DE60124064T2

DE60124064T2 - Walzwerk und Walzverfahren unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE60124064T2
Application number: DE60124064T
Authority: DE
Inventors: Toru Hitachi-shi Nakayama; Michimasa Hitachi-shi Takagi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: EP1230991B1; TW516976B; KR100433764B1; DE60124064D1; CN1190277C; JP3526554B2; EP1230991A3; US6619092B2; JP2002239609A; CN1370639A; KR20020066931A; US20020108423A1; EP1230991A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Tandem-Walzwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Walzverfahren unter Verwendung eines derartigen Tandem-Walzwerks.
Im Allgemeinen enthält ein Tandem-Walzwerk eine Walzlinie aus einer Mehrzahl an Walzgerüsten, die in Durchlaufrichtung des Walzguts ausgerichtet sind und von denen jedes Arbeitswalzen und Stützwalzen über und unter den Arbeitswalzen aufweist, wobei das Walzen unter Verwendung der Arbeitswalzen als Antriebswalzen und Aufbringen einer Spannung auf das Walzgut durchgeführt wird, welches auf einen an der Einlaufseite des ersten Walzgerüsts angeordneten Ablaufhaspel und auf einen an der Auslaufseite des Endgerüstes angeordneten Spannhaspel gewickelt wird. Ferner gibt es ein Tandem-Walzwerk, das Spannwalzen enthält, die an der Einlaufseite oder an der Auslaufseite eines eine Mehrzahl an Walzgerüsten enthaltenden Walzgerüstzugs angeordnet sind, um eine zusätzlich gewünschte Zugspannung auf das Walzgut auszuüben, wobei dieses Tandem-Walzwerk in einer Durchlauflinie installiert ist. In dem vorstehend beschriebenen Tandem-Walzwerk sind die Arbeitswalzen regelmäßig mit Versetzung angeordnet, sodass die Mittelachsen der Arbeitswalzen geringfügig zu den Mittelachsen der unter und über den Arbeitswalzen angeordneten Stützwalzen versetzt sind, um stabile Walzbedingungen zu erhalten, wie in der JP-A-60-16283 beschrieben.
Wenn eine Differenz in den an der Einlaufseite und an der Auslaufseite eines Walzgutes eingeführten Spannungen auftritt, werden die Lagergehäuse (Einbaustücke) der Arbeitswalzen ständig zur Seite der größeren Spannung gedrückt, d.h. der Einlaufseite oder der Auslaufseite, durch Anordnen der Mittelachsen der Arbeitswalzen, sodass sie gegen die Seite der größeren Spannung gegenüber den Mittelachsen der über und unter den Arbeitswalzen positionierten Tragwalzen versetzt sind, um als Ergebnis ein stabiles Walzen zu erhalten. Beispielsweise ist in einem konventionellen Hochgeschwindigkeits-Tandem-Walzwerk im ersten Stand eine Spannung an der Auslaufseite extrem hoch im Vergleich mit einer Spannung an der Einlaufseite und im Auslaufstand ist eine Spannung an der Einlaufseite extrem groß gegenüber einer Spannung an der Auslaufseite. In einer solchen Anlage sind die Mittelachsen der Arbeitswalzen im ersten Stand mit Versetzung gegen die Auslaufseite des Walzguts in Bezug auf die Mittelachsen der unter und über den Arbeitswalzen positionierten Stützwalzen angeordnet und die Mittelachsen der Arbeitswalzen in dem endseitigen Stand sind mit Versetzung zur Einlaufseite des Walzguts gegen die Mittelachsen der unter und über den Arbeitswalzen positionierten Stützwalzen angeordnet. Damit wird ein stabiler Walzbetrieb erreicht.
In den letzten Jahren sind die Anforderungen der Nutzer an die Eigenschaften von durch Walzen unterschiedlicher Materialien hergestellten Platten und Tafeln strenger geworden und es ist notwendig, die Plattendicke mit hoher Genauigkeit zu steuern. Ferner besteht ein sehr hoher Bedarf an der Verwendung von schlanken Arbeitswalzen mit geringen Durchmessern zur Erhöhung des Reduzier-Verhältnisses (Stichabnahme) beim Walzen und zur Erzielung eines höheren Glanzes. Jedoch besteht ein Problem darin, dass die Arbeitswalzen zum horizontalen Ausbiegen neigen, was die Steuercharakteristik der Plattenform stört, wenn im herkömmlichen Tandem-Walzwerk schlanke Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern eingesetzt werden.
Das bedeutet, dass die oben beschriebene versetzte Anordnung der Arbeitswalzen eine Horizontalkraft (eine Versetzungskraft) in den Arbeitswalzen erzeugt und eine stabile Walzbedingung erhalten werden kann durch Hinzufügen der Versetzungskraft in der gleichen Richtung wie die Richtung zur Seite der größeren Spannung. Die Arbeitswalzen neigen jedoch zur horizontalen Durchbiegung, was die Steuercharakteristik der Plattenform stört, weil die Horizontalkraft sich aus der Summe der Spannungsdifferenz ergibt und die Versetzungskraft auf die Arbeitswalzen wirkt. Wenn die Horizontalkraft konstant ist, wird die oben beschriebene Tendenz mit kleiner werdendem Durchmesser der Arbeitswalzen größer.
Wenn die Arbeitswalzen zu der Seite entgegengesetzt zur Seite größerer Spannung des Walzguts mit Bezug auf die obere und die untere Tragwalzen versetzt angeordnet sind, wird die auf die Arbeitswalzen wirkende Horizontalkraft kleiner, weil die Differenz der Spannung und der Versetzungskraft miteinander kompensiert werden. Wenn jedoch die Arbeitswalzen mit Versetzung – wie oben beschrieben – angeordnet werden, besteht die Möglichkeit, dass die Richtung der horizontalen Belastung der Summe der Differenz der Spannung und die Versetzungskraft zwischen der Einlaufrichtung und der Auslaufrichtung umgekehrt werden durch Änderung der Walzbedingung (d.h. durch die Größe der Walzlast), weil die Größe der Versetzungskraft von der Walzlast bestimmt wird.
Insbesondere im Endstand der Walzgerüstlinie wird der horizontale Ungleichgewichtszustand aufgrund der Differenz zwischen der Ver setzungskraft und der Spannung erheblich geändert durch rapides Vermindern der Spannung in der Auslaufseite, was durch das Abtrennen des gewalzten Materials mittels einer hinter dem auslaufseitigen Endstand angeordneten Schere bewirkt wird. Dies bedeutet, dass die Methode zur Änderung der Versetzungsanordnung in einer Richtung, um die Differenz der Spannung mit der Versetzungskraft zu kompensieren, zur Verwirklichung eines stabilen Walzbetriebes nicht erwünscht ist.
Im Tandem-Walzwerk, dessen Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern in der oben beschriebenen Weise zum Ausbiegen neigen, werden zum Verringern der auf die Arbeitswalzen wirkenden Horizontalkraft und zum Unterdrücken der horizontalen Ausbiegung bei Berücksichtigung der Plattenform-Steuercharakteristik die Mittelachsen der Arbeitswalzen so angeordnet, dass sie gegen eine der Seite der größeren Spannung gegenüberliegende Seite bezüglich den Mittelachsen der über und unter den Arbeitswalzen angeordneten Stützwalzen versetzt sind. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, einen stabilen Tandem-Walzbetrieb aufrechtzuerhalten, weil von Änderungen der Walzbedingung abhängige Fluktuationen der Arbeitswalzen auftreten können, wie oben beschrieben. Ferner gibt es einige Fälle eines anormalen Phänomens, wie das Auftreten eines Schwingungsgeräuschs während des Walzens oder das Auftreten periodischer Schwankungen der Plattendicke, bezeichnet als "chattering" im Walzgut.
Die US-A-5 746 081 beschreibt ein Reversier-Kaltwalzwerk mit zwei Quarto- oder Sexto-Walzgerüsten, die zwischen zwei Haspelstationen zum Auf- und Abwickeln des Walzbandes angeordnet sind. Die Stütz- oder Zwischenwalzen dieser Walzgerüste sind angetrieben und die Arbeitswalzen sind zur horizontalen Stabilisation bei Änderung der Durchlaufrichtung des Walzbandes in einer horizontalen Richtung bewegbar.
Die US-A-5 636 543 beschreibt ein Warmband-Tandem-Walzwerk mit Grob-Walzgerüsten in einer stromaufseiten Staffel, die mit direkt angetriebenen dicken Arbeitswalzen großer Durchmesser ausgestattet sind. In mittleren oder stromabseitigen Stufen einer Endwalzstaffel sind eine Mehrzahl an Walzgerüsten mit schlanken Arbeitswalzen kleiner Durchmesser vorgesehen, die jeweils indirekt von Trag- oder Stützwalzen angetrieben werden. In zumindest einem Walzgerüst der Endwalzstaffel sind die Zwischenwalzen versetzt zur vertikalen Mittelebene angeordnet, die von den Achsen der Stützwalzen und der Arbeitswalzen definiert wird.
Die JP-A-11-309504 beschreibt ein Tandem-Warmwalzwerk, das eine Walzgerüstlinie aus einer Mehrzahl an Quarto-Walzgerüsten enthält. Zumindest ein Paar von einander benachbarten Walzgerüsten ist in einem Gehäuse eingebaut. In allen Walzgerüsten der Walzlinie sind die Achsen der Arbeitswalzen gegenüber den Achsen der Tragwalzen versetzt, wobei die Achsen der Arbeitswalzen im finalen Endgerüst gegen die Einlaufseite des Walzgerüsts versetzt und die Achsen der Arbeitswalzen in allen anderen Walzgerüsten zur Auslaufseite des Walzguts versetzt sind.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Tandem-Walzwerks, das bei Verwendung von schlanken Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern ein in der Plattenform-Steuercharakteristik exzellentes Walzen ermöglicht und das Aufzeigen eines Walzverfahrens mit einem derartigen Tandem-Walzwerk.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Tandem-Walzwerks, das Konflikt-Charakteristiken haben kann, wenn das Walzen in einem Tandem-Walzwerk mit schlanken Arbeitswalzen kleiner Durchmesser durchgeführt wird, und das ein Walzen mit exzellenten Plattenform-Steuereigenschaften ermöglicht, und mit dem ein stabiler Walzbetrieb erreicht werden kann.
Zur Erzielung der ersten vorgenannten Aufgabe weist das Tandem-Walzwerk gemäß der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Die Achse der oberen und der bodenseitigen Arbeitswalzen sind so angeordnet, dass sie zu derjenigen Seite versetzt sind, die der Seite der größeren auf das Walzgut einwirkenden Spannung gegenüberliegt bezüglich der Achsen der oberen und der bodenseitigen Tragwalzen. Durch Ausrichtung der Achsen der oberen und der bodenseitigen Arbeitswalzen, die zu derjenigen Seite versetzt angeordnet sind, die bezüglich der Achsen der oberen und der bodenseitigen Tragwalzen der Seite der größeren auf das Walzgut einwirkenden Spannung gegenüberliegt, kann eine auf die Arbeitswalzen einwirkende Horizontalkraft verringert werden. Als Ergebnis kann die Ausbiegung der Arbeitswalzen reduziert und dementsprechend ein Walzen mit hervorragender Plattenform-Steuercharakteristik unter Verwendung von schlanken Arbeitswalzen kleiner Durchmesser durchgeführt werden.
Da das Walzgerüst mit den versetzten Arbeitswalzen zumindest im auslaufseitigen Endstand der Walzgerüstlinie angeordnet wird, kann das in der Plattenform-Steuercharakteristik exzellente Walzen unter Verwendung von schlanken Arbeitswalzen kleiner Durchmesser im Endstand durchgeführt werden.
Zum Lösen der zweiten vorstehend genannten Aufgabe enthält das Walzgerüst mit den versetzten Arbeitswalzen im Tandem-Walzwerk einen Steller bzw. Aktuator zum Andrücken der Einbaustücke der oberen und der unteren Arbeitswalze gegen feste Bauteile.
Durch das Vorsehen des Aktuators zu dem oben angegebenen Drücken der oberen und der unteren Arbeitswalzen kann eine Bewegung des Einbaustücks der Arbeitswalze verhindert werden, auch wenn sich die Richtung einer Horizontalkraft aus der Summe einer Differenz der Spannungen und einer Versetzungskraft zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite aufgrund der Änderung der Walzbedingung insbesondere im Endstand umkehrt. Daher kann das in Plattenform-Steuercharakteristik exzellente Walzen unter Verwendung von schlanken Arbeitswalzen kleiner Durchmesser wie oben beschrieben durchgeführt und ein stabiler Walzbetrieb erzielt werden.
Vorzugsweise ist der Steller so angeordnet, dass die Einbaustücke der oberen und unteren Arbeitswalzen zur gleichen Seite wie die Versetzrichtung der oberen und unteren Arbeitswalze gedrückt werden.
Dabei können die Einbaustücke während des normalen Walzbetriebs unter einer geringen Kraft stabil gehalten werden, weil die auf die Arbeitswalzen einwirkende Horizontalkraft in den meisten Fällen, insbesondere in dem Walzgerüst im Endstand eine gegen die Auslaufseite (die Versetzrichtung der Arbeitswalzen) gerichtete Kraft ist.
Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei Arbeitswalzen mit vergleichbar kleinen Durchmessern mit B/L kleiner 0,26 kann die maximale horizontale Ausbiegung der Arbeitswalzen erheblich reduziert werden und demzufolge kann das in der Plattenform- Steuercharakteristik exzellente Walzen mit den schlanken Arbeitswalzen durchgeführt werden.
Ferner haben in dem Tandem-Walzwerk alle Walzgerüste versetzte Arbeitswalzen und zumindest das Walzgerüst des auslaufseitigen Endstandes der Walzgerüstlinie enthält einen Aktuator zum Andrücken der Einbaustücke der oberen und der unteren Arbeitswalzen gegen feste Bauteile.
Dadurch kann die in allen Walzgerüsten auf die Arbeitswalzen wirkende Horizontalkraft verringert und auch die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalzen reduziert werden, und demgemäß kann das in der Plattenform-Steuercharakteristik exzellente Walzen mit Arbeitswalzen kleiner Durchmesser durchgeführt werden. Auch wenn sich ferner eine Richtung einer Horizontalkraft im auslaufseitigen Endstand umkehrt, kann das Einbaustück an einer Bewegung gehindert werden. Daher kann ein stabiler Walzbetrieb erreicht werden.
Weiterhin enthält das erfindungsgemäße Tandem-Walzwerk eine Walzgerüstlinie mit einer Mehrzahl von in Durchlaufrichtung des Walzguts ausgefluchteten Walzgerüsten, wobei das jeweilige Walzgerüst eine obere und eine untere Arbeitswalze sowie eine obere und eine untere auf und unter den Arbeitswalzen angeordnete Tragwalze aufweist, wobei unter der Mehrzahl an Walzgerüsten mindestens ein Walzgerüst im Auslaufstand ein Walzgerüst ist, in dem die obere und die untere Arbeitswalze als Antriebswalzen genutzt werden und Achsen der oberen und unteren Arbeitswalze zur Auslaufseite des Walzguts versetzt sind bezüglich der Achsen der oberen und der unteren Stützwalzen, und wobei die anderen Walzgerüste Walzgerüste sind, in denen die oberen und unteren Arbeitswalzen als Antriebswalzen ge nutzt werden und die Achsen der oberen und unteren Arbeitswalzen zur Einlaufseite des Walzguts versetzt sind bezüglich den Achsen der oberen und unteren Stützwalzen.
Dadurch kann die in allen Walzgerüsten auf die Arbeitswalzen einwirkende Horizontalkraft und auch die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalzen verringert werden und demgemäß kann ein in der Plattenform-Steuercharakteristik exzellentes Walzen unter Verwendung von Arbeitswalzen kleiner Durchmesser durchgeführt werden.
Ferner enthält im Tandem-Walzwerk gemäß der Erfindung zumindest das Walzgerüst im Auslaufstand einen Steller bzw. Aktuator zum Andrücken der Einbaustücke der oberen und unteren Arbeitswalzen gegen feste Bauteile.
Dadurch kann ein Bewegen des Arbeitswalzen-Einbaustücks verhindert werden, auch wenn sich die Richtung einer Horizontalkraft im Auslaufstand umkehrt. Damit wird ein stabiler Walzbetrieb erreicht.
Das erfindungsgemäße Tandem-Walzwerk enthält eine Mehrzahl an Walzgerüsten mit jeweils einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen und einem Paar Tragwalzen, wobei ein Versetzmittel zum Versetzen der Arbeitswalzen gegen eine Auslass-Seite des Walzguts in Bezug auf die Tragwalzen in zumindest dem Walzgerüst im Auslaufstand vorgesehen ist.
Dadurch kann die Ausbiegung der Arbeitswalzen – wie oben beschrieben – verringert werden und demgemäß kann das in Plattenform-Steuercharakteristik exzellente Walzen unter Verwendung von Arbeitswalzen kleiner Durchmesser durchgeführt werden.
Ferner enthält des erfindungsgemäße Tandem-Walzwerk eine Mehrzahl an Walzgerüsten mit jeweils einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen und einem Paar Tragwalzen, wobei ein Versetzmittel zum Versetzen der Arbeitswalzen gegen eine Aulass-Seite eines Walzguts bezüglich der Tragwalzen zumindest in dem Walzgerüst im Auslaufstand vorgesehen ist und wobei eine Versetzungsrichtung durch das Versetzmittel eine Richtung ist, die der Seite der auf das Walzgut wirkenden Spannung entgegengesetzt ist.
Dadurch kann die Ausbiegung der Arbeitswalzen – wie oben beschrieben – vermindert und dementsprechend ein in der Plattenform-Steuercharakteristik exzellentes Walzen unter Verwendung von Arbeitswalzen kleiner Durchmesser durchgeführt werden.
Daneben verwendet ein Walzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Tandem-Walzwerk, das eine Mehrzahl an Walzgerüsten mit je einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen und einem Paar oberer und unterer Tragwalzen enthält, wobei Versetzmittel zum Versetzen der Arbeitswalzen zur Auslaufseite des Walzgerüstes gegenüber den Tragwalzen in zumindest dem auslaufseitigen Endstand vorgesehen sind und das Walzen durchgeführt wird, während die Arbeitswalzen in einer Richtung entgegensetzt einer Seite der größeren auf das Walzgut durch die Versetzung wirkenden Spannung versetzt sind.
Dadurch kann – wie oben beschrieben – die Ausbiegung der Arbeitswalzen vermindert werden und dementsprechend kann ein in der Plattenform-Steuercharakteristik exzellentes Walzen unter Verwendung von Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Diagramm der Anlage eines Tandem-Walzgerüsts gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Seitenansicht eines Walzgerüsts im auslaufseitigen Stand;
3 ist eine Darstellung der Wirkung einer Horizontalkraft auf eine Arbeitswalze in Abhängigkeit von einer Versetzung der Arbeitswalze im Walzgerüst des Auslaufstands;
4 ist ein Diagramm der auf die Arbeitswalzen wirkenden Horizontalkräfte und der horizontalen Ausbiegungen (Unterschiede zwischen einer Stelle in der Mitte der Walzgutbreite und einer Stelle am Ende), die durch die Horizontalkräfte in einem typischen Walzplan einer Ausführung eines Tandem-Walzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung verursacht werden, und zeigt auch, dass die durch die Horizontalkraft verursachte, auf die Arbeitswalzen einwirkende Ausbiegung wirksam unterdrückt wird;
5 zeigt als Diagramm, dass eine bestimmte Beziehung zwischen einer Ausbiegung der Arbeitswalzen und einem Durchmesser B der Arbeitswalzen sowie einer Plattenbreite L des Walzguts im Auslaufstand einer Ausführung eines Tandem-Walzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung besteht und zeigt ferner, bei einem Walzgerüst, dessen Arbeitswalzen kleine Durchmesser im Bereich von B/L > 0,26 haben, die horizontale Ausbiegung auf einen Wert vermindert werden kann, der mit der Ausbiegung in einem Walzgerüst mit konventionell dickeren Arbeitswalzen vergleichbar ist, und zwar durch Anwendung der Versetzungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Diagramm eines typischen Walzplans mit relativ geringer Walzkraft bei einer Ausführung eines Tandem-Walzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt ferner, dass sich im Auslaufstand die Richtung der Differenz der Spannungen von positiv zu negativ umgekehrt hat, wegen Änderung der Spannung, die durch das Abtrennen des Walzguts mittels einer Maschinen-Schere an der Auslaufseite verursacht wurde.

1: Arbeitswalze
2: Zwischenwalze
3: Stützwalze
4: Arbeitswalzen-Einbaustück
5: Stützwalzen-Einbaustück
6: Achse der Arbeitswalze
7: Achse der Zwischenwalze
8: einlaufseitiger Block
9: auslaufseitiger Block
10: Walzgut
11: Zylinder
12: Gehäuse
13: Druckrollen
14: Schermaschine
101–104: Walzgerüst
105: Walzgerüstlinie

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Tandem-Walzwerks wird im Folgenden beschrieben. In der unten erläuterten Ausführung ist die vorliegende Erfindung bei einem Tandem-Kaltwalzwerk eingesetzt. In der unten erläuterten Ausführung wird die vorliegende Erfindung bei einem Tandem-Kaltwalzwerk eingesetzt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Tandem-Kaltwalzwerk beschränkt, sondern ist besonders geeignet zur Anwendung bei dem Tandem-Kaltwalzwerk, weil das Kaltwalzen eine besonders hohe Genauigkeit bei der Plattenform-Steuerung verlangt.
1 ist eine schematische Darstellung des Layouts eines Tandem-Walzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Tandem-Walzwerk enthält vier Walzgerüste 101, 102, 103 und 104 und diese Walzgerüste 101, 102, 103 und 104 sind hintereinander in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Stand in der Mitte sowie dem finalen Auslaufstand zur Bildung einer Walzenstaffel bzw. -linie 105 angeordnet. Ein Walzgut 10 wird von einem nicht dargestellten Abzugshaspel abgewickelt und zur Walzgerüststaffel 105 geführt, in der es den ersten Stand, den zweiten Stand und den dritten Stand sowie den Auslaufstand durchläuft und in den Walzgerüsten 101, 102, 103 und 104 gewalzt wird. Das gewalzte Walzgut läuft durch auslassseitige Druckrollen 13 und eine Schermaschine 14 und wird dann auf einen – nicht dargestellten – Zughaspel aufgewickelt. Wenn eine vorgegebene Menge an gewalztem Material im Zughaspel gewickelt ist, wird das Walzgut 10 durch die Schermaschine 14 geschnitten. In diesem Zustand wird die Zugspannung an der Auslass-Seite des Auslaufstands durch die Druckrollen 13 aufrechterhalten.
2 ist eine schematische Seitenansicht des Walzgerüsts 104 im Auslaufstand. Dieses Walzgerüst 104 ist ein Sexto-Walzgerüst mit einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen 1, 1, einem Paar oberer und unterer Zwischenwalzen 2, 2 auf und unter den Arbeitswalzen 1 und mit einem Paar oberer und unterer Stützwalzen 3, 3, die die Walzkraft über Einbaustücke 5 ausüben. Die Arbeitswalzen 1, 1 sind in Einbaustücken 4, 4 gehalten, die durch einlaufseitige und auslaufseitige Blöcke 8, 9 gehalten sind. Die oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 1 sind mit Antriebsspindeln gekuppelt, nicht dargestellt, und werden von einer nicht dargestellten Antriebseinheit direkt angetrieben. Damit ist das Walzgerüst 104 ein Walzgerüst, das die oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 1 als Antriebswalzen nutzt.
Weiterhin kennzeichnen in 2 das Bezugszeichen 6 eine Senkrechte durch die Achse der oberen und unteren Arbeitswalze 1, 1 und das Bezugzeichen 7 eine durch die Achse der oberen und unteren Zwischenwalze 2, 2 verlaufende Senkrechte, wobei die oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 1 so angeordnet sind, dass die Achsen der Arbeitswalzen zur Auslaufseite des Walzguts versetzt sind gegenüber den Achsen der über und unter den Arbeitswalzen angeordneten oberen und unteren Zwischenwalzen 2, 2. Im Auslaufstand mit dem Walzgerüst 104 ist die Spannung Tb an der Einlaufseite größer als die Spannung Tf an der Auslaufseite. Daher sind die Achsen der Arbeitswalzen 1, 1 zur Seite gegenüber der Seite der größeren Spannung mit Bezug auf die Achsen der Zwischenwalzen 2, 2 versetzt angeordnet.
In der Einlaufseite der Blöcke 8 sind als Spielausgleich hydraulische Zylinder 11, 11 zum Andrücken der Einbaustücke 4, 4 der Arbeits walzen 1, 1 gegen die auslassseitigen Blöcke 9 in der gegenüberliegenden Seite, d.h. der gleichen Seite wie die Versetzungsrichtung der Arbeitswalzen 1, 1, aufgenommen.
In Bezug auf die Walzgerüste 101 bis 103 sind die Achsen der Arbeitswalzen 1, 1 versetzt zur Einlaufseite des Walzgutes 10 angeordnet in Bezug auf die Achsen der über und unter den Arbeitswalzen positionierten Zwischenwalzen 2, 2. Im ersten bis dritten Stand, insbesondere im ersten Stand, ist die Spannung an der Auslaufseite größer verglichen mit der Spannung an der Einlaufseite. Daher sind in den Walzgerüsten 101 bis 103 im ersten bis dritten Stand die Achsen der Arbeitswalzen 1, 1 versetzt angeordnet zu einer Seite gegenüber einer Seite der größeren Spannung mit Bezug auf die Achsen der Zwischenwalzen 2, 2. Da ferner die Schwankung der Spannung in den Walzgerüsten 101 bis 103 im ersten bis dritten Stand gering ist, sind keine Spielausgleich-Hydraulikzylinder in den Walzgerüsten 101 bis 103 vorgesehen. Allerdings können zur Gewährleistung der Stabilität der Walzbedingung die Spielausgleich-Hydraulikzylinder in den Walzgerüsten 101 bis 103 im ersten bis dritten Stand vorgesehen sein. Die anderen Strukturen der Walzgerüste 101 bis 103 sind die gleichen wie diejenigen des Walzgerüsts 104 im Auslaufstand.
3 ist eine Darstellung der Wirkung einer Horizontalkraft auf eine Arbeitswalze in Abhängigkeit von der Versetzungsanordnung der Arbeitswalze im Walzgerüst 104 im Auslaufstand. Im Walzgerüst 104 im Auslaufstand wirkt eine durch die Walzkraft P erzeugte Horizontalkraft, d.h. eine Versetzungskraft P₀ wirkt auf die Arbeitswalze 104 im Auslaufstand, und eine auslaufseitige Spannung Tf in der Durchlaufrichtungsseite sowie eine einlaufseitige Spannung Tb in der Gegenrichtung am Walzgut 10.
Wenn der Durchmesser der Arbeitswalzen 1 mit DW, der Durchmesser der Zwischenwalzen 2 mit DI und ein Versetzungswert der Differenz zwischen der Achse der Arbeitswalze und der Achse der Zwischenwalze mit δ bezeichnet werden, ergibt sich ein Winkel θ zwischen der durch die Achse der Zwischenwalzen verlaufenden Senkrechten und einer durch die Achse der Arbeitswalzen und die Achse der Zwischenwalzen verlaufenden Geraden, wobei tan θ = 2 δ/(DW + DI) (1)und die Versetzungskraft P durch folgende Gleichung ausgedrückt werden kann. P0 = P × tan θ (2).
Daraus ergibt sich die Horizontalkraft wie folgt P1 = P0 + {(Tf – Tb)/2} + μP·DBRG/DI (3),

D_BRG:: Durchmesser des Lagers der Zwischenwalze
μ:: Reibungskoeffizient des Lagers.

Wenn daher die Arbeitswalze gegen die Auslaufseite versetzt ist, wie in der Figur gezeigt, und die auslaufseitige Richtung (Durchlaufrichtung) der Koordinate als positive Richtung genommen wird, wird im Auslaufstand, wo die Walzbedingung eine merkbare Tendenz der Spannung Tb an der Einlaufseite > der Spannung Tf an der Auslaufseite hat, der erste Term in der Gleichung (1) ein positiver Wert und der zweite Term wird ein negativer Wert. Als Ergebnis gleichen sich der erste Term und der zweite Term gegeneinander aus, wodurch sich die Horizontalkraft P₁ vermindert und die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalzen kleiner wird. Daher kann ein Walzen mit hervorragender Formsteuerungscharakteristik durchgeführt werden.
Ferner drückt der im Block 8 angeordnete Hydraulikzylinder 11 das Einbaustück 4 der Arbeitswalze gegen die Auslaufseite des Walzguts mit einer Kraft F. Durch den Andruck des Einbaustücks 4 der Arbeitswalze mit der Kraft F kann das Einbaustück 4 der Arbeitswalze gegen Schwankungen der Horizontalkraft P₁ stabilisiert werden, was zu einem stabilen Walzen beiträgt.
Im ersten bis dritten Stand, wo die Walzbedingung eine größere Tendenz der Spannung Tb in der Einlaufseite < der Spannung Tf an der Auslaufseite hat, wird der erste Term in der Gleichung (1) ein negativer Wert und der zweite Term wird ein positiver Wert. Somit kompensieren sich der erste Term und der zweite Term gegeneinander, was eine Verringerung der Horizontalkraft P₁ und der horizontalen Ausbiegung der Arbeitswalzen bedeutet. Daher kann Walzen mit hervorragender Formsteuerungscharakteristik durchgeführt werden.
Als ein Beispiel ist die Achse der Arbeitswalzen 1 im Auslaufstand in Durchlaufrichtung des Walzguts 10 um 5 mm in Bezug auf die Achse der Zwischenwalze 2 versetzt und das Einbaustück 4 der Arbeitswalze 1 wird in Durchlaufrichtung mit einer Kraft von etwa 10 t durch den Hydraulikzylinder 11 zur Stabilisierung gedrückt. In den anderen Ständen als dem Auslaufstand ist die Achse der Arbeitswalze 1 in Einlaufrichtung des Walzguts 10 um 5 mm in Bezug auf die Achse der Zwischenwalze 2 versetzt.
4 ist ein Diagramm einer Horizontalkraft, die aus der Walzkraft P, der Spannungsdifferenz im Stand und einer Versetzungskraft errechnet wurde, sowie einer horizontalen Ausbiegung (den Differenzen zwischen einer Position in der Mitte der Walzgutbreite und einer Endposition) der Arbeitswalze für jeden der Stände auf der Grundlage eines typischen Walzplans im Walzwerk der 1. Die Spannungsdifferenz im Stand ist eine Differenz zwischen Spannungen an der Vorderseite und der Rückseite des Stands und die Auslaufseitenrichtung der Koordinate ist positiv. Die Versetzungskraft und die Horizontalkraft sind nach den Gleichungen (2) und (3) berechnet worden. Ferner zeigt 4 auch eine Horizontalkraft und eine horizontale Ausbiegung der Arbeitswalze, die durch die Horizontalkraft für jeden Stand in einem Fall verursacht wurde, in dem im Auslaufstand – entgegen der obigen Ausführung – die Achse der Arbeitswalze zur Einlaufseite hin (einer Seite größerer Spannung oder in derselben Richtung wie die Richtung der Spannungsdifferenz) um 5 mm in Bezug zur Zwischenwalze versetzt ist, und in den anderen Ständen die Achse der Arbeitswalze zur Auslaufseite hin (eine Seite größerer Spannung oder in derselben Richtung wie die Richtung der Spannungsdifferenz) um 5 mm in Bezug auf die Zwischenwalzen versetzt ist. Darin ist der Durchmesser B der Arbeitswalzen 320 mm und die Plattenbreite L des Walzguts betrug 1300 mm, woraus B/L = 0,25 folgt.
Aus 4 wird verständlich, dass, wenn die Achse der Arbeitswalze im ersten Stand um 5 mm in der gleichen Richtung wie die Richtung der Spannungsdifferenz (die Auslaufseite) im Tandem-Walzwerk mit B/L = 0,25 versetzt ist, die Horizontalkraft P₁ ungefähr 38.000 kgf wird (zur Auslaufseite) und die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalze mehr als etwa 0,32 mm beträgt (zur Auslaufseite). Da bei der vorliegenden Erfindung die Achse der Arbeitswalze in Richtung ent gegen der Richtung der Spannungsdifferenz (zur Einlaufseite hin) um 5 mm versetzt ist, wird die Horizontalkraft P₁ ungefähr 6.500 kgf (zur Einlaufseite) und die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalze wird vermindert auf etwa 0,054 mm (zur Einlaufseite). Wegen der vorhandenen Tendenz zur übermäßigen Spannung an der Einlaufseite des Auslaufstands wird die Achse der Arbeitswalze zur Auslaufseite des Walzguts versetzt, die der Richtung im ersten Stand entgegengesetzt ist. Falls die Achse der Arbeitswalze in der gleichen Richtung wie die Richtung der Spannungsdifferenz (der Einlaufseite) um 5 mm versetzt wird, wird die Horizontalkraft P₁ ungefähr 26.000 kgf (zur Auslaufseite) und die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalze wird mehr als etwa 0,22 mm (zur Einlaufseite). Da andererseits gemäß der vorliegenden Erfindung die Achse der Arbeitswalze um 5 mm in der Richtung versetzt ist, die der Richtung der Spannungsdifferenz entgegengerichtet ist (zur Auslaufseite), beträgt die Horizontalkraft P₁ ungefähr 8.400 kgf (zur Auslaufseite) und die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalze wird vermindert auf etwa 0,070 mm (zur Auslaufseite).
5 zeigt die Kalkulationsergebnisse (die Markierungen ∎ in der Graphik) des Verhältnisses zwischen dem Verhältnis B/L des Durchmessers B der verwendeten Arbeitswalze zur Plattenbreite L des eingesetzten Walzguts und der maximalen Ausbiegung (Differenz zwischen einer Stelle in der Mitte der Walzgutbreite und einer Endposition) der Arbeitswalze im Auslaufstand, die verursacht wird durch Versetzen der Achse der Arbeitswalze um 5 mm in der gleichen Richtung wie die Richtung der Spannungsdifferenz. Aus der Graphik wird ersichtlich, dass in den jeweiligen Fällen, in denen die Arbeitswalze im Auslaufstand zur gleichen Richtung wie die Richtung der Zugkraft versetzt ist, die maximale Ausbiegung den zulässigen Wert von 0,2 mm in einem Walzwerk mit schlanken Arbeitswalzen mit vergleichsweise kleinem Durchmesser im Bereich von B/L < 0,26 übersteigt. Jedoch wird durch Versetzen der Achse der Arbeitswalze zur Seite entgegengesetzt zur Richtung der Spannungsdifferenz – wie oben beschrieben – die Horizontalkraft reduziert und als Ergebnis kann die Ausbiegung der Arbeitswalze unter 0,2 mm gesenkt werden (die Markierungen ☐ in der Graphik), was eine erhebliche Qualitätsverbesserung des Walzguts ergibt.
Im Folgenden wird der Effekt der im Walzgerüst 104 im Auslaufstand vorgesehenen Hydraulikzylinder 11 beschrieben.
Wenn gemäß 1 das gewalzte Material 10 in der an der Auslaufseite der auslaufseitigen Druckrollen 13 angeordneten Schermaschine 14 geschnitten ist, wird die Spannung an der Auslaufseite des Auslaufstands durch die Druckrollen 13 aufrechterhalten. Jedoch ist die Spannung an der Auslaufseite um etwa 1 t wegen der begrenzten Haltbarkeit der Druckrollen 13 vermindert und dementsprechend ändert sich die Differenz der Spannung vor und hinter dem Auslaufstand. Dies bedeutet, dass sich die Spannungsdifferenz an der Einlaufseite des Auslaufstands vergrößert. Wenn die Versetzungskraft P₀ der Arbeitswalze in der gleichen Richtung wie die Spannungsdifferenz (der Einlaufseite) wirkt, werden die Einbaustücke der Arbeitswalze nicht durch die Änderung der Spannungsdifferenz bewegt. Wenn jedoch die Spannungsdifferenz und die Versetzungskraft P₀ gegeneinander durch Versetzen der Arbeitswalzen in der Richtung entgegengesetzt zur Spannungsdifferenz (zur Auslaufseite hin) gemäß der vorliegenden Erfindung kompensiert werden, beeinflusst die Ver änderung der Spannungsdifferenz durch den Scherschnitt die Horizontalkraft P₁ erheblich, weil die Versetzungskraft P₀ klein ist, insbesondere wenn das Reduktionsverhältnis, d.h. die Walzkraft, relativ klein ist.
6 ist ein Diagramm, das einen typischen Walzplan mit relativ geringer Walzkraft in einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Tandem-Walzgerüsts zeigt und der sich auch entnehmen lässt, dass sich im Auslaufstand die Richtung der Spannungsdifferenz vom positiven zum negativen umkehrt wegen der Änderung der Spannung, die durch Abscheren des gewalzten Materials durch eine Schermaschine an der Auslass-Seite verursacht wurde. Darin betragen der Durchmesser B der Arbeitswalzen 320 mm und die Plattenbreite L des Walzguts 920 mm.
6 kann entnommen werden, dass, wenn das Walzgut vom Walzzustand durch die auslassseitige Schermaschine 14 geschnitten wird, die Spannungsdifferenz an der Frontseite und der Rückseite des Auslaufstands von etwa 18.000 kg in einlassseitiger Richtung auf etwa 31.700 kg geändert wird, und die auf das Einbaustück 4 der Arbeitswalze wirkende Kraft, d.h. die Horizontalkraft P₁, sich von 1.290 kg auf –5.500 kg ändert, wobei die Auslaufseite als die positive Richtung gilt, und sich somit von einem positiven Wert auf einen negativen Wert umkehrt. Gleichzeitig ergibt sich eine Schwierigkeit im stabilen Walzbetrieb, die durch Bewegen in einem schmalen Spalt zwischen dem Einbaustück 4 der Arbeitswalze und dem Block 8 verursacht wird. Da jedoch das Einbaustück 4 der Arbeitswalze gegen die Auslaufseite mit ungefähr 10 t stärker als durch den Hydraulikzylinder 11 gedrückt wird, wie bei der vorliegenden Ausführung, wird das Einbaustück 4 der Arbeitswalze ständig gegen die Auslaufseite angedrückt und folglich tritt ein instabiles Walzen, das durch Fluktuation der Arbeitswalzen aufgrund der Fluktuation des Einbaustücks 4 der Arbeitswalze verursacht wird, nicht auf.
Da andererseits während des normalen Walzbetriebs in den meisten Fällen die auf die Arbeitswalze wirkende Horizontalkraft eine gegen die Auslaufseite gerichtete Kraft ist (in der Versetzungsrichtung der Arbeitswalze), kann das Einbaustück der Arbeitswalze stabil mit einer geringen Kraft durch Vorsehen des Hydraulikzylinders 11 gehalten werden, um das Einbaustück 4 der Arbeitswalze gegen den auslassseitigen Block 9 an der gleichen Seite wie die Versetzungsrichtung der Arbeitswalze 1 anzudrücken.
Obwohl das Walzgerüst in jedem der das Tandem-Walzwerk bildenden Stände bei der oben erörterten Ausführung ein Sexto-Walzgerüst ist, können alle Walzgerüste oder ein Teil der Walzgerüste auch als Quarto-Walzgerüste ausgeführt sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Tandem-Walzwerk und mit dem im Tandem-Walzwerk angewandten Walzverfahren die Ausbiegung der Arbeitswalzen minimiert und demgemäß ein Walzen mit exzellenter Formsteuerung durchgeführt werden.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fluktuation der Arbeitswalzen-Einbaustücke unterbunden und demgemäß ein Walzen mit hervorragender Formsteuerung durchgeführt werden.

Claims

Tandem-Walzwerk mit – einer Walzgerüststaffel (105), die eine Mehrzahl von in Durchlaufrichtung eines Walzguts (10) ausgerichteten Walzgerüsten (102–104) enthält, – wobei jedes dieser Walzgerüste (102–104) eine direkt angetriebene obere und untere Arbeitswalze (1) sowie eine obere und untere Tragwalze (2) zur Abstützung der Arbeitswalzen (1) aufweist, – wobei in allen Walzgerüsten (102–104) die Achsen (6) der Arbeitswalzen (1) gegenüber den Achsen (7) der Tragwalzen (2) versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Achsen (6) der oberen und unteren Arbeitswalzen (1) des Walzgerüsts (104) im Auslaufstand zur Auslaufseite des Walzguts (10) versetzt angeordnet sind, – die Achsen (6) der anderen Walzgerüste (102–103) in der Gerüststaffel (104) zur Einlass-Seite des Walzguts (10) versetzt angeordnet sind und – die Durchmesser B der Arbeitswalzen (1) kleiner als 0,26 der Breite L des Walzguts (10) sind.
Tandem-Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (104) mit versetzten Arbeitswalzen einen Steller (11) enthält, der Einbaustücke (4) der oberen und unteren Arbeitswalzen (1) gegen feste Stellungen drückt.
Tandem-Walzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (11) so angeordnet ist, dass die Anbaustücke (4) der oberen und unteren Arbeitswalzen (1) zur selben Seite wie die Versetzrichtung dieser Arbeitswalzen (1) gedrückt werden.
Tandem-Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das im Auslaufstand der Walzgerüststaffel (105) angeordnete Walzgerüst einen Steller (11) enthält, der die Einbaustücke der oberen und unteren Arbeitswalzen (1) gegen feste Teile drückt.
Tandem-Walzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versetzmittel (11) zum Versetzen der Arbeitswalzen (1) gegen eine Auslass-Seite des Walzgutes (10) mit Bezug auf die Tragwalzen (2) in zumindest dem im Auslaufstand angeordneten Walzgerüst (104) vorgesehen ist.
Walzverfahren unter Verwendung eines Walzwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versetzmittel (11) zum Versetzen der Arbeitswalzen gegen eine Auslass-Seite eines Walzguts mit Bezug auf die Tragwalzen in zumindest dem Walzgerüst (104) des Auslaufstands vorgesehen ist und das Walzen durchgeführt wird, während die Arbeitswalzen versetzt sind zu einer Richtung entgegengesetzt zu einer Seite größerer Spannung, die auf das Walzgut (10) durch das Versetzmittel einwirkt.