DE3607527A1 - Vorrichtung zum regeln der planheit und dicke von walzband in einem mehrwalzen-bandwalzgeruest - Google Patents

Vorrichtung zum regeln der planheit und dicke von walzband in einem mehrwalzen-bandwalzgeruest

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Planheit und Dicke von Walzband in einem Mehrwalzen-Bandwalzgerüst mit zwei Arbeitswalzen sowie mit mindestens einer Stützwalze zum Abstützen einer Arbeitswalze, wobei die Stützwalze eine Durchbiegungseinstellwalze mit einem um einen drehfesten Träger drehbaren Walzenmantel ist, welcher am Träger mittels in Walzenachsrichtung nebeneinander angeordneter hydrostatischer Lagerelemente abgestützt ist, deren Stützkraft einzeln oder in Gruppen steuerbar ist.
Ein derartiges dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zugrunde liegendes Walzgerüst nach der DE-PS 31 45 526 wurde mit der Zielsetzung entwickelt, gegenüber den bisher üblichen Walzgerüsten mit vollen Stützwalzen eine besonders gute Beeinflußbarkeit des Walzvorganges bezüglich der Dicke und insbesondere der Planheit von gewalztem metallischen Band- und Folienmaterial, z.B. Aluminiumfolie, zu erzielen.
Planheitsfehler können nach dem Walzen oder erst bei der anschließenden Weiterverarbeitung in Erscheinung treten. Beim Walzen sind Planheitsfehler im wesentlichen eine Folge unterschiedlicher Streckung über die Bandbreite aufgrund einer ungleichmäßigen Verformung des Bandes über die Bandbreite im Walzspalt. Bei der Weiterverarbeitung, beispielsweise beim Zerteilen, wirken sich Planheitsfehler häufig durch das Auslösen von Eigenspannungen aus, die beim Walzen entstanden sind.
Man unterscheidet zwischen ausstreckbaren und nicht ausstreckbaren Planheitsfehlern. Als ausstreckbar werden Fehler bezeichnet, bei denen das Band in der Breitenrichtung gleichbleibend von der Planheit abweicht. Dabei treten an der Ober- und Unterseite des Bandes einander entgegengesetzt gerichtete Eigenspannungen auf, die über die gesamte Breite konstant sind. Ausstreckbare Unebenheiten sind dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Richtung, d.h. in Längs- oder in Querrichtung, geradlinig begrenzt sind.
Über die Bandbreite und -länge veränderliche Planheitsabweichungen sind durch krummlinige Begrenzungen gekennzeichnet und durch einen einfachen Biegevorgang nicht ausstreckbar. Hierbei liegen ungleichförmige Eigenspannungsverteilungen in Längs- und Querrichtung vor. Derartige Planheitsfehler treten als Mitten- und Randwellen sowie als sogenannte Quarterbuckles am kaltgewalzten Band auf.
Mit der zonenweisen Einstellbarkeit des Walzenballenprofils bei der Durchbiegungseinstellwalze durch eine Steuerung der Stützkraft der hydrostatischen Lagerelemente steht eine bei dem Walzgerüst nach der DE-PS 31 45 526 genutzte mechanische Stellgröße für die Bandplanheitsregelung zur Verfügung, die jedoch nur eine Grobregelung ermöglicht, da die Breite der einstellbaren Biegezonen des Walzenmantels, die bei den auf dem Markt befindlichen Durchbiegungseinstellwalzen in einem Bereich von 400 bis 500 mm liegt, mit Bezug auf die örtlich eng begrenzten Planheitsfehler im Walzband sehr groß ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Planheitsregel und bei Mehrwalzen-Bandwalzgerüsten mit hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalzen als Stützwalzen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Verknüpfung der mechanischen Grobregelung der Bandplanheit mittels der hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalzen mit der thermischen Feinregelung durch eine zonenweise Kühlung der Arbeitswalzen und ggf. auch der als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildeten Stützwalzen über die Walzenbreite mit einer Kühlzonenbreite, die in einem Bereich von 50 mm liegt und damit wesentlich kleiner ist als die Breite der Biegezonen der hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalzen, wird eine optimale Bandplanheitsregelung erreicht.
Die Nutzung der hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalzen als mechanische Stellgrößen und der Walzenkühlvorrichtungen als thermische Stellgrößen bietet die Grundlage für ein dynamisch und schnell arbeitendes Planheitsregelsystem. Die Schnelligkeit der Planheitsregelung wird primär dadurch erzielt, daß die Walzenkühlung in Sekundenbruchteilen die Viskosität des Walzöls bzw. der Walzemulsionen und dadurch die Reibungsverhältnisse im Walzspalt verändert, die die Bandplanheit beeinflussen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Quartowalzwerks mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt einer hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalze,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Walzenkühlvorrichtung mit Düsenbalken und
Fig. 4 einen Querschnitt einer Walzenkühlvorrichtung mit Kühlelementen in Form von Adaptern.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Quartowalzwerkes mit einem Vierwalzengerüst (1), in dem zwei Arbeitswalzen (2, 3) und zwei hydrostatische Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5) als Stützwalzen eingebaut sind, Kühlvorrichtungen (6, 7) im Bandeinlauf für die Arbeitswalzen (2, 3) und die Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5), einem Banddickenmeßgerät (8), z.B. einem Beta- oder Röntgenstrahler, und einer Planheitsmeßrolle (9) im Bandauslauf, einem Abwickelhaspel (10) und einem Aufwickelhaspel (11) für das Walzband (12).
Die als Stützwalze eingesetzte Durchbiegungseinstellwalze (5) nach Fig. 2 weist einen hohlen Walzenmantel (13) auf, der durch die Arbeitswalze (3) belastet wird. Der hohle Walzenmantel (13) wird von einem Träger (14) durchsetzt, der an den beiden Enden feststehend gehalten ist. Auf dem Träger (14) sind hydrostatische Lagerelemente (15) in Walzenachsrichtung dicht nebeneinander angeordnet.
Die Lagerelemente (15) sind durch je zwei Druckgeber (16, 17) belastet. Der Druckgeber (16) besteht aus einem mit dem Träger (14) fest verbundenen Träger zylindrischen Kolben (18) und einem im Lagerelement (15) vorgesehenen Zylinder (19) und besitzt einen Druckraum (20), der über einen Kanal (21) mit einer Zuleitung (22) für das Druckmittel verbunden ist. Der Druckgeber (17) besteht aus einem mit dem Träger (14) fest verbundenen zylindrischen Kolben (23) und einem im Lagerelement (15) vorgesehenen Zylinder (24) und besitzt einen Druckraum (25), der über einen Kanal (26) mit einer Zuleitung (27) für das Druckmittel verbunden ist.
Dem Innenumfang (28) des Walzenmantels (13) ist eine Lagerfläche (29) des Lagerelements (15) zugewandt, und in dieser Lagerfläche befinden sich zwei in Umfangsrichtung angeordnete Taschen (30) und (31) für die hydrostatische Lagerung. Die Tasche (30) ist über einen Drosselkanal (32) mit dem Druckraum (20) des Druckgebers (16), die Tasche (31) über einen Drosselkanal (33) mit dem Druckraum (25) des Druckgebers (17) verbunden. Den beiden Druckgebern (16, 17) ist Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar.
Die Druckgeber (16, 17) der Lagerelemente (15, 34) auf der der Arbeitswalze (3) zugewandten und dieser abgewandten Seite des Trägers (14) erzeugen die Walzkräfte und bewirken die Einstellung der gewünschten Biegelinie.
Die Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5) sind Stellgrößen für die vorbeschriebene Planheitsregelung und die nicht näher erläuterte Dickenregelung des Walzbandes.
Die Kühlvorrichtung (6, 7) nach Fig. 3 für die Arbeitswalzen (2, 3) und die Stützwalzen (4, 5) des Quartowalzwerkes nach Fig. 1 besteht aus je einem Düsenbalken (35) für die Stützenwalzen (4, 5) und jeweils drei Düsenbalken (36-38) für die Arbeitswalzen (2, 3). In die Düsenbalken (35-38) sind Sprühdüsen (39), vorzugsweise Flachstrahldüsen, zum Aufbringen von Kühlöl und/oder Emulsionen auf die Walzen (2-5) eingebaut. Die Düsenbalken (35-37) sind stationär, während die Düsenbalken (38) quer zur Bandlaufrichtung (a) über die Bandbreite verfahrbar sind. Ferner ist der Abstand der Düselbalken (38) zum Walzensatz (40) verstellbar. Schließlich können auch noch eine gegenseitige kontinuierliche Verstellbarkeit quer zur Bandlaufrichtung (a) und eine Dreheinstellung der Düsen (39) der beiden Düselbalken (38) vorgesehen werden.
Die jeweilige Zuführung von Walzöl und/oder Emulsion für den verstellbaren Düsenbalken (38) wird druck- und/oder mengen- und/oder temperaturgeregelt.
Die Kühlvorrichtung (6) nach Fig. 4 zum Aufbringen von Kühlmittel und von Fett oder ähnlichen Stoffen auf die Arbeitswalzen (2, 3) und ggf. auch auf die Stützwalzen (4, 5) ist durch über die Walzenbreite in einer Reihe angeordnete Kühlelemente (41) gebildet, welche einen an eine Kühlmittelzuleitung (42) angeschlossenen Adapter (43) aufweisen, der zur Walzenoberfläche hin offen ist, sowie einen motorischen Antrieb zum Heranfahren des Adapters (43) auf Spaltbreite an die Walzenoberfläche. Der Antrieb der Adapter (43) besteht aus einem Hydraulikstellzylinder (44) mit einem durch das Kühlmittel beaufschlagten Stellkolben (45) zum Aus- und Einfahren einer Kolbenstange (46), an deren freiem Ende der Adapter (43) angeordnet ist, der über einen als Drosselbohrung wirkenden Zuführkanal (47) in einer Kolbenstange (46) mit dem Zylinderraum (48) des Stellzylinders (44) in Verbindung steht, der an die Kühlmittelzuleitung (42) angeschlossen ist. Der Zuführkanal (47) in der Kolbenstange (46) steht mit einer oder mehreren Düsen (49) im Adapterboden (50) in Verbindung.
Der Stellkolben (45) für den Adapter (43) dient im Zusammenwirken mit dem Zuführkanal (47) in der Kolbenstange (46) und einer oder mehreren Düsen (49) im Adapterboden (50) zur Regelung des Kühlmitteldrucks und ist zu diesem Zweck entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmittels durch eine Druckfeder (51) beaufschlagt, die gleichzeitig als Rückstellglied wirkt.
Die Einrichtung zum Aufbringen von Fett oder ähnlichen Stoffen auf die Walzenballen umfaßt Druckzylinder (52) mit Druckdüsen (53), die durch eine eingebaute Fettpumpe (54) oder von einem zentralen nicht dargestellten Druckzylinder mit Fetten, Emulsionsöl oder dgl. Stoffen beliefert werden.
Die Druckzylinder (52) für die Fettzufuhr sind jeweils in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Walzen auf oder unter den Kühlelementen (41) angebracht, derart, daß sie sich - in Walzendrehrichtung gesehen - hinter dem Adapter (43) der Kühlelemente (41) befinden.
Beim Auftreten von Planheitsfehlern in dem in Walzrichtung (a) durch den Walzspalt (55) laufenden Walzband (12), die durch eine Wellen- oder Faltenbildung sichtbar werden, wird mittels der bis auf einen Spalt (56) an die Arbeitswalzen (2, 3) und ggf. an die Stützwalzen (4, 5) des Walzgerüstes (1) herangefahrenen Kühlelemente (41) Kühlmittel, z.B. Walzöl bzw. Walzemulsion, auf die Oberflächenzonen der Walzen im Bereich der Planheitsfehler des Walzbandes (12) in Form von nahezu drucklosen und sich ständig erneuernden Kühlflüssigkeitspolstern aufgebracht.
Beim Auftreten von Kurzstellen im Walzband (12), die durch eine rauhe Oberfläche des Walzgutes sichtbar werden, wird durch zonenweises Auftragen von Fetten oder Ölen mittels der Druckzylinder (51) auf die Oberfläche der Walzen (2, 3) im Bereich der Fehlerstellen der wirksame Walzenballendurchmesser (2 a) zeitweise so lange vergrößert, bis derartige Fehlerstellen in dem gewalzten Material nicht mehr auftreten.
Die vorbeschriebenen Walzenkühlvorrichtungen werden in erster Linie als thermische Stellgröße für die Bandplanheitsregelung und erst in zweiter Linie für die Banddickenregelung herangezogen.
Durch die Planheitsregelung werden die von der Meßrolle (9) ermittelten Planheitsfehler im Walzband (12) mittels der Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5) und der Walzenkühlvorrichtungen (6, 7), die (4-7) in entsprechende, nicht näher erläuterte Regelkreise als Stellgrößen einbezogen sind, ausgeregelt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Regelung der Planheit und Dicke von Walzband in einem Mehrwalzen-Bandwalzgerüst mit zwei Arbeitswalzen sowie mit mindestens einer Stützwalze zum Abstützen einer Arbeitswalze, wobei die Stützwalze eine Durchbiegungseinstellwalze mit einem um einen drehfesten Träger drehbaren Walzenmantel ist, welcher am Träger mittels in Walzenachsrichtung nebeneinander angeordneter hydrostatischer Lagerelemente abgestützt ist, deren Stützkraft einzeln oder in Gruppen steuerbar ist, gekennzeichnet durch eine mechanische Regelung der Bandplanheit mittels der Durchbiegungseinstellwalze (4, 5) durch eine zonenweise Steuerung der auf den Walzenmantel (13) der Durchbiegungseinstellwalze wirkenden Stützkräfte und eine thermische Planheitsregelung durch eine zonenweise Kühlung der Arbeitswalzen (2, 3) über die Walzenbreite.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche zonenweise Kühlung der Stützwalzen (4, 5) über die Walzenbreite.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Lagerelemente (15) der an sich bekannten Durchbiegungseinstellwalze (5) durch jeweils zwei in Umfangsrichtung versetzte, zwischen das Lagerelement (15) und den Träger (14) geschaltete hydraulische jeweils Kolben (18, 23) und Zylinder (19, 24) aufweisende Druckgeber (16, 17) belastbar sind, die Lagerelemente (15) in ihren dem Innenumfang (28) des Walzenmantels (13) zugewandten Lagerflächen (29) in Umfangsrichtung angeordnete Taschen (30, 31) aufweisen und daß den beiden Druckgebern (16, 17) Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Walzenkühlvorrichtung (6, 7) mit über die Walzenbreite in Düsenbalken (35-38) angeordneten Sprühdüsen (39).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Quereinstellung der quer zur Bandlaufrichtung (a) unabhängig voneinander verschiebbaren Düsenbalken (38) nach der durch Meßgeräte ermittelten Position der Bandkanten im Bandauslauf des Walzgerüstes (1).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Walzenkühlvorrichtung mit über die Walzenbreite angeordneten Kühlelementen (41) in Form von zur Walzenoberfläche hin offenen, an eine Kühlmittelzufuhr angeschlossenen Adaptern (43) zum drucklosen und kontinuierlichen Aufbringen von Kühlflüssigkeitspolstern für die Flächenkühlung der Walze (2, 3), wobei Stellzylinder (44) mit einem durch das Kühlmittel angetriebenen Stellkolben (45) mit einer Kolbenstange (46) zum Aus- und Einfahren der Adapter (43) vorgesehen sind, die Adapter (43) jeweils über einen Zuführkanal (47) in der Kolbenstange (46) mit dem Zylinderraum (48) in Verbindung stehen, der Zuführkanal (47) an eine oder mehrere Düsen (49) im Adapterboden (50) angeschlossen ist und der Stellkolben (45) zur Regelung des Kühlmitteldruckes ausgebildet und entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmittels durch eine Druckfeder (51) beaufschlagt ist, die gleichzeitig als Rückstellglied wirkt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Kombination der Adapter (43) zum Aufbringen von Kühlflüssigkeit mit Einrichtungen (52, 53, 54) zum Aufbringen von Fetten oder ähnlichen Stoffen auf die Walzenballen.
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