DE60130629T2

DE60130629T2 - Vielwalzen-Walzwerk

Info

Publication number: DE60130629T2
Application number: DE60130629T
Authority: DE
Inventors: Toru Hitachi-shi Nakayama; Michimasa Hitachi-shi Takagi; Takashi Hitachi-shi Norikura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2021-08-14
Also published as: TW523430B; US20020152787A1; EP1232806A3; CN1371769A; US6725701B2; KR100433768B1; KR20020068246A; EP1232806A2; EP1232806B1; JP3603033B2; JP2002239608A; CN1247331C; DE60130629D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vielwalzen-Walzgerüst gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere auf ein Vielwalzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse, bei welchem ein Gehäuse mit einer Walzengruppe in ein oberes Innengehäuse mit der oberen Hälfte der Walzengruppe und in ein bodenseitiges unteres Innengehäuse mit der unteren Hälfte der Walzengruppe unterteilt ist, wobei die oberen und unteren Innengehäuse in Außengehäusen an der Bedienerseite und an der Antriebsseite angeordnet sind.
In den letzten Jahren sind die Ansprüche der Nutzer an die Eigenschaften der durch Walzen verschiedener Arten von Materialien hergestellten Plattenmaterialien erheblich gestiegen, und es wird verlangt, die Plattendicke mit hoher Genauigkeit zu steuern. Ein weit verbreitetes 20-Walzen-Walzgerüst vom integralen Monoblock-Typ liefert hohe Genauigkeiten der Plattendicke wegen seiner geringen Auslenkung der Arbeitswalzen und der hohen Gerüststeifigkeit. Da jedoch der Spalt der Arbeitswalzen aufgrund der durch das integrale Gehäuse verursachten geometrischen dimensionalen Beziehung schmal ist, ergeben sich Nachteile, nämlich Schwierigkeiten beim Plattendurchlauf und beim Lösen von an der Walze klebendem Plattenmaterial, wenn Walzgutbrüche auftreten. Um diese Probleme des 20-Walzen-Walzgerüstes mit integralem Gehäusetyp zu lösen, ist ein Vielwalzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse vorgesehen, dessen eine Walzengruppe enthaltendes Gehäuse in ein oberes Innengehäuse, das die obere Hälfte der Walzengruppe enthält, und in ein unteres Innengehäuse, das die untere Hälfte der Walzengruppe enthält, un terteilt ist, wobei die oberen und unteren Innengehäuse in Außengehäusen an der Bedienerseite und der Antriebsseite aufgenommen sind. Ein derartiges Walzgerüst ist z. B. in der JP-B-50-24902 offenbart. Das Walzgerüst hat eine die Vergrößerung des Arbeitswalzenspalts ermöglichende Konstruktion. Ferner wird ein Vielwalzen-Walzgerüst mit gleichartigem geteiltem Gehäuse im Ausland eingesetzt, das beispielsweise im SYMPOSIUM ON PRODUCTION TECHNOLOGY, 1993, beschrieben worden ist. In dem Walzgerüst sind die oberen und die unteren Innengehäuse ebenso geteilt und das obere Innengehäuse wird durch das bedienerseitige und das antriebsseitige Außengehäuse jeweils an zwei Punkten getragen.
Die herkömmlichen Vielwalzen-Walzgerüste mit geteiltem Gehäuse haben jedoch den Nachteil einer geringen Steifigkeit wegen des geteilten Gehäuses, was die Genauigkeit der Plattendicke vermindert.
In dem Vielwalzen-Walzgerüst gemäß der JP-B-50-24902 sind die oberen und die unteren Innengehäuse ebenfalls getrennt und die Oberseiten des oberen Innengehäuses werden von den bedienerseitigen und den antriebsseitigen Außengehäusen jeweils an einem zentralen Punkt durch Durchlauflinien-Einstellmechanismen getragen, und die Unterseiten des unteren Innengehäuses werden von den bedienerseitigen und den antriebsseitigen Außengehäusen jeweils an einem zentralen Punkt durch Niederhalte-Zylinder getragen. Deshalb werden die oberen und die unteren Innengehäuse in der horizontalen Richtung leicht deformiert, was zu Aufweitungen der Bohrungsöffnungen in den Gehäusen durch die horizontale Komponente (Horizontallast) der Reaktionskraft führt, die über vier in den oberen und den unteren beiden Seiten angeordneten Rückhalt-Lagern wirkt. Die Bohrungsaufweitung bewegt die Rückhalt-Lager horizontal und ver ursacht eine Entkopplung bzw. Trennung der oberen und der unteren Arbeitswalzen von der Platte. Daher hat dieses Vielwalzen-Walzgerüst eine geringe Gerüststeifigkeit, was die Genauigkeit der Plattendicke vermindert.
Obwohl in dem in der Druckschrift SYMPOSIUM ON PRODUCTION TECHNOLOGY, 1993, beschriebenen Vielwalzen-Walzgerüst mit getrenntem Gehäuse die Oberseite des oberen Innengehäuses durch die bedienerseitigen und antriebsseitigen Außengehäuse jeweils an zwei Punkten getragen wird, sind ebenso wie bei dem Walzgerüst gemäß der JP-B-50-24902 die oberen und unteren Innengehäuse gleichmäßig getrennt und die Unterseite des unteren Innengehäuses wird durch bedienerseitige und antriebsseitige Außengehäuse jeweils an einem Punkt getragen. Daher besteht ein Problem, dass die Gerüststeifigkeit wegen der großen Bohrungsöffnung vermindert ist.
Wie oben beschrieben, ist bei herkömmlichen Vielwalzen-Walzgerüsten mit geteiltem Gehäuse eine Design-Optimierung in Bezug auf die Gerüststeifigkeit wegen der Bohrungsaufweitung nicht erfolgt.
Die EP 1 020 238 A offenbart ein Vielwalzen-Walzgerüst mit einem oberen Walzensatz und einem unteren Walzensatz, die jeweils oberhalb und unterhalb der Durchlauflinie des Walzbandes angeordnet sind. Der obere Walzensatz wird in einem oberen Innengehäuse und der untere Walzensatz wird in einem unteren Innengehäuse getragen. Die beiden Innengehäuse erstrecken sich über die gesamte Länge der Walzen parallel zu den Walzenachsen. Die beiden Innengehäuse sind in einem Außengehäuse angeordnet, das eine einteilige Konstruktion hat. Zwischen dem oberen Balken des einzigen Außengehäuses und dem Mittelteil des oberen Innengehäuses sind Zwischen-Tragele mente angeordnet. Zusätzliche Zwischen-Tragelemente sind zwischen dem Mittelteil des unteren Innengehäuses und dem unteren Balken des geschlossenen Außengehäuses vorgesehen. Zwischen den Seitenwänden des Außengehäuses und den Seitenflächen des oberen und des unteren Innengehäuses sind Paare von Platten oder Keilen vorgesehen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vielwalzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse zu schaffen, mit dem die Plattendicke bei geringstmöglicher Verringerung der Gerüststeifigkeit effektiv gesteuert werden kann.
Zur Erzielung der vorgenannten Aufgabe ist das Vielwalzen-Walzgerüst gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Dieses Vielwalzen-Walzgerüst enthält ein oberes Innengehäuse zur Aufnahme einer oberhalb der Durchlauflinie angeordneten Walzengruppe, ein unteres Innengehäuse zur Aufnahme einer unterhalb der Durchlauflinie angeordneten Walzengruppe und ein bedienerseitiges sowie ein antriebsseitiges Außengehäuse zur Aufnahme des oberen und des unteren Innengehäuses, die oberseitige Tragmittel zum Tragen der Oberseite des oberen Innengehäuses an dem Außengehäuse der Bedienerseite und dem der Antriebsseite an jeweils zwei Punkten an der Frontseite und an der Rückseite in Bezug auf die Durchlaufrichtung aufweisen, wobei die oberseitigen Tragmittel an der Oberseite des Inngehäuses und zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse angeordnet sind, und bodenseitige Tragmittel zum Tragen der Unterseite des unteren Innengehäuses an dem Außengehäuse der Bedienerseite und dem der Antriebsseite an jeweils zwei Punkten an der Frontseite und an der Rückseite in Bezug auf die Durchlaufrichtung vorgesehen sind, wobei die bodenseitigen Tragmittel an der Unterseite des unteren Innengehäuses und zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse angeordnet sind.
Durch die vorstehend beschriebene Abstützung des oberen und des unteren Innengehäuses sowohl an der Bedienerseite als auch der Antriebsseite jeweils an zwei Punkten, und nicht an einem Punkt, können die durch Komponenten der Walzkraft verursachten Versetzungen der Stützrollenlager an der oberen und der unteren Seite klein gehalten werden und eine Verringerung der Gerüststeifigkeit kann unterdrückt werden. Dadurch kann ein stabiler Walzbetrieb und eine gute Platendickensteuerung erreicht werden.
Wenn ein vertikales Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen und dem unteren Innengehäuse als eine Steifigkeit des oberen Innengehäuses/eine Steifigkeit des unteren Innengehäuses definiert wird, wird das Gehäuseverhältnis so gebildet, dass das vertikale Steifigkeitsverhältnis einen Wert in einem Bereich von 1,02 bis 1,18 annehmen kann.
Durch die Abstützung des oberen und des unteren Innengehäuses beidseitig an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils in zwei Punkten, nicht an einem Punkt, wie oben beschrieben, können die durch Komponenten der Walzkraft verursachten Versetzungen der Stützrollenlager an beiden Seiten klein gehalten und eine Reduktion der Gerüststeifigkeit unterdrückt werden. Ferner kann durch Einstellen des vertikalen Steifigkeitsverhältnisses zwischen dem oberen und dem unteren Innengehäuse auf einen Wert im Bereich von 1,02 bis 1,18 aufgrund der obigen Prämisse die Gesamtsteifigkeit des oberen und unteren Gehäuses vergrößert werden gegenüber derjenigen in einem Fall, bei welchem das vertikale Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen und dem unteren Innengehäuse 1 (eins) ist, und als Ergebnis kann eine Reduktion der Steifigkeit des oberen und des unteren Innengehäuses vermieden werden. Daher können ein stabiles Walzen und eine gute Plattendickensteuerung durchgeführt werden.
Vorteilhaft ist die Höhe des unteren Innengehäuses größer als die Höhe des oberen Innengehäuses.
Durch die beidseitige Abstützung des Innengehäuses an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils in zwei Punkten, nicht in einem Punkt, wie oben beschrieben, können die durch Komponenten der Walzkraft verursachten Versetzungen der Stützrollenlager an den beiden Seiten klein gehalten und die Verringerung der Gerüststeifigkeit unterdrückt werden. Ferner kann dadurch, dass die Höhe des unteren Innengehäuses größer als die Höhe des oberen Innengehäuses ausgebildet wird, entsprechend der obigen Prämisse die Gesamtsteifigkeit des oberen und des unteren Innengehäuses vergrößert werden verglichen mit derjenigen in einem Fall, bei welchem die Höhen des oberen und des unteren Innengehäuses einander gleich sind. Daher kann ein stabiler Walzbetrieb mit einer guten Plattendickensteuerung durchgeführt werden.
Es ist zweckmäßig, das Höhenverhältnis des oberen Innengehäuses zum unteren Innengehäuse in einem Bereich von 0,72 bis 0,98 einzuhalten.
Auf diese Weise wird das vertikale Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen und dem unteren Innengehäuse ein Wert in einem Be reich von 1,02 bis 1,18. Damit können ein stabiler Walzbetrieb und eine gute Plattendickensteuerung durchgeführt werden.
Weiterhin kann dadurch, dass die Breite des unteren Innengehäuses breiter als die Breite des oberen Innengehäuses ausgebildet wird, entsprechend der obigen Prämisse die Gesamtsteifigkeit des oberen und des unteren Innengehäuses vergrößert werden, im Vergleich zu derjenigen in einem Fall, bei welchem die Breiten des oberen und des unteren Innengehäuses einander gleich sind. Dadurch kann ein stabiler Walzbetrieb und eine gute Plattendickensteuerung durchgeführt werden.
Deshalb ist es zweckmäßig, dass ein Breitenverhältnis des oberen Innengehäuses zum unteren Innengehäuse in einem Bereich von 0,72 bis 0,98 liegt.
Dadurch erhält das vertikale Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen und dem unteren Innengehäuse einen Wert in einem Bereich von 1,02 bis 1,18. Demzufolge können ein stabiler Walzbetrieb und eine gute Plattendickensteuerung durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Vielwalzen-Walzgerüstes gemäß der Erfindung.
2 ist ein Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels des Vielwalzen-Walzgerüstes längs der Schnittlinie II-II in 1.
3 ist eine Ansicht eines Beispiels der Lastverteilung in den Stützrollenlagern in einem 20-Walzen-Walzgerüst.
4 ist ein Diagramm der Verformung (Bohrungsöffnung) eines oberen Innengehäuses in einem 20-Walzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse.
5 ist ein Diagramm eines vereinfachten Modells eines oberen Innengehäuses in einem herkömmlichen Vielwalzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse.
6 ist ein Diagramm eines Modells eines Innengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Vielwalzen-Walzgerüstes gemäß der Erfindung.
8 ist ein Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels des Vielwalzen-Walzgerüstes längs der Schnittebene VIII-VIII in 7.
9 ist eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Vielwalzen-Walzgerüstes gemäß der Erfindung.
10 ist ein Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels des
Vielwalzen-Walzgerüstes längs der Schnittlinien X-X der 9.
11 ist ein Modelldiagramm des Innengehäuses des zweiten Ausführungsbeispiels des Walzgerüstes.
12 ist eine Graphik der Beziehung zwischen dem Steifigkeitsverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses und dem Höhenverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses.
13 ist eine Graphik der Beziehung zwischen dem Steifigkeitsverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses und der Steifigkeitscharakteristik insgesamt des oberen und des unteren Innengehäuses.
14 ist eine Graphik der Beziehung zwischen dem Höhenverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses und der Steifigkeitscharakteristik insgesamt des oberen und des unteren Innengehäuses.
15 ist eine Graphik der Beziehung zwischen dem Steifigkeitsverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses und dem Breitenverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Vielwalzen-Walzgerüstes gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 ist ein Querschnitt des Vielwalzen-Walzgerüstes längs der Ebene der Linien II-II der 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind beide, das obere und das unteren Innengehäuse, an den Außengehäusen beidseitig an der Bedienerseite und an der Antriebsseite jeweils an zwei Punkten abgestützt.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 enthält das Vielwalzen-Walzgerüst gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine oberhalb einer Durchlauflinie PL angeordnete obere Walzengruppe 5, eine unter der Durchlauflinie PL angeordnete untere Walzengruppe 6, ein oberes Innengehäuse 8 zur Aufnahme der oberen Walzengruppe 5, ein unteres Innengehäuse 9 zur Aufnahme der unteren Walzengruppe 6 und ein betriebsseitiges sowie ein antriebsseitiges Außengehäuse 10, 11 zur Aufnahme des oberen und des unteren Innengehäuses 8, 9. Jede der oberen und der unteren Walzengruppen 5, 6 hat eine Arbeitswalze 1, erste Zwischenwalzen 2, zweite Zwischenwalzen 3 und Stützrollenlager 4. Die Anzahl der Arbeitswalzen 1 ist eins für jedes des oberen und des unteren Innengehäuses, die Anzahl der ersten Zwischenwalzen 2 ist zwei für jedes des oberen und des unteren Innengehäuses, die Anzahl der zweiten Zwischenwalzen 3 ist drei für jedes des oberen und des unteren Innengehäuses, und die Anzahl der Stützrollenlager 4 ist vier für jedes des oberen und des unteren Innengehäuses. Wie vorstehend beschrieben ist das vorliegende Ausführungsbeispiel des Kluster-Walzgerüsttyps ein 20-Walzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse.
Zwei Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 sind zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 oberhalb des oberen Innengehäuses 8 angeordnet und Schwingplatten dieser beiden Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 bilden ein oberseitiges Tragmittel zum Abstützen der oberen Seite des oberen Innengehäuses 8 an den Außengehäusen 10, 11 an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils an zwei Punkten an der Vorderseite und an der Rückseite mit Bezug auf die Durchlaufrichtung. Ferner sind zwei Niederdrück-Zylinder 17, 18 zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 an der Unterseite des unteren Innengehäuses 9 angeordnet und Schwingplatten dieser beiden Niederdrück-Zylinder 17, 18 bilden ein bodenseitiges Tragmittel zum Abstützen der Unterseite des unteren Innengehäuses an den Außengehäusen 10, 11 an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils an zwei Punkten an der Vorderseite und der Rückseite mit Bezug auf die Durchlaufrichtung.
Die Gerüststeifigkeit des herkömmlichen 20-Walzen-Walzgerüstes mit geteiltem Gehäuse ist verringert im Vergleich zu derjenigen eines 20-Walzen-Walzgerüstes vom Monoblock-Typ gleicher Größe, weil das Innengehäuse geteilt ist. Einer der Faktoren zur Reduzierung der Steifigkeit wird im Folgenden anhand der 3 und 4 erläutert.
3 zeigt ein Beispiel einer Lastverteilung in den Stützrollenlagern eines 20-Walzen-Walzgerüstes. In dieser Figur zeigen die Bezugszeichen A bis H Positionen der einzelnen Stützrollenlager 4. Die Stützrollenlager 4 in den Positionen A, D, E, H in den oberen und den unteren Seiten dieser Stützrollenlagern 4 sind 60% der Walz-Reaktionskraft ausgesetzt. Die Belastungsrichtung der Wellen der Stützrollenlager 4 an den Positionen A, D, E, H ist nahezu horizontal und die Gehäuse werden in horizontaler Richtung durch die Last verformt.
4 zeigt als Diagramm die Verformung (Bohrungsöffnung) eines oberen Innengehäuses in einem 20-Walzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse. Die Verformung im Gehäuse, die von den Stützrollenlagern 4 in den Positionen A, D, E, H verursacht wird, die mit 60% der Walz-Reaktionskraft beaufschlagt sind, wird durch Teilung des Gehäuses größer. Dieses Phänomen wird als Bohrungsöffnung des Gehäuses bezeichnet. Das gleiche kann für das untere Innengehäuse 9 ausgesagt werden.
Das horizontale Bewegen der Stützrollenlager 4 durch die Bohrungsöffnung erzeugt eine Entkoppelung der Positionen der oberen und unteren Arbeitswalzen von der Platte. Demzufolge führt die größere Bohrungsöffnung zu einer verminderten Gerüststeifigkeit in Walzgerüsten mit geteilten Gehäusen verglichen mit einem 20-Walzen-Walzgerüst mit integriertem Monoblock-Gehäuse.
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ihre Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass die horizontal gerichtete Belastung der Wellen der Stützrollenlager an den Positionen A, D, E, H bewirkt, dass die Bohrungsöffnung die Verringerung der Gerüststeifigkeit forciert, und haben an den Tragpositionen und der Proportion der Innengehäuse die Möglichkeit einer wirksamen Unterdrückung der Verformung der Innengehäuse untersucht und als Ergebnis gemäß der vorliegenden Erfindung erkannt, dass das vorstehend angegebene Problem gelöst werden könnte.
Im Folgenden wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Hier wird die Bohrungsöffnung des Innengehäuses 8 berücksichtigt, die durch die Komponenten der auf die Stützrollenlager 4 in den Positionen A und D des Innengehäuses 8 einwirkenden Walzlast verursacht wird. 5 zeigt als Diagramm ein vereinfachtes Modell des oberen Innengehäuses eines herkömmlichen Vielwalzen-Walzgerüstes mit geteiltem Gehäuse, wobei ein Beschränkungspunkt in der Mitte vorhanden ist. 6 zeigt als Diagramm ein Modell des oberen Innengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung und die Beschränkungspunkte sind sowohl an dem vorderen und dem hinteren Ende in Durchlaufrichtung vorhanden, jedoch nicht im Mittelpunkt wie in 5.
Unter Berücksichtigung der Versetzungen δ Ax, δ Ay in den Stützrollenlagern 4 an der Position A (das gleiche kann für die Lager in den Positionen D, E, H gesagt werden) kann leicht ausgesagt werden, dass im Fall des herkömmlichen Walzgerüstes die sowohl an dem vorderen als auch an dem hinteren Ende in Durchlaufrichtung an der Oberseite des oberen Innengehäuses erzeugten Versetzungen δ1 sich auf die Versetzungen δ Ax, δ Ay auswirken und demgemäß die Versetzungen δ Ax, δ Ay im herkömmlichen Walzgerüst im Vergleich mit denen gemäß der vorliegenden Erfindung größer sind.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass, wenn die Versetzungen δ_IJ in der x- und der y-Richtung der Stützrollenlager 4 an den Positionen A, B, C, D bekannt sind, die folgende lineare Beziehung zwischen jeder der Verschiebungen δ_IJ und der vertikalen Verschiebung Δ_IY der Arbeitswalze erhalten werden kann, und wenn demzufolge die Verschiebung δ_IJ in x- und y-Richtung jedes der Stützrollenlager 4 an den Positionen A, B, C, D bekannt ist, kann die Verschiebung Δ h der Arbeitswalzenwelle in der vertikalen Richtung berechnet werden als Gesamtsumme von Δ unter Verwendung der Beziehung Δ = αIX × δIX + αIY × δIY (1),wobei α_IJ eine Proportionalitätskonstante ist,
das Suffix I die Position des Stützrollenlagers (A bis H) anzeigt und das Suffix J die Richtung (x, y) anzeigt.
Ausführlicher wird die Versetzung der Arbeitswalzenwelle in dem oberen Innengehäuse Δht aus der Gleichung (2) berechnet und die Versetzung der Arbeitswalzenwelle in dem unteren Innengehäuse Δhb aus Gleichung (3) berechnet. Δ ht = Δ Ay + Δ By (2).
Aus der Positionssymmetrie kann die Kombination von C und D für die Kombination von A und B gesetzt werden. Δ hb = Δ Hy + Δ Gy (3).
Aus der Positionssymmetrie kann die Kombination von F und E für die Kombination von G und H gesetzt werden.
Eine vertikale Steifigkeit K des oberen und des unteren Inngehäuses insgesamt kann aus der folgenden Gleichung berechnet werden. K = P/(Δ ht + Δ hb) (4).
Aus den Gleichungen (1) bis (4) geht hervor, dass, verglichen mit dem Fall, in welchem der Beschränkungspunkt sich in der mittleren Position nach 5 befindet, in dem Fall, in welchem die Beschränkungspunkte an den beiden Positionen an der Vorderseite und der Rückseite in Durchlaufrichtung angeordnet sind, d. h. an vier Positionen insgesamt an der Bedienerseite und der Antriebsseite nach 6, die Versetzung δ_IJ auf einen kleineren Wert gedrückt werden kann und demzufolge die vertikale Versetzung Δh der Arbeitswalze auf einen kleinen Wert zur Verbesserung der vertikalen Steifigkeit des Gerüstes gedrückt werden kann.
In Bezug auf die Beschränkungspunkte im Modell der 6 können in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schwingplatten der Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 an der Seite des oberen Innengehäuses 8 und die Schwingplatten in den Niederdrück-Zylindern 17, 18 an der Seite des unteren Innengehäuses 9 die Funktion von Beschränkungspunkten (Tragelementen) haben. Mit anderen Worten werden die von den Arbeitswalzen 1, 1 ausgeübten Walzentrennkräfte auf die Außengehäuse 10, 11 über das obere Innengehäuse 8 und die Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 im Falle der oberen Arbeitswalze 1 sowie auf die Außengehäuse 10, 11 über das untere Innengehäuse 9 und die Niederdrück-Zylinder 17, 18 im Falle der unteren Arbeitswalze 1 übertragen. Ferner haben die Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 und die Niederdrück-Zylinder 17, 18 beide die Funktion, die Höhenlage der oberen und unteren Arbeitswalze beizubehalten, d. h., die Durchlauflinie konstant zu halten, weil sowohl die Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 als auch die Niederdrück-Zylinder 17, 18 ihre Höhen einstellen können.
Daher kann gemäß der der vorliegenden Ausführungsform in dem Vielwalzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse eine Minderung der Gerüststeifigkeit soweit wie möglich unterdrückt werden und ein stabiles Walzen sowie eine gute Plattendickensteuerung können durchgeführt werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der 7 und 8 beschrieben und ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der 9 und 10 erläutert. In den Figuren sind gleichartige Komponenten mit denen nach 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Niederdrück-Zylinder in zwei Positionen sowohl für die Bedienerseite als auch für die Antriebsseite angeordnet, d. h. an insgesamt vier Positionen als Beschränkungspunkte des unteren Innengehäuses. Allerdings kann es vorkommen, dass aus verschiedenen Gründen unter dem Gesichtspunkt ökonomischer Erfordernisse und unter dem Gesichtspunkt der Abstimmfähigkeit zwischen den beiden Seiten sich Schwierigkeiten ergeben können, die Niederdrück-Zylinder in den vier Positionen anzuordnen. Das zweite Ausführungsbeispiel der 7 und 8 und das dritte Ausführungsbeispiel der 9 und 10 sind unter Berücksichtigung des obigen Punktes ausgebildet und ein Niederdrückzylinder ist in der mittleren Position in Durchlaufrichtung angeordnet, und eine optimale vertikale Steifigkeit wird durch Änderung der Proportion des oberen und des unteren Innengehäuses erhalten, um das Verhältnis der vertikalen Steifigkeiten zu ändern.
Zunächst wird das in den 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bezüglich 7 und 8 ist die obere Walzengruppe 5 in dem oberen Innengehäuse 8A und die untere Walzengruppe 6 in dem unteren Innengehäuse 9A aufgenommen und die oberen und unteren Innengehäuse 8A, 9A sind in dem betriebsseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 angeordnet. Die beiden Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 sind zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 an der Oberseite des oberen Innengehäuses 8A angeordnet und die Schwingplatten dieser beiden Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 bilden die oberseitigen Tragmittel zum Abstützen der oberen Seite des oberen Innengehäuses 8A an den Außengehäusen 10, 11 an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils an zwei Punkten an der Vorderseite und der Rückseite mit Bezug auf eine Durchlaufrichtung. Ferner sind Niederdrück-Zylinder 20 zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 an der Unterseite des unteren Innengehäuses 9A angeordnet, und Schwingplatten der Niederdrück-Zylinder 20 bilden die unterseitigen Tragmittel zum Abstützen der unteren Seite des unteren Innengehäuses 9A an den Außengehäusen 10, 11 an der Bedienerseite und an der Antriebsseite jeweils an einem Punkt in der mittleren Position mit Bezug auf die Durchlaufrichtung.
Wenn die Breite sowohl des oberen als auch des unteren Innengehäuses 8A, 9A W und die Höhen des oberen und des unteren Innengehäuses 8A, 9A jeweils ht, hb sind, sind die Breiten W des oberen und des unteren Innengehäuses 8A, 9A einander gleich und die Höhe hb des unteren Innengehäuses 9A ist um δhb größer als die Höhe ht des oberen Innengehäuses 8A und das Walzgerüst hat eine Gehäuseproportion, sodass das Verhältnis ht/hb der Höhen ht, hb des oberen und des unteren Innengehäuses 8A, 9A einen Wert in einem Bereich von 0,72 bis 0,98 annimmt. Dies ist damit gleichwertig, dass das vertikale Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen und dem unteren Innengehäuse 8A, 9A (Steifigkeit des oberen Innengehäuses/Steifigkeit des unteren Innengehäuses) einen Wert in einem Bereich von 1,02 bis 1,18 annimmt (was später beschrieben wird).
Ferner ist verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel die Breite W des oberen und des unteren Innengehäuses 8A, 9A gleich der Breite des oberen und des unteren Innengehäuses 8, 9 im ersten Ausführungsbeispiel und die Summe der Höhen ht und hb des oberen und unteren Innengehäuses 8A, 9A ist gleich der Summe der Höhen ht und hb des oberen und unteren Innengehäuses 8, 9 im ersten Ausführungsbeispiel. Dies bedeutet, dass die Abmessung des gesamten Walzgerüstes die gleiche wie die im ersten Ausführungsbeispiel ist.
Wenn die Breiten W des oberen und unteren Innengehäuses 8A, 9A wie oben beschrieben einander gleich sind, kann die oben angegebene Versetzung δ1 im unteren Innengehäuse 9A vermindert werden und die vertikale Steifigkeit des unteren Innengehäuses 9A kann vergrößert werden durch Vergrößern der Höhe des unteren Innengehäuses 9A um δhb zur Höhe des oberen Innengehäuses 8A, um das Steifigkeitsverhältnis einzustellen. Ferner kann mit Bestimmen der Größe der Höhe des oberen und unteren Innengehäuses durch Einstellen des Verhältnisses der Höhen des oberen und unteren Innengehäuses die Gestaltung der Gehäuse zuverlässiger und rentabler sowie ökonomisch starrer ausgeführt werden.
Da ferner die Breiten W des oberen und des unteren Innengehäuses einander gleich sind, hat das vorliegende Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass, wenn die Wartung der Zwischenlagen zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse erfolgt, die Innengehäuse leicht herausgezogen werden können verglichen mit dem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei welchem das Breitenverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses geändert ist.
Das in den 9 und 10 dargestellte Ausführungsbeispiel wird im Folgenden beschrieben.
Gemäß 9 und 10 ist die obere Walzengruppe 5 in dem oberen Innengehäuse 8B und die untere Walzengruppe 6 in dem unteren Innengehäuse 9B aufgenommen und das obere und untere Innengehäuse 8B, 9B sind in dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 aufgenommen. Die beiden Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 sind zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 an der Oberseite des oberen Innengehäuses 9B angeordnet und die Schwingplatten dieser beiden Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 bilden die oberen Tragmittel zum Abstützen der oberen Seite des oberen Innengehäuses 88 an den Außengehäusen 10, 11 an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils in zwei Punkten an der Vorderseite und an der Rückseite mit Bezug auf die Durchlaufrichtung. Ferner sind Niederdrück-Zylinder 20 zwischen dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse 10, 11 an der Unterseite des unteren Innengehäuses 9B angeordnet und Schwingplatten der Niederdrück-Zylinder 20 bilden die bodenseitigen Tragmittel zum Abstützen der unteren Seite des unteren Innengehäuses 9B an den Außengehäusen 10, 11 an der Bedienerseite und der Antriebsseite jeweils an einem Punkt in der mittleren Stellung mit Bezug auf die Durchlaufrichtung.
Wenn die Breiten des oberen und des unteren Innengehäuses 8B, 9B wt und wb sind und die Höhen des oberen und des unteren Innengehäuses 8B, 9B jeweils ht und hb sind, sind die Höhen ht, hb für die oberen und unteren Innengehäuse 8b, 9b einander gleich und die Breite wb des unteren Innengehäuses 9B ist größer als die Breite wt des oberen Innengehäuses 8B (schraffierte Bereiche in 9 und 10), und das Walzgerüst hat eine Gehäuseproportion, bei welcher das Verhältnis wt/wb der Breiten wt, wb des oberen und des unteren Innengehäuses 8B, 9B einen Wert in einem Bereich von 0,78 bis 0,94 annimmt. Dies ist damit gleichwertig, dass das vertikale Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen und unteren Innengehäuse 8A, 9A (Steifigkeit des oberen Innengehäuses/Steifigkeit des unteren Innengehäuses) einen Wert in einem Bereich von 1,02 bis 1,18 annimmt (was später beschrieben wird).
Wie vorstehend beschrieben kann das Steifigkeitsverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses durch Änderung des Breitenverhältnisses des oberen und des unteren Innengehäuses 8B, 9B eingestellt werden und die oben angegebene Versetzung δ1 in dem unteren Innengehäuse 8B kann vermindert sowie die vertikale Steifigkeit des unteren Innengehäuses 9B vergrößert werden.
Das Operationsprinzip des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 7 und 8 sowie des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 9 und 10 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 11 bis 15 beschreiben.
11 ist ein Modelldiagramm des Innengehäuses des Walzgerüstes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das obere Innengehäuse 8A wird von den Schwingplatten der Durchlauflinien-Einstellmechanismen 15, 16 begrenzt und das unteren Innengehäuse 9A wird von der Schwingplatte des Niederdrück-Zylinders 10 an der Mitte der Arbeitswalze begrenzt. Die Breiten des oberen und des unteren Innengehäuses 8A, 9A sind einander gleich.
12 ist eine graphische Darstellung, in welcher das Steifigkeitsverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses des in 11 dargestellten Modells auf der Abszisse und das Höhenverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses auf der Ordinate aufgetragen sind. Die Breiten der Innengehäuse sind die gleichen, d. h. wt = wb. Die Steifigkeiten des oberen und des unteren Innengehäuses werden berechnet durch Aufteilen einer Walzlast mittels vertikaler Verschiebungen Δ ht, Δ hb der Arbeitswalzenzapfen, die berechnet werden unter Verwendung der Gleichungen (2), (3) aus den Verschiebungen δ_IJ sowohl der die oberen als auch der die unteren Walzengruppen in dem oberen und dem unteren Gehäuse enthaltenden Bohrungsteile, welche unter Anwendung der dreidimensionalen Finite-Element-Methode (FEM) berechnet wurden. Kt = P/P Δ ht (5) Kb = P/Δ hb (6).
Wie aus 12 klar ersichtlich ist, ist die Steifigkeit des oberen Innengehäuses höher als diejenige des unteren Innengehäuse, weil die Differenz in den Begrenzungspunkten des oberen und des unteren Innengehäuses, d. h. das Steifigkeitsverhältnis etwa 1,2 beträgt, wenn die Höhen des oberen und des unteren Innengehäuses einander gleich sind, d. h. das Höhenverhältnis 1 (eins) ist. Um die Verschiebung der Arbeitswalzen zu unterdrücken, ist es wirkungsvoll, die Höhe des Innengehäuses zu vergrößern, wenn die Breite des Innengehäuses nicht geändert wird. Jedoch ist es unter Berücksichtigung der Höhenbegrenzung eines Gebäudes, in dem das Walzgerüst installiert ist, und der Material- und Herstellungskosten zweckmäßig, wenn die gesamte Innengehäusehöhe (ht + hb) auf einen konstanten Wert festgelegt wird und eine optimale Gehäuseproportion durch Kombination von ht und hb bestimmt wird.
Die optimale Proportion wird nun im Einzelnen beschrieben.
13 ist eine Graphik, in welcher das Steifigkeitsverhältnis Kt/Kb der oberen und unteren Innengehäuse auf der Abszisse und in welcher das Verhältnis α der Steifigkeit K der Gesamtheit des oberen und des unteren Innengehäuses zu dieser Zeit zur Steifigkeit K₀ der Gesamtheit des oberen und des unteren Innengehäuses, wenn das Steifigkeitsverhältnis Kt/Kb des oberen und des unteren Innengehäuses 1 (eins) ist, auf der Ordinate aufgetragen ist.
Die Bedeutung jedes der Symbole ergibt sich durch die folgenden Gleichungen. α = K/K0 (7) K0 = P/2 Δ ht0 = P/2 Δ hb0 (8)
Die Höhe ht + hb der Innengehäuse ist ein konstanter Wert in jeder der Steifigkeiten K, K₀.
Aus 13 ergibt sich, dass, wenn das Steifigkeitsverhältnis des oberen und unteren Innengehäuses auf einem Wert im Bereich von 1,02 bis 1,18 gehalten wird, das Steifigkeitsverhältnis α in der Gesamtheit des oberen und unteren Innengehäuses einen Wert oberhalb 1,0025 zeigt und eine optimale Gehäuseproportion erhalten werden kann, unter Einhaltung einer vorgegebenen konstanten inneren Gehäusehöhe ht + hb.
Die Bedingung der Verkörperung der optimalen Gehäuseproportion wird im Folgenden beschrieben.
Da eine lineare eins-zu-eins entsprechende Beziehung zwischen dem Verhältnis des oberen und unteren Innengehäuses und dem Steifigkeitsverhältnis des oberen und unteren Innengehäuses besteht, wenn die Breiten des oberen und des unteren Innengehäuses konstant sind, kann eine Beziehung zwischen dem Höhenverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses und dem Steifigkeitsverhältnis α der Gesamtheit des oberen und des unteren Innengehäuses auf einfache Weise erhalten werden.
13 ist eine Graphik, in welcher das Höhenverhältnis ht/hb des oberen und des unteren Innengehäuses auf der Abszisse und das Steifigkeitsverhältnis α der Gesamtheit des oberen und des unteren Innengehäuses zu dieser Zeit zur Steifigkeit der Gesamtheit des oberen und des unteren Innengehäuses, wenn das Höhenverhältnis ht/hb des oberen und des unteren Innengehäuses 1 (eins) ist, auf der Ordinate aufgetragen sind. Aus dieser Figur wird verständlich, dass, wenn das Höhenverhältnis des oberen und unteren Innengehäuses auf einem Wert im Bereich von 0,72 bis 0,98 gehalten wird, das Steifigkeitsverhältnis α in der Gesamtheit des oberen und unte ren Innengehäuses einen Wert oberhalb von 1,0025 zeigt und eine optimale Gehäuseproportion erhalten werden kann unter Einhaltung einer vorgegebenen konstanten Innengehäusehöhe ht + hb.
Auch wenn andererseits die Höhen ht, hb des oberen und unteren Innengehäuses einander gleich sind, kann die Steifigkeit durch voneinander unterschiedliche Breiten der Gehäuse gleichwertig gemacht werden.
15 ist eine Graphik, in welcher das Steifigkeitsverhältnis des oberen und des unteren Innengehäuses auf der Abszisse und das Breitenverhältnis auf der Ordinate aufgetragen sind, und zwar in dem Fall, wenn die Oberseite des oberen Innengehäuses jeweils in zwei Punkten an dem bedienerseitigen und dem antriebsseitigen Außengehäuse getragen wird, wobei die Niederdrück-Zylinder zum Aufbringen der Walzlast an der Bedienerseite und der Antriebsseite, wie beim dritten Ausführungsbeispiel, angeordnet sind. Die Höhen des oberen und unteren Innengehäuses sind einander gleich, d. h. ht = hb. Die Berechnung basiert auf der gleichen Methode wie die Berechnung nach 12.
Aus 15 geht hervor, dass das Steifigkeitsverhältnis Kt/Kb des oberen und unteren Innengehäuses auf einen Wert im Bereich von 1,02 bis 1,18 gesetzt werden kann durch Einstellen des Breitenverhältnisses Wt/Wb des oberen und unteren Innengehäuses auf einen Wert im Bereich von 0,78 bis 0,94, wodurch eine optimale Gehäuseproportion in einem begrenzten Gerüstinstallationsraum erhalten werden kann.
In den oben angegebenen Ausführungsbeispielen sind die oberseitigen Tragmittel zum Abstützen der Oberseite des oberen Innengehäuse am Außengehäuse als Schwingplatte der Durchlauflinien-Einstellmechanismen ausgebildet und die bodenseitigen Tragmittel zum Abstützen der Unterseite des unteren Innengehäuses an dem Außengehäuse sind als Schwingplatte des Niederdrück-Zylinders ausgebildet. Umgekehrt können jedoch auch die oberseitigen Tragmittel durch Schwingplatten des Niederdrück-Zylinders und die bodenseitigen Tragmittel durch die Schwingplatte der Durchlauflinien-Einstellmechanismen gebildet werden. In diesem Fall kann die gleiche Wirkung erzielt werden.
Obwohl ferner die obigen Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf das 20-Walzen-Walzgerüst erörtert worden sind, kann der gleiche Effekt durch Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem 12-Walzen-Walzgerüst erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem Vielwalzen-Walzgerüst mit geteiltem Gehäuse ein stabiler Walzbetrieb mit guter Platten-Steuerfähigkeit durchgeführt werden bei weitestgehender Unterdrückung der Verringerung der Gerüststeifigkeit.
ERLÄUTERUNG DER IN DEN ZEICHNUNGEN VERWENDETEN BEZUGSZEICHEN

1: Arbeitswalze
2: erste Zwischenwalze
3: zweite Zwischenwalze
4: Stützrollenlager
5: obere Walzengruppe
6: untere Walzengruppe
8, 8A, 8B: oberes Innengehäuse
9, 9A, 9B: unteres Innengehäuse
10, 11: Außengehäuse
15, 16: Durchlauflinien-Einstellmechanismen
17, 18, 20: Niederdrückzylinder

Claims

Vielwalzen-Walzgerüst mit – einem oberen Innengehäuse (8), das eine oberhalb der Durchlauflinie (PL) angeordnete Walzengruppe (5) aufweist, – einem unteren Innengehäuse (9), das eine unterhalb der Durchlauflinie (PL) angeordnete Walzengruppe (6) aufweist, – einem Außengehäuse (10, 11), das die oberen und unteren Innengehäuse (8, 9) aufnimmt und trägt, – oberseitigen Tragmitteln (15, 16), die zwischen dem oberen Innengehäuse (8) und dem Außengehäuse (10, 11) angeordnet sind, und – bodenseitigen Tragmitteln (17, 18), die zwischen dem unteren Innengehäuse (9) und der Bodenseite des Außengehäuses (10, 11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – zwei Außengehäuse (10, 11) vorgesehen sind, eines an der Bedienerseite und das andere an der Antriebsseite, welche die oberen und unteren Innengehäuse (8, 9) tragen, und – jedes Außengehäuse (10, 11) mit zwei oberseitigen Tragmitteln (15, 16) versehen ist, die an der Frontseite und an der Rückseite bezüglich der Durchlaufrichtung angeordnet sind.
Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Außengehäuse (10, 11) mit zwei bodenseitigen Tragmitteln (17, 18) versehen ist, die an der Frontseite und an der Rückseite bezüglich der Durchlaufrichtung angeordnet sind.
Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Außengehäuse (10, 11) mit einem bodenseitigen Tragmittel (20) versehen ist, das bezüglich der Durchlaufrichtung in der Mitte angeordnet ist.
Walzgerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Steifigkeitsverhältnis zwischen dem oberen Innengehäuse (8) und dem unteren Innengehäuse (9) im Bereich von 1,02 bis 1,18 liegt.
Walzgerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des unteren Innengehäuses (9) größer als die Höhe des oberen Innengehäuses (8) ist.
Walzgerüst nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenverhältnis des oberen Innengehäuses (8) zu dem unteren Innengehäuse (9) im Bereich von 0,72 bis 0,98 liegt.
Walzgerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite in Durchlaufrichtung des unteren Innengehäuses (9) größer als die Breite in Durchlaufrichtung des oberen Innengehäuses (8) ist.
Walzgerüst nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Breitenverhältnis des oberen Innengehäuses (8) zum unteren Innengehäuse (9) im Bereich von 0,78 bis 0,94 liegt.
Walzgerüst nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberseitigen Tragmittel (15, 16) und die bodenseitigen Tragmittel (17, 18) zum Einstellen der Durchlauflinie (PL) des Walzgutes ausgebildet sind.
Walzgerüst nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberseitigen Tragmittel (15, 16) und die bodenseitigen Tragmittel (17, 18) zum Einstellen der Durchlauflinie der Platte einstellbar sind.
Walzgerüst nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oberseitigen Tragmittel (15, 16) Durchlauflinien-Einstellmechanismen und Schwingplatten aufweisen und die bodenseitigen Tragmittel (17, 18) Niederdrückzylinder sowie Schwingplatten enthalten.