EP2737126B1

EP2737126B1 - Kalander

Info

Publication number: EP2737126B1
Application number: EP12734950.4A
Authority: EP
Inventors: Klaus Kubik; Helmut BRUDER; Udo KRÖLLS; Karl-Heinz MONTAG; Johannes Walterfang
Original assignee: Andritz Kuesters GmbH
Current assignee: Andritz Kuesters GmbH
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN103842587A; EP2913435B1; CN103842587B; WO2013013994A1; EP2913435A1; EP2737126A1; DE102011052229A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander zur Behandlung einer Warenbahn mit mehreren Walzen, wobei mindestens eine harte Walze vorgesehen ist, die mit zwei weichen Walzen zwei Walzenspalte bildet, wobei die harte Walze beheizt ist. Ein derartiger Kalander ist beispielsweise aus der DE 196 50 576 A1 bereits bekannt. Derartige Kalander dienen der Doppelkalandrierung von Warenbahnen.
Mit einer weichen Walze ist eine Walze bezeichnet, die einen elastischen Bezug bzw. Belag aufweist. Mit einer harten Walze ist eine Walze ohne einen derartigen Bezug gemeint. Die elastischen Bezüge beziehungsweise elastischen Beläge reagieren empfindlich auf hohe Überrollfrequenz und Temperatur. Auch große Linienkräfte beanspruchen die Beläge durch Walken enorm. Deshalb werden bei Hochleistungkalandern (hohe Linienkraft und Temperatur bei maximaler Geschwindigkeit) zwei weiche Walzen eingesetzt, die, zusammen mit einer weiteren Walze, zwei Walzenspalte bilden, um in einer Passage, also in einem Durchlauf der Warenbahn durch die zwei Walzenspalte, den erwünschten Effekt zu erzielen.
Aus der US 4,194,446 A ist eine Anordnung aus harten und weichen Walzen bekannt. Die Wirkebenen der weichen Walze mit der harten Walze liegen in einem Winkel zueinander, der kleiner als 180° ist.
Die EP 1 516 955 A1 zeigt einen Walzenstapel mit einer mittleren, harten Walze und drei, gleichmäßig über den Umfang der harten Walze verteilten, weichen Walzen.
Die US 4,128,053 A offenbart einen Superkalander, bei dem die Wirkebenen der weichen Walze mit der harten Walze in einem Winkel zueinander liegen, der kleiner als 180° ist.
Die US 3,610,137 A zeigt einen Kalander mit einer mittleren Walze und gleichmä-Big um den Umfang dieser mittleren Walze verteilten angeordneten äußeren Walzen.
Aus der DE 40 35 986 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der weiche Walzen an einer harten Walze anliegen und die Wirkebenen der weichen Walze mit der harten Walze in einem Winkel zueinander liegen, der kleiner als 180° ist.
Die FR 2 061 929 A5 offenbart eine Fernsteuerung des Druckes von Presswalzen, zum Abheben der Walzen beim Durchgang eines Materialabschnittes mit größerer Dicke.
Nachteilig bei bekannten Kalandern ist, dass die weichen Walzen weiterhin einer großen thermischen Belastung ausgesetzt sind und Ungleichmäßigkeiten in einem Walzenspalt, beispielsweise aufgrund der Passierung einer Dickstelle, beispielsweise einer Naht, große Auswirkungen auf den anderen Walzenspalt haben.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen derartigen Kalander und ein Verfahren ohne diese Nachteile zu schaffen.
Diese Aufgabe wird in ihrem vorrichtungsseitigen Aspekt durch den in Anspruch 1 wiedergegebenen Kalander gelöst. Der erfindungsgemäße Kalander zur Behandlung einer Warenbahn weist mehrere Walzen auf, wobei mindestens eine harte Walze vorgesehen ist, die mit zwei weichen Walzen zwei Walzenspalte bildet. Es ist denkbar, dass mehrere harte Walzen vorgesehen sind, die jeweils mit zwei weichen Walzen zwei Walzenspalte bilden. Vorzugsweise ist jedoch genau eine harte Walze vorgesehen, die mit zwei weichen Walzen zwei Walzenspalte bildet. Die mindestens eine harte Walze ist bevorzugt beheizt. Die Wirkebenen der weichen Walzen mit der harten Walze liegen in einem Winkel γ zueinander, der kleiner als 180° ist. Mit Wirkebenen der weichen Walze mit der harten Walze sind die Ebenen gemeint, die durch die Drehachse der harten Walze und die Drehachse der jeweiligen Belagwalze definiert sind.
Hierdurch werden mehrere Vorteile erreicht: Zum einen verringert sich die thermische Belastung der weichen Walzen durch die harte Walze aufgrund von Konvektion. Wenn die Wirkebenen der beiden weichen Walzen mit der harten Walze in einem Winkel zueinander liegen, der kleiner als 180° ist, wenn also mit anderen Worten die beiden Wirkebenen der beiden weichen Walzen nicht zu einer einzigen Ebene zusammenfallen, dann wirken sich zudem Ungleichmäßigkeiten in einem Walzenspalt weniger stark auf den anderen Walzenspalt aus.
Vorzugsweise liegt die Drehachse der harten Walze höher, als die Drehachse mindestens einer der weichen Walzen, bevorzugt als die Drehachsen der beiden weichen Walzen. Hierdurch kann die thermische Belastung der weichen Walzen durch die harte Walze aufgrund von Konvektion verringert werden.
Wenn die Drehachsen der beiden weichen Walzen auf einer Höhe liegen, dann ergibt sich, insbesondere wenn, wie bevorzugt der Durchmesser der beiden weichen Walzen übereinstimmt, eine besonders gleichmäßige geringe thermische Belastung der weichen Walzen.
Unabhängig von einem Übereinstimmen der Durchmesser der beiden weichen Walzen ergibt sich eine gleichmäßige thermische Belastung der weichen Walzen, wenn, wie bevorzugt, die harte Walze gleichmäßig über beiden weichen Walzen angeordnet ist, wenn also beide Wirkebenen betragsmäßig um den gleichen Winkel aus der Horizontalen gedreht sind.
Die Walzenspalte sind unabhängig voneinander steuerbar. Es kann also die Linienkraft in dem einen Walzenspalt unabhängig von der Linienkraft in dem anderen Walzenspalt angesteuert bzw. geregelt werden.
Der Winkel γ beträgt 90°. Bei einem Winkel γ von 90° stehen die beiden Wirkebenen senkrecht zueinander. Ungleichmäßigkeiten bzw. eine veränderte Linienkraft in einem Walzenspalt wirken sich daher geringstmöglich auf den anderen Walzenspalt aus. Durch die 90°- Anordnung können die Walzenspalte (fast) unabhängig voneinander variiert werden, ohne sich zu beeinflussen. Dies hat insbesondere beim Nahtdurchgang große Vorteile. Denn es ist eine Voraussetzung für folgenden Ablauf geschaffen: Der erste Walzenspalt öffnet sich, lässt die Dickstelle durch und schließt sofort wieder. Während dieses Vorgangs kalandriert der zweite Walzenspalt weiter, bis auch dieser kurz vor Nahtdurchlauf öffnet, die Verdickung passieren lässt und sich danach ebenfalls wieder schließt. So ist zu erreichen, dass nur ein Minimum an nicht- kalandrierter Ware verloren geht. Bei diesen Vorgängen muss immer nur ein Druck (also der Druck genau einer Walze) gesteuert werden, weil die 90° - Anordnung verhindert, dass sich die Linienkräfte gegenseitig beeinflussen. Im anderen Fall (γ ungleich 90°) muss bei Nahtdurchgang die jeweils andere Linienkraft mit verstellt werden. Es müssen also die Drücke zweier Walzen gleichzeitig verstellt werden. Dies ist ein steuerungstechnisch komplexer Vorgang, der zumindest viel Zeit in Anspruch nimmt und oft mehr Ausschuss produziert.
Vorzugsweise ist ein Dickstellensensor vorgesehen, der Dickstellen der Warenbahn detektiert. Bei den Dickstellen kann es sich um senkrecht oder schräg zur Vorlaufrichtung über die gesamte Breite der Warenbahn erstreckende Dickstellen, wie beispielsweise Nähte handeln oder um lediglich in einem Bereich der Warenbahn auftretende Verdickungen. Die Warenbahngeschwindigkeit ist regelmäßig durch die Drehgeschwindigkeit der Walzen bekannt oder kann durch einen Geschwindigkeitssensor ermittelt werden.
Vorzugsweise ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die aus den Werten des Dickstellensensors und der Warenbahngeschwindigkeit den Zeitpunkt errechnet, zu dem die Dickstelle die Walzenspalte passiert und kurz vor diesem Zeitpunkt jeweils die Linienkraft des jeweiligen Walzenspalts so reduziert, dass die Walzenspalte durchlaufen werden können, ohne dass Beschädigungen hervorgerufen werden. Vorzugsweise wird die Linienkraft lediglich für einen kurzen Zeitraum reduziert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beispielsweise die Passage von Nähten durch die Walzenspalte keine Beschädigungen am Kalander hervorruft und andererseits die Strecke der Warenbahn, die nicht in wünschenswertem Maße mit Druck beaufschlagt wurde, möglichst klein ist.
Die Veränderung der Linienkraft im Walzenspalt erfolgt bevorzugt durch Druckveränderung von einer weichen Walze.
Insbesondere in der Ausführungsform, in der die Wirkebenen der weichen Walzen mit der harten Walze in einem Winkel von 90° zueinander liegen, reduziert die Steuerungsvorrichtung die Linienkräfte der Walzenspalte vorzugsweise derart, dass sich die Zeiten, in denen die Linienkräfte der beiden Walzenspalte reduziert sind, nicht überschneiden. Dies ist möglich, weil die 90° - Anordnung verhindert, dass sich die Linienkräfte gegenseitig beeinflussen.
Vorzugsweise ist mindestens eine der weichen Walzen durchbiegungssteuerbar. Besonders bevorzugt handelt es sich bei mindestens einer der beiden weichen Walzen, bevorzugt bei beiden der weichen Walzen um eine schwimmende Walze. Mit einer schwimmenden Walze ist eine Walze gemeint, mit einer den arbeitenden Walzenumfang bildenden umlaufenden Hohlwalze und einem diese der Länge nach durchgreifenden, ringsum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze belassenen undrehbaren Querhaupt. In dem Zwischenraum zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupt ist mindestens eine mit Druckflüssigkeit füllbare Druckkammer gebildet, die durch eine Dichtungsanordnung abgeteilt ist. Die Dichtungsanordnung weist an den einander gegenüberliegenden Enden der Druckkammer Endquerdichtungen sowie längs des Querhauptes und der Hohlwalze auf beiden Seiten der Wirkebene der Walze sich erstreckende Längsdichtungen in Gestalt von Dichtleisten auf. Eine derartige Walze ist aus der DE 38 32 405 C1 bekannt.
Die Vorzüge der Erfindung kommen hierbei besonders zur Geltung. Denn eine schwimmende Walze weist ein Stahlrohr (Hohlwalze) auf, das konstruktionsbedingt eine gewisse Härte beziehungsweise Steifigkeit aufweisen muss. Hieraus folgt, dass sich bei der Passage einer Dickstelle durch den Walzenspalt eine relativ große Ungleichmäßigkeit in diesem Walzenspalt ergibt. Denn die schwimmende Walze kann beispielsweise nicht "punktuell" auf die zu erwartende Dickstelle eingestellt werden. Aufgrund ihrer Steifigkeit ergeben sich über die komplette Länge des Walzenspalts nicht unerhebliche Ungleichmäßigkeiten. Um die Linienkraft im Walzenspalt für die Dickstelle zu reduzieren, ist im Falle einer schwimmenden Walze zudem die Änderung mehrer Druckparameter notwendig. Dies kostet Zeit. Die 90° Anordnung der Wirkebenen zueinander in der bevorzugten Ausführungsform führt dazu, dass hierbei der zweite Walzenspalt nur geringfügig beeinflusst wird und die Ausschussstrecke der Warenbahn kurz bleibt.
In einer Ausführungsform ist mindestens eine der weichen Walzen, bevorzugt beide der weichen Walzen, eine stempelgestützte Walze, mit bevorzugt innerem Hub, bei der das Walzenrohr bevorzugt gleichzeitig den Belag beziehungsweise den Bezug darstellt. Mit einer derartigen Walze kann eine zu erwartende Dickstelle mit insgesamt geringerer bzw. zeitlich kürzerer Ungleichmäßigkeit im Walzenspalt passieren. Auch bei derartigen weichen Walzen wirkt es sich jedoch äußerst vorteilhaft aus, dass die thermische Belastung der weichen Walzen durch die harte Walze aufgrund Konvektion bei dem erfindungsgemäßen Kalander verringert ist.
Die Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt auch durch das in Anspruch 9 wiedergegebene Verfahren gelöst. Dieses enthält folgende Verfahrensschritte:

Führen der Warenbahn durch einen von einer harten und einer weichen Walze gebildeten Walzenspalt,
Vorzugsweise Umlenken der Warenbahn um eine Umlenkwalze,
Führen der Warenbahn durch einen zweiten Walzenspalt, der von einer zweiten weichen Walze und derselben harten Walze gebildet wird, wobei die Wirkebenen der weichen Walzen mit der harten Walze in einem Winkel γ zueinander liegen, der 90° beträgt, wobei die Linienkraft in dem einen Walzenspalt unabhängig von der Linienkraft in dem anderen Walzenspalt angesteuert bzw. geregelt wird.

Bevorzugt sind folgende weitere Verfahrensschritte vorgesehen:

Detektieren einer in der Warenbahn befindlichen Dickstelle, bevor diese die Walzenspalte erreicht hat.
Ermittlung des Zeitpunktes, zu dem die Dickstelle die Walzenspalte passieren wird,
Kurz vor diesem Zeitpunkten jeweils reduzieren der Linienkraft in den Walzenspalten derart, dass die Walzenspalte ohne Beschädigung des Belags der weichen Walzen von der Dickstelle durchlaufen werden können,
Erhöhung der Linienkräfte auf den ursprünglichen Wert.

Bei Nahtdurchgang wird bevorzugt wie folgt verfahren: Der erste Walzenspalt wird geöffnet, lässt die Dickstelle durch und schließt bevorzugt sofort wieder. Während dieses Vorgangs kalandriert der zweite Walzenspalt bevorzugt weiter, bis auch dieser kurz vor Nahtdurchlauf öffnet, die Verdickung passieren lässt und sich danach ebenfalls wieder schließt. So ist zu erreichen, dass nur ein Minimum an nicht- kalandrierter Ware verloren geht. Bei diesen Vorgängen wird bevorzugt immer nur ein Druck (also der Druck genau einer Walze) gesteuert. Die 90° - Anordnung verhindert dabei, dass sich die Linienkräfte gegenseitig beeinflussen.
Die Linienkräfte der beiden Walzenspalte werden also bevorzugt nicht gleichzeitig, sondern zeitversetzt reduziert. Die Zeiten, in denen die Linienkräfte der beiden Walzenspalte reduziert werden, überschneiden sich bevorzugt nicht. Die Linienkräfte der Walzenspalte werden unabhängig voneinander variiert. Die Steuerung der Linienkraft eines Walzenspalts berücksichtigt also nicht den Verlauf der Linienkraft des anderen Walzespalts.
Die Erfindung soll nun anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen schematisch und ausschnittsweise:

Fig. 1: einen aus dem Stand der Technik bekannten Kalander, bei dem die Wirkebenen der beiden weichen Walzen mit der harten Walze zu einer einzigen Ebene zusammenfallen und diese Ebene senkrecht steht;
Fig. 2: einen Kalander, bei dem die beiden Wirkebenen der beiden weichen Walzen mit der harten Walze zu einer einzigen Ebene zusammenfallen und diese Ebene waagerecht verläuft;
Fig. 3: einen Kalander, bei dem die beiden Wirkebenen der beiden weichen Walzen mit der harten Walze in einem 90° Winkel zueinander liegen und die Drehachse der harten Walze höher als genau eine der Drehachsen der weichen Walzen liegt und die Drehachsen der beiden weichen Walzen nicht auf einer Höhe liegen, sondern die Drehachse einer weichen Walze auf einer Höhe mit der Drehachse der harten Walze liegt;
Fig. 4: einen Kalander, bei dem die beiden Wirkebenen der beiden weichen Walzen mit der harten Walze in einem 90° Winkel zueinander liegen und die Drehachse der harten Walze höher liegt als beide Drehachsen der weichen Walzen und die Drehachsen der weichen Walzen auf einer Höhe liegen;
Fig. 5: einen Kalander, bei dem die Wirkebenen der beiden weichen Walzen mit der harten Walze in einem Winkel γ von etwa 120° zueinander liegen und die Drehachse der harten Walze höher als beide Drehachsen der weichen Walzen liegt und die Drehachsen der weichen Walzen auf einer Höhe liegen.

Die Kalander nach den Figuren 2 und 5 Fallen nicht unter die Ansprüche.
Der als Ganzes mit 100 bezeichnete Kalander ist ein Drei-Walzen-Kalander mit zwei voneinander unabhängig steuerbaren Walzenspalten für die Doppelkalandrierung von Warenbahnen, bestehend aus einer beheizten harten Tragwalze 3 und zwei durchbiegungssteuerbaren beziehungsweise biegegesteuerten Walzen 2, 4 mit elastischen Belägen. Bei der harten Walze 3 handelt es sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen um eine beheizte Stahlwalze. Bei den weichen Walzen 2, 4 handelt es sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen um schwimmende Walzen mit übereinstimmendem Durchmesser. Diese können auch temperiert sein.
Fig. 1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Kalander, bei dem alle drei Walzenachsen senkrecht übereinander in einer senkrechten Ebene liegen. Nachteilig hierbei ist, dass die thermische Belastung der oberen weichen Walze 2 durch die beheizte harte Walze 3 aufgrund von Konvektion, in Fig. 1 durch gewellte Pfeile dargestellt, groß ist.
Fig. 2 zeigt einen Kalander, bei dem alle drei Walzendrehachsen in einer waagerechten Ebene liegen. Die erneut durch gewellte Pfeile symbolisierte Konvektion führt zu einer geringeren thermischen Belastung der weichen Walzen, verglichen mit der Anordnung in Fig. 1.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten erfindungsgemäßen Kalander liegen die Wirkebenen der beiden weichen Walzen 2, 4 mit der harten Walze 3 in einem Winkel γ von etwa 120° zueinander. Die Wirkebenen der beiden weichen Walzen 2, 4 mit der harten Walze 3 schneiden sich an der Drehachse 9 der harten Walze. Ausgehen von dieser Schnittachse kann jede Wirkebene in einen Bereich 7a bzw. 8a, in dem auch die Drehachse der jeweiligen weichen Walze liegt und in einen Bereich, 7b bzw. 8b, in dem keine weitere Drehachse liegt, unterteilt werden. Im Rahmen dieser Druckschrift ist mit dem Winkel γ, in dem die Wirkebenen zueinander liegen, stets der Winkel der Bereiche 7a, 8a der Wirkebenen zueinander gemeint, in denen auch die Drehachsen der weichen Walzen liegen. Die gegenseitige Beeinflussung der Walzenspalte 5, 6 ist bei dem Kalander der Fig. 5 kleiner als bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Kalandern. Die harte Walze 3 ist gleichmäßig über beiden weichen Walzen 2, 4 angeordnet. Die beiden Drehachsen 10, 11 der beiden weichen Walzen 2, 4 liegen auf einer Höhe und beide weiche Walzen haben den gleichen Durchmesser, so dass die Wirkebenen 7, 8 der beiden weichen Walzen 2, 4 jeweils in einem Winkel α, β von 30° zur Horizontalen liegen. Mit anderen Worten sind beide Wirkebenen 7, 8 betragsmäßig um den gleichen Winkel α bzw. β aus der Horizontalen H gedreht. Die thermische Belastung der weichen Walzen ist geringer, als bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kalandern.
Fig. 3 zeigt einen Kalander 100, bei dem die Wirkebene 7 der einen weichen Walze 2 mit der harten Walze 3 in einem 90° Winkel zu der Wirkebene 8 der anderen weichen Walze 4 mit der harten Walze 3 liegt. Die Drehachse 10 der einen weichen Walze 2 ist auf einer Höhe mit der Drehachse 9 der harten Walze 3 angeordnet. Da keine der weichen Walzen 2, 4 oberhalb der beheizten harten Walze 3 angeordnet ist, ist die thermische Belastung der weichen Walzen durch die harte Walze aufgrund von Konvektion (erneut durch wellige Pfeile angedeutet) besser als bei dem in Fig. 1 gezeigten Kalander. Die auf gleicher Höhe mit der harten Walze 3 angeordnete weiche Walze 2 wird in einem vergleichbarem Maße thermisch belastet wie die weichen Walzen des in Fig. 2 gezeigten Kalanders. Die unter der harten Walze 3 angeordnete weiche Walze 4 wird in einem sehr geringen Maße thermisch belastet. Da die beiden Wirkebenen in einem 90° Winkel zueinander liegen, beeinflussen sich die Walzenspalte 5, 6 untereinander am geringstmöglichen, also auch noch geringer, als bei dem in Fig. 5 gezeigten Kalander. Wird in den Fugen beziehungsweise den Walzenspalten 5, 6 mit unterschiedlichen Linienkräften kalandriert, dann verläuft die Durchbiegung der beheizten Walze 3, hervorgerufen durch den Walzenspalt 5 genau senkrecht auf der Druckwirklinie des Walzenspalts 6 (gleiches gilt umgekehrt). Der dann auftretende Biegelinienfehler ist gering und kann vernachlässigt werden (es wird nur jeweils die Linienkraft reduziert).
Fig. 4 zeigt einen Kalander 100, bei dem die Wirkebenen 7, 8 der beiden weichen Walzen 2, 4 mit der harten Walze 3 ebenfalls in einem Winkel γ von 90° zueinander liegen. Im Unterschied zu dem Kalander in Fig. 3 sind die Drehachsen 10, 11 der beiden weichen Walzen 2, 4 auf gleicher Höhe angeordnet. Die harte Walze 3 ist gleichmäßig über beiden weichen Walzen 2, 4 angeordnet. Beide Wirkebenen sind betragsmäßig um den gleichen Winkel aus der Horizontalen gedreht. Beide weichen Walzen 2, 4 werden daher in gleichem geringem Maße durch die Konvektion thermisch belastet. Wie bei Fig. 3 beeinflussen sich die beiden Walzenspalte 5, 6 untereinander am geringstmöglichen. Der in Fig. 4 gezeigte Kalander weist die besten Eigenschaften aller gezeigten Kalander auf.
Bei den in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Kalandern wird die Warenbahn 1 durch einen von einer harten 3 und einer weichen Walze gebildeten Walzenspalt geführt, anschließend um eine Umlenkwalze umgelenkt, anschließend durch einen zweiten Walzenspalt geführt, der von einer zweiten weichen Walze und derselben harten Walze 3 gebildet wird, wobei die Wirkebenen 7, 8 der weichen Walzen 2, 4 mit der harten Walze 3 in einem Winkel γ zueinander liegen, der kleiner als 180° ist. Bei den Kalandern der Fig. 3 und 4 beträgt der Winkel γ etwa 90°.
Wie am besten Fig. 5 zeigt, ist besonders wichtig, sollte eine Dickstelle 13, wie beispielsweise eine Naht den Kalander 100 passieren, dass der Ausschuss (an nicht geglätteter Ware in Laufrichtung) minimal ist. Dies wird durch eine "schnelle" Ermittlung der Einstellparameter, deren Auf- und Abbau (also Realisierung und Rückgängigmachung) sowie der Unabhängigkeit der beiden Walzenspalte 5, 6 voneinander erreicht. Je geringer die Verstellparameter und die Anpassung an eine neue Linienkraft, umso rascher kann der Nahtdurchgang, mit minimalem Ausschuss erfolgen. Wenn eine Dickstelle 13, beispielsweise eine Naht gemeldet wird, dann ermittelt eine in den Figuren nicht gezeigte Steuerungsvorrichtung unter Berücksichtigung der Warenbahngeschwindigkeit, wann diese den Walzenspalt 5 und den Walzenspalt 6 durchlaufen wird. Kurz bevor der erste Walzenspalt 5 durch die Dickstelle 13 erreicht wird, wird die Linienkraft in diesem Walzenspalt so reduziert, dass dieser Walzenspalt 5, ohne den Kunststoffbelag der weichen Walze zu schädigen, durchlaufen werden kann. Nach dieser ersten Passage, also dem ersten Durchgang der Dickstelle durch einen Walzenspalt, wird die Linienkraft dieses Walzenspalts wieder auf den ursprünglichen Wert erhöht. Kurz vor Ankunft der Dickstelle am zweiten Walzenspalt 6 wird auch hier die Linienkraft in diesem Walzenspalt 6 abgesenkt, um den stoßreduzierten Dickstellendurchlauf zu ermöglichen. Hiernach wird die Anpressung wieder auf den vorherigen Wert gesteigert. Es ist wünschenswert, wenn die Walzenspalte 5, 6 dabei so gesteuert werden, dass sie sich gegenseitig möglichst wenig beeinflussen. Auch die Verschiebung des Druckpunktes am Walzenlager der beheizten Walze 3 durch die wechselnde Belastung soll sich hierbei nicht als Unstetigkeit im Prozess auswirken. Die 90° Anordnung, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist hierfür bestens geeignet, insbesondere dann, wenn wie bevorzugt, es sich bei den weichen Walzen 2, 4 um schwimmende Walzen handelt. Denn deren Durchbiegung ist durch die konstruktiv erforderliche Härte beziehungsweise Steifigkeit des systemimmanenten Stahlrohres (Hohlwalze) limitiert. Um die Linienkraft im Walzenspalt für die Dickstelle zu reduzieren, ist im Falle einer schwimmenden Walze also die Änderung mehrer Druckparameter notwendig. Dies kostet Zeit. Daher wirkt es sich besonders vorteilhaft aus, wenn diese Veränderung der Linienkraft in einem Walzenspalt sich möglichst wenig auf den anderen Walzenspalt auswirkt.
Bei stempelgestützten Walzen mit innerem Hub, bei denen das Walzenrohr auch gleichzeitig den Belag repräsentiert und, da das Walzenrohr nur einen geringen E-Modul besitzt, keine zusätzlichen Biegekräfte eingesteuert werden müssen (in den Zeichnungen nicht gezeigt), ist das Steuern bei Dickstellendurchgang einfacher, weil nur ein hydraulischer (Stempel-) Druck verändert werden muss. Die Unabhängigkeit der beiden Walzenspalte ist hier nicht in gleichem Maße von vonnöten, wie bei schwimmenden Walzen. Nachteilig ist, dass aufgrund des weicheren Walzenrohrs (beziehungsweise dem Walzenrohr mit einem geringeren E-Modul) eine hohe Präzision der Walze (Zylinderform, Rundlauf, gleiche Wanddicke) schwerer oder gar nicht zu erreichen ist. Obwohl also bei derartigen weichen Walzen nur geringe Bombagekräfte (Rohrbiegekräfte) benötigt werden, ist die erfindungsgemäße Anordnung auch derartiger Walzen vorteilhaft, da auch hier zur Verringerung der thermischen Belastung der weichen Walzen diese mit Vorteil möglichst weit unterhalb der beheizten Walze 3 platziert sind.

Bezugszeichenliste:

100: Kalander
1: Warenbahn
2,4: weiche Wälzen
3: harte Walze
5,6: Walzenspalte
7,8: Wirkebenen
7a, 8a: Bereiche der Wirkebenen
9: Drehachse der harten Walze
10,11: Drehachsen der weichen Walzen
12: Dickstellensensor
13: Dickstelle, z. B. Naht
α, β, γ: Winkel
g: Gewichtskraft
H: Horizontale

Claims

Kalander (100) zur Behandlung einer Warenbahn (1), mit mehreren Walzen (2, 3, 4), wobei mindestens eine harte Walze (3) vorgesehen ist, die mit zwei weichen Walzen (2, 4) zwei Walzenspalte (5, 6) bildet, wobei die harte Walze (3) bevorzugt beheizt ist, wobei die Wirkebenen (7, 8) der weichen Walzen (2, 4) mit der harten Walze (3) in einem Winkel (γ) zueinander liegen, der kleiner als 180° ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γ) 90° beträgt, wobei die Walzenspalte (5, 6) unabhängig voneinander steuerbar sind, also die Linienkraft in dem einen Walzenspalt unabhängig von der Linienkraft in dem anderen Walzenspalt angesteuert bzw. geregelt werden kann.
Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (9) der harten Walze (3) höher liegt, als die Drehachse (10, 11) mindestens einer der weichen Walzen (2, 4).
Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (9) der harten Walze (3) höher liegt, als die Drehachsen (10, 11) der beiden weichen Walzen (2, 4).
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (10, 11) der weichen Walzen (2, 4) auf einer Höhe liegen.
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dickstellensensor (12) vorgesehen ist, der Dickstellen (13) der Warenbahn (1) detektiert, Mittel zur Erfassung der Warenbahngeschwindigkeit und eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen sind, die aus den Werten des Dickstellensensors (12) und der Warenbahngeschwindigkeit den Zeitpunkt errechnet, zu dem die Dickstelle (13) die Walzenspalte (5, 6) passiert und vor diesem Zeitpunkt die Linienkraft des jeweiligen Walzenspalts (5, 6) so reduziert, dass die Walzenspalte (5, 6) durchlaufen werden können, ohne dass es zu Beschädigungen kommt.
Kalander nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung die Linienkräfte der Walzenspalte (5, 6) derart reduziert, dass sich die Zeiten, in denen die Linienkräfte der beiden Walzenspalte (5, 6) reduziert sind, nicht überschneiden.
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der weichen Walzen (2, 4) durchbiegungssteuerbar und bevorzugt eine schwimmende Walze ist.
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der weichen Walzen (2, 4) eine durchbiegungssteuerbare stempelgestützte Walze mit gegebenenfalls innerem Hub ist, bei der das Walzenrohr gleichzeitig den Belag der weichen Walze darstellt.
Verfahren zur Kalandrierung einer Warenbahn, mit den folgenden Verfahrensschritten:
- Führen der Warenbahn (1) durch einen von einer harten (3) und einer weichen Walze (2) gebildeten Walzenspalt (5),

- Umlenken der Warenbahn (1) um eine Umlenkwalze,

- Führen der Warenbahn (1) durch einen zweiten Walzenspalt (6), der von einer zweiten weichen Walze (4) und derselben harten Walze (3) gebildet wird, wobei die Wirkebenen (7, 8) der weichen Walzen (2, 4) mit der harten Walze (3) in einem Winkel(γ) zueinander liegen, der 90° beträgt, wobei die Linienkraft in dem einen Walzenspalt unabhängig von der Linienkraft in dem anderen Walzenspalt angesteuert bzw. geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 mit den weiteren Verfahrensschritten:
- Detektieren einer in der Warenbahn (1) befindlichen Dickstelle (13),

- Ermittlung des Zeitpunktes, zu dem die Dickstelle die Walzenspalte (5, 6) passieren wird,

- Vor diesem Zeitpunkten jeweils reduzieren der Linienkraft in den Walzenspalten (5 bzw. 6) derart, dass die Walzenspalte (5, 6) ohne Beschädigung des Belags der weichen Walzen (2, 4) von der Dickstelle (13) durchlaufen werden können,

- Erhöhung der Linienkräfte auf den ursprünglichen Wert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zeiten, in denen die Linienkräfte der beiden Walzenspalte reduziert werden, nicht überschneiden.