EP0230644B1 - Anordung zum Entfernen von Zunder von warmgewalzten Stahlbänden - Google Patents

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EP0230644B1
EP0230644B1 EP86117916A EP86117916A EP0230644B1 EP 0230644 B1 EP0230644 B1 EP 0230644B1 EP 86117916 A EP86117916 A EP 86117916A EP 86117916 A EP86117916 A EP 86117916A EP 0230644 B1 EP0230644 B1 EP 0230644B1
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EP
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grinding
steel strip
rolls
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grinding rolls
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Karl-Ernst Boucke
Hans Römmen
Manfred Fritz
Friedrich Dr. Hollmann
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SMS Schloemann Siemag AG
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    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/14—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls
    • B21B13/142—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls by axially shifting the rolls, e.g. rolls with tapered ends or with a curved contour for continuously-variable crown CVC
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    • Y10T29/45—Scale remover or preventor
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/3042—Means to remove scale or raised surface imperfection

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for removing scale from hot-rolled steel strips by grinding or milling, in particular before the same is introduced into a pickle.
  • Hot-rolled steel strip has a superficial, firmly adhering scale layer which must be removed in a cold rolling mill before further reduction, since it would otherwise be rolled into the surface of the strip steel and cause defects, in particular surface defects thereof.
  • the scale layer is usually removed by pickling in a pickling bath.
  • thick layers of scale require relatively long treatment times, so that the baths that are passed through disadvantageously have large dimensions; The necessary regeneration of the bath liquid and the disposal of the bath liquid that has been used have also proven to be disadvantageous. Attempts have therefore been made to loosen or break the scale layer by rolling in special stands in order to offer the bath liquid more favorable attachment areas and to partially remove scale layers before the bath is reached.
  • the invention is based on the object of providing an arrangement which enables effective and uniform grinding or milling of the scale layer of a hot-rolled steel strip with relatively little effort.
  • FIG. 1 shows a cross section through a hot-rolled steel strip 1, the profile curvatures of which are shown for illustration purposes.
  • the steel strip 1 has a layer 2 of scale on all sides. If this scale layer is to be removed by grinding or milling, it is necessary to take the contours of the profile of the steel strip into account; If this is not done and, for example, a simple, straight milling cutter is used, the cutting edges pull through the curvature as a chord, and not only is the scale layer removed, but an area 3 of the metal itself, so that the steel strip undergoes a profile change on the one hand and on the other hand, the workload is unreasonably high, since not only the scale, but at least in the middle areas also considerable metal parts are processed, which also result in a disadvantageous loss.
  • Fig. 2 an arrangement for grinding or milling a scale layer of a hot-rolled steel strip 4 is shown schematically.
  • grinding rollers 5 and 6 are provided, the balls of which are not, as usual, cylindrical or slightly cambered are executed, but which are provided with a special cut, which results in slightly S-shaped contours.
  • the strength relationships are exaggerated to illustrate them and make them recognizable in the drawing. While the grinding roller 5, starting from the collar start shown on the drive side, initially increases in diameter and only passes through a minimum of the diameter in the second half, the diameter of the grinding roller 6 initially decreases and then increases to a maximum in the second half; the S-shaped contours run inversely.
  • the drive-side roller journals of the grinding rollers 5 and 6 are connected to drive motors 8 via spindles 7; since the grinding rollers are held axially displaceable, the spindles 7 are constructed telescopically, for example, to accommodate the displacement.
  • the bearing is symbolically illustrated on the operator-side roll neck 9 of the grinding roll 7.
  • An adjusting device 10 which is shown as a hydraulic cylinder for illustrative purposes, first acts on the bearing or chock supporting the roll neck, and a bending cylinder 11, which bends moments and, acts on the same roll pin or the bearing or chock surrounding it so that it can cause a certain deflection of the grinding roller 5. Furthermore, the piston of a displacement cylinder 12 is coupled to the roll neck 9.
  • this displacement cylinder 12 is additionally provided on the drive side.
  • the arrangement shown was chosen for the sake of a clear representation in the drawing, and for the same reasons corresponding arrangements of the grinding roller 6 are shown as little as the drive-side adjusting device and the drive-side bending cylinder of the grinding roller 5.
  • a detector 13 is provided above the steel strip 4, which allows the profile shape of the steel strip 4 to be recognized.
  • the steel strip 4 is passed between the grinding rollers 6 and 14 and 15, respectively, and these are guided against the steel strip 4 with appropriate pressure.
  • the profile shape of the steel strip 4 is determined by means of the detector 13 and specified to a control device 16.
  • the control device is also given the respective actual values of both the stroke and / or the force exerted by the adjusting device 10 as well as the actual values of the axial displacement of the grinding roller 5 and the bending force exerted by the bending cylinder 11. Based on these predetermined values, the control device 16 adjusts both the setting and the bending forces, but in particular the axial opposite displacement of the grinding rollers of a pair of rollers, for example the grinding rollers 5 and 6, in such a way that the gap formed between the grinding rollers of the profile shape of the steel strip 4 corresponds.
  • the grinding rollers can be equipped with an appropriate surface texture.
  • the determination of the profile shape of the steel strip 4 for specification to the control device 16 can be replaced by manual input or input by means of data carriers or can also be supported. There is also the possibility, for example, of using thickness gauges distributed over the bandwidth. In the case of superficial, for example optical scanning, this can be supplemented by scanning the underside. However, it is also possible to provide an optical scanning which reacts to light-dark values in such a way that it is able to distinguish the remaining scale and bare metal that has already been reached, and in this case to arrange them after the grinding roller arrangements in order to ensure the uniformity of the check the grinding effect achieved and, if necessary, correct the grinding effect by changing the profile of the gap formed.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Entfernen von Zunder von warmgewalzten Stahlbändern durch Schleifen bzw. Fräsen, insbesondere vor dem Einbringen derselben in eine Beize.
  • Warmgewalztes Stahlband weist eine oberflächliche, fest haftende Zunderschicht auf, die vor dem weiteren Reduzieren in einem Kaltwalzwerk entfernt werden muß, da sie sonst in die Oberfläche des Bandstahls eingewalzt wird und Fehlerstellen, insbesondere Oberflächenfehler desselben bewirkt. Üblicherweise wird die Zunderschicht durch Beizen in einem Beizbad entfernt. Insbesondere starke Zunderschichten erfordern jedoch relativ lange Behandlungszeiten, so daß die durchlaufenen Bäder unvorteilhaft große Abmessungen einnehmen; als unvorteilhaft erweist sich weiterhin das erforderliche Regenerieren der Badflüssigkeit sowie der Entsorgung ausgebrachter Badflüssigkeit. Man hat daher versucht, die Zunderschicht durch Walzen in besonderen Gerüsten zu lockern bzw. zu brechen, um der Badflüssigkeit günstigere Ansatzflächen zu bieten, und um Zunderschichten bereits teilweise vor Ereichen des Bades zu entfernen.
  • Es ist bereits versucht worden, Zunderschichten durch Bandschleifen zu entfernen. Trotz mehrfacher Bandumlenkung jedoch erweist sich ein solches Schleifen nicht als ausreichend, und es bereitet auch Schwierigkeiten, die für ein wirksames Schleifen erforderlichen Anpreßkräfte aufzubringen. Eine wirkungsvolle Abstützung der Schleifbänder jedoch ergibt keine groß flächige Auflage, so daß die Zunderschicht im wesentlichen nur in bestimmten Breitenbereichen angegriffen wird.
  • In der DE-AS 10 09 584 wird empfohlen, ein zu entzunderndes Stahlband unter sowohl auf der Einals auch auf der Auslaufseite aufgebrachten starken Zugkräften zwischen Biegewalzen hindurchzuführen; es hat sich jedoch die Entzunderungswirkung nicht als ausreichend erwiesen, und als nachteilig zeigte sich die durch das Biegen bewirkte Kaltverfestigung. Auch ein Reduzierwalzen nach der US-PS 2 650 888 hat sich nicht bewährt, da bei einem solchen Walzen ergibt sich infolge der aufzubringenden hohen Zugkräfte die Notwendigkeit zusätzlicher, vom Stahlband umschlossener Treibwalzen und damit sowohl ein erhöhter Aufwand als auch ein gesteigerter Platzbedarf, und es ist kaum möglich, der Profilform des Stahlbandes so Rechnung zu tragen, daß am Ausgang ein spannungsfreies Walzband erzielt wird.
  • Nach der DE-PS 886 585 wird empfohlen, das Stahlband zwischen einem Walzenpaar mit aufgerauhter Fläche hindurchzuführen, dessen Walzen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten so betrieben werden, daß zwar die Richtung der Umfangsgeschwindigkeiten der beiden an den beiden Seiten des Stahlbandes an diesem anliegenden Ballenbereichen in untereinander gleichen Richtungen und gleichgerichtet mit der Laufgeschwindigkeit des Stahlbandes verlaufen, die eine aber relativ schneller umläuft als das Stahlband vorläuft, während die andere entsprechend langsamer ist. Hierdurch soll eine schleifende Abnahme der Zunderschicht erfolgen, die bei entsprechender Auslegung einer als Oberflächentextur vorgesehenen Riffelung auch fräserartig erfolgen kann. Auch hier ist es nicht möglich, die spezielle Form des Profiles des bearbeiteten Stahlbandes zu berücksichtigen, so daß in stärkeren Bereichen des Stahlbandes bereits Metall abgearbeitet wird, während in schwächeren Bereichen die Zunderschicht kaum bzw. praktisch nicht angegriffen wird.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Anordnung zu schaffen, welche ein wirkungsvolles und gleichförmiges Abschleifen bzw. -fräsen der Zunderschicht eines warmgewalzten Stahlbandes bei relativ geringem Aufwande ermöglicht.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Maßnahmen. Durch die Verwendung von gegensinnig axial verschieblichen Schleifwalzen in Verbindung mit einem Konturenschliff, wie er bspw. aus der DE-PS 30 38 865 bekannt ist, läßt sich die Form des von den Schleifwalzen eingeschlossenen Spaltes dem Profil des jeweils zu entzundernden Stahlbandes derart anpassen, daß ein gleichmäßiger Angriff an die gesamte Oberfläche des Stahlbandes ermöglicht ist und damit auch eine gleichförmige Entfernung gesichert wird.
  • Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:
    • Figur 1 überhöht ein mögliches Profil eines Stahlbandes mit der Andeutung der mit üblichen Fräsern erzielbaren Wirkung, und
    • Figur 2 schematisch zwei jeweils zwei Schleifwalzen aufweisende Anordnungen.
  • In der Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein warmgewalztes Stahlband 1 gezeigt, dessen Profilwölbungen zur Veranschaulichung verstärkt dargestellt sind. Das Stahlband 1 weist allseitig eine Schicht 2 von Zunder auf. Soll diese Zunderschicht durch Schleifen oder Fräsen entfernt werden, ist es erforderlich, die Konturen des Profils des Stahlbandes zu berücksichtigen; erfolgt dieses nicht und wird bspw. ein einfacher, gerade verlaufender Fräser verwendet, so durchziehen dessen Schneiden die Wölbung als Sehne, und es wird nicht nur die Zunderschicht entfernt, sondern ein Bereich 3 des Metalles selbst, so daß das Stahlband einerseits eine Profilveränderung erfährt und andererseits der Arbeitsaufwand unangemessen hoch ist, da ja nicht nur der Zunder, sondern zumindest in den mittleren Bereichen auch erhebliche Metallanteile abgearbeitet werden, die sich darüber hinaus nachteilig als Verlust ergeben.
  • In Fig. 2 ist eine Anordnung zum Beschleifen oder Abfräsen einer Zunderschicht eines warmgewalzten Stahlbandes 4 schematisch dargestellt. Oberhalb und unterhalb des Stahlbandes 4 sind Schleifwalzen 5 bzw. 6 vorgesehen, deren Ballen nicht, wie üblich, zylindrisch oder leicht bombiert ausgeführt sind, sondern die mit einem Spezialschliff versehen sind, der leicht S-förmige Konturen ergibt. Auch hier sind die Stärkenverhältnisse übertrieben dargestellt, um sie zu veranschaulichen und in der Zeichnung erkennbar zu machen. Während die Schleifwalze 5, ausgehend vom antriebsseitig dargestellten Bundanfang, im Durchmesser zunächst ansteigt und erst in der zweiten Hälfte ein Minimum des Durchmessers durchläuft, nimmt der Durchmesser der Schleifwalze 6 zunächst ab und erhöht sich dann in der zweiten Hälfte zu einem Maximum; die S-förmigen Konturen verlaufen damit invers.
  • Die durch sie erzielte Wirkung ist bspw. in der DE-PS 30 38 865 ausführlich erläutert: In der mittleren, der symmetrischen Stellung der beiden Arbeitswalzen ergibt sich ein lückenloses Aneinanderschließen der Konturen, und beim Auseinanderfahren der Schleifwalzen ergibt sich zwischen Ihnen ein äquidistanter Spalt.
  • Die antriebsseitigen Walzenzapfen der Schleifwalzen 5 und 6 sind über Spindeln 7 mit Antriebsmotoren 8 verbunden; da die Schleifwalzen axial verschiebbar gehalten sind, sind zur Aufnahme der Verschiebung die Spindeln 7 bspw. teleskopartig aufgebaut. Anhand des bedienungsseitigen Walzenzapfens 9 der Schleifwalze 7 ist symbolisch die Lagerung veranschaulicht. An das den Walzenzapfen tragende Lager bzw. Einbaustück greift zunächst eine Anstellvorrichtung 10 an, die zur Veranschaulichung als Hydraulikzylinder aufgezeigt ist, und in axialer Distanz greift an den gleichen Walzenzapfen bzw. das diesen umschließende Lager bzw. Einbaustück ein Biegezylinder 11 an, der Biegemomente und damit eine gewisse Durchbiegung der Schleifwalze 5 zu bewirken vermag. Des weiteren ist mit dem Walzenzapfen 9 der Kolben eines Verschiebezylinders 12 gekuppelt. In der Praxis jedoch wird man, um den Schleifwalzenaustausch zu vereinfachen, diesen Verschiebezylinder 12 zusätzlich auf der Antriebsseite vorsehen. Die aufgezeigte Anordnung wurde aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung in der Zeichnung gewählt, und aus den gleichen Gründen sind entsprechende Anordnungen der Schleifwalze 6 ebensowenig dargestellt wie die antriebsseitige Anstellvorrichtung und der antriebsseitige Biegezylinder der Schleifwalze 5.
  • Oberhalb des Stahlbandes 4 ist ein Detektor 13 vorgesehen, welches es gestattet, die Profilform des Stahlbandes 4 zu erkennen.
  • Da in vielen Fällen und insbesondere bei starker Verzunderung ein Schleifwalzenpaar nicht ausreicht, sind dem Schleifwalzenp-ar 5 und 6 weitere Schleifwalzenpaare, im Ausführungsbeispiel das Paar der Schleifwalzen 14 und 15, nachgeschaltet.
  • Im Betriebe wird das Stahlband 4 zwischen den Schleifwalzen und 6 bzw. 14 und 15 hindurchgeführt, und diese werden mit entsprechendem Andruck gegen das Stahlband 4 geführt.
  • Um eine gleichmäßige Entzunderung zu erhalten, wird mittels des Detektors 13 die Profilform des Stahlbandes 4 ermittelt und einer Steuervorrichtung 16 vorgegeben. Der Steuervorrichtung werden weiterhin die jeweiligen Istwerte sowohl des Hubes und/oder der ausgeübten Kraft der Anstellvorrichtung 10 ebenso vorgegeben wie die Ist-Werte der axialen Verschiebung der Schleifwalze 5 sowie der durch den Biegezylinder 11 ausgeübten Biegekraft. Aufgrund dieser vorgegebenen Werte stellt die Steuervorrichtung 16 eine sowohl die Anstellung als auch die Biegekräfte, insbesondere aber die axiale gegensinnige Verschiebung der Schleifwalzen eines Walzenpaare, bspw. der SChleifwalzen 5 und 6, derart ein, daß der zwischen den Schleifwalzen gebildete Spalt der Profilform des Stahlbandes 4 entspricht. Damit aber wird dessen Oberfläche gleichmäßig von den Schleifwalzen 5 und 6 erfaßt, und damit wird auch die Zunderschicht praktisch gleichmäßig abgetragen. Zur Erzielung der Schleifwirkung können die Schleifwalzen mit einer entsprechenden Oberflächentextur ausgestattet sein. Es hat sich aber auch bewährt, gegebenenfalls zusätzliche, den Schleifwalzen ein entsprechend abrasives Schleifmittel zuzuführen. Des weiteren ist es auch möglich, die Schleifwalzen mit entsprechenden Kanten oder Kanten aufweisenden Klingen auszustatten, welche ein Abarbeiten der Zunderschicht nach dem Fräserprinzip gestatten.
  • In jedem dieser Fälle hat es sich bewährt, daß durch axiale gegensinnige Verschiebung der mit dem Spezialschliff versehenen Schleifwalzen deren Berührungslinien mit dem Stahlband dessen Profil angepaßt sind. Eine noch weitergehende Anpassung kann durch das zusätzliche Aufbringen von Biegekräften und damit durch eine zusätzliche Durchbiegung der Walzen bewirkt werden, wobei die Biegemomente mit Hilfe der Abstützung durch die Anstellvorrichtungen erzielt werden können; es ist aber auch möglich, zusätzlich die Schleifwalzen mindestens innerhalb einer Längenzone abstützende Stützwalzen vorzusehen, deren Umfangsgeschwindigkeit der der Schleifwalzen entspricht.
  • Die Ermittlung der Profilform des Stahlbandes 4 zur Vorgabe an die Steuervorrichtung 16 kann durch eine manuelle Eingabe oder eine Eingabe vermittels von Datenträgern ersetzt oder aber auch unterstützt werden. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, bspw. über die Bandbreite verteilt angeordnete Dickenmesser zu verwenden. Bei einer oberflächlichen, bspw. optischen Abtastung kann diese durch eine Abtastung der Unterseite ergänzt werden. Es ist aber auch möglich, eine optische Abtastung vorzusehen, die auf Hell-Dunkel-Werte so reagiert, daß sie in der Lage ist, verbliebenen Zunder und schon erreichtes blankes Metall zu unterscheiden und diese in diesem Falle den Schleifwalzenanordnungen nachzuordnen, um die Gleichmäßigkeit der erzielten Schleifwirkung zu kontrollieren und im Bedarfsfalle die Schleifwirkung durch Profiländerungen des gebildeten Spaltes zu korrigieren. Bewährt hat es sich auch, die Anordnung zum Schleifen bzw. Fräsen einem nach dem Schubwalzverfahren arbeitenden, Zunder brechenden bzw. lockernden Gerüst nachzuordnen. In allen diesen Fällen wird durch eine weitgehende und gleichmäßige Abarbeitung des Zunders eine erhebliche Entlastung nachgeordneter Bäder erzielt, so daß diese mit geringeren Verweilzeiten arbeiten und in geringeren Längen ausgeführt sein können.

Claims (9)

1. Anordnung zum Entfernen von Zunder von warmgewalztem Stahlband durch Schleifen bzw. Fräsen, insbesondere vor dem Einbringen desselben in eine Beize, bei der in einem Ständer gegen die Oberfläche des Stahlbandes (4) anstellbare, angetriebene Schleifwalzen (5, 6) vorgesehen sind von denen mindestens zwei sich ergänzende axial gegensinnig verschiebbar sind, und deren Ballen mit invers gerichteten S-förmigen Konturen derart ausgestattet sind, daß die Konturen in einer bestimmten axialen Stellung der Schleifwalzen gegeneinander sich lückenlos ergänzen.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ballen der Schleifwalzen (5, 6) mit einer abrasiven Oberflächentextur versehen sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Ballen der Schleifwalzen (5, 6) ein Schleifmittel zuführbar ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen der Schleifwalzen (5, 6) mit Fräskanten ausgestattet sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Lagerkörpern der Walzenzapfen (9) der Schleifwalzen (5, 6) Biegevorrichtungen (11) für die Schleifwalzen zugeordnet sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Schleifwalzen (5, 6) diese hinterfangende, mindestens Ballenbereiche derselben abstützende Stützwalzen zugeordnet sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, mindestens zwei, Schleifrollensätze (5, 6; 14, 15) in Längsrichtung des Stahlbandes (4) hintereinander vorgesehen sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (16), die aufgrund vorgegebener und/oder durch Detektoren (13) ermittelter, das Profil des Stahlbandes (4) kennzeichnender Werte inverse axiale Verschiebungen der profilierten Schleifwalzen (5, 6) sowie gegebenenfalls Biegebeanspruchungen derselben bewirkt, welche die aufliegenden Mantellinien der Schleifwalzen (5, 6, 14, 15) der Profilwölbung des Stahlbandes anpassen.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuervorrichtung (16) optische, die einander gegenüberliegenden Oberflächen des Stahlbandes erfassende Sensoren zugeordnet sind, welche bei der Abtastung des Bandprofiles ermitteln, in welchen Breitenbereichen noch Zunderschichten vorhanden sind, und in welchen Breitenbereichen Stahl erkennbar ist.
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