DE60120439T2 - Verfahren zur regelung der zwischen den walzwerkswalzen erzeugten axialkräfte - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der Axialkräfte, die zwischen den Walzen in einem Fünfwalzengerüst oder Sechswalzengerüst erzeugt werden, das folgendes hat: ein Paar von Arbeitswalzen (WR), denen eine Verschiebeeinrichtung zugeordnet ist, ein entsprechendes Paar von Stützwalzen (BUR) und mindestens eine Zwischenwalze (IR), der mindestens eine Schrägstelleinrichtung zugeordnet ist. Die Zwischenwalze ist im allgemeinen schräggestellt. Das "Vorzeichen" des Schrägstellwinkels wird durch die Verschiebungsrichtung während des Walzvorgangs bestimmt.
  • Das Verfahren nach der Erfindung sieht vor, daß die WR-Verschiebung und das IR-Schrägstellen geeignet so gesteuert werden, daß die Axialkräfte zwischen der Zwischenwalze und der Arbeitswalze während des Verschiebens der Arbeitswalzen in dem Walzschritt reduziert werden.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Stand der Technik sind zur Steuerung der Planheit von Flacherzeugnissen, die in Fünfwalzen- oder Sechswalzengerüsten gewalzt werden, den Arbeitswalzen sowohl ein Biegesystem, positiv und negativ, als auch ein Verschiebesystem zugeordnet, und der Zwischenwalze ist ein Schrägstellsystem zugeordnet.
  • Der Stand der Technik weist ferner ein Verfahren zum Steuern der Planheit von gewalzten Flacherzeugnissen auf, wobei der Zwischenwalze ferner ein positives oder negatives Biegesystem zugeordnet ist.
  • Das Schrägstellen jeder Zwischenwalze in bezug auf die Arbeitswalzen und Stützwalzen erzeugt zwangsläufig Schub oder Axialkräfte sowohl auf die Zwischenwalze als auch auf die entsprechende Arbeitswalze als auch auf die entsprechende Stützwalze.
  • In Anbetracht der Tatsache, daß die Arbeitswalzen auch mit Abschrägungen, Hohlräumen und/oder Verjüngungen an ihren Rändern versehen sein können, um das Problem der Kantenabnahme des Walzprodukts zu lösen, erzeugen die Verjüngungen aufgrund des Kontaktdrucks zwischen den Walzen zwangsläufig außerdem auch weitere axiale Komponenten, die zu denen hinzukommen, die durch das Verschieben der Arbeitswalze und das Schrägstellen der Zwischenwalze erzeugt werden.
  • US-A-6 012 319 beschreibt ein Verfahren, das die Schrägstellwinkel der Arbeitswalzen und der jeweiligen Zwischenwalzen unabhängig steuert, um jeweils verschiedene Arbeitsbedingungen während eines Walzprogramms zu erhalten.
  • Das bekannte Verfahren steuert nur die Schrägstellwinkel der Arbeitswalzen und der jeweiligen Zwischenwalzen. Die Arbeitswalzen und die Zwischenwalzen sind in entgegengesetzte Richtungen in bezug aufeinander mit unterschiedlichen Schrägstellwinkeln geneigt (schräggestellt).
  • Das Verschieben der Arbeitswalzen ist nur als eine Möglichkeit erwähnt, ist jedoch niemals in einer Koordinatensteuerung involviert, um die axialen Drücke, die während des Walzvorgangs auf die Arbeitswalzen einwirken, möglichst klein zu halten.
  • Um die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, hat die Anmelderin das Verfahren nach der Erfindung erfunden, geplant und so perfektioniert, daß die Axialkräfte, die im Betrieb zwischen den Walzen erzeugt werden, reduziert werden, um die axiale Position zu modifizieren oder um die Arbeitswalzen während des Walzvorgangs zu verschieben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das Verfahren nach der Erfindung zum Steuern der Axialkräfte, die zwischen den Walzen eines Walzgerüsts erzeugt werden, ist in dem Hauptanspruch angegeben und gekennzeichnet, während die Unteransprüche andere innovative charakteristische Merkmale der Erfindung beschreiben.
  • Vor der Beschreibung der Erfindung sind die folgenden Vorbemerkungen angebracht.
  • Das Schrägstellen der Zwischenwalze erzeugt axiale Drücke sowohl auf die Zwischenwalze selbst als auch auf die Arbeitswalze als auch auf die Stützwalze.
  • Die erzeugten Kräfte FBUR und FWR (1) sind die Funktion verschiedener Parameter, insbesondere der Walzkraft, des Reibungskoeffizienten zwischen den Walzen und somit des Schmier- und des Oberflächenzustands der Walzen und schließlich des Schrägstellwinkels.
  • Bei gleicher gegebener Walzkraft entwickelt sich der multiplikative Koeffizient "c", der den axialen Druck verursacht, wie in 4 gezeigt ist. Wenn der Grenzwert α1 (Grenz-Schrägstellwinkel) überschritten ist, bleibt der Koeffizient "c" praktisch konstant.
  • Deshalb nehmen die Arbeitswalzen und die Stützwalzen aufgrund der Schrägstellung der Zwischenwalze einen axialen Druck auf, der eine Funktion der Walzkraft und des Reibungskoeffizienten "c" (Kräfte FBUR und FWR) ist.
  • Die Zwischenwalze nimmt einen Druck auf, der gleich der Differenz zwischen FBUR und FWR ist. Wenn die Reibungskoeffizienten zwischen der Arbeitswalze und der Zwischenwalze und zwischen der Zwischenwalze und der Stützwalze ungefähr gleich sind, ist der axiale Druck begrenzt.
  • Das technische Hauptproblem, für das die vorliegende Erfindung eine Lösung vorschlägt, hängt mit der Dimensionierung des Axialdrucklagers für jede Arbeitswalze zusammen. Aufgrund der relativ geringen Größe der Arbeitswalzen ist der zum Einsetzen des Lagers verfügbare Platz in der Tat begrenzt, und deshalb können hinsichtlich der Standzeit des Lagers Probleme entstehen.
  • Diese Probleme sind im Fall der Stützwalzen praktisch nicht existent, da sie groß sind und somit für die jeweiligen Axiallager reichlich Platz zur Verfügung steht.
  • Um die Kantenabnahme der Banddicke kompensieren zu können, ist die Arbeitswalze außerdem mit einer angemessenen Abschrägung oder Verjüngung versehen, die so positioniert werden kann, daß die Reduzierung der Dicke an den Kanten (bezogen auf die Mittellinie des Walzgerüsts) verringert wird, wie 1 zeigt.
  • Deshalb ist die Arbeitswalze mit einer Verschiebeeinrichtung ausgestattet, um die Positionierung der Abschrägung in Überseinstimmung mit der Kante des Walzbands zu ermöglichen, das im allgemeinen eine Breite hat, die in Abhängigkeit von dem zu erzeugenden Bund zwischen einem Minimum und einem Maximum, beispielsweise zwischen 800 und 1600 mm, variiert.
  • In kontinuierlichen Walzwerken, bei denen das Walzband kontinuierlich gewalzt und der Vorgang zum Teilen desselben in Bunde an der Abstromseite des Walzwerks ausgeführt wird, ist es erforderlich, die Arbeitswalzen entsprechend der Aufeinanderfolge der Breitenänderungen zwischen einem Bund und dem nächsten neu zu positionieren. Da die in das Walzwerk eintretenden Bunde nacheinander miteinander verschweißt werden, d. h. das nachlaufende Ende des einen Bundes mit dem vorlaufenden Ende des anderen, wird diese Neupositionierung ausgeführt, ohne den Walzvorgang zu unterbrechen.
  • In einem Kaltwalzwerk läuft das Produktionsprogramm normalerweise wie folgt ab: Vorgang der progressiven Reduktion, beginnend mit dem Anfang der Walzsitzung von einer größeren Anfangsbreite lmax, die Bund um Bund anschließend und allmählich reduziert wird, bis sie eine Endbreite lmin erreicht, wie schematisch in 5 gezeigt ist. Dieser Vorgang soll verhindern, daß die Modifizierung des Profils der Arbeitswalzen, die durch den Verschleiß erzeugt wird, der beim Walzen der vorhergehenden Walzbänder verursacht wird (6a und 6b), das momentan gewalzte Walzband beschädigt.
  • Die Bewegung der Arbeitswalzen erfolgt aus den vorstehend genannten Gründen beim Walzvorgang in der Axialrichtung. Diese Bewegung erfolgt in Übereinstimmung mit der Breitenänderung von einem Bund zu dem nächsten.
  • Die Verschiebebewegung in der Axialrichtung, die beim Walzvorgang erfolgt, erzeugt eine Reibungskraft zwischen dem Walzband und jeder Arbeitswalze, so daß jede Arbeitswalze einer Kraft FS in der entgegengesetzten Richtung zu derjenigen der Axialbewegung ausgesetzt wird.
  • Deshalb ist jede Arbeitswalze während des Verschiebens axialen Kräften FWR und FS ausgesetzt.
  • Nach einem charakteristischen Merkmal der Erfindung wird das Verschieben der Arbeitswalzen (11a, 11b) beim Walzvorgang ausgeführt, und die WR-Verschiebung und das IR-Schrägstellen werden von einer Steuereinrichtung (30) so gesteuert, daß die zwischen dem momentan gewalzten Produkt (12) und der entsprechenden Arbeitswalze (11a) erzeugte axiale Kraft (FS) aufgrund der Verschiebung der genannten Arbeitswalze in entgegengesetzter Richtung zu der axialen Kraft (FWR) ist, die durch das Schrägstellen der Zwischenwalze (15a) in bezug auf die entsprechende Arbeitswalze (11a) erzeugt wird.
  • Wenn die Verschieberichtung der Arbeitswalzen festgelegt ist, werden die Zwischenwalzen schräggestellt, so daß die beiden Kräfte FWR und FS entgegengesetzte Richtungen haben, um zu verhindern, daß während der Verschiebevorgänge beim Walzvorgang die Drucklager der Arbeitswalzen weiter belastet werden, und um dadurch ihre Standzeit zu verlängern Deshalb ist der Verschiebevorgang mit dem Schrägstellvorgang gemäß dem in 3 angegebenen Modell korreliert.
  • Als Sekundäreffekt ergibt sich ferner der Vorteil, daß es nicht erforderlich ist, die Kraft, die jede Verschiebeeinrichtung aufbringen muß, und deshalb ihre Größe, in bezug auf die "stationäre" Kraft FWR, d. h. die in Axialrichtung stationären Arbeitswalzen, zu erhöhen.
  • Ein Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bereitzustellen, um die axialen Kräfte, die zwischen den Walzen eines Walzgerüsts insbesondere, aber nicht ausschließlich während des Vorgangs zum axialen Positionieren der Arbeitswalzen erzeugt werden, wenn eine Änderung der Walzbandbreite erfolgt, auf ein Minimum zu reduzieren, und welches es deshalb ermöglicht, die Standzeit der den Walzen zugeordneten Elemente wie etwa der Axialdrucklager zu verlängern.
  • Das Verfahren zum Steuern der Axialkräfte, die zwischen den Walzen eines Walzgerüsts erzeugt werden, das folgendes hat: wenigstens ein Paar von Arbeitswalzen, ein entsprechendes Paar von Stützwalzen und wenigstens eine Zwischenwalze, die zwischen einer der Arbeitswalzen und einer entsprechenden Stützwalze angeordnet ist, wenigstens einer von den Arbeitswalzen zugeordnete Axialverschiebeeinrichtungen, um die Arbeitswalze axial zu verschieben, sieht gemäß diesem Ziel eine der Zwischenwalze zugeordnete Schrägstelleinrichtung vor, um die Zwischenwalze mit geneigter Längsachse, d. h. in einer Horizontalebene in bezug auf die Längsachsen der Arbeitswalzen und der Stützwalzen gedreht, anzuordnen (IR-Schrägstellung). Das Verfahren sieht vor, daß sowohl die WR-Verschiebung als auch das IR-Schrägstellen von einer Steuereinrichtung, die während des Walzvorgangs auf die Axialverschiebeeinrichtungen der Arbeitswalzen einwirkt, so gesteuert werden, daß die zwischen der Zwischenwalze und der entsprechenden Arbeitswalze erzeugte axiale Kraft aufgrund der Verschiebung der genannten Arbeitswalze in entgegengesetzter Richtung zu der axialen Kraft ist, die durch das Schrägstellen der Zwischenwalze erzeugt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Charakteristiken der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die als ein nicht beschränkendes Beispiel angegeben ist, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:
  • 1 eine schematische Vorderansicht eines Sechswalzengerüsts, welches das Verfahren nach der Erfindung ausführen kann;
  • 2 eine schematische Teil- Seitenansicht des in 1 gezeigten Walzgerüsts;
  • 3 eine Vergrößerung des Walzgerüsts von 1;
  • 4 ein Diagramm der Entwicklung des Reibungskoeffizienten zwischen einer Arbeitswalze und einer Zwischenwalze entsprechend dem Schrägstellwinkel α der Zwischenwalze;
  • 5 eine schematische Darstellung der Änderung der Breite des in einer bestimmten Walzsitzung gewalzten Flacherzeugnisses;
  • 6a eine schematische Darstellung des Profils einer Arbeitswalze WR nach "n" Walzbändern mit einer konstanten Breite;
  • 6b eine schematische Darstellung der Wirkung, die beim Walzen eines breiteren Walzbands erhalten würde, wenn die gleiche Arbeitswalze WR wie in 6a verwendet würde.
  • GENAUE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Es wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen. Ein Walzgerüst 10, welches ein Verfahren nach der Erfindung ausführen kann, weist folgendes auf: ein Paar von Arbeitswalzen 11a, 11b, zwischen denen das zu walzende Flacherzeugnis 12, das beispielsweise aus einem Stahl-Walzband besteht, hindurchtreten kann.
  • Den zwei Arbeitswalzen 11a, 11b sind zwei entsprechende Stützwalzen 13a, 13b zugeordnet, die imstande sind, den vertikalen Drücken aufgrund des Walzens des Erzeugnisses 12 standzuhalten und das Durchbiegen der Arbeits- und Zwischenwalzen zu reduzieren.
  • Das Walzgerüst 10 ist vom sogenannten Sechswalzentyp und weist ein Paar von Zwischenwalzen 15a, 15b auf, die zwischen den Arbeitswalzen 11a, 11b und den Stützwalzen 13a, 13b positioniert sind.
  • Gemäß einer vereinfachten Variante, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann das Walzgerüst 10 nur eine Zwischenwalze, beispielsweise die obere 15a, aufweisen und somit zu einem Fünfwalzengerüst werden.
  • Wenigstens einer Arbeitswalze 11a oder 11b, vorteilhafterweise jedoch beiden, ist eine Verschiebeeinrichtung 16 eines herkömmlichen Typs zugeordnet, die in den Zeichnungen nicht im einzelnen gezeigt ist und die imstande ist, die entsprechende Arbeitswalze 11a, 11b entlang der Horizontalebene zu bewegen, auf der ihre Längsachse 21a, 21b liegt, so daß die Axialverschiebung einer Arbeitswalze 11a in bezug auf die andere 11b erreicht wird.
  • Außerdem ist wenigstens einer Arbeitswalze 11a oder 11b, vorteilhafterweise jedoch beiden, eine Biegeeinrichtung 17 eines herkömmlichen Typs zugeordnet, die in den Zeichnungen nicht im einzelnen gezeigt ist und die imstande ist, die entsprechende Arbeitswalze 11a, 11b in der einen Richtung und der anderen Richtung in bezug auf die Horizontalebene zu biegen, auf der ihre Längsachse 21a, 21b in der Ruhestellung liegt, und somit ein gesteuertes Biegen derselben, sowohl positiv als auch negativ, zu erzielen.
  • Die Arbeitswalzen 11a und 11b sind ferner an mindestens einem Ende mit Abschrägungen 18 versehen, die geeignet so konfiguriert sind, daß sie das Profil an den Kanten des Walzprodukts 12 steuern.
  • Die Zwischenwalzen 15a, 15b sind einer Schrägstelleinrichtung 19 eines herkömmlichen Typs zugeordnet, die in den Zeichnungen nicht im einzelnen gezeigt ist und die imstande ist, sie um eine Vertikalachse 26 um einen gewünschten Winkel α sowohl in der einen Richtung als auch der andere Richtung in bezug auf die Arbeitswalzen 11a, 11b und die Stützwalzen 13a, 13b zu neigen, wobei ihre Längsachsen 23a, 23b auf der gleichen Horizontalebene PIR parallel zu der Walzebene, auf der das Walzprodukt 12 liegt, gehalten werden.
  • Jeder Zwischenwalze 15a, 15b ist ferner eine Biegeeinrichtung 20 eines herkömmlichen Typs zugeordnet, die in den Zeichnungen nicht im einzelnen gezeigt ist und die imstande ist, die entsprechende Zwischenwalze in der einen Richtung und der anderen Richtung in bezug auf die Horizontalebene PIR zu biegen, auf der ihre Längsachse 25a, 25b in der Ruhestellung liegt, und somit ein gesteuertes Biegen, sowohl positiv als auch negativ, zu erzielen.
  • Den Stützwalzen 13a, 13b ist keine Einrichtung zum Steuern und/oder Modifizieren ihrer Position oder ihres Profils zugeordnet, somit verbleiben ihre Längsachsen 23a, 23b normalerweise in ihrer nominalen Position.
  • Jede Walze 11a, 11b, 13a, 13b, 15a und 15b ist axialen Kräften ausgesetzt, die während des Walzens des Erzeugnisses 12 erzeugt werden, und zwar hauptsächlich aufgrund der WR-Verschiebung und des IR-Schrägstellens und ferner aufgrund der Abschrägungen 18 und der Gestalt, die das Walzprodukt an den Kanten annimmt.
  • Genauer gesagt, sind, wie ersichtlich ist, die Arbeitswalzen 11a und 11b sowohl axialen Kräften FWR aufgrund der Schrägstellung der Zwischenwalzen 15a und 15b als auch den axialen Kräften FS aufgrund der Verschiebung der Arbeitswalzen 11a und 11b ausgesetzt.
  • Der durch die Schrägstellung verursachte axiale Druck verändert die Richtung entsprechend dem Vorzeichen des Schrägstellwinkels.
  • Um den axialen Kräften standzuhalten, sind jeder Walze Axialdrucklager 28 eines herkömmlichen Typs zugeordnet.
  • Nach einem charakteristischen Merkmal der Erfindung ist eine Steuereinheit 30 mindestens mit der WR-Verschiebeeinrichtung 16 und mit der IR-Schrägstelleinrichtung 19 verbunden, um die genannten Einrichtungen 16 und 19 zu steuern und auf geeignete Weise auf sie einzuwirken, um mindestens die axialen Kräfte, die auf die Arbeitswalzen 11a und 11b während der axialen Neupositionierung der letzteren einwirken, zu reduzieren.
  • Zu diesem Zweck wird die Verschiebung der Arbeitswalzen 11a und 11b in der Axialrichtung durch die Einrichtung 16 während des Walzvorgangs ausgeführt, so daß die zwei Kräfte FWR und FS entgegengesetzte Richtungen haben, um eine weitere Belastung der Drucklager 28 zu vermeiden und somit ihre Standzeit zu verlängern.
  • Genauer gesagt: Wenn die Verschieberichtung der Arbeitswalzen 11a und 11b in Abhängigkeit von der Position der Abschrägungen 18 der Walzen zum Kompensieren einer Kantenabnahme des Walzbands und in Abhängigkeit von der gewählten Walzsitzung, d. h. bei einer Breite des Walzbands 12, die bevorzugt von lmax bis zu lmin abnimmt (5), festgelegt ist, wird das Schrägstellen der Zwischenwalzen 15a und 15b aktiviert, wobei sie im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn geneigt werden, so daß die zwei Kräfte FWR und FS entgegengesetzte Richtungen haben, um eine weitere Belastung der Drucklager 28 der Arbeitswalzen 11a und 11b zu vermeiden und infolgedessen ihre Standzeit zu verlängern.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Steuern der Axialkräfte, die zwischen den Walzen in einem Walzgerüst (10) für Flacherzeugnisse (12) erzeugt werden, wobei das Walzgerüst folgendes hat: wenigstens ein Paar von Arbeitswalzen (11a, 11b), ein entsprechendes Paar von Stützwalzen (13a, 13b) und wenigstens eine Zwischenwalze (15a), die zwischen einer der Arbeitswalzen (11a) und einer entsprechenden Stützwalze (13b) angeordnet ist, den Arbeitswalzen (11a) zugeordnete Axialverschiebeeinrichtungen (16), um die Arbeitswalzen axial zu verschieben (WR-Verschiebung), eine der Zwischenwalze (15a) zugeordnete Schrägstelleinrichtung (19), um die Zwischenwalze (15a) mit geneigter Längsachse (25a), d. h. in einer Horizontalebene um einen vorgegebenen Winkel (α) in bezug auf die Längsachsen (21a, 21b, 23a, 23b) der Arbeitswalzen (11a, 11b) und der Stützwalzen (13a, 13b) gedreht, anzuordnen (IR-Schrägstellen), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verschieben der Arbeitswalzen (11a, 11b) während des Walzvorgangs erfolgt und daß die WR-Verschiebung und das IR-Schrägstellen von einer Steuereinrichtung (30) so gesteuert werden, daß die zwischen dem gerade gewalzten Erzeugnis (12) und der entsprechenden Arbeitswalze (11a) erzeugte axiale Kraft (FS) aufgrund der Verschiebung der genannten Arbeitswalze in entgegengesetzter Richtung zu der axialen Kraft (FWR) ist, die durch das Schrägstellen der Zwischenwalze (15a) in bezug auf die entsprechende Arbeitswalze (11a) erzeugt wird.
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