WO2002058860A1 - Walzgerüst zur herstellung planer walzbänder mit gewünschter bandprofilüberhöhung - Google Patents

Walzgerüst zur herstellung planer walzbänder mit gewünschter bandprofilüberhöhung Download PDF

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Jürgen Seidel
Wilfried Bald
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    • B21B37/42—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using a combination of roll bending and axial shifting of the rolls

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill for the production of flat rolled strips with the desired strip profile elevation, with work rolls supported on at least one support roll, the work rolls having different diameters, the thicker work roll being connected to a drive and the thinner work roll running as a "drag roll”.
  • Rolling mills with different diameters of the work rolls are known.
  • a rolling mill is described in US Pat. No. 2,139,872, in which, in order to achieve the most effective possible reduction of the rolled strip during rolling, two work rolls of different diameters supported on support rolls are arranged. It has proven to be advantageous here to drive only the larger work roll and to let the smaller roll run as a drag roll.
  • Known rolling mills of this type are advantageously used in the rear stands of a rolling mill with the aim of reducing the rolling force and the drive power and reducing the edge drop, particularly in the case of high-carbon steel.
  • the thermal crowning and wear of the work rolls and their elastic deformations are subject to relatively large changes within a rolling program. Without any correction by actuators, the strip contour changes as the rolling material throughput increases. This effect differs from scaffold to scaffold or from stitch to stitch. In addition to the strip contour, this also changes the predefined hot strip flatness and subsequently the cold strip flatness.
  • the object of the invention is to further modify the known rolling mill with its different work roll diameters in such a way that a strip of high quality is produced and these stands can be used universally.
  • That at least one of the work rolls is designed to be adjustable in the outlet direction and
  • the back-up rolls and the work rolls are provided with a curved contour running essentially over the entire length of the bale (CVC cut (continuously variable crown), which is defined by a polynomial of at least second order), which are offset by 180 ° relative to one another arranged and which is designed such that the two bale contours of the work rolls complement each other to form a symmetrical contour of the roll gap.
  • CVC cut continuously variable crown
  • R (x) a 5 x 5 + a • x 4 + a 3 x 3 + a 2 • x 2 + a. x + a 0
  • the work rolls Since the work roll diameters are different, the work rolls also have different deflection and flattening behavior. In particular, the effects between the backup rolls and the work rolls are different. This applies in particular to a 3-roll stand in which only the thinner work roll is supported by a backup roll, since the thicker work roll roll any support is missing.
  • the contours of the work rolls were therefore designed differently according to the invention in order to compensate for these effects. The calculation of the required contour is done offline with the aim of creating a symmetrical roll gap under load.
  • the new roll stand concept is special in such a case
  • 3-roll stand applicable. These scaffolds can then advantageously also be used for the front scaffolds, for example, for loads that are not so high.
  • This 3-roll stand only the thicker work roll is driven and the thinner work roll runs as a drag roll.
  • the thicker work roll acts as a work roll that can transmit a high moment and at the same time serves as a backup roll.
  • the combination with the other, thinner work roll supported by a separate back-up roll then results in controllable rolling forces.
  • one of the work rolls is arranged according to the invention so as to avoid this ski formation.
  • the setting of this roll offset is u. a. controlled depending on the inlet and outlet thickness, the material strength of the rolled strip, the current diameter combination of the work rolls etc.
  • the non-driven work roll In the case of a roll stand that contains a non-driven, smaller work roll and that is not pretensioned (the roll gap corresponds approximately to the strip inlet thickness before the tapping), it is also advantageous to provide the non-driven work roll with an auxiliary drive, which then decouples after tapping / or is switched off.
  • the auxiliary drive also enables any necessary axial displacement of the work rolls during the breaks.
  • the work rolls are made of materials that differ in their wear behavior or of highly wear-resistant materials, for example using a powder metallurgical process, preferably the HIP process (hot isostatic pressing).
  • HIP process hot isostatic pressing
  • the material to be treated is treated in special autoclaves (HIP systems) with all-round pressure (up to 200 Mpa) and high temperature (depending on the material up to 2000 ° C) heated above its yield point and compressed at the same time.
  • Fig. 2 shows a 3-roll stand in a schematic side view.
  • a four-high stand 10 is shown with two work rolls 1, 2, which are supported on support rolls 3, 4.
  • a work roll 2 with a larger diameter is arranged below the rolled strip 6 and a work roll 1 with a smaller diameter is arranged above the rolled strip 6.
  • the larger work roll 2 is provided with a drive 5, while the thinner work roll 1 has no drive and only runs as a “drag roll” due to the contact with the roll belt 6.
  • the thinner work roll 1 is arranged horizontally displaceably in the direction of arrow 9 and in the exemplary embodiment shown in FIG Exit direction 7 of the rolled strip 6 offset by the amount 8 from its original position.
  • the contours of the surfaces of the work rolls 1, 2 with their associated support rolls 3, 4 are produced according to the invention by a CVC cut, calculated according to a polynomial of at least second order (this CVC cut is not visible in the side view of the roll stand 10 shown).
  • the upper work roll 1 can have a diameter of 400 mm, for example, the lower work roll 2 can have a diameter of 600 mm, while the support rolls 3, 4 each have a diameter of 1350 mm.
  • FIG. 2 shows a 3-roll stand 11, in which only the upper, thinner work roll 1 is supported on a support roll 3.
  • the thicker and driven work roll 2, on the other hand, is so large in diameter that higher moments can be transmitted and therefore this work roll 2 also serves as a backup roll.
  • the thinner work roll 1 is offset from its original position by the amount 8 in the outlet direction 7.
  • the upper working salts 1 can have a diameter of z. B. 600 mm and the upper support roller 3 has a diameter between 1400 and 1600 mm.
  • the diameter of the lower work roll 2, which is also used here as a backup roll, can, for. B. be 1400 mm.
  • FIGS. 1 and 2 show the application of the invention in two roll stands. Of course, the invention can also be applied to other roll stands with different numbers of rolls from the examples, for example in roll stands with intermediate rolls.

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  • Metal Rolling (AREA)
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
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Abstract

Um bekannte Walzgerüste (10), die durch Arbeitswalzen (1, 2) mit unterschiedlichen D urchmessern gekennzeichnet sind, dahingehend zu verbessern, dass man bei nahezu universeller Einsetzbarkeit ein weitgehend spannungs- und insbesondere wellenfreies Band mit gewünschter Bandprofilüberhöhung erhält, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Stützwalzen (3, 4) und die Arbeitswalzen (1, 2) im Walzgerüst (10, 11) axial verschiebbar angeordnet sind, dass mindestens eine der Arbeitswalzen (1, 2) in Auslaufrichtung (7) des Walzbandes (6) einstellbar ausgeführt ist, und dass die Stützwalzen (3, 4) und die Arbeitswalzen (1, 2) mit einer im wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten Kontur (CVC-Schliff (Continuously Variable Crown), der durch ein Polynom mindestens zweiter Ordnung festgelegt ist) versehen sind, die relativ zueinander um 180° versetzt angeordnet und die jeweils so ausgebildet ist, dass die beiden Ballenkonturen der Arbeitswalzen (1, 2) sich zu einer symmetrischen Kontur des Walzenspaltes komplementär ergänzen.

Description

WALZGERÜST ZUR HERSTELLUNG PLANER WALZBÄNDER MIT GEWÜNSCHTER BANDPROFILÜBERHÖHUNG
Die Erfindung betrifft ein Walzwerk zur Herstellung planer Walzbänder mit gewünschter Bandprofilüberhöhung, mit an zumindest einer Stützwalze abgestützten Arbeitswalzen, wobei die Arbeitswalzen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die dickere Arbeitswalze mit einem Antrieb verbunden ist und die dünnere Arbeitswalze als „Schleppwalze" mitläuft.
Walzwerke mit unterschiedlichen Durchmessern der Arbeitswalzen sind bekannt. So wird in der US-PS 2,139,872 ein Walzwerk beschrieben, in dem, um eine möglichst effektive Reduktion des Walzbandes während des Walzens zu erreichen, zwei an Stützwalzen abgestützte Arbeitswalzen mit unterschiedli- chem Durchmesser angeordnet sind. Hierbei hat sich als vorteilhaft erwiesen, nur die größere Arbeitswalze anzutreiben und die kleinere Walze als Schleppwalze mitlaufen zu lassen. Derartige bekannte Walzwerke werden mit Vorteil in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße eingesetzt mit dem Ziel einer Verminderung der Walzkraft und der Antriebsleistung sowie einem geringeren Edge- Drop, besonders bei High-Carbon-Steel.
Beim Warmwalzen von Bandmaterial unterliegen innerhalb eines Walzprogramms die thermische Bombierung und der Verschleiß der Arbeitswalzen sowie deren elastische Verformungen relativ großen Veränderungen. Ohne Kor- rektur durch Stellglieder verändert sich mit zunehmend fortlaufendem Walzmaterialdurchsatz die Bandkontur. Dieser Effekt ist von Gerüst zu Gerüst bzw. von Stich zu Stich unterschiedlich. Damit ändert sich neben der Bandkontur auch die vorgegebene Warmbandplanheit und in der Folge auch die Kaltbandplan- heit. Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Walzwerk mit seinen unterschiedlichen Arbeitswalzendurchmesser weiter so zu modifizieren, dass ein Band hoher Qualität erzeugt wird und diese Gerüste universell einsetzbar sind.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Walzwerk der genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst,
- dass die Stützwalzen und die Arbeitswalzen im Walzgerüst axial verschiebbar angeordnet sind,
- dass mindestens eine der Arbeitswalzen in Auslaufrichtung einstellbar ausgeführt ist und
- dass die Stützwalzen und die Arbeitswalzen mit einer im wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten Kontur (CVC-Schliff (Conti- nuously Variable Crown), der durch ein Polynom mindestens zweiter Ordnung festgelegt ist) versehen sind, die relativ zueinander um 180° versetzt angeordnet und die jeweils so ausgebildet ist, dass die beiden Ballenkonturen der Arbeitswalzen sich zu einer symmetrischen Kontur des Walzenspaltes komplementär ergänzen.
Durch die erfindungsgemäße Kombination, die bekannten unterschiedlich großen Arbeitswalzen mit einem CVC-Schliff (unter anderem bekannt aus der DE 37 120 43 C2; der CVC-Schliff bzw. die Walzenkontur folgt dabei einem Polynom zweiter oder höherer Ordnung) zu versehen sowie die Arbeits- und Stütze walzen sowohl axial wie auch in Auslaufrichtung verschiebbar anzuordnen, wird eine völlig neue Walzgerüstkonzeption erhalten, die anders als bei den bekannten Walzgerüsten universeller eingesetzt werden können und die Walzbänder mit hoher Planheit und gewünschter Bandprofilüberhöhung erzeugen. Als Profilstellglied für den CVC-Schliff der Arbeitswalzen ist es bei diesen Walzgerüsten vorteilhaft, den Schliff nach einem Polynom dritter oder höherer Ordnung, beispielsweise auch fünfter Ordnung zu berechnen und entsprechend auszuführen. Ein Polynom 5. Ordnung der allgemeinen Form:
R(x) = a5 x5 + a • x4 + a3 x3 + a2 • x2 + a. x + a0
Würde dann beispielsweise für eine 1900 mm lange Walze folgende Parameter haben und zwar
• für ein Koordinatensystem R(x) an der Walzenkante a0 = 0,349712 • 103 mm (Radius der Arbeitswalze) aι = 0,733199 * 10"3 a2 = 0,198038 » 10"3 mm"1 a3 = - 0,536180 » 10"3 mm"2 a4 = 0,368442 • 10"11 mm"3 a5 = - 0,775668 • 10"15 mm"4
• für ein Koordinatensystem R(x) in der Walzenmitte a0 = 0,350000 • 103 mm (Radius der Arbeitswalze) aι = - 0,544375 • 10"3 a2 = 0,000000 mm"1 a3 = 0,163860 » 10"8 mm"2 a4 = - 0,590250 • 10"28 mm"3 a5 = - 0,775668 - 10"15 mm"4
Da die Arbeitswalzendurchmesser unterschiedlich sind, haben die Arbeitswalzen auch ein unterschiedliches Durchbiege- und Abplattungsverhalten. Speziell die Effekte zwischen den Stützwalzen und den Arbeitswalzen sind unterschiedlich. Dies gilt insbesondere für ein 3-Walzengerüst, bei dem nur die dünnere Arbeitswalze von einer Stützwalze abgestützt wird, da bei der dickeren Arbeits- walze jegliche Abstützung fehlt. Die Konturen der Arbeitswalzen wurden deshalb gemäß der Erfindung unterschiedlich gestaltet, um diese Effekte zu kompensieren. Die Berechnung der erforderlichen Kontur geschieht dabei offline mit dem Ziel, einen unter Last symmetrischen Walzspalt zu erzeugen.
Das neue Walzgerüstkonzept ist besonderes bei einem derartigen
3-Walzengerüst anwendbar. Diese Gerüste können vorteilhaft beispielsweise für nicht so hohe Belastungen dann auch für die vorderen Gerüste eingesetzt werden. Auch bei diesem 3-Walzengerüst wird nur die dickere Arbeitswalze angetrieben und die dünnere Arbeitswalze läuft als Schleppwalze mit. Die dik- kere Arbeitswalze fungiert dabei als Arbeitswalze, die ein hohes Moment übertragen kann und die dabei gleichzeitig als Stützwalze dient. Die Kombination mit der anderen, von einer separaten Stützwalze abgestützten, dünneren Arbeitswalze ergibt dann beherrschbare Walzkräfte.
Da durch die gegebenen Randbedingungen beim Einsatz von Arbeitswalzen mit unterschiedlichen Durchmessern besonders beim Walzen von dickem Band mit Skibildung (Aufbiegung der Bandvorderkanten) zu rechnen ist, ist zwecks Vermeidung dieser Skibildung erfindungsgemäß eine der Arbeitswalzen in Auslaufrichtung verstellbar angeordnet. Die Einstellung dieses Walzenversatzes wird u. a. abhängig von der Ein- und Auslaufdicke, der Materialfestigkeit des Walzbandes, der aktuellen Durchmesserkombination der Arbeitswalzen etc. gesteuert.
Bei einem Walzgerüst, das eine nicht angetriebene kleinere Arbeitswalze enthält und das nicht vorgespannt ist (der Walzenspalt entspricht vor dem Anstich in etwa der Bandeinlaufdicke) ist es vorteilhaft, auch die nicht angetriebene Arbeitswalze mit einem Hilfsantrieb zu versehen, der nach dem Anstich dann abgekoppelt und/oder abgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme werden während des Walzens die in den vorderen Gerüsten häufig auftretenden Vibrationen (Gegeneinanderschwingen der Arbeitswalzen) vermieden, da dann während des Walzens die Arbeitswalzen antriebsmäßig entkoppelt sind. Mit Vorteil wird zusätzlich durch den Hilfsantrieb auch ein eventuell notwendiges axiales Verschieben der Arbeitswalzen in den Walzpausen ermöglicht.
Um die durch die unterschiedlichen Arbeitswalzendurchmesser sich ergeben- den Randbedingungen zu kompensieren, ist es weiterhin gemäß der Erfindung möglich, für jeden der Arbeitswalzen sowie für jede ihrer Seiten in Abhängigkeit der jeweiligen Schiebeposition unterschiedliche Arbeitswalzenbiegekräfte einzustellen. Um der höheren Flächenpressung zwischen der dünnen Arbeitswalze mit ihrer Stützwalze zu begegnen, kann darüber hinaus vorgesehen werden, diese Walzen entsprechend zu verlängern.
Um dem unterschiedlichen Verschleiß der Arbeitswalzen aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchmesser zu begegnen, sind die Arbeitswalzen aus in ihrem Verschleißverhalten unterschiedlichen Materialien oder aus hoch- verschleißfesten Materialien gefertigt, beispielsweise nach einem pulvermetallurgischen Verfahren, vorzugsweise dem HIP-Verfahren (hot isostatic pressing). Beim HIP-Verfahren, wie es im Sonderdruck aus „Stahl" (1998), Heft 6, Seiten 38-40 beschrieben ist, wird das zu behandelnde Material in speziellen Autoklaven (HIP-Anlagen) bei allseitig wirkendem Druck (bis zu 200 Mpa) und hoher Temperatur (je nach Werkstoff bis 2000°C) über seine Fließgrenze erwärmt und gleichzeitig verdichtet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Quarto-Gerüst in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2 ein 3-Walzengerüst in schematischer Seitenansicht. In Figur 1 ist ein Quarto-Gerüst 10 dargestellt mit zwei Arbeitswalzen 1 , 2, die sich an Stützwalzen 3, 4 abstützen. Unterhalb des Walzbandes 6 ist eine Arbeitswalze 2 mit größerem und oberhalb des Walzbandes 6 eine Arbeitswalze 1 mit kleinerem Durchmesser angeordnet. Die größere Arbeitswalze 2 ist mit einem Antrieb 5 versehen, während die dünnere Arbeitswalze 1 keinen Antrieb besitzt und lediglich durch den Kontakt mit dem Walzband 6 als „Schleppwalze" mitläuft. Die dünnere Arbeitswalze 1 ist in Pfeilrichtung 9 horizontal verschiebbar angeordnet und im dargestellten Ausführungsbeispiel in Auslaufrichtung 7 des Walzbandes 6 um den Betrag 8 gegenüber ihrer ursprünglichen Lage versetzt.
Die Konturen der Oberflächen der Arbeitswalzen 1 , 2 mit ihren zugeordneten Stützwalzen 3, 4 sind erfindungsgemäß durch einen CVC-Schliff, berechnet nach einem Polynom mindestens zweiter Ordnung gefertigt (in der dargestellten Seitenansicht des Walzgerüstes 10 ist dieser CVC-Schliff nicht sichtbar). Die obere Arbeitswalze 1 kann beispielsweise einen Durchmesser von 400 mm, die untere Arbeitswalze 2 von 600 mm haben, während die Stützwalzen 3, 4 einen Durchmesser von jeweils 1350 mm aufweisen.
In Figur 2 ist ein 3-Walzengerüst 11 dargestellt, bei dem sich nur die obere dünnere Arbeitswalze 1 an einer Stützwalze 3 abstützt. Die dickere und angetriebene Arbeitswalze 2 ist dagegen so groß in ihrem Durchmesser gewählt, das höhere Momente übertragen werden können und deshalb diese Arbeitswalze 2 auch gleichzeitig als Stützwalze dient. Auch bei diesem Beispiel der Fig. 2 ist die dünnere Arbeitswalze 1 um den Betrag 8 in Auslaufrichtung 7 aus ihrer ursprünglichen Lage versetzt angeordnet. Die obere Arbeitsalze 1 kann dabei einen Durchmesser von z. B. 600 mm haben und die obere Stützwalze 3 einen Durchmesser zwischen 1400 und 1600 mm. Der Durchmesser der unteren Arbeitswalze 2, die hier gleichzeitig als Stützwalze eingesetzt ist, kann z. B. 1400 mm betragen. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispiele zeigen die Anwendung der Erfindung in zwei Walzgerüsten. Selbstverständlich kann die Erfindung auch auf andere Walzgerüste mit von den Beispielen unterschiedlichen Anzahlen von Walzen angewendet werden, beispielsweise in Walzgerüsten mit Zwischenwalzen.
Bezugszeichenliste
1 Arbeitswalze
2 Arbeitswalze
3 Stützwalze
4 Stützwalze
5 Antrieb Arbeitswalze
6 Walzgut
7 Auslaufrichtung
8 Walzenversatz
9 Verschieberichtung
10 4-Walzengerüst
11 3-Walzengerüst

Claims

Ansprüche
1. Walzwerk zur Herstellung planer Walzbänder (6) mit gewünschter Bandprofilüberhöhung, mit an zumindest einer Stützwalze (3, 4) abgestützen Arbeits- walzen (1 , 2), wobei die Arbeitswalzen (1 , 2) unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die dickere Arbeitswalze (2) mit einem Antrieb (5) verbunden ist und die dünnere Arbeitswalze (1) als „Schleppwalze" mitläuft, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Stützwalzen (3, 4) und die Arbeitswalzen (1 , 2) im Walzgerüst (10, 11) axial verschiebbar angeordnet sind,
- dass mindestens eine der Arbeitswalzen (1 , 2) in Auslaufrichtung (7) des Walzbandes (6) einstellbar ausgeführt ist und
- dass die Stützwalzen (3, 4) und die Arbeitswalzen (1 , 2) mit einer im wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten Kontur (CVC- Schliff (Continuously Variable Crown), der durch ein Polynom mindestens zweiter Ordnung festgelegt ist) versehen sind, die relativ zueinander um 180° versetzt angeordnet und die jeweils so ausgebildet ist, dass die beiden Ballenkonturen der Arbeitswalzen (1 , 2) sich zu einer symmetrischen Kontur des Walzenspaltes komplementär ergänzen.
2. Walzwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich unterschiedlichen Durchbiege- und Abplattungsverhaltens die Arbeitswalzen (1 , 2) mit voneinander unterschiedlichen Konturen (unterschiedlicher CVC-Schliff) ausgebildet sind, wobei zur Berechnung der Konturen ein Polynom dritter oder höherer Ordnung, beispielsweise ein Polynom fünfter Ordnung verwendet wird.
3. Walzwerk (10, 11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenversatz (8) der Arbeitswalze (1 , 2) in Auslaufrichtung (7) kontinuierlich einstellbar ist.
4. Walzwerk (10, 11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Walzenversatzes (8) in Abhängigkeit von u. a. der Ein- und Auslaufdicke des Walzbandes (6), seiner Materialfestigkeit und der aktuellen Durchmesserkombination der Arbeitswalzen (1 , 2) gesteuert wird.
5. Walzwerk (10, 11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Arbeitswalzen (1 , 2) sowie für jede ihrer Seiten in Abhängigkeit von ihrer Schiebeposition jeweils unterschiedliche Arbeitswalzenbiegekräfte einstellbar sind.
6. Walzwerk (10, 11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur die dünnere Arbeitswalze (1) von einer Stützwalze (3) abgestützt wird.
7. Walzwerk (10, 11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnere Arbeitswalze (1 ) mit einem abschaltbaren und/oder abkuppelbaren Hilfsantrieb verbunden ist.
8. Walzwerk (10, 11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (1 , 2) aus in ihrem Ver- schleißverhalten voneinander abweichenden unterschiedlichen Materialien und/oder aus hoch verschleißfesten Materialien nach einem pulvermetallurgischen Verfahren gefertigt sind, beispielsweise nach dem HIP-Verfahren (hot isostatic pressing).
PCT/EP2002/000479 2001-01-23 2002-01-18 Walzgerüst zur herstellung planer walzbänder mit gewünschter bandprofilüberhöhung WO2002058860A1 (de)

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