DE3629895A1 - Antrieb fuer kontinuierliche walzstrassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den Antrieb für kontinuierliche Walzstraßen.

In kontinuierlichen Walzstraßen wird im allgemeinen neben einer Querschnittsveränderung auch eine Formänderung in Bewegungsrichtung des Walzgutes herbeigeführt, so daß die Walzgutgeschwindigkeit inner­ halb der Walzstraße von einer Umformstufe zur nächsten ansteigt.

Die für Transport und Umformung erforderlichen Walzendrehzahlen neh­ men dementsprechend von einem Walzgerüst zu dem in Walzrichtung nächstangeordneten Gerüst zu.

Diese Zunahme der Walzendrehzahlen ist abhängig vom Umformprozeß, d. h., sie muß im allgemeinen individuell in jedem Walzgerüst verändert werden, wenn die Umformbedingungen, besonders die axialen Formände­ rungen, z. B. zur Erzeugung unterschiedlicher Fertiproduktabmessungen variieren.

Insbesondere, wenn der Umformprozeß durch Induzieren axialer Span­ nungen im Walzgut gezielt beeinflußt werden soll, ist eine ausrei­ chend hohe Flexibilität bei der Drehzahleinstellung erforderlich. Diese kann aber oft nur durch erheblichen antriebstechnischen Aufwand erreicht werden.

Die bekannten Walzenstraßenantriebssysteme zur Erzeugung variabler Drehzahlverhältnisse können grundsätzlich nach folgenden technischen Konzepten unterschieden werden:

• - Einzelantrieb durch jeweils einen Motor für ein Walzgerüst,
• - Gruppenantrieb mehrerer Gerüste über eine gemeinsame Antriebs­ welle, wobei eine Variation der Drehzahlverhältnisse dadurch erreicht wird, daß der gemeinsamen Antriebsdrehbewegung eine zweite Drehbewegung überlagert wird, die entweder widerum über eine gemeinsame Antriebswelle übertragen oder durch für jeden Gerüstplatz separate Antriebsmotoren erzeugt wird.

Kennzeichnend für das erste Antriebskonzept ist eine größtmögliche Flexibilität hinsichtlich der Drehzahleinstellung, aber auch ein hoher Aufwand an zu installierender elektromotorischer Antriebslei­ stung. Dieser ist dagegen besonders gering bei Gruppenantrieben, wenn die Antriebskraft nur über gemeinsame Wellen und Zahnradreihen über­ tragen wird, denn nach diesem Konzept steht die installierte Motor­ leistung auch dann für die Umformung zur Verfügung, wenn je nach An­ zahl der Gerüste, die für eine bestimmte Walzung eines Fertigungs­ programmes benötigt werden, nicht an allen zur angetriebenen Gerüst­ gruppe gehörenden Walzgerüsten umgeformt wird.

Zudem kann bei diesem Antriebskonzept der für alle Walzungen eines Fertigungsprogrammes erforderliche Drehzahlbereich der Antriebsmoto­ ren vergleichsweise klein gehalten werden, wenn man entsprechende Übersetzungsstufen von Gerüst zu Gerüst vorsieht.

Dagegen muß bei Einzelantrieb jeder Motor entsprechend den innerhalb eines Fertigungsprogrammes am jeweiligen Gerüst auftretenden Extrem­ werten der Umformgrößen, wie z. B. Drehmoment, Leistung und Drehzah­ len ausgelegt werden. Bei diesem Antriebsprinzip können außerdem Mo­ toren an Gerüstplätzen, die evtl. bei bestimmten Walzungen nicht an der Umformung beteiligt sind, auch nicht zu der für diese Umformung benötigten Antriebsleistungen beitragen.

Weiterhin erhöht sich die zu installierende elektromotirische Lei­ stung bei Einzelantrieb u. U. noch dadurch, daß einige an der Umfor­ mung beteiligte Motoren generatorisch betrieben werden und dieser Leistungsanteil also zusätzlich bei der Motorauslegung zu berück­ sichtigen ist. Schließlich nimmt man bei Einzelantrieb häufig eine weitere Erhöhung der installierten Motorleistung in Kauf, um eine Standardisierung der Motoren zu erreichen.

Auf der anderen Seite besitzt der mit vergleichsweise geringen elek­ tromotorischen Aufwand verbundene Gruppenantrieb mit gemeinsamen An­ triebswellen eine geringe Flexibilität bei der Einstellung der Dreh­ zahlen, bzw. der Drehzahlzuordnungen in den Walzgerüsten. Da die Walzendrehzahlen bei einem solchen Antriebssystem nicht individuell, sondern immer nur in allen Gerüsten einer Gerüstgruppe entsprechend vorgegebener Getriebeübersetzungen geändert werden können, ist eine für eine beliebige Walzung optimale Drehzahleinstellung nicht zu verwirklichen; d. h. der Umformprozeß kann außer für maximal zwei Walzungen nicht optimal gestaltet werden.

So können z. B. bei Rohr-Streckreduzierwalzstraßen mit Gruppenantrieb die Drehzahlen in den sogenannten zugaufbauenden und zugabbauenden Walzgerüsten zumeist nicht den bei einem umfangreichen Fertigungs­ programm oft sehr unterschiedlichen, für eine gute Rohrqualität er­ forderlichen Durchmesserreduktionen angepaßt werden.

Die stark eingeschränkten Möglichkeiten, Durchmesserreduktionen und Walzendrehzahlen aufeinander abzustimmen, führen bei Gruppenantrieben u. U. auch dazu, daß zusätzliche, redundante Formänderungen und damit u. a. Materialfehler und Formabweichungen in Kauf genommen werden müssen.

Abweichungen von den für eine bestimmte Folge von Umformstufen opti­ malen Walzendrehzahlen können auch zu erhöhten Walzenverschleiß und damit verbunden zu Maßabweichungen und Oberflächenfehlern des Walz­ produktes führen.

Eine Kompromißlösung zwischen Einzelantrieb und Gruppenantrieb mit gemeinsamen Antriebswellen für die zu überlagernden Antriebsteile stellt ein Gruppenantrieb dar, bei dem eine gemeinsame Antriebswelle für jedes Gerüst separat von einem Zusatzantrieb überlagert wird. Jedoch führt diese Lösung nicht zu einer wesentlichen Reduzierung des elektromotorischen Antriebsaufwandes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antrieb kontinuierli­ cher Walzstraßen so zu verbessern, daß eine individuelle Regelbarkeit der Walzendrehzahlen in den einzelnen Gerüsten mit geringem Aufwand an zu installierender elektromotorischer Leistung und Antriebstechnik gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehreren Walzgerüsten oder Walzgerüstgruppen je eine Summengetriebestufe zu­ geordnet ist, deren Eingang von individuell regelbaren Antrieben ge­ speist und dessen Ausgang mechanisch mit dem jeweils zugeordneten Walzgerüst und gleichzeitig dem Eingang eines Summengetriebes eines benachbarten Walzgerüstes verbunden ist.

In diesem Antriebsschema trägt der an einem bestimmten Gerüstplatz antreibende Motor zu einer Veränderung der Drehzahl an diesem Gerüst und anderen in Kraftübertragungsrichtung folgenden Walzgerüsten bei.

Der Gesamtaufwand an zu installierender Motorleistung ist bei diesem System im Vergleich zum Einzelantrieb niedrig, da wegen der geringen Überlagerungsanteile die erforderlichen Drehzahlbereiche der Motoren klein sind und nur wenig Leistung verloren geht, wenn einige Gerüste nicht an der Umformung beteiligt sind. Außerdem führen wegen der Aufsummierung der Leistungsanteile in der Getriebereihe negative Drehmomente und Leistungen in den Walzgerüsten zumindest nicht not­ wendigerweise auch zum generatorischen Betrieb einzelner Motoren.

Auch kann durch geeignete Wahl der Übersetzungen von Gerüst zu Gerüst der für ein bestimmtes Walzprogramm erforderliche elektromotorische Aufwand nochmals minimiert werden.

Trotz des geringen Antriebsaufwandes ist es mit diesem Antriebssystem möglich, die Walzendrehzahlen in jedem Gerüst individuell einzustel­ len, ohne gleichzeitig die Walzendrehzahlen in anderen Gerüsten ver­ ändern zu müssen.

Günstige Ausgestaltungen des Antriebsschemas sind in den Unteransprü­ chen definiert.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Antriebes ist der schematischen Darstellung zu entnehmen, die eine mögliche Ausgestaltung dieses An­ triebskonzeptes wiedergibt. In diesem Beispiel werden an jedem der dargestellten Gerüstplätze zwei Antriebsteile mittels Differential­ getriebestufe 1 zusammengefaßt und dem jeweiligen Walzgerüst 2 sowie über Verteiler- und Übersetzungsgetriebeelemente 3 dem Summengetriebe zugeleitet, das auf dem in Walzrichtung folgenden Gerüstplatz vorge­ sehen ist. An diesem wird wiederum eine zusätzliche Antriebsbewegung, erzeugt durch einen Antriebsmotor 4 überlagert. Dieses Antriebsschema kann in gleicher Weise an beliebig vielen Gerüstplätzen angewendet werden. Darüber hinaus kann das System über eine Antriebswelle 5 von einem Motor 6 angetrieben werden.

Während die Motoren 4 in der Drehzahl regelbar sein müssen, kann der Motor 6 ein nicht regelbarer Drehstrommotor sein.

Es ist auch denkbar, das beschriebene, der Erfindung zugrundeliegende Antriebsprinzip z. B. für Rohr-Streckreduzierwalzstraßen so zu rea­ lisieren, daß ein Antriebsmotor als Hauptmotor für eine Basisdreh­ zahlabstufung und einen für alle durchzuführenden Walzungen gemein­ samen Leistungsanteil ausgelegt wird. Dieser Hauptmotor kann an ver­ schiedenen Stellen, im Antriebssystem vorgesehen werden, so daß durch geeignete Getriebekonstruktion entsprechend den zu übertragenden Mo­ menten der getriebetechnische Aufwand minimiert werden kann.

Die übrigen Motoren können als Nebenmotoren relativ klein ausgelegt werden. Sie müssen in der Drehzahl regelbar sein und können auch in der Drehrichtung veränderbar sein.

Durch geeignete Wahl der Basisdrehzahlverhältnisse kann die erfor­ derliche Antriebsleistung der Nebenmotoren minimiert und sogar in ihrer gerüstplatzabhängigen unterschiedlichen Größe ausgeglichen werden.

Das Antriebssystem gemäß der Erfindung kann selbstverständlich auch gruppenweise oder in Kombination mit anderen Antriebssystemen inner­ halb einer Walzstraße eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Antrieb für kontinuierliche Walzstraßen, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Walzgerüsten oder Walzgerüstgruppen (2) je eine Summengetriebestufe (1) zugeordnet ist, deren Eingang von in­ dividuell regelbaren Antrieben (4) gespeist und deren Ausgang mechanisch mit dem jeweils zugeordneten Walzgerüst (2) und gleichzeitig dem Eingang eines Summengetriebes (4) eines benachbarten Walzgerüstes (2) verbunden ist.

2. Antrieb für kontinuierliche Walzstraßen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die individuell regelbaren Antriebe (4) durch eine gemeinsame Welle miteinander verbunden sind.

3. Antrieb für kontinuierliche Walzstraßen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Summengetriebestufen (1) ein individuell regelbarer Antrieb (4) zugeordnet ist.