeinrichtungen 8a, 8b zum Biegen der Arbeitswalzen 1a, 1b werden in ähnlicher Weise durch Steuersignale gesteuert, die von einem Arbeitswalzenbiege-Steuerabschnitt 22 geliefert werden, in den die Eingangsparameter vom Eingabeabschnitt 14 eingegeben werden. In ähnlicher Weise werden die Biegevorrichtun gen 9a, 9b zum Biegen der Zwischenwalzen 3a, 3b durch Steuersignale aus einem Zwischenwalzenbiege-Steuerabschnitt 23 gesteuert, dem die Eingangsparameter vom Eingabeabschnitt 14 zugeführt werden.
In dem obigen System bilden die Hydraulikzylinder 7a, der Eingabeabschnitt 14 und der Steuerabschnitt 15 der Steuervorrichtung 100, das Richtungssteuerventil 16, der Hydraulikkolben 17, die Stange 18 und der Wegsensor 19 zusammen die Einstelleinrichtung zum Einstellen des Kreuzungswinkels der Zwischenwalzen.
Die Funktionsweise dieses erfindungsgemäßen Walzgerüsts ist folgende.
Die Zwischenwalzenkreuzung sichert die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für breites Band.
Die in oberen bzw. unteren horizontalen Ebenen angeordneten Achsen der Zwischenwalzen 2a und 3b sind gegenüber den Achsen der Arbeitswalzen 1a und 1b und der Stützwalzen 2a und 2b in entgegengesetzten Richtungen gekreuzt.
Wie in 4 gezeigt, besteht zwischen der Stützwalze 2a (2b) und der Zwischenwalze 3a (3b) ein Spalt (C(B, I)/2). C(B, I)/2 = (2 b2⋅θ2)/(2 (DB + DI))
Auch zwischen der Zwischenwalze 3a (3b) und der Arbeitswalze 1a (1b) existiert ein Spalt (C(I, W)/2). C(I, W)/2 = (2 b2⋅θ2)/(2 (DI + DW))
In den obigen Gleichungen ist DB der Durchmesser der Stützwalze, DI der Durchmesser der Zwischenwalze, DW der Durchmesser der Arbeitswalze, θ der Kreuzungswinkel der Zwischenwalze und b der Abstand vom Kreuzungspunkt in Richtung der Bandbreite.
Die Wirkung der beiden Spalte ist der Wirkung einer Walzenballigkeit CI der Zwischenwalze 3a, 3b äquivalent. CI = C(B, I)/2 + C(I, W)/2
Daher kann durch geeignetes Einstellen des Kreuzungswinkels Θ der Zwischenwalze 3a, 3b die Walzenballigkeit CI beeinflusst werden, mit dem Ergebnis, dass die Bandballigkeit und/oder die Bandform des zu walzenden Bandes 12 über die Arbeitswalzen 1a und 1b gesteuert werden kann. Jeder der beiden Spalte vergrößert sich in Richtung zu den Bandrändern, weshalb die geeignete Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für ein breites Band erhalten werden kann.
Die kurzen Stützwalzen sichern die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform bei schmalem Band.
Wie oben beschrieben, nimmt die Breite des Spaltes zwischen der Zwischenwalze 3a (3b) und der Arbeitswalze 1a (1b) und die Breite des Spaltes zwischen der Zwischenwalze 3a (3b) und der Stützwalze 2a (2b) wegen der Kreuzung der Zwischenwalzen 3a und 3b in Rich tung zum Mittelabschnitt ab. Die Wirkung verringert sich bei schmalerem Band, dessen Breite kleiner als die effektive Walzenlänge der Stützwalzen ist. Da die Stützwalzen 2a und 2b eine kurze Walzenlänge haben, wird obige Absenkungswirkung kompensiert, weshalb eine hohe Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform auch bei einem schmalen Band erhalten werden kann. Dies wird mit Bezug auf 5 beschrieben.
5 zeigt Ergebnisse eines Simulationstests für einen Bandballigkeitssteuerbereich, in dem Bänder im Walzgerüst nach 1 gewalzt wurden. Als Simulationsbedingungen wurden DB = 1300 mm, DI = 640 mm, DW = 300 mm und ein Kreuzungswinkel θ = 1,2° festgelegt. Zum Vergleich sind auch die Ergebnisse eines Simulationstests gezeigt, in dem Bänder unter den gleichen Bedingungen jedoch mit θ = 0° in einem aus der US 4 194 382 bekannten Walzgerüst mit Stützwalzen mit kurzer Walzenlänge jedoch ohne Kreuzung der Zwischenwalzen gewalzt wurden.
Wie in 5 gezeigt ist, wurde mit dem Walzgerüst nach 1 ein Bandballigkeitssteuerbereich erreicht, der etwa doppelt so groß wie jener des herkömmlichen Walzgerüsts ist, und zwar im relativ weiten Breitenbe reich von B = 600 mm bis 1350 mm.
Falls die Stützwalzen 2a und 2b die übliche Walzenlänge haben, werden außerhalb der beiden Seitenränder des Bandes so genannte schädliche Kontaktabschnitte gebildet, was den Nachteil hat, dass die Bandballigkeitssteuerung die Erzeugung einer konvexen Balligkeit begünstigt. Bei kurzer Walzenlänge kann jedoch dieser Nachteil verhindert werden (indem ein so genannter HC-Effekt und ein Biegeerhöhungseffekt erhalten werden).
Die Einstellung des Kreuzungswinkels der Zwischenwalzen ergibt eine weitere Verbesserung der Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für ein schmales Band.
Wie oben beschrieben, kann in dem Walzgerüst nach 1 die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform bei Bändern unterschiedlicher Breite durch Kreuzen der Zwischenwalzen und durch die kurze Walzenlänge der Stützwalzen erhöht werden. Wie jedoch in 5 gezeigt, ist der Absolutwert des Bandballigkeitssteuerbereichs für schmale Bänder viel kleiner als der Steuerbereich für breite Bänder.
Wie oben beschrieben, kann durch das Steuersignal aus dem Steuerabschnitt 15 der Steuervorrichtung 100 der Kreuzungswinkel θ der Zwischenwalzen 3a und 3b durch die Richtungssteuerventile 16 und die Hydraulikstempel 7a und 7b eingestellt werden. In diesem Fall umfasst die Einstellung sowohl die Voreinstellung des Kreuzungswinkels, die vor dem Beginn des Walzvorgangs erfolgt, als auch die Änderung des Kreuzungswinkels während des Walzvorgangs. Daher werden der maximale Kreuzungswinkel für das Walzen eines schmalen Bandes und der maximale Kreuzungswinkel für das Walzen eines breiten Bandes geändert, wobei der maximale Kreuzungswinkel beim Walzen eines schmalen Bandes größer als der maximale Kreuzungswinkel beim Walzen eines breiten Bandes ist. Dadurch wird der Steuerbereich für ein schmales Band erhöht, und die Differenz zwischen diesem Steuerbereich und dem Steuerbereich für ein breites Band verringert, sodass die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für ein schmales Band verbessert werden kann. In einem spezifischen Beispiel hierfür, d. h. in dem in 5 gezeigten Fall von B = 600 mm, wurde der Kreuzungswinkel θ von 1,2° auf 1,76° erhöht, wodurch der Bandballigkeitssteuerbereich wesentlich erhöht wurde. Dadurch kann die geeignete Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder unterschiedlicher Breite sichergestellt werden.
Beim Walzen eines breiten Bandes befinden sich die Bandkanten außerhalb der Enden der kurzen Stützwalzen 2a und 2b, weshalb manchmal Marken auf die Zwischenwalzen übertragen werden, wie in 6A gezeigt ist. Wenn der Spalt zwischen der Zwischenwalze und der Arbeitswalze gleich ist, kann der Kreuzungswinkel 8 für ein breites Band kleiner als jener für ein schmales Band gemacht werden. Daher treten die Marken nicht deutlich hervor, sodass die Steuerung nicht nachteilig beeinflusst wird. Bei einem schmalen Band befinden sich die Diskontinuitätspunkte auf den Zwischenwalzen außerhalb der Bandkanten.
Das Festlegen einer oberen Grenze des Zwischenwalzenkreuzungswinkels zum Walzen eines schmalen Bandes sichert wirksame Kontaktbedingungen zwischen den Walzen.
Wenn die Achse einer Walze unter einem Kreuzungswinkel θ zur Achse einer weiteren Walze gekreuzt ist, wird die Verschiebung s gegenüber der ursprünglichen Achse an einer Position, die vom Kreuzungspunkt um eine Strecke b axial beabstandet ist, durch s = bθ ausgedrückt. Falls eine Bandbreite durch W gegeben ist, gilt die Formel s = W × θ/2.
Falls dieser Wert auf einen übermäßig großen Wert gesetzt wird, kann eine gute Kontaktbedingung zwischen den Walzen nicht aufrechterhalten werden. Daher ist ein vorgegebener oberer Grenzwert s_max für die Verschiebung s vorhanden, um die gute Kontaktbedingung zwischen den Walzen aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise wird dieser obere Grenzwert stets eingehalten, selbst wenn die Bandbreite und der Kreuzungswinkel geändert werden.
Der Wert von s wird am größten, wenn ein Band mit maximaler Breite W_max mit maximalem Kreuzungswinkel θ_max und einer maximalen Verschiebung durch sw_max gewalzt wird Es gilt die folgende Gleichung: swmax = Wwmax × θwmax/2.
Andererseits wird der maximale Kreuzungswinkel größer, wenn ein schmaleres Band der Breite Wn gewalzt wird und der maximale Kreuzungswinkel θn_max (≥ θw_max) ist. Die Verschiebung sn_max erfüllt die folgende Gleichung: snmax = Wn × θnmax/2.
Aus diesem Grund ist: snmax ≤ swmax .
Daher gelten die folgenden Ungleichungen: Wn × θnmax/2 ≤ Wwmax × θwmax/2 θnmax ≤ θwmax × (Wwmax/Wn).
Die Ungleichung θn_max ≥ θw_max ist wie oben erwähnt erfüllt, weshalb die folgende Gleichung erfüllt ist: θwmax ≤ θnmax ≤ θwmax × (Wwmax/Wn).
Somit wird der maximale Kreuzungswinkel θn_max der Zwischenwalzen 3a und 3b für schmales Band der Breite Wn auf einen Wert gesetzt, der nicht größer als ein Wert ist, der durch Multiplizieren von θw_max mit dem Verhältnis der maximalen Bandbreite zur Bandbreite eines schmalen Bandes erhalten wird; dadurch kann eine gute Kontaktbedingung zwischen den Walzen aufrechterhalten werden.
Bei dem Walzgerüst nach 1 sind die Zwischenwalzen 3a und 3b relativ zu den Stützwalzen 2a und 2b und zu den Arbeitswalzen 1a und 1b gekreuzt. In diesem Fall wird zwischen der Stützwalze 2a, 2b und der Zwischenwalze 3a, 3b in Richtung der Walzenachsen eine Schubkraft erzeugt, ferner wird zwischen der Zwischenwalze 3a, 3b und der Arbeitswalze 1a, 1b in Richtung der Walzenachsen eine Schubkraft erzeugt. Im Allgemeinen ist diese Schubkraft gegeben durch das Produkt aus dem Schubkoeffizienten und der Walzlast.
Die Zwischenwalze 3a, 3b ist zwischen die Stützwalze 2a, 2b einerseits und die Arbeitswalze 1a, 1b andererseits eingefügt, weshalb sich die Schubkräfte, die auf die oberen und unteren Seiten der Zwischenwalze 3a, 3b wirken, gegenseitig aufheben. Die Schubkraft, die auf die Stützwalze 2a, 2b wirkt, sowie die Schubkraft, die auf die Arbeitswalze 1a, 1b wirkt, bleibt. Daher wird in den Kontaktbereich zwischen der Stützwalze 2a, 2b und der Zwischenwalze 3a, 3b ebenso wie in den Kontaktbereich zwischen der Zwischenwalze 3a, 3b und der Arbeitswalze 1a, 1b Walzenschmieröl eingeleitet. Dieses Schmieröl kann ein Kühlmittelöl zur Walzenkühlung sein.
Durch Einleiten eines geeigneten Schmieröls in den Kontaktbereich zwischen den Walzen beim Warmwalzen und durch Einleiten eines bekannten Kühlmittelöls zur Walzenkühlung beim Kaltwalzen kann die in 7 gezeigte Schubkoeffizienten-Kennlinie erhalten werden (vgl. JP 5-50110 A ). Der Schubkoeffizient steigt in dem Bereich, in dem der Kreuzungswinkel fast null ist, stark an. Wenn der Kreuzungswinkel einen bestimmten Wert übersteigt, ist der Schubkoeffizient unabhängig vom Wert des Kreuzungswinkels nahezu konstant (z. B. 0,5. Auch wenn der maximale Kreuzungswinkel der Zwischenwalzen für ein schmales Band auf einen Wert gesetzt wird, der größer als ein Wert des maximalen Kreuzungswinkels für ein breites Band ist, ändert sich der Schubkoeffizient kaum. Wenn daher der maximale Kreuzungswinkel der Zwischenwalzen 3a und 3b größer ist als der maximale Kreuzungswinkel für ein breites Band, kann die Schubkraft ausreichend niedrig gehalten werden.
Wie oben beschrieben worden ist, wird die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für ein schmales Band verbessert, so dass die Bandballigkeit und die Bandform von Bändern unterschiedlicher Breite effektiv gesteuert werden kann. Außerdem kann der Kreuzungswinkel der Zwischenwalzen einfach und schnell auch unter Walzlast während des Walzbetriebs eingestellt werden, weshalb die Bandballigkeit und/oder die Bandform während eines kontinuierlichen Walzens gesteuert werden können.
Die Erfindung ist nicht auf ein Sexto-Walzgerüst beschränkt, sondern kann auch in einem Quinto-Walzgerüst nach 8 angewendet werden. Es können geeignete Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bei dem Walzgerüst nach 9 haben die Arbeitswalzen reduzierte Durchmesser. Jede Arbeitswalze ist relativ zur entsprechenden Zwischenwalze (die gekreuzt ist) in einer zur Kreuzungsrichtung der Zwischenwalze entgegengesetzten Richtung gekreuzt, wodurch die Schubkraft in Richtung der Arbeitswalzenachse reduziert wird. Die Erfindung kann auf ein solches Walzgerüst angewendet werden.
Ferner kann die Erfindung auf bekannte konisch-variable BUR- und VC-Walzen angewendet werden, deren Profil durch Hydraulikdruck geändert wird.
In jedem der obigen Fälle sind die Wirkungen im allgemeinen ähnlich jenen, die mit der oben beschriebenen Ausführung erhalten werden.
In der Erfindung wird die Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für ein Band mit geringer Breite verbessert, ferner kann eine geeignete Steuerbarkeit der Bandballigkeit und der Bandform für Bänder unterschiedlicher Breite sichergestellt werden. Daher können Bandprodukte mit hoher Qualität in einem weiten Bereich von Breiten hergestellt werden.

Claims

Walzgerüst mit – zwei Arbeitswalzen (1a, 1b), zwei Stützwalzen (2a, 2b) und einer oder zwei zwischen einer Arbeitswalze (1a; 1b) und einer Stützwalze (2a; 2b) angeordneten Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale – eine effektive Walzenlänge L der Stützwalzen (2a, 2b) ist größer als eine minimale Bandbreite Wn und kleiner als eine effektive Länge der Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) und der Arbeitswalzen (1a, 1b) sowie einer maximalen Bandbreite W_max, – die Zwischenwalzen (3a, 3b) sind gegeneinander und gegenüber den Stützwalzen (2a, 2b) und den Arbeitswalzen (1a, 1b) gekreuzt angeordnet und – den Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) sind Stellvorrichtungen (7) zugeordnet, welche einen der jeweiligen Bandbreite W entsprechenden maximalen Kreuzungswinkel θ_max einstellen, der bei schmalem Band größer als bei breitem Band ist.
Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein maximaler Kreuzungswinkel θn_max der Zwischenwalzen (3a, 3b; 3) beim Walzen von schmalem Band, dessen Breite Wn kleiner als die effektive Walzenlänge L der Stützwalzen (2a, 2b) ist, nach der Beziehung eingestellt ist θWmax ≤ θnmax ≤ θwmax × (WWmax/Wn), wobei θw_max der maximale Kreuzungswinkel der Zwischenwalzen (3a, 3b; 3) beim Walzen eines Bandes maximaler Breite Ww_max ist.
Walzgerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Zwischenwalzen (3; 3a, 3b) Walzenbiegeeinrichtungen (9a, 9b) zugeordnet sind.
Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Arbeitswalzen (1a, 1b) Walzenbiegeeinrichtungen (8a, 8b) zugeordnet sind.
Walzgerüst nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellvorrichtung (7a, 7b) zum Einstellen des Kreuzungswinkels der Zwischenwalzen eine Steuervorrichtung (15 bis 19) zugeordnet ist.
Walzgerüst nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einlaufseitig angeordnete Einrichtung (20a, 20b) zum Aufbringen einer Schmierflüssigkeit in den Kontaktbereich zwischen jeder Zwischenwalze (3a, 3b) und der zugehörigen Stützwalze (2a, 2b) und eine auslaufseitig angeordnete Einrichtung (21a, 21b) zum Aufbringen einer Schmierflüssigkeit in den Kontaktbereich zwischen jeder Arbeitswalze (1a, 1b) und der zugehörigen Zwischenwalze (3a, 3b).
Walzgerüst nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (100) zum Berechnen des jeweiligen maximalen Kreuzungswinkels θ_max der Zwischenwalzen (3a, 3b) auf der Grundlage von vorgegebenen Walzbedingungen.