DE102018003434A1

DE102018003434A1 - Schrägwalzwerk mit hydraulischer Walzenanstellung

Info

Publication number: DE102018003434A1
Application number: DE102018003434.9A
Authority: DE
Inventors: Frank d´Hone; Martin Sauerland; Matthias Krahn
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-10-31
Also published as: JP2021519697A; CN112236242A; RU2758509C1; JP7209013B2; ES2932865T3; EP3784423B1; US20210229147A1; EP3784423A1; WO2019206958A1; US11511327B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrägwalzwerk zum Walzen eines Blocks über einem Dorn zu einem Hohlblock, umfassend eine Mehrzahl von Arbeitswalzen, die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf den Block ausüben, wobei die Arbeitswalzen in einem Walzgerüst getragen sind und der Spalt zwischen den Arbeitswalzen, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass hydraulische Anstellelemente, vorzugsweise hydraulische Kapseln, dafür vorgesehen sind, die Veränderung des Walzspalts, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, zu bewirken. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlblocks aus einem Block mittels eines Schrägwalzwerks zum Walzen eines Blocks über einem Dorn, wobei das Schrägwalzwerk eine Mehrzahl von Arbeitswalzen umfasst, die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf den Block ausüben, wobei die Arbeitswalzen in einem Walzgerüst getragen sind und der Spalt zwischen den Arbeitswalzen, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Walzvorgangs hydraulische Anstellelemente, vorzugsweise hydraulische Kapseln, die Veränderung des Walzspalts, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, verändern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schrägwalzwerk zum Walzen eines Blocks über einem Dorn zu einem Hohlblock, umfassend eine Mehrzahl von Arbeitswalzen, die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf den Block ausüben, wobei die Arbeitswalzen in einem Walzgerüst getragen sind und der Spalt zwischen den Arbeitswalzen, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, veränderbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlblocks aus einem Block mittels eines solchen Schrägwalzwerks.
Stand der Technik
Beim Walzen eines metallischen Hohlblocks über einem Dorn mittels des sogenannten Mannesmann-Verfahrens wird ein vorerwärmter Block, bei Stahl ein auf ca. 1.250°C vorerwärmter Block, mittels zweier oder mehr Hauptarbeitswalzen über einem zwischen den Walzen befindlichen Dorn zu einem Hohlblock gewalzt. Die Arbeitswalzen üben während des Walzvorgangs auf den Block eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft aus und werden zur Abstützung in einem Walzgerüst, einem sogenannten Walzwerksständer, so gelagert und abgestützt, dass zumindest der Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen auf die jeweils gewünschte Wanddicke des zu erzeugenden Hohlblocks eingestellt werden kann. Hierzu werden seit Jahrzehnten mechanische Spindelantriebe verwendet, die zumindest eine Walzspalteinstellung vor und nach dem Walzvorgang ermöglichen. Eine Walzspalteinstellung während des Walzvorgangs, insbesondere eine automatisierte Walzspalteinstellung auch während des Walzvorgangs selbst, ist hierdurch gleichwohl nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung
Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Schrägwalzwerk sowie ein Verfahren zum Walzen eines Blocks über einem Dorn zu einem Hohlblock anzugeben, mittels derer die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme gelöst und eine vorzugsweise während des Walzvorgangs und automatisierte Kompensation von ermittelten Störgrößen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird im erfindungsgemäßen Sinne mit einem Schrägwalzwerk, umfassend die Merkmale des Anspruchs 1, sowie einem Verfahren, umfassend die Merkmale des Anspruchs 13, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schrägwalzwerk zum Walzen eines Blocks über einem Dorn zu einem Hohlblock angegeben, bei dem anstelle der bisher verwendeten mechanischen Anstellelemente wie etwa Spindelantrieben, hydraulische Anstellelemente, vorzugsweise hydraulische Kapseln, dafür vorgesehen sind, die Veränderung des Walzspalts, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, zu bewirken. Die Veränderung des Walzspalts mittels hydraulischer Anstellelemente gegenüber dem Block als Werkstück wird so verstanden, dass die Arbeitswalzen zueinander je nach Bedarf neu ausgerichtet werden, wodurch die Walzspaltdimension und -geometrie auch während des Walzvorgangs veränderlich bleibt. Während des Walzvorgangs erfolgt somit eine Ausrichtung gegenüber dem zu einem Hohlblock umzuformenden Block, zwischen den jeweiligen Walzprozessen und während der Walzprozesse erfolgt die Ausrichtung zumindest einer der Walzenachsen demnach auch oder alternativ gegenüber der oder den anderen Arbeitswalze(n). Die hydraulischen Anstellelemente sind dabei vorzugsweise in fachüblicher Weise mit Einbaustücken verbunden, über die die Arbeitswalzen in dem jeweiligen Walzgerüst anstellbar gelagert werden.
Hierdurch wird erstmals ein Schrägwalzwerk zur Verfügung gestellt, das aufgrund der hydraulischen Anstellelemente eine Veränderung der Walzspaltgeometrie oder jeder anderen Art von Störgrößenkompensation auch während des Walzvorgangs erlaubt.
Die Arbeitswalzen werden über die hydraulischen Anstellelemente erfindungsgemäß auf einen bestimmten Abstand zueinander, den sogenannten Walzspalt, voreingestellt. Symmetrisch zwischen den Arbeitswalzen befindet sich im erfindungsgemäßen Schrägwalzwerk der von einer Dornstange gehaltene Dorn, über dem der Block dann zu einem Hohlblock abgewalzt wird. Aufgrund der Schräganstellung der Arbeitswalzen erfolgt die Umformung des Blocks zu einem Hohlblock über den im Walzspalt fest angeordneten Dorn und aufgrund des durch die Schräganstellung der Arbeitswalzen auf den Block aufgebrachten Vortriebs.
Während des Walzens entstehen jedoch enorme Kräfte, die unter anderem die Arbeitswalzen auseinanderdrücken. Der gesamte Walzwerksständer wird durch die auf die Arbeitswalzen einwirkenden Kräfte in seiner Form gedehnt oder auf andere Art verzerrt, was schlussendlich auch zu einer Änderung des vorab eingestellten Walzspalts und seiner Geometrie führt.
Üblicherweise bewegen sich die Arbeitswalzen, beispielsweise die obere und untere Arbeitswalze, in verschiedenen Raumrichtungen unterschiedlich stark. Dies gilt umso mehr, wenn eine oder mehrere der Arbeitswalzen fest mit dem Walzgerüst und/oder dem Fundament verbunden ist und somit nur minimalen Bewegungen unter Last unterliegt. Dabei geht die vorab eingestellte Anordnung sowohl der Arbeitswalzen als auch gegebenenfalls des Dorns verloren. Der Walzspalt vergrößert sich infolge dessen und die Symmetrie der Anordnung der Arbeitswalzen und gegebenenfalls des Dorns zueinander verschiebt sich, insbesondere da beispielsweise die obere und untere Arbeitswalze konstruktionsbedingt unterschiedlich stark beispielsweise nach oben oder unten verschoben werden. Letztlich verschiebt sich die Mitte der Arbeitswalzen zueinander und zum Dorn und damit zur Auslaufseite des Schrägwalzwerks, was zu unerwünschten Auswirkungen auf die Qualität des erzeugten Hohlblocks führt. In der Wanddickenverteilung des Hohlblocks treten durch die Verschiebung der Arbeitswalzenmitten zueinander verstärkt Exzentritäten auf, die letztlich auch im fertig ausgewalzten Rohr noch zu finden sind.
Bisher konnten derartige Störgrößen erst nach Beendigung des Walzvorgangs ermittelt und durch eine Nachjustierung der Arbeitswalzen zueinander vor einem folgenden Walzvorgang kompensiert werden. Eine dynamische Störgrößenkompensation, insbesondere eine während des Walzvorgangs auf Grundlage von online ermittelten Messdaten erfolgende Stellgrößenkompensation, war bisher nicht möglich. Die erfindungsgemäße Verwendung hydraulischer Anstellelemente überwindet diesen Nachteil bisher bestehender Sch rägwalzwerke.
Erfindungsgemäß wird durch die Verwendung hydraulischer Anstellelemente, vorzugsweise hydraulischer Kapseln, die dynamische Minimierung oder vollständige Kompensation der Ständeraufdehnung und der damit einhergehenden Verschiebung der Walzenposition zueinander ermöglicht. Insbesondere wird erstmals ermöglicht, auch bei wechselnden Lastverhältnissen, z. B. beim Anwalzen, vorzugsweise in Echtzeit, die Störgrößen der Walzspaltänderungen und Walzspaltverschiebungen durch geeignete Veränderungen des Walzspalts, vorzugsweise auch der Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block oder jeder anderen Arbeitswalze, vorzugsweise weitestgehend zu kompensieren.
Als Stellgrößen dienen vorzugsweise für die hydraulischen Anstellelemente der Arbeitswalzen Störgrößenausregelungen, die in x-Richtung horizontal quer zur Walzrichtung, in y-Richtung vertikal zur Walzrichtung sowie in z-Richtung in Walzrichtung zur Auslaufseite hin wirken.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Schrägwalzwerk gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zusätzlich zu den Arbeitswalzen, vorzugsweise den oberen und unteren Arbeitswalzen den Walzspalt seitlich begrenzende Scheiben oder Führungsschuhe auf, über die eine mittige Positionierung des Blocks und des auslaufenden Hohlblocks innerhalb des Walzspalts beeinflusst werden kann. Diese sogenannten Diescherscheiben weisen üblicherweise ein umlaufendes Profil in der Form des zu walzenden Hohlblocks auf und sind gegenüber dem Hohlblock anstellbar innerhalb des Schrägwalzwerks angeordnet. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn auch die Diescherscheiben oder die Führungsschuhe hydraulische Anstellelemente aufweisen, die vorzugsweise eine dynamische und online wirkende Störgrößenkompensation unterstützen oder bewirken können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schrägwalzwerks ist ein Messmittel vorgesehen, mit dem eine Veränderung der Walzspaltgeometrie und/oder der Walzspaltverschiebung und/oder der Lage der Arbeitswalzen im Raum sowie deren Veränderung während des Walzbetriebs bestimmbar ist. Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn dieses Messmittel mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die dazu geeignet ist, die zu kompensierenden Störgrößen zu ermitteln. Hierdurch wird ein Schrägwalzwerk zur Verfügung gestellt, welches in der Lage ist, dynamisch und permanent vorzugsweise jedwede Veränderung des Walzvorgangs, beispielsweise anhand einer zu messenden Ständeraufdehnung und der damit verbundenen Veränderung der Anordnung der Arbeitswalzen und gegebenenfalls des Dorns zueinander zu ermitteln. Das Messmittel kann prinzipiell an jeder Stelle des Walzgerüsts oder von dessen Einbauelementen angeordnet sein, wobei eine im Wesentlichen direkte Messung an den Arbeitswalzen bevorzugt wird, eine indirekte Messung, beispielsweise an einem Führungselement wie etwa einer Diescherscheibe oder einem Führungsschuh erlaubt gleichwohl über eine entsprechende Korrelationsbetrachtung auch einen Rückschluss auf die Position der Arbeitswalzen bzw. der einzelnen Führungselemente im unter Last stehenden Walzgerüst.
Besonders bevorzugt wird dabei, wenn das Messmittel eine optische Bilderfassungseinheit umfasst, wodurch ermöglicht wird, die Messeinheit entfernt vom Walzgerüst und den dort auf die Messeinheit andernfalls einwirkende und das Messergebnis störend beeinflussende Umständen zu trennen. Besonders bevorzugt wird, wenn das Messmittel eine Kamera, vorzugsweise eine CCD-Kamera, umfasst. Mittels einer derartigen Kamera kann die Messeinheit im Walzwerk nahezu beliebig zum Walzgerüst positioniert werden und gleichzeitig, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Kalibrierung, sämtliche gewünschten Messergebnisse bereitstellen.
Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn das Messmittel in der Lage ist, ein mit dem Walzgerüst verbundenes Bildelement, vorzugsweise ein oder mehrere mit den Anstellelementen für die Arbeitswalzen verbundene Bildelemente, zu erfassen und dann in der Lage ist, deren Lage- und/oder Formveränderung während des Walzvorgangs zu ermitteln. Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn das wenigstens eine Bildelement ein aktiver Leuchtkörper ist, der in einer überaus bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kreisrund und mit definiertem Durchmesser oder oval mit definierter Form ausgebildet ist. Ebenso bevorzugt wird, wenn das Bildelement quadratisch oder rechteckig ausgebildet ist, wobei dann beispielsweise die Bewertung der Veränderung einer oder mehrerer Bildelement-Diagonalen unter Last einen Hinweis auf die Walzgerüst-Aufdehnung oder -Verzerrung erlaubt.
Hierdurch wird einerseits die Möglichkeit geschaffen, jede Walzgerüstdehnung und/oder -verzerrung direkt und unmittelbar zu messen, andererseits wird durch die Ausgestaltung des Bildelements als aktiver Leuchtkörper die Bilderfassung mit besonders einfachen Mitteln vorteilhaft unterstützt. Schließlich wird durch die bevorzugte Ausgestaltung des Bildelements mit kreisrunder Form und definiertem Durchmesser oder oval mit vorab festgelegter Form oder quadratisch oder rechteckig mit bekannten Diagonalmaßen einerseits eine Kalibrierung der Messung mit besonders einfachen Mitteln unterstützt, andererseits auch die Möglichkeit geschaffen, nicht nur die Lageänderung des Bildelements während der Walzgerüstaufdehnung zu erfassen, sondern auch jede Formveränderung des Bildelements aufgrund jeder anderen Art von Verzerrung des Walzgerüsts. Dies wird dann besonders vorteilhaft nutzbar, wenn die optische Bilderfassung nicht nur den Mittelpunkt (bei kreisrunder Form) oder den Schnittpunkt der Hauptachsen (bei ovaler Form) oder den Schnittpunkt der Flächendiagonalen (bei quadratischer oder rechteckiger Form) eines Bildelements, sondern dessen gesamte Fläche, zumindest jedoch den Bildelementrand und dessen Mittelpunkt, zu erfassen in der Lage ist. Der Vorteil dieses Messverfahrens ist, dass die Möglichkeit geschaffen wird, zur Bestimmung eines einzelnen Punkts viele Punkte des flächigen Bildelements auswerten zu können. Dies reduziert die Störanfälligkeit gegenüber einer üblichen Lasermessung, die nur eine einzelne Punktbetrachtung erlaubt. Die Flächenbetrachtung erlaubt zudem eine einmalige Kalibrierung des Messgeräts unabhängig von ihrem Ort, die Position des Messgeräts kann somit frei gewählt und von einer Messung zur nächsten sogar bei bedarf verändert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlblocks aus einem Block mittels eines Schrägwalzwerks zum Walzen eines Blocks über einem Dorn, besonders bevorzugt eines Schrägwalzwerks gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, zur Verfügung gestellt. Erfindungsgemäß verändern hydraulische Anstellelemente, vorzugsweise hydraulische Kapseln, die direkt oder indirekt mit den Arbeitswalzen, beispielsweise über Walzeneinbaustücke, verbunden sind, während des Walzvorgangs den Walzspalt, vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block. Hierdurch wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches erstmals ermöglicht, während des Walzvorgangs Veränderungen der Walzspaltgeometrie vorzunehmen und hierdurch etwaig ermittelten Störgrößen zum Zwecke der Qualitätssicherung oder -optimierung des Walzvorgangs zu begegnen.
Besonders bevorzugt wird, wenn die Veränderung des Walzspalts, wie oben beschrieben, dann bewirkt wird, wenn von einer Auswerteeinheit vorab mittels gemessener Änderungen der Walzspaltgeometrie und/oder der Walzspaltverschiebung und/oder der Lage der Arbeitswalzen im Raum sowie deren Veränderung während des Walzbetriebs Störgrößen bestimmt worden sind. Besonders vorteilhaft wird dann im Zusammenwirken einer geeigneten Steuerungs- und Regeleinheit mit der Auswerteeinheit ein Signal zur Stellgrößenkompensation an die hydraulischen Anstellelemente ausgegeben.
Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn die Auswerteeinheit mit einem Messmittel, vorzugsweise einem vom Walzgerüst entfernt angeordneten optischen Messmittel, insbesondere einem Messmittel mit optischer Bilderfassungseinheit, verbunden ist. Dieses Messmittel kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein mit dem Walzgerüst verbundenes Bildelement, vorzugsweise ein oder mehrere mit den Anstellelementen für die Arbeitswalzen verbundene Bildelemente, erfassen sowie deren Lage- und/oder Formveränderungen während des Walzvorgangs ermitteln. Die Bewegung der Bildelemente wird mittels des optischen Messmittels vorzugsweise hochgenau dynamisch erfasst, wobei die Änderungen Δx1(t) und Δy1(t) der oberen Arbeitswalze bzw. Δx2(t), Δy2(t) der unteren Arbeitswalze vorzugsweise online ermittelt und mittels der Auswerteeinheit an die Steuerungs- und Regelungseinheit zur Minimierung oder Kompensation der Stellgrößen übermittelt wird. Vorzugsweise werden dann online über geeignete Algorithmen neue Stellgrößen für die hydraulischen Anstellelemente der oberen Arbeitswalze und/oder der unteren Arbeitswalze errechnet und die jeweiligen Walzenpositionen so angepasst, dass der absolute Walzspaltfehler minimiert und die Symmetrie zur ursprünglichen Mitte wieder hergestellt werden kann.
Hierdurch wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches mit einfachen und störunanfälligen sowie genauen und online verwendbaren Mitteln eine sehr genaue und hochdynamische Störgrößenkompensation erlaubt, wodurch erstmals während des Walzprozesses im Schrägwalzwerk ein Einfluss auf den derzeit laufenden Walzbetrieb ausgeübt werden kann.
Hierzu ist es auch von Vorteil, wenn zusätzlich zur Position der Arbeitswalzen, vorzugsweise der oberen und/oder unteren Arbeitswalzen auch oder ausschließlich die Position und/oder Lage des Dorns sowie zusätzlich hierzu oder unabhängig von anderen Änderungen die Position und/oder Lage der Diescherscheiben zum Block oder Hohlblock dynamisch verändert wird, um so die Kompensation vorab ermittelter Störgrößen zu bewirken oder zumindest zu unterstützen.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung gemäß beiden oben näher erläuterten Aspekten die dynamische Kompensation der Aufdehnung des Walzwerks beim Walzen und die Verringerung oder Eliminierung von Fehlern im durch das Schrägwalzwerk zu produzierenden Rohr. Die Messwerterfassung erfolgt vorzugsweise berührungslos und entfernt vom Walzgerüst, somit frei von den das Messergebnis störenden Einflüssen nahe des Walzspalts, und erlaubt eine höchstmögliche Flexibilität der Anordnung des Messmittels zum Walzgerüst je nach örtlichen Gegebenheiten. Während des Walzprozesses können Bewegungen des Walzgerüsts erfasst werden und bei folgenden Walzungen, gegebenenfalls auch während des laufenden Walzprozesses, ausgeglichen werden. Zur Erfassung der zur Kompensation erforderlichen Daten kann an mehreren Punkten gleichzeitig gemessen werden, das Messmittel kann zudem fest montiert aber auch mobil ausgestaltet sein.
Für die Messung kann in einer überaus bevorzugten Weise eine optische Bilderfassung verwendet werden, die das Messgerät CaliView® verwendet. Diese kann Konturen aus einem Abstand von 8 m bis 40 m mit einer Genauigkeit von 0,1 mm vermessen, wobei CaliView® darüber hinaus über eine Serienbildfunktion zur Überprüfung der Messung verfügt.
Die Messung kann somit während des Walzvorgangs ermittelte Bewegungen des Walzgerüsts sowie daraus resultierende Veränderungen des Walzspalts und der Walzspaltgeometrie aufnehmen und während des Betriebs zur Nachjustierung der Arbeitswalzen oder anderer Stellgrößen verwenden. Durch die bevorzugt bekannte Form und Dimension des Bildelements auf dem Walzgerüst kann zudem bei der Anordnung des Messmittels in Relation zum Walzgerüst ein Winkelversatz vorgesehen sein, der dann bei der Kalibrierung des Messgeräts berücksichtigt werden sollte. Hierdurch kann der Einfluss der beim Schrägwalzprozess auftretenden Dämpfe und sonstigen das Messergebnis störenden Einflüsse auf das unvermeidbare Minimum beschränkt werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Reihe von zeichnerischen Darstellungen näher erläutert, wobei in diesen Figuren nur exemplarische und schematische Darstellungen der Erfindung angegeben sind.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils eines Schrägwalzwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Schrägwalzwerks gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
3 zeigt ein Ablaufschaubild zur Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Detaillierte Beschreibung der Figuren
1 zeigt in einer ersten Ausführungsform die Wirkweise eines Schrägwalzwerks, umfassend eine obere Arbeitswalze 1 sowie eine untere Arbeitswalze 2. Die oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 sind in der Form zweier miteinander an ihrer großen Stirnfläche verbundener Kegelstümpfe ausgebildet und wirken bei der Umformung eines Blocks 3 in einer Richtung von links nach rechts (z-Richtung) in 1 mit einem auf einer Dornstange 4 angeordneten Dorn 5 zusammen. Der Block 3 wird bei geeigneter Anstellung der oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 relativ zum Block 3 durch die Rotation der oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 um deren Längsachsen 1a bzw. 2a durch den Walzspalt zwischen den oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 und über den Dorn 5 hinweg von der Eingangsseite 6 zur Ausgangsseite 7 befördert. An den jeweiligen Enden der oberen bzw. unteren Arbeitswalzen 1, 2 sind hydraulische Anstellelemente 8a, 8b, sowie 9a, 9b angeordnet, über die die Lage der Arbeitswalzen 1, 2 zueinander und in Bezug auf den Block 3 nahezu beliebig veränderbar ist, insbesondere in der dargestellten Weise in einer y-Richtung vertikal zur Walzrichtung. Durch die Vertikalverstellung der hydraulischen Anstellelemente 8a, 8b, 9a, 9b kann auch der Walzspalt zwischen den oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 zumindest sowohl in y-Richtung als auch in z-Richtung verändert werden.
2 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform eines wesentlichen Teils eines erfindungsgemäßen Walzwerks, umfassend eine obere Arbeitswalze 1 sowie eine untere Arbeitswalze 2, die jeweils eine Kegelstumpfform mit unstetem Mantelverlauf zeigt. Zwischen den oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 ist wiederum ein Walzspalt 10 ausgebildet, in den der Block 3 durch Bewegung in Richtung z auf den Dorn 5 hin eintritt und dort im Zusammenwirken der oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 mit dem örtlich feststehenden Lochdorn 5 zu einem (nicht dargestellten) Hohlblock umgeformt wird. An beiden Enden der oberen und unteren Arbeitswalzen 1, 2 sind hydraulische Anstellelemente 8a, 8b bzw. 9a, 9b angeordnet, mittels derer eine Veränderung des Walzspalts 10 sowie der örtlichen Lage der Walzenachsen 1a, 1b bewirkt werden kann.
3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines erfindungsgemäßen Schrägwalzwerks 11, welches eine obere Arbeitswalze 1 sowie eine untere Arbeitswalze 2 trägt. Bildelemente MM1 und MM2 sind Walzenständer des Walzgerüsts 11 angeordnet und werden während des Walzbetriebs permanent hochgenau und dynamisch sowohl was ihre Lage als auch ihre Form angeht von einer entfernt angeordneten und bildlich nicht dargestellten Kamera überwacht. Jede Lageveränderung in x-Richtung und y-Richtung Dx1(t), Δy1(t) für die obere Arbeitswalze 1 sowie Dx2(t), Δy2(t) für die untere Arbeitswalze 2 werden von der (nicht dargestellten) Messeinheit erfasst und an eine (ebenfalls nicht dargestellte) Auswerteeinheit übermittelt. In dieser Auswerteeinheit wiederum wird ermittelt, ob die von der (nicht dargestellten) Bildeinheit erfassten Lageveränderungen der Bildelemente MM1, MM2 als zu kompensierende Stellgrößen zu betrachten sind. Ist dies der Fall, werden die von der Auswerteeinheit bestimmten Störgrößen an den HGC-Regler als Steuerungs- und Regeleinheit (Hydraulic Gap Control-Regler) weitergeleitet. In die Steuerungs- und Regeleinheit (HGC) gehen weitere Prozessparameter ein, so dass auf Grundlage vorab festgelegter Algorithmen Steuerbefehle Y1, Y2 an die hydraulischen Anstellelemente 8, 9 ausgegeben werden. Diese hydraulischen Anstellelemente 8, 9 verändern durch Verstellung der oberen Arbeitswalze 1 und/oder der unteren Arbeitswalze 2 gegenüber dem (nicht dargestellten) Dorn die Walzspaltgeometrie sowie gegebenenfalls die Ausrichtung der (nicht dargestellten) Walzenachsen zueinander. Hierdurch wird ermöglicht, während des Walzvorgangs hochdynamisch unter ständiger Erfassung und Bewertung von Messdaten online Steuer- und Regelbefehle auszugeben, die in der Lage sind, das Walzergebnis und den Verlauf des Schrägwalzprozesses positiv zu beeinflussen.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitswalze
1a, b: Walzenachse
2: Arbeitswalze
2a, b: Walzenachse
3: Block
5: Dorn
8: Anstellelement
8a, 8b: Anstellelement
9: Anstellelement
9a, 9b: Anstellelement
10: Walzspalt
11: Schrägwalzwerk
HGC: Hydraulic Gap Control
MM1: Bildelement
MM2: Bildelement

Claims

Schrägwalzwerk (11) zum Walzen eines Blocks (3) über einem Dorn (5) zu einem Hohlblock, umfassend eine Mehrzahl von Arbeitswalzen (1, 2), die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf den Block (3) ausüben, wobei die Arbeitswalzen (1, 2) in einem Walzgerüst getragen sind und der Walzspalt (10) zwischen den Arbeitswalzen (1, 2), vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse (1a, 2a) zumindest einer der Arbeitswalzen (1, 2) gegenüber dem Block (3), veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass hydraulische Anstellelemente (8, 9), vorzugsweise hydraulische Kapseln, dafür vorgesehen sind, die Veränderung des Walzspalts (10), vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse (1a, 2a) zumindest einer der Arbeitswalzen (1, 2) gegenüber dem Block (3), zu bewirken.
Schrägwalzwerk (11) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Anstellelemente (8 ,9) in der Lage sind, eine Walzgerüst-Ausdehnung während des Walzbetriebs durch Veränderung der Anstellung der Arbeitswalzen (1, 2) zueinander, vorzugsweise zudem durch Ausrichtung der Walzenachse (1a, 2a) zumindest einer der Arbeitswalzen (1, 2) gegenüber dem Block (3), auszugleichen.
Schrägwalzwerk (11) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Arbeitswalzen (1, 2) seitlich den Walzspalt (10) begrenzende Scheiben, sog. Diescherscheiben und/oder Führungsschuhe, vorgesehen sind, die vorzugsweise ebenfalls mit hydraulischen Anstellelementen verbunden sind.
Schrägwalzwerk (11) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Messmittel vorgesehen ist, mit dem eine Veränderung der Walzspaltgeometrie und/oder Walzspaltverschiebung und/oder der Lage der Arbeitswalzen (1, 2) im Raum sowie deren Veränderung während des Walzbetriebs bestimmbar ist.
Schrägwalzwerk (11) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die dazu geeignet ist, Störgrößen zu ermitteln.
Schrägwalzwerk (11) gemäß voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungs- und Regeleinheit (HGC) vorgesehen ist, die mit den hydraulischen Anstellelementen (8, 9) so verbunden ist, dass vorab ermittelten Änderungen der Walzspaltgeometrie und/oder Walzspaltverschiebung und/oder der Lage der Arbeitswalzen (1, 2) im Raum sowie deren Veränderung während des Walzbetriebs durch Veränderung des Walzspalts (10), vorzugsweise auch der Ausrichtung der Walzenachse (1a, 1b) zumindest einer der Arbeitswalzen (1, 2) gegenüber dem Block (3), entgegengewirkt werden kann.
Schrägwalzwerk (11) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Regeleinheit (HGC) mit der Auswerteeinheit gemäß Anspruch 4 verbunden ist.
Schrägwalzwerk (11) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel eine optische Bilderfassungseinheit umfasst.
Schrägwalzwerk (11) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel in der Lage ist, ein mit dem Walzgerüst verbundenes Bildelement (MM1, MM2), vorzugsweise ein oder mehrere mit den Anstellelementen (8, 9) für die Arbeitswalzen (1, 2) verbundene Bildelemente (MM1, MM2), zu erfassen sowie dessen oder deren Lage- und/oder Formveränderung zu ermitteln.
Schrägwalzwerk (11) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bildelement (MM1, MM2) ein aktiver Leuchtkörper ist.
Schrägwalzwerk (11) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildelement (MM1, MM2) kreisrund mit definiertem Durchmesser, oder quadratisch oder rechteckig mit bekannten Diagonalmaßen, oder oval mit definitiver Form ist.
Schrägwalzwerk (11) gemäß voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Dorns (5) innerhalb des Walzspalts (10) veränderbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Hohlblocks aus einem Block (3) mittels eines Schrägwalzwerks (11) zum Walzen eines Blocks (3) über einem Dorn (5), wobei das Schrägwalzwerk (11) eine Mehrzahl von Arbeitswalzen (1, 2) umfasst, die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf den Block (3) ausüben, wobei die Arbeitswalzen (1, 2) in einem Walzgerüst getragen sind und der Walzspalt (10) zwischen den Arbeitswalzen (1, 2), vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse (1a, 2a) zumindest einer der Arbeitswalzen (1, 2) gegenüber dem Block (3), veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Walzvorgangs hydraulische Anstellelemente (8, 9), vorzugsweise hydraulische Kapseln, die Veränderung des Walzspalts (10), vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse zumindest einer der Arbeitswalzen gegenüber dem Block, verändern.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Walzspalts (10), vorzugsweise auch die Ausrichtung der Walzenachse (1a, 2a) zumindest einer der Arbeitswalzen (1, 2) gegenüber dem Block (3), dann bewirkt wird, wenn von einer Auswerteeinheit vorab mittels eines Messmittels gemessene Änderungen der Walzspaltgeometrie und/oder Walzspaltverschiebung und/oder der Lage der Arbeitswalzen (1, 2) im Raum sowie deren Veränderung während des Walzbetriebs, ermittelt und als Störgrößen eingeordnet worden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungs- und Regeleinheit (HGC) mit der Auswerteeinheit verbunden ist und Signale zur Störgrößenkompensation an die hydraulischen Anstellelemente (8, 9) ausgibt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit mit einem Messmittel, vorzugsweise einem vom Walzgerüst entfernt angeordneten optischen Messmittel, insbesondere einem Messmittel mit optischer Bilderfassungseinheit, verbunden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel eine mit dem Walzgerüst verbundenes Bildelement, vorzugsweise ein oder mehrere mit den Anstellelementen (8, 9) für die Arbeitswalzen (1, 2) verbundene Bildelemente (MM1, MM2), erfasst sowie dessen oder deren Lage- und/oder Formveränderung während des Walzvorgangs ermittelt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder Ausrichtung des Dorns (5) innerhalb des Walspalts (10) während des Walzvorgangs zur Kompensation vorab ermittelter Störgrößen verändert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Schrägwalzwerk (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird.