WO2017050493A1 - Walzgerüst, walzlanlage und verfahren zum aktiven dämpfen von schwingungen in einem walzgerüst - Google Patents

Walzgerüst, walzlanlage und verfahren zum aktiven dämpfen von schwingungen in einem walzgerüst Download PDF

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WO2017050493A1
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rolling
stand
roll
actuator
vibrations
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PCT/EP2016/069568
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Matthias Krüger
Sebastian Richard
Karsten Karsten
Michael Breuer
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Sms Group Gmbh
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    • B21B2013/025—Quarto, four-high stands
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    • 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 roll stand for rolling, preferably cold rolling, of metal products, comprising at least one actuator that is controllable for active damping of vibrations in the rolling stand, and at least one not or exclusively via an adjusting device for passline setting of the roll stand engagable roll set for supporting and / or intermediate roll of a work roll of the roll stand, wherein all the rollers is guided at the ends via a respective bearing unit on a stand of the roll stand.
  • the invention further relates to a rolling mill for rolling, preferably cold rolling, of metal objects, comprising at least one rolling stand and at least one system for actively damping vibrations in the rolling stand.
  • the invention relates to a method for actively damping vibrations in a roll stand for rolling, preferably cold rolling, of metal products, wherein the vibrations are detected in the roll stand and the vibrations counteracting counter vibrations are generated, the counter vibrations are generated by means of at least one actuator.
  • 5th-octave chatter vibrations are usually natural modes of the rolling set of a rolling stand in the frequency range between 500 Hz and 1000 Hz, by external excitations (so-called “forcing functions"), such as speed-proportional excitation frequencies from rolling bearings or the rollers or tooth meshing frequencies These usually cause surface and / or shape defects oriented in the rolled metal product, which are oriented transversely to the product or strip running direction.
  • the 3rd octave chatter vibration is a self-excited vibration mode, which can also lead to transverse to the product or strip direction oriented thickness errors and consequently at high amplitudes to tape breaks.
  • the instability arises here in that a certain natural vibration form of the complete set of rolls in the roll stand is destabilized by a system inherent in the rolling process feedback.
  • the chatter-relevant intrinsic vibration form of the roll stand is usually the one in which an upper and a lower set of rolls in the roll stand substantially against each other. As a result, there is a high energetic potential for the excitation of this waveform from the nip.
  • the frequency of this natural mode is usually between 80 Hz and 160 Hz.
  • the destabilizing feedback (positive feedback) is caused by the rolling process itself, causing changes in the run-out speed caused by changes in the runout speed due to the mass flow law fluctuations of the intake train, which in turn affect the rolling force (so-called Wegenstein für) and so in turn affect the outlet thickness.
  • the first two approaches have the disadvantage that hereby the Chatter limit speed, ie the rolling speed at which the stability limit for the self-excited 3rd octave chatter oscillation is reached, as a rule only comparatively small amounts, for example 50 m / min - 200 m / min, increase.
  • the maximum possible system speed can not be achieved with these approaches in many cases.
  • EP 2 052 796 A1 discloses such a method according to which pressure changes are generated directly in a pressure space adjacent to a piston of a hydraulic cylinder adjusting the roll gap.
  • a plurality of small pistons are axially movably guided on the piston, which can be actuated via linear actuators.
  • WO 2015/092775 A1 discloses another method for actively damping vibrations in a rolling stand.
  • hydraulic actuators are used, which act for active vibration damping on bearing units of rollers over which the rollers are guided on a stand of the rolling stand.
  • a piezoelectric injector is arranged, which is inserted directly into the pressure chamber of the hydraulic actuator.
  • the damping effect is generated by a high-pressure oil injection in the hydraulic actuators.
  • a roll stand for rolling, preferably cold rolling, of metal products comprises at least one actuator controllable for active damping of vibrations in the roll stand, and at least one support roll which can not or exclusively be adjusted by wedge adjustment of the roll stand for supporting a work roll or intermediate roll of the roll stand.
  • the support roller is guided on the end side via a respective bearing unit on a stand of the roll stand.
  • the support roller is supported on at least one bearing unit on the actuator and the actuator is supported either directly or indirectly via at least one adjusting device for passport adjustment, z.
  • active damping allows to reduce maintenance effort and intervals as it reduces the effects of the above external stimuli on product quality. Ie. With active damping, a worse system condition with regard to excitation amplitudes is permissible for consistent product quality than without.
  • the invention is a simple, inexpensive, easy to integrate and retrofit solution, especially when the actuator is placed on the rolling mill at the installation of a conventional load cell. There are then virtually no structural changes to a rolling stand for the integration of the actuator required. Therefore, the invention can be realized both in the course of retrofitting existing rolling stands as well as new rolling stands. In contrast, the proposed EP 2 052 796 A1 solution is relatively expensive, expensive and maintenance-intensive.
  • the rolling mill according to the invention may also have two or more corresponding actuators, which are jointly or individually controllable for the active damping of the vibrations in the rolling stand.
  • the control of the actuator or the actuators can be done for example electrically.
  • the back-up roll can either not be adjustable or can only be adjusted by means of an adjusting device for the passline adjustment of the roll stand.
  • the wedge adjustment is used to adjust the adjustment of the support roller and the working roller supported therewith, which is characterized by a transversely directed displacement of the Anstellkeils the wedge adjustment is achieved.
  • the work roll optionally supported by the support roll via the intermediate roll cooperates with another work roll of the roll stand, wherein a roll gap is present between these work rolls.
  • the further work roll and optionally intermediate roll can also be supported by a further support roll and be guided together with this to adjust the roll gap by means of at least one, in particular mechanical or hydraulic, adjusting means displaceable on the stand.
  • the back-up rolls and the work rolls and, if appropriate, the intermediate roll are each guided at the ends via a respective bearing unit on the upright.
  • the support roller which can not be set up exclusively or via the wedge setting of the roll stand, is supported on the actuator via an end-side storage unit or both end-side storage units. If the support roller can not be adjusted, the actuator is preferably supported directly on the section of the upright. If the back-up roll can be adjusted exclusively by means of the wedge setting of the roll stand, the actuator preferably supports itself indirectly via at least one adjusting wedge of the wedge setting on a section of the stand.
  • the actuator is a piezo-mechanical actuator or a piezo-hydraulic actuator.
  • the actuator is preferably designed as a compact or space-saving module that is optionally equipped with a piezo-mechanical actuator or a piezo-hydraulic actuator.
  • the piezo-mechanical actuators are based on piezoceramic transducers, which are integrated directly into the mechanical structure of the oscillatory system, where they initiate dynamic forces directly.
  • the piezoceramic transducer of a piezo-hydraulic actuator act indirectly on additional hydraulic converter to the system. In both cases, the required mechanical actuating amplitude (force / displacement) is generated via an electrical control of the piezoceramic transducer.
  • the installation location according to the invention between a bearing unit of the support roller and the section of the stator is particularly suitable for the use of piezoactuators, because here a high efficiency with regard to the active damping of the 3rd octave chatter vibrations in combination with a relatively small actuator volume is given ,
  • the actuator can be arranged between a lower stator crosshead and a bearing unit of the support roller.
  • an existing load cell can be replaced by the actuator. It can then be dispensed with conventional load cells in the installation area, since the actuator takes over the measurement function of a load cell.
  • a measuring principle for the force measurement comes either the force measurement on the piezoelectric elements used as an actuator or the force measurement via a separately to be integrated into the actuator unit force measurement, eg. B. via strain gages into consideration.
  • a load cell or load cell is usually between the setting of the passline serving adjuster, z. B. a wedge adjustment and a bearing unit of a support roller.
  • the rolling stand comprises at least two corresponding actuators, wherein the bearing units of the support roller are supported on one actuator and the two actuators each supported either directly or indirectly via at least one adjusting device for passport adjustment on a portion of the stand.
  • the roll stand has at least one arranged on the stator vibration sensor for detecting the vibrations of the rolling stand.
  • the vibration sensor may be configured to detect vibrations in the vertical direction.
  • the 3rd octave and 5th octave chatter vibrations can be detected with the vibration sensor.
  • the rolling mill can also have two or more vibration sensors. The use of two vibration sensors per roll stand is sufficient to detect the vibration phenomena described sufficiently accurately and to provide corresponding vibration signals.
  • the vibration sensor is disposed on a portion of the stand opposite to the portion of the stand on which the actuator or abutment wedge is supported.
  • the vibration sensor may, for example, be mounted on an upper stator crosshead of the stand of the rolling stand.
  • the roll stand may have two stand spaced apart from one another in the transverse direction, on whose respective stator crosshead a respective vibration sensor is arranged.
  • the vibration sensor is arranged to detect vibrations in a frequency range of about 0.5 Hz to about 2000 Hz.
  • a rolling mill according to the invention for rolling, preferably cold rolling, of metal objects comprises at least one rolling stand and at least one system for actively damping vibrations in the rolling stand, wherein the rolling stand is formed according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof.
  • the system comprises at least one control electronics signal-technically connected to the vibration sensor and the actuator, with the vibration signals generated by the vibration sensor for generating control signals can be evaluated and which is adapted to control the actuator for introducing counter vibrations into the rolling stand with the respective control signals.
  • the rolling mill can also have two or more corresponding rolling stands, each of which is assigned its own system for actively damping vibrations in the rolling stand.
  • the rolling stands may be associated with a single common system for actively dampening vibrations in the rolling stand.
  • the rolling mill may in particular be a single or multi-stand steel or aluminum cold rolling mill.
  • the system may include a control system and a signal amplifier connected thereto signal amplifier for amplifying the control signals.
  • the active vibration damping can thus at least one vibration sensor, via which the vibrations in the roll stand can be measured, at least one actuator, which imposes a counter vibration on the rolling mill to be damped at a suitable location and include a control system, which for extinguishing the vibrations at the place of interest Roll stand required counter vibration in frequency, amplitude and Calculated phase and prepared for the activation of the actuator. From a control engineering point of view, the reduction of the vibration amplitude via the application of a countervibration can also be interpreted as a (controlled) increase of the damping, which is why one speaks of "active damping".
  • control electronics for online monitoring of the vibrations of the rolling mill, for online visualization of vibration levels of the vibrations of the rolling mill, for automatically starting at least a low-vibration rolling speed and / or automatically reducing a current rolling speed depending on the currently detected vibrations of the rolling mill set ,
  • the monitoring and visualization of the vibrations in the mill enables visual inspection and eventual operator intervention.
  • the automatic start of suitable, low-vibration rolling speed ranges serves to improve the rolling result or the product quality.
  • the automatic reduction of a current rolling speed as a function of the currently detected vibrations of the rolling stand serves in particular to avoid band breaks when third octave chatter vibrations occur.
  • the control electronics can also consist of several separate modules that are put together individually
  • the control electronics is set up to determine frequencies, amplitudes and / or phase angles of the countervibrations to be generated.
  • the control electronics can process the vibration signals of the vibration sensor or of the vibration sensors in order to calculate an optimum signal shape, that is to say the frequency and the amplitude, as well as the phase position of one or more countervibrations which are required in each case in order to correspond to the corresponding unwanted vibrations in the rolling stand extinguish.
  • the control electronics is set up to generate the control signals taking into account a transmission behavior of the vibration sensor, the actuator and / or a rolling stand of the rolling mill. As a result, the targeted introduction of the counter vibrations in the rolling stand can be improved.
  • control electronics is set up to respond to changes in the characteristics of the actuator and / or an applied controlled system over time.
  • the control electronics is thus based on an adaptive control, so that the control can automatically adapt to changing conditions and circumstances in order to optimize the targeted introduction of counter-vibrations in the rolling stand.
  • the vibrations in the roll stand are detected and the vibrations counteracting vibrations generated, the counter vibrations are generated by means of at least one actuator, the counter vibrations in at least one not or exclusively via a wedge adjustment of the rolling stand engagable support roller for supporting a work roll or intermediate roll of the rolling mill are introduced, which is supported on at least one bearing unit, via which it is guided on a stand of the roll stand on the actuator, and wherein the actuator either directly or indirectly via an adjusting device for passline adjustment is supported on a portion of the stand.
  • the rolling stand or the rolling mill can be used to carry out the method.
  • Advantageous embodiments of the roll stand and the rolling mill, if they contain process features are advantageous embodiments of the method, even if this is not explicitly described.
  • the actuator is used for detecting rolling forces.
  • the advantages mentioned above with respect to the corresponding embodiment of the roll stand are connected accordingly.
  • FIG. 2 shows a schematic and perspective detail of FIG
  • Figure 1 shows a schematic and perspective view of an embodiment of a rolling mill 1 according to the invention for rolling, in particular cold rolling, of metal objects.
  • the rolling mill 1 comprises a rolling stand 2 and a system 3 for actively damping vibrations in the rolling stand 2.
  • the rolling stand 2 comprises an upper work roll 4 and a cooperating lower work roll 5, between which a roll gap 6 is formed.
  • the work rolls 4 and 5 are guided in each case at the ends via a respective bearing unit 7 to a respective stand 8 of the roll stand 2.
  • the roll stand 2 comprises a top working roll 4 supporting upper support roller 9 and a lower work roll 5 supporting the lower support roller 10.
  • the support rollers 9 and 10 are each end over a respective storage unit 1 1 guided to a respective stand 8 of the rolling stand 2.
  • the roll stand 2 also comprises two arranged on each stand 8 Anstelleinnism 12 for hiring the upper work roll 4 together with the upper support roller 9 and for adjusting the height of the roll gap 6.
  • the Anstellein opposition 12 serve to generate the respective rolling forces.
  • the roll stand 2 comprises a wedge setting 13 arranged on the uprights 8 with a setting wedge 14 and a setting device 15 which actuates the setting wedge 14.
  • the roll stand 2 comprises two actuators 16 which can be activated for the active damping of vibrations in the roll stand 2. Furthermore, the roll stand 2 comprises, as stated above, the lower back-up roll 10, which can be set exclusively via the wedge setting 13 of the roll stand 2, for supporting the lower work roll 5 of the roll stand 2.
  • the lower support roll 10 is supported on the storage units 1 1 on one of the two Actuators 16 off.
  • the actuators 16 are supported indirectly via the Anstellkeil 14 of the wedge adjustment 13 at a portion 17 of the respective stator 8, wherein it is at the respective section 17 to a lower stator crosshead.
  • the actuators 16 are each designed as a piezo-mechanical actuator or as a piezo-hydraulic actuator.
  • the actuators 16 can be set up to detect rolling forces, which makes it possible to dispense with conventional load cells.
  • the roll stand 2 further comprises two vibration sensors 18 arranged on a respective stand 8 for detecting the vibrations of the roll stand 2.
  • Each vibration sensor 18 is in contact with the roll gap 6 a portion 19 of the respective stator 8, which is arranged opposite to the portion 17 of the respective stator 8, on which the Anstellkeil 14 is supported.
  • the section 19 is formed by an upper stator crosshead of the respective stator 8.
  • Each vibration sensor 18 may be configured to detect vibrations in a frequency range of about 0.5 Hz to about 2000 Hz.
  • Each vibration sensor 18 may be an acceleration sensor.
  • the system 3 comprises a control electronics 20 which is signal-technically connected to the vibration sensors 18 and the actuators 16, with which the vibration signals generated by the vibration sensors 18 can be evaluated to generate control signals and which is set up, the actuators 16 for introducing countervibrations into the rolling stand 2 with the to control the respective actuating signals. Furthermore, the system 3 comprises a signal amplifier 21 for amplifying the actuating signals to be supplied to the actuators 16.
  • the control electronics 20 may be used for online monitoring of the vibrations of the rolling stand 2, for on-line visualization of vibration levels of the vibrations of the rolling stand 2, for automatically starting at least a low-vibration rolling speed and / or automatically reducing a current rolling speed depending on the currently detected vibrations of the rolling stand 2 be set up. Furthermore, the control electronics 20 may be configured to determine necessary frequencies, amplitudes and / or phase angles of the countervibrations to be generated. In addition, the control electronics 20 may be configured to generate the control signals taking into account a transmission behavior of the vibration sensors 18, the actuators 16 and / or a rolling mill of the rolling stand 2 formed by the rollers 4, 5, 9 and 10.
  • FIG. 2 shows a schematic and perspective detailed representation of the roll stand 2 of the rolling plant shown in FIG.
  • the arrangement of the actuators 16 on the Anstellkeil 14 of the wedge adjustment 13 can be better seen, which is supported on the lower portions 17 of the stator 8.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst (2) zum Walzen, insbesondere Kaltwalzen, von Metallprodukten, aufweisend wenigstens einen Aktor (16), der zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in dem Walzgerüst (2) ansteuerbar ist, und wenigstens eine nicht oder ausschließlich über eine Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung (13) des Walzgerüsts (2) anstellbare Stützwalze (10) zum Abstützen einer Arbeitswalze (5) und/oder Zwischenwalze des Walzgerüsts (2), wobei die Stützwalze (10) endseitig über jeweils eine Lagereinheit (11) an einem Ständer (8) des Walzgerüsts (2) geführt ist. Um eine optimale aktive Dämpfung von Schwingungen in einem solchen Walzgerüst (2) unter geringem konstruktivem Aufwand zu ermöglichen, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass sich die Stützwalze (10) über wenigstens eine Lagereinheit (11) an dem Aktor (16) abgestützt und dass sich der Aktor (16) entweder unmittelbar oder mittelbar über wenigstens einen Bauteil (14) der Nachstellvorrichtung (13) an einem Abschnitt (17) des Ständers (8) abstützt.

Description

Walzgerüst, Walzanlage und Verfahren zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in einem Walzgerüst
Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallprodukten, aufweisend wenigstens einen Aktor, der zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in dem Walzgerüst ansteuerbar ist, und wenigstens eine nicht oder ausschließlich über eine Nachstelleinrichtung zur Passlineeinstellung des Walzgerüsts anstellbaren Walzensatz zum Abstützen und/oder Zwischenwalze einer Arbeitswalze des Walzgerüsts, wobei sämtliche Walzen endseitig über jeweils eine Lagereinheit an einem Ständer des Walzgerüsts geführt ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Walzanlage zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallobjekten, aufweisend wenigstens ein Walzgerüst und wenigstens ein System zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in dem Walzgerüst.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in einem Walzgerüst zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallprodukten, wobei die Schwingungen in dem Walzgerüst erfasst und den Schwingungen entgegenwirkende Gegenschwingungen erzeugt werden, wobei die Gegenschwingungen mittels wenigstens eines Aktors erzeugt werden.
In Quarto-Kaltwalzgerüsten und Sexto-Kaltwalzgerüsten treten unterschiedliche Schwingungsphänomene auf, die den durchgeführten Walzprozess und die Qualität des kaltgewalzten Metallprodukts, insbesondere Metallbands, negativ beeinflussen. Besonders charakteristisch beim Kaltwalzen bestimmter Aluminiumgüten und Stahlgüten sind die sogenannten 3rd-Octave- und 5th- Octave-Chatterschwingungen (Ratterschwingungen), die nach der Lage ihrer Schwingungsfrequenz in der jeweiligen musikalischen Oktavlage (3. Oktave: 1 10 Hz - 220 Hz, 5. Oktave: 440 Hz - 880 Hz) benannt sind. Bei 5th-Octave-Chatterschwingungen handelt es sich in der Regel um Eigenschwingungsformen des Walzensatzes eines Walzgerüsts im Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 1000 Hz, die durch äußere Anregungen (sogenannte „Forcing Functions"), wie beispielsweise drehzahlproportionale Anregungsfrequenzen aus Wälzlagern oder der Walzen oder Zahneingriffsfrequenzen von Getriebestufen angeregt werden. Diese verursachen meist quer zur Produkt- bzw. Bandlaufrichtung orientierte Oberflächen- und/oder Formfehler im gewalzten Metallprodukt.
Demgegenüber handelt es sich bei der 3rd-Octave-Chatterschwingung um eine selbsterregte Schwingungsform, die ebenfalls zu quer zur Produkt- bzw. Bandlaufrichtung orientierten Dickenfehlern und in der Folge bei hohen Amplituden zu Bandrissen führen kann. Die Instabilität entsteht hier dadurch, dass eine bestimmte Eigenschwingungsform des kompletten Walzensatzes im Walzgerüst durch eine im Walzprozess systemimmanente Rückkopplung destabilisiert wird. Die Chatter-relevante Eigenschwingungsform des Walzgerüsts ist in der Regel diejenige, bei der ein oberer und ein unterer Walzensatz im Walzgerüst im Wesentlichen gegeneinander schwingen. Dadurch besteht für die Anregung dieser Schwingungsform aus dem Walzspalt heraus ein hohes energetisches Potential. Die Frequenz dieser Eigenschwingungsform liegt üblicherweise zwischen 80 Hz und 160 Hz. Die destabilisierende Rückkopplung (Mitkopplung) entsteht durch den Walzprozess selbst, indem durch Änderungen der Auslaufdicke verursachte Änderungen der Einlaufgeschwindigkeit aufgrund des Massenflussgesetzes Schwankungen des Einlaufzuges verursachen, die ihrerseits auf die Walzkraft zurückwirken (sogenannte Zugrückwirkung) und so wiederum die Auslaufdicke beeinflussen.
Die Entstehungsmechanismen sowie die technologischen Auswirkungen der 3rd- Octave- und 5th-Octave-Chatterschwingungen sind im Wesentlichen bekannt und in der einschlägigen Literatur beschrieben. Ihre Auswirkungen auf die Qualität des gewalzten Metallprodukts hinsichtlich Dicke, Planheit und Oberfläche sowie durch erhöhte Bandrissquoten und verminderten Walzgeschwindigkeiten auf die Produktionsleistung beeinträchtigen auch heute noch in erheblichem Umfang die Produktion von Stahl-Kaltband und Aluminium-Kaltband.
Da die beiden Ständer eines Walzgerüsts an den Schwingungsformen des 5th- Octave-Chatter kaum beteiligt sind und da der Walzensatz des Walzgerüsts aufgrund der aus der jeweiligen Walzaufgabe resultierenden Randbedingungen zu gestalten ist, sind die Möglichkeiten zu Reduzierung oder Vermeidung dieser Schwingungsformen sehr eingeschränkt. Zur Vermeidung der selbsterregten 3rd- Octave Chatterschwingungen, die über die Limitierung der maximalen Walzgeschwindigkeit die Produktionsleistung von mehrgerüstigen Walzanlagen begrenzen, existiert eine Reihe von Ansätzen, die neben der Optimierung von Stichplan- und Prozessparametern die Erhöhung von passiver Dämpfung, beispielsweise durch Reibung, sowie Verfahren zur aktiven Bedämpfung umfassen. Die beiden erstgenannten Ansätze besitzen den Nachteil, dass sich hiermit die Chatter-Grenzgeschwindigkeit, also die Walzgeschwindigkeit, bei der die Stabilitätsgrenze für die selbsterregte 3rd-Octave-Chatterschwingung erreicht wird, in der Regel nur um vergleichsweise geringe Beträge, beispielsweise 50 m/min - 200 m/min, erhöhen lässt. Die maximal mögliche Anlagengeschwindigkeit kann mit diesen Ansätzen in vielen Fällen nicht erreicht werden.
Zur aktiven Bedämpfung von 3rd-Octave-Chatterschwingungen wird in der einschlägigen Literatur eine Reihe von Verfahren angegeben. Beispielsweise offenbart EP 2 052 796 A1 ein solches Verfahren, nach dem Druckänderungen unmittelbar in einem an einen Kolben eines den Walzspalt einstellenden Hydraulikzylinders angrenzenden Druckraum erzeugt werden. Hierzu sind an dem Kolben mehrere kleine Kolben axial bewegbar geführt, die über Linearaktoren betätigbar sind. WO 2015/092775 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in einem Walzgerüst. Hierzu werden hydraulische Stellglieder eingesetzt, die zur aktiven Schwingungsdämpfung auf Lagereinheiten von Walzen wirken, über welche die Walzen an einem Ständer des Walzgerüsts geführt sind. An jedem hydraulischen Stellglied ist ein piezoelektrischer Injektor angeordnet, der direkt in die Druckkammer des hydraulischen Stellglieds eingeschoben ist. Der dämpfende Effekt wird durch eine Hochdruck-Öleinspritzung in die hydraulischen Stelleinheiten erzeugt. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine optimale aktive Dämpfung von Schwingungen in einem Walzgerüst unter geringem konstruktivem Aufwand zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Ein erfindungsgemäßes Walzgerüst zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallprodukten umfasst wenigstens einen Aktor, der zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in dem Walzgerüst ansteuerbar ist, und wenigstens eine nicht oder ausschließlich über eine Keilanstellung des Walzgerüsts anstellbare Stützwalze zum Abstützen einer Arbeitswalze oder Zwischenwalze des Walzgerüsts. Die Stützwalze ist endseitig über jeweils eine Lagereinheit an einem Ständer des Walzgerüsts geführt. Erfindungsgemäß stützt sich die Stützwalze über wenigstens eine Lagereinheit an dem Aktor ab und stützt sich der Aktor entweder unmittelbar oder mittelbar über wenigstens eine Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung, z. B. einer Keileinstellung an einem Abschnitt des Ständers ab, so dass der Aktor somit im Hauptkraftfluss des Walzgerüstes liegt. Durch die aktive Dämpfung der Schwingungen in dem Walzgerüst mittels des Aktors können insbesondere 3rd-Octave- und 5th-Octave-Chatterschwingungen beseitigt werden. Hierdurch können schwingungsbedingte Qualitätseinbußen hinsichtlich Dicke, Planheit und Oberfläche am gewalzten, insbesondere kaltgewalzten, Metallprodukt, insbesondere Stahlband oder Aluminiumband, vermieden werden. Durch die aktive Schwingungsdämpfung können zudem die Produktivität bzw. die Walzgeschwindigkeit gesteigert werden. Hierdurch können von Kunden geforderte und vertraglich zugesicherte Anlagengeschwindigkeiten zuverlässig erreicht und auch überschritten werden.
Weiterhin erlaubt es die aktive Dämpfung, Wartungsaufwände und - Intervalle zu reduzieren, da sie die Auswirkungen von den oben genannten äußeren Anregungen auf die Produktqualität reduziert. D. h. mit aktiver Dämpfung ist für gleich bleibende Produktqualität ein schlechterer Anlagenzustand im Hinblick auf Anregungsamplituden zulässig, als ohne.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine einfache, kostengünstige, leicht integrierbare und nachrüstbare Lösung, insbesondere wenn der Aktor am Einbauort einer herkömmlichen Kraftmessdose an dem Walzgerüst angeordnet wird. Es sind dann praktisch keine konstruktiven Änderungen an einem Walzgerüst für die Integration des Aktors erforderlich. Daher kann die Erfindung sowohl im Zuge von Nachrüstungen vorhandener Walzgerüste als auch bei neuen Walzgerüsten realisiert werden. Im Gegensatz hierzu ist die mit EP 2 052 796 A1 vorgeschlagene Lösung vergleichsweise aufwendig, teuer und wartungsintensiv.
Herkömmliche Lösungen zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in einem Walzgerüst arbeiten meist mit Stellgliedern einer technologischen Regelung einer Level-Automation, beispielsweise zur Biegung/Planheitsregelung, zusammen. Dadurch können gegebenenfalls wichtige Stellglieder zur Regelung der Produktqualität durch eine Vorrichtung oder Regelung zur aktiven Schwingungsbedämpfung beeinträchtigt werden. Dies ist bei der Erfindung nicht gegeben, da der Aktor des erfindungsgemäßen Walzgerüsts nicht mit entsprechenden Stellgliedern zusammenwirkt bzw. kombiniert ist.
Ein weiterer Nachteil des Einbaus von piezohydraulischen Aktoren in hydraulische Steuerungen, wie es beispielsweise mit WO 2015/092775 A1 vorgeschlagen wird, ist das viskose Verhalten des verwendeten Hydrauliköls. Trotz des hohen Systemdrucks von üblicherweise mehr als 200 bar besitzt das Hydrauliköl eine Elastizität, die für die Gesamtwirkung des Systems zu berücksichtigen ist. Dies ist bei der Erfindung nicht erforderlich, da der Aktor des erfindungsgemäßen Walzgerüsts nicht in eine entsprechende hydraulische Steuerung eingebaut ist.
Darüber hinaus steht für den Einbau bekannter Lösungen in einem Ständerfenster eines Ständers eines Walzgerüsts meist nur ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung. Dies gilt insbesondere in unmittelbarer Nähe zum Walzspalt sowie im Bereich von Walzenbiegesystemen, einer Walzenkühlung und einer Abblasung. Wenn dazu noch die Temperatursituation im Walzgerüst sowie die Wärmeentwicklung eines Piezoaktors selbst in Betracht gezogen werden, können für die oben genannten Einbauorte in der Nähe des Walzspaltes weitere thermische Probleme entstehen. Diese Probleme treten bei der Erfindung nicht auf, da der Aktor des erfindungsgemäßen Walzgerüsts nicht an einem der oben genannten Einbauorte angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Walzgerüst kann auch zwei oder mehrere entsprechende Aktoren aufweisen, die zur aktiven Dämpfung der Schwingungen in dem Walzgerüst gemeinsam oder einzeln ansteuerbar sind. Die Ansteuerung des Aktors bzw. der Aktoren kann beispielsweise elektrisch erfolgen.
Die Stützwalze kann entweder nicht oder ausschließlich über eine Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung des Walzgerüsts anstellbar sein. Die Keilanstellung dient der Passlinienverstellung der Stützwalze und der damit abgestützten Arbeitswalze, was durch eine quer gerichtete Verlagerung des Anstellkeils der Keilanstellung erreicht wird. Die mit der Stützwalze gegebenenfalls über die Zwischenwalze abgestützte Arbeitswalze wirkt mit einer weiteren Arbeitswalze des Walzgerüsts zusammen, wobei zwischen diesen Arbeitswalzen ein Walzspalt vorhanden ist. Die weitere Arbeitswalze und gegebenenfalls Zwischenwalze kann ebenfalls mit einer weiteren Stützwalze abgestützt sein und gemeinsam mit dieser zur Einstellung des Walzspalts mittels wenigstens einer, insbesondere mechanischen oder hydraulischen, AnStelleinrichtung verlagerbar an dem Ständer geführt sein. Die Stützwalzen und die Arbeitswalzen und gegebenenfalls Zwischenwalze sind jeweils endseitig über jeweils eine Lagereinheit an dem Ständer geführt.
Erfindungsgemäß stützt sich die nicht oder ausschließlich über die Keilanstellung des Walzgerüsts anstellbare Stützwalze über eine endseitige Lagereinheit oder beide endseitigen Lagereinheiten an dem Aktor ab. Ist die Stützwalze nicht anstellbar, stützt sich der Aktor vorzugsweise unmittelbar an dem Abschnitt des Ständers ab. Ist die Stützwalze ausschließlich über die Keilanstellung des Walzgerüsts anstellbar, stützt sich der Aktor vorzugsweise mittelbar über wenigstens einen Anstellkeil der Keilanstellung an einem Abschnitt des Ständers ab.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktor ein piezo-mechanischer Aktor oder ein piezo-hydraulischer Aktor. Der Aktor ist vorzugsweise als kompaktes bzw. bauraumsparendes Modul ausgebildet, das wahlweise mit einer piezo-mechanischen Aktorik oder einer piezo-hydraulischen Aktorik ausgestattet ist. Die piezo-mechanische Aktorik basiert auf piezokeramischen Wandlern, die direkt in die mechanische Struktur des schwingungsfähigen Systems integriert sind und dort unmittelbar dynamische Kräfte einleiten. Im Gegensatz hierzu wirken die piezokeramischen Wandler einer piezo-hydraulischen Aktorik mittelbar über zusätzliche hydraulische Wandler auf das System. In beiden Fällen wird über eine elektrische Ansteuerung der piezokeramischen Wandler die benötigte mechanische Stellamplitude (Kraft/Weg) erzeugt. Über einen piezo-mechanischen Aktor können dynamische Kräfte in einem Frequenzbereich von bis zu 1 kHz eingeleitet werden, so dass diese Technik grundsätzlich sowohl für die aktive Dämpfung der 3rd-Octave- als auch der 5th-Octave-Chatterschwingungen in Betracht kommt. Im Rahmen von theoretischen Voruntersuchungen wurden mehrere mögliche Einbauorte für den Aktor im Bereich des Walzgerüsts untersucht und bewertet. Der erfindungsgemäße Einbauort zwischen einer Lagereinheit der Stützwalze und dem Abschnitt des Ständers ist für den Einsatz von Piezo-Aktorik besonders geeignet, weil hier eine hohe Wirksamkeit im Hinblick auf die aktive Dämpfung der 3rd-Octave-Chatterschwingungen in Kombination mit einem relativ geringen Aktorvolumen gegeben ist. Insbesondere kann der Aktor zwischen einem unterem Ständerquerhaupt und einer Lagereinheit der Stützwalze angeordnet sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktor zum Erfassen von Walzkräften eingerichtet. Hierzu kann eine vorhandene Kraftmessdose durch den Aktor ersetzt werden. Es kann dann auf übliche Kraftmessdosen im Einbaubereich verzichtet werden, da der Aktor die Messfunktion einer Kraftmessdose übernimmt. Als Messprinzip für die Kraftmessung kommt hierbei entweder die Kraftmessung über die als Aktor verwendeten Piezoelemente oder die Kraftmessung über eine separat in die Aktoreinheit zu integrierende Kraftmessung, z. B. über Dehnungsmessstreifen in Betracht. Eine Kraftmesszelle bzw. Kraftmessdose ist üblicherweise zwischen der der Einstellung der Passline dienenden Nachstellvorrichtung, z. B. einer Keilanstellung und einer Lagereinheit einer Stützwalze angeordnet. Durch den Verzicht auf Kraftmessdosen können Kosten eingespart werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Walzgerüst wenigstens zwei entsprechende Aktoren, wobei sich die Lagereinheiten der Stützwalze an jeweils einem Aktor abstützen und sich die beiden Aktoren jeweils entweder unmittelbar oder mittelbar über wenigstens eine Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung an einem Abschnitt des Ständers abstützen. Somit kommen pro Walzgerüst zwei Aktoren zum Einsatz, wobei ein Aktor an einem antriebsseitigen Ständer und ein Aktor an einem bedienseitigen Ständer des Walzgerüsts angeordnet sein kann. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Walzgerüst wenigstens einen an dem Ständer angeordneten Schwingungssensor zum Erfassen der Schwingungen des Walzgerüsts aufweist. Der Schwingungssensor kann zur Erfassung von Schwingungen in vertikaler Richtung eingerichtet sein. Mit dem Schwingungssensor können insbesondere die 3rd-Octave- und 5th-Octave- Chatterschwingungen erfasst werden. Das Walzgerüst kann auch zwei oder mehrere Schwingungssensoren aufweisen. Der Einsatz von zwei Schwingungssensoren pro Walzgerüst ist hinreichend, um die beschriebenen Schwingungsphänomene ausreichend genau zu erfassen und entsprechende Schwingungssignale bereitzustellen.
Vorteilhafterweise ist der Schwingungssensor bezüglich eines Walzspalts, der zwischen zusammenwirkenden Arbeitswalzen des Walzgerüsts ausgebildet ist, an einem Abschnitt des Ständers angeordnet ist, der dem Abschnitt des Ständers, an dem sich der Aktor bzw. der Anstellkeil abstützt, gegenüberliegend angeordnet. Der Schwingungssensor kann beispielsweise auf einem oberen Ständerquerhaupt des Ständers des Walzgerüsts montiert sein. Das Walzgerüst kann zwei in Querrichtung beabstandet voneinander angeordnete Ständer aufweisen, an deren jeweiligem Ständerquerhaupt jeweils ein Schwingungssensor angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Schwingungssensor eingerichtet, Schwingungen in einem Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis etwa 2000 Hz zu erfassen. Hierdurch können mit dem Sensor insbesondere die 3rd-Octave- und 5th-Octave- Chatterschwingungen aber auch andere, die Qualität des Walzgutes beeinträchtigende Schwindungen erfasst werden. Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn der Schwingungssensor ein Beschleunigungssensor ist. Mit dem Beschleunigungssensor können insbesondere Beschleunigungen in vertikaler Richtung erfasst werden. Eine erfindungsgemäße Walzanlage zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallobjekten umfasst wenigstens ein Walzgerüst und wenigstens ein System zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in dem Walzgerüst, wobei das Walzgerüst nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben ausgebildet ist. Das System umfasst wenigstens eine signaltechnisch mit dem Schwingungssensor und dem Aktor verbundene Regelelektronik, mit der von dem Schwingungssensor erzeugte Schwingungssignale zur Erzeugung von Stellsignalen auswertbar sind und die eingerichtet ist, den Aktor zur Einleitung von Gegenschwingungen in das Walzgerüst mit den jeweiligen Stellsignalen anzusteuern.
Mit der Walzanlage sind die oben mit Bezug auf das Walzgerüst genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Walzanlage kann auch zwei oder mehrere entsprechende Walzgerüste aufweisen, denen jeweils ein eigenes System zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in dem Walzgerüst zugeordnet ist. Alternativ kann den Walzgerüsten ein einziges gemeinsames System zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in dem Walzgerüst zugeordnet sein. Die Walzanlage kann insbesondere eine ein- oder mehrgerüstige Stahl- oder Aluminium-Kaltwalzanlage sein. Das System kann ein Regelsystem und einen damit signaltechnisch verbundenen Signalverstärker zum Verstärken der Stellsignale aufweisen.
Die aktive Schwingungsbedämpfung kann somit wenigstens einen Schwingungssensor, über den die Schwingungen in dem Walzgerüst gemessen werden können, wenigstens einen Aktor, der dem zu bedämpfenden Walzgerüst an geeigneter Stelle eine Gegenschwingung einprägt sowie ein Regelsystem umfassen, welches die zur Auslöschung der Schwingungen am interessierenden Ort im Walzgerüst erforderliche Gegenschwingung in Frequenz, Amplitude und Phase berechnet und für die Ansteuerung des Aktuators aufbereitet. Aus regelungstechnischer Sicht kann die Reduzierung der Schwingungsamplitude über das Aufbringen einer Gegenschwingung auch als (gesteuerte) Erhöhung der Dämpfung interpretiert werden, weshalb man von„aktiver Dämpfung" spricht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelelektronik zum Onlineüberwachen der Schwingungen des Walzgerüsts, zum Online-Visualisieren von Schwingungspegeln der Schwingungen des Walzgerüsts, zum automatischen Anfahren wenigstens einer schwingungsarmen Walzgeschwindigkeit und/oder zum automatischen Verringern einer momentanen Walzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der momentan erfassten Schwingungen des Walzgerüsts eingerichtet. Das Überwachen und Visualisieren der Schwingungen in dem Walzgerüst macht eine optische Kontrolle und ein eventuelles Eingreifen in einen Walzvorgang durch Bedienpersonal möglich. Das automatische Anfahren geeigneter, schwingungsarmer Walzgeschwindigkeitsbereiche dient der Verbesserung des Walzergebnisses bzw. der Produktqualität. Das automatische Verringern einer momentanen Walzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der momentan erfassten Schwingungen des Walzgerüsts (Auto-Slow-Down- Funktionalität) dient insbesondere der Vermeidung von Bandrissen beim Auftreten von 3rd-Octave-Chatterschwingungen. Insgesamt kann die Regelelektronik auch aus mehreren separaten Modulen bestehen, die anlagenindividuell zusammengestellt werden
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelelektronik eingerichtet, Frequenzen, Amplituden und/oder Phasenlagen der zu erzeugenden Gegenschwingungen zu ermitteln. Die Regelelektronik kann die Schwingungssignale des Schwingungssensors bzw. der Schwingungssensoren verarbeiten, um eine optimale Signalform, das heißt die Frequenz und die Amplitude, sowie die Phasenlage einer oder mehrerer Gegenschwingungen zu berechnen, die erforderlich sind, um die jeweils korrespondierenden, unerwünschten Schwingungen in dem Walzgerüst auszulöschen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Regelelektronik eingerichtet ist, die Stellsignale unter Berücksichtigung eines Übertragungsverhaltens des Schwingungssensors, des Aktors und/oder eines Walzgerüsts des Walzwerks zu erzeugen. Hierdurch kann die gezielte Einleitung der Gegenschwingungen in das Walzgerüst verbessert werden.
Vorteilhafterweise ist die Regelelektronik eingerichtet, auf zeitliche Änderungen von Charakteristika des Aktors und/oder einer angewendeten Regelstrecke zu reagieren. Die Regelelektronik basiert hierdurch auf einer adaptiven Regelung, so dass die Regelung sich selbsttätig an veränderte Bedingungen und Gegebenheiten anpassen kann, um die gezielte Einleitung der Gegenschwingungen in das Walzgerüst zu optimieren. Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in einem Walzgerüst zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallprodukten werden die Schwingungen in dem Walzgerüst erfasst und den Schwingungen entgegenwirkende Gegenschwingungen erzeugt, wobei die Gegenschwingungen mittels wenigstens eines Aktors erzeugt werden, wobei die Gegenschwingungen in wenigstens eine nicht oder ausschließlich über eine Keilanstellung des Walzgerüsts anstellbare Stützwalze zum Abstützen einer Arbeitswalze oder Zwischenwalze des Walzgerüsts eingeleitet werden, die über wenigstens eine Lagereinheit, über die sie an einem Ständer des Walzgerüsts geführt ist, an dem Aktor abgestützt wird, und wobei der Aktor entweder unmittelbar oder mittelbar über eine Nachstelleinrichtung zur Passlineeinstellung an einem Abschnitt des Ständers abgestützt wird.
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Walzgerüst und die Walzanlage genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Walzgerüst bzw. die Walzanlage zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Walzgerüsts und der Walzanlage, sofern sie Verfahrensmerkmale enthalten, sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, auch wenn dies nicht explizit beschrieben ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Aktor zum Erfassen von Walzkräften verwendet. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Walzgerüsts genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand einer bevorzugten Ausführungsform exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: Figur 1 : eine schematische und perspektivische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Walzanlage; und
Figur 2: eine schematische und perspektivische Detaildarstellung des
Walzgerüsts der in Figur 1 gezeigten Walzanlage.
Figur 1 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Walzanlage 1 zum Walzen, insbesondere Kaltwalzen, von Metallobjekten. Die Walzanlage 1 umfasst ein Walzgerüst 2 und ein System 3 zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in dem Walzgerüst 2.
Das Walzgerüst 2 umfasst eine obere Arbeitswalze 4 und eine damit zusammenwirkende untere Arbeitswalze 5, zwischen denen ein Walzspalt 6 ausgebildet ist. Die Arbeitswalzen 4 und 5 sind jeweils endseitig über jeweils eine Lagereinheit 7 an jeweils einem Ständer 8 des Walzgerüsts 2 geführt. Des Weiteren umfasst das Walzgerüst 2 eine die obere Arbeitswalze 4 abstützende obere Stützwalze 9 und eine die untere Arbeitswalze 5 abstützende untere Stützwalze 10. Die Stützwalzen 9 und 10 sind jeweils endseitig über jeweils eine Lagereinheit 1 1 an jeweils einem Ständer 8 des Walzgerüsts 2 geführt. Das Walzgerüst 2 umfasst zudem zwei an jeweils einen Ständer 8 angeordnete Anstelleinheiten 12 zum Anstellen der oberen Arbeitswalze 4 gemeinsam mit der oberen Stützwalze 9 und zum Einstellen der Höhe des Walzspalts 6. Zudem dienen die Anstelleinheiten 12 zum Erzeugen der jeweiligen Walzkräfte. Ferner umfasst das Walzgerüst 2 eine an den Ständern 8 angeordnete Keilanstellung 13 mit einem Anstellkeil 14 und eine den Anstellkeil 14 betätigende Stelleinrichtung 15.
Das Walzgerüst 2 umfasst zwei Aktoren 16, die zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in dem Walzgerüst 2 ansteuerbar sind. Des Weiteren umfasst das Walzgerüst 2, wie oben ausgeführt, die ausschließlich über die Keilanstellung 13 des Walzgerüsts 2 anstellbare untere Stützwalze 10 zum Abstützen der unteren Arbeitswalze 5 des Walzgerüsts 2. Die untere Stützwalze 10 stützt sich über die Lagereinheiten 1 1 an jeweils einem der beiden Aktoren 16 ab. Die Aktoren 16 stützen sich mittelbar über den Anstellkeil 14 der Keilanstellung 13 an einem Abschnitt 17 des jeweiligen Ständers 8 ab, wobei es sich bei dem jeweiligen Abschnitt 17 um ein unteres Ständerquerhaupt handelt. Somit werden durch die Aktoren 16 die herkömmlich an diesem Einbauort befindlichen, nicht gezeigten Kraftmessdosen ersetzt.
Die Aktoren 16 sind jeweils als piezo-mechanischer Aktor oder als piezo- hydraulischer Aktor ausgebildet. Die Aktoren 16 können zum Erfassen von Walzkräften eingerichtet sein, was einen Verzicht auf herkömmliche Kraftmessdosen ermöglicht.
Das Walzgerüst 2 umfasst des Weiteren zwei an jeweils einem Ständer 8 angeordnete Schwingungssensoren 18 zum Erfassen der Schwingungen des Walzgerüsts 2. Jeder Schwingungssensor 18 ist bezüglich des Walzspalts 6 an einem Abschnitt 19 des jeweiligen Ständers 8 angeordnet, der dem Abschnitt 17 des jeweiligen Ständers 8, an dem sich der Anstellkeil 14 abstützt, gegenüberliegend angeordnet ist. Der Abschnitt 19 ist durch ein oberes Ständerquerhaupt des jeweiligen Ständers 8 gebildet. Jeder Schwingungssensor 18 kann eingerichtet sein, Schwingungen in einem Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis etwa 2000 Hz zu erfassen. Jeder Schwingungssensor 18 kann ein Beschleunigungssensor sein.
Das System 3 umfasst eine signaltechnisch mit den Schwingungssensoren 18 und den Aktoren 16 verbundene Regelelektronik 20, mit der von den Schwingungssensoren 18 erzeugte Schwingungssignale zur Erzeugung von Stellsignalen auswertbar sind und die eingerichtet ist, die Aktoren 16 zur Einleitung von Gegenschwingungen in das Walzgerüst 2 mit den jeweiligen Stellsignalen anzusteuern. Des Weiteren umfasst das System 3 einen Signalverstärker 21 zum Verstärken der den Aktoren 16 zuzuführenden Stellsignale.
Die Regelelektronik 20 kann zum Online-Überwachen der Schwingungen des Walzgerüsts 2, zum Online-Visualisieren von Schwingungspegeln der Schwingungen des Walzgerüsts 2, zum automatischen Anfahren wenigstens einer schwingungsarmen Walzgeschwindigkeit und/oder zum automatischen Verringern einer momentanen Walzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der momentan erfassten Schwingungen des Walzgerüsts 2 eingerichtet sein. Des Weiteren kann die Regelelektronik 20 eingerichtet sein, notwendige Frequenzen, Amplituden und/oder Phasenlagen der zu erzeugenden Gegenschwingungen zu ermitteln. Zudem kann die Regelelektronik 20 eingerichtet sein, die Stellsignale unter Berücksichtigung eines Übertragungsverhaltens der Schwingungssensoren 18, der Aktoren 16 und/oder eines durch die Walzen 4, 5, 9 und 10 gebildeten Walzwerks des Walzgerüsts 2 zu erzeugen. Ferner kann die Regelelektronik 20 eingerichtet sein, auf zeitliche Änderungen von Charakteristika der Aktoren 16 und/oder einer angewendeten Regelstrecke zu reagieren. Figur 2 zeigt eine schematische und perspektivische Detaildarstellung des Walzgerüsts 2 der in Figur 1 gezeigten Walzanlage. Es ist insbesondere die Anordnung der Aktoren 16 an dem Anstellkeil 14 der Keilanstellung 13 besser ersichtlich, der sich an den unteren Abschnitten 17 der Ständer 8 abstützt. Im Übrigen wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obige Beschreibung zu Figur 1 verwiesen.
Bezugszeichenliste 1 Walzanlage
2 Walzgerüst
3 System
4 obere Arbeitswalze
5 untere Arbeitswalze
6 Walzspalt
7 Lagereinheit
8 Ständer
9 obere Stützwalze
10 untere Stützwalze
1 1 Lagereinheit
12 Anstelleinheit
13 Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung in der Bauform einer Keilanstellung
14 Bauteil der Nachstellvorrichtung in Form eines Anstellkeiles
15 Stelleinrichtung
16 Aktor
17 unterer Abschnitt von 8
18 Schwingungssensor
19 oberer Abschnitt von 8
20 Regelelektronik
21 Signalverstärker

Claims

Patentansprüche:
1 . Walzgerüst (2) zum Walzen, insbesondere Kaltwalzen, von Metallprodukten, aufweisend wenigstens einen Aktor (16), der zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in dem Walzgerüst (2) ansteuerbar ist, und wenigstens eine nicht oder ausschließlich über eine Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung (13) des Walzgerüsts (2) anstellbare Stützwalze (10) zum Abstützen einer Arbeitswalze (5) und/oder Zwischenwalze des Walzgerüsts (2), wobei die Stützwalze (10) endseitig über jeweils eine Lagereinheit (1 1 ) an einem Ständer (8) des Walzgerüsts (2) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stützwalze (10) über wenigstens eine Lagereinheit (1 1 ) an dem Aktor (16) abgestützt und dass sich der Aktor (16) entweder unmittelbar oder mittelbar über wenigstens ein Bauteil (14) der Nachstellvorrichtung (13) an einem Abschnitt (17) des Ständers (8) abstützt.
2. Walzgerüst (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (16) ein piezo-mechanischer Aktor oder ein piezo-hydraulischer Aktor ist.
3. Walzgerüst (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (16) zum Erfassen von Walzkräften eingerichtet ist.
4. Walzgerüst (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei entsprechende Aktoren (16), wobei sich die Lagereinheiten (1 1 ) der Stützwalze (10) an jeweils einem Aktor (16) abstützen und sich die beiden Aktoren (16) jeweils entweder unmittelbar oder mittelbar über wenigstens einen Anstellkeil (14) der Keilanstellung (13) an einem Abschnitt (17) des Ständers (8) abstützen.
5. Walzgerüst (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens einen an dem Ständer (8) angeordneten Schwingungssensor (18) zum Erfassen der Schwingungen des Walzgerüsts (2).
6. Walzgerüst (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (18) bezüglich eines Walzspalts (6), der zwischen zusammenwirkenden Arbeitswalzen (9, 10) des Walzgerüsts (2) ausgebildet ist, an einem Abschnitt (19) des Ständers (8) angeordnet ist, der dem Abschnitt (17) des Ständers (8), an dem sich der Aktor (16) bzw. der Bauteil der Nachstellvorrichtung (14) abstützt, gegenüberliegend angeordnet ist.
7. Walzgerüst (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (18) eingerichtet ist, Schwingungen in einem Frequenzbereich von etwa 0,5 Hz bis etwa 2000 Hz zu erfassen.
8. Walzgerüst (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (18) ein Beschleunigungssensor ist.
9. Walzanlage (1 ) zum Walzen, bevorzugt Kaltwalzen, von Metallobjekten, aufweisend wenigstens ein Walzgerüst (2) und wenigstens ein System (3) zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in dem Walzgerüst (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildet ist, wobei das System (3) wenigstens eine signaltechnisch mit dem Schwingungssensor (18) und dem Aktor (16) verbundene Regelelektronik (20) aufweist, mit der von dem Schwingungssensor (18) erzeugte Schwingungssignale zur Erzeugung von Stellsignalen auswertbar sind und die eingerichtet ist, den Aktor (16) zur Einleitung von Gegenschwingungen in das Walzgerüst (2) mit den jeweiligen Stellsignalen anzusteuern.
10. Walzanlage (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die modular aufgebaute Regelelektronik (20) zum Online-Überwachen der
Schwingungen des Walzgerüsts (2), zum Online-Visualisieren von Schwingungspegeln der Schwingungen des Walzgerüsts (2), zum automatischen Anfahren wenigstens einer schwingungsarmen Walzgeschwindigkeit und/oder zum automatischen Verringern einer momentanen Walzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der momentan erfassten Schwingungen des Walzgerüsts (2) eingerichtet ist.
1 1 .Walzanlage (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (20) eingerichtet ist, Frequenzen, Amplituden und/oder Phasenlagen der zu erzeugenden Gegenschwingungen zu ermitteln.
12. Walzanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (20) eingerichtet ist, die Stellsignale unter Berücksichtigung eines Übertragungsverhaltens des Schwingungssensors (18), des Aktors (16) und/oder eines Walzwerks des
Walzgerüsts (2) zu erzeugen.
13. Walzanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (20) eingerichtet ist, auf zeitliche Änderungen von Charakteristika des Aktors (16) und/oder einer angewendeten Regelstrecke zu reagieren.
14. Verfahren zum aktiven Dämpfen von Schwingungen in einem Walzgerüst (2) zum Walzen, insbesondere Kaltwalzen, von Metallprodukten, wobei die Schwingungen in dem Walzgerüst (2) erfasst und den Schwingungen entgegenwirkende Gegenschwingungen erzeugt werden, wobei die Gegenschwingungen mittels wenigstens eines Aktors (16) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenschwingungen in wenigstens eine nicht oder ausschließlich über eine Nachstellvorrichtung zur Passlineeinstellung (13) des Walzgerüsts (2) anstellbare Stützwalze (10) zum Abstützen einer Arbeitswalze (5) und/oder Zwischenwalze des Walzgerüsts (2) eingeleitet werden, die über wenigstens eine Lagereinheit (1 1 ), über die sie an einem Ständer (8) des Walzgerüsts (2) geführt ist, an dem Aktor (16) abgestützt wird, wobei der Aktor (16) entweder unmittelbar oder mittelbar über wenigstens eine Bauteil (14) der Nachstellvorrichtung (13) an einem Abschnitt (17) des Ständers (8) abgestützt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (16) zum Erfassen von Walzkräften verwendet wird.
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