DE4337288A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der thermisch bedingten Kontur von Arbeitswalzen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der thermisch bedingten Kontur von ArbeitswalzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur
Steuerung der thermisch bedingten Kontur von Arbeitswalzen beim
Walzen von Bandmaterial, auch von Bandmaterial unterschiedlicher
Breite.
Beim Warmwalzen von Bandmaterialien nimmt ohne die Korrektur durch
Stellglieder, bedingt durch den Einfluß der thermischen Belastung
die Balligkeit der Arbeitswalzen mit zunehmendem Walzmaterial-
Durchsatz ständig zu. Durch die sich so ändernde thermische Bombie
rung weicht die Walzenkontur zunehmend von der Sollkontur ab.
Es ist bekannt, die thermisch bedingte Kontur der zu walzenden
Walzbandmitte durch geeignete Stellglieder wie Verschiebe- und/oder
Biegeglieder, z. B. "CVC"-Verschiebung oder eine geeignete Kühlung
im Sinne einer Angleichung der Istkontur an die Sollkontur der
Arbeitswalzen zu beeinflussen. Die Kontur der Walzen im Kontaktbe
reich mit den Bandkanten ist dagegen jedoch nur ungenügend beein
flußbar. Auch ein Walzen von Bandmaterial unterschiedlicher Breite
oder das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen gegeneinander gibt
kaum eine Verbesserung der thermisch bedingten Walzkontur im Band
kanten-Kontaktbereich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steue
rung der thermisch bedingten Kontur sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens aufzuzeigen, mit dem bzw. mit der
die Istkontur der Arbeitswalzen beim Walzen von Bandmaterial,
insbesondere im Bandkanten-Kontaktbereich im Sinne einer Angleichung
an die Soll-Arbeitswalzenkontur beeinflußbar ist.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Walzen im
Kontaktbereich mit den Bandkanten und vor allem neben dem Band-
Kontaktbereich warmgehalten werden, so daß die thermische Bombierung
in dem abgedeckten Band verbreitert wird und der steile, durch das
schnelle Abfließen von Wärme bewirkte Abfall neben dem Bandkanten-
Kontaktbereich durch das Warmhalten weiter nach außen verschoben
wird.
Besonders vorteilhaft ist es, die thermisch bedingte Kontur im
Bandkanten-Kontaktbereich der Arbeitswalzen in einem Rechner anhand
eines Rechenmodells zu berechnen oder aber die thermische Bombierung
bzw. den Temperaturverlauf der Arbeitswalzen in Achsrichtung zu
messen, um so eine Verschiebeposition für die Abdeckschalen zu
ermitteln, an der die thermische Bombierung am besten kompensiert
und der steile Abfall am weitesten nach außen verschoben wird.
Werden hier bekannte Verfahren wie z. B. das zyklische Verschieben
der Arbeitswalzen bzw. das Walzen von Bändern unterschiedlicher
Breite zusätzlich angewandt, so ist eine noch größere Beeinflussung,
z. B. Vergleichmäßigung der thermischen Bombierung im Bandkanten-
Kontaktbereich zu erreichen.
Eine gesteuerte bzw. geregelte Kühlmittelzufuhr zum Mittelbereich
der Arbeitswalzen sowie ein Abschotten der Abdeckschalen gegen das
Kühlmittel erlauben einen noch besseren Angleich der thermisch
bedingten Arbeitswalzen-Istkontur an deren Sollkontur.
Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs
7 gelöst. Da sich die unerwünschte thermische Bombierung im Bandkan
ten-Kontaktbereich der Arbeitswalzen und im Bereich der Walzen, in
dem kein Kontakt mit dem Walzgut besteht, ausbildet, wird bei einer
Anwendung der Maßnahme nach Anspruch 7 eine ausreichende Vergleich
mäßigung der Temperatur in diesen Walzbereichen gewährleistet.
Die Einstellung der Arbeitswalzen-Kontur läßt sich durch Kombination
von bandeinlaufseitig angeordneten Heizvorrichtungen, z. B. Induk
tionsheizungen, mit bandauslaufseitig angeordneten Abdeckschalen
optimieren.
Noch genauer lassen sich die Abdeckschalen positionieren, wenn die
Merkmale der Ansprüche 8 oder 9 verwirklicht werden. Um die Arbeits
walzen wechseln zu können, ist es sinnvoll, die Abdeckschalen und
ggfs. die Heizvorrichtung mit Antrieben zum Beabstanden derselben
von den Arbeitswalzen auszustatten.
Vorteilhafte Verschiebeeinrichtungen für die Abdeckschalen und ggfs.
für die Heizvorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 14 bis 17.
Die Arbeitswalzenkontur läßt sich gegebenenfalls noch besser beein
flussen, wenn die Abdeckschalen nicht als passive Abdeckschalen,
sondern als aufheizbare bzw. kühlbare Abdeckschalen ausgebildet sind
oder aber Heizungen für die abgedeckten Walzenbereiche aufweisen.
Um das Kühlmittel, das in der Arbeitswalzenmitte zur Beeinflussung
der thermischen Crown auf die Arbeitswalzen aufgebracht wird, vom
Bandkanten-Kontaktbereich fernzuhalten, werden Dichtungen und
gegebenenfalls Druckluftdüsen vorgeschlagen. Es hat sich bewährt,
die Abdeckschalen mit rechteckiger Form gegen Abdeckschalen mit
anderen Formen auszutauschen, um die Übergänge zwischen den abge
deckten Bereichen der Arbeitswalzen und den nicht abgedeckten
Bereichen, und damit den Ausgleich der Wärme besser beeinflussen
zu können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 die thermisch bedingte Kontur der Arbeitswalzen bei
unterschiedlichen Betriebsbedingungen,
Fig. 2 die Seitenansicht einer Arbeitswalze mit Abdeckscha
len und
Fig. 3 eine Vorderansicht auf die einer nicht gezeigten
Arbeitswalze zugeordneten Abdeckschalen.
In Fig. 1 ist das Band 1 zu erkennen, über dem die thermisch
bedingte Kontur einer Arbeitswalze 2, 2′, 2′′, 2′′′ zu vier ver
schiedenen Betriebsbedingungen abgebildet ist. Betriebsbedingung
a) stellt eine Arbeitswalze 2′ mit konventioneller Kontur dar. Im
Bereich der Bandkanten 3 ist hier bereits ein starker Abfall der
thermisch bedingten Bombierung festzustellen, wodurch beim Walzen
im Bandkantenbereich erhebliche Planheitsfehler/Profilfehler ent
stehen.
Bei der Betriebsbedingung b) ist die Arbeitswalze 2 im Bandkanten-
Kontaktbereich durch Abdeckschalen abgeschirmt. Der thermische
Verlauf der Bombierung ist gegenüber der konventionellen thermischen
Bombierung bereits erheblich nach außen gewandert. Die sich damit
einstellenden Planheitsfehler/Profilfehler sind entsprechend ver
ringert.
In Betriebsbedingung c) werden die Arbeitswalzen 2′′ zusätzlich zu
den Abdeckschalen noch zyklisch in axialer Richtung verschoben. Es
zeigt sich, daß hier annähernd über die gesamte Bandbreite eine
gleiche thermische Bombierung zur Verfügung steht.
Bei Betriebsbedingung d) wird der Bandkanten-Kontaktbereich groß
flächig von den Abdeckschalen überdeckt. Hier kommt es teilweise
zu einer stärkeren thermisch bedingten Bombierung als im Mittel
bereich der Arbeitswalze. Der starke Abfall der thermischen Bombie
rung beginnt erst außerhalb des Bandkanten-Kontaktbereichs. Die
optimale Verschiebestellung der Abdeckschalen z. B. zwischen Be
triebsbedingung b) und d) kann anhand von Rechenmodellen berechnet
werden.
Der Fig. 2 ist das Band 1 sowie die Arbeitswalze 2 und ein Teil
einer Stützwalze 4 zu entnehmen. Walzband-einlaufseitig und Walz
band-auslaufseitig sind Abdeckschalen 5, 6 gezeigt. Weiterhin sind
Kühlvorrichtungen 7, 8 zu erkennen, über die Kühlmittel auf die
Mittelbereiche der Arbeitswalze 2 abgegeben werden. Den Abdeck
schalen 5, 6 zugeordnete Antriebe 9, 10 dienen dazu, die Abdeck
schalen 5, 6 von der Arbeitswalze 2 wegzuschwenken, um eventuell
notwendige Wartungsarbeiten bzw. einem Walzenwechsel durchführen
zu können. Konventionelle Abstreifer 11, 12 verhindern, daß Kühl
mittel auf das Walzband gelangen kann.
Fig. 3 zeigt Lagerböcke 13, 14, die Führungen 15, 16 drehbar
lagern. Die Führungen 15, 16 weisen von der angedeuteten Mitte aus
betrachtet, einerseits Rechtsgewinde 15′, 16′ und andererseits
Linksgewinde 15′′, 16′′ auf. Im Bereich der Gewinde 15′, 16′ ist
die Abdeckschale 5′ und im Bereich der Gewinde 15′′, 16′′ die
Abdeckschale 5′′ über Gewindemuttern 17′, 18′; 17′′, 18′′ auf den
Führungen 15, 16 geführt. Die Führungen sind in ihrer Drehbewegung
über eine Kette 19 synchronisiert. Für den Drehantrieb der Führungs-
Gewindestangen 15, 16 sorgt ein Motor 20. Durch die unterschiedlich
gerichtete Steigung der Gewinde 17′, 17′′ und 18′, 18′′ werden die
Abdeckschalen 5′, 5′′ durch den einen Motor 20 je nach dessen
Drehrichtung entweder auf einanderzu bzw. voneinanderweg bewegt. Die
nicht gezeigten Antriebe 10 greifen bspw. an die Lagerböcke 13, 14
an, halten diese, und vermögen damit die Abdeckschalen 5′, 5′′ auf
die Arbeitswalze 2 hin bzw. von dieser weg zu bewegen.
Liste der Bezugszeichen
1 Band
2 Arbeitswalze
3 Bandkante
4 Stützwalze
5 Abdeckschale
6 Abdeckschale
7 Kühlvorrichtung
8 Kühlvorrichtung
9 Antrieb
10 Antrieb
11 Abstreifer
12 Abstreifer
13 Lagerbock
14 Lagerbock
15 Führung
16 Führung
17 Gewindemutter
18 Gewindemutter
19 Kette
20 Motor
2 Arbeitswalze
3 Bandkante
4 Stützwalze
5 Abdeckschale
6 Abdeckschale
7 Kühlvorrichtung
8 Kühlvorrichtung
9 Antrieb
10 Antrieb
11 Abstreifer
12 Abstreifer
13 Lagerbock
14 Lagerbock
15 Führung
16 Führung
17 Gewindemutter
18 Gewindemutter
19 Kette
20 Motor
Claims (28)
1. Verfahren zur Steuerung der thermisch bedingten Kontur von
Arbeitswalzen beim Walzen von Bandmaterial ggfs. unterschiedli
cher Breite,
gekennzeichnet durch
das Bestimmen der Lage der Bandkanten (3) des Walzbandes (1) auf den Arbeitswalzen (2),
die Ermittlung einer Verschiebeposition für thermisch isolie rende Abdeckschalen (5, 6), die Walzenteillängen im Bereich der Bandkanten (3) abzudecken und dadurch den Temperaturverlauf in der Walze (2) zu beeinflussen vermögen, und
das Verschieben der Abdeckschalen (5, 6) derart, daß wahlweise Längenbereiche der Walzen (2) im Bandkanten-Kontaktbereich (3) sowie Längenbereiche der Walzen (2), die beim Walzen nicht mit dem Walzgut (1) in Kontakt kommen, abgedeckt werden.
das Bestimmen der Lage der Bandkanten (3) des Walzbandes (1) auf den Arbeitswalzen (2),
die Ermittlung einer Verschiebeposition für thermisch isolie rende Abdeckschalen (5, 6), die Walzenteillängen im Bereich der Bandkanten (3) abzudecken und dadurch den Temperaturverlauf in der Walze (2) zu beeinflussen vermögen, und
das Verschieben der Abdeckschalen (5, 6) derart, daß wahlweise Längenbereiche der Walzen (2) im Bandkanten-Kontaktbereich (3) sowie Längenbereiche der Walzen (2), die beim Walzen nicht mit dem Walzgut (1) in Kontakt kommen, abgedeckt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ermittlung der Verschiebeposition für die Abdeckschalen
(5, 6) die thermische Bombierung in axialer Richtung der
Arbeitswalzen (2) anhand eines Rechenmodells errechnet wird,
und daß die Abdeckschalen (5, 6) so verschoben werden, daß den
sich im Bandkanten-Kontaktbereich der Arbeitswalzen (2) aus
bildenden thermischen Abweichungen von der Sollkontur der
Arbeitswalzen (2) entgegengewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ermittlung der Verschiebeposition für die Abdeckschalen
(5, 6) die thermische Bombierung bzw. die Walzentemperatur in
axialer Richtung der Arbeitswalzen (2) gemessen wird, und daß
die Abdeckschalen (5, 6) so verschoben werden, daß den im
Bandkanten-Kontaktbereich gemessenen thermischen Abweichungen
von der Sollkontur der Arbeitswalzen entgegengewirkt wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axial zwischen den Abdeckschalen (5′, 5′′; 6′, 6′′) befindlichen Bereiche der Arbeitswalzen (2) mit Kühlmitteln beaufschlagbar sind,
daß die Kühlmittelverteilung sowie gegebenenfalls die Kühl mitteltemperaturverteilung in Abhängigkeit der für den Bereich zwischen den Abdeckschalen (5′, 5′′; 6′, 6′′) errechneten thermischen Bombierung bestimmt wird, und
daß das Kühlmittel zur Angleichung an die Sollkontur der Arbeitswalzen (2) der thermischen Bombierung entgegenwirkend auf die Arbeitswalzen aufgebracht wird.
daß die axial zwischen den Abdeckschalen (5′, 5′′; 6′, 6′′) befindlichen Bereiche der Arbeitswalzen (2) mit Kühlmitteln beaufschlagbar sind,
daß die Kühlmittelverteilung sowie gegebenenfalls die Kühl mitteltemperaturverteilung in Abhängigkeit der für den Bereich zwischen den Abdeckschalen (5′, 5′′; 6′, 6′′) errechneten thermischen Bombierung bestimmt wird, und
daß das Kühlmittel zur Angleichung an die Sollkontur der Arbeitswalzen (2) der thermischen Bombierung entgegenwirkend auf die Arbeitswalzen aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die von den Abdeckschalen (5, 6) abgeschirmten Bereiche
gegenüber dem mit Kühlmittel beaufschlagten Bereich der Ar
beitswalzen (2) gegen das Kühlmittel abdichtbar sind.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckschalen (5, 6) in ihrer Temperatur und gegebenen
falls in ihrer axialen Temperaturverteilung einstellbar sind.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
mindestens ein thermisches Abdeckschalenpaar (5, 5′, 6, 6′), das Längenbereiche der Arbeitswalzen (2) teilweise radial abzu schirmen vermag,
mindestens eine Verschiebevorrichtung zum Bewegen der Abdeck schalen (5, 6) in axialer Richtung der Arbeitswalzen und eine Steuervorrichtung zum Positionieren der Abdeckschalen (5, 6) zumindest in Abhängigkeit von den Walzbandkanten (3).
mindestens ein thermisches Abdeckschalenpaar (5, 5′, 6, 6′), das Längenbereiche der Arbeitswalzen (2) teilweise radial abzu schirmen vermag,
mindestens eine Verschiebevorrichtung zum Bewegen der Abdeck schalen (5, 6) in axialer Richtung der Arbeitswalzen und eine Steuervorrichtung zum Positionieren der Abdeckschalen (5, 6) zumindest in Abhängigkeit von den Walzbandkanten (3).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung einen Rechner zur Berechnung der
thermischen Bombierung aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung Meßrollen bzw. Temperatursensoren
zur Ermittlung der thermischen Bombierung aufweist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Antriebe (9, 10) vorgesehen sind, mittels derer die Abdeck
schalen (5, 6) auf die Arbeitswalzen (2) zu bzw. von diesen
wegbewegbar sind.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl auf der Bandeinlaufseite als auch auf der Band
auslaufseite der Arbeitswalzen (2) Abdeckschalenpaare (5, 5′,
6, 6′) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Bandauslaufseite der Arbeitswalzen (2) Abdeckscha
lenpaare (6, 6′) vorgesehen sind, während an der Bandeinlauf
seite den Bandkanten-Kontaktbereich (3) überspannende Heizvor
richtungen vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
gekennzeichnet durch,
mindestens eine Verschiebevorrichtung zum Bewegen der Heizvor
richtungen in axialer Richtung der Arbeitswalzen und eine
Steuervorrichtung, vorzugsweise als Teil der Steuervorrichtung
zur Positionierung der Abdeckschalen, zum Positionieren der
Heizvorrichtungen zumindest in Abhängigkeit von den Walzband
kanten (3).
14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebevorrichtungen für die Abdeckschalen (5, 5′, 6, 6′) und ggfs. der Heizvorrichtungen aus je zwei parallel zu den Arbeitswalzen (2) angeordneten Führungen (15, 16) in Form von Gewindestangen bestehen, zwischen denen die mit Gewindemuttern (17, 18) versehenen Abdeckschalen (5, 6) geführt sind,
daß die Gewindestangen (15, 16) beidseitig einander gegen sinnige Gewinde aufweisen,
daß die beiden Gewindespindeln (15, 16) eine synchron wirkende Antriebsvorrichtung (Kette 19) aufweisen und
daß zum Antrieb der Gewindespindeln (15, 16) ein Motor (20) vorgesehen ist.
daß die Verschiebevorrichtungen für die Abdeckschalen (5, 5′, 6, 6′) und ggfs. der Heizvorrichtungen aus je zwei parallel zu den Arbeitswalzen (2) angeordneten Führungen (15, 16) in Form von Gewindestangen bestehen, zwischen denen die mit Gewindemuttern (17, 18) versehenen Abdeckschalen (5, 6) geführt sind,
daß die Gewindestangen (15, 16) beidseitig einander gegen sinnige Gewinde aufweisen,
daß die beiden Gewindespindeln (15, 16) eine synchron wirkende Antriebsvorrichtung (Kette 19) aufweisen und
daß zum Antrieb der Gewindespindeln (15, 16) ein Motor (20) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckschalen (5, 6) und ggfs. die Heizvorrichtungen
auf zwei parallel angeordneten Führungsholmen geführt sind und
mittels einer mittig angeordneten Gewindestange mit gegensinnig
gerichteten Steigungen ihres Gewindes antreibbar sind.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jede von der Walzbandmitte aus betrachtete Seite der
Arbeitswalzen (2) getrennte Führungen und/oder Antriebe für
die Abdeckschalen (5, 6) und ggfs. die Heizvorrichtungen vor
gesehen sind.
17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebevorrichtung für die Abdeckschalen (5, 6) und
ggfs. die Heizvorrichtungen aus mindestens je einem Hydraulik
zylinder pro Abdeckschale bestehen.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckschalen (5, 6) Temperiervorrichtungen für die
Arbeitswalzen und/oder für die Abdeckschalen (5, 6) aufweisen.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich zwischen den Abdeckschalen (5, 6) in ihrer
wirksamen Breite und Intensität einstellbare Kühlmittelvor
richtungen (7, 8) auf die Arbeitswalzen (2) ausgerichtet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Abdeckschalen (5, 6) Dichtvorrichtungen zugeordnet
sind.
21. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckschalen (5, 6) einen Luftdruckanschluß und
Luftaustrittsdüsen aufweisen, um den von ihnen abgedeckten
Bereich trockenblasen zu können.
22. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Temperiervorrichtung für die Arbeitswalzen (2) Induk
tionsheizungen in den Abdeckschalen (5, 6) vorgesehen sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Temperiervorrichtung Spritzwasserdüsen vorgesehen sind,
über die temperiertes Wasser auf die von den Abdeckschalen (5,
6) abgedeckten Längenbereiche der Arbeitswalzen (2) aufgebracht
werden kann.
24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckschalen (5, 6) in Walzrichtung bzw. entgegen der
Walzrichtung betrachtet eine Rechteckform aufweisen.
25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckschalen (5, 6) in Walzrichtung bzw. entgegen der
Walzrichtung betrachtet eine Trapezform oder eine Dreiecksform
aufweisen bzw. rund ausgebildet sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizvorrichtungen in axialer Richtung feststehend
vorgesehen und zonenweise aktivierbar sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26,
gekennzeichnet durch
mindestens eine Steuervorrichtung mittels derer die Heizvor
richtungen zumindest in Abhängigkeit von den Walzbandkantenpo
sitionen aktivierbar sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung Teil der Steuervorrichtung zum
Positionieren der Abdeckschalen (6, 6′) ist.
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