EP1789210B1 - Konvexwalze zur beeinflussung von profil und planheit eines walzbandes - Google Patents
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- EP1789210B1 EP1789210B1 EP05783941A EP05783941A EP1789210B1 EP 1789210 B1 EP1789210 B1 EP 1789210B1 EP 05783941 A EP05783941 A EP 05783941A EP 05783941 A EP05783941 A EP 05783941A EP 1789210 B1 EP1789210 B1 EP 1789210B1
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- B21B37/40—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using axial shifting of the rolls
Definitions
- the invention relates to a rolling stand for producing a rolled strip, comprising work rolls, which optionally supported on backup rolls or intermediate rolls and backup rolls, wherein the work rolls and / or the backup rolls and / or the intermediate rolls are axially displaceable against each other.
- a generic rolling mill is eg off DE 691 15 746 T known.
- Rolling mills are known with displaceable pairs of rolls, each roll at least one of these pairs of rollers is provided with a curved towards a ball end towards extending curved contour, which extend to the two rollers each to opposite sides over part of the Walzgutbreite, wherein the curved contour runs over the entire length of the bale of both rollers and has a shape in which the two bale contours complement each other in a certain relative axial position complementary.
- a rolling mill for the production of rolled strip in which the rollers are provided with a substantially over the entire length of the bale extending curved contour.
- the contours of all rollers are designed in the initial state or unloaded state, the axial course of the sum of the effective roll bale diameters in each relatively changed axial position of the rolls relative to each other assumes a course deviating from a constant course and follows a mathematical function symmetrical to the roll center.
- CVC Continuously Variable Crown
- the rolls provided with a convexly curved roll barrel section are formed with a roll diameter that is so large that the bending forces have a substantially parabolic (x 2 ) effect on the roll gap profile.
- Rolls with conventional x 3 -CVC cuts also provide a predominantly parabolic effect, so that there is hardly any actuator that can compensate for planarity errors of higher order. This is especially true for the so-called Z-high scaffolds, which are equipped due to the small work roll diameter for design reasons without work roll bending.
- the remaining rolls of the roll stand are formed with a continuous cylindrical roll barrel except the convex rolls.
- FIG. 1 a sexto-framework for the production of a rolled strip 1 with work rolls 10, 11, intermediate rolls 20, 21 and back-up rolls 30, 31 is shown.
- the work rolls 10, 11 and the support rollers 30, 31 are cylindrical over their entire length of bale and not axially displaceable in the illustrated embodiment, while the intermediate rollers 20, 21 according to the invention arranged axially displaceable in the direction of arrow 22 and with a partially convexly curved roll barrel section R (x) are formed.
- FIG. 2 the alternative application of the invention to inventively designed work rolls 15, 16 in a four-high stand for producing a rolled strip 1 with work rolls 15, 16 and back-up rolls 30, 31 is shown. While the cylindrical support rollers 30, 31 are arranged axially non-displaceable here, too, the work rolls 15, 16 designed as convex rolls can be axially displaced in the direction of the arrow 12. Compared to the training of the work rolls 10, 11 of the Sexto scaffold of FIG. 1 is clearly seen that the formation of the work rolls 15, 16 in the form of convex rolls leads to much thicker rolls.
- FIG. 3 are in a coordinate system, the possible adjustable nip profiles for a six-high rolling mill with small work rolls for two different intermediate rolls with convexly curved roll barrel section and a classic CVC intermediate roll for the entire displacement range but constant intermediate roll bending value.
- the diagram contains in vertical division the square influence of the nip, indicated by the symbols 25 for positive and 25 'for negative changes.
- the non-quadratic changes are indicated in horizontal division by the symbols 26 for positive and 26 'for negative changes. To illustrate the achievable effect of the horizontal scale is compared to the vertical reproduced much larger.
- FIG. 4 are in one of the FIG. 3 the corresponding nip roll profiles for the intermediate roll 20 according to the invention and for the classic CVC intermediate roll 20 ", which results if, in addition to the intermediate roll displacement, the intermediate roll deflection is variable FIG. 3
- the positioning field 23 for the intermediate roll 20 according to the invention and the steep field 24 for the CVC intermediate roll 20 " are clear.
- the positioning field 24 of the CVC intermediate roll 20" makes clear that a residual error x 4 always occurs at the zero point of the coordinate system (rectangular profile).
- FIG. 5 is an example achievable nip profile 3 for the six-high stand of Fig. 3 illustrated with inventively formed intermediate rolls when the optimum value for the intermediate roll bending and for the intermediate roll displacement is set.
- the course of the roll gap profile 3 is shown over the entire roll barrel length L and the position of the strip width 2. This illustration clearly shows that the roll gap profile 3 deviates from a linear horizontal course only in the area of the strip edges 5.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zur Herstellung eines Walzbandes, umfassend Arbeitswalzen, die sich gegebenenfalls an Stützwalzen oder Zwischenwalzen und Stützwalzen abstützen, wobei die Arbeitswalzen und/oder die Stützwalzen und/oder die Zwischenwalzen gegeneinander axial verschiebbar sind.
- Ein gattungsgemässes Walzgerüst ist z.B. aus
DE 691 15 746 T bekannt. - Bekannt sind Walzwerke mit verschiebbaren Walzpaaren, wobei jede Walze wenigstens eines dieser Walzenpaare mit einer in Richtung zu einem Ballenende hin verlaufenden, gekrümmten Kontur versehen ist, die sich an den beiden Walzen jeweils nach entgegengesetzten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite erstrecken, wobei die gekrümmte Kontur über die gesamte Ballenlänge beider Walzen verläuft und eine Gestalt hat, bei welcher die beiden Ballenkonturen sich in einer bestimmten relativen Axialstellung komplementär ergänzen.
- So wird in der
DE-C-36 24 241 ein Walzwerk beschrieben, bei dem die Arbeitswalzen jeweils eine sich zu einem Walzenende hin verjüngenden und zum anderen Ballenende hin erweiternde, gekrümmte Kontur aufweisen und gegensinnig in Achsrichtung in der Weise verstellbar angeordnet sind, dass jeweils das sich verjüngende Ende einer Arbeitswalze oder Zwischenwalze zwischen einer Walzgutkante und dem Ende der zugeordneten Stützwalze, vorzugsweise auf je eine Kante des Walzgutes ausgerichtet und gehalten ist. - Weiterhin ist aus der
EP 0 249 801 B1 ein Walzwerk zur Herstellung von Walzband bekannt, bei dem die Walzen mit einer im Wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten Kontur versehen sind. Die Konturen aller Walzen sind im Ausgangszustand bzw. unbelasteten Zustand so ausgebildet, dass der axiale Verlauf der Summe der wirksamen Walzenballendurchmesser in jeder relativ veränderten Axialstellung der Walzen zueinander einen von einem konstanten Verlauf abweichenden Verlauf einnimmt und einer zur Walzmitte symmetrischen mathematischen Funktion folgt. - Üblicherweise verläuft die gekrümmte Kontur der Walzen mathematisch gesehen nach einem Polynom dritter Ordnung. Anhand der in der Praxis genutzten Verschiebebeträge und der Biege-Ist-Werte an den Walzen ergibt sich in aller Regel ein positiver und negativer Stellbereich für die CVC-Walzen (CVC = Continuously Variable Crown). Der konventionelle CVC-Schliff ist dabei sinnvoll, wenn auch negative CRA-Werte verlangt werden (CRA = äquivalenter Crown zur normalen Bombierung einer Walze).
- In der Vergangenheit wurden im praktischen Betrieb negative Erfahrungen bezüglich Walzenverschleiß mit dem x3-Schliff der CVC-Walzen an Walzgerüsten der Sexto-Bauart gemacht. Die große Durchmesserdifferenz der Zwischenwalzen verursachte erhöhten Verschleiß und raue Oberflächen an den Stützwalzen, wobei das Schadensbild an den Stützwalzen nach einer längeren Laufzeit der Form des CVC-Schliffs entsprach. Auch bei Quarto-Gerüsten war die Schliff-Amplitude zunächst ebenfalls deutlich größer als für die gewalzten Programme erforderlich, so dass sich auch hier das ungünstige Verschleißbild an den Stützwalzen einstellte.
- Da anhand der in der Praxis genutzten Verschiebebeträge und Biege-Istwerte der negative Stellbereich des CVC-Schliffs in der Vergangenheit nicht immer erforderlich war, und unter Berücksichtigung der negativen Biegung vorwiegend nur positive CVC-Wirkungen gefordert werden, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Form des Walzenschliffes im rein positiven Bereich anzugeben, mit der auch die vorstehend genannten Nachteile des x3-Schliff der CVC-Walzen vermieden werden.
- Diese gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass sich die Walzenballenlänge L jeder Zwischenwalze in einem Sexto-Walzgerüst bzw. jeder Arbeitswalze in einem Quarto-Walzgerüst aus einem zylindrischen Walzenballenabschnitt Z und einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) zusammensetzt, wobei der Übergangspunkt A vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt im Bereich L/2 < = x < L wählbar ist (x wird vom zylindrischen Ballenende ab gerechnet), und die gekrümmte Kontur, die sich an den beiden Walzen jeweils nach entgegen gesetzten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite in Richtung zum Ballenende erstreckt, durch ein mathematisches Polynom R(x) = a0 + ... anxn mit n > = 5 beschrieben wird.
- Die Verwendung einer derartigen Konvexwalze mit teilweiser konvexen Kontur des Walzenballens, die letztendlich eine Untermenge von CVCplus ist, hat eine gleichmäßige Verteilung der Kontaktspannungen zwischen den übereinander liegenden Walzen zur Folge. Dies ist beispielsweise speziell bei Walzen mit einem S-förmigen Schliff (CVC) problematisch, da es hierbei zu lokalen Spannungsspitzen im Ballenbereich kommen kann, die einen vermehrten Walzenverschleiß verursachen und nur durch entsprechende Kompensationsschliffe der darüberliegenden Walzen verhindert werden können.
- Gemäß der Erfindung sind die mit einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt versehenen Walzen mit einem so großen Walzendurchmesser ausgebildet, dass die Biegekräfte sich im wesentlichen parabolisch (x2) auf das Walzspaltprofil auswirken.
- Walzen mit konventionellen x3-CVC-Schliffen liefern ebenfalls eine überwiegend parabolische Wirkung, so dass sich folglich kaum ein Stellglied ergibt, mit dem man Planheits-Fehler höherer Ordnung ausregeln kann. Dies gilt insbesondere auch für die sogenannten Z-high-Gerüste, die aufgrund des kleinen Arbeitswalzen-Durchmessers aus konstruktiven Gründen ohne Arbeitswalzenbiegung ausgestattet sind. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Zwischenwalzen oder Arbeitswalzen mit einem Schliff höherer Ordnung x5 + x6 + x7... kann dieser Nachteil verhindert werden.
- Durch das erfindungsgemäße Merkmal, dass der Übergangspunkt A vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt im Bereich L/2 < = x < L variabel wählbar eingestellt werden kann, können unterschiedliche Ziele der Profileinstellung erreicht werden. Liegt der Übergangspunkt A beispielsweise bei x = L/2, so werden überwiegend parabolische (x2) Planheitsfehler bekämpft, für einen Übergangspunkt A von x = > L/2 können mehr und mehr Fehler höherer Ordnung (x4 und höher) ausgeregelt werden.
- Damit die erfindungsgemäß gestalteten Walzen ihre volle Wirkung entfalten können, sind außer den Konvexwalzen die übrigen Walzen des Walzgerüstes mit einem durchgehend zylindrischen Walzenballen ausgebildet.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- die Walzen eines Sexto-Gerüstes mit erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenwalzen,
- Fig. 2
- die Walzen eines Quarto-Gerüstes mit erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitswalzen,
- Fig. 3
- einstellbare Walzspaltprofile für ein Sexto-Walzgerüst,
- Fig. 4
- Stellfelder auf der Basis des Sexto-Walzgerüstes der
Fig. 3 , - Fig. 5
- ein Walzspaltprofil für das Sexto-Walzgerüst der
Fig. 3 mit erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitswalzen, - Fig. 6
- ein Walzspaltprofil für das Sexto-Walzgerüst der
Fig. 3 mit klassischen CVC-Arbeitswalzen, - Fig. 7
- die Pressungsverteilung zwischen der Zwischenwalze und der Stütz-walze für das Walzspaltprofil der
Fig. 5 , - Fig. 8
- die Pressungsverteilung zwischen der Zwischenwalze und der Stütz-walze für das Walzspaltprofil der
Fig. 6 . - In
Figur 1 ist ein Sexto-Gerüst zur Herstellung eines Walzbandes 1 mit Arbeitswalzen 10, 11, Zwischenwalzen 20, 21 und Stützwalzen 30, 31 dargestellt. Die Arbeitswalzen 10, 11 und die Stützwalzen 30, 31 sind über ihre gesamte Ballenlange zylindrisch ausgebildet und im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht axial verschiebbar, während die Zwischenwalzen 20, 21 erfindungsgemäß in Pfeilrichtung 22 axial verschiebbar angeordnet und mit einem teilweise konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) ausgebildet sind. Der Übergangspunkt A zwischen dem gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) und dem verbleibenden zylindrischen Walzenballenabschnitt Z befindet sich bei den hier dargestellten Zwischenwalzen 20, 21 genau in der Mitte der Walzenballenlänge L, also bei x = L/2 (x wird vom zylindrischen Ballenende ab gerechnet), wodurch sich die Zwischenwalzen 20, 21 überwiegend zur Bekämpfung von parabolischen (x2) Planheitsfehlern eignen. - In der
Figur 2 ist die alternative Anwendung der Erfindung auf erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitswalzen 15, 16 bei einem Quarto-Gerüst zur Herstellung eines Walzbandes 1 mit Arbeitswalzen 15, 16 und Stützwalzen 30, 31 dargestellt. Während die zylindrischen Stützwalzen 30, 31 auch hier axial nicht verschiebbar angeordnet sind, lassen sich die als Konvexwalzen ausgebildeten Arbeitswalzen 15, 16 in Pfeilrichtung 12 axial verschieben. Gegenüber der Ausbildung der Arbeitswalzen 10, 11 des Sexto-Gerüstes derFigur 1 ist deutlich erkennbar, dass die Ausbildung der Arbeitswalzen 15, 16 in Form von Konvexwalzen zu wesentlich dickeren Walzen führt. - In der
Figur 3 sind in einem Koordinatensystem die möglichen einstellbaren Walzspaltprofile für ein Sexto-Walzgerüst mit kleinen Arbeitswalzen für zwei unterschiedliche Zwischenwalzen mit konvex gekrümmtem Walzenballenabschnitt und einer klassischen CVC-Zwischenwalze für den gesamten Verschiebebereich, aber konstanten Zwischenwalzenbiegewert, aufgetragen. Das Diagramm enthält dabei in vertikaler Teilung die quadratische Beeinflussung des Walzenspaltes, angedeutet durch die Symbole 25 für positive und 25' für negative Änderungen. Die nichtquadratischen Änderungen sind in horizontaler Teilung durch die Symbole 26 für positive und 26' für negative Änderungen gekennzeichnet. Zur Verdeutlichung der erzielbaren Wirkung ist der horizontale Maßstab gegenüber dem vertikalen wesentlich vergrößert wiedergegeben. - Wie dem Koordinatensystem zu entnehmen ist, ist bei einer Zwischenwalze 20 mit einem Übergangspunkt vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt von A = L/2 bei ihrer Verschiebung zwischen der maximalen Verschiebeposition 29 und der minimalen Verschiebeposition 29' eine überwiegend quadratische Profilbeeinflussung erkennbar. Bei einer Zwischenwalze 20' mit einem Übergangspunkt von A > L/2 wird bei ihrer entsprechenden Verschiebung zwischen den beiden möglichen Verschiebepositionen 29 und 29' eine Profilbeeinflussung im Bereich von x4 deutlich sichtbar. Die zum Vergleich dargestellte Profilbeeinflussung für eine klassische CVC-Zwischenwalze 20" zeigt ebenfalls wieder eine überwiegend quadratische Wirkung bei ihrer Verschiebung innerhalb der möglichen Grenzen 29 und 29'.
- In der
Figur 4 sind in einem derFigur 3 entsprechenden Koordinatensystem die möglichen Walzspaltprofile für die erfindungsgemäße Zwischenwalze 20 und für die klassische CVC-Zwischenwalze 20" eingetragen, die sich ergeben, wenn zusätzlich zur Zwischenwalzenverschiebung nun auch die Zwischenwalzenbiegung variabel ist. Auf der Basis des Sexto-Walzgerüst derFigur 3 ergibt sich nun das Stellfeld 23 für die erfindungsgemäße Zwischenwalze 20 und das Steilfeld 24 für die CVC-Zwischenwalze 20". Das Stellfeld 24 der CVC-Zwischenwalze 20" macht deutlich, dass immer ein Restfehler x4 zum Nullpunkt des Koordinatensystems (Rechteckprofil) auftritt. - In der
Figur 5 ist beispielhaft ein erreichbares Walzspaltprofil 3 für das Sexto-Walzgerüst derFig. 3 mit erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenwalzen dargestellt, wenn der optimale Wert für die Zwischenwalzenbiegung und für die Zwischenwalzenverschiebung eingestellt ist. Dargestellt ist der Verlauf des Walzspaltprofils 3 über die gesamte Walzenballenlänge L sowie die Lage der Bandbreite 2. Durch diese Darstellung ist deutlich erkennbar, dass lediglich im Bereich der Bandkanten 5 das Walzspaltprofil 3 von einem linearen horizontalen Verlauf abweicht. - Wie aus der
Figur 6 ersichtlich ist, verbleibt bei einem auf der Basis des gleichen Sexto-Walzgerüstes derFig. 3 bei Einsatz von klassisch ausgebildeten CVC-Zwischenwalzen ein von einem linearen horizontalen Verlauf abweichender x4-Restfehler im Walzspaltprofil, wie dieser sich auch schon in derFig. 4 zeigt. - Zu den guten Ergebnissen der Konvexwalzen mit dem horizontalen Verlauf des Walzspaltprofils 3 der
Fig. 5 ergibt sich auch noch die verschleißgünstigere Pressungsverteilung 4 zwischen der Zwischenwalze und der Stützwalze, dargestellt in derFigur 7 . - Aus dem Vergleich zu CVC-Walzen, die mit dem Walzspaltprofil 3 der
Fig. 6 eine Pressungsverteilung 4 zwischen der Zwischenwalze und der Stützwalze entsprechend derFigur 8 ergeben, wird deutlich, dass bei Verwendung von Konvexwalzen ein gleichförmigerer bzw. gleichmäßigerer Spannungsverlauf erhalten wird und die Walzenstandzeit für die Konvexwalzen somit entsprechend erhöht wird. -
- 1
- Walzband
- 2
- Walzbandbreite
- 3
- Walzspaltprofil
- 4
- Pressungsverteilung
- 5
- Bandkanten
- 10, 11
- zylindrische Arbeitswalze
- 12
- Verschieberichtung der Arbeitswalze
- 15, 16
- erfindungsgemäße Arbeitswalze
- 20, 20', 21
- Zwischenwalze
- 20"
- CVC- Zwischenwalze
- 22
- Verschieberichtung der Zwischenwalze
- 23, 24
- Stellfeld
- 25, 25'
- quadratischer Anteil
- 26, 26'
- nicht quadratischer Anteil
- 27
- Zwischenwalzenverschiebung
- 28
- Zwischenwalzenbiegung
- 29
- maximale Verschiebeposition
- 29'
- minimale Verschiebeposition
- 30,31
- Stützwalze
- A
- Übergangspunkt zwischen gekrümmtem und zylindrischem Walzenballenabschnitt
- L
- Walzenballenlänge
- R(x)
- konvexer Walzenballenabschnitt
- x
- Laufrichtung zur Lagebestimmung des Übergangspunktes A ab dem zylindrischen Walzenballenende
- Z
- zylindrischer Walzenballenabschnitt
Claims (5)
- Walzgerüst zur Herstellung eines Walzbandes (1), umfassend Arbeitswalzen (10, 11, 15, 16), die sich gegebenenfalls an Stützwalzen (30, 31) oder Zwischenwalzen (20, 21) und Stützwalzen (30, 31) abstützen, wobei die Arbeitswalzen (10, 11, 15, 16) und/oder die Stützwalzen (30, 31) und/oder die Zwischenwalzen (20, 21) gegeneinander axial verschiebbar sind, wobei sich die Ballenlänge L jeder Arbeitswalze (15, 16) in einem Quarto-Walzgerüst aus einem zylindrischen Walzenballenabschnitt Z und einem Konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ballenlänge L jeder Zwischenwalze (20, 21) in einem Sexto-Walzgerüst aus einem zylindrischen Walzenballenabschnitt Z und einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) zusammensetzt, wobei der Übergangspunkt A vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt, gerechnet ab dem zylindrischen Walzenballenende, im Bereich L/2 < = x < L wählbar ist und die gekrümmte Kontur, die sich an den beiden Walzen (15, 16, 20, 21) jeweils nach entgegen gesetzten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite in Richtung zum Ballenende erstreckt, durch ein mathematisches Polynom R (x) = a0 + ... anxn mit n > = 5 beschrieben wird.
- Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) versehenen, als Konvexwalzen bezeichnete Walzen (15, 16, 20, 21) mit einem so großen Walzendurchmesser ausgebildet sind, dass die Biegekräfte sich im Wesentlichen parabolisch (x2) auf das Walzspaltprofil (3) auswirken.
- Walzgerüst nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausregelung und Verhinderung von überwiegend parabolischen (x2) Planheitsfehlern der Übergangspunkt A auf einen Wert von x = L/2 festgelegt ist. - Walzgerüst nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausregelung und Verhinderung von überwiegenden Fehlern höherer Ordnung, x4 und hoher, der Übergangspunkt A auf einen Wert von x = > L/2 festgelegt ist. - Walzgerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass außer den mit einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) versehenen Walzen (15, 16, 20, 21) die übrigen Walzen des Walzgerüstes mit einem durchgehend zylindrischen Walzenballen Z ausgebildet sind.
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