DE3219554C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Durchbiegung einer Walze in einem Walzge­ rüst gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Um das Dickenprofil in Richtung der Tafelbreite von ge­ walzten Bändern zu steuern, wurden verschiedene Verfahren zum Biegen der Arbeitswalzen in Quatrowalzgerüsten ent­ wickelt und praktisch angewendet. Jedoch ist solchen Walzen­ biegeverfahren im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit zur Steuerung des Walzgutprofils eine Grenze gesetzt. Um Walz­ erzeugnisse mit einer guten Ebenheit und insbesondere mit geringen Abweichungen in der Dicke der Platte - bezogen auf deren Breite - zu erhalten, ist es von Bedeutung, die auf die Walzkraft zurückzuführende Verformung der Arbeits­ walze soweit wie möglich zu vermindern und gleichzeitig das Korrekturvermögen durch die Walzenbiegung zu steigern.

Ein herkömmliches Quartowalzgerüst hat lediglich eine in der vertikalen Richtung wirkende Walzenbiegevorrichtung, was eine geringere Korrektur der Walzenballigkeit zum Er­ gebnis hat und nur eine Korrektur des einfachen paraboli­ schen Profils zuläßt. Damit kann allein eine Korrektur der Kantenwellung oder der Mittelbuckel erreicht werden, eine zufriedenstellende Wirkung im Hinblick auf eine Pro­ filkorrektur ist nicht zu erhalten.

Es wurde ein Fünfwalzengerüst entwickelt, das unter Be­ zugnahme auf Fig. 1 und 2 näher erläutert wird. Die

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fünfwalzengerüstes.

Fig. 2 zeigt eine Teildraufsicht auf dieses Walzengerüst.

Das Fünfwalzengerüst weist eine obere sowie eine untere Stützwalze 1 bzw. 2 und eine obere sowie eine untere, zwischen den Stützwalzen gehaltene Arbeitswalze 3 bzw. 4 auf. Die obere (oder auch die untere) Arbeitswalze 3 ist in ihrem Durchmesser so klein ausgebildet, wie es im Hin­ blick auf ihre Festigkeit zulässig ist, und sie ist in ge­ eigneter Weise zur stromab gelegenen Seite der Dickenab­ nahme- oder Walzdrucklinie, die die Achsen der Stützwalzen 1, 2 sowie einer Mittel- oder Zwischenwalze 5, die zwischen der oberen Arbeitswalze 3 sowie der oberen Stützwalze 1 ange­ ordnet ist, verbindet, hin versetzt. Ferner ist auf der Seite der Versetzung der oberen Arbeitswalze 3 eine auf diese Druck erzeugende Andrückwalze 6 und eine passende Anzahl von Druckverstärkungswalzen 7 vorgesehen, die in Richtung der Walzenbreite voneinander beabstandet sind. Die Druck­ verstärkungswalzen 7 befinden sich auf der von der Walzen­ drucklinie abgewandten Seite, um die Andrückwalze 6 zu stützen. Die Druckverstärkungswalzen 7 werden von einer gemeinsamen Welle getragen, wobei die zwischen den ein­ zelnen Druckverstärkungswalzen 7 befindlichen Teile der Welle 8 jeweils mit Horizontalbiegungszylindern 9 verbun­ den sind, welche am Ständer so angebracht sind, daß sie linear in einer (nahezu horizontalen) Richtung auf einer die Achsen der oberen Arbeitswalze 3 sowie der Andrückwalze 6 verbindenden Linie bewegbar sind.

In einem derart aufgebauten Walzgerüst erfolgt die Steue­ rung der Ebenheit des Walzgutes 17 dadurch, daß man die über die Druckverstärkungswalzen 7 auf die Andrückwalze 6 aufgebrachte Druckkraft durch Betätigen der Zylinder 9 jeweils derart regelt, daß die auf dieser Druckkraft be­ ruhende Horizontalverlagerung der Andrückwalze zu einer Vertikalverlagerung der Arbeitswalzen 3 und 4 führt, und daß die Durchbiegung der oberen Arbeitswalze 3 an den be­ treffenden Teilen in der Längsrichtung einjustiert wird. Wenn eine der Druckverstärkungswalzen 7 gegen die Andrück­ walze 6 gepreßt wird, so nimmt der Spalt zwischen oberer und unterer Arbeitswalze 3 und 4 an dieser Stelle ab, so daß die Stärke des Walzengutes 17 in diesem Teil vermindert wird. Umgekehrt arbeitet die Vorrichtung, wenn die Druck­ kraft einer Druckverstärkungswalze 7 vermindert wird. Das führt zu einer Erhöhung der Plattenstärke des Walzgutes 17 in diesem Bereich. Ferner können durch Betätigung der Zylin­ der 9 die Druckverstärkungswalzen 7 gleichzeitig in einer Richtung bewegt werden, so daß sie gegen die Andrückwalze 6 drücken oder von dieser getrennt werden.

Auf diese Weise wird die obere, mit geringem Durchmesser ausgebildete Arbeitswalze 3 in einer horizontalen Richtung derart eingeregelt, daß sie in der Lage ist, die Walzkraft wie auch die Walzenenergie herabzusetzen. Da auch die Durch­ biegung der oberen Arbeitswalze nach Wunsch an einer Reihe von Orten einstellbar ist, kann die Ebenheit des Walzgutes wunschgemäß geregelt werden.

Im Hinblick auf eine höhere Genauigkeit und einen weiteren Bereich der Ebenheitsregelung des Walzgutes 17 in einem solchen Walzgerüst wird es nun jedoch als erforderlich an­ gesehen, daß die Druckverstärkungswalzen 7 in wirksamer Weise von einer kleineren zu einer größeren Druckkraft be­ tätigbar sind bzw. betätigt werden. Wenn jedoch die Druck­ kraft der Druckverstärkungswalzen 7 einfach vermindert wird, weicht die obere Arbeitswalze 3 weiter nach der abgesetzten Seite hin ab, was neben der Durchbiegung auf der Walzkraft beruht. Wenn andererseits die Druckkraft der Durckverstär­ kungswalzen 7 übermäßig erhöht wird, so weicht die obere Arbeitswalze über die Walzkraft zu der der abgesetzten Seite entgegenliegenden Seite hin aus. Somit kann die Druckkraft der Druckverstärkungswalzen 7 nur in einem begrenzten Be­ reich nutzbar gemacht werden.

Die ältere DE 32 12 070 A1 beschreibt ein Walzwerk mit einer Vorrichtung zur Einhaltung der Ebenheit eines Walzgutes. Dabei wird durch Ausbildung der einen Walze aus einem Ar­ beitswalzenpaar als Walze mit geringem Durchmesser, durch Versetzen diese Walze um einen bestimmten Betrag in der Walzrichtung, durch Vorsehen einer Zwischenwalze zwischen der Arbeitswalze mit geringem Durchmesser sowie einer Stütz­ walze, durch Einwirkenlassen einer vertikalen Biegekraft auf die obere sowie untere Arbeitswalze und die Zwischenwalze, und durch Einwirkenlassen einer horizontalen Biegekraft auf die Arbeitswalze mit geringem Durchmesser in einem Walzwerk die Regelung und Einhaltung der Ebenheit im Vergleich zu be­ kannten Walzwerken verbessert.

Die DE-OS 26 51 028 beschreibt ein Walzgerüst mit zwei An­ triebswalzen, zwischen denen sich mindestens ein Walzpfad für die Durchführung des zu walzenden Materials befindet. Jede Arbeitswalze ist auf mindestens einer Stützwalze abge­ stützt. Zwischen den beiden Antriebswalzen befindet sich mindestens eine freilaufende, von einer Antriebswalze durch Oberflächenreibung angetriebene Arbeitswalze zum Walzen des Materials, die einen kleineren Durchmesser als die Antriebs­ walze aufweist. Die Achsen der Antriebswalzen und der Ar­ beitswalze liegen im wesentlichen in einer Arbeitsebene. Die Arbeitswalze ist mit auf ihre Oberfläche wirkenden seit­ lichen Stützvorrichtungen versehen, die ein Ausweichen der Walze aus der Arbeitsebene verhindern.

Die AT-PS 3 41 984 beschreibt ein Walzwerk zum Walzen von bahnförmigen Materialien mit zwei Arbeitswalzen, zwischen denen das Material in einer Walzebene gewalzt wird und die unter Einbeziehung hydrostatischer Lagerung auf Stützwalzen abgestützt sind. Die aus einem feststehenden Träger und aus einem um diesen drehbaren Walzenmantel bestehenden Stütz­ walzen sind zum Ausgleich von Durchbiegen der Arbeits­ walzen mit an sich bekannten hydrostatischen kolbenartigen Stützelementen versehen, die an dem feststehenden Träger in bezug auf an eine Druckmittelquelle angeschlossene Druck­ räume senkrecht zur Walzenachse beweglich geführt sind und auf ihren dem Walzenmantel zugewandten Oberflächen über Drosselbohrungen mit den Druckräumen verbundene Lagertaschen aufweisen. Die Stützelemente sind an jeder Stützwalze ent­ lang der Druckstelle, an der die Stützwalze auf die Arbeits­ walze einwirkt, in einer durch die Achse der Arbeitswalze und der Stützwalze führenden Stützebene angeordnet.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, wie sie in der älteren DE 32 12 070 A1 beschrieben ist, ergibt sich - wie ausgeführt wurde - durch die horizontale Kraft S _T eine Versetzung der Arbeitswalze, die zu einer Begrenzung des Bereiches der Biegekräfte und damit zu einer Begrenzung des Bereiches der Ebenheitsregelung führt.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vor­ richtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Bereich der Ebenheitsregelung erweitert und damit die Ebenheit des Walzgutes mit noch höherer Genauigkeit geregelt und gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnendes Teiles des Patentanspruchs gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Fünfwalzen­ gerüsts mit einer Steuervorrichtung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Hauptteile des Walzge­ rüstes gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine graphische Darstellung über die Beziehungen der Walzkraft P, Horizontalkraft S _T und horizon­ talen Reaktionskraft f, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Bestimmung der positiven oder negativen Reaktionskraft f.

Das Fünfwalzengerüst von Fig. 3 und Fig. 4 ist mit einer Steu­ ervorrichtung ausgerüstet, wobei gleiche Teile in Fig. 3 und 4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind wie in den Fig. 1 und 2.

Die Steuervorrichtung enthält einen Zylinder 11 und 11′, die eine horizontale Reaktionskraft aufbringen, um der Druck- oder Horizontalkraft der Druckverstärkungswalzen 7 entgegenzu­ wirken. Die Zylinder 11, 11′ sind in zueinander entgegenge­ setzter Beziehung angeordnet und jeweils in Richtung der Walzlinie mit den Zapfenlagern 10, die die obere Arbeits­ walze 3 an ihren stirnseitigen Zapfen abstützen, verbunden.

Zwischen den Zylindern 11, 11′ und einer Druckölquelle 12 befindet sich ein Umschaltventil 13. Ein Belastungsmeß­ werk 14 dient zum Erfassen der Walzkraft, ein Addiergerät 15 zum Erfassen der Gesamtbelastung der Zylinder 9 und ein Rechenwerk 16 zur Berechnung des von Addiergerät 15 sowie des vom Belastungsmeßwerk 14 kommenden Signals, um auf das Ergebnis dieser Berechnung hin das Umschaltventil 13 zu schalten.

Vor Beschreibung der Arbeitsweise der derart aufgebauten Steuervorrichtung wird das Prinzip der Biegungsregelung erläutert.

Bei dem oben geschilderten Walzgerüst wird die Ablenkung der oberen Arbeitswalze 3 in Richtung der Walzlinie durch die Horizontalkraft S _T der Druckverstärkungswalzen 7 sowie die Walzkraft P zwischen der oberen und unteren Stützwalze 1, 2 bestimmt. Demgemäß sollte, um eine Ablenkung der oberen Arbeitswalze 3 zu verhindern, auf die Zapfenlager 10 eine horizontale Reaktionskraft f gegen die ablenkende Kraft, die aus der Beziehung zwischen der Horizontalkraft S _T und der Walzkraft P resultiert, aufgebracht werden, deren An­ griffsrichtung bestimmt ist. Die Beziehung dieser Kräfte ist in spezifischer Weise derart, daß, wenn die Horizontal­ kraft S _T bei konstantgehaltener Walzkraft P anwächst, die horizontale Reaktionskraft f erhöht werden muß und daß, wenn umgekehrt die Horizontalkraft S _T herabgesetzt wird. Somit gilt zwischen der Walzkraft P, Horizontalkraft S _T und horizontaler Reaktionskraft f die in Fig. 5 gezeigte Beziehung. Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel, wobei die Kraft des Zapfenlagers 10 mit 50 t angesetzt ist und die Horizon­ talkraft S _T im Bereich von 0 bis 180 t liegen soll. Die graphische Darstellung von Fig. 6 ist von der Beziehung der Horizontalkraft S _T und Walzkraft P in Fig. 5 für die Bestimmung, ob die horizontale Reaktionskraft f positiv oder negativ ist, abgeleitet. Gemäß Fig. 6 ist, wenn f < 0 ist, durch den Zylinder 11 auf der der abgesetzten Seite entgegengesetzten Seite der oberen Arbeitswalze 3 eine horizontale Reaktionskraft aufzubringen, und wenn f < 0 ist, so ist auf der abgesetzten Seite der oberen Arbeitswalze 3 vom Zylinder 11′ eine horizontale Reak­ tionskraft aufzubringen. Ist f = 0, so soll keine hori­ zontale Reaktionskraft erteilt werden.

Die auf diesem Prinzip beruhende Begungsregelung des Fünf­ walzengerüstes von Fig. 3 und 4 wird nunmehr erläutert.

Wenn von der oberen und unteren Stützwalze 1 und 2 eine Walzkraft zur Wirkung kommt, dann biegt sich die obere Arbeitswalze 3, als ob sie zu ihrer abgesetzten Seite hin ausweichen will, wobei diese Durchbiegung zur Regelung der Ebenheit des Walzgutes 17 benutzt wird, so daß die Zylinder 9 zu betätigen sind, um die passenden Druckver­ stärkungswalzen 7 über die Andrückwalze 6 gegen die obere Arbeitswalze 3 zu drücken.

An diesem Zeitpunkt werden das vom Belastungsmeßwerk 14 erfaßte Signal für die Walzkraft P und das vom Addierge­ rät 15 erfaßte Signal der Horizontalkraft S _T der Zylinder 9 durch das Rechenwerk 16 berechnet, um die Richtung zu bestimmen, in der die obere Arbeitswalze 3 die horizontale Kraftkomponente aufnimmt, und um die Richtung einer Druck­ anwendung der Zylinder 11 oder 11′ wie auch die Intensität der horizontalen Reaktionskraft f einzustellen. Ferner wird das diese Richtung und Intensität kennzeichnende Steuer­ signal vom Rechenwerk 16 dem Umschaltventil 13 zugeführt, das dann in eine bestimmte Stellung geschaltet wird, was davon abhängt, ob die horizontale Reaktionskraft f positiv oder negativ ist, so daß Drucköl von der Druckölquelle 12 dem Zylinder 11 oder 11′ zugeleitet wird.

Auf diese Weise wird eine horizontale Reaktionskraft mit einer Intensität, die mit der Walzkraft P und der Horizon­ talkraft S _T in Einklang steht, den Zapfenlagern 10 der oberen Arbeitswalze 3 vermittelt, so daß die Horizontal­ kraft S _T oder Druckkraft der Druckverstärkungswalzen 7 wirksam über einen weiten Bereich tätig werden kann.

Somit wird die Richtung, in der die zwischen der oberen sowie unteren Stützwalze gehaltene abgesetzte Walze die horizontale Kraftkomponente aufnimmt, aus der Beziehung zwischen der Walzkraft sowie der horizontalen Biegekraft bestimmt, und es wird eine horizontale Reaktionskraft mit einer mit dieser horizontalen Kraftkomponente in Einklang befindlichen Richtung und Intensität an die Zapfenlager der abgesetzten Walze gelegt, so daß die Horizontalkraft wirksam an der abgesetzten Walze über einen weiten Bereich tätig und somit die Steuerung der Ebenheit des Walzgutes mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden kann.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Durchbiegung einer Walze in einem Walzgerüst mit einer oberen und einer unteren Stütz­ walze (1, 2), mit einer zwischen diesen Stützwalzen aus der Ebene der Stützwalzenachsen heraus versetzt angeordneten Walze (3), die in Zapfenlagern (10) gelagert ist, mit einer aus einem über die Walzenlänge verteilten Satz von Andruck­ walzen (7) und zugeordneten Biegezylindern (9) bestehenden Biegeeinrichtung zum Biegen der versetzten Walze (3) im wesentlichen in Walzrichtung und mit mindestens einem mit jedem der Zapfenlager (10) der versetzten Walze (3) verbun­ den, in Walzrichtung an der Einlauf- oder Auslaufseite an­ greifenden Zapfenlager-Hydraulikzylinder (11), dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zapfenlager-Hydraulikzylinder (11) ein weiterer Zapfenlager-Hydraulikzylinder (11′) entgegenwirkt, daß die Zapfenlager-Hydraulikzylinder (11, 11′) über ein Um­ schaltventil (13) an eine Druckflüssigkeitsquelle (12) an­ geschlossen ist, daß eine Einrichtung (15) zum Erfassen der Summe der von der Biegeeinrichtung (7, 9) ausgeübten Biege­ kräfte vorgesehen ist und daß ein Rechner (16) vorgesehen ist, der aus dem Ausgangssignal des Walzkraftmeßaufnehmers (14) sowie dem Ausgangssignal der Biegekraft-Erfassungsein­ richtung (15) die Richtung sowie Intensität der auf die Zapfenlager (10) der Walze (3) wirkenden horizontalen Kraft­ komponente bestimmt, auf der Grundlage dieser Richtungsbe­ stimmung die Druckrichtung der Zapfenlager-Hydraulikzylinder (11 oder 11′) festsetzt, auf der Grundlage der festgesetzten Druckrichtung das Umschaltventil (13) schaltet und auf er Grundlage der Intensitätsbestimmung den von der Druckflüssig­ keitsquelle (12) abgegebenen Flüssigkeitsdruck zu den Zapfen­ lager-Hydraulikzylikndern regelt, derart, daß die Ablenkung der versetzt angeordneten Walze (3) verhindert wird.