EP2758190B1 - Walzanlage und -verfahren - Google Patents

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EP2758190B1
EP2758190B1 EP12791075.0A EP12791075A EP2758190B1 EP 2758190 B1 EP2758190 B1 EP 2758190B1 EP 12791075 A EP12791075 A EP 12791075A EP 2758190 B1 EP2758190 B1 EP 2758190B1
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EP
European Patent Office
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roll
rolling
stand
rolling mill
pass
Prior art date
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Active
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EP12791075.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2758190A2 (de
Inventor
Mark Haverkamp
Norbert Theelen
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP2758190A2 publication Critical patent/EP2758190A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2758190B1 publication Critical patent/EP2758190B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/10—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-gap, e.g. pass indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/10—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-gap, e.g. pass indicators
    • B21B38/105—Calibrating or presetting roll-gap

Definitions

  • the invention relates to a multi-stand rolling mill comprising at least two rollers mounted in a roll stand for receiving rolling forces in a roll bearing, means for displacing at least one roll with respect to the rolling stand and means for determining the rolling caliber, the determining means having a caliber reference and a Have room reference and means for measuring the relative position between the caliber reference and the room reference.
  • Such rolling plants are known per se, wherein the means for determining the rolling caliber in Anstellzylindern, with which the rollers can be employed, are arranged and determine the respective rolling caliber on the cylinder position or on the position of the corresponding piston.
  • the determination is made regularly via a room reference, which by definition is assumed to be spatially fixed, and via a caliber reference whose position serves as a measure of the position of the corresponding roller and thus as a measure of the rolling caliber.
  • the preambles of claims 1 and 4 are based on this internal prior art.
  • the DE 10 2007 048 686 A1 and the US 3,906,767 show similar Walzanalgen where the roll gap can be controlled.
  • a generic rolling mill can be characterized in that the caliber reference and / or the space reference are arranged with respect to a force flow occurring between roller and roll stand peripheral to the power flow.
  • the caliber reference and / or the space reference are arranged with respect to a force flow occurring between roller and roll stand peripheral to the power flow.
  • the space reference is advantageous for the space reference to be arranged outside a force introduction region in which the rolling forces are introduced into the rolling stand. This makes it possible to minimize the influence of stresses which are caused by the rolling forces. In addition, it has been found that this also maintenance problems can be minimized, as appropriate areas are often easier to access.
  • the space reference is located outside the force introduction area of the roll being measured.
  • each room reference is arranged outside a force introduction area in which rolling forces are introduced into the rolling stand. In this way, a space reference that is as fixed as possible can be provided, so that the corresponding measurement results are not or only minimally impaired.
  • the space reference, and preferably each space reference of at least one rolling stand be arranged on the rolling stand in the vicinity of a neutral area of the rolling stand between two force introduction areas in which rolling forces are introduced into the rolling stand. This also minimizes the influence of rolling stresses or forces. In addition, this results in less maintenance problems.
  • the term "in the vicinity” as used herein means that the space reference is located at twice the minimum thickness of the rolling stand or less or at least twice the minimum radial thickness or less from a neutral area.
  • a neutral area is subject to relatively little tension, so that the corresponding change in the stresses caused by rolling forces can exert less influence.
  • the "thickness of the roll stand” as defined in the present context the thickness of the roll stand parallel to the pass line or in the direction of the pass line of the rolling mill, while the "radial thickness” defined as the thickness of the roll stand radially or perpendicular to the pass line. Both sizes represent, in particular in their minimum value, a relatively reliable and practically comprehensible measure of the important dimensions of the force distribution present in the respective rolling stand.
  • a caliber reference arranged peripherally of the force flow can be realized in a particularly simple and reliable manner if the caliber reference is arranged on a rolling force-free projection.
  • the supernatant then follows without itself any tensions or moments to subject, the corresponding movement of the body on which the rolling force-free projection is arranged. It is advantageous, this rolling force-free supernatant as close as possible in the vicinity of the roller, for example on a rocker supporting the roller via a bearing or on a non-rotating assembly of the bearing itself.
  • the caliber reference can be arranged less than a bearing diameter of the roller bearing away from the roller bearing. This ensures that the caliber reference is arranged as close as possible to the roller itself.
  • a possible dense arrangement of the caliber reference on the roller can be realized if at least one of the rollers is mounted in a bearing body and the caliber reference is arranged on the bearing body. This also results in fewer measurement errors due to rolling stresses or forces, so that the correspondingly accurate statements about the rolling caliber are possible.
  • the bearing body has a rocker with a serving as a bearing body bearing side on which a displacement means for displacing the respective roller, such as the piston or the cylinder of a piston-cylinder unit acts, and with a guide side, wherein the caliber reference to the the guide side facing away from the bearing side is provided.
  • a displacement means for displacing the respective roller such as the piston or the cylinder of a piston-cylinder unit acts
  • a guide side wherein the caliber reference to the the guide side facing away from the bearing side is provided.
  • the measuring means may comprise a distance meter which measures the distance between caliber reference and room reference. In this way it can be concluded simply and reliably from the distance between caliber reference and space reference to the rolling caliber, since this requires only corresponding geometric conversions per se.
  • a calibration step may be performed prior to rolling in which the changes in the measurement result of the measuring means are recorded in a calibrating manner as a function of the roll position.
  • the distance meter is designed to be tactile or touching, so that it provides cost-effective and precise measurement results in particular even in the presence of dust and steam.
  • a generic rolling mill can be characterized in that the space reference is arranged separately from the mill stand. This ensures in any case that the space reference is independent of rolling stresses or forces, with possibly maintenance problems due to a more difficult accessibility and because of attaching the measuring means to the room reference or on the caliber reference must be taken into account if the rolling stand or only the caliber reference and the assembly bearing the caliber reference should be removed for maintenance or retooling and returned to the rolling mill. On the other hand, the most accurate statement about the rolling caliber can be ensured in this way.
  • the determining means or the measuring means can be calibrated. This then makes it possible to predict the reaction of the respective roller when the rollers are acted upon by the displacement means in accordance with the measurement results of the measuring means or determination means.
  • the rolling mill has a control circuit for controlling the rolling caliber, which comprises the determining means, and input means of measurement results of the calibration as a reference variable of the control loop, as a correction variable for the control variable of the control loop and / or as a correction variable for the determining means or the displacement means.
  • the measurement results resulting from the calibration by means of the offline calibration means can be introduced into the control loop.
  • these measurement results can only serve to correct the measurement results of the determination means or measuring means.
  • a correction of the manipulated variable or a correction of the action on the displacement means or on their own control loop can take place.
  • offline currently refers to work, activities or facilities that are only used when rolling is not carried out in the rolling mill.
  • the off-line calibration takes place inline, that is, when the respective rolls or associated rolling stands are arranged in the rolling line. Accordingly, it is also advantageous if the offline calibration can be arranged directly on the rolling mill or can be arranged to measure the rollers inline can.
  • the position of the rollers is measured directly for offline calibration in order to be able to calibrate the measuring means or determination means as precisely as possible in this way.
  • the setting of the rollers can be carried out within a control loop to take into account measurement results of the determination means, so that the rollers are each made as optimal as possible.
  • the control loop can also use measurement results from the rolling mill downstream workpiece measurements, such as pipe wall thickness measurements or cross-sectional measurements, as a controlled variable.
  • rolling stand means any structural unit that applies and compensates for the forces involved in rolling and rolling.
  • a rolling mill can be provided and designed as a frame and structurally movable unit for fast changing operations, but this is not absolutely necessary. Rather, the rolling mill can also be relatively rigidly connected to the rest of the rolling mill, so that change operations such as replacement of rollers or other wearing parts require major assembly activities.
  • the rolling mill 1 shown schematically comprises a multiplicity of roll stands 20, each with rollers 30 mounted on the roll stands 20.
  • the rolling stands 20 are aligned along a pass line 2, so that a work piece can be fed from an input side 12 along the pass line 2 to an exit side 13 can go through.
  • the respective space between the rollers 30 is referred to as a rolling caliber and is therefore a measure of the extent to which the rollers 30 act on the respective workpiece.
  • rollers 30 of the in FIG. 1 Concretely illustrated embodiment are mounted in rocker arms 45 as a bearing body 70, wherein the bearing body 70 is formed in a bearing side 46 of the rockers 45.
  • the rockers 45 also have a guide side 47, which ultimately defines the possibilities of movement of the rocker 45 by this leads the respective rocker 45.
  • the bearing side 46 and the bearing body 70 carries a roller bearing 35 which supports the roller 30 in each case.
  • a rolling force-free projection 75 is arranged, which can be used as caliber reference 54, as explained in more detail below with reference to the further embodiments.
  • this no-rolling projection 75 and thus the caliber reference 54 is arranged less than the bearing diameter of the roller bearing 35 of the roller bearing 35. It is also immediately apparent that the caliber reference 54 or the no-rolling projection 75 is arranged with respect to a force flow occurring between the respective roller 30 and the roll stand 20, peripheral to the force flow.
  • rollers 30 are arranged on the roll stand 20 and stored in each case adjustable via swing, the employment is carried out by the piston-cylinder units 42, which are supported on the one hand on the rockers 45 and on the other hand on the roll stand 20 and in turn take up the rolling forces as well as the caliber employment serve.
  • each force introduction areas 24, in which the supporting force and thus the rolling force is fed into the rolling mill 20 are supported on the roll stand 20.
  • Each of the rockers 45 has a non-rolling projection 75, as already described in relation to FIG. 1 was explained.
  • each distance meter 60 are arranged, which are supported on a support ring 78, which forms a space reference support 77.
  • a caliber reference 54 is arranged on each roller force-free projection 75 and a space reference 56 is arranged on the space reference carrier 77, which together with measuring devices 58 represented by the distance meters 60 form means 50 for determining the rolling caliber.
  • the support ring 78 and the space reference support 77 is fixed independently of the roll stand 20, so that the room references 56 are arranged separately from the roll stand 20.
  • FIG. 3 illustrated embodiment corresponds in essential parts of the embodiments according to FIGS. 1 and 2 , so that a renewed description of all details is omitted.
  • the carrier ring 78 attached to the rolling stand 20 but this is done in neutral areas 25, which are each to be found between two force introduction areas 24. In this way, voltages which could be routed into the space reference carrier 77 and which could lead to a displacement of the room references 56 can be reduced to a minimum.
  • even a movable and thus displacements compensating attachment of the carrier ring 78 may be provided on the rolling mill 20.
  • the space reference 46 is also arranged outside of a force introduction region, in which the rolling forces are introduced into the rolling stand 20, even in this arrangement.
  • FIG. 4 The arrangement shown corresponds essentially to the arrangement according to FIG. 3 , but here was dispensed with a support ring 78 as a space reference support 77. Rather, individual support arms 79 are arranged in neutral areas 25 of the roll stand 20, which serve as space reference support 77. Already such an arrangement leads to the fact that the room references 56 are arranged outside the force introduction areas 24 and thus peripherally the power flow.
  • FIG. 5 illustrated embodiments are located on the rolling stand 20 approaches that are attached to neutral areas 25 and projecting into the interior of the rolling stand 20, as support arms 79.
  • the support arms 79 may also be integrally formed with the rolling mill 20.
  • the rolling stand 20 is after FIG. 5 only around a 2-roll stand, while the arrangements after FIGS. 2 to 4 each 3-roll stands are. It is understood that in different embodiments, also rolling stands 20 with 4 and more rollers can be used accordingly. Incidentally, this differs in FIG. 5 illustrated embodiment not further from the embodiment according to FIG. 4 so that repetitions are omitted to explain equivalent components.
  • FIG. 6 The arrangement shown corresponds essentially to the arrangement according to FIG. 5 , wherein as displacement means 40 in the in FIG. 6 illustrated eccentric bushings 41 and as caliber reference 54 surface areas of the eccentric bushes 41, which are coaxial with the axis of the roller to be used, are used.
  • the eccentric bushes 41 are arranged on scaffold arms 21, which in turn are fixedly secured to the rolling stand 20, and accordingly, in the region of this fastening, force introduction areas 24 can be found in the rolling stand 20.
  • the framework arms 21 may also be formed integrally with the rolling stand.
  • the space reference support 77 and the support arms 79 are arranged independently of the roll stand 20, as this also with reference to the in FIG. 2 has already been explained by way of example, so that the room references 56 remain unaffected by any rolling forces.
  • a distance meter 60 for example, the arrangement according to FIG. 8 in which a measuring tip 61 with a measuring contour 62 adapted to the movement of the references 54, 56, a measuring foot 63 opposite this measuring contour 62 or the measuring tip 61 and a distance between the measuring tip 61 and the measuring foot 63 holding spring 64 is provided and in which in particular the measuring electronics spatially removed and therefore outside a range of high temperature and / or high mechanical stress, as this is to be found in the rolling usually in the vicinity of the roller, can be arranged.
  • the distance meter 60 after FIG. 8 a waveguide 65, which can interactively measure with a magnet 66 the respective distance between measuring tip 61 and measuring foot 63, wherein the actual evaluation of the measurement result determined via the waveguide 65 can then take place far outside.
  • the distance meter 60 is attached, for example, with its measuring foot 63 either to the caliber reference 54 or to the room reference 56, so that the measuring tip 61 is in each case mounted on the associated counterpart of this caliber reference 54 or the room reference 56.
  • LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 rolling plant 50 Determination means (numbered as an example) 2 pass line 12 input side 54 Caliber reference (numbered as an example) 13 output side 20 rolling mill 56 Room reference (numbered as an example) 21 Scaffolding arm (numbered as an example) 24 Force introduction area (shown as an example) 58 Measuring equipment (numbered as an example) 60 Distance meter (numbered as an example) 25 neutral area (shown as an example) 61 Probe 30 roller 62 the movement of the references 54, 56 adapted measuring contour 35 roller bearings 40 Transfer agent (numbered as an example) 63 measuring foot 64 Distance-keeping spring 41 eccentric 65 Waveguide for measurement 42 Piston-cylinder unit (numbered as an example) 66 magnet 70 bearing body 45 Swingarm (numbered as an example) 75 rolling force-free supern

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mehrgerüstige Walzanlage, mit wenigstens zwei in einem Walzgerüst zur Aufnahme von Walzkräften in einem Walzenlager gelagerten Walzen, mit Mitteln zum Verlagern wenigstens einer Walze in Bezug auf das Walzgerüst und mit Mitteln zum Bestimmen des Walzkalibers, wobei die Bestimmungsmittel eine Kaliberreferenz und eine Raumreferenz sowie Mittel zum Messen der relativen Position zwischen der Kaliberreferenz und der Raumreferenz aufweisen.
  • Derartige Walzanlagen sind an sich bekannt, wobei die Mittel zum Bestimmen des Walzkalibers in Anstellzylindern, mit denen die Walzen angestellt werden können, angeordnet sind und über die Zylinderposition bzw. über die Position des korrespondierenden Kolbens das jeweilige Walzkaliber bestimmen. Hierbei erfolgt die Bestimmung regelmäßig über eine Raumreferenz, welche definitionsgemäß als raumfest angenommen wird, und über eine Kaliberreferenz, deren Position als Maß für die Position der entsprechenden Walze und mithin als Maß für das Walzkaliber dient. Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 4 basieren auf diesem internen Stand der Technik. Die DE 10 2007 048 686 A1 und die US 3,906,767 zeigen ähnliche Walzanalgen bei denen der Walzspalt kontrolliert werden kann.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine gattungsgemäße Walzanlage bereitzustellen, die eine möglichst genaue Aussage über das Walzkaliber erlauben.
  • Als Lösung werden Walzanlagen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen, die es ggf. sogar erlauben, Aussagen über das Walzkaliber während des Walzens zu treffen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • So kann eine gattungsgemäße Walzanlage sich dadurch auszeichnen, dass die Kaliberreferenz und/oder die Raumreferenz in Bezug auf ein zwischen Walze und Walzgerüst auftretenden Kraftfluss peripher des Kraftflusses angeordnet sind. Hierdurch können durch Walzkräfte bedingte Verzerrungen der jeweiligen Messergebnisse minimiert und entsprechend möglichst genaue Aussagen über das Walzkaliber maximiert werden. Dieses gilt insbesondere auch im Vergleich zu den bekannten Walzanlagen, bei denen Kaliberreferenz und Raumreferenz jeweils in dem Zylinder, der zum Aufbringen der Walzkräfte unter Druck gesetzt wird, angeordnet sind. Dementsprechend ist hier naturgemäß mit kraftbedingten Einflüssen zu rechnen.
  • Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Raumreferenz außerhalb eines Krafteinleitungsgebiets, in welchem die Walzkräfte in das Walzgerüst eingeleitet werden, angeordnet ist. Hierdurch lässt sich der Einfluss von Spannungen, welche durch die Walzkräfte bedingt sind, minimieren. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass hierdurch auch Wartungsprobleme minimiert werden können, da entsprechende Gebiete häufig einfacher zugängig sind. Vorzugsweise ist die Raumreferenz außerhalb des Krafteinleitungsgebiets der Walze, die gerade vermessen wird, angeordnet. Insbesondere ist es dem entsprechend von Vorteil, wenn jede Raumreferenz außerhalb eines Krafteinleitungsgebiets, in welchem Walzkräfte in das Walzgerüst eingeleitet werden, angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine möglichst ortsfeste Raumreferenz bereitgestellt werden, so dass die entsprechenden Messergebnisse nicht bzw. nur minimal beeinträchtigt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Raumreferenz, und vorzugsweise jede Raumreferenz wenigstens eines Walzgerüsts, in der Nähe eines neutralen Gebiets des Walzgerüsts zwischen zwei Krafteinleitungsgebieten, in welchen Walzkräfte in das Walzgerüst eingeleitet werden, an dem Walzgerüst anzuordnen. Auch hierdurch lässt sich der Einfluss von Walzspannungen oder -kräften minimieren. Darüber hinaus folgen hieraus weniger Wartungsprobleme.
  • In diesem Zusammenhang sei dargelegt, dass der Begriff "in der Nähe" im vorliegenden Zusammenhang bedeutet, dass die Raumreferenz um die zweifache minimale Dicke des Walzgerüsts oder weniger bzw. um die zweifache minimale Radialstärke oder weniger von einem neutralen Gebiet entfernt angeordnet ist. Naturgemäß unterliegt ein neutrales Gebiet verhältnismäßig wenig Spannung, so dass dem entsprechend auch durch Walzkräfte bedingte Änderung der Spannungen weniger Einfluss ausüben kann. Hierbei definiert sich die "Dicke des Walzgerüsts" in vorliegendem Zusammenhang als die Stärke des Walzgerüsts parallel zur Passlinie bzw. in Richtung der Passlinie der Walzanlage, während sich die "Radialstärke" als die Stärke des Walzgerüsts radial bzw. senkrecht zur Passlinie definiert. Beide Größen stellen insbesondere in ihrem minimalen Wert ein relativ zuverlässiges und praktisch nachvollziehbares Maß für die in dem jeweiligen Walzgerüst vorhandenen wichtigen Dimensionierungen hinsichtlich der Kraftverteilung dar.
  • Eine peripher des Kraftflusses angeordnete Kaliberreferenz lässt sich besonders einfach und betriebssicher realisieren, wenn die Kaliberreferenz an einem walzkraftfreien Überstand angeordnet ist. Der Überstand folgt dann ohne selbst etwaigen Spannungen oder Momenten zu unterliegen, der entsprechenden Bewegung des Körpers, an dem der walzkraftfreie Überstand angeordnet ist. Hierbei ist es von Vorteil, diesen walzkraftfreien Überstand so eng wie möglich in der Nähe der Walze, beispielsweise an einer die Walze über ein Lager tragenden Schwinge oder an einer nicht rotierenden Baugruppe des Lagers selbst, anzuordnen.
  • Zur Minimierung von Messfehlern durch die Walzspannungen oder -kräfte, und mithin hinsichtlich einer möglichst genauen Aussage über das Walzkaliber vorteilhaft, kann die Kaliberreferenz weniger als einen Lagerdurchmesser des Walzenlagers entfernt von dem Walzenlager angeordnet sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Kaliberreferenz möglichst dicht an der Walze selbst angeordnet ist.
  • Ebenso lässt sich eine möglichst dichte Anordnung der Kaliberreferenz an der Walze realisieren, wenn wenigstens eine der Walzen in einem Lagerkörper gelagert ist und die Kaliberreferenz an dem Lagerkörper angeordnet ist. Auch hierdurch folgen weniger Messfehler durch Walzspannungen oder -kräfte, so dass dem entsprechend möglichst genaue Aussagen über das Walzkaliber ermöglicht sind.
  • Vorzugsweise weist der Lagerkörper eine Schwinge mit einer als Lagerkörper dienenden Lagerseite, auf welche ein Verlagerungsmittel zum Verlagern der jeweiligen Walze, wie beispielsweise der Kolben oder der Zylinder einer Kolben-Zylinder-Einheit, wirkt, und mit einer Führungsseite auf, wobei die Kaliberreferenz an der der Führungsseite abgewandten Seite der Lagerseite vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung liegt peripher des Kraftflusses, so dass dem entsprechend Messfehler minimiert werden können. Es versteht sich, dass anstelle von Kolben-Zylinder-Einheiten auch andere Verlagerungsmittel, wie beispielsweise elektromechanische Verlagerungsmittel ggf. mit einem hydraulischen Feststeller, zur Anwendung kommen können.
  • Die Messmittel können einen Abstandsmesser umfassen, der den Abstand zwischen Kaliberreferenz und Raumreferenz misst. Auf diese Weise kann einfach und zuverlässig von dem Abstand zwischen Kaliberreferenz und Raumreferenz auf das Walzkaliber geschlossen werden, da es hierzu an sich lediglich entsprechende geometrische Umrechnungen bedarf. Gegebenenfalls kann jedoch vor dem Walzen ein Kalibrierungsschritt vorgenommen werden, bei welchem die Änderungen des Messergebnisses der Messmittel in Abhängigkeit zu der Walzenposition kalibrierend aufgenommen werden.
  • Vorzugsweise ist der Abstandsmesser taktil bzw. berührend ausgebildet, so dass er insbesondere auch bei der Anwesenheit von Staub und Dampf kostengünstig und präzise Messergebnisse liefert.
  • Auch kann sich eine gattungsgemäße Walzanlage dadurch auszeichnen, dass die Raumreferenz separat vom Walzgerüst angeordnet ist. Hierdurch ist in jedem Fall sichergestellt, dass die Raumreferenz unabhängig von Walzspannungen oder -kräften ist, wobei gegebenenfalls Wartungsprobleme wegen einer schwierigeren Zugänglichkeit und wegen eines Anbringens der Messmittel an der Raumreferenz oder an der Kaliberreferenz in Kauf genommen werden müssen, falls das Walzgerüst oder aber lediglich die Kaliberreferenz und die Baugruppe, welche die Kaliberreferenz trägt, zu Wartungsarbeiten oder Umrüstarbeiten entfernt und wieder in die Walzanlage gebracht werden sollen. Andererseits kann auf diese Weise eine möglichst genaue Aussage über das Walzkaliber sichergestellt werden.
  • Durch offline-Kalibriermittel, die eine Messung des Walzkalibers unmittelbar an wenigstens einer Walze erlauben, können die Bestimmungsmittel bzw. die Messmittel kalibriert werden. Dieses ermöglicht dann, die Reaktion der jeweiligen Walze vorherzusagen, wenn über die Verlagerungsmittel entsprechend der Messergebnisse der Messmittel bzw. Bestimmungsmittel auf die Walzen eingewirkt wird.
  • Vorzugsweise weist die Walzanlage einen Regelkreis zum Regeln der Walzkaliber, welcher die Bestimmungsmittel umfasst, und Eingabemittel von Messergebnissen der Kalibriermittel als Führungsgröße des Regelkreises, als Korrekturgröße für die Stellgröße des Regelkreises und/oder als Korrekturgröße für die Bestimmungsmittel oder die Verlagerungsmittel auf. Auf diese Weise können die Messergebnisse, welche aus dem Kalibrieren mittels der offline-Kalibriermittel resultieren, in den Regelkreis eingeführt werden. Hierbei gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese Messergebnisse sinnvoll einzusetzen. Letztlich hängt es von den jeweiligen konkreten Bedingungen ab, was hier am vorteilhaftesten ist. So können diese Messergebnisse lediglich einer Korrektur der Messergebnisse der Bestimmungsmittel oder Messmittel dienen. Ebenso kann eine Korrektur der Stellgröße bzw. eine Korrektur der Einwirkung auf die Verlagerungsmittel bzw. auf deren eigenen Regelkreis erfolgen.
  • Durch eine offline-Kalibrierung der Bestimmungsmittel vor dem Walzen können genauere Aussagen über das Walzkaliber getätigt werden. Es versteht sich, dass dieses entsprechend vorteilhaft auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung bei einem gattungsgemäßen Walzverfahren zur Anwendung kommen kann.
  • Hierbei versteht es sich, dass eine derartige Kalibrierung nicht jedes Mal vor jedem Walzen erfolgen muss. Vielmehr kann eine derartige Kalibrierung beispielsweise bei größeren Umrüstarbeiten oder bei Wartungsarbeiten vorgenommen werden.
  • In diesem Zusammenhang sei erläutert, dass der Begriff "offline" sich gerade auf Arbeiten, Tätigkeiten bzw. Einrichtungen bezieht, die lediglich dann zum Einsatz kommen, wenn in der Walzanlage nicht gewalzt wird.
  • Vorzugsweise erfolgt das offline-Kalibrieren inline, das heißt dann, wenn die jeweiligen Walzen bzw. zugehörigen Walzgerüste in der Walzstrecke angeordnet sind. Dem entsprechend ist es auch von Vorteil, wenn die offline-Kalibriermittel unmittelbar an der Walzanlage angeordnet werden bzw. angeordnet werden können, um die Walzen inline messen zu können.
  • Andererseits ist es auch denkbar, outline-Messungen durchzuführen, um das Walzkaliber unmittelbar zu messen.
  • Vorzugsweise wird zur offline-Kalibration die Lage der Walzen unmittelbar gemessen, um auf diese Weise die Messmittel bzw. Bestimmungsmittel möglichst präzise kalibrieren zu können.
  • Das Anstellen der Walzen kann innerhalb eines Regelkreises zur Berücksichtigung von Messergebnissen der Bestimmungsmittel erfolgen, so dass die Walzen jeweils möglichst optimal angestellt werden. Gegebenenfalls kann der Regelkreis auch Messergebnisse aus der Walzanlage nachgeschalteten Werkstückvermessungen, wie beispielsweise von Rohrwanddickenmessungen oder von Querschnittsmessungen, als Regelgröße nutzen.
  • In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff "Walzgerüst" jede strukturelle Einheit, welche die beim Walzen auftretenden und zur walzenden Umformung notwendigen Kräfte aufbringt und kompensiert. Insofern kann ein Walzgerüst als Rahmen und baulich bewegliche Einheit für schnelle Wechselvorgänge vorgesehen und ausgelegt sein, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Vielmehr kann das Walzgerüst auch relativ rigide mit der restlichen Walzanlage verbunden sein, so dass Wechselvorgängen wie beispielsweise ein Auswechseln von Walzen oder sonstiger Verschleißteile größere Montagetätigkeiten bedingen.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht einer Walzanlage;
    Figur 2
    eine schematische Frontansicht eines in der Walzanlage nach Figur 1 einsetzbaren Walzgerüsts mit einem unabhängig von einem Walzgerüst befestigten Referenzträger;
    Figur 3
    eine schematische Frontansicht eines weiteren in der Walzanlage nach Figur 1 einsetzbaren Walzgerüsts mit einem in einem neutralen Gebiet des Walzgerüsts an dem Walzgerüst befestigten Referenzträger;
    Figur 4
    eine schematische Frontansicht eines weiteren in der Walzanlage nach Figur 1 einsetzbaren Walzgerüsts mit in neutralen Gebieten des Walzgerüsts an dem Walzgerüst befestigten Referenzträgern;
    Figur 5
    eine schematische Frontansicht eines weiteren in der Walzanlage nach Figur 1 einsetzbaren Walzgerüsts mit in neutralen Gebieten des Walzgerüsts an dem Walzgerüst befestigten Referenzträgern;
    Figur 6
    eine schematische Frontansicht eines weiteren in der Walzanlage nach Figur 1 einsetzbaren Walzgerüsts mit in neutralen Gebieten des Walzgerüsts an dem Walzgerüst befestigten Referenzträgern und Exzenterbuchsen zur Anstellung der Walzen;
    Figur 7
    eine schematische Frontansicht eines weiteren in der Walzanlage nach Figur 1 einsetzbaren Walzgerüsts mit unabhängig von dem Walzgerüst befestigten Referenzträgern und Exzenterbuchsen zur Anstellung der Walzen; und
    Figur 8
    einen Schnitt durch einen Abstandmesser, bei welchem insbesondere die Mess-elektronik entfernt und mithin außerhalb eines Bereichs mit hoher Temperatur und/oder hoher mechanischer Belastung angeordnet werden kann.
  • Die in Figur 1 schematisch dargestellte Walzanlage 1 umfasst eine Vielzahl an Walzgerüsten 20 mit jeweils an den Walzgerüsten 20 gelagerten Walzen 30. Die Walzgerüste 20 sind entlang einer Passlinie 2 ausgerichtet, so dass ein Werkstück von einer Eingangsseite 12 aus die Walzen 30 entlang der Passlinie 2 zu einer Ausgangsseite 13 hin durchlaufen kann.
  • Der jeweils zwischen den Walzen 30 befindliche Raum wird als Walzkaliber bezeichnet und ist mithin ein Maß dafür, in welchem Umfang die Walzen 30 auf das jeweilige Werkstück einwirken.
  • Es ist unmittelbar nachvollziehbar, dass genaue Kenntnisse des jeweiligen Walzkalibers es erlauben, den Walzvorgang vorteilhaft zu beeinflussen.
  • Die Walzen 30 des in Figur 1 konkret dargestellten Ausführungsbeispiels sind in Schwingen 45 als Lagerkörper 70 gelagert, wobei der Lagerkörper 70 in einer Lagerseite 46 der Schwingen 45 ausgebildet ist.
  • Die Schwingen 45 weisen darüber hinaus eine Führungsseite 47 auf, welche letztlich die Bewegungsmöglichkeiten der Schwinge 45 definiert, indem diese die jeweilige Schwinge 45 führt.
  • Hierzu trägt die Lagerseite 46 bzw. der Lagerkörper 70 ein Walzenlager 35, welches jeweils die Walze 30 lagert.
  • An der der Führungsseite 47 abgewandten Seite der Lagerseite 46 ist ein walzkraftfreier Überstand 75 angeordnet, welcher als Kaliberreferenz 54, wie nachfolgend anhand der weiteren Ausführungsbeispiele noch im Detail erläutert, genutzt werden kann. Wie unmittelbar ersichtlich, ist dieser walzkraftfreie Überstand 75 und mithin die Kaliberreferenz 54 weniger als der Lagerdurchmesser des Walzenlagers 35 von dem Walzenlager 35 angeordnet. Auch ist unmittelbar nachvollziehbar, dass die Kaliberreferenz 54 bzw. der walzkraftfreie Überstand 75 in Bezug auf einen zwischen der jeweiligen Walze 30 und dem Walzgerüst 20 auftretenden Kraftfluss peripher des Kraftflusses angeordnet ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass an der Lagerseite 46 von dem Kaliber wegweisend ein eine Kolben-Zylinder-Einheit 42 in Richtung auf das Kaliber bzw. auf die Passlinie 2 die Walzen 30 jeweils mit einer Kraft beaufschlagen kann, wie beispielhaft in Figuren 2 bis 5 exemplarisch erläutert. Wie anhand Figur 1 zu erkennen, sind eine entsprechende Anlagefläche, an welcher die Kolben-Zylinder-Einheit 42 angreifen kann, weit entfernt von dem walzkraftfreien Überstand 75 bzw. der zugehörigen Kaliberreferenz 54 angeordnet, so dass letztere peripher des Kraftflusses zu finden sind. In abweichenden Ausführungsformen können anstelle der Kolben-Zylinder-Einheiten 42 auch andere Verlagerungsmittel 40, wie beispielsweise elektromechanische Verlagerungsmittel ggf. mit einem hydraulischen Feststeller, zur Anwendung kommen.
  • Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Walzen 30 an dem Walzgerüst 20 angeordnet und jeweils über Schwingen anstellbar gelagert, wobei die Anstellung durch die Kolben-Zylinder-Einheiten 42 erfolgt, welche sich einerseits an den Schwingen 45 und andererseits an dem Walzgerüst 20 abstützen und ihrerseits die Walzkräfte aufnehmen sowie der Kaliberanstellung dienen.
  • Jeweils dort, wo die Kolben-Zylinder-Einheit 42 als die Walzen 30 verlagernde Verlagerungsmittel 40 sich an dem Walzgerüst 20 abstützen, liegen jeweils Krafteinleitungsgebiete 24, in denen die Abstützkraft und mithin die Walzkraft in das Walzgerüst 20 geleitet wird.
  • Jede der Schwingen 45 weist einen walzkraftfreien Überstand 75 auf, wie er bereits in Bezug auf Figur 1 erläutert wurde.
  • An den walzkraftfreien Überständen 75 sind jeweils Abstandsmesser 60 angeordnet, welche sich an einem Trägerring 78, welcher einen Raumreferenzträger 77 bildet, abstützen.
  • In Bezug auf jeden Abstandsmesser 60 ist an jedem walzkraftfreien Überstand 75 eine Kaliberreferenz 54 und an dem Raumreferenzträger 77 eine Raumreferenz 56 angeordnet, die gemeinsam mit durch die Abstandsmesser 60 verkörperten Messmitteln 58 Mittel 50 zum Bestimmen des Walzkalibers bilden.
  • Bei dem In Figur 2 darstellten Ausführungsbeispiel ist der Trägerring 78 bzw. der Raumreferenzträger 77 unabhängig vom Walzgerüst 20 befestigt, so dass die Raumreferenzen 56 separat vom Walzgerüst 20 angeordnet sind.
  • Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht in wesentlichen Teilen den Ausführungsbeispielen nach Figuren 1 und 2, so dass auf eine erneute Schilderung sämtlicher Details verzichtet wird. Jedoch ist bei dem Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Trägerring 78 an dem Walzgerüst 20 befestigt, was jedoch in neutralen Gebieten 25 erfolgt, die jeweils zwischen zwei Krafteinleitungsgebieten 24 zu finden sind. Auf diese Weise können Spannungen, welche in den Raumreferenzträger 77 geleitet werden könnten und zu einer Verlagerung der Raumreferenzen 56 führen könnten, auf ein Minimum reduziert werden. Gegebenenfalls kann sogar eine bewegliche und mithin Verlagerungen ausgleichende Befestigung des Trägerrings 78 an dem Walzgerüst 20 vorgesehen sein.
  • Wie unmittelbar nachvollziehbar ist auch bei dieser Anordnung die Raumreferenz 46 jeweils außerhalb eines Krafteinleitungsgebiets, in welchem die Walzkräfte in das Walzgerüst 20 eingeleitet werden, angeordnet.
  • Die in Figur 4 dargestellte Anordnung entspricht im Wesentlichen der Anordnung nach Figur 3, wobei hier jedoch auf einen Trägerring 78 als Raumreferenzträger 77 verzichtet wurde. Vielmehr sind in neutralen Gebieten 25 des Walzgerüsts 20 jeweils einzelne Trägerarme 79 angeordnet, welche als Raumreferenzträger 77 dienen. Bereits eine derartige Anordnung führt dazu, dass die Raumreferenzen 56 außerhalb der Krafteinleitungsgebiete 24 und mithin peripher des Kraftflusses angeordnet sind.
  • Auch bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen am Walzgerüst 20 befindliche Ansätze, die an neutralen Gebieten 25 angesetzt und in das Innere des Walzgerüsts 20 ragen, als Trägerarme 79. Je nach konkreter Ausführungsform können die Trägerarme 79 auch einstückig mit dem Walzgerüst 20 ausgebildet sein.
  • Darüber hinaus handelt es sich bei dem Walzgerüst 20 nach Figur 5 lediglich um ein 2-Walzengerüst, während die Anordnungen nach Figuren 2 bis 4 jeweils 3-Walzengerüste sind. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen ohne Weiteres auch Walzengerüste 20 mit 4 und mehr Walzen dementsprechend zur Anwendung kommen können. Im Übrigen unterscheidet sich das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel nicht weiter von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4, so dass auf Wiederholungen zur Erläuterung gleichwirkender Baugruppen verzichtet wird.
  • Die in Figur 6 dargestellte Anordnung entspricht im Wesentlichen der Anordnung nach Figur 5, wobei als Verlagerungsmittel 40 bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel Exzenterbuchsen 41 und als Kaliberreferenz 54 Oberflächenbereiche der Exzenterbuchsen 41, welche koaxial zur Achse der Walze mit verlagert werden, genutzt werden.
  • Die Exzenterbuchsen 41 sind an Gerüstarmen 21 angeordnet, die ihrerseits fest an dem Walzgerüst 20 befestigt sind, wobei dementsprechend im Bereich dieser Befestigung Krafteinleitungsgebiete 24 in das Walzgerüst 20 hinein zu finden sind. Je nach konkreter Umsetzung dieses Ausführungsbeispiels können die Gerüstarme 21 auch einstückig mit dem Walzgerüst ausgebildet sein.
  • Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, welches in den meisten Teilen dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 entspricht, sind die Raumreferenzträger 77 bzw. die Trägerarme 79 unabhängig vom Walzgerüst 20 angeordnet, wie diese auch anhand des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels exemplarisch bereits erläutert wurde, so dass die Raumreferenzen 56 von etwaigen Walzkräften unbeeinflusst bleiben.
  • Als Abstandsmesser 60 kann beispielsweise die Anordnung nach Figur 8 genutzt werden, bei welcher eine Messspitze 61 mit einer der Bewegung der Referenzen 54, 56 angepassten Messkontur 62, ein dieser Messkontur 62 bzw. der Messspitze 61 gegenüberliegenden Messfuss 63 und eine den Abstand zwischen der Messspitze 61 und dem Messfuss 63 haltenden Feder 64 vorgesehen ist und bei welcher insbesondere die Messelektronik räumlich entfernt und mithin außerhalb eines Bereichs mit hoher Temperatur und/oder hoher mechanischer Belastung, wie dieser beim Walzen in der Regel in der Nähe der Walze zu finden ist, angeordnet werden kann.
  • Hierzu weist der Abstandsmesser 60 nach Figur 8 einen Wellenleiter 65 auf, der mit einem Magneten 66 wechselwirkend den jeweiligen Abstand zwischen Messspitze 61 und Messfuss 63 messen kann, wobei die eigentliche Auswertung des über den Wellenleiter 65 ermittelten Messergebnisses dann weit außerhalb erfolgen kann.
  • Der Abstandsmesser 60 wird beispielsweise mit seinem Messfuss 63 entweder an der Kaliberreferenz 54 oder an der Raumreferenz 56 angebracht, so dass die Messspitze 61 jeweils auf das zugehörige Gegenstück dieser Kaliberreferenz 54 oder der Raumreferenz 56 aufsetzt. Bezugszeichenliste:
    1 Walzanlage 50 Bestimmungsmittel (exemplarisch beziffert)
    2 Passlinie
    12 Eingangsseite 54 Kaliberreferenz (exemplarisch beziffert)
    13 Ausgangsseite
    20 Walzgerüst 56 Raumreferenz (exemplarisch beziffert)
    21 Gerüstarm (exemplarisch beziffert)
    24 Krafteinleitungsgebiet (exemplarisch dargestellt) 58 Messmittel (exemplarisch beziffert)
    60 Abstandsmesser (exemplarisch beziffert)
    25 neutrales Gebiet (exemplarisch dargestellt)
    61 Messspitze
    30 Walze 62 der Bewegung der Referenzen 54, 56 angepasste Messkontur
    35 Walzenlager
    40 Verlagerungsmittel (exemplarisch beziffert) 63 Messfuß
    64 Abstand haltende Feder
    41 Exzenterbuchse 65 Wellenleiter zur Messung
    42 Kolben-Zylinder-Einheit (exemplarisch beziffert) 66 Magnet
    70 Lagerkörper
    45 Schwinge (exemplarisch beziffert) 75 walzkraftfreier Überstand
    46 Lagerseite (exemplarisch beziffert) 77 Raumreferenzträger
    47 Führungsseite (exemplarisch beziffert) 78 Trägerring
    79 Trägerarm

Claims (8)

  1. Mehrgerüstige Walzanlage (1) mit wenigstens zwei in einem Walzgerüst (20) zur Aufnahme von Walzkräften in einem Walzenlager (35) gelagerten Walzen (30), mit Mitteln (40) zum Verlagern wenigstens einer Walze (30) in Bezug auf das Walzgerüst (20) und mit Mitteln (50) zum Bestimmen des Walzkalibers, wobei die Bestimmungsmittel (50) je Walze (30) eine Kaliberreferenz (54) und eine Raumreferenz (56) sowie Mittel (58) zum Messen der relativen Position zwischen der Kaliberreferenz (54) und der Raumreferenz (56) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumreferenz (56) in Bezug auf einen zwischen Walze (30) und Walzgerüst (20) auftretenden Kraftfluss peripher des Kraftflusses und in der Nähe eines neutralen Gebiets (25) des Walzgerüsts (20) zwischen zwei Krafteinleitungsgebieten (24), in welchen Walzkräfte in das Walzgerüst (20) eingeleitet werden, an dem Walzgerüst (20) angeordnet ist, wobei auf das neutrale Gebiet (25) durch Walzkräfte bedingte Änderungen der Spannung weniger Einfluss ausüben.
  2. Walzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Raumreferenz (56) außerhalb eines Krafteinleitungsgebiets, in welchem Walzkräfte in das Walzgerüst (20) eingeleitet werden, angeordnet ist.
  3. Walzanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass die Kaliberreferenz (54) an einem walzkraftfreien Überstand (75) angeordnet ist.
  4. Mehrgerüstige Walzanlage (1) mit wenigstens zwei in einem Walzgerüst (20) zur Aufnahme von Walzkräften in einem Walzenlager (35) gelagerten Walzen (30), mit Mitteln (40) zum Verlagern wenigstens einer Walze (30) in Bezug auf das Walzgerüst (20) und mit Mitteln (50) zum Bestimmen des Walzkalibers, wobei die Bestimmungsmittel (50) je Walze (30) eine Kaliberreferenz (54) und eine Raumreferenz (56) sowie Mittel (58) zum Messen der relativen Position zwischen der Kaliberreferenz (54) und der Raumreferenz (56) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumreferenz (56) separat vom Walzgerüst (20) angeordnet ist.
  5. Walzanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch offline-Kalibriermittel, die eine Messung des Walzkalibers unmittelbar an wenigstens einer Walze erlauben.
  6. Walzanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Regelkreis zum Regeln der Walzkaliber, der die Bestimmungsmittel (50) umfasst, und Eingabemittel von Messergebnissen der Kalibriermittel als Führungsgröße des Regelkreises, als Korrekturgröße für die Stellgröße des Regelkreises und/oder als Korrekturgröße für die Bestimmungsmittel (50) oder die Verlagerungsmittel (40).
  7. Mehrgerüstige Walzanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaliberreferenz (54) weniger als einen Lagerdurchmesser des Walzenlagers (35) entfernt von dem Walzenlager (35) angeordnet ist.
  8. Walzanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (58) einen Abstandsmesser (60) umfassen, der den Abstand zwischen Kaliberreferenz (54) und Raumreferenz (56) misst.
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