EP1269131A2 - Vermeidung von selbsterregten ratterschwingungen in walzanlagen - Google Patents

Vermeidung von selbsterregten ratterschwingungen in walzanlagen

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EP1269131A2
EP1269131A2 EP00941881A EP00941881A EP1269131A2 EP 1269131 A2 EP1269131 A2 EP 1269131A2 EP 00941881 A EP00941881 A EP 00941881A EP 00941881 A EP00941881 A EP 00941881A EP 1269131 A2 EP1269131 A2 EP 1269131A2
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EP
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rolling
stabilization
resistance
vibration
coupled
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EP00941881A
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Oskar Bschorr
Hans-Joachim Raida
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ArcelorMittal Dofasco Inc
Original Assignee
Dofasco Inc
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
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    • B21B37/007Control for preventing or reducing vibration, chatter or chatter marks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02Shape or construction of rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2203/00Auxiliary arrangements, devices or methods in combination with rolling mills or rolling methods
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2203/00Auxiliary arrangements, devices or methods in combination with rolling mills or rolling methods
    • B21B2203/44Vibration dampers

Definitions

  • the object of the invention is to exclude the rat marks that occur, for example, when cold-rolling sheet steel.
  • pe ⁇ odic vibrations occur beyond the basic vibrations and grow exponentially.
  • the rolling stock suffers from quality degradation, leads to rejects and also damage to the Rolling mill Even in the case of weak rat stabilization, so-called thickness and shape waves occur.
  • the same chattering phenomena occur in addition to steel in the other rolling stock, also when rolling paper, as well as when rolling strip and wire
  • the object of the invention is. switch off the self-excitation of vibrations in rolling mills a priori
  • This task is solved by installing resistance transducers in the rolling mill.
  • the installation location is determined by the position of the vibration mode that tends to feed back resonance vibrations.
  • Technical designs of resistance transducers are the vibration absorbers, e.g. described in VDI directive 2737, sheet 1 (1980) and the resonance eliminators Vibration absorbers have a spectrally adjustable resistance curve. Resistance transmitters that are effective in several degrees of translation and rotation are advantageous. Vibration absorbers in a layered construction are suitable.
  • Fig. 6 and 7 co-rotating resistance body for vibration stabilization
  • the vertical forces and deflections occurring on the work roll are Fj and in the horizontal direction F 2 and ⁇ 2 and the moments and angles of rotation are T and ⁇ 5
  • the forces and deflections (speed of deflection) on the incoming material are F 4 and ⁇ 4 (x) and on the outgoing material F- * and xt (x * -
  • the moments and angles of rotation T 6 , ⁇ 6 and T 7 , ⁇ 7 also occur on the rolling stock in the immediate vicinity of the rolling location.
  • the rolling system 10 can be reduced to the individual modes n in terms of vibration technology , consisting of the modal mass M n , the modal damping D n and the modal spring C n According to FIG. 2, each mode n forms a closed, single-path oscillator.
  • Fig. 3 shows a rolling stand 30 consisting of work rolls 31 (and 31 '), support roll 32 and the rolling stock 33 To self-excited vibrations in vertical xi. -
  • a resistance roller 34 is coupled to the support roller 32 and rotates due to the pressure with which its axis of rotation is parallel to the other axes and lies in the central plane.
  • the resistance roller 34 consists of a plastic with a high internal Damping, for example made of polyurethane and has a spectral resistance in the xi direction, at the critical chatter frequency this is R.
  • the integration provides an i-vibration with the angular frequency ⁇ > ⁇ o and the exponential factor exp (- ⁇ cüiot) (the static deformation due to the constant rolling load F (ho) is omitted here)
  • FIGS. 4 to 9 show different embodiments for damping with a resistance R.
  • a rolling stand 40 again consists of work and support rolls 41 and 42 and the Rolling stock 43 The resistance is applied here, comparable to FIG. 3, by two resistance rollers 44 acting on the work roller 41.
  • the resistance roller 44 is also designed for torsional vibrations and has the rotational resistance R ⁇
  • R ⁇ the rotational resistance
  • C-, dTs / dcp acts as the torsion spring for the specified operating condition, characterized by the index () o by the rolling speed v 0 , rolling force F (h), taper ho and working moment T-, 0 If, as in the example in FIG.
  • the multi-dimensional resistance effect according to FIG. 4 can also switch off the self-excitation of two coupled modes n and m (the classic example of a mutual excitation of two modes is the fluttering of aircraft wings).
  • the vibration equation for such a mode coupling is
  • the left side of the equation describes the single-resonance resonance oscillator of the n and m modes.
  • the excitation elements E mn dF m / dX n on the right side are decisive for the vibration coupling and stability. In the general case, chatter marks with combined thickness and shape waves are to be expected for self-excitation
  • the resistance roller 54 acting on a roller 51 does not consist of a homogeneous plastic, but of an annular layering of steel and plastic.For the relevant lower frequency range, this layering can be described as a quasi-homogeneous waveguide and again characterized by a resistance R thanks to the higher one Mass, the greater design freedom, resonance allows higher resistance densities to be achieved, so that a continuous cylindrical roller is not necessary and individual roller disks are sufficient.
  • the contact In order to ensure good vibration-dynamic coupling of the resistance rollers 54 to the roller 51, the contact must have a high Hertzian spring constant.
  • the outer jacket of the resistance roller 54 is also made of steel - If, however, the resistance roller 54 is designed as a resonator, it may be expedient to dimension the spring constants of the Hertzian contacts, the Hertzian spring rate nte and the roller mass result in a resonator with the required resonance frequency It is advantageous with this solution that the Hertzian spring constant and thus the resonance frequency can be readjusted by the contact pressure
  • the resistance sensor 64 is fitted inside the support roller 62.
  • a resistance sensor 74 on the edge of the work roller 71, consisting of concentric steel / plastic layers
  • FIGS. 8 and 9 show fixed resistance bodies 84 and 94 which act on the rollers 81 and 91.
  • the resistance body 84 is coupled by means of a slide bearing shell 86 and can suppress vibrations perpendicular to the bearing.
  • the resistance becomes R actively generated
  • a sensor 95 senses the oscillation speed x * of the roller 91 and in the resistance transducer 94 - here - a force F proportional x * is electrodynamically transmitted to the roller 91.

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Description

Vermeidung von selbsterregten Ratterschwingungen in Walzanlagen-
Gegenstand der Erfindung ist es, die z B beim Kaltwalzen von Stahlblech auftretenden Ratteπnarken ( engl Chatter ) auszuschließen Bei ungunstigen Betπebszustanden treten über die Grundvibrationen hinaus peπodische Schwingungen auf und wachsen exponentiell an Dadurch erleidet das Walzgut Qualitätsminderung, fuhrt zu Ausschuß und auch zu einer Beschädigung der Walzanlage Auch bei schwacher Ratteπnstabihtat kommt es zu sog Dicken- und oder Formwellen Dieselben Ratterphanomene treten neben Stahl auch bei den anderen Walzgutern auf, auch beim Walzen von Papier, ebenso beim Walzen von Bandern und Drahten
Um eine Schwingungsanfachung als Ursache des Rattern zu vermeiden, gibt es an Stutz- oder Arbeitswalze angebrachte Bremsen Dabei wird unterstellt, daß eine Walzenreibung auch die Walzenschwingungen dampft Daß diese Vorstellung im allgemeinen Fall nicht zutrifft, beweist das lastige und auch gefährliche Bremsenquietschen Bekanntlich handelt es sich hier um eine gerade durch Bremsung verursachte, sog selbsterregte Schwingung, deren Schwingungsenergie letztlich der Bremsvorgang liefert Selbsterregung wird hier durch einen degressiven Reibkoeffizienten verursacht, d h wenn die Reibkraft F mit großer werdender Reibgeschwindigkeit v abnimmt, also dF/dv < 0 negativ wird -Daß eine solche Bremsung nicht zufriedenstellend ist, zeigt auch der Umstand, daß die meisten Walzanlagen mit einer automatischen Schwingungsuber achung ausgerüstet sind Bei Überschreiten eines bestimmten Schwingungspegels wird ein Walzparameter verändert, - meist wird die Walzgeschwindigkeit heruntergefahren - um aus dem kritischen Betriebsbereich zu kommen Auch ein solches sekundäres Verfahren kann nicht befriedigen, da es nicht die primären Ursachen beseitigt Aus diesem Grunde, und wegen der großen wirtschaftlichen Bedeutung wurde ein europaisches Forschungsprogramm gestartet, um die Ursachen und vor allem Abhilfe gegen das gefurchtete Ratterphanomen zu finden
Aufgabe der Erfindung ist es. die Selbsterregung von Schwingungen in Walzanlagen a priori auszuschalten
Diese Aufgabe wird durch den Einbau von Resistanzgebern in die Walzanlage gelost Der Einbauort bestimmt sich durch die Lage der ruckgekoppelten Resonanzschwingungen neigenden Schwingungsmode Technische Ausfuhrungen von Resistanzgebern sind die Schwingungsabsorber, z B beschrieben in der VDI-Richtlime 2737, Blatt 1 (1980) und die Resonanztilger Schwingungsabsorber haben einen spektral einstelbaren Resistanzverlauf Vorteilhaft sind Resistanzgeber die in mehreren Translations- und Rotationsfreiheitsgraden wirksam sind Geeignet dazu sind Schwingungsabsorber in Schichtbauweise, wie an sich aus DP 24 12672 und DP 3113268 bekannt sind Resonanztilger dagegen wirken nur bei ihrer Resonanzfrequenz und sind dort einzusetzen wo die Ratterfrequenz genau bekannt und konstant ist Über diesen Stand der Technik hinaus ist es vorteilhaft, die Resistanzgeber walzenförmig und mitrotierend auszubilden Damit kann eine möglichst nahe und möglichst harte Ankopplung der Resistanz des Resistanzgebers an das Walzzentrum in der die Walzenergie in Verformungsarbeit umgesetzt wird, um instabile Zustande mit Walzkraften und -momenten mit degressivem Kraftverlauf zu stabilisieren Noch im Entwicklungsstadium befinden sich aktive Resistanzgeber, nach den bekannten Regeln der Antischalltechnik - Der Erfϊndungsgεgenstand ist anhand verschiedener Beispiele naher ausgeführt Es zeigen Fig 1 Walzprozess Bezeichnungen
Fig 2 Modales Ersatzsystem
Fig 3 bis 5 Resistanzwalzen zur Schwingungsstabihsierung
Fig 6 und 7 Mitrotierende Resistanzkorper zur Schwingungsstabihsierung
Fig 8 und 9 Feststehende Resistanzgeber
Fig 10 bis 12 Auf das Walzgut einwirkende Resistanzkorper
Bei der Beschreibung werden folgende Bezeichnungen vereinbart ( X = Nummer der Figur ) X0 = Walzanlage, Walzgerust, XI, X2 = Walzen, X3 = Walzgut, X4 = Resistanzwalze, - korper, -geber X5 = Sensor zur Steuerung eines aktiven Resistanzgebers, X6 = Kopplungsglied
Fig 1 zeigt eine typische Walzanlage 10 in der das Walzgut 13 durch zwei Arbeitswalzen 11 (und 11 '), die durch zwei Stutzwalzen 12 gehalten, von der Wandstarke h(eml) um den Betrag h auf die Wandstarke h(ausl) gewalzt wird, h = h(eml) - h(ausl) Die an der Arbeitswalze auftretenden, vertikalen Kräfte und Auslenkungen sind Fj und in horizontaler Richtung F2 und \2 und die Momente und Drehwinkel sind T und φ5 Die Kräfte und Auslenkungen (Auslenkungsgeschwindigkeit) am einlaufenden Gut sind F4 und \4 (x ) und am auslaufenden Gut F-* und x-t (x*-,) Im allgemeinen Fall treten am Walzgut im unmittelbarer Nahe am Walzort auch die Momente und Drehwinkel T6, φ6 und T7, φ7 auf Nach der bekannten Theoπe der Modalanalyse kann die Walzanlage 10 schwingungs-techmsch auf die einzelnen Moden n reduziert werden, bestehend aus der modalen Masse Mn, der modalen Dampfung Dn und der modalen Feder Cn Entsprechend der Fig 2 bildet jede Mode n einen abgeschlossenen, einlaufigen Schwinger Dasselbe Ersatzschaltbild gilt sinngemäß auch für Drehmoden mit den Drehwinkeln φ Entscheidend für die Stabilität der Modenschwingung ist der Betrag und das Vorzeichen des differentiellen Erregerfaktors En = dFn/dx'n (x*n - dxn/dt = Geschwindigkeit, \" = Beschleunigung) Bei positivem Vorzeichen wirkt E wie eine Resistanz und dampft, bei negativem Vorzeichen handelt es sich um einen Schwingerreger Bei Überwiegen der naturlichen Dampfung, d h bei D -r E > 0 handelt es sich um eine stabiles Schwingsystem mit einer sich exponentiell verkleinernden Schwingung x Bei Überwiegen eines negativen Anregungsfaktors E d h beι D -*- E < 0 dagegen, wachst die Schwingung exponentiell an Diese Selbsterregung verursacht bei den ungekoppelten einlaufigen Modenschwingern einen Rattereffekt -Mit der Kopplung von zwei Moden n und m mit den Erregerghedern E^ = dFm/dx*n können ebenfalls selbsterregte Ratterschwingungen auftreten In Fig 4 ist dazu die Ausgangsgieichung angegeben
Nach der Aufgabenstellung und der Losung interessieren hier lediglich die schwingungsdynamischen Kräfte F und Ausschlage x (Die Momente und Drehwinkel sind dann eingeschlossen ) Die konstanten Werte wie die Walzkraft F(hn) und die Sollwalzgeschwindigkeit v0 sind bei der Aufstellung der modalen Ersatzschaltbilder nach Fig 2 wegtransformiert Auch sollen hier die durch Inhomogenitäten hervorgerufenen Storkrafte und deren zwangserregte Schwingungen außer betracht bleiben Das relevante Problem ist hier die selbsterregte Schwingung, also die Frage ob die einzelnen Schwingungsmoden stabil sind und wie groß die Resistanz R der einzusetzenden Resistanzgeber sein muß, damit der Gesamtwert D + E + R > 0, also positiv ist
Fig. 3 zeigt em Walzgerust 30 bestehend aus Arbeitswalzen 31 (und 31 '), Stutzwalze 32 und dem Walzgut 33 Um selbsterregte Schwingungen in vertikaler xi. - Richtung zu verhindern, ist an die Stutzwalze 32 eine Resistanzwalze 34 angekoppelt und dreht aufgrund der Anpressung mit Deren Drehachse ist parallel zu den anderen Achsen und liegt in der Mittelebene Die Resistanzwalze 34 besteht aus einem Kunststoff mit hoher innerer Dampfung, z B aus Polvurethan und hat in Xi - Richtung eine spektrale Resistanz, bei der kritischen Ratterfrequenz betragt diese R Als schwingungstechnisches Ersatzschaltbild wird Fig 2 herangezogen, speziell der Fall n = 1 Da Arbeits- und Stutzwalze 31 und 32 über deren Kontakthnie hart gekoppelt sind, schwingen diese im relevanten unteren Frequenzbereich konphas, sodaß als Modenmasse Mi praktisch die Massensumme beider Wellen 31 und 32 angesetzt werden kann Die maßgebende Federkonstante = dFi dxi wird durch die Verjüngung des Walzgutes bestimmt Ist eine Walzkraft F(h) notwendig, um eine Vequngung h = h(eml) - h(ausl) bei den Walzparametern v = v0 ( v = Walzgeschwindigkeit ) und h = ho zu erreichen, so ist C* = 2dF(h)/dh Hierbei ist Svmmetπe der Walzen ober- und unterhalb des Walzgutes 33 unterstellt, deshalb auch der Faktor 2 Großenordnungsmaßig laßt sich die Federkonstante auch abschätzen nach Ci = 2F(h)/h, dieser Wert entspπcht der mittleren Federsteifigkeit Die plastische Verformung des Walzgutes um h durch eine Kraft F(h) kann nur deshalb als elastische Federung beschrieben werden, da das Walzgut standig mit der Geschwindigkeit v nachgefühlt wird (Bei einer stehenden Walze mit v -= 0 gilt diese Beschreibung nicht ) Unter der Dampfung D, sind die natürlichen inneren Reibungsverluste zusammengefaßt, diese kann aus einer Nachhallmessung am ruhenden Walzgerust 30 bestimmt werden Der für die Schwingungsstabilitat kritische Große ist der Erτegerteπτι Ei = dF)/dx*ι, insbesondere besteht bei einem negativen Wert - bei einem degressivem Walzkraftverlauf - die Gefahr einer Schwingungsanfachung Die maßgebende Schwmgungsgleichung für die Mode n = 1 lautet
M,x"ι + ( D, + R, -r Ei ) X* , + C ,x, = F(h0)
Die Integration liefert eine i- Schwingung mit der Kreisfrequenz κ>ιo und dem Exponentialfaktor exp ( -ηcüiot ) (Die statische Verformung aufgrund der konstanten Walzlast F(ho) ist hier weggelassen )
Xi = x10 exp (-ηωiot ) sin ( ωiot ) mit αuo und η = ( Di + Ri + Ei )/ωιo Mi
Das Vorzeichen des Verlustfaktors η bestimmt die Stabilität der Schwingung Bei einem positivem Wert verkleinert sich infolge Dampfung die Schwingamplitude Bei negativem Vorzeichen kommt es zu einem (theoretisch exponentiellen) Anwachsen einer Resonanzschwingung mit der Frequenz α>ιo und zu einer peπodisch wechselnden Walzkraft Fj Diese verursacht Rattermarken mit periodischen Dickenschwankungen im Walzgut (Dickenwellen) Durch Zuschaltung der von der Resistanzwalze 34 kommenden Resistanz R = Ri laßt sich eine Selbsterregung verhindern
> 0 Dampfung Schwingungsstabilitat < 0 Selbsterregung Rattern
Angepaßt an die speziellen Einbauverhaltnisse und an die Lage der zur Selbsterregung neigenden Schwingungsmode n sind in den Fig 4 bis 9 unterschiedliche Ausfuhrungs formen zur Dampfung mit einer Resistanz R dargestellt In Fig 4 besteht ein Walzgerust 40 wieder aus Arbeits- und Stutzwalze 41 und 42 und dem Walzgut 43 Die Resistanz wird hier vergleichbar zu Fig 3 durch zwei auf die Arbeitswalze 41 einwirkende Resistanzwalzen 44 aufgebracht Diese Anbringung erlaubt wieder die vertikale \x - Richtung zu dampfen, im gleichen Maß auch die hoπzontale x2 - Richtung und auch die Drehschwmgung φ3 Im letzteren Fall ist die Resistanzwalze 44 auch auf Drehschwingungen ausgelegt und habe die Drehresistanz R^ Bei einer antisymmetrischen Drehschwingung - wenn die beiden Arbeitswalzen 41 und 41 ' im Gegensinn schwingen - setzt sich das Massentragheitsmoment Θ3 aus der Summe von Arbeits- und Stutzwalze 41 und 42 zusammen Als Drehfeder wirkt der Term C-, = dTs/dcp für die vorgegebene Betriebsbedingung, gekennzeichnet durch den Index ( )o durch Walzgeschwindigkeit v0 , Walzkraft F(h ), Verjüngung ho und Arbeitsmoment T-,0 Wenn analog dem Beispiel in Fig 3 die naturliche Eigendampfung D> und die zugeschaltete Resistanz R3 den Erregerterm E5 = dTs/dφ*D kompensieren hegt ein stabiles Schwingsystem vor Ohne den Einbau der Resistanzwalze 44 dagegen besteht Schwingungsanfachung und es kommt bei der unterstellten antisymmetrischen Schwingmode zu wellenförmigen Rattermarken ( Formwellen)
Die mehrdimensionale Resistanzwirkung nach Fig 4 vermag auch die Selbsterregung von zwei gekoppelten Moden n und m auszuschalten (Das klassische Beispiel einer gegenseitigen Anregung zweier Moden ist das Flattern von Flugzeugflugeln ) Die Schwingunggsgleichung bei einer solchen Modenkopplung lautet
Mn x*"n -ι- ( Dn -- Rπ ) x* n i- C„ xn = ( dFra /dxn ) xn Mm x"m + ( Dm -r Rm) x*m - Cm xm = ( dFJ dxm ) xm
Die linke Gleichungsseite beschreibt den einläufigen Resonanzschwinger der n und m Mode Für die Schwingungskopplung und -Stabilität maßgebend sind die Erregerglieder Emn = dFm/dXn auf der rechten Seite Im allgemeinen Fall sind bei Selbsterregung Rattermarken mit kombinierten Dicken- und Formwellen zu erwarten
In Fig 5 besteht die auf eine Walze 51 einwirkende Resistanzwalze 54 nicht aus einem homogenen Kunststoff, sondern aus einer ringförmigem Schichtung von Stahl und Kunststoff Für den relevanten unteren Frequenzbereich laßt sich diese Schichtung als quasihomogenen Wellenleiter beschreiben und wieder durch eine Resistanz R kennzeichnen Dank der höheren Masse, der größeren konstruktiven Freiheit lassen sich mit Resonanz höhere Resistanzdichten realisieren, sodaß keine durchgehende Zyhnderwalze notwendig ist und einzelne Walzenscheiben ausreichen Um eine gute schwingungsdynamische Ankopplung der Resistanzwalzen 54 an die Walze 51 zu gewährleisten, muß die Kontakthme eine hohe Hertzsche Federkonstante aufweisen Die wird erreicht wenn der Außenmantel der Resistanzwalze 54 ebenfalls aus Stahl besteht - Wird dagegen die Resistanzwalze 54 als Resonator ausgelegt, so kann es zweckmäßig sein, die Federkonstanten der Hertzschen Kontakthme so zu dimensionieren, die Hertzsche Federkonstante und die Walzenmasse einen Resonator mit der geforderten Resonanzfrequenz ergeben Vorteilhaft bei dieser Losung ist, daß durch die Anpreßkraft die Hertzsche Federkonstante und damit die Resonanzfrequenz nachgeregelt werden kann
In Fig 6 ist der Resistanzgeber 64 im Innern der Stutzwalze 62 angebracht In Fig 7 befindet sich am Rand der Arbeitswalze 71 ein Resistanzgeber 74, bestehend aus konzentrischen Stahl/Kunststoff-Schichten
Die Ausfuhrungsbeispiele der Fig 8 und 9 zeigen feststehende Resistanzkorper 84 und 94, die auf die Walzen 81 und 91 wirken In Fig 8 ist der Resistanzkorper 84 durch eine Gleitlagerschale 86 angekoppelt und vermag Schwingungen senkrecht zum Lager zu unterdrucken Im Beispiel der Fig 9 wird die Resistanz R aktiv generiert Dazu mmmt ein Sensor 95 die Schwinggeschwindigkeit x* der Walze 91 auf und in dem Resistanzgeber 94 wird - hier - elektrodynamisch eine Kraft F proportional x* auf die Walze 91 übertragen Dies erfolgt nach dem Prinzip des Linearmotors oder durch eine Wirbelstrombremsung Für die Steuerung gibt es aus der Antischall-Technik (engl AVC = active Vibration control) bekannte Losungen Der Proportionaltatsfaktor von F und x* stellt gerade die Resistanz dar, bekanntlich ist R = F/x*
Auch im Walzgut selbst können angefachte Modenschwingung auftreten Em negativer Erregerfaktor E3 = (-ffydx's (Bezeichnung nach Fig 1 ) vermag im auslaufenden Walzgut eine longitudinale Resonanz bzw ein Faktor E5 = dT5/dφ*5 eine Biegeweilenresonanz anzuregen Im weiteren gibt es den Effekt der Modenanfachung Sind v und c die Walzgeschwindigkeit und die Weilengeschwindigkeit des Walzgutes, so ist der Anfachungsfaktor μ = (v/c)" Dieser kann als „negative Dampfung ', d h als Schwingungsgenerator aufgefaßt werden (Vergl Kritische Schwingungskonzentrationen in komplexen Strukturen Zeitschrift für Lärmbekämpfung 45 Jg März 1998 Springer- Verl ) Um diese Schwingungsmstabihtaten auszuschließen wirkt in Fig 10 auf das Walzgut 103 eine Resistanzwalze 104 mit einer Resistanz R ein Das Wirkungsprinzip ist identisch den in Fig 3 beschriebenen Resistanzwalzen Zusätzlich ist hier besonders eine Anpassung der Resistanz R an die Impedanz des Walzgutes vorzunehmen Em Impedanzsprung wirkt bekanntlich als Reflektor, bei Resistanzgleichheit dagegen wird ein Maximum an Schwmgungsenergie dem Schwingsystem entzogen In Fig 11 wird vergleichbar zu Fig 9 ein aktiver Resistanzgeber 114 gesteuert über das Signal x* des Schnellesensors 115 zur Erzeugung einer Resistanz R eingesetzt Die Ausfuhrung nach Fig 12 schließlich eignet sich zur Dampfung von transversalen Biegeschwingungen im Walzgut 123 Dazu wird eine perforierte Platte 12 in die Nahe des Walzgutes 123 gebracht, sodaß die Luftreibung in der Perforationen als Dampfer mit einer konstruktiv einstellbaren Resistanz R wirkt

Claims

Schutzansprüche. Stabilisierung von Walzanlagen gegenüber selbsterregten Ratterschwingungen und gegen störende Dicken- und/oder Formwellen im Walzgut dadurch gekennzeichnet, daß Resistanzgeber X4 kraft- und/oder momentschlussig an die Walzanlage angekoppelt sind, so daß deren Punkt- und/oder Momentresistanz im Bereich der kritischen Ratterfrequenz schwingungsdynamisch direkt auf den Walzpunkt mit der plastischen Verformung des Walzgutes einwirkt und die durch degressive Walzkrafte (-momente) verursachte Ratter- mstabi tat aufhebt Stabilisierung von Walzanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resistanzgeber X4 aus einem dampfenden Kunststoff bestehen oder eine konzentrische oder scheibenförmige Schichtung aus Stahl und Kunststoff aufweisen wie die an sich bekannten Schwingungsabsorber in Schichtbauweise auch in mehreren Schwingungs- freiheitsgraden, einschließlich Drehschwingungen wirksam sind und walzenförmig und mitrotierend ausgeführt sind Stabilisierung von Walzanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eines mitrotierenden Resistantgebers X4 zusammen mit der Hertzschen Federkonstanten der Beruhrungshnie einen mechamschen Resonator bilden, dessen Resonanzfrequenz über die Anpreßkraft gesteuert wird Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Dickenwellen im Walzgut mitrotierende, walzenförmige Resistanzgeber 34 an die Stutzwalze 32 oder bei deren Fehlen direkt an die Arbeitswalze 31 angekoppelt sind und die Achsen der Walzen 31, 32 und 34 parallel und in einer Ebene angeordnet sind Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Form- und/oder Dickenwellen im Walzgut an die Arbeitswalze 41 eine oder mehrere walzenförmige, mitdrehende Resistanzgeber 44 angekoppelt sind Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß (anstelle einer vollen über die gesamte Breite der Arbeitswalze 51 gehende) an die Arbeitswalze 51 mehrere getrennte, scheibenförmige und mitrotierende Resistanzgeber 54 angekoppelt sind Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern einer Stutzwalze 62 oder auch Arbeitswalze ein passiver oder aktiver Resistanzgeber 64 angebracht ist Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden einer Arbeitswalze 71 und/oder Stutzwalze 72 Resistanzgeber 74 angekoppelt sind Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Resistanzgeber 84 über em Gleitlager 86 an eine Arbeitswalze 81 angekoppelt ist Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Arbeitswalze 91 em nach der bekannten Vorschrift der Antischall- und Antischwingungstechnik über einen Schwingungssensor 95 gesteuerter, aktiver Resistanzgeber 94 angekoppelt ist Stabilisierung von Walzanlagen nach den Ansprüchen 1 , 2, 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von selbsterregten Schwingungen direkt im Walzgut 103, 113 und 123 daran em mitrotierender Resistanzgeber 104, em aktiver Resistanzgeber 1 14 oder eine perforierte Schildflache 124 angekoppelt sind
EP00941881A 1999-04-23 2000-04-20 Vermeidung von selbsterregten ratterschwingungen in walzanlagen Expired - Lifetime EP1269131B1 (de)

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