WO2003090946A1 - Walzeinrichtung mit axail verschiebbaren arbeitswalzen, die einestetige und nich tlineare walzenkontur aufweisen - Google Patents

Walzeinrichtung mit axail verschiebbaren arbeitswalzen, die einestetige und nich tlineare walzenkontur aufweisen Download PDF

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WO2003090946A1
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Bernhard Klein
Hartmut Neuer
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    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/14—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls
    • B21B13/142—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls by axially shifting the rolls, e.g. rolls with tapered ends or with a curved contour for continuously-variable crown CVC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/40—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using axial shifting of the rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/02—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B2013/025—Quarto, four-high stands

Definitions

  • the invention relates to a rolling device with a number of work rolls arranged in a roll stand.
  • EP 0 153 849 B1 and EP 0 188 113 B1 for reducing the thickness drop in the area near the strip edge on the rolling stock, which are based on a conical regrinding of the work rolls. Due to the linear regrinding, only the diameter of a work roll is changed linearly. The entire roller contour of the bale is discontinuous, so that the roller bale cannot be ground in one and the transition between the bale and the relief must be broken.
  • EP 0 488 367 B1 discloses a method for controlling the edge lowering during cold rolling of steel, in which a work roll which tapers conically on one side is axially displaced on the outlet side according to measured values. In accordance with the width of a steel strip measured on the input side, the size of the offset of the edge lowering is determined by a final nominal edge lowering and is incorporated into the control of the axial displacement.
  • EP 0 876 857 B1 it is known from EP 0 876 857 B1 to compensate for the disruptive side effect on the body area of a roll gap in the case of a roll which is tapered on one side by superimposing a conventional CVC cut.
  • Special CVC rolls are used as work rolls and their crown, based on the sliding position of the rolls, is determined using an offline calculation.
  • the invention has for its object to provide a rolling device of the type mentioned above, the work rolls are particularly easy to manufacture even in their final surface treatment and allow special accuracy in the implementation of the rolling process.
  • each work roll arranged in a roll stand being displaceable in the axial direction, at least one of the work rolls having a continuous, non-linear roll contour in its end region.
  • the invention is based on the consideration that precisely the conical or linear in longitudinal section provided in the known rolling devices Changing the diameter of the roll barrel, on the one hand, necessitates an increased effort in the completion of the work roll and, on the other hand, only permits a limited accuracy in the controlled adjustment of the strip contour in its edge area.
  • the transition of the essentially cylindrical roll barrel into its conical end region results in an abrupt transition, which requires a broken processing, in particular when the roll barrel is finely ground.
  • a particularly smooth transition from the essentially cylindrical region of the roll barrel to the tapering area of the roll barrel should therefore be set away from the essentially linear decrease in diameter in the longitudinal section. This can be achieved if the respective work roll has a continuous, but non-linear roll contour in its end region.
  • the respective work roll is contoured in its end region in such a way that its continuous, non-linear roll contour just compensates for the deformation of the roll barrel during its operation.
  • a substantially continuous planar interface can be reached in the contact area with the rolling stock, so that its deformation in the strip end area is kept particularly low.
  • the non-linear roll contour of the respective work roll in its tapering area is expediently determined using relevant computing methods on the basis of measured values or characteristic values characteristic of the deformation of the roll barrel.
  • the continuous, non-linear roll contour of the one work roll is advantageously matched to the roll contour of the other work roll.
  • the rolling device advantageously comprises a control device which, depending on a measured characteristic value for the strip thickness, outputs a control value for the positioning of the or each work roll in the longitudinal direction , This ensures that, depending on the actually determined thickness profile of the rolling stock, compensation for thickness fluctuations in the edge region is ensured by suitable positioning of the tapered work rolls along their longitudinal axis.
  • the work rolls are expediently axially displaceable in such a way that the strip profile in the edge region can be influenced as a function of the type of the rolling stock, its strip width and / or its strip thickness.
  • the advantages achieved by the invention consist in particular in that the continuous, non-linear contouring of the roll barrel of the respective work roll in the end region of the roll area enables a continuous roll contour to be generated in such a way that the deformation behavior of the work roll in the rolling process can be more or less completely compensated for.
  • using advanced roll grinding technology it is possible to grind the roll barrel of the tapered work rolls including an edge relief in a single operation.
  • the target contour calculated for the contouring and based on the deformation behavior of the respective work roll can in particular be designed for a comparatively smooth transition in the contact area of the cylindrical with the tapering area of the work roll.
  • the rolling device 1 comprises an upper work roll 2 and a lower work roll 4, between which the rolling stock 6 to be processed is guided during operation of the rolling device.
  • the work rolls 2, 4 are arranged in a roll stand (not shown in more detail) and are supported on their side facing away from the rolling stock 6 to be processed by an associated support roll or intermediate roll 8 or 10.
  • the rolling device 1 is designed to produce a rolling stock 6 that has a particularly planar and uniform strip contour even in its edge region.
  • one design goal is to largely avoid a load-related continuous decrease in strip thickness of the rolling stock 6 in its edge region.
  • the work rolls 2, 4 are continuously tapered in their contours in one end region.
  • the roll contour of the respective work roll 2 or 4 is designed for a steady and non-linear decrease in the roll diameter up to the respective roll end 12 or 14.
  • the contouring of the respective work roll 2, 4 is chosen in such a way that in the processed rolling stock 6 there is an approximately constant strip thickness even in the end region, the deformation of the respective work roll 2 or 4 due to the rolling force being compensated for.
  • the contouring of the work rolls 2, 4 is determined using a suitable computer program and based on empirical values with essentially cylindrical work rolls.
  • the work rolls 2, 4 are offset in the axial direction, that is, along their central or rotational axes indicated by the dashed lines 16 and 18, respectively. designed to be slidable.
  • a relative positioning of the work rolls 2, 4 with respect to one another in the axial direction is possible in such a way that, by suitably adjusting the contoured end region of the respective work roll, a compensation of thickness deviations in the end region of the rolling stock 6 that is dependent on the situation and is adapted to the situation can take place.
  • a control device 20 is assigned to the rolling device 1, which, depending on a measured characteristic value for the thickness of the rolling stock 6, outputs a control value for the positioning of the or each work roll 2, 4 in its longitudinal direction.
  • the control device 20, as indicated by the arrow 22, is connected to a number of sensors arranged in the vicinity of the rolling stock 6 for determining the strip thickness of the rolling stock 6.
  • the control device 20 Based on the measured values supplied by these sensors, the control device 20 generates reference values for the positioning rollers assigned to the work rolls 2 and 4, which effect a shift of the respective work roll 2, 4 in the longitudinal direction as required.
  • the delivery of control values for these positioning elements is symbolized in the figure by the arrows 24, 26.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzeinrichtung zur Herstellung von Walzband. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch im Kantenbereich eines Walzbandes eine gleichmässige Dicke zu schaffen, um damit die Besäumschrottmenge zu senken. Dazu ist erfindungsgemäss bei einer Walzeinrichtung (1) mit axial verschiebbaren Arbeitswalzen (2, 4), der Einsatz von mindestens einer Arbeitswalze (2, 4) mit einer stetigen, nichtlinearen Walzenkontur vorgesehen. Mit dieser stetigen, nichtlinearen Walzenkontur der Arbeitswalze (2, 4) wird die Verformung des Walzenballens kompensiert.

Description

WALZEINRICHTUNG MIT AXAIL VERSCHIEBBAREN ARBEITSWALZEN, DIE EINESTETIGE UND NICH TLINEARE WALZENKONTUR AUFWEISEN
Die Erfindung betrifft eine Walzeinrichtung mit einer Anzahl von in einem Walzgerüst angeordneten Arbeitswalzen.
In der Walztechnik gibt es den Wunsch nach über ihre Länge, Breite und Dicke plane Bänder und Bleche, die in zunehmend engeren Toleranzbereichen liegen. Während dies für den Mittenbereich der Bänder und Bleche durch bekannte Walzgerüste zufriedenstellend gelöst ist, kommt es im randnahen Bereich zu unerwünschten Profilformen am Band. Ursache hierfür ist das Abklingen der elastischen Walzendeformation vom belasteten Bereich zum unbelasteten Bereich neben dem Band. Diese im Bereich der Bandkante beginnende Ober- grenze führt in Verbindung mit örtlicher Breitung des Bandes zu einer Kanten- anschärfung der gewalzten Bänder mit einer Abnahme der Banddicke im Kantenbereich (Edge-Drop).
Üblicherweise wird ein Teil dieses angeschärften Kantenbereiches ungleichmä- ßiger Dicke durch Besäumen der Bänder entfernt. Dieses Besäumen ist mit einem weiteren Arbeitsschritt und damit entsprechenden Kosten sowie mit einem zusätzlichen Schrottanteil verbunden.
Bekannt sind aus der EP 0 153 849 B1 und der EP 0 188 113 B1 Verfahren zum Reduzieren des Dickenabfalls im bandkantennahen Bereich am Walzgut, die auf einem konischen Rückschliff der Arbeitswalzen basieren. Durch den linearen Rückschliff wird lediglich der Durchmesser einer Arbeitswalze linear verändert. Die gesamte Walzenkontur des Ballens ist unstetig, so dass der Walzenballen nicht in einem geschliffen werden kann und der Übergang zwi- sehen Ballen und Rückschliff gebrochen werden muss. Die EP 0 488 367 B1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der Kantenabsenkung beim Kaltwalzen von Stahl, bei dem eine einseitig konisch zulaufende Arbeitswalze nach gemessenen Werten auf der Auslassseite axial verschoben wird. In Übereinstimmung mit der eingangsseitig gemessenen Breite eines Stahlstreifens wird die Größe des Versatzes der Kantenabsenkung von einer endgültigen Sollkantenabsenkung bestimmt und fließt in die Regelung der axialen Verschiebung ein.
Weiterhin ist es aus der EP 0 876 857 B1 bekannt, den störenden Nebeneffekt auf den Bodybereich eines Walzspaltes bei einer einseitig konisch verjüngten Walze durch Überlagerung eines konventionellen CVC-Schliffes zu kompensieren. Dabei werden Sonder-CVC-Walzen als Arbeitswalzen verwendet und deren Crown, entsprechend der Schiebeposition der Walzen, mit Hilfe einer Offline-Berechnung bestimmt.
Bei den bekannten Konzepten kann jedoch insbesondere im Hinblick auf den Feinschliff oder die Oberflächenbehandlung die Herstellung der Arbeitswalzen vergleichsweise aufwendig sein, wobei das Walzergebnis nur begrenzt zufriedenstellend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzeinrichtung der oben genannten Art anzugeben, deren Arbeitswalzen auch in ihrer abschließenden Oberflächenbehandlung besonders einfach herstellbar sind und eine besondere Genauigkeit bei der Durchführung des Walzprozesses ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die oder jede in einem Walzgerüst angeordnete Arbeitswalze in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei mindestens eine der Arbeitswalzen in ihrem Endbereich eine stetige, nichtlineare Walzenkontur aufweist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß gerade die bei den bekannten Walzeinrichtungen vorgesehene konische oder im Längsschnitt lineare Änderung des Durchmessers des Walzenballens einerseits einen erhöhten Aufwand bei der Fertigstellung der Arbeitswalze bedingt und andererseits nur eine bedingte Genauigkeit bei der kontrollierten Einstellung der Bandkontur in ihrem Kantenbereich zuläßt. Insbesondere ergibt sich beim Übergang des im wesentlichen zylindrischen Walzenballens in seinen konusförmigen Endbereich ein abrupter Übergang, der eine gebrochene Bearbeitung insbesondere beim Feinschleifen des Walzenballens erfordert. Um dies zu vermeiden, sollte daher unter Abkehr von der im Längsschnitt im wesentlichen linearen Durchmesserabnahme ein besonders glatter Übergang vom im wesentlichen zylindrischen Bereich des Walzenballens hin zum sich verjüngenden Bereich des Walzen- ballens eingestellt werden. Dies ist erreichbar, indem die jeweilige Arbeitswalze in ihrem Endbereich eine zwar stetige, aber nicht lineare Walzenkontur aufweist.
In vorteilhafter Weiterbildung ist die jeweilige Arbeitswalze in ihrem Endbereich derart konturiert, daß ihre stetige, nichtlineare Walzenkontur die Verformung des Walzenballens bei dessen Betrieb gerade kompensiert. Dadurch ist im Ergebnis eine im wesentlichen durchgängige planare Grenzfläche im Kontaktbereich mit dem Walzgut erreichbar, so daß dessen Verformung im Bandendenbereich besonders gering gehalten ist.
Bei der Konturierung des Walzenballens sind vorteilhafterweise besonders frühzeitig bereits gemachte Erfahrungswerte hinsichtlich der Verformung von Walzenballen berücksichtigt. Dazu ist die nichtlineare Walzenkontur der jeweiligen Arbeitswalze in ihrem sich verjüngenden Bereich zweckmäßigerweise unter Verwendung einschlägiger Rechenverfahren unter Zugrundelegung von für die Verformung des Walzenballens charakteristischen Meßwerten oder Kennwerten bestimmt.
Beim Einsatz einer Mehrzahl von derart sich in ihrem Endbereich verjüngenden Arbeitswalzen ist die stetige, nichtlineare Walzenkontur der einen Arbeitswalze vorteilhafterweise auf die Walzenkontur der jeweils anderen Arbeitswalze abgestimmt.
Die Bereitstellung von Arbeitswalzen mit in ihrem Endbereich derart angepaßter Konturierung ermöglicht eine besondere Genauigkeit bei der Herstellung des Walzguts. Um dies in besonders wirksamer Weise zur Herstellung von Walzgut mit auch im Kantenbereich besonders konstant gehaltener Walzgutdicke zu nutzen, umfaßt die Walzeinrichtung vorteilhafterweise eine Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von einem gemessenen Kennwert für die Banddicke einen Stellwert für die Positionierung der oder jeder Arbeitswalze in Längsrichtung ausgibt. Damit ist gewährleistet, daß in Abhängigkeit vom tatsächlich ermittelten Dickenverlauf des Walzguts eine Kompensation von Dickenschwankungen im Kantenbereich über eine geeignete Positionierung der sich verjüngenden Arbeitswalzen entlang ihrer Längsachse gewährleistet ist.
Zweckmäßigerweise sind die Arbeitswalzen derart axial verschiebbar, daß eine Beeinflussung des Bandprofils im Kantenbereich in Abhängigkeit von der Art des Walzguts, von seiner Bandbreite und/oder von seiner Banddicke ermöglicht ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die stetige, nichtlineare Konturierung des Walzenballens der jeweiligen Arbeitswalze in deren Endbereich eine stetige Walzenkontur derart erzeugbar ist, daß das Verformungsverhalten der Arbeitswalze im Walzprozess mehr oder weniger vollständig kompensierbar ist. Insbesondere unter Einsatz fortgeschrittener Walzenschleiftechnik ist es dabei möglich, den Walzenballen der sich derartig verjüngenden Arbeitswalzen einschließlich eines Kantenrückschliffs in einem einzigen Arbeitsgang zu schleifen. Die für die Konturierung berechnete, auf dem Verformungsverhalten der jeweiligen Arbeitswalze basierende Sollkontur kann dabei insbesondere auf einen vergleichsweise glatten Übergang im Kon- taktbereich des zylinderförmigen mit dem sich verjüngenden Bereich der Arbeitswalze ausgelegt sein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur in schematischer Darstellung eine Walzeinrichtung mit einer Anzahl von Arbeitswalzen.
Die Walzeinrichtung 1 nach der Figur umfaßt eine obere Arbeitswalze 2 und eine untere Arbeitswalze 4, zwischen denen beim Betrieb der Walzeinrichtung das zu bearbeitende Walzgut 6 geführt ist. Die Arbeitswalzen 2, 4 sind in einem nicht näher dargestellten Walzgerüst angeordnet und auf ihrer vom zu bearbeiteten Walzgut 6 abgewandten Seite über eine zugeordnete Stützwalze oder auch Zwischenwalze 8 bzw. 10 abgestützt.
Die Walzeinrichtung 1 ist zur Herstellung eines auch in seinem Kantenbereich eine besonders planare und gleichmäßige Bandkontur aufweisenden Walzguts 6 ausgelegt. Dabei ist insbesondere ein Auslegungsziel, eine belastungsbe- dingte kontinuierliche Banddickenabnahme des Walzguts 6 in dessen Kantenbereich weitestgehend zu vermeiden. Um dies zu erreichen, sind die Arbeitswalzen 2, 4 jeweils in einem Endbereich in ihrer Kontur kontinuierlich verjüngt. Die Walzenkontur der jeweiligen Arbeitswalze 2 bzw. 4 ist dabei auf eine stetige und nichtlineare Abnahme des Walzendurchmessers bis hin zum jeweiligen Walzenende 12 bzw. 14 ausgelegt.
Die Konturierung der jeweiligen Arbeitswalze 2, 4 ist dabei derart gewählt, daß sich im bearbeiteten Walzgut 6 eine auch im Endbereich annähernd konstante Banddicke einstellt, wobei die walzkraftbedingte Verformung der jeweiligen Ar- beitswalze 2 bzw. 4 kompensiert ist. Die Konturierung der Arbeitswalzen 2, 4 ist dabei unter Rückgriff auf ein geeignetes Rechenprogramm und unter Zugrundelegung von Erfahrungswerten mit im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Arbeitwalzen ermittelt.
Die Arbeitswalzen 2, 4 sind in axialer Richtung, also entlang ihrer durch die gestrichelten Linien 16 bzw. 18 angedeuteten Zentral- oder Rotationsachsen, ver- schiebbar ausgebildet. Dadurch ist eine relative Positionierung der Arbeitswalzen 2, 4 zueinander in axialer Richtung derart möglich, daß durch geeignete Einstellung des konturierten Endbereichs der jeweiligen Arbeitswalze eine bedarfsabhängige und situationsangepaßte Kompensation von Dickenabweichungen im Endbereich des Walzguts 6 erfolgen kann.
Um dies in besonders einfacher Weise und automatisiert zu ermöglichen, ist der Walzeinrichtung 1 eine Regeleinrichtung 20 zugeordnet, die in Abhängigkeit von einem gemessenen Kennwert für die Dicke des Walzguts 6 einen Stellwert für die Positionierung der oder jeder Arbeitswalze 2, 4 in ihrer Längsrichtung ausgibt. Die Regeleinrichtung 20 ist dazu, wie durch den Pfeil 22 angedeutet, mit einer Anzahl vom im Nahbereich des Walzguts 6 angeordneten Sensoren zur Ermittlung der Banddicke des Walzguts 6 verbunden. In Abhängigkeit der von diesen Sensoren gelieferten Meßwerten erzeugt die Regeleinrichtung 20 unter Bezugnahme auf hinterlegte Sollwerte Stellwerte für den Arbeitswalzen 2 bzw. 4 zugeordnete Positionierungsglieder, die eine bedarfsgerechte Verschiebung der jeweiligen Arbeitswalze 2, 4 in derer Längsrichtung bewirken. Die Abgabe von Stellwerten für diese Positionierungsglieder ist in der Figur durch die Pfeile 24, 26 symbolisiert.
Bezugszeichenliste
1 Walzeinrichtung
2 obere Arbeitswalze
4 untere Arbeitswalze
6 Walzgut
8, 10 Stützwalze oder Zwischenwalze
12, 14 Walzenende
16, 18 gestrichelte Linien
20 Regeleinrichtung
22, 24, 26 Pfeile

Claims

SMS Demag AG, Eduard-Schloemann-Straße 4, 40237 DüsseldorfPatentansprüche
1. Walzeinrichtung mit einer Anzahl von in einem Walzgerüst angeordneten axial verschiebbaren Arbeitswalzen (2, 4), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Arbeitswalze (2, 4) in ihrem Endbereich eine stetige, nichtlineare Walzenkontur aufweist.
2. Walzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Arbeitswalze (2, 4) in ihrem Endbereich derart konturiert ist, dass ihre stetige, nichtlineare Walzenkontur die Verformung des Walzenballens kompensiert.
3. Walzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stetige, nichtlineare Walzenkontur der Arbeitswalze (2, 4) mit Rechenverfahren aus der Verformung des Walzenballens bestimmt ist.
4. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stetige, nichtlineare Walzenkontur der einen Arbeitswalze (2, 4) auf die Walzenkontur der anderen zugeordneten Arbeitswalze (2, 4) abgestimmt ist.
5. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (2, 4) zur Beeinflussung des Bandprofils im Kantenbereich in Abhängigkeit von Walzgut (6), Bandbreite und/oder Banddicke gegensinnig axial verschiebbar sind
Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (20), die in Abhängigkeit von einem gemessenen Kennwert für die Banddicke einen Stellwert für die Positionierung der oder jeder Arbeitswalze (2, 4) in Längsrichtung ausgibt.
PCT/EP2003/003009 2002-04-24 2003-03-22 Walzeinrichtung mit axail verschiebbaren arbeitswalzen, die einestetige und nich tlineare walzenkontur aufweisen WO2003090946A1 (de)

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