DE10036564C2 - Mehrwalzengerüst - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Mehrwalzengerüste zum Walzen von bandförmigem Walzgut, mit einer unteren und einer oberen Arbeitswalze, den Arbeitswalzen zugeordneten Stützwalzen, Walzenbiegeeinrichtungen für die Arbeitswalzen sowie Einrichtungen zum Anstellen und Ausbalancieren der Stützwalzen, wobei die untere und die obere Arbeitswalze des Walzgerüstes in zwei unteren und zwei oberen Stützwalzen gelagert sind, die symmetrisch zur senkrechten Walzenachsenebene der Arbeitswalzen angeordnet und paarweise in unteren und oberen Stützwalzeneinbaustücken gelagert sind.

Ein Mehrwalzengerüst dieser Gattung ist aus der JP 10 263 632 A bekannt.

Die ständige Verbesserung der Umweltbedingungen, die Verknappung von Rohstoffen und die Forderung an die Industrie, Bauteile unterschiedlicher Art mit optimalen, produktspezifischen Eigenschaften kostengünstig herzustellen, bedingen die Entwicklung neuer Fertigungsverfahren, zu denen das sogenannte "Flexible Walzen" zu zählen ist. Das flexible Walzen, bei dem der Walzspalt während des Walzprozesses entsprechend dem sich über die Bandlänge ändernden Dickenprofil eines Walzbandes geregelt wird, ermöglicht die prozeßverkürzende Herstellung von Bandmaterial mit einem errechneten, bauteilbezogenem, an den Belastungsfall angepaßtem Dickenprofil, das sich in Walzrichtung ändert. Derart hergestelltes Walzband aus Stahl und Nichteisenmetallen ist für Leichtbaubereiche wie den Automobilbau, die Luft- und Raumfahrttechnik und den Waggonbau geeignet (Fertigung, 1995, Bd. 23, Heft 10, Seiten 40-42).

Ist man beim herkömmlichen Walzen bestrebt, ein möglichst planes und ohne Profiländerungen über die gesamte Bandlänge ebenes Band zu erzeugen, will man beim flexiblen Walzen geregelte Banddickenänderungen über die Bandlänge herstellen. Die mögliche Banddickenreduzierung kann zwischen einer geringen, den Walzprozeß noch stabil haltenden und einer maximalen Abnahme von über 50% geregelt ablaufen.

Die DE 195 18 144 A1 beschreibt ein Walzwerk mit Arbeitswalzen, die aufgrund des kleinen Walzendurchmessers die Problematik der horizontalen Ausbiegung beim Walzvorgang in sich bergen. Bei diesem Walzwerk ist die obere und die untere Arbeitswalze jeweils durch eine durch die Walzkraft erzeugte Umfangskraft der in die Stützwalzen eingeleiteten Walzmomente angetrieben. Bei einem weiteren in der DE 195 18 144 A1 beschriebenen Mehrwalzengerüst sind die Arbeitswalzen mittels Stützwalzenpaaren abgestützt. Die derart an zwei Kontaktlinien zu den Stützwalzen geführten Arbeitswalzen ermöglichen nur einen eingeschränkten Stellbereich der Arbeitswalzenbiegung.

Aus der DE 22 06 912 C3 ist ein Walzgerüst mit zwei Arbeitswalzen und gegensinnig verschiebbaren, auf die Bandbreite einstellbaren Zwischenwalzen bekannt, die jeweils in einem Stützwalzenpaar drehbar positioniert sind, wobei die Arbeitswalzen zur besseren Anpassung an das Bandprofil mit einer Walzenbiegeeinrichtung ausgestattet sind. Nachteilig für den Einsatz zum flexiblen Walzen sind bei diesem Walzwerkstyp ebenfalls die horizontale Ausbiegung der Arbeitswalzen, die das Walzmoment übertragende Umfangskraft sowie die relativ großen Massen im Hinblick auf eine erforderliche hohe Beschleunigungseigenschaft der Walzenanstellung.

Eine andere Art der Arbeitswalzenabstützung gegen horizontale Ausbiegung mittels seitlich angeordneter Stützrollen ist in der EP 0 121 811 B1 erläutert, jedoch weist auch dieses Walzwerkskonzept ohne einen Antrieb der Arbeitswalzen keine Verbesserung der in die Arbeitswalzen eingeleiteten Walzmomente aus.

Mehrwalzengerüste gemäß der EP 0 665 067 B1 verfügen über Arbeitswalzen mit kleinstem Durchmesser und hinreichender Abstützung, erfordern allerdings einen nicht unerheblichen Aufwand an Maßnahmen zur Kompensierung der Durchbiegung des Walzensatzes wie Stützrollen und Biegeeinrichtungen und sind hinsichtlich der erreichbaren Banddickenreduzierung begrenzt.

Die beim flexiblen Walzen erforderlichen, ständig den Soll- Bandlängenprofiländerungen folgenden Positionsänderungen und die dadurch bedingten Walzkraft- und Walzmomentänderungen erfordern eine hohe Dynamik der Walzenanstellung und des Walzenantriebes. Einerseits muß eine sichere und schlupffreie Übertragung der Walzmomente in die Arbeitswalzen gewährleistet sein, andererseits ändert das beschleunigte, geregelte Öffnen und Schließen des Walzspaltes die Anpresskraft zwischen Stütz- und Arbeitswalze. Ferner hat die sich während eines Walzstiches abhängig von der Dickenreduktion ständig ändernde Walzkraft eine schwellende Durchbiegung des Walzensatzes zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzgerüst zum flexiblen Walzen von Bandmaterial zu entwickeln.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung ist nachstehend anhand schematischer Zeichnungsfiguren erläutert, die im einzelnen folgendes darstellen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Walzgerüstes,

Fig. 2 die Vorderansicht des Walzgerüstes mit symmetrisch zur senkrechten Mittelebene desselben angeordneten Arbeits- und Stützwalzen,

Fig. 3 die Vorderansicht des Walzgerüstes mit zu den Arbeitswalzen gegensinnig axial verschobenen Stützwalzen und

Fig. 4 die Dynamik des Antriebes einer Arbeitswalze durch zwei Stützwalzen.

Das Walzgerüst 1 nach den Fig. 1-3 zum flexiblen Walzen von Bandmaterial 2 weist eine untere und eine obere Arbeitswalze 3, 4 auf, die zur Vermeidung einer horizontalen Ausbiegung in zwei unteren und zwei oberen Stützwalzen 5, 6; 7, 8 gelagert sind, die symmetrisch zur senkrechten Walzenachsenebene 9-9 der Arbeitswalzen 3, 4 angeordnet und in Lagereinheiten 10a, 10b, 11a, 11b in Achsrichtung verschiebbar in unteren und oberen Stützwalzeneinbaustücken 10, 11 gelagert sind, die in den beiden Walzenständern 12, 13 des Walzgerüstes 1 vertikal und horizontal verschiebbar geführt sind.

Die Stützenwalzen 5, 6; 7, 8 sind durch an den Stützwalzeneinbaustücken 10, 11 angebrachte Motoren 14 angetrieben.

Die untere und die obere Arbeitswalze 3, 4 sind in unteren und oberen Arbeitswalzeneinbaustücken 15, 16 gelagert, die in den beiden Walzenständern 12, 13 vertikal verschiebbar geführt und durch Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen 17, 18 beaufschlagbar sind.

Die Ausbalancierung der Stützwalzen 5, 6; 7, 8 erfolgt durch auf die unteren und die oberen Stützwalzeneinbaustücke 10, 11 wirkende Ausbalanciereinrichtungen 19, 20.

Unter den unteren Stützwalzeneinbaustücken 10 sind in den beiden Walzenständern 12, 13 Nachstelleinrichtungen 24 zum Anpassen der Passline des Walzgerüstes 1 eingebaut.

Die über die oberen Stützwalzen 7, 8 in die obere Arbeitswalze 4 eingeleitete Walzkraft F wird durch in die beiden Walzenständer 12, 13 eingebaute Walzenanstelleinrichtungen 21 erzeugt, die auf die oberen Stützwalzeneinbaustücke 11 wirken.

Die auf das obere Stützwalzenpaar 7, 8 wirkende Walzkraft F ermöglicht aufgrund der Kräftezerlegung in eine horizontale Walzkraftkomponente F_h und eine radiale Walzkraftkomponente F_r bei Ansatz eines gleichen Reibwertes zwischen oberer Stützwalze 7, 8 und oberer Arbeitswalze 4 eine um den Faktor 1/cos α verbesserte Einleitung des Walzmomentes M_w in die obere Arbeitswalze 4, wobei das Walzmoment M_w durch die in Umfangsrichtung der Stützwalzen 7, 8 und der Arbeitswalze 4 wirkende Komponente F_u der Walzkraft F bestimmt wird (Fig. 4).

Die durch ein Druckmittel betätigten Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen 17, 18 arbeiten zwischen einem unteren, den Kontakt zwischen den Stützwalzen 5, 6; 7, 8 und den Arbeitswalzen 3, 4 sicherstellendem und schlupfverhinderndem Anpreßdruck, der zugleich eine permanente Ausbalancierung der Arbeitswalzen 3, 4 gewährleistet, und einem als positive Biegekraft wirkendem Maximaldruck.

Die Regelung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen 17, 18 erfolgt in Abhängigkeit von der Walzkraft F, von der Bandbreite 22 und der Verschiebeposition der Stützwalzen 5, 6, 7, 8.

Die Ausbalanciereinrichtungen 19, 20 für die Stützwalzen 5, 6, 7, 8 weisen auf die Stützwalzeneinbaustücke 10, 11 wirkende Stellzylinder mit Speichereinheiten zur laufenden Änderung der Anstellungsposition der Stützwalzen 5, 6, 7, 8 auf.

Die vier Stützwalzen 5, 6, 7, 8 sind zum Ausgleich der auftretenden Walzensatzdurchbiegung und zur Anpassung an die Bandbreite 22 des Bandmaterials 2 um gleiche oder unterschiedliche Strecken S unabhängig voneinander zur senkrechten Mittelebene 23-23 des Walzgerüstes 1 gegensinnig axial verschiebbar.

Claims (8)

1. Mehrwalzengerüst zum Walzen von bandförmigem Walzgut, mit einer unteren und einer oberen Arbeitswalze, den Arbeitswalzen zugeordneten Stützwalzen, Walzenbiegeeinrichtungen für die Arbeitswalzen sowie Einrichtungen zum Anstellen und Ausbalancieren der Stützwalzen, wobei die untere und die obere Arbeitswalze des Walzgerüstes in zwei unteren und zwei oberen Stützwalzen gelagert sind, die symmetrisch zur senkrechten Walzenachsenebene der Arbeitswalzen angeordnet und paarweise in unteren und oberen Stützwalzeneinbaustücken gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum flexiblen Walzen von Bandmaterial (2) die vier Stützwalzen (5-8) zum Ausgleich der auftretenden Walzensatzdurchbiegung und zur Anpassung an die Bandbreite (22) um gleiche oder unterschiedliche Strecken (S) zur senkrechten Mittelebene (23-23) des Walzgerüstes (1) unabhängig voneinander in Achsrichtung verschiebbar sind.

2. Mehrwalzengerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalzen (5-8) in Lagereinheiten (10a, 10b, 11a, 11b) gelagert sind, die in den Stützwalzeneinbaustücken (10, 11) in Achsrichtung der Stützwalzen verschiebbar angeordnet sind.

3. Mehrwalzengerüst nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der durch ein Druckmittel betätigten Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen (17, 18) zwischen einem unteren Druckwert zum Ausbalancieren der Arbeitswalzen (3, 4) und zum schlupfverhindernden Anpressen derselben gegen die Stützwalzen (5, 6; 7, 8) und einem als positive Biegekraft wirkenden oberen Druckwert einstellbar ist.

4. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Regelung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen (17, 18) in Abhängigkeit von der Walzkraft (F).

5. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Regelung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen (17, 18) in Abhängigkeit von der Bandbreite (22).

6. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Regelung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen (17, 18) in Abhängigkeit von der Verschiebeposition der Stützwalzen (5-8).

7. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbalanciereinrichtungen (19, 20) für die Stützwalzen (5, 6; 7, 8) auf die Stützwalzeneinbaustücke (10, 11) wirkende Stellzylinder mit Speichereinheiten zur laufenden Änderung der Anstellungsposition der Stützwalzen (5, 6; 7, 8) aufweisen.

8. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch an den Stützwalzeneinbaustücken (10, 11) und/oder den Lagereinheiten (10a, 11b, 11a, 11b) angebrachte Antriebsmotoren (14) für die Stützwalzen (5, 6, 7, 8).