EP4032627A1 - Vorrichtung und verfahren zum kaltwalzen, insbesondere dressierwalzen, eines bandförmigen walzprodukts - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum kaltwalzen, insbesondere dressierwalzen, eines bandförmigen walzprodukts Download PDF

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EP4032627A1
EP4032627A1 EP22152251.9A EP22152251A EP4032627A1 EP 4032627 A1 EP4032627 A1 EP 4032627A1 EP 22152251 A EP22152251 A EP 22152251A EP 4032627 A1 EP4032627 A1 EP 4032627A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
friction
rolled product
work rolls
increasing
rolling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22152251.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten MÜLLER
Thomas Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4032627A1 publication Critical patent/EP4032627A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/227—Surface roughening or texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/002—Increasing friction between work and working rolls by using friction increasing substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B2001/228—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length skin pass rolling or temper rolling

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for rolling a strip-shaped rolled product, preferably in a skin-pass mill, cold-rolling mill or continuous annealing plant with an integrated skin-pass mill.
  • the rolled product enters the nip at a lower speed than the peripheral speed of the work rolls, assumes the same speed at the so-called neutral point in the nip and exits the nip at a higher speed.
  • a lubricant for example a rolling oil or a rolling emulsion
  • the friction caused by the lubricant must not be reduced to such an extent that "slipping" occurs between the rolled product and the work rolls or the transfer of the surface structure of the work rolls to the rolled product is impaired.
  • the skin-pass degree control involves an increase in the rolling force and an increasing skin-pass degree.
  • a conventional rolling oil is, for example, from the DE 37 34 090 A1 out.
  • the texture characteristics applied to the rolled product by temper rolling not only influence its optical properties, but also its mechanical and technological properties, for example the roughness parameters and forming properties (deep-drawing and/or stretch forming properties).
  • Skin-pass rolling usually takes place following a previous hot and/or cold forming with a sufficiently high degree of forming and subsequent annealing.
  • the transfer of the surface structure of the work rolls to the rolled product is influenced by a large number of parameters, such as thickness, width, surface hardness and material strength of the rolled product, initial roughness of the rolled product, roughness of the work rolls, specific/absolute rolling forces and specific/absolute strip tension, skin-passing speed, Tempering temperature, work roll diameter and quantity and composition of the wet tempering agent.
  • the desired surface properties cannot be achieved, or can only be achieved with difficulty, for certain rolled products.
  • a homogeneous transfer of the texture characteristics in a multi-roll skin-pass mill is hardly possible or only possible with extreme adaptation of the rolling conditions.
  • the maximum rolling force that can be achieved is not sufficient to ensure a sufficiently good texture transfer between the work roll and the rolling stock.
  • Increasing the degree of skin pass for example to achieve a better surface appearance, can result in a deterioration in the mechanical-technological properties of the steel.
  • One object of the invention is to improve the rolling, in particular temper rolling, of a strip-shaped rolled product.
  • an improvement in the topography transfer between the work roll and the rolled product is particularly preferably sought.
  • the device and the method are used for rolling, in particular re-rolling, a strip-shaped rolled product, preferably in a skin-pass mill, cold-roll mill or continuous annealing plant (with or without hot-dip device) with an integrated skin-pass mill.
  • Strips made of steel or a non-ferrous metal can be used here, with the temper rolling concept presented here being particularly suitable for skin-pass rolling steel strips, for example for the production of steel strips for the automotive industry, automotive supplier industry and steel service centers, as well as household appliance manufacturers.
  • the device comprises at least one roll stand with two work rolls (DUO skin-passing system), which form a roll gap in which the rolled product, which can be transported in one conveying direction, can be formed.
  • the strip-shaped rolled product is transported through the roll gap along a conveying direction, and the work rolls exert a rolling force on the rolled product in the roll gap, as a result of which the desired deformation takes place.
  • the roll stand preferably further comprises two back-up rolls (QUARTO skin pass mill) respectively in contact with the work rolls to support the work rolls and to avoid or at least limit deflection of the work rolls under load.
  • the roll stand is designed, for example, as a duo skin-pass mill or a four-high skin-pass mill. More advanced multi-roll skin-pass mills, such as a six-high with two work rolls, two intermediate rolls, and two back-up rolls, can also be used.
  • the device has a friction value increasing device, which comprises: a provision of friction agent, set up to provide a friction-increasing agent in fluid form, and a friction agent application, which is in fluid communication with the provision of friction agent and is set up to apply the friction-enhancing agent to at least one surface of the work rolls and/or or apply to the rolled product.
  • the friction value increasing device is designed and arranged in this way to increase the coefficient of friction between the work rolls and the rolled product in the roll gap (relative to the case without the use of such a multifunctional fluid, i.e. the friction-increasing agent, or relative to the use of a lubricant such as rolling oil).
  • a friction-increasing agent is applied to one or both work rolls or their rolling surface(s) and/or to one or both surfaces of the rolled product that come into contact with the work rolls in the nip, thereby increasing the coefficient of friction in the nip becomes.
  • This results in an increase in the rolling force.
  • One or both work rolls are preferably textured, so that the texture of the negative can be transferred to the rolled product by rolling.
  • texture used interchangeably in relation to the surface finish of the work roll(s) and the rolled product formed therewith, and they indicate that the corresponding surfaces are not smooth but fine Have structure, as is usual in temper rolling.
  • the use of the friction-increasing agent means that the work roll topography can be better transferred to the rolled product.
  • an increase in the degree of skin pass can be avoided, which results in an improvement in the mechanical properties.
  • the quantitative difference between undressed and tempered material in terms of forming properties is the attainment of a yield point instead of a yield point and a minimization of the hardening exponent.
  • the strip topography is made more uniform and quality costs are reduced as a result.
  • rolling force control the rolling force is kept constant, with the degree of skin-pass being set as a function of various process parameters over the length of the rolled product.
  • a constant degree of skin-passing is aimed for in skin-pass degree control, whereby the rolling force is controlled accordingly depending on various process parameters over the length of the rolled product and can therefore fluctuate.
  • the use of the friction-increasing agent also has the positive effect that the correspondingly increased rolling force is subject to fewer fluctuations.
  • the application of the friction agent is set up to apply the friction-increasing agent on the inlet side with respect to the roll gap on the at least to apply to a surface of the work rolls and/or the rolled product.
  • the friction-increasing agent is preferably applied before, ie upstream of the roll gap in the conveying direction, whereby the effect is maximized.
  • the application of the friction agent comprises one or more nozzles which are set up to spray the friction-increasing agent onto the at least one surface of the work rolls and/or the rolled product.
  • the friction-increasing agent can be applied in a compact and targeted manner in terms of mechanical engineering.
  • the nozzles are directed towards one or both work rolls in such a way that the friction-increasing agent mostly or substantially completely reaches the corresponding surface(s) of the work roll(s).
  • the work rolls are also cleaned.
  • the friction-increasing agent is used more efficiently compared to direct spraying of the rolled product, since there are fewer losses due to lateral runoff and the like.
  • the friction agent application comprises one or more nozzle bars extending in the width direction of the rolled product and carrying the nozzles.
  • several nozzles can be supplied together with the friction-increasing agent and can cover the areas to be treated in the width direction, i.e. in the main direction of extension of the roll gap.
  • the device further comprises an anti-crimp device with one or more anti-crimp rolls, which are set up to lift the rolled product relative to the nip.
  • the anti-crimp device can also be used to set the desired tape tension or contribute to this purpose.
  • the anti-crimping device is preferably installed both on the strip inlet side and on the strip outlet side with respect to the roll gap.
  • the device preferably also has one or more drive rollers, which are set up to transport the rolled product in the conveying direction and, if necessary, to build up the desired strip tension together with the anti-crimping device.
  • the rolled product preferably runs in a zigzag or S-shape around the drive rollers.
  • drive rollers are preferably installed not only on the upstream side but also on the downstream side, for example four drive rollers on each side.
  • An emulsion or suspension is preferably considered as the friction-increasing agent.
  • the emulsion or suspension preferably comprises a liquid main component, for example water or a rolling oil with deionized water (DI water), and friction-increasing particles, such as micro- or nanoparticles with a diameter of, for example, 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • DI water deionized water
  • friction-increasing particles such as micro- or nanoparticles with a diameter of, for example, 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for rolling a strip-shaped rolled product, in particular in a skin-pass mill, cold rolling mill or continuous annealing plant (with/without hot-dip device) with an integrated skin-pass mill, the method having: conveying the rolled product through a roll gap formed by two work rolls of a roll stand, along a conveying direction, whereby the rolled product is deformed; and applying a friction-increasing agent in fluid form to at least one surface of the work rolls and/or the rolled product to increase the coefficient of friction between the work rolls and the rolled product in the roll gap.
  • the skin-pass degree is preferably set directly via a skin-pass degree control and preferably indirectly via an increase in the coefficient of friction by means of the friction-increasing agent.
  • the specific rolling force is reduced by larger work roll diameters, under the boundary condition of the same temper roll roughness parameters.
  • a reduction in the specific rolling force can thus be supported by increasing the work roll diameter, with work roll diameters of more than 650 mm, preferably 700 mm or more being feasible. Work roll diameters over 715 mm are particularly suitable.
  • the increase in rolling force is preferably supported by increasing the process speed during skin-passing, for example by means of a loop storage level control in front of the rolling stand.
  • Suitable process speeds are 100 m/min or more, preferably 120 m/min or more, 130 m/min or more, up to about 180 m/min.
  • Steel grades that particularly benefit from the increase in friction are: special deep-drawing grades (DX54D, DX55D, DC04, DC05, CR3); special deep-drawing grades (DX56D, DC06, CR4); Super deep drawing grades (DX57D, DC07, CR5) and ultra deep-drawing grades (DX58D, DC08, CR6 (not yet standardized)) as well as extreme forming grades (DX59D, DC09, CR6 (not yet standardized)).
  • special deep-drawing grades DX54D, DX55D, DC04, DC05, CR3
  • special deep-drawing grades DX56D, DC06, CR4
  • Super deep drawing grades DX57D, DC07, CR5
  • ultra deep-drawing grades DX58D, DC08, CR6 (not yet standardized)
  • extreme forming grades DX59D, DC09, CR6 (not yet standardized)
  • the figure 1 is a schematic view of a device 1 for rolling a strip-shaped rolled product B that can be transported in a conveying direction F.
  • the device 1 comprises a roll stand 10 which is designed as a four-high stand (four-high skin-pass mill), in particular for rolling a cold strip and for use in a skin-pass mill.
  • the device 1 can also have a different structure and/or be designed for a different application.
  • the roll stand 10 of the present exemplary embodiment has two parallel, opposite work rolls 11 which form a roll gap S, and two associated back-up rolls 12 which are in contact with the work rolls 11, respectively, in order to support the work rolls 11 and prevent a deflection of the work rolls 11 to be avoided or at least limited under load.
  • the work rolls 11 are preferably structured, ie their rolling surfaces include a texture which (more precisely, its negative) is transferred to the rolled product B by rolling.
  • Such skin-pass rolling in which the rolled product experiences only a small amount of elongation, can have various functions. In this way, any imperfections in the strip, which may have arisen during an annealing process or during re-rolling, can be eliminated.
  • Skin-pass rolling can change the mechanical properties of the rolled product B, for example improving the formability (deep-drawing and/or stretch-drawing properties) of the product.
  • Through temper rolling In addition, the desired roughness and surface structure of the rolled product B can be set by using correspondingly structured work rolls 11.
  • the device 1 can also have an anti-crimp device 20 with one or more anti-crimp rollers 21, which are set up to lift the rolled product B relative to the roll gap S, thereby reducing the risk of so-called flow and distortion of the desired surface structure to be applied by the work rolls 11.
  • the anti-crimping device 20 can also be set up to set the desired strip tension or contribute to this purpose.
  • an anti-crimping device 20 is only shown on the strip inlet side; however, such an anti-crimp device 20 is preferably also installed on the strip outlet side, ie behind the roll stand 10 .
  • the device 1 usually comprises a plurality of drive rollers 31 which are set up to transport the rolled product B in the conveying direction F and, if necessary, to build up the desired strip tension together with the anti-crimping device 20 .
  • the rolled product B runs around the drive rollers 31 in a zigzag or S-shape figure 1 only two drive rollers 31 are shown, further drive rollers and/or deflection rollers can be installed.
  • drive rollers 31 are preferably installed not only on the tape inlet side but also on the tape outlet side, although for the sake of clarity in FIG figure 1 Not shown.
  • the device 1 has a friction value increasing device 40 which is set up to increase the coefficient of friction between the work rolls 11 and the rolled product B in the roll gap S.
  • the friction value increasing device 40 includes a friction agent supply 41 which provides a friction-increasing agent 42 in fluid form, also referred to herein as "multifunctional fluid".
  • the friction agent provision 41 is in the figure 1 drawn in schematically.
  • the provision of friction agent 41 can include a tank or reservoir and/or a mixer for mixing the agent or the like in order to make the friction-increasing agent 42 available.
  • the friction value increasing device 40 also includes a friction agent application 43, which is in fluid communication with the friction agent supply 41, for example via suitable piping, and is set up to apply the friction-increasing agent 42 to the work rolls 11 and/or to the surfaces of the rolled product B to be rolled.
  • the friction-increasing agent 42 is preferably sprayed onto the surfaces to be wetted, but the friction-increasing agent 42 can in principle also be applied and optionally distributed in a different way, for example by dipping.
  • the friction agent application 43 comprises one or preferably several nozzles 43a which are set up to spray the friction-increasing agent 42 onto the work rolls 11 and/or onto the surfaces of the rolled product B to be rolled.
  • the nozzles 43a are directed towards the work rolls 11 so that the friction-increasing agent 42 reaches the surfaces of the work rolls 11 largely or essentially completely.
  • the friction-increasing agent 42 is used more efficiently compared to direct spraying of the rolled product B, since there are fewer losses due to lateral runoff and the like.
  • the nozzles 43a can be installed in respective nozzle bars 43b extending in the width direction of the rolled product B, ie perpendicular to the plane of the drawing figure 1 , extend.
  • the figure 2 shows the basic dependency of the rolling force as a function of the coefficient of friction for different degrees of deformation. This results in an increase in the rolling forces with an increase in the coefficient of friction in the roll gap S.
  • An increase in the rolling force is sought in particular when skin-passing the rolled product B with degrees of deformation of, for example, 0.3 to 1.5%.
  • the rolled product surfaces must have a specific Have topography and meet defined roughness parameters. This topography is finally applied in a skin pass.
  • soft material yield point/elongation limit ⁇ 220 MPa
  • a homogeneous transfer in a multi-roll skin-pass mill is hardly possible or only possible with extreme adaptation of the rolling conditions.
  • the controllability can be improved, particularly in the case of soft steel grades, for better roughness transfer of the work roll topography to the rolled product surfaces.
  • the topography transfer between the work roll 11 and the rolled product B an increase in the degree of skin pass can be avoided, whereby an improvement in the mechanical properties of the rolled product B is realized.
  • the strip topography is made more uniform and quality costs are reduced as a result. The better controllability of the rolling force simplifies the handling and control of the strip tension in the skin-passing process.
  • Steel grades that particularly benefit from the increase in friction are: special deep-drawing grades (DX54D, DX55D, DC04, DC05, CR3); special deep-drawing grades (DX56D, DC06, CR4); Super deep drawing grades (DX57D, DC07, CR5) and ultra deep drawing grades (DX58D, DC08, CR6 (not yet standardized) as well as extreme deep drawing grades (DX59D, DC09, CR7 (not yet standardized)).
  • special deep-drawing grades DX54D, DX55D, DC04, DC05, CR3
  • special deep-drawing grades DX56D, DC06, CR4
  • Super deep drawing grades DX57D, DC07, CR5
  • ultra deep drawing grades DX58D, DC08, CR6 (not yet standardized)
  • extreme deep drawing grades DX59D, DC09, CR7 (not yet standardized)
  • the figure 3 shows an example of the influence of the temper roll diameter on the specific rolling force. This shows that the specific rolling force is reduced by larger work roll diameters, under the boundary condition of the same skin-pass roughness parameters. A reduction in the specific rolling force can thus be supported by increasing the work roll diameter, with work roll diameters of more than 650 mm, preferably 700 mm or more being feasible. Work roll diameters over 715 mm are particularly suitable.
  • the figure 4 shows schematically the influence of viscosity on the coefficient of friction. It is evident from this that the coefficient of friction can be increased by using the multifunctional fluid compared to the prior art.
  • the interplay of skin-pass roll diameter and fluid viscosity can be used and varied to optimize the rolling result.
  • the level of skin pass is controlled with a suitable friction-increasing agent 42 .
  • the skin-pass degree usually remains constant at the initial level before the rolling force increase due to the multifunctional fluid, which causes less strain hardening of the steel strip, and this in turn leads to a smaller increase in yield strength and thus to a smaller deterioration in forming (by reducing the total strain and the hardening exponent) while ensuring the desired roughness parameters, such as Ra, RPc and Wsa.
  • the multifunctional agent e.g. a water-soluble rolling oil/skin-passing oil with aqueous inhibitors, nanoparticles
  • a water-soluble rolling oil/skin-passing oil with aqueous inhibitors, nanoparticles simultaneously cleans the strip surface and the work rolls 11, its composition and use prevent resinification and sticking of the surfaces involved and ensure any subsequent phosphating and painting of the metallic surfaces, preferably without further surface pretreatments.
  • a corresponding lubricity, a self-drying effect for a dry surface appearance and a highly effective protection against corrosion are realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts (B), vorzugsweise in einer Dressierwalzanlage, Kaltwalzanlage oder kontinuierlichen Durchlaufglühanlage mit integriertem Dressiergerüst, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: zumindest ein Walzgerüst (10) mit zwei Arbeitswalzen (11), die einen Walzspalt (S) ausbilden, in dem das in einer Förderrichtung (F) transportierbare Walzprodukt (B) umformbar ist; gekennzeichnet durch eine Reibwerterhöhungseinrichtung (40), umfassend eine Reibmittelbereitstellung (41), eingerichtet zur Bereitstellung eines reibungserhöhenden Mittels (42) fluider Form, und eine Reibmittelaufbringung (43), die mit der Reibmittelbereitstellung (41) in Fluidkommunikation steht und eingerichtet ist, um das reibungserhöhende Mittel (42) auf zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen (11) und/oder des Walzprodukts (B) aufzubringen, wodurch die Reibwerterhöhungseinrichtung (40) eingerichtet ist, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Arbeitswalzen (11) und dem Walzprodukt (B) im Walzspalt (S) zu erhöhen.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts, vorzugsweise in einer Dressierwalzanlage, Kaltwalzanlage oder kontinuierlichen Durchlaufglühanlage mit integriertem Dressiergerüst.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Unter der Bezeichnung "Dressierwalzen" oder "Kaltnachwalzen" sind Walzverfahren zur Beseitigung von Bandwelligkeiten und zur gezielten Einstellung der Oberflächenfeinstruktur bandförmiger Walzprodukte bekannt. Unabhängig von der Art des Metalls (Eisen, Stahl mit/ohne metallischem Überzug, Aluminium, Kupfer, Magnesium usw.) ist der prinzipielle Walzprozess stets gleich: Ein metallisches Walzprodukt wird zwischen zwei rotierenden Arbeitswalzen hindurchgezogen. Der Spalt zwischen den Walzen ist dabei stets kleiner als die Ausgangsdicke des Walzprodukts, wodurch das Walzprodukt plastisch verformt wird und im Ergebnis eine Längung und Reduktion der Dicke erfährt. Die Stichabnahme bezeichnet hierbei die prozentuale Reduktion der Dicke pro Durchlauf durch das Walzgerüst. Beim Dressierwalzen findet eine Kaltumformung mit zumeist geringem Verformungsgrad von maximal 10% statt.
  • Das Walzprodukt tritt mit geringerer Geschwindigkeit als die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen in den Walzspalt ein, nimmt am sogenannten Neutralpunkt im Walzspalt die gleiche Geschwindigkeit an und tritt mit höherer Geschwindigkeit aus dem Walzspalt aus. Daraus resultiert eine erhebliche Reibung zwischen dem bandförmigem Walzprodukt und den Arbeitswalzen, die unerwünschte Effekte haben kann, wie beispielsweise eine Verminderung der Oberflächenqualität des Walzprodukts, eine Zunahme des Walzenverschleißes, ein Haften bzw. "Kleben" des Walzprodukts an den Arbeitswalzen und eine Zunahme des Energiebedarfs.
  • Zur Lösung oder Verminderung der obigen Probleme ist es bekannt, einen Schmierstoff, beispielsweise ein Walzöl oder eine Walzemulsion, auf das bandförmige Walzprodukt aufzusprühen. Dadurch werden die Reibbedingungen zwischen dem Walzprodukt und den Arbeitswalzen gezielt beeinflusst, um eine gute Oberflächenqualität bei maximaler Walzgeschwindigkeit und minimalem Walzverschleiß zu erhalten. Allerdings darf die Reibung durch den Schmierstoff nicht so weit vermindert werden, dass es zum "Rutschen" zwischen dem Walzprodukt und den Arbeitswalzen kommt oder die Übertragung der Oberflächenstruktur der Arbeitswalzen auf das Walzprodukt verschlechtert wird. Bei Anwendung eines solchen Schmierstoffs geht bei der Dressiergradregelung eine Walzkrafterhöhung mit einem steigenden Dressiergrad einher. Ein herkömmliches Walzöl geht beispielsweise aus der DE 37 34 090 A1 hervor.
  • Die durch das Dressierwalzen auf das Walzprodukt aufgebrachten Texturmerkmale beeinflussen nicht nur dessen optische, sondern auch mechanisch-technologische Eigenschaften, beispielsweise die Rauigkeitskennwerte und Umformeigenschaften (Tiefzieh- und/oder Streckzieheigenschaften). Das Dressierwalzen erfolgt zumeist im Anschluss an eine vorherige Warm- und/oder Kaltumformung ausreichend hoher Umformungsgrade mit anschließendem Glühen.
  • Die Übertragung der Oberflächenstruktur der Arbeitswalzen auf das Walzprodukt wird durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst, wie etwa Dicke, Breite, Oberflächenhärte und Materialfestigkeit des Walzprodukts, Ausgangsrauheit des Walzprodukts, Rauheit der Arbeitswalzen, spezifische/absolute Walzkräfte, sowie spezifische/absolute Bandzüge, Dressiergeschwindigkeit, Dressiertemperatur, Arbeitswalzendurchmesser sowie Menge und Zusammensetzung des Nassdressiermittels.
  • Es hat sich gezeigt, dass die gewünschten Oberflächeneigenschaften für bestimmte Walzprodukte nicht oder nur schwer erzielbar sind. So ist für dünne und weiche Werkstoffe aus Stahl (Streckgrenze/Dehngrenze ≤ 220 MPa) eine homogene Übertragung der Texturmerkmale bei einem Mehrwalzendressiergerüst kaum oder nur unter äußerster Anpassung der Walzbedingungen möglich. Insbesondere bei solch weichen Güten reicht die maximal erzielbare Walzkraft nicht aus, um eine hinreichend gute Texturübertragung zwischen Arbeitswalze und Walzgut zu gewährleisten. Eine Anhebung des Dressiergrads, etwa um ein besseres Oberflächenerscheinungsbild zu erzielen, kann eine Verschlechterung der mechanisch-technologische Eigenschaften des Stahls nach sich ziehen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Walzen, insbesondere Dressierwalzen, eines bandförmigen Walzprodukts zu verbessern. Hierbei wird besonders bevorzugt eine Verbesserung der Topographieübertragung zwischen Arbeitswalze und Walzprodukt angestrebt.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die Vorrichtung sowie das Verfahren dienen zum Walzen, insbesondere Nachwalzen, eines bandförmigen Walzprodukts, vorzugsweise in einer Dressierwalzanlage, Kaltwalzanlage oder kontinuierlichen Durchlaufglühanlage (mit oder ohne Schmelztaucheinrichtung) mit integriertem Dressiergerüst. Hierbei können Bänder aus Stahl oder einem Nichteisenmetall zur Anwendung kommen, wobei das hierin dargelegte Nachwalzkonzept zum Dressierwalzen von Stahlbändern besonders geeignet ist, beispielsweise zur Produktion von Stahlbändern für die Automobilindustrie, Automobilzulieferindustrie und Stahl-Service-Center, sowie Haushaltsgerätehersteller.
  • Die Vorrichtung umfasst zumindest ein Walzgerüst mit zwei Arbeitswalzen (DUO-Dressieranlage), die einen Walzspalt ausbilden, in dem das in einer Förderrichtung transportierbare Walzprodukt umformbar ist. In anderen Worten, das bandförmige Walzprodukt wird durch den Walzspalt entlang einer Förderrichtung transportiert, und die Arbeitswalzen üben im Walzspalt eine Walzkraft auf das Walzprodukt aus, wodurch die gewünschte Umformung stattfindet. Das Walzgerüst umfasst vorzugsweise ferner zwei Stützwalzen (QUARTO-Dressieranlage), die entsprechend mit den Arbeitswalzen in Kontakt stehen, um die Arbeitswalzen zu stützen und eine Durchbiegung der Arbeitswalzen unter Last zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen. Das Walzgerüst ist beispielsweise als Duo-Dressierwalzgerüst oder Quarto-Dressierwalzgerüst ausgebildet. Weiterentwickelte Mehrwalzendressiergerüste, wie beispielsweise Six-high mit zwei Arbeitswalzen, zwei Zwischenwalzen und zwei Stützwalzen, können ebenfalls zum Einsatz kommen.
  • Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Reibwerterhöhungseinrichtung auf, die umfasst: eine Reibmittelbereitstellung, eingerichtet zur Bereitstellung eines reibungserhöhenden Mittels fluider Form, und eine Reibmittelaufbringung, die mit der Reibmittelbereitstellung in Fluidkommunikation steht und eingerichtet ist, um das reibungserhöhende Mittel auf zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen und/oder des Walzprodukts aufzubringen. Die Reibwerterhöhungseinrichtung ist auf diese Weise ausgebildet und eingerichtet, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Arbeitswalzen und dem Walzprodukt im Walzspalt zu erhöhen (relativ zu dem Fall ohne Anwendung eines solchen Multifunktionsfluids, d.h. des reibungserhöhenden Mittels, oder relativ zur Anwendung eines Schmierstoffs wie beispielsweise Walzöl).
  • In anderen Worten, es wird ein reibungserhöhendes Mittel auf eine oder beide Arbeitswalzen bzw. deren Walzfläche(n) und/oder auf eine oder beide Oberflächen des Walzprodukts, die im Walzspalt mit den Arbeitswalzen in Kontakt kommen, aufgebracht, wodurch der Reibkoeffizient im Walzspalt erhöht wird. Dies hat wiederum eine Erhöhung der Walzkraft zur Folge. Indem nun die Walzkraft durch Applizieren eines reibungserhöhenden Mittels vergrößert wird, lässt sich die Regelbarkeit der Walzkraft insbesondere bei weichen Stahlsorten verbessern. Die bessere Regelbarkeit der Walzkraft zieht eine Vereinfachung der Handhabung und Regelung der Bandzüge im Walzprozess nach sich.
  • Zur Verwirklichung einer Vorrichtung mit einer Reibwerterhöhungseinrichtung können herkömmliche Nassnachwalzanlagen einfach umgerüstet werden, indem die Reibmittelbereitstellung ein Fluid mit reibwerterhöhenden Zusätzen (Multifunktionsfluid) vorzugsweise einlaufseitig bereitstellt.
  • Vorzugsweise ist eine oder sind beide Arbeitswalzen texturiert, so dass das Negativ deren Textur durch das Walzen auf das Walzprodukt übertragbar ist. Die Bezeichnungen "Textur", "Struktur", "Topographie" und "Rauheit" werden in Bezug auf die Oberflächenbeschaffenheit der Arbeitswalze(n) und des damit umgeformten Walzprodukts synonym verwendet, und sie besagen, dass die entsprechenden Oberflächen nicht glatt sind, sondern eine feine Struktur aufweisen, wie sie beim Dressierwalzen üblich ist.
  • Die Anwendung des reibungserhöhenden Mittels hat in diesem Fall zur Folge, dass die Arbeitswalzentopographie besser auf das Walzprodukt übertragbar ist. Durch Verbesserung der Topographieübertragung zwischen Arbeitswalze und Walzprodukt kann eine Erhöhung des Dressiergrades vermieden werden, wodurch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften realisiert wird. Der quantitative Unterschied zwischen undressiertem und dressiertem Material hinsichtlich der Umformeigenschaften besteht im Erlangen einer Dehngrenze anstelle einer Streckgrenze und einer Minimierung des Verfestigungsexponenten. Zudem erfolgen eine Vergleichmäßigung der Bandtopographie und damit eine Reduzierung der Qualitätskosten.
  • Prinzipiell kann zwischen zwei Basisregelungskonzepten unterschieden werden, der Walzkraftregelung und der Dressiergradregelung. Bei der Walzkraftregelung wird die Walzkraft konstant gehalten, wobei sich der Dressiergrad in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter über die Walzproduktlänge einstellt. Bei der Dressiergradregelung wird ein konstanter Dressiergrad angestrebt, wobei die Walzkraft in Abhängigkeit von verschiedenen Prozessparametern über die Walzproduktlänge entsprechend geregelt wird und somit schwanken kann. Die Anwendung des reibungserhöhenden Mittels hat in diesem Fall weiterhin den positiven Effekt, dass die entsprechend erhöhte Walzkraft geringeren Schwankungen unterliegt.
  • Vorzugsweise ist die Reibmittelaufbringung eingerichtet, um das reibungserhöhende Mittel einlaufseitig bezüglich des Walzspalts auf die zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen und/oder des Walzprodukts aufzubringen. In anderen Worten, das reibungserhöhende Mittel wird vorzugsweise vor, d.h. in Förderrichtung stromaufwärts des Walzspalts appliziert, wodurch die Wirkung maximiert wird.
  • Vorzugsweise umfasst die Reibmittelaufbringung eine oder mehrere Düsen, die eingerichtet sind, um das reibungserhöhende Mittel auf die zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen und/oder des Walzprodukts aufzusprühen. Auf diese Weise kann das reibungserhöhende Mittel maschinenbaulich kompakt und gezielt appliziert werden.
  • Vorzugsweise sind die Düsen so auf eine oder beide Arbeitswalzen gerichtet, dass das reibungserhöhende Mittel größtenteils oder im Wesentlichen vollständig auf die entsprechende(n) Oberfläche(n) der Arbeitswalze(n) gelangt. Auf diese Weise findet neben der Hauptwirkung, d.h. der Reibungs- und somit Walzkrafterhöhung im Walzspalt, zudem eine Reinigung der Arbeitswalzen statt. Ferner wird das reibungserhöhende Mittel im Vergleich zu einer unmittelbaren Besprühung des Walzprodukts effizienter genutzt, da weniger Verluste durch seitliches Ablaufen und dergleichen entstehen.
  • Vorzugsweise weist die Reibmittelaufbringung einen oder mehrere Düsenbalken auf, die sich in Breitenrichtung des Walzprodukts erstrecken und die Düsen tragen. Mehrere Düsen können auf diese Weise gemeinsam mit dem reibungserhöhenden Mittel versorgt werden und die zu behandelnden Bereiche in Breitenrichtung, d.h. in der Haupterstreckungsrichtung des Walzspalts, überdecken.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner eine Anticrimpeinrichtung mit einer oder mehreren Anticrimprollen auf, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt relativ zum Walzspalt anzuheben. Auf diese Weise wird die Gefahr eines sogenannten Fließens und einer Verzerrung der gewünschten durch die Arbeitswalzen aufzubringenden Oberflächenstruktur vermindert. Die Anticrimpeinrichtung kann ferner zur Einstellung des gewünschten Bandzugs genutzt werden oder zu diesem Zweck mitwirken. Die Anticrimpeinrichtung ist vorzugsweise sowohl bandeinlaufseitig als auch bandauslaufseitig bezüglich des Walzspalts installiert.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner eine oder mehrere Antriebsrollen auf, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt in Förderrichtung zu transportieren und gegebenenfalls gemeinsam mit der Anticrimpeinrichtung den gewünschten Bandzug aufzubauen. Zu diesem Zweck verläuft das Walzprodukt vorzugsweise zickzack- bzw. S-förmig um die Antriebsrollen. Wie im Fall der Anticrimpeinrichtung sind Antriebsrollen vorzugsweise nicht nur bandeinlaufseitig, sondern auch bandauslaufseitig installiert, beispielsweise vier Antriebsrollen auf jeder Seite.
  • Als reibungserhöhendes Mittel kommt vorzugsweise eine Emulsion oder Suspension in Betracht. Die Emulsion oder Suspension umfasst vorzugsweise eine flüssige Hauptkomponente, beispielsweise Wasser oder ein Walzöl mit vollentsalztem Wasser (VE Wasser), und reibungserhöhende Partikel, wie beispielsweise Mikro- bzw. Nanopartikel von beispielsweise 0,1 µm bis 10 µm Durchmesser. Auf diese Weise kann die Reibmittelbereitstellung ein kostengünstiges, sprühfähiges und wirksames reibungserhöhendes Mittel bereitstellen.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts, insbesondere in einer Dressierwalzanlage, Kaltwalzanlage oder kontinuierlichen Durchlaufglühanlage (mit/ohne Schmelztaucheinrichtung) mit integriertem Dressiergerüst, gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Fördern des Walzprodukts durch einen Walzspalt, ausgebildet durch zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüsts, entlang einer Förderrichtung, wodurch das Walzprodukt umgeformt wird; und Applizieren eines reibungserhöhenden Mittels fluider Form auf zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen und/oder des Walzprodukts, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Arbeitswalzen und dem Walzprodukt im Walzspalt zu erhöhen.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
  • Vorzugsweise erfolgt die Einstellung des Dressiergrades direkt über eine Dressiergradregelung und vorzugsweise indirekt über eine Anhebung des Reibungskoeffizienten durch das reibungserhöhende Mittel.
  • Die spezifische Walzkraft wird durch größere Arbeitswalzendurchmesser herabgesetzt, unter der Randbedingung von gleichen Dressierwalzen-Rauheitskennwerten. Somit kann eine Reduzierung der spezifischen Walzkraft über die Anhebung der Arbeitswalzendurchmesser unterstützt werden, wobei Arbeitswalzendurchmesser von mehr als 650 mm, vorzugsweise 700 mm oder mehr realisierbar sind. Besonders geeignet sind Arbeitswalzendurchmesser über 715 mm.
  • Vorzugsweise wird die Walzkrafterhöhung über die Anhebung der Prozessgeschwindigkeit beim Dressieren unterstützt, etwa über eine Schlingenspeicher-Füllstandregelung vor dem Walzgerüst. Geeignete Prozessgeschwindigkeiten betragen 100 m/min oder mehr, vorzugsweise 120 m/min oder mehr, 130 m/min oder mehr, bis hin zu ca. 180 m/min.
  • Stahlsorten, die von der vorliegenden Reibwerterhöhung besonders profitieren, sind: Sondertiefziehgüten (DX54D, DX55D, DC04, DC05, CR3); Spezialtiefziehgüten (DX56D, DC06, CR4); Supertiefziehgüten (DX57D, DC07, CR5) und Ultratiefziehgüten (DX58D, DC08, CR6 (noch nicht genormt)) sowie Extremumformgüten (DX59D, DC09, CR6 (noch nicht genormt)).
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    schematisch ein Walzgerüst zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts mit einer Reibwerterhöhungseinrichtung;
    Figur 2
    einen Graphen, der die Abhängigkeit der Walzkraft als Funktion des Reibungskoeffizienten für verschiedene Umformungsgrade darstellt;
    Figur 3
    einen Graphen, der den Einfluss des Dressierwalzendurchmessers auf die spezifische Walzkraft bei gleichen Dressierwalzen-Rauheitskennwerten darstellt; und
    Figur 4
    einen Graphen, der den Einfluss der Viskosität auf den Reibungskoeffizienten darstellt.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben.
  • Die Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Walzen eines in einer Förderrichtung F transportierbaren, bandförmigen Walzprodukts B.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Walzgerüst 10, das als Vierwalzen-Gerüst (Quarto-Dressierwalzgerüst) konzipiert ist, insbesondere zum Walzen eines Kaltbandes und zur Verwendung in einem Dressierwalzwerk. Allerdings kann die Vorrichtung 1 auch einen anderen Aufbau aufweisen und/oder für eine andere Anwendung ausgelegt sein.
  • Das Walzgerüst 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist zwei parallel verlaufende, gegenüberliegende Arbeitswalzen 11, die einen Walzspalt S ausbilden, sowie zwei zugehörige Stützwalzen 12 auf, die entsprechend mit den Arbeitswalzen 11 in Kontakt stehen, um die Arbeitswalzen 11 zu stützen und eine Durchbiegung der Arbeitswalzen 11 unter Last zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen.
  • Die Arbeitswalzen 11 sind vorzugsweise strukturiert, d.h. deren Walzflächen umfassen eine Textur, die (genauer gesagt, deren Negativ) durch das Walzen auf das Walzprodukt B übertragen wird. Ein solches Dressierwalzen, bei dem das Walzprodukt nur eine geringe Längung erfährt, kann verschiedene Funktionen haben. So lassen sich etwaige Bandunplanheiten, beispielsweise entstanden während eines Glühprozesses oder des Nachwalzens, beseitigen. Das Dressierwalzen kann die mechanischen Eigenschaften des Walzprodukts B verändern, beispielsweise die Umformfähigkeit (Tiefzieh- und/oder Streckzieheigenschaften) des Produkts verbessern. Durch das Dressierwalzen lässt sich zudem die gewünschte Rauigkeit und Oberflächenstruktur des Walzprodukts B durch Verwendung entsprechend strukturierter Arbeitswalzen 11 einstellen.
  • Die Vorrichtung 1 kann ferner eine Anticrimpeinrichtung 20 mit einer oder mehreren Anticrimprollen 21 aufweisen, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt B relativ zum Walzspalt S anzuheben, wodurch die Gefahr eines sogenannten Fließens und einer Verzerrung der gewünschten durch die Arbeitswalzen 11 aufzubringenden Oberflächenstruktur vermindert wird. Die Anticrimpeinrichtung 20 kann ferner zur Einstellung des gewünschten Bandzugs eingerichtet sein oder zu diesem Zweck mitwirken. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur auf der Bandeinlaufseite eine Anticrimpeinrichtung 20 eingezeichnet; allerdings ist eine solche Anticrimpeinrichtung 20 vorzugsweise auch auf der Bandauslaufseite, d.h. hinter dem Walzgerüst 10 installiert.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst üblicherweise mehrere Antriebsrollen 31, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt B in Förderrichtung F zu transportieren und gegebenenfalls gemeinsam mit der Anticrimpeinrichtung 20 den gewünschten Bandzug aufzubauen. Zu diesem Zweck verläuft das Walzprodukt B zickzack- bzw. S-förmig um die Antriebsrollen 31. Auch wenn in der Figur 1 nur zwei Antriebsrollen 31 gezeigt sind, können weitere Antriebsrollen und/oder Umlenkrollen installiert sein. Wie im Fall der Anticrimpeinrichtung 20 sind Antriebsrollen 31 vorzugsweise nicht nur bandeinlaufseitig, sondern auch bandauslaufseitig installiert, wenngleich der Übersichtlichkeit halber in der Figur 1 nicht gezeigt.
  • Die Vorrichtung 1 weist eine Reibwerterhöhungseinrichtung 40 auf, die eingerichtet ist, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Arbeitswalzen 11 und dem Walzprodukt B im Walzspalt S zu erhöhen.
  • Zu diesem Zweck umfasst die Reibwerterhöhungseinrichtung 40 eine Reibmittelbereitstellung 41, die ein reibungserhöhendes Mittel 42 fluider Form, hierin auch als "Multifunktionsfluid" bezeichnet, bereitstellt. Die Reibmittelbereitstellung 41 ist in der Figur 1 schematisch eingezeichnet. Die Reibmittelbereitstellung 41 kann ein Tank bzw. Reservoir und/oder einen Mischer zum Anmischen des Mittels oder dergleichen umfassen, um das reibungserhöhende Mittel 42 zur Verfügung zu stellen.
  • Als reibungserhöhendes Mittel 42 kommt vorzugsweise eine Emulsion oder Suspension mit einer flüssigen Komponente, beispielsweise Wasser oder Walzöl mit VE Wasser, und reibungserhöhenden Partikeln, wie beispielsweise Mikro- bzw. Nanopartikel von weiter beispielsweise 0,1 µ bis 10 µm Durchmesser, in Betracht.
  • Die Reibwerterhöhungseinrichtung 40 umfasst ferner eine Reibmittelaufbringung 43, die mit der Reibmittelbereitstellung 41 in Fluidkommunikation steht, beispielsweise über eine geeignete Verrohrung, und eingerichtet ist, um das reibungserhöhende Mittel 42 auf die Arbeitswalzen 11 und/oder auf die zu walzenden Flächen des Walzprodukts B aufzubringen. Vorzugsweise wird das reibungserhöhende Mittel 42 auf die zu benetzenden Flächen aufgesprüht, allerdings kann das reibungserhöhende Mittel 42 prinzipiell auch auf andere Weise appliziert und gegebenenfalls verteilt werden, beispielsweise durch Tauchen.
  • Im Fall des Sprühens umfasst die Reibmittelaufbringung 43 eine oder vorzugsweise mehrere Düsen 43a, die eingerichtet sind, um das reibungserhöhende Mittel 42 auf die Arbeitswalzen 11 und/oder auf die zu walzenden Flächen des Walzprodukts B aufzusprühen. Vorzugsweise sind die Düsen 43a auf die Arbeitswalzen 11 gerichtet, so dass das reibungserhöhende Mittel 42 größtenteils oder im Wesentlichen vollständig auf die Oberflächen der Arbeitswalzen 11 gelangt. Auf diese Weise findet neben der Hauptwirkung, d.h. der Reibungserhöhung im Walzspalt S, zudem eine Reinigung der Arbeitswalzen 11 statt. Ferner wird das reibungserhöhende Mittel 42 im Vergleich zu einer unmittelbaren Besprühung des Walzprodukts B effizienter genutzt, da weniger Verluste durch seitliches Ablaufen und dergleichen entstehen.
  • Die Düsen 43a können in entsprechenden Düsenbalken 43b installiert sein, die sich in Breitenrichtung des Walzprodukts B, d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 1, erstrecken.
  • Eine auslaufseitige Benetzung der Arbeitswalzen 11 mit dem reibungserhöhenden Mittel 42 oder einem anderen Fluid, beispielsweise mit entionisiertem Wasser zur Reinigung, ist ebenfalls möglich, wenngleich in der Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • Durch Applizieren des reibungserhöhenden Mittels 42 auf Oberflächen der Arbeitswalzen 11 und/oder des Walzprodukts B mittels der Reibwerterhöhungseinrichtung 40 wird eine Erhöhung des Reibbeiwertes bzw. Reibungskoeffizienten im Walzspalt S erzielt, was eine Erhöhung der Walzkräfte zur Folge hat.
  • Die Figur 2 zeigt die prinzipielle Abhängigkeit der Walzkraft als Funktion des Reibungskoeffizienten für verschiedene Umformungsgrade. Daraus geht eine Erhöhung der Walzkräfte bei Zunahme des Reibungskoeffizienten im Walzspalt S hervor.
  • Eine Erhöhung der Walzkraft wird insbesondere beim Dressieren des Walzprodukts B mit Umformgraden von beispielsweise 0,3 bis 1,5 % angestrebt. Für eine verbesserte Oberflächenqualität beispielsweise bei Automobil-Außenhautteilen, aber auch sichtbaren Automobil-Innenbauteilen, sowie weißer Ware für Haushaltsgeräte müssen die Walzproduktoberflächen eine bestimmte Topographie aufweisen und dabei definierte Rauheitskennwerte erfüllen. Diese Topographie wird final im Dressierstich aufgebracht. Für weiche Werkstoff (Streckgrenze/Dehngrenze ≤ 220 MPa) ist eine homogene Übertragung bei einem Mehrwalzendressiergerüst kaum oder nur unter äußerster Anpassung der Walzbedingungen möglich. Indem nun die Walzkraft durch Applizieren des reibungserhöhenden Mittels 42 vergrößert wird, lässt sich die Regelbarkeit insbesondere bei weichen Stahlsorten zur besseren Rauheitsübertragung der Arbeitswalzentopographie auf die Walzproduktoberflächen verbessern. Durch Verbesserung der Topographieübertragung zwischen Arbeitswalze 11 und Walzprodukt B kann eine Erhöhung des Dressiergrades vermieden werden, wodurch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Walzprodukts B realisiert wird. Zudem erfolgen eine Vergleichmäßigung der Bandtopographie und damit eine Reduzierung der Qualitätskosten. Die bessere Regelbarkeit der Walzkraft zieht eine Vereinfachung der Handhabung und Regelung der Bandzüge im Dressierprozess nach sich.
  • Stahlsorten, die von der vorliegenden Reibwerterhöhung besonders profitieren, sind: Sondertiefziehgüten (DX54D, DX55D, DC04, DC05, CR3); Spezialtiefziehgüten (DX56D, DC06, CR4); Supertiefziehgüten (DX57D, DC07, CR5) und Ultratiefziehgüten (DX58D, DC08, CR6 (noch nicht genormt) sowie Extremtiefziehgüten (DX59D, DC09, CR7 (noch nicht genormt)).
  • Die Figur 3 zeigt beispielhaft den Einfluss des Dressierwalzendurchmessers auf die spezifische Walzkraft. Daraus geht hervor, dass die spezifische Walzkraft durch größere Arbeitswalzendurchmesser herabgesetzt wird, unter der Randbedingung von gleichen Dressierwalzen-Rauheitskennwerten. Somit kann eine Reduzierung der spezifischen Walzkraft über die Anhebung der Arbeitswalzendurchmesser unterstützt werden, wobei Arbeitswalzendurchmesser von mehr als 650 mm, vorzugsweise 700 mm oder mehr realisierbar sind. Besonders geeignet sind Arbeitswalzendurchmesser über 715 mm.
  • Die Figur 4 zeigt schematisch den Einfluss der Viskosität auf den Reibungskoeffizienten. Daraus geht hervor, dass der Reibungskoeffizient durch Verwendung des Multifunktionsfluids gegenüber dem Stand der Technik angehoben werden kann.
  • Das Zusammenspiel von Dressierwalzendurchmesser und Fluidviskosität kann zur Optimierung des Walzergebnisses herangezogen und variiert werden.
  • Um das Ziel höherer Walzkräfte ohne eine Anhebung des Dressiergrades zu erreichen, findet die Dressiergradregelung mit einem geeigneten reibungserhöhenden Mittel 42 Anwendung. Wenngleich eine Erhöhung der Walzkräfte hervorgerufen wird, bleibt der Dressiergrad durch das Multifunktionsfluid in der Regel konstant auf dem Ausgangsniveau vor der Walzkrafterhöhung, was eine geringere Kaltverfestigung des Stahlbandes bewirkt, und dies wiederum führt zu einer geringeren Dehngrenzenerhöhung und damit zu einer geringeren Umformverschlechterung (durch Reduzierung des Gesamtdehnung und des Verfestigungsexponenten) bei Sicherstellung der gewünschten Rauheitskennwerte, wie beispielsweise Ra, RPc und Wsa. Damit wird die Fertigung von Ultratiefziehgüten, wie etwa den noch nicht genormten DX58D, DX59D, DC08, DC09, CR6, CR7 deutlich vereinfacht oder sogar erst möglich.
  • Zur Verwirklichung einer Vorrichtung 1 mit einer Reibwerterhöhungseinrichtung 40 können herkömmliche Nassdressieranlagen einfach umgerüstet werden, indem die Reibmittelbereitstellung 41 ein Multifunktionsfluid 42 mit reibwerterhöhenden Zusätzen einlaufseitig bereitstellt.
  • Das Multifunktionsmittel (beispielsweise ein wasserlösliches Walzöl/Dressierwalzöl mit wässrigen Inhibitoren, Nanopartikel) reinigt gleichzeitig die Bandoberfläche und die Arbeitswalzen 11, verhindert in seiner Zusammensetzung und Anwendung ein Verharzen und Verkleben der beteiligten Oberflächen und gewährleistet ein etwaiges nachgeschaltetes Phosphatieren und Lackieren der metallischen Oberflächen, vorzugsweise auch ohne weitere Oberflächenvorbehandlungen. Darüber hinaus werden eine entsprechende Schmierfähigkeit, ein Selbsttrockeneffekt für ein trockenes Oberflächenaussehen und ein hochwirksamer Korrosionsschutz realisiert.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargelegt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts
    10
    Walzgerüst
    11
    Arbeitswalze
    12
    Stützwalze
    20
    Anticrimpeinrichtung
    21
    Anticrimprolle
    31
    Antriebsrolle
    40
    Reibwerterhöhungseinrichtung
    41
    Reibmittelbereitstellung
    42
    Reibungserhöhendes Mittel
    43
    Reibmittelaufbringung
    43a
    Düse
    43b
    Düsenbalken
    F
    Förderrichtung
    B
    Walzprodukt
    S
    Walzspalt

Claims (17)

  1. Vorrichtung (1) zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts (B), vorzugsweise in einer Dressierwalzanlage, Kaltwalzanlage oder kontinuierlichen Durchlaufglühanlage mit integriertem Dressiergerüst, wobei die Vorrichtung (1) aufweist:
    zumindest ein Walzgerüst (10) mit zwei Arbeitswalzen (11), die einen Walzspalt (S) ausbilden, in dem das in einer Förderrichtung (F) transportierbare Walzprodukt (B) umformbar ist;
    gekennzeichnet durch
    eine Reibwerterhöhungseinrichtung (40), umfassend eine Reibmittelbereitstellung (41), eingerichtet zur Bereitstellung eines reibungserhöhenden Mittels (42) fluider Form, und eine Reibmittelaufbringung (43), die mit der Reibmittelbereitstellung (41) in Fluidkommunikation steht und eingerichtet ist, um das reibungserhöhende Mittel (42) auf zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen (11) und/oder des Walzprodukts (B) aufzubringen, wodurch die Reibwerterhöhungseinrichtung (40) eingerichtet ist, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Arbeitswalzen (11) und dem Walzprodukt (B) im Walzspalt (S) zu erhöhen.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Arbeitswalzen (11) texturiert sind, so dass das Negativ deren Textur durch das Walzen auf das Walzprodukt (B) übertragbar ist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittelaufbringung (43) eingerichtet ist, um das reibungserhöhende Mittel (42) einlaufseitig bezüglich des Walzspalts (S) auf die zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen (11) und/oder des Walzprodukts (B) aufzubringen.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittelaufbringung (43) eine oder mehrere Düsen (43a) aufweist, die eingerichtet sind, um das reibungserhöhende Mittel (42) auf die zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen (11) und/oder des Walzprodukts (B) aufzusprühen, wobei die Düsen (43a) vorzugsweise so auf eine oder beide Arbeitswalzen (11) gerichtet sind, dass das reibungserhöhende Mittel (42) größtenteils oder im Wesentlichen vollständig auf die entsprechenden Oberflächen der Arbeitswalzen (11) gelangt.
  5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittelaufbringung (43) einen oder mehrere Düsenbalken (43b) aufweist, die sich in Breitenrichtung des Walzprodukts (B) erstrecken und die Düsen (43a) tragen.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine Anticrimpeinrichtung (20) mit einer oder mehreren Anticrimprollen (21) aufweist, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt (B) relativ zum Walzspalt (S) anzuheben.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine oder mehrere Antriebsrollen (31) aufweist, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt (B) in Förderrichtung (F) zu transportieren.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reibungserhöhende Mittel eine Emulsion oder Suspension ist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion oder Suspension eine flüssige Hauptkomponente, vorzugsweise Wasser oder ein Walzöl mit vollentsalztem Wasser, und reibungserhöhende Partikel, vorzugsweise Mikro- oder Nanopartikel von beispielsweise 0,1 µ bis 10 µm Durchmesser, umfasst.
  10. Verfahren zum Walzen eines bandförmigen Walzprodukts (B), vorzugsweise in einer Dressierwalzanlage, Kaltwalzanlage oder kontinuierlichen Durchlaufglühanlage mit integriertem Dressiergerüst, wobei das Verfahren aufweist:
    Fördern des Walzprodukts (B) durch einen Walzspalt (S), ausgebildet durch zwei Arbeitswalzen (11) eines Walzgerüsts (10), entlang einer Förderrichtung (F), wodurch das Walzprodukt (B) umgeformt wird; und
    Applizieren eines reibungserhöhenden Mittels (42) fluider Form auf zumindest eine Oberfläche der Arbeitswalzen (11) und/oder des Walzprodukts (B), um den Reibungskoeffizienten zwischen den Arbeitswalzen (11) und dem Walzprodukt (B) im Walzspalt (S) zu erhöhen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das reibungserhöhende Mittel (42) eine Emulsion oder Suspension ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion oder Suspension eine flüssige Hauptkomponente, vorzugsweise Wasser oder ein Walzöl mit vollentsalztem Wasser, und reibungserhöhende Partikel, vorzugsweise Mikro- oder Nanopartikel von beispielsweise 0,1 µ bis 10 µm Durchmesser, umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Dressiergrades direkt über eine Dressiergradregelung erfolgt und vorzugsweise indirekt über eine Anhebung des Reibungskoeffizienten durch das reibungserhöhende Mittel (42).
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (11) einen Durchmesser von über 650 mm, vorzugsweise über 700 mm, besonders bevorzugt über 715 mm aufweisen.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzkrafterhöhung über die Anhebung der Prozessgeschwindigkeit beim Dressieren unterstützt wird, vorzugsweise über eine Schlingenspeicher-Füllstandregelung vor dem Walzgerüst (10).
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt (B) ein Stahlband ist, vorzugsweise aus einer der folgenden Stahlsorten: DX54D, DX55D, DX56D, DX57D DX58D, DX59D, DC04, DC05, DC06, DC07, DC08, DC09, CR3, CR4, CR5, CR6, CR7.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird.
EP22152251.9A 2021-01-21 2022-01-19 Vorrichtung und verfahren zum kaltwalzen, insbesondere dressierwalzen, eines bandförmigen walzprodukts Pending EP4032627A1 (de)

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