EP1365869B1 - Walzgerüst zur herstellung planer walzbänder mit gewünschter bandprofilüberhöhung - Google Patents

Walzgerüst zur herstellung planer walzbänder mit gewünschter bandprofilüberhöhung Download PDF

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EP1365869B1
EP1365869B1 EP02702282A EP02702282A EP1365869B1 EP 1365869 B1 EP1365869 B1 EP 1365869B1 EP 02702282 A EP02702282 A EP 02702282A EP 02702282 A EP02702282 A EP 02702282A EP 1365869 B1 EP1365869 B1 EP 1365869B1
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    • B21B37/28Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/42Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using a combination of roll bending and axial shifting of the rolls

Definitions

  • the invention relates to a roll stand for the production of flat rolled strips with the desired Belt profile elevation, with supported on at least one support roller Work rolls, the work rolls having different diameters have, the thicker work roll is connected to a drive and the runs thinner work roll than "drag roller".
  • Rolling mills with different diameters of the work rolls are known.
  • a rolling mill is described in US Pat. No. 2,139,872, in which, in order the most effective possible reduction of the rolled strip during rolling reach, two work rolls supported on backup rolls with different Diameter are arranged. It has proven advantageous here only to drive the larger work roll and the smaller roll as a drag roll to let it run.
  • Such known rolling mills are advantageously used in the rear stands of a rolling mill used with the aim of reducing the rolling force and the drive power as well as a lower edge drop, especially with high-carbon steef.
  • the object of the invention is the known rolling mill with its different Work roll diameters continue to be modified so that a strip is higher Quality is generated and these scaffolds can be used universally.
  • the known different sizes Work rolls with a CVC cut (known among other things from DE 37 120 43 C2; the CVC cut or the roller contour follows a polynomial second or higher order) and the work and back-up rolls to be arranged both axially and in the outlet direction received a completely new scaffolding concept that is different from the known ones Roll stands can be used more universally and the rolled strips produce with high flatness and desired belt profile elevation.
  • a 5th order polynomial of the general form: R (x) a 5 • x 5 + a 4 • x 4 + a 3 • x 3 + a 2 • x 2 + a 1 • x + a 0
  • the work rolls Since the work roll diameters are different, the work rolls have also a different deflection and flattening behavior. specially the effects between the backup rolls and the work rolls are different. This applies in particular to a 3-roll stand, in which only the thinner one Work roll is supported by a backup roll because the thicker work roll any support is missing.
  • the contours of the work rolls were therefore designed differently according to the invention to compensate for these effects. The required contour is calculated offline with the goal of creating a symmetrical roll gap under load.
  • the new roll stand concept is special in such a case 3-roll stand applicable. These scaffolds can be advantageous, for example for not so high loads then also used for the front scaffolding become. Even with this 3-roll stand, only the thicker work roll is used driven and the thinner work roll runs as a drag roller.
  • the thicker Work roll acts as a work roll that transmits a high moment can and which also serves as a backup roller. The combination with the other, thinner work roll supported by a separate backup roll then results in controllable rolling forces.
  • the non-driven work roll is also advantageous for the non-driven work roll to be provided with an auxiliary drive, which then uncouples after tapping and / or is switched off. Through this measure the vibrations that frequently occur in the front stands during rolling (Swinging of the work rolls against each other) avoided because then the work rolls are decoupled in terms of drive during rolling.
  • the auxiliary drive also provides a benefit that may be necessary allows axial movement of the work rolls during the breaks.
  • the work rolls are out in their Wear behavior of different materials or made of highly wear-resistant Materials manufactured, for example after a powder metallurgical Process, preferably the HIP process (hot isostatic pressing).
  • HIP process hot isostatic pressing
  • the HIP process as it is in the special print from "Stahi” (1998), volume 6, pages 38-40 is described, the material to be treated in special autoclave (HIP systems) at all-sided pressure (up to 200 Mpa) and higher Temperature (depending on the material up to 2000 ° C) warmed up above its yield point and condensed at the same time.
  • a four-high stand 10 is shown with two work rolls 1, 2, the are supported on support rollers 3, 4. Below the rolled strip 6 is one.
  • Stripper 2 with a larger and above the roll belt 6 a work roll 1 arranged with a smaller diameter.
  • the larger work roll 2 is with a Drive 5 provided, while the thinner work roll 1 no drive owns and only through contact with the rolling belt 6 as a "drag roller” starts to rotate.
  • the thinner work roll 1 is horizontally displaceable in the direction of arrow 9 arranged and in the illustrated embodiment in the discharge direction 7 of the rolled strip 6 offset by the amount 8 from its original position.
  • the contours of the surfaces of the work rolls 1, 2 with their associated Back-up rolls 3, 4 are calculated according to the invention by CVC grinding manufactured according to a polynomial of at least second order (in the illustrated Side view of the roll stand 10, this CVC cut is not visible).
  • the upper work roll 1 can for example have a diameter of 400 mm have lower work roll 2 of 600 mm, while the support rolls 3, 4 one Have a diameter of 1350 mm each.
  • a 3-roll stand 11 is shown, in which only the upper supports thinner work roll 1 on a support roll 3.
  • the thicker and driven one Work roll 2 is chosen so large in diameter that the higher moments can be transmitted and therefore this work roll 2 also serves as a backup roller.
  • Fig. 2 is the thinner work roll 1 by the amount 8 in the discharge direction 7 staggered from their original position.
  • the upper working salt 1 can a diameter of z. B. 600 mm and the upper backup roller 3rd a diameter between 1400 and 1600 mm.
  • the diameter of the bottom Work roll 2, which is also used here as a backup roll, can, for. B. 1400 mm.
  • FIGS. 1 and 2 show the application of the invention in two rolling stands.
  • the invention can also be based on other roll stands with different numbers of Rolls are used, for example in roll stands with intermediate rolls.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zur Herstellung planer Walzbänder mit gewünschter Bandprofilüberhöhung, mit an zumindest einer Stützwalze abgestützten Arbeitswalzen, wobei die ArbeitswalzEn unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die dickere Arbeitswalze mit einem Antrieb verbunden ist und die dünnere Arbeitswalze als "Schleppwalze" mitläuft.
Walzwerke mit unterschiedlichen Durchmessern der Arbeitswalzen sind bekannt. So wird in der US-PS 2,139,872 ein Walzwerk beschrieben, in dem, um eine möglichst effektive Reduktion des Walzbandes während des Walzens zu erreichen, zwei an Stützwalzen abgestützte Arbeitswalzen mit unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind. Hierbei hat sich als vorteilhaft erwiesen, nur die größere Arbeitswalze anzutreiben und die kleinere Walze als Schleppwalze mitlaufen zu lassen. Derartige bekannte Walzwerke werden mit Vorteil in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße eingesetzt mit dem Ziel einer Verminderung der Walzkraft und der Antriebsleistung sowie einem geringeren Edge-Drop, besonders bei High-Carbon-Steef.
Beim Warmwalzen von Bandmaterial unterliegen innerhalb eines Walzprogramms die thermische Bombierung und der Verschleiß der Arbeitswalzen sowie deren elastische Verformungen relativ großen Veränderungen. Ohne Korrektur durch Stellglieder verändert sich mit zunehmend fortlaufendem Watzmaterialdurchsatz die Bandkontur. Dieser Effekt ist von Gerüst zu Gerüst bzw. von Stich zu Stich unterschiedlich. Damit ändert sich neben der Bandkontur auch die vorgegebene Warmbandplanheit und in der Folge auch die Kaltbandplanheit.
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Walzwerk mit seinen unterschiedlichen Arbeitswalzendurchmessern weiter so zu modifizieren, dass ein Band hoher Qualität erzeugt wird und diese Gerüste universell einsetzbar sind.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Walzgerüst der genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst,
  • dass die Stützwalzen und die Arbeitswalzen im Walzgerüst axial verschiebbar angeordnet sind,
  • dass mindestens eine der Arbeitswalzen in Auslaufrichtung einstellbar ausgeführt ist und
  • dass die Stützwalzen und die Arbeitswalzen mit einer im wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten und durch ein Polynom mindestens zweiter Ordnung festgelten Kontur, versehen sind, die relativ zueinander um 180° versetzt angeordnet und die jeweils so ausgebildet ist, dass die beiden Ballenkonturen der Arbeitswalzen sich zu einer symmetrischen Kontur des Walzenspaltes komplementär ergänzen.
Durch die erfindungsgemäße Kombination, die bekannten unterschiedlich großen Arbeitswalzen mit einem CVC-Schliff (unter anderem bekannt aus der DE 37 120 43 C2; der CVC-Schliff bzw. die Walzenkontur folgt dabei einem Polynom zweiter oder höherer Ordnung) zu versehen sowie die Arbeits- und Stützwalzen sowohl axial wie auch in Auslaufrichtung verschiebbar anzuordnen, wird eine völlig neue Watzgerüstkonzeption erhalten, die anders als bei den bekannten Walzgerüsten universeller eingesetzt werden können und die Walzbänder mit hoher Planheit und gewünschter Bandprofilüberhöhung erzeugen.
Als Profilstellglied für den CVC-Schliff der Arbeitswalzen ist es bei diesen Walzgerüsten vorteilhaft, den Schliff nach einem Polynom dritter oder höherer Ordnung, beispielsweise auch fünfter Ordnung zu berechnen und entsprechend auszuführen. Ein Polynom 5. Ordnung der allgemeinen Form: R(x) = a5 • x5 + a4 • x4 + a3 • x3 + a2 • x2 + a1 • x + a0
Würde dann beispielsweise für eine 1900 mm lange Walze folgende Parameter haben und zwar
  • für ein Koordinatensystem R(x) an der Walzenkante
    a0 = 0,349712 • 103 mm (Radius der Arbeitswalze)
    a1 = 0,733199 • 10-3
    a2 = 0,198038 •10-3mm-1
    a3 = - 0,536180 • 10-3 mm-2
    a4 = 0,368442 •10-11 mm-3
    a5 = - 0,775668 •10-15 mm-4
  • für ein Koordinatensystem R(x) in der Walzenmitte
    a0 = 0,350000 • 103 mm (Radius der Arbeitswalze)
    a1 = - 0,544375 • 10-3
    a2 = 0,000000 mm-1
    a3 = 0,163860 • 10-8 mm-2
    a4 = - 0,590250 • 10-28 mm-3
    a5 = - 0,775668 10-15 mm-4
Da die Arbeitswalzendurchmesser unterschiedlich sind, haben die Arbeitswalzen auch ein unterschiedliches Durchbiege- und Abplattungsverhalten. Speziell die Effekte zwischen den Stützwalzen und den Arbeitswalzen sind unterschiedlich. Dies gilt insbesondere für ein 3-Walzengerüst, bei dem nur die dünnere Arbeitswalze von einer Stützwalze abgestützt wird da bei der dickeren Arbeitswalze jegliche Abstützung fehlt. Die Konturen der Arbeitswalzen wurden deshalb gemäß der Erfindung unterschiedlich gestaltet, um diese Effekte zu kompensieren. Die Berechnung der erforderlichen Kontur geschieht dabei offline mit dem Ziel, einen unter Last symmetrischen Walzspalt zu erzeugen.
Das neue Walzgerüstkonzept ist besonderes bei einem derartigen 3-Walzengerüst anwendbar. Diese Gerüste können vorteilhaft beispielsweise für nicht so hohe Belastungen dann auch für die vorderen Gerüste eingesetzt werden. Auch bei diesem 3-Walzengerüst wird nur die dickere Arbeitswalze angetrieben und die dünnere Arbeitswalze läuft als Schleppwalze mit. Die dikkere Arbeitswalze fungiert dabei als Arbeitswalze, die ein hohes Moment übertragen kann und die dabei gleichzeitig als Stützwalze dient. Die Kombination mit der anderen, von einer separaten Stützwalze abgestützten, dünneren Arbeitswalze ergibt dann beherrschbare Walzkräfte.
Da durch die gegebenen Randbedingungen beim Einsatz von Arbeitswalzen mit unterschiedlichen Durchmessern besonders beim Walzen von dickem Band mit Skibildung (Aufbiegung der Bandvorderkanten) zu rechnen ist, ist zwecks Vermeidung dieser Skibildung erfindungsgemäß eine der Arbeitswalzen in Auslaufrichtung verstellbar angeordnet. Die Einstellung dieses Watzenversatzes wird u. a. abhängig von der Ein- und Auslaufdicke, der Materialfestigkeit des Walzbandes, der aktuellen Durchmesserkombination der Arbeitswalzen etc. gesteuert.
Bei einem Walzgerüst, das eine nicht angetriebene kleinere Arbeitswalze enthält und das nicht vorgespannt ist (der Walzenspalt entspricht vor dem Anstich in etwa der Bandeinlaufdicke) ist es vorteilhaft, auch die nicht angetriebene Arbeitswalze mit einem Hilfsantrieb zu versehen, der nach dem Anstich dann abgekoppelt und/oder abgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme werden während des Walzens die in den vorderen Gerüsten häufig auftretenden Vibrationen (Gegeneinanderschwingen der Arbeitswalzen) vermieden, da dann während des Walzens die Arbeitswalzen antriebsmäßig entkoppelt sind. Mit Vorteil wird zusätzlich durch den Hilfsantrieb auch ein eventuell notwendiges axiales Verschieben der Arbeitswalzen in den Walzpausen ermöglicht.
Um die durch die unterschiedlichen Arbeitswalzendurchmesser sich ergebenden Randbedingungen zu kompensieren, ist es weiterhin gemäß der Erfindung möglich, für jeden der Arbeitswalzen sowie für jede ihrer Seiten in Abhängigkeit der jeweiligen Schiebeposition unterschiedliche Arbeitswalzenbiegekräfte einzustellen. Um der höheren Flächenpressung zwischen der dünnen Arbeitswalze mit ihrer Stützwalze zu begegnen, kann darüber hinaus vorgesehen werden, diese Walzen entsprechend zu verlängern.
Um dem unterschiedlichen Verschleiß der Arbeitswalzen aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchmesser zu begegnen, sind die Arbeitswalzen aus in ihrem Verschleißverhalten unterschiedlichen Materialien oder aus hochverschleißfesten Materialien gefertigt, beispielsweise nach einem pulvermetallurgischen Verfahren, vorzugsweise dem HIP-Verfahren (hot isostatic pressing). Beim HIP-Verfahren, wie es im Sonderdruck aus "Stahi" (1998), Heft 6, Seiten 38-40 beschrieben ist, wird das zu behandelnde Material in speziellen Autoklavon (HIP-Anlagen) bei allseitig wirkendem Druck (bis zu 200 Mpa) und hoher Temperatur (je nach Werkstoff bis 2000°C) über seine fließgrenze erwärmt und gleichzeitig verdichtet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
ein Quarto-Gerüst in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2
ein 3-Walzengerüst in schematischer Seitenansicht.
In Figur 1 ist ein Quarto-Gerüst 10 dargestellt mit zwei Arbeitswalzen 1, 2, die sich an Stützwalzen 3, 4 abstützen. Unterhalb des Walzbandes 6 ist eine. Arbeitswalze 2 mit größerem und oberhalb des Walzbandes 6 eine Arbeitswalze 1 mit kleinerem Durchmesser angeordnet. Die größere Arbeitswalze 2 ist mit einem Antrieb 5 versehen, während die dünnere Arbeitswalze 1 keinen Antrieb besitzt und lediglich durch den Kontakt mit dem Walzband 6 als "Schleppwalze" mitläuft. Die dünnere Arbeitswalze 1 ist in Pfeilrichtung 9 horizontal verschiebbar angeordnet und im dargestellten Ausführungsbeispiel in Auslaufrichtung 7 des Walzbandes 6 um den Betrag 8 gegenüber ihrer ursprünglichen Lage versetzt.
Die Konturen der Oberflächen der Arbeitswalzen 1, 2 mit ihren zugeordneten Stützwalzen 3, 4 sind erfindungsgemäß durch einen CVC-Schliff, berechnet nach einem Polynom mindestens zweiter Ordnung gefertigt (in der dargestellten Seitenansicht des Walzgerüstes 10 ist dieser CVC-Schliff nicht sichtbar). Die obere Arbeitswalze 1 kann beispielsweise einen Durchmesser von 400 mm, die untere Arbeitswalze 2 von 600 mm haben, während die Stützwalzen 3, 4 einen Durchmesser von jeweils 1350 mm aufweisen.
In Figur 2 ist ein 3-Walzengerüst 11 dargestellt, bei dem sich nur die obere dünnere Arbeitswalze 1 an einer Stützwalze 3 abstützt. Die dickere und angetriebene Arbeitswalze 2 ist dagegen so groß in ihrem Durchmesser gewählt, das höhere Momente übertragen werden können und deshalb diese Arbeitswalze 2 auch gleichzeitig als Stützwalze dient. Auch bei diesem Beispiel der Fig. 2 ist die dünnere Arbeitswalze 1 um den Betrag 8 in Auslaufrichtung 7 aus ihrer ursprünglichen Lage versetzt angeordnet. Die obere Arbeitsalze 1 kann dabei einen Durchmesser von z. B. 600 mm haben und die obere Stützwalze 3 einen Durchmesser zwischen 1400 und 1600 mm. Der Durchmesser der unteren Arbeitswalze 2, die hier gleichzeitig als Stützwalze eingesetzt ist, kann z. B. 1400 mm betragen.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispiele zeigen die Anwendung der Erfindung in zwei Walzgerüsten. Selbstverständlich kann die Erfindung auch auf andere Walzgerüste mit von den Beispielen unterschiedlichen Anzahlen von Walzen angewendet werden, beispielsweise in Walzgerüsten mit Zwischenwalzen.
Bezugszeichenliste
1
Arbeitswalze
2
Arbeitswalze
3
Stützwalze
4
Stützwalze
5
Antrieb Arbeitswalze
6
Walzgut
7
Auslaufrichtung
8
Walzenversatz
9
Verschieberichtung
10
4-Walzengerüst
11
3-Walzengerüst

Claims (8)

  1. Walzgerüst zur Herstellung planer Walzbänder (6) mit gewünschter Bandprofilüberhöhung, mit an zumindest einer Stützwalze (3, 4) abgestützen Arbeitswalzen (1, 2), wobei die Arbeitswalzen (1, 2) unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die dickere Arbeitswalze (2) mit einem Antrieb (5) verbunden ist und die dünnere Arbeitswalze (1) als "Schleppwalze" mitläuft,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Stützwalzen (3, 4) und die Arbeitswalzen (1, 2) im Walzgerüst (10, 11) axial verschiebbar angeordnet sind,
    dass mindestens eine der Arbeitswalzen (1, 2) in Auslaufrichtung (7) des Walzbandes (6) einstellbar ausgeführt ist und
    dass die Stützwalzen (3, 4) und die Arbeitswalzen (1, 2) mit einer im wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten und durch ein Polynom mindestens zweiter Ordnung festgelegten Kontur versehen sind, die relativ zueinander um 180° versetzt angeordnet und die jeweils so ausgebildet ist, dass die beiden Ballenkonturen der Arbeitswalzen (1, 2) sich zu einer symmetrischen Kontur des Walzenspaltes komplementär ergänzen.
  2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich unterschiedlichen Durchbiege- und Abplattungsverhaltens die Arbeitswalzen (1, 2) mit voneinander unterschiedlichen Konturen ausgebildet sind, wobei zur Berechnung der Konturen ein Polynom dritter oder höherer Ordnung, beispielsweise ein Polynom fünfter Ordnung verwendet wird.
  3. Walzgerüst (10, 11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenversatz (8) der Arbeitswalze (1, 2) in Auslaufrichtung (7) kontinuierlich einstellbar ist.
  4. Walzgerüst (10, 11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Walzenversatzes (8) in Abhängigkeit von u. a. der Ein- und Auslaufdicke des Walzbandes (6), seiner Materialfestigkeit und der aktuellen Durchmesserkombination der Arbeitswalzen (1, 2) gesteuert wird.
  5. Walzgerüst (10 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Arbeitswalzen (1, 2) sowie für jede ihrer Seiten in Abhängigkeit von ihrer Schiebeposition jeweils unterschiedliche Arbeitswalzenbiegekräfte einstellbar sind.
  6. Walzgerüst (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass nur die dünnere Arbeitswalze (1) von einer Stützwalze (3) abgestützt wird.
  7. Walzgerüst (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die dünnere Arbeitswalze (1) mit einem abschaltbaren und/oder abkuppelbaren Hilfsantrieb verbunden ist.
  8. Walzgerüst (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (1, 2) aus in ihrem Verschleißverhalten voneinander abweichenden unterschiedlichen Materialien und/oder aus hoch verschleißfesten Materialien nach einem pulvermetallurgischen Verfahren gefertigt sind, beispielsweise nach dem HIP-Verfahren.
EP02702282A 2001-01-23 2002-01-18 Walzgerüst zur herstellung planer walzbänder mit gewünschter bandprofilüberhöhung Expired - Lifetime EP1365869B1 (de)

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DE10102821 2001-01-23
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EP1365869A1 EP1365869A1 (de) 2003-12-03
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EP (1) EP1365869B1 (de)
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AT (1) ATE278483T1 (de)
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CA (1) CA2431775C (de)
CZ (1) CZ298565B6 (de)
DE (2) DE10102821A1 (de)
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