DE102004031354A1 - Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst - Google Patents

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Abstract

Um bei einem Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstraße, bestehend aus zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist, bei einfachem Walzenhandling mit gleichzeitig großer Profil- und Planheitseinstellmöglichkeit gleichzeitig auch den Arbeitswalzenverschleiß zu vergleichmäßigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, durch eine zyklische Veränderung des Setzwertes für die Arbeitswalzenbiegung von Band zu Band in einem definiert vorgegebenen Teil ihres Stellbereiches gleichzeitig eine zyklische erweiterte Verschiebung der Arbeitswalzen anzuregen bzw. zu erzwingen, wobei durch die Kombination der Wirkung der beiden Stellsysteme (Arbeitswalzenbiegung und Arbeitswalzenverschiebung) sich in guter Näherung parabolisch wirkende Effekte dieser beiden Stellsysteme gegenseitig ergänzen und so die Planheit sicherstellen und zusätzlich eine optimale Vergleichmäßigung des Arbeitswalzenverschleißes bewirken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstraße, bestehend aus zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist, aus zwei Stützwalzen und gegebenenfalls zusätzlich zwei Zwischenwalzen und aus einem Arbeitswalzenbiegesystem und gegebenenfalls einem zusätzlichen Zwischenwalzenbiegesystem, wobei zur Regelung der Bandplanheit und des Bandprofils als Stellmechanismen die Arbeitswalzenbiegung oder die Arbeitswalzenverschiebung fallweise angewendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anwendung der Zwischenwalzenbiegung und Zwischenwalzenverschiebung in gleicher Art wie die Arbeitswalzenbiegung erfolgen.
  • Die Bandplanheit wird beim Einsatz von konventionellen Walzen durch die geeignete Wahl eines Arbeitswalzencrowns (positiv, negativ oder zylindrisch) und der Arbeitwalzenbiegung eingestellt. Nachteilig ist, dass deshalb bei unterschiedlichen Walzprogrammen unterschiedliche Arbeitswalzencrowns eingesetzt werden müssen, was das Arbeitswalzenhandling schwierig macht. Weiterhin erreicht die Arbeitwalzenbiegung bei komplizierteren Walzprogrammen oftmals ihre Stellgrenze und kann damit die Planheit nicht immer sicherstellen.
  • Um das Arbeitswalzenhandling zu vereinfachen und gleichzeitig das Profil und die Planheit positiv zu beeinflussen, hat sich der Einsatz von Arbeitswalzen mit einer CVC-Kontur (CVC = Continuously Variable Crown) auch in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße bewährt.
  • Die Arbeitswalzenbiegung kommt dabei nur selten an ihre Stellgrenzen und steht für die dynamische Regelung zur Verfügung. Nachteilig ist, dass bei einer konventionellen Verschiebepraxis der CVC-Arbeitswalzen der genutzte Verschiebebereich innerhalb eines Walzprogramms relativ gering ausfällt und die Arbeitswalzen- Verschleißvergleichmäßigung nur in eingeschränkter Form erfolgt. Als Kompromiss wird deshalb ein flacher CVC-Schliff eingesetzt, d. h. ein reduzierter CVC-Einstellbereich bei entsprechendem Verschiebehub.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren CVC-Arbeitswalzen oder mit Arbeitswalzen mit ähnlicher Kontur anzugeben, mit dem bei einfachem Walzenhandling mit gleichzeitig großer Profil- und Planheitseinstellmöglichkeit gleichzeitig auch der Arbeitswalzenverschleiß vergleichmäßigt wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass durch eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenbiegung von Band zu Band in einem definiert vorgegebenen Teil ihres Stellbereiches gleichzeitig eine zyklische erweiterte Verschiebung der Arbeitswalzen angeregt bzw. erzwungen wird, um die Bandplanheit bzw. das Body-Bandprofil einzustellen, wobei durch die Kombination der Wirkung der beiden Stellsysteme (Arbeitswalzenbiegung und Arbeitswalzenverschiebung) sich in guter Näherung parabolisch wirkende Effekte dieser beiden Stellsysteme gegenseitig ergänzen und so die Planheit sicherstellen und zusätzlich eine optimale Vergleichmäßigung des Arbeitswalzenverschleißes bewirken.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das zyklische Verschieben von Arbeitswalzen an sich ist bereits bekannt. Allerdings wurde diese Betriebsweise bisher nur mit Walzen mit einem konventionell bombierten Arbeitswalzenschliff vornehmlich in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße praktiziert (Hitachi Review Vol. 34 (1985), No. 4, Seiten 153 bis 167) oder in Ausnahmefällen mit Tapered Rolls in einem eingeschränkten Bereich eingesetzt ( EP 0153 849 A2 ).
  • Die erfindungsgemäße zyklische Änderung der Arbeitwalzenbiegung an CVC-Walzen, die einen relativ großen parabolischen Profilstellbereich haben, wurde bisher noch nicht praktiziert und ist neu. Diese zyklische Änderung der Arbeitwalzenbiegung, die durch die Walzkraft bzw. durch die Walzkraftverteilung innerhalb der Walzstraße unterstützt werden kann, initiiert bei CVC-Walzen eine zusätzliche zyklische Verschiebung der Arbeitswalzen bei gleichzeitiger Arbeitswalzenverschleißvergleichmäßigung. Der große parabolische Profilstellbereich der CVC-Arbeitswalzen bleibt hierbei jederzeit verfügbar, um auf veränderte Randbedingungen wie Stützwalzenverschleiß, Thermischer Crown, Walzkraft oder Gerüstbelastung etc. reagieren zu können. In Abhängigkeit von diesen Randbedingungen wird dann das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen bevorzugt entweder im positiven, negativen oder im gesamten Verschiebestellbereich durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß wird das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen direkt vorgegeben oder indirekt durch das zyklische Verändern der Arbeitswalzenbiegung erzwungen, wobei das Zusammenwirken der Arbeitswalzenverschiebung und der Arbeitswalzenbiegung von einem Prozessmodell online gesteuert wird.
  • Das zyklische Verändern der Arbeitswalzenpositionen oder -biegung wird dabei nur in dem zulässigen Bereich durchgeführt, in dem die Bandqualitätsparameter wie Planheit (parabolische und höhere Ordnung), Bandkonturgüte sowie Bandprofilniveau erfüllt werden können, wobei zur Einhaltung dieser Kriterien durch das Prozessmodell – online überwacht – der zyklische Verschiebehub oder/und der Preset-Bereich für die Arbeitswalzenbiegung dann eingeschränkt werden kann.
  • Da bei den ersten Einfahrbändern nach beispielsweise einem Walzenwechsel bei der dann erforderlichen Einstellung von Profil und Planheit automatisch größere Verschiebepositionsänderungen zu erwarten sind, wird das zyklische Verändern der Arbeitswalzen entweder direkt nach einem Walzenwechsel oder erst kurz danach aktiviert, beispielsweise nach den ersten fünf Bändern.
  • Statt oder ergänzend der zyklischen Veränderung der Arbeitswalzenbiegung kann alternativ je nach Gerüstbauart die Zwischenwalzenbiegung oder Zwischenwalzenverschiebung oder ein Stützwalzenprofilstellglied in analoger Art eingesetzt werden, um eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenpositionen zu erzeugen.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 Bandbreite-Walzprogramm für 85 Bänder,
  • 2 Fertigbanddicke-Walzprogramm für 85 Bänder,
  • 3 und 4 konventionelles Verschieben mit hoher Gerüstbelastung,
  • 5 und 6 konventionelles Verschieben mit niedriger Gerüstbelastung,
  • 7 und 8 zyklisches Verschieben mit hoher Gerüstbelastung,
  • 9 und 10 zyklisches Verschieben mit niedriger Gerüstbelastung,
  • 11 Arbeitswalzen-Verschleißkontur bei zyklischem Verschieben,
  • 12 Arbeitswalzen-Verschleißkontur bei konventionellem Verschieben.
    •
  • In den dargestellten Beispielen wurden die simulierten beiden Betriebsweisen:
    Arbeitswalzenverschiebung und Arbeitswalzenbiegung für unterschiedliches Verschieben an einem Beispiel eines Walzprogramms von 85 Bändern (Coils) dargestellt. In den 1 bis 10 ist jeweils als Abszisse die Anzahl bzw. die fortlaufende Nummer der Bänder (No. of Coils) angegeben.
  • In 1 sind die entsprechend des Walzprogramms zu walzenden Bandbreiten BB und in 2 die Fertigbanddicken BD jeweils in mm als Ordinate aufgetragen. Bis etwa Band No. 40 werden unterschiedliche Bandbreiten BB und Fertigbanddicken BD gewalzt, danach werden Bänder mit konstanter Bandbreite BB von etwa 1200 mm und konstanter Fertigbanddicke BD von etwa 2,8 mm erzeugt.
  • Für das in den 1 und 2 dargestellte Walzprogramm wurden in den 3 bis 6 die zu erwartenden Ergebnisse für konventionelles Verschieben der CVC-Arbeitswalzen mit unterschiedlicher Gerüstbelastung bzw. unterschiedlichem Stützwalzenverschleiß aufgetragen.
  • In den 3 und 4 sind die erhaltenen Ergebnisse für die erforderliche Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP in mm (3) und die aufgewendete Arbeitswalzen-Biegekraft BK in kN (4) für einen hohen Stützwalzenverschleiß oder eine hohe Gerüstbelastung dargestellt. Wie dabei der 3 zu entnehmen ist, werden bei dieser konventionellen Betriebsweise die Arbeitswalzenpositionen vor nehmlich im positiven Bereich eingestellt, um so z. B. die Belastung der Gerüste zu kompensieren. Zum Teil wird das maximale Schiebelimit VPmax erreicht.
  • In den 5 und 6 wurden entsprechend den 3 und 4 die erhaltenen Ergebnisse für einen geringen Stützwalzenverschleiß oder eine niedrige Gerüstbelastung dargestellt. Die erhaltenen Kurvenzüge für die Arbeitswalzen-Verschiebe-position VP (5) und für die Arbeitswalzen-Biegekraft BK (6) ähneln in ihrer Charakteristik denen der 3 und 4, wobei bei annähernd gleicher Biegekraft nun die Arbeitswalzenverschiebewerte VP – entsprechend der geänderten Randbedingung – mehr im mittleren Verschiebestellbereich betrieben werden. Gemeinsam ist, dass insgesamt betrachtet bei einer konventionellen Verschiebepraxis der CVC-Arbeitswalzen der Verschiebebetrag relativ gering ist und entsprechend dem Walzprogramm die Arbeitswalzen-Biegekraft BK ab etwa dem 40. Band konstant verläuft (BKconst).
  • In den 7 bis 10 sind für das gleiche Walzprogramm die zu erwartenden Ergebnisse für das erfindungsgemäße zyklische Verschieben der CVC-Arbeitswalzen bzw. Arbeitwalzenbiegung bei unterschiedlicher Gerüstbelastung bzw. unterschiedlichem Stützwalzenverschleiß aufgetragen.
  • In den 7 und 8 sind die erhaltenen Ergebnisse für die Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP in mm (7) und die aufgewendete Arbeitswalzen-Biegekraft BK in kN (8) für einen hohen Stützwalzenverschleiß oder einer hohen Gerüstbelastung dargestellt. Deutlich gegenüber den Ergebnissen des konventionellen Verschiebens der 3 ist der große genutzte Einstellbereich der CVC-Arbeitswalzen, wobei die Walzen im positiven und auch im negativen Bereich betrieben werden.
  • In den 9 und 10 wurden entsprechend den 7 und 8 die erhaltenen Ergebnisse für einen geringen Stützwalzenverschleiß oder eine niedrige Ge rüstbelastung dargestellt. Die erhaltenen Kurvenzüge für die Arbeitswalzen-Verschiebe-position VP (9) und für die Arbeitswalzen-Biegekraft BK ähneln auch hier in ihrer Charakteristik denen der 7 und 8, wobei bei annähernd gleicher Biegekraft BK ein zyklisches Verschieben der CVC-Walzen entsprechend der geänderten Randbedingungen mehr im negativen Verschiebestellbereich stattfindet.
  • Charakteristisch für die erfindungsgemäße Betriebsweise des zyklischen Verschiebens ist das gegenläufige Zusammenspiel zwischen der Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP und der Arbeitswalzen-Biegekraft BK, das in den Zeichnungsfiguren deutlich wird. Bei einer Verschiebung der CVC-Arbeitswalzen in negativer Richtung VPn ist eine Biegung in positiver Richtung BKp erkennbar und umgekehrt.
  • Die durch das erfindungsgemäße zyklische Verschieben der CVC-Arbeitswalzen erzielte Arbeitswalzen-Verschleissvergleichmässigung wird in den 11 und 12 deutlich. Aufgetragen sind hier der Arbeitswalzenverschleiß AV in mm über die Arbeitswalzenballenlänge BL in mm, welcher am Ende des Walzprogramms entsteht. Bei etwa gleichem Verschleißbetrag in Ballenmitte ist die Walzenkontur WK bei der zyklischen Betriebsweise (11) im Kantenbereich gegenüber der konventionellen Betriebsweise (12) harmonischer ausgebildet, während bedingt durch die geringere Verschiebung bei der konventionellen Betriebsweise eine steilere Verschleißflanke mit eckigerem Übergang erkennbar ist.
  • Eine haromonischere Arbeitswalzenverschleisskontur wirkt sich positiv auf die Qualität der Bandkontur aus. Die Entstehung von Bandwulsten oder ein erhöhter Bandkantenabfall (Edge-Drop) kann somit effizienter kompensiert werden.
    • AV
    Arbeitswalzenverschleiß
    BB
    Bandbreite
    BD
    Fertigbanddicke
    BK
    Arbeitswalzen-Biegekraft
    BKconst
    konstante Biegekraft
    BKmax
    maximale Biegekraft
    BKp
    Biegung in positive Richtung
    BL
    Arbeitswalzen-Ballenlänge
    No.
    Coilanzahl
    VP
    Arbeitswalzen-Verschiebeposition
    VPmax
    maximales Schiebelimit
    VPmin
    minimales Schiebelimit
    VPn
    Verschiebung in negative Richtung
    VPP
    Verschiebung in positive Richtung
    WK
    Arbeitswalzenkontur

Claims (8)

  1. Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstraße, bestehend aus zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist, aus zwei Stützwalzen und gegebenenfalls zusätzlich zwei Zwischenwalzen und aus einem Arbeitswalzenbiegesystem und gegebenenfalls einem zusätzlichen Zwischenwalzenbiegesystem, wobei zur Regelung der Bandplanheit und des Bandprofils als Stellmechanismen die Arbeitswalzenbiegung oder die Arbeitswalzenverschiebung fallweise angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenbiegung von Band zu Band in einem definiert vorgegebenen Teil ihres Stellbereiches gleichzeitig eine zyklische erweiterte Verschiebung der Arbeitswalzen angeregt bzw. erzwungen wird, um die Bandplanheit bzw. das Body-Bandprofil einzustellen, wobei durch die Kombination der Wirkung der beiden Stellsysteme (Arbeitswalzenbiegung und Arbeitswalzenverschiebung) sich in guter Näherung parabolisch wirkende Effekte dieser beiden Stellsysteme gegenseitig ergänzen und so die Planheit sicherstellen und zusätzlich eine optimale Vergleichmäßigung des Arbeitswalzenverschleißes bewirken.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Randbedingungen wie beispielsweise Stützwalzenverschleiß, Thermischer Crown, Walzkraft etc. das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen bevorzugt entweder im positiven, negativen oder im gesamten Verschiebestellbereich durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen direkt vorgegeben oder indirekt durch das zyklische Verändern der Arbeitswalzenbiegung erzwungen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenwirken der Arbeitswalzenverschiebung und der Arbeitswalzenbiegung von einem Prozessmodell online gesteuert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische Verändern der Arbeitswalzenpositionen oder -biegung nur in dem zulässigen Bereich durchgeführt wird, in dem die Bandqualitätsparameter wie Planheit (parabolische und höhere Ordnung), Bandkonturgüte sowie Bandprofilniveau erfüllt sind, wobei zur Einhaltung dieser Kriterien der zyklische Verschiebehub oder/und der Preset-Bereich für die Arbeitswalzenbiegung durch das Prozessmodell online überwacht eingeschränkt werden kann.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzenbiegung durch eine zyklische Veränderung der Walzkraft bzw. der Walzkraftverteilung innerhalb der Walzstraße unterstützt wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass statt oder ergänzend zur zyklischen Veränderung der Arbeitswalzenbiegung alternativ je nach Gerüstbauart die Zwischenwalzenbiegung oder Zwischenwalzenverschiebung oder ein Stützwalzenprofilstellglied in analoger Art eingesetzt werden, um eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenpositionen zu erzeugen.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische Verändern der Arbeitswalzen direkt nach dem Walzenwechsel oder kurz danach, beispielsweise nach den ersten fünf Bändern, aktiviert wird, da bei den ersten Einfahrbändern bei Einstellung von Profil und Planheit automatisch größere Verschiebepositionsänderungen zu erwarten sind.
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