EP1761347B1 - Verfahren zum walzen von bändern in einem walzgerüst - Google Patents

Verfahren zum walzen von bändern in einem walzgerüst Download PDF

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EP1761347B1
EP1761347B1 EP05748365A EP05748365A EP1761347B1 EP 1761347 B1 EP1761347 B1 EP 1761347B1 EP 05748365 A EP05748365 A EP 05748365A EP 05748365 A EP05748365 A EP 05748365A EP 1761347 B1 EP1761347 B1 EP 1761347B1
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working
displacement
cyclic
rolls
roll bending
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Ralf Wachsmann
Jürgen Seidel
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    • 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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    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/18—Adjusting or positioning rolls by moving rolls axially

Definitions

  • the invention relates to a method for rolling strips in a roll stand of a rolling mill, consisting of two axially displaceable work rolls, which are provided with a CVC cut or similar contour whose curved contour can be expressed by a polynomial of third or higher order, from two Back-up rolls and optionally additionally two intermediate rolls and from a work roll bending system and optionally an additional intermediate roll bending system, wherein the work roll bending or the work roll displacement are used to regulate the band flatness and the strip profile as adjusting mechanisms case by case.
  • a generic method is eg off JP-A 0 601 53 22 known.
  • CVC Continuously Variable Crown
  • the work roll bending rarely reaches its limits and is available for dynamic control.
  • the disadvantage is that at one conventional shifting practice of the CVC work rolls, the shift range used within a rolling program is relatively low and the work roll wear compensation takes place only in a limited form. As a compromise, therefore, a flat CVC grinding is used, ie a reduced CVC adjustment range with the corresponding displacement stroke.
  • the inventive cyclical change of work roll bending on CVC rolls which have a relatively large parabolic profile range, has not yet been practiced and is new.
  • This cyclical change in work roll deflection which can be assisted by the rolling force or by the rolling force distribution within the rolling train, initiates an additional cyclic shift of the work rolls in the case of CVC rolls with simultaneous work roll wear uniformity.
  • the large parabolic profile adjustment range of the CVC work rolls remains available at all times in order to be able to react to changing boundary conditions such as back-up roller wear, thermal crown, rolling force or stand load etc.
  • the cyclic shifting of the work rolls is then preferably carried out either in the positive, negative or in the entire displacement range.
  • the cyclic shifting of the work rolls is directly dictated or indirectly enforced by the cyclic alteration of the work roll bend, the interaction of the work roll displacement and the work roll bend being controlled online by a process model.
  • the cyclic changing of the work roll positions or bending is carried out only in the allowable range in which the strip quality parameters such as flatness (parabolic and higher order), band contour quality and band profile level can be met, to comply with these criteria by the process model - online monitors - the cyclic shift stroke and / or the preset range for the work roll bend can then be restricted.
  • the cyclic changing the work rolls is activated either directly after a roll change or shortly thereafter, for example after the first five bands.
  • the intermediate roll deflection or intermediate roll displacement or a backup roll profile actuator may be used in an analogous manner to produce a cyclic variation of the work roll positions.
  • FIG. 1 are the bandwidths to be rolled according to the rolling program BB and in FIG. 2 the finished strip thicknesses BD are each plotted in mm as the ordinate. Until about Band No. 40, different strip widths BB and finished strip thicknesses BD are rolled, after which strips of constant width BB of about 1200 mm and constant finished strip thickness BD of about 2.8 mm are produced.
  • FIGS. 3 and 4 are the results obtained for the required work roll displacement position VP in mm ( Fig. 3 ) and the applied work roll bending force BK in kN ( Fig. 4 ) for a high support roller wear or high scaffolding load.
  • the work roll positions are mainly adjusted in the positive range in this conventional operation, so as to. B. to compensate for the burden of the scaffolding. In some cases, the maximum shift limit VP max is reached.
  • FIGS. 5 and 6 were according to the FIGS. 3 and 4 the results obtained for a low back-up wear or a low skeleton load.
  • the curves obtained for the work roll displacement position VP ( Fig. 5 ) and for the work roll bending force BK ( Fig. 6 ) are similar in their characteristics to those of FIGS. 3 and 4 , Wherein, with approximately the same bending force, the work roll displacement values VP - corresponding to the changed boundary condition - are operated more in the middle displacement range. What is common is that, overall, in a conventional shifting practice of the CVC work rolls, the shift amount is relatively low and according to the rolling program, the work roll bending force BK is constant starting from about the 40th band (BK const ).
  • FIGS. 7 and 8 are the results obtained for the work roll displacement position VP in mm ( Fig. 7 ) and the applied work roll bending force BK in kN ( Fig. 8 ) for high back-up roll wear or high scaffolding load.
  • the work roll displacement position VP in mm Fig. 7
  • the applied work roll bending force BK in kN Fig. 8
  • FIGS. 9 and 10 were according to the FIGS. 7 and 8 the results obtained for a low back-up wear or a low skeleton load.
  • Characteristic of the operation according to the invention of the cyclic shifting is the opposite interaction between the work roll displacement position VP and the work roll bending force BK, which becomes clear in the drawing figures.
  • the CVC work rolls are displaced in the negative direction VP n , a bend in the positive direction BKp can be seen and vice versa.
  • a haromönischere work wearer contour has a positive effect on the quality of the band contour.
  • the emergence of Bandwulsten or increased edge band edge drop (edge drop) can thus be compensated more efficiently.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstraße, bestehend aus zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist, aus zwei Stützwalzen und gegebenenfalls zusätzlich zwei Zwischenwalzen und aus einem Arbeitswalzenbiegesystem und gegebenenfalls einem zusätzlichen Zwischenwalzenbiegesystem, wobei zur Regelung der Bandplanheit und des Bandprofils als Stellmechanismen die Arbeitswalzenbiegung oder die Arbeitswalzenverschiebung fallweise angewendet werden. Ein gattungsgemäßes Verfahren ist z.B. aus JP-A 0 601 53 22 bekannt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anwendung der Zwischenwalzenbiegung und Zwischenwalzenverschiebung in gleicher Art wie die Arbeitswalzenbiegung erfolgen.
  • Die Bandplanheit wird beim Einsatz von konventionellen Walzen durch die geeignete Wahl eines Arbeitswalzencrowns (positiv, negativ oder zylindrisch) und der Arbeitwalzenbiegung eingestellt. Nachteilig ist, dass deshalb bei unterschiedlichen Walzprogrammen unterschiedliche Arbeitswalzencrowns eingesetzt werden müssen, was das Arbeitswalzenhandling schwierig macht. Weiterhin erreicht die Arbeitwalzenbiegung bei komplizierteren Walzprogrammen oftmals ihre Stellgrenze und kann damit die Planheit nicht immer sicherstellen.
  • Um das Arbeitswalzenhandling zu vereinfachen und gleichzeitig das Profil und die Planheit positiv zu beeinflussen, hat sich der Einsatz von Arbeitswalzen mit einer CVC-Kontur (CVC = Continuously Variable Crown) auch in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße bewährt.
  • Die Arbeitswalzenbiegung kommt dabei nur selten an ihre Stellgrenzen und steht für die dynamische Regelung zur Verfügung. Nachteilig ist, dass bei einer konventionellen Verschiebepraxis der CVC-Arbeitswalzen der genutzte Verschiebebereich innerhalb eines Walzprogramms relativ gering ausfällt und die Arbeitswalzen- Verschleißvergleichmäßigung nur in eingeschränkter Form erfolgt. Als Kompromiss wird deshalb ein flacher CVC-Schliff eingesetzt, d. h. ein reduzierter CVC-Einstellbereich bei entsprechendem Verschiebehub.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren CVC-Arbeitswalzen oder mit Arbeitswalzen mit ähnlicher Kontur anzugeben, mit dem bei einfachem Walzenhandling mit gleichzeitig großer Profil- und Planheits-einstellmöglichkeit gleichzeitig auch der Arbeitswalzenverschleiß vergleichmäßigt wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 in Kombination gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das zyklische Verschieben von Arbeitswalzen an sich ist bereits bekannt. Allerdings wurde diese Betriebsweise bisher nur mit Walzen mit einem konventionell bombierten Arbeitswalzenschliff vornehmlich in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße praktiziert (Hitachi Review Vol. 34 (1985), No. 4, Seiten 153 bis 167) oder in Ausnahmefällen mit Tapered Rolls in einem eingeschränkten Bereich eingesetzt ( EP 0153 849 A2 ).
  • Die erfindungsgemäße zyklische Änderung der Arbeitwalzenbiegung an CVC-Walzen, die einen relativ großen parabolischen Profilstellbereich haben, wurde bisher noch nicht praktiziert und ist neu. Diese zyklische Änderung der Arbeitwalzenbiegung, die durch die Walzkraft bzw. durch die Walzkraftverteilung innerhalb der Walzstraße unterstützt werden kann, initiiert bei CVC-Walzen eine zusätzliche zyklische Verschiebung der Arbeitswalzen bei gleichzeitiger Arbeitswalzenverschleißvergleichmäßigung. Der große parabolische Profilstellbereich der CVC-Arbeitswalzen bleibt hierbei jederzeit verfügbar, um auf veränderte Randbedingungen wie Stützwalzenverschleiß, Thermischer Crown, Walzkraft oder Gerüstbelastung etc. reagieren zu können. In Abhängigkeit von diesen Randbedingungen wird dann das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen bevorzugt entweder im positiven, negativen oder im gesamten Verschiebestellbereich durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß wird das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen direkt vorgegeben oder indirekt durch das zyklische Verändern der Arbeitswalzenbiegung erzwungen, wobei das Zusammenwirken der Arbeitswalzenverschiebung und der Arbeitswalzenbiegung von einem Prozessmodell online gesteuert wird.
  • Das zyklische Verändern der Arbeitswalzenpositionen oder -biegung wird dabei nur in dem zulässigen Bereich durchgeführt, in dem die Bandqualitätsparameter wie Planheit (parabolische und höhere Ordnung), Bandkonturgüte sowie Bandprofilniveau erfüllt werden können, wobei zur Einhaltung dieser Kriterien durch das Prozessmodell - online überwacht - der zyklische Verschiebehub oder/und der Preset-Bereich für die Arbeitswalzenbiegung dann eingeschränkt werden kann.
  • Da bei den ersten Einfahrbändern nach beispielsweise einem Walzenwechsel bei der dann erforderlichen Einstellung von Profil und Planheit automatisch größere Verschiebepositionsänderungen zu erwarten sind, wird das zyklische Verändern der Arbeitswalzen entweder direkt nach einem Walzenwechsel oder erst kurz danach aktiviert, beispielsweise nach den ersten fünf Bändern.
  • Statt oder ergänzend der zyklischen Veränderung der Arbeitswalzenbiegung kann alternativ je nach Gerüstbauart die Zwischenwalzenbiegung oder Zwischenwalzenverschiebung oder ein Stützwalzenprofilstellglied in analoger Art eingesetzt werden, um eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenpositionen zu erzeugen.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    Bandbreite-Walzprogramm für 85 Bänder,
    Fig. 2
    Fertigbanddicke-Walzprogramm für 85 Bänder,
    Fig. 3 und 4
    konventionelles Verschieben mit hoher Gerüstbelastung,
    Fig. 5 und 6
    konventionelles Verschieben mit niedriger Gerüstbelastung,
    Fig. 7 und 8
    zyklisches Verschieben mit hoher Gerüstbelastung,
    Fig. 9 und 10
    zyklisches Verschieben mit niedriger Gerüstbelastung,
    Fig. 11 1
    Arbeitswalzen-Verschleißkontur bei zyklischem Verschieben,
    Fig. 12
    Arbeitswalzen-Verschleißkontur bei konventionellem Verschieben.
  • In den dargestellten Beispielen wurden die simulierten beiden Betriebsweisen: Arbeitswalzenverschiebung und Arbeitswalzenbiegung für unterschiedliches Verschieben an einem Beispiel eines Walzprogramms von 85 Bändern (Coils) dargestellt. In den Zeichnungsfiguren 1 bis 10 ist jeweils als Abszisse die Anzahl bzw. die fortlaufende Nummer der Bänder (No. of Coils) angegeben.
  • In Figur 1 sind die entsprechend des Walzprogramms zu walzenden Bandbreiten BB und in Figur 2 die Fertigbanddicken BD jeweils in mm als Ordinate aufgetragen. Bis etwa Band No. 40 werden unterschiedliche Bandbreiten BB und Fertigbanddicken BD gewalzt, danach werden Bänder mit konstanter Bandbreite BB von etwa 1200 mm und konstanter Fertigbanddicke BD von etwa 2,8 mm erzeugt.
  • Für das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Walzprogramm wurden in den Figuren 3 bis 6 die zu erwartenden Ergebnisse für konventionelles Verschieben der CVC-Arbeitswalzen mit unterschiedlicher Gerüstbelastung bzw. unterschiedlichem Stützwalzenverschleiß aufgetragen.
  • In den Figuren 3 und 4 sind die erhaltenen Ergebnisse für die erforderliche Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP in mm (Fig. 3) und die aufgewendete Arbeitswalzen-Biegekraft BK in kN (Fig. 4) für einen hohen Stützwalzenverschleiß oder eine hohe Gerüstbelastung dargestellt. Wie dabei der Fig. 3 zu entnehmen ist, werden bei dieser konventionellen Betriebsweise die Arbeitswalzenpositionen vornehmlich im positiven Bereich eingestellt, um so z. B. die Belastung der Gerüste zu kompensieren. Zum Teil wird das maximale Schiebelimit VPmax erreicht.
  • In den Figuren 5 und 6 wurden entsprechend den Figuren 3 und 4 die erhaltenen Ergebnisse für einen geringen Stützwalzenverschleiß oder eine niedrige Gerüstbelastung dargestellt. Die erhaltenen Kurvenzüge für die Arbeitswalzen-Verschiebe-position VP (Fig. 5) und für die Arbeitswalzen-Biegekraft BK (Fig. 6) ähneln in ihrer Charakteristik denen der Figuren 3 und 4, wobei bei annähernd gleicher Biegekraft nun die Arbeitswalzenverschiebewerte VP - entsprechend der geänderten Randbedingung - mehr im mittleren Verschiebestellbereich betrieben werden. Gemeinsam ist, dass insgesamt betrachtet bei einer konventionellen Verschiebepraxis der CVC-Arbeitswalzen der Verschiebebetrag relativ gering ist und entsprechend dem Walzprogramm die Arbeitswalzen-Biegekraft BK ab etwa dem 40. Band konstant verläuft (BKconst).
  • In den Figuren 7 bis 10 sind für das gleiche Walzprogramm die zu erwartenden Ergebnisse für das erfindungsgemäße zyklische Verschieben der CVC-Arbeitswalzen bzw. Arbeitwalzenbiegung bei unterschiedlicher Gerüstbelastung bzw. unterschiedlichem Stützwalzenverschleiß aufgetragen.
  • In den Figuren 7 und 8 sind die erhaltenen Ergebnisse für die Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP in mm (Fig. 7) und die aufgewendete Arbeitswalzen-Biegekraft BK in kN (Fig. 8) für einen hohen Stützwalzenverschleiß oder einer hohen Gerüstbelastung dargestellt. Deutlich gegenüber den Ergebnissen des konventionellen Verschiebens der Fig. 3 ist der große genutzte Einstellbereich der CVC-Arbeitswalzen, wobei die Walzen im positiven und auch im negativen Bereich betrieben werden.
  • In den Figuren 9 und 10 wurden entsprechend den Figuren 7 und 8 die erhaltenen Ergebnisse für einen geringen Stützwalzenverschleiß oder eine niedrige Gerüstbelastung dargestellt. Die erhaltenen Kurvenzüge für die Arbeitswalzen-Verschiebe-position VP (Fig. 9) und für die Arbeitswalzen-Biegekraft BK ähneln auch hier in ihrer Charakteristik denen der Figuren 7 und 8, wobei bei annähernd gleicher Biegekraft BK ein zyklisches Verschieben der CVC-Walzen entsprechend der geänderten Randbedingungen mehr im negativen Verschiebe-stellbereich stattfindet.
  • Charakteristisch für die erfindungsgemäße Betriebsweise des zyklischen Verschiebens ist das gegenläufige Zusammenspiel zwischen der Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP und der Arbeitswalzen-Biegekraft BK, das in den Zeichnungsfiguren deutlich wird. Bei einer Verschiebung der CVC-Arbeitswalzen in negativer Richtung VPn ist eine Biegung in positiver Richtung BKp erkennbar und umgekehrt.
  • Die durch das erfindungsgemäße zyklische Verschieben der CVC-Arbeitswalzen erzielte Arbeitswalzen-Verschleissvergleichmässigung wird in den Figuren 11 und 12 deutlich. Aufgetragen sind hier der Arbeitswalzenverschleiß AV in mm über die Arbeitswalzenballenlänge BL in mm, welcher am Ende des Walzprogramms entsteht. Bei etwa gleichem Verschleißbetrag in Ballenmitte ist die Walzenkontur WK bei der zyklischen Betriebsweise (Fig. 11) im Kantenbereich gegenüber der konventionellen Betriebsweise (Fig. 12) harmonischer ausgebildet, während bedingt durch die geringere Verschiebung bei der konventionellen Betriebsweise eine steilere Verschleißflanke mit eckigerem Übergang erkennbar ist.
  • Eine haromönischere Arbeitswalzenverschleisskontur wirkt sich positiv auf die Qualität der Bandkontur aus. Die Entstehung von Bandwulsten oder ein erhöhter Bandkantenabfall (Edge-Drop) kann somit effizienter kompensiert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • AV
    Arbeitswalzenverschleiß
    BB
    Bandbreite
    BD
    Fertigbanddicke
    BK
    Arbeitswalzen-Biegekraft
    BKconst
    konstante Biegekraft
    BKmax
    maximale Biegekraft
    BKp
    Biegung in positive Richtung
    BL
    Arbeitswalzen-Ballenlänge
    No.
    Coilanzahl
    VP
    Arbeitswalzen-Verschiebeposition
    VPmax
    maximales Schiebelimit
    VPmin
    minimales Schiebelimit
    VPn
    Verschiebung in negative Richtung
    VPp
    Verschiebung in positive Richtung
    WK
    Arbeitswalzenkontur

Claims (6)

  1. Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstrasse, bestehend aus
    zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist,
    - aus zwei Stützwalzen und gegebenenfalls zusätzlich zwei axial verschiebbaren Zwischenwalzen,
    und aus einem Arbeitswalzenbiegesystem und gegebenenfalls einem zusätzlichen Zwischenwalzenbiegesystem,
    wobei zur Regelung der Bandplanheit und des Bandprofils als Stellmechanismen die Arbeitswalzenbiegung oder die Arbeitswalzenverschiebung fallweise angewendet werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenbiegung von Band zu Band in einem definiert vorgegebenen Teil ihres Stellbereiches gleichzeitig eine zyklische erweiterte Verschiebung der Arbeitswalzen angeregt bzw. erzwungen wird, und durch die Kombination der Wirkung der beiden Stellsysteme (Arbeitswalzenbiegung und Arbeitswalzenverschiebung) sich in guter Näherung parabolisch wirkende Effekte dieser beiden Stellsysteme gegenseitig ergänzen,
    wobei das Zusammenwirken der Arbeitswalzenverschiebung und der Arbeitswalzenbiegung online von einem Prozessmodell gesteuert wird und
    wobei das zyklische Verändern der Arbeitswalzen nur in dem zulässigen Bereich durchgeführt wird, in dem die Bandqualitätsparameter wie Planheit (parabolische und höhere Ordnung), Bandkonturgüte sowie Bandprofilniveau erfüllt sind, und zur Einhaltung dieser Kriterien online durch das Prozessmodell der zyklische Verschiebehub überwacht und eingeschränkt werden kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in Abhängigkeit von den Randbedingungen wie beispielsweise Stützwalzenverschleiß, Thermischer Crown, Walzkraft etc. das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen bevorzugt entweder im positiven, negativen oder im gesamten Verschiebestellbereich durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen direkt vorgegeben oder indirekt durch das zyklische Verändern der Arbeitswalzenbiegung erzwungen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Arbeitswalzenbiegung durch eine zyklische Veränderung der Walzkraft bzw. der Walzkraftverteilung innerhalb der Walzstraße unterstützt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass statt oder ergänzend zur zyklischen Veränderung der Arbeitswalzenbiegung alternativ je nach Gerüstbauart die Zwischenwalzenbiegung oder Zwischenwalzenverschiebung oder ein Stützwalzenprofilstellglied in analoger Art eingesetzt werden, um eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenpositionen zu erzeugen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zyklische Verändern der Arbeitswalzen direkt nach dem Walzenwechsel oder kurz danach, beispielsweise nach den ersten fünf Bändern, aktiviert wird, da bei den ersten Einfahrbändern bei Einstellung von Profil und Planheit automatisch größere Verschiebepositionsänderungen zu erwarten sind.
EP05748365A 2004-06-28 2005-06-03 Verfahren zum walzen von bändern in einem walzgerüst Active EP1761347B1 (de)

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EP1761347A1 EP1761347A1 (de) 2007-03-14
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EP (1) EP1761347B1 (de)
JP (1) JP4850829B2 (de)
KR (1) KR101146934B1 (de)
CN (1) CN1976768B (de)
AT (1) ATE440680T1 (de)
BR (1) BRPI0509662A (de)
CA (1) CA2570865C (de)
DE (2) DE102004031354A1 (de)
ES (1) ES2328595T3 (de)
RU (1) RU2333810C2 (de)
TW (1) TWI347236B (de)
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