EP4100181B1 - Entkoppelte walzanlage - Google Patents

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EP4100181B1
EP4100181B1 EP21703022.0A EP21703022A EP4100181B1 EP 4100181 B1 EP4100181 B1 EP 4100181B1 EP 21703022 A EP21703022 A EP 21703022A EP 4100181 B1 EP4100181 B1 EP 4100181B1
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EP
European Patent Office
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rolling
foundation
damping system
plant according
rolling mill
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EP21703022.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4100181A1 (de
Inventor
Andreas Berendes
Andreas Gramer
Jürgen Schanderl
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/02—Rolling stand frames or housings; Roll mountings ; Roll chocks
    • B21B31/06—Fastening stands or frames to foundation, e.g. to the sole plate
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/44—Foundations for machines, engines or ordnance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2203/00—Auxiliary arrangements, devices or methods in combination with rolling mills or rolling methods
    • B21B2203/44—Vibration dampers

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill, in particular a rolling mill comprising at least one rolling stand which is installed on a foundation.
  • the invention particularly relates to a cold rolling mill, in particular one designed for flexible rolling.
  • Rolling mills are usually installed directly on a concrete foundation and secured to the concrete foundation with anchor bolts. Inertia forces and the resulting vibrations are transmitted directly into the foundation.
  • Machine components generate vibrations or structure-borne noise. These vibrations are particularly pronounced in flexible rolling due to the frequent changes in the roll gap geometry. Thickness changes occur on average 10 times per second, so that the vibration frequency cannot settle at a defined level. The vibrations generated are therefore not constant and do not correspond to the natural frequency of the rolling mill. Conventional measures for vibration damping individual components are therefore not sufficient. The noise emissions resulting from the vibrations represent an environmental burden for operating personnel and the environment, which should be limited or preferably prevented.
  • the invention is based on the object of reducing vibration emissions in a rolling mill, in particular in a rolling mill for flexible rolling.
  • a rolling plant in particular a rolling mill, comprising at least one rolling stand which is set up on a foundation, wherein the rolling plant is characterized in that the rolling stand is decoupled from the foundation by at least one spring-damping system.
  • the rolling mill according to the invention is designed as a cold rolling mill, a reversing stand or as a rolling mill for flexible rolling.
  • a rolling mill in the sense of the present invention comprises at least one rolling mill or at least one rolling stand.
  • a rolling mill can comprise several components, for example reels, shears and the like.
  • the spring-damping system of the rolling mill according to the invention is expediently arranged between at least one rolling stand and the foundation of the rolling mill.
  • the foundation of the rolling mill can support one or more components of the rolling mill.
  • several individual components of the rolling mill for example several rolling stands and other components, are each decoupled from the foundation by means of a spring-damping system.
  • the spring-damping system can, for example, be provided as a strip bearing, point bearing or full-surface bearing between the rolling stand and the foundation.
  • the spring-damping system includes an additional flywheel mass.
  • the natural frequency of the spring-mass-damper system can be influenced or adjusted via the additional flywheel mass.
  • a base plate is provided as an additional flywheel on which the relevant rolling stand is set up.
  • This base plate can be made of cast steel, for example.
  • the additional flywheel is between 100 and 200 t. This significantly increases the dead mass of the rolling mill and reduces its natural frequency.
  • the rolling stand can comprise a base that is supported on the foundation via the spring-damping system.
  • the base can be designed as a concrete base.
  • the additional flywheel mass can, for example, be supported on the spring-damping system via the concrete base.
  • the spring-damping system may include a plurality of coil springs and a plurality of damping elements.
  • Hydraulic elements such as piston-cylinder arrangements can be used as damping elements.
  • the damping elements can be provided, for example, as visco-elastic spring elements, for example in the form of buffers or cylinders.
  • the spring-damping system can comprise at least one thermoplastic material that has both spring properties and damping properties.
  • the spring-damping system can, for example, comprise elements made of a polyurethane material, for example in the form of mats and/or strips.
  • the rolling mill comprises at least one step rolling mill.
  • the reference number 20 designates a rolling mill which comprises a rolling stand 21.
  • the rolling stand 21 comprises, in a known manner, two roll stands 22 and work rolls 23 and backup rolls 24 mounted vertically adjustably in these, as well as optionally further rolls not shown.
  • the rolling stand 21 is shown in side view. The view shows the operating side of the rolling stand 21.
  • the rolling mill also comprises a first reel 25 on the inlet side and a second reel 26 on the outlet side.
  • the metal strip wound into a first coil 27 is drawn off the first reel 25 and passes through a roll gap formed between the work rolls 23 of the rolling stand 21.
  • the finished rolled metal strip is wound up again by the second reel 26 into a second coil 28.
  • the rolling mill 20 is a rolling mill which is designed for the flexible rolling (step rolling mill) of cold strips.
  • the metal strip unwound from the first coil 27 is formed between the work rolls 23 of the rolling stand 21 in such a way that different strip thicknesses are achieved in the longitudinal direction of the metal sheet or the rolled stock by continuously controlling the roll gap.
  • the roll stands 22 are anchored on a base plate 29 made of cast steel, which in turn rests on a base 31.
  • the base 31 is supported on the foundation 30 via spring damping elements 10.
  • the foundation 30 underpins the entire rolling mill 20.
  • the spring damping elements 10 are arranged in the form of a strip bearing under the base 31 and, in the embodiment shown, only decouple the rolling stand. Within the scope of the invention, however, it can be provided that all components of the rolling mill, including the reel 26, 27, are decoupled from the foundation 30.
  • the spring-damping elements 10 comprise a combination of coil springs and damping elements.
  • the damping elements can be designed as hydraulic dampers, for example.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzanlage, insbesondere ein Walzwerk umfassend wenigstens ein Walzgerüst, das auf einem Fundament aufgestellt ist.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kaltwalzanlage, insbesondere eine solche, die für flexibles Walzen ausgelegt ist.
  • Walzanlagen werden üblicherweise direkt auf ein Betonfundament aufgestellt und mit Ankerschrauben in dem Betonfundament befestigt. Massenkräfte und die daraus folgenden Erschütterungen werden direkt in das Fundament eingeleitet.
  • Beim Prozess des flexiblen Walzens mittels sogenannter Stufenwalzwerke werden durch eine kontinuierliche Regelung des Walzspalts im Kaltwalzprozess unterschiedliche Banddicken in Längsrichtung mit linearen harmonischen Übergängen in das Walzgut eingebracht. Auf diese Art und Weise werden beispielsweise Karosseriebleche (Tailor Rolled Blanks) für den Automobilbau hergestellt. Insbesondere bei diesem Verfahren werden verhältnismäßig hohen Massenkräfte und daraus resultierende Erschütterungen in das Fundament eingeleitet. Durch die dadurch hervorgerufene Schwingungsanregung des Fundaments entstehen langfristig Risse, die die Tragfähigkeit des Fundaments beeinträchtigen.
  • Maschinenkomponenten erzeugen Vibrationen bzw. Körperschall. Diese Vibrationen sind beim flexiblen Walzen durch die häufigen Wechsel der Walzspaltgeometrie besonders ausgeprägt. Dickenänderungen treten durchschnittliche 10 mal pro Sekunde auf, so dass die Vibrationsfrequenz sich nicht auf einem definierten Niveau einpendeln kann. Die erzeugte Vibration sind somit nicht konstant und entsprechen nicht der Eigenfrequenz der Walzanlage. Herkömmliche Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung einzelner Bauteile reichen daher nicht aus. Die aus den Vibrationen entstehenden Schallemissionen bedeuten eine Umweltbelastung für Bedienpersonal und Umgebung, die eingegrenzt, bzw. bevorzugt verhindert werden soll.
  • Aus der WO 2005/045140 A1 ist eine seismische Entkopplung einer Maschinengründung relativ zu dem Untergrund bzw. zu einer eine Substruktur unter Verwendung eines Gummiblocks als Dämpfungselements zwischen einem Maschinenfundament und einem Untergrund bekannt.
  • Weiterer Stand der Technik ist aus den Druckschriften US 203/0071187 A1 , DE 41 03 941 A1 und DE 27 40 815 OS bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Walzanlage, insbesondere bei einer Walzanlage für flexibles Walzen, die Schwingungsemissionen zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Walzanlage vorgesehen, insbesondere ein Walzwerk, umfassend wenigstens ein Walzgerüst, das auf einem Fundament aufgestellt ist, wobei sich die Walzanlage dadurch auszeichnet, dass das Walzgerüst mit wenigstens einem Feder-Dämpfungs-System von dem Fundament entkoppelt ist.
  • Vorzugsweise ist die Walzanlage gemäß der Erfindung als Kaltwalzanlage, Reversiergerüst oder als Walzwerk für flexibles Walzen ausgebildet.
  • Eine Walzanlage im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens ein Walzwerk oder wenigstens ein Walzgerüst. Eine Walzanlage kann mehrere Komponenten, beispielsweise Haspel, Scheren und dergleichen umfassen.
  • Das Feder-Dämpfungs-System des Walzwerks gemäß der Erfindung ist zweckmäßigerweise zwischen wenigstens einem Walzgerüst und dem Fundament der Walzanlage angeordnet. Das Fundament der Walzanlage kann eine oder mehrere Komponenten der Walzanlage abstützen. Bei der Walzanlage gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mehrere einzelne Komponenten der Walzanlage, beispielsweise mehrere Walzgerüste und andere Komponenten jeweils mit einem Feder-Dämpfungs-System von dem Fundament entkoppelt sind.
  • Das Feder-Dämpfungs-System kann beispielsweise als Streifenlager, Punktlager oder vollflächiges Lager zwischen dem Walzgerüst und dem Fundament vorgesehen sein.
  • Bei der Walzanlage gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Feder-Dämpfungs-System eine zusätzliche Schwungmasse umfasst. Über die zusätzliche Schwungmasse lässt sich die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Dämpfer-Systems beeinflussen bzw. einstellen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Walzanlage gemäß der Erfindung ist eine Bodenplatte als zusätzliche Schwungmasse vorgesehen, auf welcher das betreffende Walzgerüst aufgestellt ist. Diese Bodenplatte kann beispielsweise aus Stahlguss ausgebildet sein.
  • Nach ersten Berechnungen der Anmelderin unter Zugrundelegung eines bestimmten Feder-Dämpfungs-Systems hat es sich zur Erzielung einer gewünschten Eigenfrequenz als vorteilhaft herausgestellt die Masse der zusätzlichen Schwungmasse so zu wählen, dass sie in etwa der Masse des Walzgerüsts entspricht. Die zusätzliche Schwungmasse beträgt gemäß der Erfindung zwischen 100 und 200 t . Diese erhöht signifikant die Eigenmasse der Walzanlage und verringert deren Eigenfrequenz.
  • Das Walzgerüst kann einen Sockel umfassen, der über das Feder-Dämpfungs-System auf dem Fundament abgestützt ist. Der Sockel kann als Betonsockel ausgebildet sein. Die zusätzliche Schwungmasse kann beispielsweise über den Betonsockel auf dem Feder-Dämpfungs-System abgestützt sein.
  • Das Feder-Dämpfungs-System kann eine Vielzahl von Schraubenfedern und eine Vielzahl von Dämpfungselementen umfassen.
  • Als Dämpfungselemente können beispielsweise hydraulische Elemente wie Kolben-Zylinder-Anordnungen vorgesehen sein.
  • Die Dämpfungselemente können beispielsweise als visko-elastische Federelemente beispielsweise in Form von Puffern oder Zylindern vorgesehen sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Feder-Dämpfungs-System wenigstens einen thermoplastischen Werkstoff umfassen, der sowohl Federeigenschaften als auch Dämpfungseigenschaften aufweist. Das Feder-Dämpfungs-System kann beispielsweise Elemente aus einem Polyurethan-Werkstoff umfassen, beispielsweise in Form von Matten und/oder Streifen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Walzanlage gemäß der Erfindung umfasst diese wenigstens ein Stufenwalzwerk.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Mit dem Bezugszeichen 20 ist ein Walzwerk bezeichnet, das ein Walzgerüst 21 umfasst. Das Walzgerüst 21 umfasst in bekannter Art und Weise zwei Walzenständer 22 und in diesen vertikal verstellbar gelagerte Arbeitswalzen 23 und Stützwalzen 24, sowie gegebenenfalls weitere nicht gezeigte Walzen. Das Walzgerüst 21 ist in der Seitenansicht dargestellt. Die Ansicht zeigt die Bedienseite des Walzgerüsts 21. Das Walzwerk umfasst weiterhin einen einlaufseitigen ersten Haspel 25 und einen auslaufseitigen zweiten Haspel 26. Das zu einem ersten Coil 27 aufgewickelte Metallband wird von dem ersten Haspel 25 abgezogen und durchläuft einen zwischen den Arbeitswalzen 23 des Walzgerüsts 21 gebildeten Walzspalt. Das fertig gewalzte Metallband wird von dem zweiten Haspel 26 wieder zu einem zweiten Coil 28 aufgewickelt.
  • Das Walzwerk 20 gemäß Ausführungsbeispiel ist ein Walzwerk, welches für das flexible Walzen (Stufenwalzwerk) von kalten Bändern ausgebildet ist. Das von dem ersten Coil 27 abgewickelte Metallband wird zwischen den Arbeitswalzen 23 des Walzgerüsts 21 so umgeformt, dass durch eine kontinuierliche Regelung des Walzspalts unterschiedliche Banddicken in Längsrichtung das Metallblechs bzw. des Walzguts erzielt werden.
  • Die Walzenständer 22 sind auf einer Bodenplatte 29 aus Stahlguss verankert, die wiederum auf einem Sockel 31 aufliegt. Der Sockel 31 ist über Feder-Dämpfungs-Elemente 10 auf dem Fundament 30 abgestützt. Das Fundament 30 unterfängt das gesamte Walzwerk 20.
  • Die Feder-Dämpfungs-Elemente 10 sind in Form eines Streifenlagers unter dem Sockel 31 angeordnet und entkoppeln bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur das Walzgerüst. Im Rahmen der Erfindung kann allerdings vorgesehen sein, dass alle Komponenten der Walzanlage einschließlich der Haspel 26, 27 von dem Fundament 30 entkoppelt sind.
  • Die Feder-Dämpfungs-Elemente 10 gemäß Ausführungsbeispiel umfassen eine Kombination von Schraubenfedern und Dämpfungselementen. Die Dämpfungselemente können beispielsweise als hydraulische Dämpfer ausgebildet sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Feder-Dämpfungs-Elemente
    20
    Walzanlage
    21
    Walzgerüst
    22
    Walzenständer
    23
    Arbeitswalzen
    24
    Stützwalzen
    25
    erster Haspel
    26
    zweiter Haspel
    27
    erstes Coil
    28
    zweites Coil
    29
    Bodenplatte
    30
    Fundament
    31
    Sockel

Claims (10)

  1. Walzanlage, insbesondere Walzwerk (20), umfassend wenigstens ein Walzgerüst (21), das auf einem Fundament (30) aufgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst mit wenigstens einem Feder-Dämpfungs-System (10) von dem Fundament (30) entkoppelt ist, dass das Feder-Dämpfungs-System (10) eine zusätzliche Schwungmasse umfasst und dass die Schwungmasse zwischen 100 und 200 t beträgt.
  2. Walzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungs-System (10) als Streifenlager oder Punktlager oder vollflächiges Lager zwischen dem Walzgerüst (21) und dem Fundament (30) vorgesehen ist.
  3. Walzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Schwungmasse eine Bodenplatte (29) vorgesehen ist, auf welcher das Walzgerüst (21) aufgestellt ist.
  4. Walzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (29) aus Stahlguss ausgebildet ist.
  5. Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (21) einen Sockel (31) umfasst, der über das Feder-Dämpfungs-System (10) auf dem Fundament (30) abgestützt ist.
  6. Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungs-System (10) eine Vielzahl von Schraubenfedern und eine Vielzahl von Dämpfungselementen umfasst.
  7. Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungs-System (10) wenigstens einen thermoplastischen Werkstoff umfasst, der sowohl Federeigenschaften als auch Dämpfungseigenschaften aufweist.
  8. Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungs-System (10) Elemente aus einem Polyurethan-Werkstoff umfasst.
  9. Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungs-System (10) Matten und/oder Streifen aus einem Polyurethan-Werkstoff umfasst.
  10. Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein Stufenwalzwerk umfasst.
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DE102020211782.9A DE102020211782A1 (de) 2020-02-04 2020-09-21 Entkoppelte Walzanlage
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DE (1) DE102020211782A1 (de)
WO (1) WO2021156247A1 (de)

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