DE19850738A1 - Betriebsverfahren für ein Walzgerüst einer Walzstraße - Google Patents
Betriebsverfahren für ein Walzgerüst einer WalzstraßeInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Walzgerüst (2, 3) einer Walzstraße, wobei in dem Walzgerüst (2, 3) mittels oberer und unterer Walzen (5-7) mit Walzenrändern (8, 9) zunächst ein erstes Metallband (4) mit einer ersten Metallbandbreite (b) und nach einer Walzpause (P) ein zweites Metallband (4) mit einer zweiten Metallbandbreite (b) gewalzt werden, wobei die Walzen (5-7) während des Walzens der Metallbänder (4) mit einem Kühlmedium (10) beaufschlagt werden. Zur Verbesserung der thermischen Balligkeit der Walzen (5-7) und damit verbunden der Bandkontur und -planheit ist vorgesehen, daß die Walzen (5-7) zumindest in einem Kontaktbereich (15), der während des Walzens des zweiten Metallbandes (4) dieses kontaktiert, während eines Zeitraums (T) innerhalb der Walzpause (P) nicht mit dem Kühlmedium (10) beaufschlagt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Walzgerüst einer
Walzstraße, wobei in dem Walzgerüst mittels oberer und unterer Walzen mit Wal
zenrändern zunächst ein erstes Metallband mit einer ersten Metallbandbreite und
nach einer Walzpause ein zweites Metallband mit einer zweiten Metallbandbreite
gewalzt werden, wobei die Walzen während des Walzens der Metallbänder mit ei
nem Kühlmedium beaufschlagt werden.
Ein derartiges Betriebsverfahren ist bspw. aus der EP 0 776 710 A1 bekannt. Bei
dem bekannten Betriebsverfahren werden die Bandkanten-Kontaktbereiche der Ar
beitswalzen geregelt gekühlt, so daß mittels der durch die Kühlung bewirkten Ballig
keitsänderung den im wesentlichen durch das Materialquerfließverhalten und die
Arbeitswalzenabplattung hervorgerufenen edge drops entgegengeregelt wird.
Das bekannte Verfahren arbeitet bereits recht gut, ist aber noch verbesserungsfähig.
Denn in der Walzpause zwischen zwei Metallbändern kühlen sich die Walzen des
Walzgerüsts ab. Hierdurch verändert sich die zuvor eingestellte Balligkeit der Wal
zen,
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das bekannte Betriebsverfah
ren dahingehend zu verbessern, daß eine möglichst definierte Balligkeit der Walzen
aufrechterhalten bleibt und damit verbunden die Bandkontur und -planheit verbes
sert wird.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Walzen zumindest in einem Kontaktbe
reich, der während des Walzens des zweiten Metallbandes dieses kontaktiert, wäh
rend eines Zeitraums innerhalb der Walzpause nicht mit dem Kühlmedium beauf
schlagt werden.
Wenn die Walzen außerhalb des Kontaktbereichs auch während des Zeitraums mit
dem Kühlmedium beaufschlagt, ergibt sich eine besonders hohe Balligkeit der Wal
zen.
Wenn das Kühlmedium während des Beaufschlagens der Walzen eine zu den Wal
zenrändern hin weisende Geschwindigkeitskomponente hat, kann das Kühlmedium
nicht in den Kontaktbereich gelangen.
Der Kontaktbereich, der während des Zeitraums innerhalb der Walzpause nicht
mit dem Kühlmedium beaufschlagt wird, kann kleiner als die zweite Metallband
breite sein. In diesem Fall ist die Balligkeit im Bandkantenbereich besonders groß.
Üblicherweise ist der Kontaktbereich um maximal 200 mm kleiner als die zweite
Bandbreite. Es werden also links und rechts jeweils bis zu 100 mm der Walzen, die
später das zweite Metallband kontaktieren, mitgekühlt.
Die Walzen weisen Walzentemperaturen auf, die sich beim Walzen ändern. Auch
ist das zweite Metallband je nach Temperatur und Material unterschiedlich schwer
verformbar. Zur besseren Einstellbarkeit der Balligkeit hängt daher vorzugsweise
der Zeitraum von dem zweiten Metallband und mindestens einer erfaßten Wal
zentemperatur ab.
Wenn die Walzen zumindest Arbeits- und Stützwalzen, ggfs. auch Zwischenwalzen,
umfassen und die Arbeitswalzen mit dem Kühlmedium beaufschlagt bzw. nicht be
aufschlagt werden, ergibt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad.
Ansonsten aufgrund des weggeschalteten Kühlmediums auftretender Walzenver
schleiß wird vermieden bzw. verringert, wenn die Walzen während der Walzpause
mit einer Drehzahl umlaufen, die erheblich kleiner als ihre Betriebsdrehzahl ist. Dar
über hinaus wird in diesem Zustand am wenigsten Energie benötigt.
Wenn den Walzen mit einem Anstelldruck anstellbare Abstreifer zugeordnet sind
und die Abstreifer während der Walzpause von den Walzen abgestellt werden oder
der Anstelldruck verringert wird, ergibt sich ein besonders geringer Verschleiß der
Walzen sowie der Abstreifer.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen
in Prinzipdarstellung
Fig. 1 eine Stranggießanlage mit nachgeordneter Walzstraße und
Fig. 2 und 3 je eine Arbeitswalze mit einem Spritzbalken.
Gemäß Fig. 1 ist einer nur schematisch dargestellten Stranggießanlage 1 eine
Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten nachgeordnet. Von den Walzgerüsten sind
nur ein vorderes Walzgerüst 2 und ein hinteres Walzgerüst 3 dargestellt.
Die Stranggießanlage 1 ist eine sogenannte Dünnbrammengießanlage. Sie kann
wahlweise ein- oder mehrsträngig ausgebildet sein. Mit ihr werden Metallbänder 4
hergestellt, die eine Metallbanddicke d zwischen 40 und 150 mm aufweisen. Die
Metallbanddicke d ist im wesentlichen für alle Metallbänder 4 gleich. Die Metallbän
der 4 weisen ferner Metallbandbreiten b auf. Die Metallbandbreiten b können zwi
schen 400 und 2000 mm schwanken. Dargestellt in Fig. 1 sind drei Metallbänder 4,
welche alle eine Metallbanddicke d zwischen 50 und 80 mm, z. B. von 50 mm, auf
weisen. Die Metallbandbreiten b liegen bspw. bei 1000, 1200 und 1000 mm.
Die Metallbänder 4 werden in den Walzgerüsten 2, 3 der Walzstraße nacheinander
gewalzt. Zwischen dem Walzen der einzelnen Metallbänder 4 liegen dabei Walzpau
sen P.
Die Walzgerüste 2, 3 weisen gemäß Fig. 2 je eine obere und eine untere Arbeits
walze 5 und je eine obere und eine untere Stützwalze 6 auf. Das hintere Walzgerüst
3 kann z. B. ferner noch je eine obere und eine untere Zwischenwalze 7 aufweisen.
Alle Walzen 5 bis 7 erwärmen sich beim Walzen und ändern hierdurch ihre Balligkeit.
Am stärksten ist dieser Effekt aber bei den Arbeitswalzen 5, weil diese sich am
stärksten erwärmen.
Während des Walzens der Metallbänder 4 werden die Walzen 5 bis 7, insbesondere
die Arbeitswalzen 5, über ihre gesamte Breite, also von Walzenrand 8 zu Walzen
rand 9, mit einem Kühlmedium 10 beaufschlagt. Das Kühlmedium wird dabei über
eine Pumpe 11 aus einem Tank 12 in einen Spritzbalken 13 gefördert. Von dem
Spritzbalken 13 aus wird das Kühlmedium 10 über eine Vielzahl von Spritzdüsen 14
auf die in Fig. 2 dargestellte Arbeitswalze 5 gespritzt. Die Spritzdüsen 14 sind ein
zeln oder gruppenweise ab- und zuschaltbar. Sie sind derart orientiert, daß das
Kühlmedium 10 während des Beaufschlagens der Arbeitswalze 5 eine zu den Wal
zenrändern 8, 9 hin weisende Geschwindigkeitskomponente hat.
Neben der obenstehend beschriebenen Kühlung der Walzen 5-7 außerhalb des
Kontaktbereichs 15 durch einen feststehenden Spritzbalken 13 mit Zonenauftei
lung können Spritzbalken 13 verwendet werden, die seitlich verfahrbar sind. Dies
ist schematisch in Fig. 3 dargestellt, wobei die Pfeile 13' die Verfahrbarkeit der
Spritzbalken 13 andeuten sollen. Jeder der Spritzbalken 13 weist mehrere Spritz
düsen 14 auf. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist aber in Fig. 3 nur eine der
Spritzdüsen 14 dargestellt. Als Verschiebemechanismus eignet sich in einer
Warmbandstraße eine ohnehin vorhandene Seitenführung, an der an jeder Au
ßenseite jeweils mehrere Spritzdüsen 14 befestigt sind und welche auf die Kon
taktbereichbreite k eingestellt werden können. Sie beaufschlagen die Arbeitswal
zen 5. Die verfahrbaren Spritzdüsen 14 werden nur in der Walzpause P während
des Zeitraums T aktiviert. Sie sind ebenfalls derart orientiert, daß das Kühlmedium
10 zur Seite abfließt.
Während des Walzens der Metallbänder 4 wird, wie bereits erwähnt, die gesamte
Arbeitswalze 5 mit dem Kühlmedium 10 beaufschlagt. Während der Walzpausen P
hingegen wird anders verfahren. Während der Walzpausen P wird zumindest wäh
rend eines Zeitraums T die Arbeitswalzen 5 in einem Kontaktbereich 15 nicht mit
dem Kühlmedium 10 beaufschlagt. Der Kontaktbereich 15 ist dabei ein Bereich, der
während des Walzens des nachfolgenden Metallbandes 4 dieses kontaktiert. Er muß
sich aber nicht notwendigerweise über die gesamte Metallbandbreite b des nachfol
genden Metallbandes 4 erstrecken. Er kann kleiner sein. In diesem Fall weist der
Kontaktbereich 15 eine Kontaktbereichbreite k auf, die kleiner als die Metallband
breite b des nachfolgenden Metallbandes 4 ist. Außerhalb des Kontaktbereichs 15
hingegen werden die Arbeitswalzen 5 auch während des Zeitraums T mit dem
Kühlmedium 10 beaufschlagt.
Nach dem Auslaufen des vorhergehenden Metallbandes 4 aus dem jeweiligen
Walzgerüst 2, 3 wird zur Ermittlung des Zeitraums T zunächst errechnet, wie sich die
Balligkeit der Arbeitswalzen 8 ändern würde, wenn der Kontaktbereich 15 während
der gesamten Walzpause P mit dem Kühlmedium 10 beaufschlagt würden. Sodann
wird errechnet, welche Balligkeit sich ergeben würde, wenn der Kontaktbereich 15
während der gesamten Walzpause P nicht mit dem Kühlmedium 10 beaufschlagt
würde. Durch iterative Berechnung kann dann der gewünschte Zeitraum T ermittelt
werden.
Während der Walzpausen P laufen die Arbeitswalzen 5 mit einer Drehzahl n um,
welche erheblich kleiner als die Betriebsdrehzahl nmax der Arbeitswalzen 5 ist. Die
Drehzahl n liegt bspw unter 5% oder unter 10% der Nenndrehzahl nmax.
Sowohl der Zeitraum T als auch die Drehzahl n können selbstverständlich für jedes
Walzgerüst 2, 3 individuell ermittelt werden. Z. B. erwärmen sich insbesondere die
Arbeitswalzen 5 während des Walzens der einzelnen Metallbänder 4. Ihre Wal
zentemperatur beim Beenden des Walzens des ersten Metallbandes 4 beeinflußt
daher den Umfang, in dem die Arbeitswalzen 5 gekühlt bzw. nicht gekühlt werden
müssen, und somit auch die Länge des Zeitraums T. Die Walzentemperaturen - ins
besondere der Arbeitswalzen 5 - werden daher erfaßt und einem - nicht darge
stellten - Balligkeitsrechner zur Bestimmung des Zeitraums T zugeführt. Der Zeit
raum T kann dabei u. U. - z. B. aufgrund von Verschleiß- oder Temperaturunter
schieden - für die obere und die untere Arbeitswalze 5 unterschiedlich groß sein.
Auch kann u. U. die Kontaktbereichbreite k während des Zeitraums T variiert wer
den.
Auch ist die wirksame Balligkeit von der Walzkraft abhängig, mit der das zweite
Metallband 4 gewalzt wird. Die Walzkraft wiederum ist eine Funktion der Dicken
reduktion, der Temperatur und des Materials (Stahlart) des zweiten Metallbandes
4. Auch dies hat Einfluß auf die Länge des Zeitraums T.
Die Auswirkungen der eingestellten Balligkeit auf das Metallband 4 wird mittels
eines Bandkontur- und Planheitsmodells überwacht. Dadurch wird vermieden, daß
sich negative Bandeigenschaften wie z. B. zu stramme Bandkanten oder Band
wulste einstellen.
Gemäß Fig. 1 sind den Arbeitswalzen 5 Abstreifer 16 zugeordnet. Die Abstreifer 16
sind mit einem Anstelldruck an die Arbeitswalzen 5 anstellbar. Zur Minimierung des
Verschleißes der Arbeitswalzen 5 werden während der Walzpausen P die Abstreifer
16 von den Arbeitswalzen 5 abgestellt. Dies ist in Fig. 1 durch die Pfeile 17 symbo
lisch angedeutet.
Alternativ kann auch der Anstelldruck verringert werden. Insbesondere in diesem
Fall wird im Bereich Abstreifer 16/Arbeitswalze 5 mittels separater Düsen auch
während der Walzpausen P eine geringfügige Menge des Kühlmediums 10 aufge
bracht. Bezüglich der Kühlung der Arbeitswalzen 5 ist diese Menge vernachläs
sigbar, sie bewirkt aber eine Schmierung und verhindert somit übermäßigen Ver
schleiß der Arbeitswalze 5 und des Abstreifers 16.
Die thermische Balligkeit der Arbeitswalzen 5 kann noch weiter erhöht werden,
wenn zusätzlich zum Nichtkühlen während des Zeitraums T die Menge des aufge
brachten Kühlmediums 10 während des Walzens minimiert wird. Mittels eines Re
chenmodells sowie mit Hilfe der Walzentemperaturmessung wird die vorgegebene
Walzentemperatur eingestellt. Abhängig von z. B. der Banddickenabnahme wird
die minimale tolerierbare Menge an Kühlmedium 10 festgelegt. Beispielsweise
werden bei einer Banddickenabnahme von 50% die volle Menge und bei einer
Banddickenabnahme von 35% 60% der vollen Menge festgelegt.
1
Stranggießanlage
2
,
3
Walzgerüste
4
Metallbänder
5-7
Walzen
8
,
9
Walzenränder
10
Kühlmedium
11
Pumpe
12
Tank
13
Spritzbalken
14
Spritzdüsen
15
Kontaktbereich
16
Abstreifer
13
',
17
Pfeile
b Metallbandbreiten
d Metallbanddicken
k Kontaktbereichbreite
n, nmax
b Metallbandbreiten
d Metallbanddicken
k Kontaktbereichbreite
n, nmax
Drehzahlen
P Walzpausen
T Zeitraum
P Walzpausen
T Zeitraum
Claims (13)
1. Betriebsverfahren für ein Walzgerüst (2, 3) einer Walzstraße,
- - wobei in dem Walzgerüst (2, 3) mittels oberer und unterer Walzen (5-7) mit Walzenrändern (8, 9) zunächst ein erstes Metallband (4) mit einer ersten Metallbandbreite (b) und nach einer Walzpause (P) ein zweites Metallband (4) mit einer zweiten Metallbandbreite (b) gewalzt werden,
- - wobei die Walzen (5-7) während des Walzens der Metallbänder (4) mit ei nem Kühlmedium (10) beaufschlagt werden,
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (5-7) außerhalb des Kontaktbereichs (15) auch während des
Zeitraums (T) mit dem Kühlmedium (10) beaufschlagt werden.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmedium (10) während des Beaufschlagens der Walzen (5-7)
eine zu den Walzenrändern (8, 9) hin weisende Geschwindigkeitskomponente
hat.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontaktbereich (15) eine Kontaktbereichbreite (k) aufweist, die kleiner
als die zweite Metallbandbreite (b) ist.
5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (5-7) zumindest Arbeits- und Stützwalzen (5, 6), ggfs. auch
Zwischenwalzen (7), umfassen und daß die Arbeitswalzen mit dem Kühlmedi
um (10) beaufschlagt bzw. nicht beaufschlagt werden.
6. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (5-7) während der Walzpause (P) mit einer Drehzahl (n) um
laufen, die erheblich kleiner als ihre Betriebsdrehzahl (nmax) ist.
7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (5-7) Walzentemperaturen aufweisen, daß mindestens eine
der Walzentemperaturen erfaßt wird und daß der Zeitraum (T) von dem
zweiten Metallband (4) und der mindestens einen erfaßten Walzentempera
tur abhängt.
8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitraum (T) für die obere und die untere Walze (5-7) unterschiedlich
groß ist.
9. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontaktbereich (15) eine variable Kontaktbereichbreite (k) aufweist.
10. Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Variieren der Kontaktbereichbreite (k) mindestens ein mehrere Spritz
düsen (14) aufweisender Spritzbalken (13) entlang einer Führung verfahren
wird.
11. Betriebsverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führung als Seitenführung ausgebildet ist.
12. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Walzen (5) mit einem Anstelldruck anstellbare Abstreifer (16) zuge
ordnet sind und daß die Abstreifer (16) während der Walzpause (P) von den
Walzen (5) abgestellt werden oder der Anstelldruck verringert wird.
13. Betriebsverfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet
daß im Bereich der Abstreifer (16) auf die Walzen (5) mittels separater Düsen
auch während der Walzpausen (P) eine geringfügige Menge des Kühlmedi
ums (10) aufgebracht wird.
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