DE69411971T3

DE69411971T3 - Warmwalzwerk für Stahlblech und Walzverfahren

Info

Publication number: DE69411971T3
Application number: DE69411971T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Katsuhika-ku Kajiwara; Shigekazu Nagashima; Yasutsugu Yoshimura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2014-02-25
Also published as: JPH06320202A; EP0615793A3; KR940021139A; US5636543A; EP0615793B1; EP0615793B2; DE69411971T2; JP2845097B2; EP0615793A2; BR9401190A; KR100326401B1; DE69411971D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Walzverfahren, durch die eine Warmband-Kleinserienfertigung mit einer kompakt aufgebauten Anlage realisiert werden kann.
Wie z.B. in "Recent Hot Strip Manufacture Techniques in Japan" (veröffentlicht durch Japan Steel Association, 10. August 1987), S. 176 und S. 6–10 erläutert, ist ein typisches Walzsystem zum Warmwalzen von Stahlplatten (im folgenden als "Warmbandwalzwerk" bezeichnet) derart groß, daß eine Bramme von 200 t durch ein oder mehrere Vorwalzgerüste in einen Stab von 20 bis 40 mm gewalzt wird, wobei der Stab anschließend durch ein aus 6 bis 7 Walzenständern bestehendes Tandem-Fertigwalzgerüst gewalzt wird. Ein derartiges Warmbandwalzwerk hat einen Ausstoß von 3 bis 4 Millionen Tonnen pro Jahr und ist für die Massenproduktion ausgelegt. Für jeden der Vorwalzgerüste wird ein Vierwalzengerüst mit angetriebenen Arbeitswalzen und für jeden der Fertigwalzgerüste ein Vier- oder Sechswalzengerüst mit angetriebenen Arbeitswalzen verwendet.
Obwohl eine durch das Vorwalzgerüst geführte Stahlplatte (im folgenden als "Bramme" bezeichnet) im allgemeinen eine Dicke von etwa 200 mm aufweist, gibt es aufgrund der kürzlichen Entwicklung eines Verfahrens zum Stranggießen dünner Brammen auch eine Bramme mit einer Dicke von etwa 50 mm. Im zuletzt genannten Fall werden die Vorwalzgerüste überflüssig und das Warmbandwalzwerk wird nur durch eine Gruppe von Fertigwalzgerüsten gebildet.
Auf der anderen Seite ist als Walzgerüst für die Kleinserienfertigung das sog. Steckel-Walzgerüst mit einem reversi blen Vorwalzgerüst und einem reversiblen Walzgerüst mit Ofenhaspeln an dessen Ein- und Auslaufseite bekannt, wie dies z.B. in "Hitachi Review, Bd. 70, Nr. 6", (25. Juni 1988), S. 67–72 beschrieben ist. Das Steckel-Walzgerüst weist den Nachteil auf, daß ein gleichzeitiges Halten der Bandtemperatur und die Entfernung des Zunders schwierig ist. Sie wurde jedoch in großem Umfang zum Walzen von Bändern wie z.B. Platten aus rostfreiem Stahl verwendet, bei denen die Bildung von Zunder eher unwahrscheinlich ist.
Wenn das Steckel-Walzgerüst für gewöhnliche Stahlbänder o.ä. verwendet wird, muß der in den Haspelöfen erzeugte Zunder durch Wasserstrahlentzunderung entfernt werden, was zu einem Problem der Temperatursenkung des Bandes führt.
Da die Produktqualität wie erwähnt geopfert werden muß, sind die Anwendungen der Produkte begrenzt und es gibt nur wenige Verwendungsbeispiele auf der gesamten Welt.
Das gegenwärtige typische Warmwalzwerk ist für die Massenproduktion bestimmt und ermöglicht einen Ausstoß von 3 bis 6 Millionen Tonnen pro Jahr. Es bestand natürlich bisher ein Bedürfnis nach Reduzierung des Produktionsumfangs und auch nach entsprechender Reduzierung der Anlagengröße. Da in letzter Zeit große Mengen an Eisenschrott erzeugt werden, hat das Recycling dieses Schrotts an Bedeutung erlangt und ein Konzept hat sich in der Welt durchgesetzt, das anstelle zentralisierter großer Warmwalzwerke kleine Warmwalzwerke zum bequemen Sammeln des Schrotts verteilt installiert werden sollten. Ein derartiges kleines Warmbandwalzwerk wird einfach "Mini-Warmwalzwerk" genannt. Daher stieg der Bedarf an geeigneten Mini-Warmwalzwerken. Obwohl das in letzter Zeit in den Mittelpunkt gerückte Verfahren zum Stranggießen dünner Bramme für ein Mini-Warmwalzwerk durch Verzicht auf das Vorwalzen oder dessen Verringerung bestimmt ist, wird eine Gruppe von Fertigwalzgerüsten in konventioneller Weise weiterverwendet.
In der JP-A 61-17301 ist ein Walzsystem offenbart, bei dem in einer stromaufwärts gelegenen Stufe eines gemeinsamen Walzwerkgehäuses ein erstes Walzwerk mit Druckrollen zum Verschieben einer Bramme in der Walzrichtung sowie in einer stromabwärts gelegenen Stufe des Walzwerkgehäuses ein zweites Walzwerk mit schlanken Arbeitswalzen vorgesehen ist. Das erste und zweite Walzwerk sind zur Verkürzung des Abstands voneinander angeordnet, um eine Abkühlung der Bramme zu vermeiden. Zur Vermeidung von Beulen sind Walzenführungen vorgesehen. Darüber hinaus sind die Durchmesser der Arbeits- und Stützwalzen im Hinblick auf einen zwischen diesen wirkenden Flächendruck festgelegt.
Das Dokument "Hitachi Review", Bd. 37, Nr. 4, August 1988, S. 175–181, offenbart ferner ein Warmwalzsystem mit zwei als Vierwalzengerüste ausgebildeten Vorwalzgerüsten sowie einem in der Linie daran anschließenden Fertigwalzgerüstzug, wobei in dessen einlaufseitigen Abschnitt ein erster Typ von Walzgerüst, d.h. zwei Vierwalzengerüste, und in dessen auslaufseitigen Abschnitt mehrere Walzgerüste eines zweiten Typs, d.h. vier Sechswalzengerüste, angeordnet sind.
Der für ein Mini-Warmwalzwerk benötigte jährliche Ausstoß beträgt im allgemeinen etwa 1 Million Tonnen und dieser Bereich des jährlichen Ausstoßes kann mit einer Walzgeschwindigkeit von etwa 240 m/min an der Auslaufseite eines Tandemwalzwerks erreicht werden. In einem typischen Warmwalzwerk liegt die maximale Fertigwalzgeschwindigkeit im Bereich von 700 bis 1 600 m/min, die Anzahl der Ständer ist hoch und es wird eine große Motorleistung benötigt. Bei einem Mini-Warmwalzwerk wird vorzugsweise mit geringer Geschwindigkeit gewalzt. Es bestehen jedoch technische Pro bleme bei der Realisierung eines Walzvorgangs mit geringer Geschwindigkeit.
Die vorliegende Erfindung soll die vorgenannten technischen Probleme lösen und es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Warmwalzverfahren zu schaffen, durch die eine Kleinserienfertigung von Warmbändern mit einer kompakt aufgebauten Anlage erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Walzverfahren unter Verwendung eines Warmwalzsystems mit einem Vorwalzgerüst und einem Fertigwalzgerüst zum Walzen eines Warmgutes durch die Walzgerüste vor, bei dem die den Fertigwalzgerüstzug bildenden Walzgerüste jeweils schlanke Arbeitswalzen enthalten, die durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen indirekt angetrieben sind. Wenn das Warmgut durch den Fertigwalzgerüstzug gewalzt wird, wird ein vorderer Endbereich des Walzgutes durch das in einem einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordnetes Walzgerüst gedünnt und das Walzgut wird anschließend durch den Fertigwalzgerüstzug bei hohem Zug und geringer Geschwindigkeit gewalzt.
Die Schritte der Verdünnung des vorderen Endbereichs des Warmgutes durch das im einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordnete Walzgerüst umfassen die Öffnung eines Walzspaltes in dem im einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordneten Walzgerüst auf einen größeren Wert als die Dicke des Warmgutes, die Durchführung des Warmgutes durch Walzeneinzugsbereiche, ein Anhalten des Warmgutes in einer Position bevor das Warmgut in einem nachfolgenden Gerüst eingezogen wird, und das Herausziehen des Warmgutes zur Einlaufseite des Fertigwalzgerüstzuges, wobei der Walzspalt geschlossen oder eine bestimmte Zug kraft aufgebracht wird, um damit den vorderen Endbereich des Warmgutes zu verdünnen.
Wenn ferner ein Herausziehen des Warmgutes zur Einlaufseite des Fertigwalzgerüstzuges erfolgt, wird eine Versetzung der Arbeitswalzen des Fertigwalzgerüstes zur Einlaufseite hin geändert.
Um ein gegenwärtig am meisten verlangtes Warmwalzsystem zur Herstellung von Warmbändern mit einem jährlichen Ausstoß von etwa 1 Million Tonnen zu realisieren, ist ein Fertigwalzen zur Durchführung eines Niedergeschwindigkeitswalzens erforderlich.
Wenn ein Fertigwalzen mit geringer Walzgeschwindigkeit durchgeführt wird, werden die Fertigtemperaturen der Bänder gesenkt. Daher wird das Fertigwalzen mit einer hohen Querschnittsverminderung durchgeführt und die Anzahl der Fertigwalzgerüste reduziert, um so eine Absenkung der Fertigtemperaturen zu verhindern. Zur Erreichung der hohen Querschnittsverminderung werden die Durchmesser der Arbeitswalzen verringert. Entsprechend der Abnahme des Arbeitswalzendurchmessers werden die Arbeitswalzen durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen indirekt angetrieben.
Mit anderen Worten ist gemäß der Erfindung ein Walzgerüst, das durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen indirekt angetriebene Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser enthält, in einem Fertigwalzgerüstzug eines Warmwalzsystems angeordnet. Durch eine derartige Anordnung ist eine hohe Querschnittsverminderung durch das kleine Walzwerk erreichbar, ein Walzvorgang ist mit einer verringerten Anzahl an Gerüsten und einer geringen Geschwindigkeit durchführbar und ferner können die Endtemperaturen der Bänder auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden.
Um den Bandeinzug des Walzgerüstes in dem einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß ein Walzgerüst, das durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen indirekt angetriebene Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser enthält, in dem einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordnet. Dieses Walzgerüst, das schlanke Arbeitswalzen enthält und in dem einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordnet ist, ist derart konstruiert, daß es einen vorderen Endbereich des Bandes verdünnen kann.
Wenn ein Walzgerüst mit schlanken Arbeitswalzen in dem einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordnet ist, wird der vordere Endbereich des Warmgutes durch das in dem einlaufseitigen Abschnitt des Fertigwalzgerüstzuges angeordnete Walzgerüst gedünnt und das Walzgut anschließend durch den Fertigwalzgerüstzug bei hohem Zug und geringer Geschwindigkeit gewalzt.
Wenn das Fertigwalzen bei einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt wird, bleibt das Warmgut an der Eintrittsseite des Fertigwalzgerüstzuges lange Zeit in Kontakt mit der Atmosphäre, bis es in das Fertigwalzgerüst gelangt. Dadurch steigt die Gefahr eines Temperaturanstieges des Warmgutes und eines Anstiegs des erzeugten Zunders.
Um ein derartiges Problem zu verhindern ist an der Eintrittsseite des Fertigwalzgerüstzuges eine Haspel zum Aufspulen und Abspulen eines durch das Vorwalzgerüst gewalzten Stabes angeordnet. Durch Aufwickeln des Stabes in eine Spule kann der mit der Oberfläche in Kontakt gelangende Oberflächenbereich reduziert werden, so daß die Wärmestrahlung und damit die erzeugte Menge an Zunder unterdrückt werden kann. Darüber hinaus ist die Haspel mit einer Abdeckung zur Verhinderung einer Wärmestrahlung versehen und hat somit einen Aufbau, der den Vorteil der Haspel im höchsten Maße zeigt.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Warmwalzsystems;
2 ist eine schematische Darstellung eines Warmwalzsystems;
3 ist eine schematische Darstellung eines Warmwalzsystems;
4 ist eine schematische Darstellung eines Warmwalzsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5A bis 5D sind erläuternde Ansichten für die Darstellung eines praktischen Verfahrens zur Gewährleistung eines Bandeinzugvermögens eines Walzgerüstes mit schlanken Arbeitswalzen;
6 ist eine schematische Darstellung eines Fertigwalzgerüstes als erstes Walzgerüst in einem Fertigwalzgerüstzug sowie ein Steuerungsblockdiagramm zum Verdünnen des Einlaufendteils des Bandes;
7A bis 7D sind erläuternde Ansichten zur Darstellung eines weiteren praktischen Verfahrens zur Gewährleistung eines Bandeinzugvermögens in einem Walzgerüst mit schlanken Arbeitswalzen;
8 ist eine schematische Darstellung eines Walzgerüstes zum Verdünnen eines Einlaufendteils des Bandes;
9 ist eine schematische Darstellung eines Walzgerüsts zum Verdünnen eines Einlaufendteils des Bandes;
13 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen einem Arbeitswalzendurchmesser und den Walzeigenschaften zeigt;
14 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl an Gerüsten und einer Endtemperatur des Bandes zeigt;
15 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl an Gerüsten und einer Gesamtantriebsleistung zeigt;
16 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen einem benötigten Drehmoment und einem zulässigen Spindeldrehmoment zeigt;
17 ist ein Kennliniendiagramm, das den Koeffizienten der Walzen-zu-Walzen-Reibung in der Umfangsrichtung zeigt;
18 ist ein Diagramm, das die Einzugseigenschaften eines ersten Gerüsts F₁ in dem Fertigwalzgerüstzug zeigt;
19 ist ein Diagramm, das die Einzugseigenschaften eines zweiten Gerüsts F₂ in dem Fertigwalzgerüstzug zeigt;
20 ist eine schematische Ansicht eines Fertigwalzgerüsts sowie von dessen Steuerungsblockdiagramm;
21 bis 26 sind schematische Ansichten von Fertigwalzgerüsten für Ausführungsformen der Erfindung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wir vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen ein Grundkonzept der Erfindung erläutert.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee der Verwendung schlanker Arbeitswalzen in einem Fertigwalzgerüstzug eines Warmwalzsystems, um dadurch einen Walzvorgang mit hohem Zug und geringer Geschwindigkeit durchzuführen.
Um den vorstehenden Sachverhalt zu konkretisieren, wurden unterschiedliche Eigenschaften durch theoretische Berechnungen unter folgenden Bedingungen festgelegt.
Banddicke an der Eingangsseite des Fertigwalzgerüsts: 20 mm,
Bandbreite: 1 300 mm,
Enddicke: 2,0 mm,
Walzgeschwindigkeit: 240 m/min,
Bandtemperatur kurz vor dem Eintritt in das Fertigwalzgerüst: 920 °C (nach der Entzunderung),
Durchmesser der Arbeitswalze: 300 bis 800 mm.
Die Berechnungen wurden unter der Annahme durchgeführt, daß die Anzahl der Fertigwalzgerüste 2, 3 und 5 betrug.
Die Ergebnisse der Berechnungen sind in 13 gezeigt.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine Dickenabnahme γ jedes Gerüsts gemäß folgender Tabelle 1 in Abhängigkeit von der Anzahl der Gestelle eines Tandemgerüsts eingestellt wurde. Tabelle 1

Anzahl der Gerüste F1 F2 F3 F4 F5

2 70 66,7

3 60 55 44,4

5 45 41 38,5 35 23,1
In 13 ist auf der horizontalen Achse ein Arbeitswalzendurchmesser D_W und auf der vertikalen Achse eine Gesamtwalzleistung N (KW) sowie eine maximale Walzlast P in den Gerüsten angegeben. Zusätzlich gibt ein Wert in () die Anzahl der Gerüste an.
Es ist ersichtlich, daß die Walzlast und die Gesamtleistung stufenweise reduziert werden, wenn der Arbeitswalzendurchmesser geringer und die Anzahl der Gerüste erhöht wird.
14 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl an Gerüsten und der Endtemperatur T_d des Bandes. Es ist ersichtlich, daß mit dem Anstieg der Anzahl an Gerüsten T_d schnell abfällt und deutlich geringer als die üblicherweise benötigte Temperatur von 900 °C wird. Eine eingangsseitige Temperatur oder eine Walzgeschwindigkeit muß daher erhöht werden. Da das erstere zu einem Anstieg der Heizenergie führt, muß das Problem durch Erhöhung der Walzgeschwindigkeit gelöst werden. Um einer derartigen Anforderung zu genügen, muß eine Walzgeschwindigkeit V_d gemäß 13 auf 500 m/min erhöht werden. Es ist daher eine doppelt so hohe Antriebsleistung erforderlich und somit steigen die Anlagekosten übermäßig an.
Wenn auf der anderen Seite versucht wird, die Anzahl der Gestelle durch eine starke Querschnittsverminderung unter der Voraussetzung auf 3 zu reduzieren, daß die Arbeitswal zen wie beim Stand der Technik angetrieben werden, wäre ein großes Walzgerüst mit einem Arbeitswalzendurchmesser von etwa 800 mm und einer Walzlast von 4 000 t erforderlich und die Antriebsleistung würde auf 40 oder mehr steigen, wodurch die Energiegrundeinheit erheblich steigt und die Produktionskosten beeinflußt.
Der einzige Weg zur Lösung des vorgenannten Problems besteht darin, den Arbeitswalzendurchmesser auf etwa die Hälfte des konventionellen Durchmessers zu verringern. Beim Vergleich der Energiegrundeinheiten zwischen einem Walzwerk mit 5 Walzgerüsten und Arbeitswalzen mit jeweils einem Durchmesser von jeweils 800 mm und einem Walzwerk mit 3 Gerüsten und Arbeitswalzen mit jeweils einem Durchmesser von 400 mm weisen beide etwa dieselben Werte auf. In dem Walzwerk mit den 5 Gerüsten wird jedoch die Endtemperatur T_d der Bänder zu sehr abgesenkt. Um die Bandtemperatur beizubehalten muß daher die Walzgeschwindigkeit auf 750 m/min erhöht werden, was eine größere Anlagenleistung erfordert. Wenn der Durchmesser der Arbeitswalzen geringer als 400 mm ist, wird die Energiegrundeinheit weiter reduziert.
Vom Standpunkt der Festigkeit kann mittlerweile der Antrieb der Arbeitswalzen in den Walzwerken mit den schlanken Arbeitswalzen nicht mehr durchgeführt werden. 16 zeigt Arbeitswalzendurchmesser, bei denen der Arbeitswalzenantrieb im Falle von 3 Gerüsten durchgeführt werden kann. In 16 ist mit "TASP" die Grenze des Bereichs angegeben, in dem der Arbeitswalzenantrieb durchgeführt werden kann.
Die Grenzen des Arbeitswalzendurchmessers liegen bei etwa 780 mm für das erste Gerüst F₁ in einem Fertigwalzgerüstzug, bei etwa 570 mm für F₂ und bei etwa 380 mm für F₃. Bei diesem System ist allerdings die Herstellung der drei Arten von Walzen für das Fertigwalzgerüst aufwendig und auch für die Stützwalzen muß eventuell ein großer Durchmesser für F₁ gewählt werden, so daß die Anlagekosten nicht in befriedigender Weise gesenkt werden können. Das System nähert sich einem idealen System, wenn Arbeitswalzen mit jeweils einem kleineren Durchmesser als 300 mm für sämtliche Gerüste verwendet werden können. Es ist daher erforderlich, den Antrieb der Arbeitswalzen einzustellen und die Zwischenwalzen oder Stützwalzen anzutreiben. Die zuletzt genannte Antriebsmethode wurde in vielen Fällen für das Kaltwalzen eingesetzt. Mit Ausnahme spezieller Fälle wurde es allerdings noch nicht für das Warmwalzen praktiziert. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einem indirekten Antriebssystem für das Warmwalzen mit angetriebenen Zwischenwalzen oder Stützwalzen ein Problem beim Einzug der Bänder besteht.
Die vorgenannten Spezialfälle sind ein Dreiwalzengerüst und ein Planetengerüst. Bei dem Dreiwalzengerüst wird eine oder zwei Arbeitswalzen direkt und die andere durch eine Stützwalze indirekt angetrieben. Die Arbeitswalzen weisen jeweils einen relativ großen Durchmesser auf. Da die Stützwalze beim folgenden Walzvorgang eine Arbeitswalze wird, kann sie nicht so groß sein wie eine Stützwalze eines Vierwalzengerüsts, so daß nur eine leichte Querschnittsverminderung erfolgt. Daher wird ein derartiges Dreiwalzengerüst nicht als Beispiel betrachtet, bei dem jede der Arbeitswalzen einen geringen Durchmesser aufweist und für eine starke Querschnittsverminderung geeignet ist. In einem Planetengerüst sind etwa 20 schlanke Arbeitswalzen um eine Stützwalze angeordnet und laufen um diese zur Durchführung des Walzvorgangs um. Da eine Dickenabnahme pro Arbeitswalze sehr gering ist, kann ein derartiges Planetengerüst nicht als Walzgerüst betrachtet werden, bei dem eine starke Querschnittsverminderung durch eine einzige Arbeitswalze erfolgt. Die Walzbedingungen für ein derartiges indirektes Antriebssystem, bei dem die Arbeitswalzen durch Zwischen walzen oder Stützwalzen angetrieben sind, werden durch die folgenden beiden Faktoren bestimmt.
(1) Bandeinzugsbedingungen

Arbeitswalzenantrieb Δhg = μ2R – P/K indirekter Antrieb Δhg = μR 2R – P/K (Gleichung 1)(unter der Voraussetzung μ_R < μ)

(2) Walzbedingungen nach dem Angriff

Arbeitswalzenantrieb Δhγ = 4μ2R indirekter Antrieb Δhγ = 4μR 2R (Gleichung 2)

In den Gleichungen 1 und 2 ist Δh_g die durch die Angriffsbeschränkungen festgelegte Dickenabnahme, μ der Reibungskoeffizient zwischen einem Band und einer Arbeitswalze, μ_R der Reibungskoeffizient zwischen einer Arbeitswalze und einer in Kontakt mit der Arbeitswalze befindlichen Walze, P eine Walzlast, K die Federkonstante des Walzgerüsts und R der Radius der Arbeitswalze. Mit Δh_γ ist eine Dickenabnahme bezeichnet, mit der das Band nach dem Einzug durch die Walzen gewalzt werden kann. Aus den Gleichungen 1 und 2 ergibt sich folgendes.

(1) Sowohl Δh_g und Δh_γ werden größer, wenn der Radius der Arbeitswalze vergrößert wird. Für Δh_g bedeutet eine Erhöhung von R eine größere Walzlast und auch einen größeren Subtraktionswert, wobei er jedoch als Ganzes ansteigt.
(2) Δh_γ ist mindestens viermal so groß wie Δh_g. Daher wird die Dickenabnahme durch die Einzugsbedingung beschränkt.

Der Wert von μ variiert in Abhängigkeit von der Bandtemperatur, des Bandoberflächenzustands, der Walzenhärte, der Walzengeschwindigkeit usw. und liegt bei etwa 0,3.
Der Grund dafür, daß in der Vergangenheit für die angetriebenen Arbeitswalzen solche mit großem Durchmesser verwendet wurden, ist folgender.

(1) Zur Gewährleistung eines Einzuges müssen die Arbeitswalzen einen großen Durchmesser aufweisen.
(2) Im Falle des indirekten Antriebs wird die Walzleistung durch den Koeffizienten der Walzen-zu-Walzen-Reibung μ_R beschränkt und aufgrund der bisher nicht klaren Eigenschaften des Reibungskoeffizienten bestand die Möglichkeit eines Walzenschlupfs. Durch Verwendung von Arbeitswalzen mit großem Durchmesser können jedoch die Arbeitswalzen angetrieben und ein Einzug gewährleistet werden.

Wenn man dem vorstehenden Konzept folgt, kann kein ideales Mini-Warmwalzwerk realisiert werden, bei dem ein Gerüst mit schlanken Arbeitswalzen zur Erreichung eines hohen Zuges und geringer Geschwindigkeit in einem Fertigwalzgerüstzug eines Warmwalzsystems angeordnet ist, wie vorstehend erläutert wurde.
1 ist eine schematische Darstellung eines Warmwalzsystems. Eine Bramme, die eine Dicke von etwa 200 mm aufweist und aus einem Heizofen 1 gefördert wird, wird über einen Rollentisch 2 transportiert und anschließend durch einen Vorwalzgerüstzug 22 aus Vorwalzgerüsten 3, 4, 5 gewalzt, während die Bramme durch Kantenanordnungen 6a, 6b, 6c justiert und zu einem Stab mit einer Dicke von etwa 20 mm wird. Der Stab wird an seinen vorderen und hinteren Endbe reichen durch eine fliegende Schere 8 abgeschnitten und anschließend in einer Haspel 9 aufgewickelt. Der abgewickelte Stab wird anschließend von einer Spulenabwickelposition 10 abgewickelt und zu einem Fertigwalzgerüstzug 23 geführt, nachdem der auf den Staboberflächen abgelagerte Zunder durch eine Entzunderungseinrichtung 11 abgelöst wurde.
Der Fertigwalzgerüstzug 23 enthält in zwei eingangsseitigen Abschnitten Gerüste 12, 13 mit direkt angetriebenen Arbeitswalzen mit großem Durchmesser.
Während bei der dargestellten Ausführung die beiden Zweiwalzengerüste 12, 13 vorgesehen sind, kann jedes Zweiwalzengerüst durch ein Vierwalzengerüst mit direkt angetriebenen Arbeitswalzen mit großem Durchmesser ersetzt werden. Darüber hinaus kann auch ein Zwei- oder Vierwalzengerüst in den einlaufseitigen Abschnitten angeordnet sein.
In den mittleren und auslaufseitigen Abschnitten des Fertigwalzgerüstzuges 23 sind Walzgerüste 14, 15 und 16 mit jeweils schlanken Arbeitswalzen angeordnet, die durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen angetrieben sind. Diese Walzgerüste 14, 15, 16 walzen den Stab mit einem hohen Zug und einer geringen Geschwindigkeit.
Im Falle eines Vier-Fuß-Gerüsts (d.h. ein Gerüst zum Walzen eines Bandes einer Breite von 4 Fuß) besteht jedes Fertigwalzgerüst aus einem Vierwalzen- oder Sechswalzengerüst, bei dem jede Arbeitswalze einen geringen Durchmesser im Bereich von 300 bis 300 mm aufweist und von einer Zwischenwalze angetrieben wird.
Das fertiggewalzte Band wird durch Wasser in einer Kühleinrichtung 17 gekühlt, durch Andruckrollen 18 geführt und anschließend durch eine Haspel 19 mit Hilfe eines Kettenbandwicklers 21 aufgewickelt. Nach Beendigung der Aufwicklung wird das aufgewickelte Band durch einen Spulenwagen 20 abtransportiert.
Die in 1 gezeigte Ausführung kann auch direkt mit einer Stranggußmaschine gekoppelt sein.
Dies trifft in gleicher Weise auch auf sämtliche im weiteren beschriebenen Ausführungen zu.
Bei der vorstehenden Beschreibung dieser Ausführungsform wurden die Durchmesser der Arbeitswalzen in den Walzgerüsten in große und kleine Durchmesser klassifiziert. Die Arbeitswalzen mit großem Durchmesser sind üblicherweise Arbeitswalzen mit einem Durchmesser im Bereich von 600 bis 900 mm. Mit dieser Ausführungsform ist damit allerdings eine Walze bezeichnet, die einen Durchmesser von nicht weniger als 450 mm aufweist (dies trifft in gleicher Weise auch auf sämtliche weiteren Ausführungsformen zu).
Auch Arbeitswalze mit geringem Durchmesser bedeutet üblicherweise, daß die Arbeitswalze einen Durchmesser aufweist, der ihren direkten Antrieb wie vorstehend erläutert verhindert, d.h., eine Arbeitswalze mit einem Durchmesser, bei dem ein Verhältnis D_W/B des Arbeitswalzendurchmessers D_W zu der Bandbreite B etwa 0,3 oder weniger beträgt. In dieser Ausführung ist damit eine Arbeitswalze mit einem Durchmesser von nicht mehr als 450 mm gemeint (dies trifft in gleicher Weise auch für sämtliche nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen zu).
Ein Warmwalzsystem wird im folgenden unter Bezug auf 2 erläutert. In dieser Ausführung ist eine durch eine Stranggießmaschine 87 gegossene Bramme direkt mit dem Warmwalzsystem verbunden.
In 2 sind die vorstehend unter Bezug auf 1 erläuterten einlaufseitigen Gerüste 12, 13 in dem Fertigwalzgerüstzug 23 des Warmwalzsystems durch Walzgerüste 24, 25 ersetzt, die durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen angetriebene Arbeitswalzen mit großem Durchmesser enthalten. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß auch die einlaufseitigen Gerüste ein Einzugsvermögen aufweisen.
3 zeigt ein Warmwalzsystem gemäß einer dritten Ausführungsform. Die einlaufseitigen Gerüste 12, 13 in dem Fertigwalzgerüstzug 23 des unter Bezug auf 1 beschriebenen Warmwalzsystems werden ersetzt durch Zweiwalzengerüste 26, 27, die jeweils direkt angetriebene und gegeneinander gekreuzte obere und untere Arbeitswalzen mit großem Durchmesser aufweisen.
In jeder der vorstehend genannten Ausführungen gemäß der 1 bis 3 ist für die Arbeitswalzen der einlaufseitigen Walzgerüste in dem Fertigwalzgerüstzug 23 ein großer Durchmesser gewählt, um so ein Einzugsvermögen wie beim Stand der Technik zu gewährleisten. Wenn die Banddicke geringer wird als der vorgenannte Wert μ²R in jedem nachfolgenden Gerüst, werden die Gerüste stromabseitig des relevanten Gerüstes durch ein Gerüst mit indirekt betriebenen Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser gebildet.
Damit auch die Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser in den einlaufseitigen Gerüsten des Fertigwalzgerüstzuges die Einzugsbedingungen erfüllen, wurde ein Wert von μ_R durch ein Experiment ermittelt und es wird im folgenden erläutert, wie auch indirekt betriebene Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser verwendet werden können.
17 zeigt die experimentell ermittelten Werte des Walzen-zu-Walzen-Reibungseffizienten μ_R. In dem Experiment wurde lediglich Kühlwasser zwischen die Walzen eingeleitet.
Bei einem größeren Walzen-zu-Walzen-Schlupf S steigt μ_R an und erreicht einen Wert von etwa 0,3 bei S = 1 %. Hier wird S durch die folgende Gleichung 3 definiert.
In Gleichung 3 ist V_D eine Umfangsgeschwindigkeit einer Antriebswalze und V_F eine Umfangsgeschwindigkeit einer angetriebenen Walze, d.h. einer Arbeitswalze. Mit größerem Schlupf S steigt auch μ_R an, wobei jedoch ein zu großer Wert des letzteren zu Verschleißerscheinungen in den Walzen und zu einem Energieverlust führt. Daher wird S auf etwa 0,2 % während des Walzens und auf etwa 0,4 % beim Einzug gehalten, wobei μ_R etwa 0,17 während des Walzens und etwa 0,22 beim Einzug wird.
Unter den vorgenannten Bedingungen lassen sich die folgenden Gleichungen 4 und 5 aus den Gleichungen 1 und 2 herleiten. Δhg = 0,222R – P/K (Gleichung 4) Δhγ = 4 × 0,172R = 0,116 R (Gleichung 5)
Wenn z.B. der Arbeitswalzendurchmesser 300 mm beträgt und das Walzprogramm in Tabelle 1 mit 3 Tandemwalzen verwendet wird, werden für F₁ unter der Voraussetzung, daß P = 1800 t und K = 3600 t/mm beträgt, folgende Werte erreicht (geschätzt): Δhg = 0,222 × 150 – 1800/360 = 7 – 5 = 2 (mm)
P ist in der Praxis geringer und damit werden die Werte größer als 2 mm. Δhγ = 0,116 × 150 = 17 (mm)
In dem vorgenannten Walzprogramm wird für F₁ ein Wert von Δh = 20 × 0,6 = 12 (mm) benötigt, was bedeutet, daß Δh_γ ausreicht, jedoch Δh_g unzureichend ist.
Es ist daher erforderlich, einen vorderen Endbereich des Bandes so zu verdünnen, daß ein Angriff ermöglicht wird, bevor das Band in den Fertigwalzgerüstzug eingezogen wird.
Bei dem Walzprogramm von Tabelle 1 wurden z.B. für die Walzlasten F₁ und F₂ 1800 t bzw. 1630 t berechnet. Es wird anschließend festgelegt, auf welche Dicke H_t eine Bandeinlaßdicke von 20 mm verdünnt werden soll. Eine Bandauslaßdicke h wird durch die folgende Gleichung 6 unter der Annahme erhalten, daß ein Walzenspalt auf g₀ eingestellt wird. Aus h = g0 + P/K und Ht – g0 = μ2 R ergibt sich Ht = g0 + μ2 R, g0 = h – P/K (Gleichung 6)
Für das F₁-Gerüst gilt g0 = 8 – 1800/360 = 8 – 5 = 3
Aus μ² _R = 7 ergibt sich H_t = 3 + 7 = 10 (mm). Durch Ausdünnen der Banddicke von 20 mm auf 10 mm wird dadurch der Angriff ermöglicht.
Der vorgenannte Zustand ist in 18 gezeigt. In der Darstellung gemäß 18 bezeichnet M₁ eine plastische Federkonstante des Bandes. Wenn eine Länge des ausgedünnten vorderen Bereichs H_t größer als ein bestimmter Wert ist, wird der vordere Endbereich durch das Walzen auf eine Dicke H_t' von weniger als h = 8 mm reduziert, wodurch das Band einfa cher in das F₂-Gerüst eingezogen werden kann. Dieser Zustand ist in 19 gezeigt. Obwohl ein Einzug bei einer Dicke des vorderen Endes von 8 mm unmöglich ist, ist er bei einer geringeren Dicke H_t' möglich.
Im folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, bei welcher der vordere Endbereich des in den Fertigwalzgerüstzug einzuziehenden Bandes derart verdünnt wird, daß der Einzug vor dem Eintritt in den Fertigwalzgerüstzug möglich ist.
4 ist eine schematische Ansicht eines Warmwalzsystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführung wird das Fertigwalzen durch Verdünnen des vorderen Endbereichs des Bandes zur Ermöglichung des Bandeinzugs durch ein Gerüst durchgeführt, das den Fertigwalzgerüstzug bildet.
Es sei darauf hingewiesen, daß in der Ausführung gemäß 4 die Teile stromaufwärts der Haspel 9 dieselben wie in 1 oder 2 sind.
Als Gerüste für den Fertigwalzgerüstzug 23 sind Gerüste 14, 15, 16 mit jeweils durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen angetriebenen schlanken Arbeitswalzen angeordnet.
Die in 4 gezeigte Ausführung weist jedoch das Problem eines unzureichenden Bandeinzugsvermögens auf, da das einlaufseitige Gerüst 14 des Fertigwalzgerüstzuges 23 ein Gerüst ist, das durch Stützwalzen oder Zwischenwalzen angetriebene Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser aufweist.
Ein praktisches Verfahren zur Gewährleistung eines Bandeinzugsvermögens wird unter Bezug auf 5 erläutert.
Die 5A bis 5D sind Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Querschnittsverminderung eines vorderen Endbereichs des Bandes.
Ein von einer Spulenabwickelposition 10 einer Haspel abgewickeltes Band 88 wird durch Andruckrollen 89 zu einer mit Wasserwischwalzen 90a, 90b und Entzunderungsköpfen 91a bis 91d versehenen Entzunderungseinrichtung 11 transportiert und anschließend zu dem Fertigwalzgerüstzug gefördert, nachdem der Zunder auf den Bandoberflächen entfernt worden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird gemäß 5A ein Walzenspalt des ersten Gerüsts 14 der den Fertigwalzgerüstzug bildenden Gerüste derart geöffnet, daß er größer als die Dicke des Bandes 88 ist, und das Band 88 wird angehalten, wenn sein vorderes Ende die Einzugsbereiche der Arbeitswalzen passiert und eine beliebige Position vor dem Einzug in das nächste Gerüst 15 erreicht hat.
Anschließend wird das Band 88 gemäß 5B zu der Eingangsseite des ersten Gerüsts 14 zurückgeführt, während der Walzenspalt geschlossen oder eine konstante Dickenabnahme und ein schrittweiser Zug kombiniert werden. Die Walzen des ersten Gerüsts 14, die Andruckwalzen 89 und die Führungswalzen 92a, 92b der Haspel werden reversiert. Dabei wird die Entzunderungseinrichtung 11 abgeschaltet, um einen Temperaturabfall des Bandes zu vermeiden. Zum Ausgleich der tangentialen Antriebskräfte wird das Umkehrwalzen mit zur Eingangsseite versetzten Arbeitswalzen durchgeführt.
Das Band 88 wird gemäß 5C anschließend angehalten, wenn sein vorderes Ende zur Eingangsseite des ersten Gerüsts zurückgeführt ist. Der vordere Endbereich des Bandes wird dabei dünner gemacht.
Anschließend wird das erste Gerüst 14 gemäß 5D wieder zur Vorwärtsdrehung angetrieben, so daß das Band 88 in das erste Gerüst 14 geführt wird. Da der vordere Endbereich des Bandes 88 verdünnt worden ist, wird das Band dabei in das erste Gerüst 14 zum normalen Walzen eingezogen. Dieser Walzvorgang wird durch Zurückstellen der Versetzung der Arbeitswalzen in die ursprüngliche abgabeseitige Stellung durchgeführt.
Anschließend an den in 5D gezeigten Schritt wird zusätzlich die Entzunderungsvorrichtung 11 wieder angeschaltet, um so den Zunder von den Bandoberflächen zu entfernen. Durch Anwendung des vorgenannten Verfahrens kann ein Band in schlanke Arbeitswalzen eingezogen werden, ohne daß eine neue Bandendenverdünnungseinrichtung vorgesehen werden muß, so daß eine kostengünstige Mini-Warmwalzanlage realisiert werden kann.
6 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm zum Verdünnen des vorderen Endbereichs eines Bandes in einem den Fertigwalzgerüstzug gemäß 5 bildenden ersten Walzgerüst.
Das Band 88 wird transportiert durch Antrieb der Führungswalzen 92a, 92b und Andruckwalzen 89, die zum Abwickeln des Bandes von der Haspel angeordnet sind. Der vordere Endbereich des Bandes 88 wird durch einen Heißmetallsensor 107 erfaßt und anschließend auf der Grundlage der Anzahl von Umdrehungen der Andruckwalze 89 bestimmt, die durch einen an einem Antriebsmotor 93 für die Andruckwalze 89 angeordneten Pulsgenerator (PLG) 94 gezählt werden. Auf der Grundlage dieser Informationen wird der vordere Endbereich des Bandes 88 durch eine Bandzufuhrsteuerung gesteuert.
Auf der anderen Seite wird der Antrieb der Walzen des ersten Walzgerüstes 14 durch eine Hauptmotorsteuerung auf der Grundlage von Strömen und Spannungen des Hauptmotors und Drehsignalen von PLGs 95 gesteuert, die an den Axialenden des Hauptmotors angeordnet sind.
Eine Querschnittsverminderungsposition der Walze wird ferner durch einen Magnetimpulszähler 97 an einem Druckzylinder 96 erfaßt und durch ein Servoventil 98 entsprechend der Befehle einer Druckeinrichtungssteuerung gesteuert.
Eine Endquerschnittsverminderungssteuerung funktioniert zur Überwachung der vorgenannten Steuerfunktionen für die anschließende Querschnittsverminderung des in 5 gezeigten Bandes auf der Grundlage der erhaltenen Informationen.
Die 7A bis 7D sind Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verdünnen des vorderen Bandendes, das nicht von den Ansprüchen umfasst wird.
Um den Querschnitt des Endes des Bandes 88 durch ein erstes Gerüst 14 zu verringern, wird das Band zunächst durch das Walzwerk geführt, während der Querschnitt seines vorderen Endbereichs durch das erste Gerüst 14 mit einer geeigneten Dickenabnahme verringert wird. Das Band wird gestoppt, wenn sein vorderes Ende eine willkürliche Position vor dem Einzug des vorderen Endes in das nächste Gerüst 15 erreicht hat, wie dies in 7A gezeigt ist. Anschließend wird das Band gemäß 7B zur Eingangsseite des ersten Gerüsts 14 zurückgeführt, so daß der Querschnitt des vorderen Endbereichs weiter verringert wird. Das Band wird zu der Eingangsseite des ersten Gerüsts 14 zurückgeführt, während die Walzen des ersten Gerüsts 14, die Andruckwalzen 89 und die Führungswalzen 92a, 92b der Haspel reversiert werden. Dann wird das Band 88 gemäß 7C gestoppt, wenn sein vorderes Ende zu der Eingangsseite zurückgeführt worden ist. Der Querschnitt des vorderen Bandendes wird dabei verringert.
Das erste Walzgerüst 14 wird gemäß 7D anschließend wieder zur erneuten Vorwärtsdrehung betätigt, so daß das Band 88 zu dem ersten Walzgerüst 14 geführt wird. Da der Querschnitt des vorderen Endes des Bandes 88 verringert worden ist, wird dabei das Band in das erste Gerüst 14 zur Durchführung eines normalen Walzvorgangs eingezogen.
Die Betätigung der Entzunderungseinrichtung 11 und die Veränderung des Versatzes der Arbeitswalze erfolgt in derselben Weise wie bei der Ausführung gemäß der 5A bis 5D.
8 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines unter Bezug auf die 5 und 7 erläuterten Walzgerüstes für die Spalteinstellung und die Querschnittsverminderung, die in dem ersten Walzgerüst 14 zum Verdünnen des vorderen Bandendes durchgeführt werden.
Während ein Hydraulikzylinder zum Verdünnen des vorderen Bandendes von einer Streckeinrichtung für das normale Walzen getrennt sein kann, ist zur Vereinfachung des Aufbaus und zur Senkung der Anlagekosten ein gemeinsamer Hydraulikzylinder mit einem Druckkolben 99, einem Druckzylinder 100 und einer Zylinderführung 101 gemäß 8 verwendbar. Dadurch kann die für eine Reihe von Dickenabnahmeschritten benötigte Arbeitszeit und damit der Temperaturabfall verringert werden. In diesem Fall ist es erforderlich, ein Servoventil mit einer großen Kapazität von z.B. nicht weniger als 300 l/min zu verwenden, um so eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders zu gewährleisten.
9 zeigt einen Aufbau eines Walzgerüstes, bei dem eine Zugschraube 102 mit dem in 8 dargestellten Hydraulikzylinder kombiniert ist.
In diesem Fall wird die Querschnittsverminderung beim normalen Walzen durch Verwendung der Zugschraube 102 durchgeführt und das vordere Bandende wird durch Verwendung des Hydraulikzylinders verdünnt. Mit dieser kombinierten Anordnung kann die Arbeitszeit verkürzt werden.
Die vorstehenden Ausführungen sind jeweils als Walzgerüste mit indirekt betriebenen schlanken Arbeitswalzen für den Einsatz in dem Fertigwalzgerüst zur Realisierung eines Mini-Warmwalzwerks beschrieben. Sie können jedoch zu noch effektiveren Mini-Warmwalzwerken verbessert werden, indem die folgenden technischen Probleme gelöst werden.
Es bestehen zwei Hauptprobleme.
Ein Problem ist der Umgang mit den auf die schlanken Arbeitswalzen infolge des indirekten Antriebs wirkenden Horizontalkräften. Das andere Problem ist die unzureichende Steuerung der Balligkeit und des Aufbaus des Bandes aufgrund der unzureichenden Biegesteifigkeit der schlanken Arbeitswalzen, d.h. eine Schwierigkeit beim Einsatz eines gewöhnlichen Vierwalzengerüsts.
Zur Lösung des ersten Problems wäre es normalerweise denkbar, eine horizontale Führungsrolle für jede Arbeitswalze vorzusehen. Dieses Verfahren ist allerdings nicht praktikabel, da beim Warmwalzen die Führungen, Kühlwasserleitungen usw. keinen ausreichenden Platz für den Einbau von derartigen Führungswalzen lassen und der Eintritt von Staub oder Zunder in die Spaltlager nicht verhindert werden kann.
Für die vorstehend unter Bezug auf die 1 bis 4 erläuterten Ausführungen wird daher die Verwendung von Arbeitswalzen für jeden der Gerüste 14 bis 16 in dem Fertigwalzgerüstzug 23 in einer Weise vorgeschlagen, daß die Arbeitswalzen versetzt sind in der Walzrichtung bezüglich der Achsen entsprechender in Kontakt mit den Arbeitswalzen gehaltener Walzen, um dadurch die Horizontalkräfte infolge des indirekten Antriebs mit einer Horizontalkomponente der Walzlast aufzuheben. Dies hat zur Folge, daß Arbeitswalzen mit geringem Durchmesser ohne Zusatzausrüstung um die Bal lenbereiche der Arbeitswalzen eingesetzt werden können. Die Größe des Versatzes ist zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von den Walzbedingungen einstellbar.
Das vorgenannte Verfahren wird gemäß 20 z.B. bei einem Gerüst durchgeführt, bei dem die Arbeitswalzen 35, 36 in der Walzrichtung durch Zylinder 37 bis 40 bezüglich der Achsen der Stützwalzen 33, 34 versetzt werden können.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Einstellung des Versatzes in einem derartigen Walzgerüst beschrieben.
Auf der Grundlage der Ströme der Motoren 41, 42 werden Walzdrehmomente T der Motoren (T = T_U + T_L, wobei T_U und T_L in 13 gezeigt sind) durch Rechner 43 berechnet, um die Antriebstangentialkräfte F der Arbeitswalzen 35, 36 zu bestimmen.
Die Antriebstangentialkraft F kann durch folgende Gleichung 7 bestimmt werden.
D_B ist ein Durchmesser jeder Stützwalze 33, 34.
Damit die vorgenannte Tangentialkraft und eine Horizontalkomponente F_H der Walzlast P aufgrund des Versatzes
ausgeglichen sind, wird der Versatz d der Arbeitswalze z.B. durch einen Rechner 44 auf der Grundlage der folgenden Gleichung 9 eingestellt. Die auf die Arbeitswalze wirkenden Horizontalkräfte werden dabei ausgeglichen, um eine horizontale Biegung jeder Arbeitswalze zu minimieren.
Hier ist P eine Walzlast und D_B ein Durchmesser jeder Stützwalze 33, 34.
Der Versatz der Arbeitswalze wird somit entsprechend dem berechneten Ergebnis eingestellt, wie dies vorstehend erläutert wurde.
Das vorstehend erwähnte Verfahren kann nicht nur für das Walzen sondern auch zum Verdünnen des Einlaufendteiles des Warmgutes verwendet werden.
Was das vorgenannte zweite Problem betrifft, wurden in letzter Zeit geeignete Walzgerüste für schlanke Arbeitswalzen hauptsächlich für das Kaltwalzen entwickelt. Ein typisches derartiges Walzgerüst ist ein Vierwalzengerüst mit verschiebbaren Zwischenwalzen, wie dies z.B. in 21 gezeigt ist.
Für die vorstehend unter Bezug auf die 1 bis 4, 10 und 12 beschriebenen Ausführungen wurde daher der Ersatz jedes der Walzgerüste 14 bis 16 in dem Fertigwalzgerüstzug 23 durch ein Sechswalzengerüst mit verschiebbaren Zwischenwalzen vorgeschlagen.
Ein in 21 gezeigtes Walzgerüst enthält ein Paar von oberen und unteren Arbeitswalzen 43, 44, ein Paar von axial beweglichen oberen und unteren Zwischenwalzen 45, 46 sowie ein Paar von oberen und unteren Stützwalzen 47, 48. Durch Kombination der Bewegungen der Zwischenwalzen 45, 46 mit einer Biegung der Arbeitswalzen 43, 44 kann die Dickenverteilung des Bandes in seiner Breitenrichtung gesteuert werden, um das Bandprofil und die Gestalt (Ebenheit) zu steuern. Bei dieser Art von Walzgerüst werden die Zwischenwalzen 45, 46 axial bewegt und die Stützwalzen 47, 48 stützen die entsprechenden Zwischenwalzen ab.
Die vorgenannte Art von Walzgerüst ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, bei der Zwischenwalzen axial bewegt werden. Sie kann auch derart modifiziert werden, daß die Arbeitswalzen oder die Stützwalzen axial bewegt werden.
Darüber hinaus wurden für das Warmwalzen in großem Umfang Verfahren zum gegenseitigen Kreuzen der Walzen in einem Vierwalzengerüst verwendet. Diese Verfahren sind ebenso effektiv bei der Lösung des vorgenannten zweiten Problems und können durch Antrieb der Stützwalzen realisiert werden. Diese Art von Walzgerüst ist z.B. in 22 gezeigt.
Das in 22 dargestellte Walzgerüst ist ein sog. PC-Walzgerüst mit einem Paar von Arbeitswalzen 60, 61 und einem Paar von Stützwalzen 62, 63 zur Abstützung der entsprechenden Arbeitswalzen, wobei die beiden Arbeitswalzen 60, 61 und die beiden Stützwalzen 62, 63 gegeneinander in einer horizontalen Ebene gekreuzt werden können, um dadurch die Dickenverteilung in Breitenrichtung des Bandes zu steuern.
Für die unter Bezug auf die 1 bis 4, 10 und 12 erläuterten Ausführungen ist der Einsatz des vorgenannten Walzgerüstes mit gekreuzten Walzen für jedes der Walzgerüste 14 bis 16 in dem Fertigwalzgerüstzug 23 denkbar.
Darüber hinaus wurden in letzter Zeit in den 23 und 24 gezeigte Walzgerüste mit Walzen entwickelt, die ein flaschenförmiges Profil aufweisen. Auch diese Gerüste können bei der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll eingesetzt werden.
Die Walzgerüste mit derartig deformierten Walzen sind in den 23 und 24 gezeigt. Das in 23 gezeigte Gerüst enthält ein Paar von oberen und unteren Arbeitswalzen 64, 65, ein Paar von oberen und unteren Zwischenwalzen 66, 67 sowie ein Paar von oberen und unteren Stützwalzen 68, 69. Die Zwischenwalzen 66, 67 haben ein um einen Punkt zueinander symmetrisches flaschenförmiges Profil und sind in der Walzenaxialrichtung beweglich. Durch Bewegung der beiden Zwischenwalzen 66, 67 in entgegengesetzten Richtungen wird die Dickenverteilung des Bandes in Breitenrichtung gesteuert.
Auch das in 24 gezeigte Walzgerüst enthält ein Paar von oberen und unteren Arbeitswalzen 70, 71 und ein Paar von oberen und unteren Stützwalzen 72, 73. Die Arbeitswalzen 70, 71 haben ein um einen Punkt zueinander symmetrisches flaschenförmiges Profil und sind in Walzenaxialrichtung beweglich. Durch Bewegung der beiden Arbeitswalzen 70, 71 in entgegengesetzten Richtungen wird die Dickenverteilung des Bandes in Breitenrichtung gesteuert. Derartige Walzgerüste mit deformierten Walzen können auch eine Funktion zur konzentrischen Veränderung der Ausgestaltung der Bandendbereiche durch Axialbewegung der flaschenförmigen Profile aufweisen.
Ein ähnliches Ergebnis kann ferner durch ein weiteres Vierwalzengerüst erreicht werden, das gemäß 25 derart aufgebaut ist, daß die Arbeitswalzen 74, 75 jeweils durch Verschiebeeinrichtungen 76, 77 in der Walzenaxialrichtung bewegt werden, um die Verschleißerscheinungen der Walzen infolge des Walzvorgangs zu verteilen und damit die durch den Verschleiß bedingte Veränderung des Walzspaltes zu verringern.
Bei dem in 25 gezeigten Walzgerüst sind die Stützwalzen 78, 79 durch nicht dargestellte Antriebsmotoren über Spindeln angetrieben.
Ein ähnliches Ergebnis kann ferner durch ein Cluster-Gerüst erreicht werden, das gemäß 26 derart aufgebaut ist, daß ein Paar von Arbeitswalzen 80, 81 durch mehrere Stützwalzen 82 bis 85 abgestützt ist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungen besteht wegen der Verwendung der schlanken Arbeitswalzen in den Fertigwalzgerüsten und den Walzen mit hohem Zug die Möglichkeit, daß die Frequenz des Walzenwechsels bezüglich einer Walzgröße selbst dann erhöht wird, wenn ein Walzenverschleiß pro Einheitswert des Walzvorgang derselbe ist. Dieses Problem kann durch Verwendung einer Online-Schleifeinrichtung vermieden werden.
Wenn darüber hinaus für jede der Arbeitswalzen der das Fertigwalzsystem bildenden Walzgerüste eine in letzter Zeit entwickelte Hochgeschwindigkeitsstahlwalze verwendet wird, kann eine hohe Festigkeit gewährleistet, eine Durchmesserverringerung erleichtert und der Walzenverschleiß auf einen Bruchteil des in der Vergangenheit auftretenden Verschleißes reduziert werden.
Hier bedeutet die Bezeichnung "Hochgeschwindigkeitsstahlwalze" eine Walze, die eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit und eine Beständigkeit gegen Gefügerauhigkeit aufweist und somit in der letzten Zeit als Walze für das Warmwalzen eine breite Anwendung gefunden hat.
Die Hochgeschwindigkeitsstahlwalze ist eine auf Gußeisen basierende Verbundwalze mit doppelter Struktur, die eine innere und eine äußere Schicht aufweist. Die äußere Schicht der Walze besteht aus einem hochkohlenstoffhaltigen Hochgeschwindigkeitsstahl und die innere Schicht (Kern) besteht aus einem zähen Material wie z.B. Stahlguß.
Die Hochgeschwindigkeitsstahlwalze weist daher 1/4 bis 1/5 des Verschleißes einer konventionellen Nickelkornwalze auf, ist länger einsetzbar und ermöglicht eine erhebliche Ausdehnung eines Walzenaustauschzyklus.
Mit den vorstehend beschriebenen Ausführungen der Erfindung kann eine kleine Menge an Warmgut mit einer kleinen Anlage produziert werden. Wenn ein gegenwärtig zumeist verlangter jährlicher Ausstoß im Bereich von 1 Million Tonnen liegt, ergibt sich für eine Produktionsmenge Q unter der Bedingung, daß das Produkt eine durchschnittliche Breite von 100 mm und eine Dicke von 2 mm aufweist und das System 500 h/Monat betrieben wird: Q = 2,0 × 10–3 × 1,0 × 240 × 60 × 500 × 12 × 7,85 = 1 356 480 t.
Wenn man eine Stillstandszeit zwischen den Coils berücksichtigt, kann der jährliche Ausstoß von 1 Million Tonnen ausreichend hergestellt werden. Wenn der Walzvorgang durch ein Dreiständer-Tandemgerüst mit Arbeitswalzen eines Durch messers von 300 mm durchgeführt wird, beträgt die gesamte Endleistung nur 14 600 kW.
Darüber hinaus kann die Endtemperatur auf 900 °C gehalten werden. Bei den konventionellen Systemen beträgt der Arbeitswalzendurchmesser etwa 700 mm im Durchschnitt und es sind mindestens 5 Gerüste vorgesehen. Daher ist beim Stand der Technik mit 5 Gerüsten eine Walzgeschwindigkeit von nicht weniger als 500 m/min zur Vermeidung eines zu starken Abfalls der Endtemperatur und eine Walzleistung von 33 000 kW erforderlich, d.h. 2,2 mal soviel wie bei der vorliegenden Erfindung. Es wird somit eine Energiequelle mit einer zusätzlichen Kapazität benötigt, die zur Lieferung des Unterschiedes von 18 000 kW ausreicht. Die 5 Gerüste, was 2 Gerüste mehr als die 3 Gerüste bei der Erfindung bedeutet, führt außerdem zu einer größeren Anlage. Wenn die Anzahl der Gerüste beim Stand der Technik auf 3 reduziert wird, könnte die Endtemperatur mit 240 m/min gehalten werden, wobei jedoch der Arbeitswalzendurchmesser für die erforderliche größere Spindelfestigkeit auf 800 mm zur Ermöglichung des Arbeitswalzenantriebs steigen würde, wodurch eine Walzlast etwa 4000 t betragen würde und sowohl die Größe als auch die Kosten eines Walzwerkes als unausweichliche Folge eines deutlichen Anstiegs der Größe eines Walzgehäuses und eines Stützwalzendurchmessers steigen würden. Durch einen größeren Arbeitswalzendurchmesser steigt auch ein Energieverlust infolge der Reibung zwischen einer Walze und einem Band an. Im Vergleich zu einer für eine Arbeitswalze von 300 mm benötigte Gesamtenergie von 14 600 kW wäre eine Gesamtenergie von 21 000 kW für eine Arbeitswalze mit 800 mm Durchmesser bei derselben Walzgeschwindigkeit erforderlich, was einen Energieverlust von nicht weniger als 40 bedeutet. Bei einer Arbeitswalze mit großem Durchmesser sinkt die Bandtemperatur infolge einer größeren Kontaktlänge zwischen dem Band und jeder der Walzen stärker ab. Der Grund für eine nicht so starke Temperatursenkung einer Walze mit großem Durchmesser im Vergleich zu einer Walze mit kleinem Durchmesser liegt darin, daß die Reibung bei einem größeren Durchmesser der Arbeitswalze ansteigt und mehr Wärme zur Kompensation des Temperaturabfalls des Bandes produziert wird. Obwohl die vorgenannte Temperaturberechnung unter der Voraussetzung erfolgt ist, daß der Abstand von Gestell zu Gestell 5,5 m beträgt, würde ein vermeintlich großes Walzgerüst einen Stützwalzendurchmesser von nicht weniger als 1 600 mm und ein größeres Walzengehäuse benötigen, was zu einem Abstand zwischen den Gestellen von 6 m führt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird demgegenüber nur etwa eine halb so große Walzlast wie beim Stand der Technik, ein Stützwalzendurchmesser von nicht mehr als 1 200 mm und ein kleineres Walzgehäuse benötigt, was zu einem Abstand zwischen den Gestellen von 4,5 m führt. Dadurch kann nicht nur ein weiterer Temperaturabfall verhindert sondern auch das Auftreten von Zunder auf der Bandoberfläche zwischen den Gestellen verhindert werden, was ansonsten ein Problem beim Walzen mit geringer Geschwindigkeit darstellt.
Die erfindungsgemäße Ausführung bietet auch die folgenden Vorteile für die Einrichtungen an der Abgabeseite eines Warmwalzgerüsts.
Bei einem Warmwalzwerk ist es im allgemeinen erforderlich, daß ein Band zwischen einem Fertigwalzgerüst und einer Abhaspel auf einem Warmlinientisch abgekühlt wird, um die Temperatur von der Endtemperatur auf die Aufwickeltemperatur abzukühlen. Die Abkühlrate ist allerdings beschränkt, so daß ein längerer Tisch für eine größere Walzgeschwindigkeit erforderlich ist. Da bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit geringer Geschwindigkeit gewalzt werden kann, kann ein Warmlinientisch entsprechend verkürzt und somit die ge samte Länge der Anlage verringert werden. Darüber hinaus ist die konventionelle Wickelvorrichtung normalerweise so aufgebaut, daß ein Band durch Anpressen um eine als Ablaufspule bezeichnete Trommel durch drei oder vier Wickelwalzen aufgewickelt wird. Allerdings stößt ein folgendes Spulenband gegen die Aufwickelwalzen an eine durch ein vorderes Endteil des Bandes gebildete Stufe an, wodurch Riefen entstehen und der Ausstoß verringert wird. Obwohl in der letzten Zeit ein Verfahren zum Anheben der Wickelwalzen einen derartigen Abschnitt für die Lösung des vorgenannten Problems entwickelt wurde, benötigt das Verfahren einen komplexen Mechanismus und die Anlage verlangt an diesem Teil noch die sicherste Wartung der gesamten Warmwalzanlage. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Kettenwickler als Abspuler durch Verwendung der charakteristischen Merkmale des Niedergeschwindigkeitswalzens verwendet, d.h. Aufwickeln mit geringer Geschwindigkeit, was zu Verbesserungen im Ausstoß und der Wartungssicherheit sowie erheblicher Verringerungen der Anlagekosten führt.
Wie vorstehend beschrieben, wird durch die Erfindung ein Warmwalzsystem und ein Verfahren geschaffen, durch die eine Kleinserienfertigung von Warmgut mit einem kompakten Aufbau der Anlage realisiert werden kann.

Claims

Warmwalzverfahren unter Verwendung eines Mini-Warmwalzwerks, in dem Warmgut in mindestens einem Vorwalzgerüst (3 bis 6) und danach in einer Fertig-Walzgerüststaffel (23) gewalzt wird, die drei Vier- oder Sechs-Walzen-Walzgerüste (14 bis 16) aufweist, von denen jedes Arbeitswalzen (35, 36; 43, 44; 60, 61; 64, 65; 70, 71; 74, 75; 80, 81) mit kleinem Durchmesser von nicht mehr als 450 mm aufweist, gekennzeichnet durch die Stufen – Verdünnen des Einlauf-Endteils des vorgewalzten Warmguts (88) in einem in einer einlaufseitigen Stufe der Fertig-Walzgerüst-Staffel (23) angeordneten Walzgerüst (14), – indirektes Antreiben der schlanken Arbeitswalzen (35, 36; 43, 44; 60, 61; 64, 65; 70, 71; 74, 75; 80, 81) der Vier- oder Sechs-Walzen-Walzgerüste (14 bis 16) durch ihre zugehörigen Stützwalzen (33, 34; 47, 48; 62, 63; 68, 69; 72, 73; 78, 79; 82 bis 85) oder Zwischenwalzen (45, 46; 66, 67) und – Walzen des verdünnten Warmguts (88) in den Fertig-Walzgerüsten (14 bis 16) mit den schlanken Arbeitswalzen unter starkem Zug und bei geringer Geschwindigkeit, – wobei die Stufe des Verdünnens des Einlauf-Endteils des Warmguts (88) in das in der einlaufseitigen Stufe der Fertigstaffel (23) angeordnete Walzgerüst (14) enthält: das Öffnen des Walzspaltes dieses Walzgerüstes (14) bis auf einen größeren Wert als die Dicke des Warmguts (88), Durchlauf des Warmguts durch die Walzeneinzugsteil, Anhalten des Warmguts (88) in einer Position, bevor das Warmgut (88) in dem nachgeordneten Walzgerüst (15) erfaßt wird, Zurückziehen des Warmguts zur Einlaufseite der Fertig-Walzgerüst-Staffel (23), während der Walzspalt geschlossen oder ein vorbestimmter Zug aufgebracht wird, wodurch der Einlauf-Endteil des Warmguts (88) verdünnt wird.
Walzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Warmgut (88) zur Einlaufseite der Fertig-Walzgerüst-Staffel (23) zurückgezogen wird, eine Versetzung der Arbeitswalzen (36, 38) des einlaufseitigen Fertig-Walzgerüsts (14) zur Einlaufseite hin geändert wird.