DE19924860B4

DE19924860B4 - Walzwerk für Blech

Info

Publication number: DE19924860B4
Application number: DE19924860A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Hitachinaka Yasuda; Mitsuo Hitachi Nihei; Yukio Mito Hirama; Yoshio Hitachi Takakura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: JP3283823B2; JPH11347607A; US6250126B1; DE19924860A1; US6446477B2; US20010020380A1; KR20000005794A

Abstract

Blechwalzwerk
– mit oberen und unteren Arbeitswalzen (2, 3),
– mit hydrostatischen Drucklagern (12 bis 15) zum berührungsfreien Abstützen von Zylinderabschnitten der Arbeitswalzen (2, 3) oder von die Arbeitswalzen (2, 3) im wesentlichen längs der Horizontalrichtung abstützenden Zylinderabschnitten von Stützwalzen (8 bis 11) durch einen im wesentlichen längs der Horizontalrichtung aufgebrachten Fluiddruck, und
– mit im wesentlichen in Horizontalrichtung festgelegten Anschlageinrichtungen (23 bis 26; 77a, 77b), die so angeordnet sind, dass sie mit den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) in Berührung stehen, wenn Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern (12 bis 15) und den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) einen vorher bestimmten Wert annehmen, so dass sie verhindern, daß die Spalte den vorgegebenen Wert unterschreiten.

Description

Die Erfindung betrifft Blechwalzwerk mit oberen und unteren Arbeitswalzen und mit hydrostatischen Drucklagern zum berührungsfreien Abstützen von Zylinderabschnitten der Arbeitswalzen oder von die Arbeitswalzen im wesentlichen längs der Horizontalrichtung abstützenden Zylinderabschnitten von Stützwalzen durch einen im wesentlichen längs der Horizontalrichtung aufgebrachten Fluiddruck.

Die Verwendung von Arbeitswalzen mit kleineren Durchmessern ermöglicht es, mit einem solchen Walzwerk Bleche sehr dünn auszuwalzen. Aus diesem Grund hat man bisher Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern zum Walzen eines harten oder ultradünnen Bandes, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, eingesetzt. Aufgrund der Verringerung des Durchmessers der Arbeitswalzen nimmt jedoch die Torsionsfestigkeit der Walzen selbst immer weiter ab und in manchen Fällen kann das für das Walzen erforderliche Drehmoment nicht mehr auf die Arbeitswalzen übertragen werden. Es ist deshalb bei Einsatz von Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern üblich, daß anstelle der Arbeitswalzen andere Walzen, beispielsweise Zwischenwalzen, als Antriebswalzen arbeiten gelassen werden. Bei dem bekannten Walzenaufbau unterliegt jede Arbeitswalze während des Walzvorgangs einer treibenden Tangentialkraft von einer Walze aus, beispielsweise einer Zwischenwalze, die mit der Arbeitswalze in Kontakt steht, und einer Frontzugspannung und einer Rückzugspannung von einem Blech aus während des Walzens. Diese Kraft und diese Zugspannungen sind alles Kräfte, die auf der Arbeitswalze in der horizontalen Richtung wirken, so daß auf diese im folgenden als horizontale Kräfte Bezug genommen wird. Andererseits wird die Biegesteifigkeit der Walze selbst um so geringer, je kleiner der Durchmesser der Arbeitswalze wird. Deshalb unterliegt die Arbeitswalze aufgrund der Horizontalkräfte einer Biegung in einer horizontalen Ebene.

Die horizontale Biegung verursacht eine deutlichere Störung in der Form bzw. Ebenheit eines Blechs während des Walzens. Wenn sich die obere und die untere Arbeitswalze in entgegengesetzte Richtungen biegen, nämlich die eine zur Zulaufseite hin und die andere zur Auslaufseite hin, werden die mittleren Abschnitte der oberen und unteren Arbeitswalze Kräften ausgesetzt, die in Richtungen voneinander weg wirken, wodurch die Biegungen der Arbeitswalzen in die entgegengesetzten Richtungen vergrößert werden. Wenn in diesem Fall eine übermäßig große Walzbelastung anliegt, ist es schwierig, einen Walzenbruch sicher zu unterbinden. Deshalb kann die Walzbelastung nicht so weit erhöht werden.

Zur Lösung dieses Problems hat man Walzwerke in Vielwalzengerüstbauweise einschließlich eines Sendzimir-Walzwerks sowie ein Walzwerk entwickelt, das mit einem Mechanismus zur Unterbindung einer horizontalen Biegung versehen ist, bei welchem Ballen- bzw. Zylinderabschnitte der Arbeitswalzen horizontal durch Stützwalzen abgestützt werden, wie dies beispielsweise in der JP-60-18206 A offenbart ist. Da in diesen Walzwerken jedoch die Stützwalze in Längsrichtung des Walzzylinders unterteilt ist, ergeben sich andere Probleme dadurch, daß sich die Oberflächeneigenschaften des Blechs aufgrund einer Einkerbungs übertragung verschlechtern, die durch die geteilten Stützwalzen verursacht wird.

Zur Lösung dieses Problems offenbart beispielsweise die JP-2-147108 A ein Walzwerk, bei welchem Zylinderabschnitte der Arbeitswalzen horizontal durch nicht unterteilte Stützwalzen abgestützt werden, wobei die Zylinderabschnitte der Stützwalzen durch hydrostatische Drucklager gestützt werden, wodurch Biegungen der Arbeitswalzen unterdrückt werden.

Beim Walzwerk der JP-2-147108 A ergeben sich jedoch beim Walzen eines Blechs aufgrund des nachstehenden Arbeitsablaufs Probleme. Ein zu walzendes Blech wird zunächst zwischen die Arbeitswalzen gefädelt, die von der Durchlauf ebene weg bewegt sind. Danach wird die Blechbewegung angehalten. Die Arbeitswalzen werden so eingestellt, daß das Blech unter einer festgelegten Druckbelastung steht. An das Blech werden eine Frontzugspannung und eine Rückzugspannung angelegt. Für den Antrieb der Arbeitswalzen werden Zwischenwalzen in Drehung versetzt, um mit dem Walzen des Blechs zu beginnen.

In dem Zustand unmittelbar vor dem Walzbeginn wirkt auf die Arbeitswalze noch keine treibende Tangentialkraft ein. Erst zum Zeitpunkt des Beginns des Walzens wird die treibende Tangentialkraft erzeugt und wirkt abrupt auf die Arbeitswalze. Da der Walzvorgang mit einem derartigen diskontinuierlichen Zustand beginnt, wird übergangsweise eine Kraft erzeugt, die die Arbeitswalze in einem größeren Ausmaß biegen möchte, und eine an den hydrostatischen Drucklagern angelegte Horizontalkraft nimmt nach dem Beginn des Walzens sofort zu.

Da das hydrostatische Drucklager so gebaut ist, daß die Arbeitswalze unter dem hydrostatischen Druck eines Fluids, beispielsweise Öl, aufschwimmt und berührungsfrei gehalten wird, wird die Größe des Aufschwimmens der Walze, d. h. der Spalt zwischen der Walze und dem hydrostatischen Drucklager, vorübergehend bei Erzeugung der obigen horizontalen Übergangskraft verringert. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Walze zu drehen beginnt, sind die Zugspannung usw. ebenfalls instabil. Aus diesen Gründen ist es schwierig, eine Beschädigung der Walze und des hydrodynamischen Lagers bei einer Berührung miteinander sicher zu unterbinden.

Wenn die Walze beschädigt ist, würde eine sich auf der Walze ergebende Riefe auf die Oberfläche des zu walzenden Blechs übertragen und das gewalzte Blech wäre ein fehlerhaftes Produkt. Deshalb müssen die beschädigte Walze und das hydrostatische Drucklager vollständig ausgetauscht werden, was die Produktivität und Ausbeute verringert.

Um dies zu vermeiden, könnte man eine kleine Anfangsandrückbelastung aufbringen, um die auf das hydrostatische Lager wirkende Kraft zu verringern, und dann die Walze bis zu einer vorgebenen Last anzudrücken, nachdem die Walze sich dreht. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß das gewalzte Blech unmittelbar nach dem Anlauf des Walzens keine vorgegebene Dicke hat und somit die Ausbeute verringert wird.

In Betracht zu ziehen wäre auch die Verwendung einer elastischen Einrichtung, wie einer Feder, zum Einstellen des Abstands zwischen der Walze und dem hydrostatischen Lager, wie es beispielsweise in der JP-61-193704 A offenbart ist. Eine elastische Einrichtung hat jedoch die Eigenschaft, daß sie sich bei einer Steigerung der angelegten Kraft in großem Ausmaß verformt. Deshalb reicht eine Bereitstellung von elastischen Einrichtungen nicht aus, um den Abstand zwischen der Walze und dem hydrostatischen Drucklager immer so aufrechtzuerhalten, daß er nicht kleiner als ein bestimmter Wert wird, und um eine Beschädigung der Walze und des hydrostatischen Drucklagers bei einer Berührung miteinander sicher zu unterbinden.

Die US 4 218 905 offenbart ein Blechwalzwerkzeug, das eine obere und eine untere Arbeitswalze und hydrostatische Drucklager aufweist, die die Arbeitswalzen im wesentlichen durch einen im wesentlichen längs der Horizontalrichtung aufgebrachten Fluiddruck berührungsfrei abstützen.

Bei einem auf diese Weise aufgebauten Blechwerkzeug tritt folgendes Problem auf. Zunächst wird ein zu walzendes Blech zwischen die Arbeitswalzen eingelegt und dann über Zwischenwalzen und die Arbeitswalzen eine Last auf das Blech aufgebracht. Anschließend wird eine Frontzugspannung und eine Rückzugspannung an das Blech angelegt, woraufhin die Zwischenwalzen mit einem Drehmoment gedreht werden, um die Arbeitswalzen durch eine treibende Tangentialkraft anzutreiben, wodurch mit dem Walzen des Bleches begonnen wird.

Vor dem Beginn des Walzens wirkt keine Tangentialkraft auf die Arbeitswalzen. Wenn zu Beginn des Walzens die treibende Tangentialkraft erzeugt wird, wirkt diese abrupt auf die Arbeitswalzen ein. Aufgrund dieser diskontinuierlichen Zustandsänderungen werden Kräfte erzeugt, durch die die Arbeitswalzen in einem großen Ausmaß gebogen werden, wodurch horizontale Kräfte entstehen, die dafür sorgen, dass die Arbeitswalzen bzw. Stützwalzen, die zwischen den Arbeitswalzen und den Drucklagern angeordnet sein können, mit den Drucklagern in Kontakt kommen können. Eine solche Berührung der Drucklager hat zur Folge, dass bei den Arbeitswalzen bzw. den Stützwalzen eine Riefenbildung auftreten kann, die die Oberflächeneigenschaften eines gewalzten Bleches verschlechtert.

Eine Arbeitswalze der Paare von Antriebswalzen ist durch seitliche hydrostatische Lager gelagert. Das Druckmedium der hydrostatischen Lager wird durch Zufuhrleitungen über Steuerventile einzelnen Druckkammern von Bohrungen in Streifen zugeführt. An jedem Streifen ist ein Sensor vorgesehen, der die Position der Enden der zugeordneten Walze erfasst. Wenn sich die Walze von ihrer vorher bestimmten Position in eine andere Richtung bewegt, wird der Druck durch eine entsprechende Drosselvorrichtung so reduziert oder erhöht, dass die Walze in ihre erforderliche Position zurückbewegt wird. Diese konstruktive Lösung zur Lagerung der Arbeitswalzen kann jedoch nicht verhindern, dass die Arbeitswalzen zu Beginn des Walzens mit den Drucklagern in Kontakt kommen, da die Zurückbewegung in die ursprünglichen Lage erst dann erfolgt, wenn sich die Walze bereits in eine Richtung bewegt hat.

Die US 4 270 377 und die EP 534 602 A2 offenbaren Blechwalzwerke bei den die Arbeitswalzen durch Stützwalzen abgestützt werden, die jedoch nicht hydrostatisch gelagert sind.

Die DE 33 27 433 A1 und die DE 85 33 987 U1 beschreiben Blechwalzwerke mit hydrostatischen Lagern. Es sind jedoch keine Vorkehrungen getroffen, die verhindern könnten, dass die Arbeitswalzen bzw. Stützwalzen bei Beginn eine Walzens aufgrund der auftretenden abrupten Tangentialkräfte die Drucklager berühren könnten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Blechwalzwerk bereitzustellen, mit welchem der Abstand zwischen einer Walze und einem hydrostatischen Drucklager immer, auch in einem Übergangsbereich, vor und nach dem Beginn des Walzens, aufrechterhalten werden kann, um dadurch eine Beschädigung dieser Bauteile bei einer Berührung miteinander in ausreichender und sicherer Weise zu unterbinden, d. h. eine Verringerung der Produktion zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch ein Blechwalzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Blechwalzwerkes sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 13.

Aufgrund der Anschlageinrichtungen können sich bei dem erfindungsgemäßen Blechwalzwerk die Arbeitswalzen bzw. die Stützwalzen zu Beginn des Walzens, wenn die Tangentialkraft plötzlich auf die Arbeitswalzen aufgebracht wird, nur so weit bewegen, bis sie an den Anschlageinrichtungen anschlagen. Eine weitere Bewegung in Horizontalrichtung in Richtung der Drucklager wird verhindert. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Arbeitswalzen bzw. die Stützwalzen nicht mit den Drucklagern in Kontakt kommen können, so dass eine Riefenbildung in den Arbeitswalzen bzw. Stützwalzen verhindert wird, die zu einer Verschlechterung der Oberflächeneigenschaften des gewalzten Blechs führen könnte.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
1 ist ein Schnitt längs einer Horizontalebene durch einen Teil einer ersten Ausführungsform eines Walzwerks, der auch die obere Arbeitswalze zeigt.
2 ist der Schnitt II-II von 1.
3 ist der Schnitt III-III von 1.
4 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Vorgänge zu Beginn des Walzens.
5 ist ein Horizontalschnitt durch eine Ausführungsform eines hydrostatischen Drucklagers und seiner Umgebung.
6 ist der Schnitt VI-VI von 5.
7 ist der Schnitt VII-VII von 5.
8 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen einer horizontalen Druckkraft S, die von dem hydrostatischen Drucklager auf eine Leerlaufwalze ausgeübt wird, und einem Spalt (Aufschwimmspalt) dazwischen bei einem konstanten Druck eines zum Aufschwimmen der Walze zugeführten Fluids.
9 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Nachteils, der auftritt, wenn der Aufschwimmspalt zu groß ist.
10 zeigt eine Modifizierung mit einer erhöhten Anzahl von den Spalt haltenden Walzen.
11 zeigt eine Modifizierung mit erhöhter Anzahl von Leerlaufwalzen.
12 zeigt eine Modifizierung, bei welcher eine Arbeitswalze von dem hydrostatischen Drucklager berührungsfrei abgestützt wird.
13 zeigt eine Modifizierung, bei welcher die den Spalt haltenden Walzen in Berührung mit der Leerlaufwalze vorgesehen sind.
14 zeigt eine Modifizierung mit erhöhter Anzahl der den Spalt haltenden Walzen.
15 zeigt eine Modifizierung, bei welcher Arbeitswal zeneinbaustücke vorgesehen sind, um den Spalt zwischen dem hydrostatischen Drucklager und der Leerlaufwalze auf einem vorgegebenen Wert zu halten.
16 zeigt eine Modifizierung, bei welcher Arbeitswalzeneinbaustücke vorgesehen sind, um den Spalt zwischen dem hydrostatischen Drucklager und der Leerlaufwalze auf einem vorgegebenen Wert zu halten.
17 zeigt eine weitere Modifizierung einer Anschlageinrichtung.
18 ist der Schnitt XVIII-XVIII von 17.
19 zeigt eine Modifizierung, bei welcher die Arbeitswalzen bezüglich der Zwischenwalzen versetzt sind.
20 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Berechnungsweise der Versetzungsgröße.
21 zeigt eine Modifizierung, bei welcher die Leerlaufwalzen nur auf der Seite vorgesehen sind, zu der die Arbeitswalzen hin versetzt sind.
22 zeigt eine Modifizierung, bei welcher obere und untere Arbeitswalzen in entgegengesetzte Richtungen versetzt sind.
23 ist ein Horizontalschnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines Walzwerks mit einer oberen Arbeitswalze.
24 ist ein Horizontalschnitt durch einen Teil einer dritten Ausführungsform eines Walzwerks mit einer oberen Arbeitswalze.
25 zeigt eine Modifizierung, bei welcher die Größe des Aufschwimmens einer Leerlaufwalze durch Regulierung des Öldrucks eines Hydraulikzylinders eingestellt wird.
26 zeigt eine Modifizierung, bei welcher eine horizontale Biegekraft zur Unterdrückung einer horizontalen Biegung angelegt wird.
27 zeigt eine Modifizierung, bei welcher Arbeitswalzeneinbaustücke vorgesehen sind, um den Spalt zwischen einem hydrostatischen Drucklager und der Leerlaufwalze auf einem vorgegebenen Wert zu halten.
28 ist ein Horizontalschnitt durch einen Teil einer vierten Ausführungsform eines Walzwerks mit einer oberen Arbeitswalze.
29 ist eine Modifizierung, bei welcher eine Versetzungsposition entsprechend der Größe des Aufschwimmens einer Leerlaufwalze von einem hydrostatischen Drucklager aus gesteuert wird.
30 zeigt in einer Stirnansicht einen schematischen Aufbau eines Walzwerks gemäß einer Modifizierung, bei welcher die Zwischenwalzen versetzt sind.
31 ist ein Horizontalschnitt durch einen Teil des in 30 gezeigten Walzwerkes mit der Arbeitswalze.
32 ist eine Modifizierung, bei welcher ein hydrostatisches Drucklager nur auf einer Seite vorgesehen ist.
33 zeigt eine Modifizierung, bei welcher die Erfindung bei einem Walzwerk mit fünf übereinanderliegenden Walzen eingesetzt wird, wobei das Walzwerk in Vertikalrichtung asymmetrisch ist.
Von der in 1 bis 22 beschriebenen ersten Ausführungsform zeigen 1 bis 3 ein Walzwerk 100 mit einer oberen Arbeitswalze 2 und einer unteren Arbeitswalze 3 zum Walzen eines Blechs 1, mit Zwischenwalzen 4 und 5, mit Stützwalzen 6 und 7 zum Abstützen der Arbeitswalzen 2 und 3 längs der Vertikalrichtungen, mit Leerlaufwalzen 8, 9, 10 und 11 zum Abstützen der Arbeitswalzen 2 und 3 längs der Horizontalrichtung, mit hydrostatischen Drucklagern 12, 13, 14 und 15 zum Abstützen von Zylinderabschnitten der Leerlaufwalzen 8 bis 11 im wesentlichen längs der Horizontalrichtung durch einen Fluiddruck (beispielsweise Öldruck) in einem aufgeschwommenen berührungsfreien Zustand, also wenn Spalte dazwischen verbleiben, mit Stützträgern 16, 17, 18 und 19, an denen die hydrostatischen Drucklager 12 bis 15 jeweils angebracht sind und von denen jeder eine ausreichende Steifigkeit hat, mit Bewegungseinrichtungen 20, 21, 22 usw. für die hydrostatischen Drucklager, die in der Lage sind, die Positionen der Arbeitswalzen 2 und 3 bezüglich der Zwischenwalzen 4 und 5 in der Richtung der Durchlauflinie zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite zu ändern, und mit Spalthaltewalzen 23, 24, 25, 26 usw., die in Positionen axial außerhalb der Bereiche der Arbeitswalzen 2 und 3 angeordnet sind, wo das Blech 1, das eine maximale Breite hat, hindurchläuft und nahe bei den Arbeitswalzen 2, 3 im wesentlichen in der horizontalen Richtung positioniert sind, wobei sie entweder in einer direkten Kontaktbeziehung oder in einer gegenüberliegenden Beziehung stehen, in welcher ein kleiner Spalt dazwischen verbleibt.
Die Arbeitswalzen 2, 3 werden von den Leerlaufwalzen 8 bis 11 und den Spalthaltewalzen 23 bis 26 in beiden Richtungen von der Zulaufseite und der Ablaufseite so abgestützt, daß die Arbeitswalzen im wesentlichen in der Mitte des Walzwerks 100 angeordnet sind. Die Zwischenwalzen 4 und 5 sind mit nicht gezeigten Motoren verbunden und werden von diesen angetrieben, um Antriebskräfte auf die Arbeitswalzen 2, 3 zu übertragen.
Die hydrostatischen Drucklager 12 bis 15 haben eine axiale Breite, die größer ist als die maximale Breite des Blechs 1.
Die Bewegungseinrichtungen 20, 21 für die hydrostatischen Drucklager sitzen an einem Träger 30, der sich zwischen Gehäusepfosten 28 und 29 erstreckt und haben jeweils Motore 20a und 21a sowie Gewindeschäfte 20b und 21b, die vor und zurück durch die Antriebskräfte der Motore 20a, 21a bewegbar sind. Jede der Bewegungseinrichtungen 22 usw. für das hydrostatische Drucklager hat einen ähnlichen Aufbau, der auf die beschriebene Ausführungen nicht beschränkt ist, d. h. die Bewegungsfunktionen dieser Einrichtungen können auch durch andere geeignete Mechanismen verwirklicht werden.
Die Positionen der Stützträger 18, 19 werden durch die Bewegungseinrichtungen 20 bis 22 für die hydrostatischen Drucklager in Richtung der Durchlauflinie zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite reguliert, wodurch die Positionen der Arbeitswalzen 2, 3 bezüglich der Zwischenwalzen 4, 5 in Richtung der Durchlauflinie zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite geändert werden können.
Die Stützträger 16, 17 werden zur Arbeitswalze 2 hin mit bestimmten Kräften durch Druckzylinder 34, 35, 36 usw. gedrückt, die an Trägern 33 usw. vorgesehen sind, welche sich zwischen Gehäusepfosten 31 und 32 erstrecken.
Es ist zu vermerken, daß die Stützträger 16, 18 nach rückwärts einziehbar sind, wenn die Walzen ausgetauscht werden.
Die Spalthaltewalzen 23, 24, 25, 26 dienen dazu, zu verhindern, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11 kleiner als ein vorgegebener Wert werden, und sind jeweils an den Stützträgern 16, 18 festgelegt. Die Festlegung der Spalthaltewalzen an den Stützträgern kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise können Gewindestangen 37, 38, 39, 40, die jeweils in die Spalthaltewalzen 23, 24, 25, 26 eingreifen, in Gewindebohrun gen (nicht gezeigt) eingeführt und eingeschraubt werden, die durch die Stützträger 16, 18 geschnitten sind. Durch geeignete Justierung der Vorschubgrößen der Gewindestangen 37 bis 40, können in geeigneter Weise minimale Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11 eingestellt werden.
Bei der obigen Anordnung bilden die Leerlaufwalzen 8 bis 11 Stützwalzen zum Abstützen der Arbeitswalzen im wesentlichen längs der Horizontalrichtung. Die Spalthaltewalzen 23 bis 26 bilden nicht nur Walzen, die für einen Kontakt mit den Arbeitswalzen im wesentlichen in der Horoizontalrichtung vorgesehen sind, sondern auch Anschlageinrichtungen, die verhindern, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern und den von den hydrostatischen Drucklagern abgestützen Stützwalzen kleiner als der vorgegebene Wert werden.
Bei der in dieser Weise aufgebauten Ausführungsform des Walzwerks 100 beginnt das Walzen ähnlich den üblichen Vorgängen in Walzwerken ähnlicher Bauweise. Nimmt man beispielsweise die obere Arbeitswalze 2, ergeben sich, wie in 4 gezeigt, folgende Abläufe. Das zu walzende Blech 1 wird zunächst zwischen die Arbeitswalzen 2 und 3 eingelegt, die in diesem Zustand von der Lauflänge weg bewegt wurden, wonach das Blech nicht bewegt wird. Die Arbeitswalzen 2 und 3 werden dann angepreßt, so daß auf das Blech mit einer vorgegebenen Last P gedrückt wird. Nach dem Anlegen einer Frontzugspannung Tf und einer Rückzugspannung Tb an das Blech, werden die Zwischenwalzen 4, 5 jeweils mit einem Drehmoment T gedreht, um die Arbeitswalzen 2, 3 durch eine treibende Tangentialkraft Ft anzutreiben, wodurch mit dem Walzen des Blechs 1 begonnen wird.
Aus diesen Vorgängen wird ersichtlich, daß im Zustand unmittelbar vor dem Beginn des Walzens die antreibende Tangentialkraft Ft nicht auf die Arbeitswalze wirkt. Zum Zeitpunkt des Beginns des Walzens wird die treibende Tangentialkraft Ft erzeugt, die abrupt auf die Arbeitswalze einwirkt. Aufgrund eines solchen diskontinuierlichen Zustands werden Kärfte erzeugt, die die Arbeitswalzen 2 und 3 in einem größeren Ausmaß biegen möchten, wodurch die horizontalen Kräfte, die an den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 über die Leerlaufwalzen 8 bis 11 anliegen, unmittelbar nach dem Beginn des Walzens zunehmen. Dadurch kommt es momentan zu einer Reduzierung der Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und ihren Leerlaufwalzen 8 bis 11, d. h. zu einer Reduzierung der Größen des Aufschwimmens der Walzen. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Spalthaltewalzen 23 bis 26 in Kontakt mit den Arbeitswalzen 2, 3 im wesentlichen in der Horizontalrichtung vorgesehen, die als Anschläge zum Halten der Arbeitswalzen 2, 3 immer im wesentlichen in der Mitte des Walzwerks 100 dienen und somit verhindern, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11, die von den hydrostatischen Drucklagern abgestützt werden, kleiner als der vorgegebene vorher eingestellte Wert werden. Als Folge können die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11, die von den hydrostatischen Drucklagern getragen werden, immer so gehalten werden, daß sie nicht kleiner als der vorgegebene Wert werden, so daß in ausreichendem Maße und mit Sicherheit verhindert wird, daß die hydrostatischen Drucklager und die Leerlaufwalzen durch einen Kontakt miteinander beschädigt werden. Dadurch kann eine Absenkung der Ausbeute an gewalztem Blech 1 verhindert werden.
Da die Spalthaltewalzen 23, 24, 25, 26 die Arbeitswalzen 2, 3 im wesentlichen in der Horizontalrichtung an Stellen axial außerhalb der Bereiche der Arbeitswalzen 2, 3, wo das Blech 1, das die maximale Breite hat, hindurchläuft, berühren, werden die Oberflächeneigenschaften des gewalzten Blechs nicht durch Markierungen bzw. Riefen verschlechtert, die auf dem Blech nach einem Kontakt zwischen den Arbeitswalzen und dem Blech zurückbleiben.
Die vorstehende Beschreibung der ersten Ausführungsform umfaßt keine Steuerung der Größen des Aufschwimmens der Leerlaufwalzen 8 bis 11. Eine solche Steuerung wird für hydrostatische Drucklager 12 bis 15 unter Normalbedingungen einschließlich von Zuständen, die anders als der Übergangszustand unmittelbar nach dem Anlaufen des Walzens ist, durchgeführt, beispielsweise in der anhand der 5 bis 9 unter Bezugnahme auf das hydrostatische Drucklager 12 beschriebenen Weise.
Wie in 5 bis 7 gezeigt ist, hat das hydrostatische Drucklager 12 Ölspeichertaschen 41, 42, 43, und 44, die in seiner Oberfläche ausgebildet sind, welche mit der Leerlaufwalze 8 in Berührung steht, um Kräfte für das Aufschwimmen der Leerlaufwalze 8 zu erzeugen. Ein Fluid, beispielsweise Öl, das von einer nicht gezeigten Fluidquelle zum Aufschwimmen der Leerlaufwalze zugeführt wird, wird in eine Öl-Hauptzuführbohrung 45 eingeführt, nachdem der Öldurchsatz durch einen Durchflußregler reguliert worden ist, der von einer später beschriebenen Ölzuführregulierung gesteuert wird. Das Öl wird dann zu den Taschen 41 bis 44 über Speisebohrungen 46 bis 53 mit kleinem Durchmesser geführt, die von der Öl-Hauptzuführbohrung 45 abzweigen. Bei dieser Anordnung wird die Größe des Aufschwimmens der Leerlaufwalze 8 durch einen Spaltdetektor 54 festgestellt, der in dem zentralen Abschnitt des hydrostati- schen Drucklagers 12 eingebettet ist. Duch einen Verstärker 55 wird das ermittelte Signal verstärkt und dann an die Ölzuführsteuereinrichtung (nicht gezeigt) abgegeben.
8 zeigt die Beziehung zwischen einer von dem hydrostatischen Drucklager 12 an die Leerlaufwalze 8 angelegten Druckkraft S und dem Spalt bzw. Aufschwimmspalt G dazwischen unter der Bedingung, daß das Fluid zum Aufschwimmen der Leerlaufwalze einen Zuführdruck q hat, der konstant ist.
Ein optimaler Wert Go für den Aufschwimmspalt G ist gewöhnlich etwa 1/1000 des Durchmessers der Leerlaufwalze 8. In Übereinstimmung mit einer solchen generellen Regel wird der Radius der Leerlaufwalze 8 im Voraus so ausgelegt, daß er um den Wert Go kleiner als der des hydrostatischen Drucklagers 12 ist.
Wenn beispielsweise der Aufschwimmspalt G kleiner als Go ist, d. h. G < Go, nimmt die Möglichkeit zu, daß die Leerlaufwalze 8 einen Bodenabschnitt des hydrostatischen Drucklagers 12 berührt und dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Leerlaufwalze erhöht wird. Andererseits ergeben sich neue Probleme, wenn der Aufschwimmspalt G zu groß ist. Ein zu großer Aufschwimmspalt G macht die Position der Leerlaufwalze 8 so instabil, daß sie in Vertikalrichtung flattert, wie dies in 9 gezeigt ist. Bei diesem Flattern neigt die Leerlaufwalze 8 noch leichter dazu, Schulterabschnitte 12a, 12b des hydrostatischen Drucklagers 12 zu berühren. Da die Leerlaufwalze 8 und/oder das hydrostatische Drucklager 12 in den Fällen, daß der Aufschwimmspalt G zu klein oder zu groß ist, beschädigt werden können, gibt es einen bestimmten zulässigen Bereich (Gm ≤ G ≤ GM) was in 8 gezeigt ist. Basierend auf dieser Betrachtung wird ein geeigneter Anpresskraftbereich (S1 ≤ S ≤ S2) entsprechend dem zulässigen Bereich des Aufschwimmspalts aus dem Diagramm von 8 bestimmt.
Die Ölzuführsteuereinrichtung führt somit die Durchsatzregelung aus, um die horizontale Druckkraft S in dem oben erwähnten geeigneten Bereich zu halten, wodurch der Aufschwimmspalt G, also der Spalt zwischen der Leerlaufwalze und dem hydrostatischen Drucklager 12 auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Daneben bildet der Spaltdetektor 54 die Einrichtung zum Erfassen des Spalts zwischen dem hydrostatischen Drucklager und der Stützwalze, während die Ölzuführsteuereinrichtung die Steuereinrichtung zur Steuerung des Fluiddrucks an dem hydrostatischen Drucklager entsprechend dem von der Detektoreinrichtung festgestellten Ergebnis bildet.
Bei der beschriebenen ersten Ausführungsform ist eine Spalthaltewalze 25 (oder 23, 24, 26) in Berührung mit der oberen Arbeitswalze 2 an jeder von vier Positionen vorgesehen, bei spielsweise an zwei gegenüberliegenden Stellen, die sich jeweils nahe der Arbeitsseite und der Antriebsseite auf jeder Seite, d. h. Zulaufseite bzw. Ablaufseite befinden, wie es beispielsweise in 3 gezeigt ist. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anordnung nicht beschränkt. Wie in 10 gezeigt ist, können zwei Spalthaltewalzen 25U, 25L an jeder der vier Positionen vorgesehen werden. Diese Modifizierung erfordert mehr Platz zum Installieren der Spalthaltewalzen, ist jedoch hinsichtlich Stabilität der Arbeitswalze in der Vertikalrichtung bevorzugt.
Als weitere Modifizierung der ersten Ausführungsform kann die obere Arbeitswalze 2 von drei Leerlaufwalzen 10a, l0b und l0c abgestützt werden, wie dies beispielsweise in 11 gezeigt ist. Dabei steht die Leerlaufwalze 10a direkt in Kontakt mit der oberen Arbeitswalze 2, um sie im wesentlichen längs der Horizontalrichtung abzustützen. Die Leerlaufwalzen l0b und l0c stehen in Kontakt mit der Leerlaufwalze 10a, um diese an zwei in Vertikalrichtung im Abstand befindlichen Punkten abzustützen, während ein hydrostatisches Drucklager 10a Zylinderabschnitte der Leerlaufwalzen 10b, l0c abstützt. Diese Modifizierung hat die nachstehenden Vorteile. Gewöhnlich wird eine von einem hydrostatischen Drucklager gehaltene Walze aus einem Material hergestellt, das eine relativ große Härte hat und in vielen Fällen in geringerem Ausmaß verschleißt, da eine kleine Änderung des Walzendurchmessers die Größe des Aufschwimmens der berührungsfrei abgestützten Walze ändert und die Aufschwimmfähigkeit der Walze stark beeinflußt. Da Arbeitswalzen als Reduzierwalzen wirken, ist jede Arbeitswalze in vielen Fällen ebenfalls aus einem Material hergestellt, das eine relativ hohe Härte hat. Bei dem in 2 gezeigten Aufbau, bei welchem die von den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 abgestützten Leerlaufwalzen 8 bis 12 in direktem Kontakt mit den Arbeitswalzen 2 und 3 stehen, werden, falls irgendeine Fremdmaterie zwischen die miteinander in Berührung stehenden Walzen eintritt, beide Walzen beschädigt, da sie eine relativ große Härte haben. Auf der anderen Seite kann bei dem in 11. gezeigten Aufbau, bei welchem die Leerlaufwalze 10a zwischen den von dem hydrostatischen Drucklager 18A abgestützten Leerlaufwalzen 10b, l0c und der Arbeitswalze 2 angeordnet ist, die Leerlaufwalze 10a aus einem Material hergestellt werden, das eine relativ geringe Härte hat, was dazu führt, daß nur die Leerlaufwalze 10a mit der relativ geringen Härte beschädigt wird, wenn Fremdmaterie zwischen die Walzen eindringt. Dadurch kann eine beschädigung der Leerlaufwalze 10b, l0c und der Arbeitswalze 2 vermieden werden, wobei diese Modifizierungen auch die vorher beschriebenen Vorteile haben.
Bei der beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Spalthaltewalzen 23 bis 26 so vorgesehen, daß sie beispielsweise in direktem Kontakt mit der oberen Arbeitswalze 2 stehen, während die obere Arbeitswalze 2 von den hydrostatischen Drucklagern 12, 14 über Leerlaufwalzen 8, 10, welche die obere Arbeitswalze 2 längs der Horizontalrichtung abstützen, indirekt abgestützt ist. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anordnung nicht begrenzt. Wie in 12 gezeigt ist, kann die obere Arbeitswalze 2 selbst berührungsfrei durch hydrostatische Drucklager 14A usw. abgestützt sein, wobei nur eine Seite gezeigt ist. Obwohl es nachstehend nicht besonders hervorgehoben wird, läßt sich eine solche äquivalente Beziehung des Abstützaufbaus zwischen der Leerlaufwalze und der Arbeitswalze, d. h. die Tatsache, daß verschiedene der Leerlaufwalze zugeordnete Einrichtungen auch ebenso für die Arbeitswalze einsetzbar sind, in gleicher Weise bei jedem der hier beschriebenen relevanten Aufbauten in ähnlicher Weise verwenden. Wie in 13 gezeigt ist, können die Spalthaltewalzen 25A, 26A usw., wobei nur eine Seite gezeigt ist, in Berührung mit den Leerlaufwalzen 8 und 10 vorgesehen werden, während die obere Arbeitswalze 2 in gleicher Weise von den hydrostatischen Drucklagern 12, 14 über die Leerlaufwalzen 8, 10 abgestützt wird. Wie in diesem Zusammenhang in 14 gezeigt ist, können die Spalthaltewalzen 25A usw. beispielsweise in zwei obere und untere Walzen 25U, 25L unterteilt werden, so daß die Spalthaltewalzen die Leerlaufwalze 10 an zwei Stellen berüh ren, die in Vertikalrichtung beabstandet sind. Diese Modifizierungen führen zu den oben erwähnten Vorteilen.
Die als Anschlageinrichtungen dienenden Spalthaltewalzen 23 bis 26 sind vorgesehen, um zu verhindern, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11 kleiner als der vorgegebene, vorher eingestellte Wert werden. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anordnung nicht beschränkt, sondern kann auch Halteeinrichtungen aufweisen, um die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern und den von den hydrostatischen Drucklagern abgestützen Stützwalzen auf einen vorgegebenen Wert zu halten. Solche Modifizierungen sind in 15 und 16 gezeigt.
Bei der Abänderung nach 15 sind beispielsweise Arbeitswalzeneinbaustücke 56, 57 an beiden axialen Enden der oberne Arbeitswalze 2 vorgesehen, um die Arbeitswalze 2 drehbar zu lagern. Die Einbaustücke 56, 57 sind jeweils mit den Stützträgern 16, 18 verbunden, an denen die hydrostatischen Drucklager 12, 14 angebracht sind. Die Einbaustücke 56, 57 können für den Walzenaustausch aus dem Verbindungszustand mit den Stützträgern 16, 18 gelöst werden.
16 zeigt eine weitere Modifizierung, bei welcher Leerlaufwalzeneinbaustücke 58, 59 an beiden axialen Enden einer jeden der Leerlaufwalzen 10 usw., wobei nur eine Seite gezeigt ist, zur drehbaren Lagerung der Leerlaufwalze 10 vorgesehen sind, welche die obere Arbeitswalze 2 abstützt. Die Einbaustücke 58, 59 sind über Befestigungsbasen 60, 61 mit dem Stützträger 18 verbunden, an dem das hydrostatische Drucklager 14 angebracht ist.
Bei den in 15 und 16 gezeigten Modifizierungen werden die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 14 usw. und den Leerlaufwalzen 10 usw. durch die Einbaustücke 56, 57 bzw. 58, 59 auf dem konstruktionsbedingt festgelegten vorgegebenen Wert gehalten. Auch wenn unmittelbar nach dem Beginn des Walzens Kräfte, welche die Arbeitswalze 2 usw. in einem größeren Ausmaß biegen möchten, übergangsweise erhöhte horizontale Kräfte erzeugen, die auf die hydrostatischen Drucklager 14 usw. drücken, welche die Leerlaufwalzen 10 usw. abstützen, die ihrerseits die Arbeitswalzen 2 usw. wie oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben abstützen, können die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 14 usw. und den Leerlaufwalzen 10 usw. immer auf dem vorgegebenen Wert gehalten werden unabhängig von einer Erhöhung der horizontalen Kräfte. Als Folge wird in ausreichendem Maße und mit Sicherheit verhindert, daß die Leerlaufwalzen und die hydrostatischen Drucklager durch einen Kontakt miteinander beschädigt werden. Dadurch kann eine Verringerung der Ausbeute am Walzblech vermieden werden.
Darüber hinaus sind bei der ersten Ausführungsform die Spalthaltewalzen 23 bis 26 als Anschlageinrichtungen vorgesehen, um zu verhindern, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11 kleiner als der vorher eingestellte vorgegebene Wert werden. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anordnung nicht beschränkt, sondern kann auch andere Anschlageinrichtungen aufweisen. Solche Modifizierungen werden nun anhand der 17 und 18 beschrieben.
In den 17 und 18 sind als Anschlageinrichtungen vogesehene Spalthalteblöcke 77a und 77b auf beiden Seiten, d. h. an Stellen axial außerhalb des Bereichs, welcher der maximalen Breite des Blechs 1 entspricht, des hydrostatischen Drucklagers 14 in der Axialrichtung vorgesehen, welche die der offenen Arbeitswalze 2 zugeordnete Leerlaufwalze 10 berührungsfrei abstützen. Die Spalthalteblöcke 77a, 77b sind so festgelegt, daß sie sich zu der Leerlaufwalze 10 erstrecken, wobei eine Stufendifferenz zwischen den distalen Enden der Spalthalteblöcke 77a, 77b und den Innenflächen der hydrostatischen Drucklager 14, wie gezeigt, auf einen vorher festgelegten zulässigen minimalen Spalt Gmin eingestellt ist, der dem Spalt Gm in 8 entsprechen kann.
Die Spalthalteblöcke 77a, 77b sind so gebaut, daß sie ausgetauscht werden können, wenn ihre Oberflächen verschlissen oder rauh geworden sind. Die Spalthalteblöcke 77a, 77b gehen hauptsächlich zur Unterbindung eines momentanen Kontakts zwischen der Leerlaufwalze und dem hydrostatischen Drucklager und stehen nicht immmer in Gleitkontakt mit der Leerlaufwalze unter großen Kräften. Deshalb sind die Materialien der Spalthalteblöcke 77a, 77b nicht auf Metalle begrenzt, sondern können beispielsweise auch aus Polytetrafluoräthylen oder anderen Harzen bestehen.
Wenn eine Kraft, welche die Arbeitswalze 2 biegen möchte, vorübergehend in größerem Ausmaß erzeugt wird, wodurch die Leerlaufwalze 10 unmittelbar nach dem Beginn des Walzens sich dem hydrodynamischen Drucklager annähert, berührt die Leerlaufwalze 10 zuerst die Spalthalteblöcke 77a, 77b, die an den beiden axialen Enden vorgesehen sind, ehe sie in Kontakt mit dem hydrostatischen Drucklager 14 kommt. Der Kontakt zwischen der Leerlaufwalze 10 und den Spalthalteblöcken 77a, 77b verhindert, daß der Spalt zwischen dem hydrostatischen Drucklager 14 und der Leerlaufwalze 10 kleiner als der vorher eingestellte vorgegebene Wert wird, d. h. kleiner als der zulässige minimale Spalt Gm. Bei dem Kontakt können Gleitriefen an Abschnitten der Leerlaufwalze 10 verursacht werden, welche mit den Spalthalteblöcken 77a, 77b in Kontakt kommen. Diese Riefen befinden sich jedoch axial außerhalb des Bereichs, der der maximalen Breite des Blechs 1 entspricht. Deshalb werden nachteilige Einflüsse auf das zu walzende Blech 1 vermieden.
Wie bei der ersten Ausführungsform können die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 14 usw. und den Leerlaufwalzen 10 usw. immer so gehalten werden, daß sie nicht kleiner als der vorgegebene Wert werden, wodurch die hydrostatischen Drucklager und die Leerlaufwalzen wirksam und sicher vor einer Beschädigung bei einem Kontakt miteinander geschützt werden, was bedeutet, daß die Ausbeute am Walzblech 1 nicht beeinträchtigt wird.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Arbeitswalzen 2, 3 im wesentlichen in der Mitte des Walzwerks 100 angeordnet, wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, hauptsächlich um eine Berührung zwischen den hydrostatischen Drucklagern 14 usw. und den Leerlaufwalzen 10 usw. bei einer Erzeugung von horizontalen Übergangskräften unmittelbar nach dem Beginn des Walzens zu vermeiden. Die Erfindung ist darauf nicht beschränkt, sondern kann mit der bekannten Versetzungssteuerung zum Unterbinden von horizontalen Biegungen der Walzen kombiniert werden, die durch Horizontalkräfte verursacht werden, welche während des Walzvorgangs unmittelbar nach dem Beginn auftreten. Die Positionen der Arbeitswalze 2, 3 bezüglich der Zwischenwalzen 4, 5 in Richtung der Durchlauflinie der Einlaufseite und der Auslaufseite kann dadurch geändert werden, daß die hydrostatischen Drucklager bewegende Einrichtungen 20, 21, 22 usw. verwendet werden, wodurch die Arbeitswalzen 2, 3 bezüglich der Zwischenwalze 4, 5 um einen Abstand y versetzt werden, wie dies beispielsweise in 19 gezeigt ist. Diese Modifizierung bringt den zusätzlichen spezifischen Vorteil der Versetzungssteuerung, der nachstehend erläutert wird.
Üblicherweise wird bei der Versetzungssteuerung der Verseizungsbetrag y auf einen geeigneten Wert eingestellt, der abhängig von der Walzlast, dem Walzdrehmoment, den Front- und Rückzugspannungen usw. bestimmt wird, so daß auf die Arbeitswalzen 2, 3 in Horizontalrichtung ausgeübte Kräfte unterdrückt werden. Anhand von 20 wird erläutert, wie der Versetzungsbetrag y berechnet wird.
Nimmt man wie im Falle von 4 an, daß die die Zulaufseite ausrichtende Rückzugspannung und die die Ablaufseite ausrichtende Frontzugspannung, die auf das Blech 1 wirken, Tb bzw. Tf sind, daß die treibende Tangentialkraft, die durch ein über die Zwischenwalze 4 angelegtes Drehmoment T verursacht wird, Ft ist, und daß eine Horizontalkomponente der Walzlast P FP ist, so läßt sich eine auf die Arbeitswalze 2 einwirkende Horizontalkraft SL beispielsweise wie folgt ausdrücken SL = Ft – FP + (Tb – Tf)/2 ... (1)
Nimmt man weiterhin an, daß der Radius der Zwischenwalze 4 RI und der Radius der Arbeitswalze 2 RW ist, so läßt sich die treibende Tangentialkraft Ft und die horizontale Lastkomponente FP ausdrücken durch: Ft = T/RI ... (2) FP = P⋅Y/(RI + RW) ... (3)
Übernimmt man die Gleichungen (2) und (3) in Gleichung (1) und stellt um, so ergibt sich der Versetzungsbetrag y entsprechend der Horizontalkraft SL zu: y = [T/RI + (Tb – Tf)/2 – SL] (RI + RW)P ... (4)
In Gleichung (4) können die Walzlast P, das Drehmoment T und die Zugspannungen Tb, Tf berechnet werden, sobald die Walzbedingungen bestimmt sind. Die Walzenradien RI und RW sind ebenfalls vorher aufgrund der Konstruktion bekannt. Durch Wahl eines bestimmten Wertes (gewöhnlich null) von SL, der nicht größer als der zulässige Wert in Gleichung (4) vor dem Beginn des Walzens ist, läßt sich im voraus ein optimaler Versetzungsbetrag y₀ bestimmen, der derart wirksam ist, daß die Einwirkung einer übermäßigen Horizontalkraft auf die Arbeitswalze verhindert wird. Wenn dann mit dem Walzen begonnen wird, nachdem die Mitten der Arbeitswalzen 2, 3 bezüglich der Mitten der Zwischenwalzen 4, 5 um den Betrag y₀ versetzt sind, wird verhindert, daß die Arbeitswalzen 2, 3 übermäßigen Horizontalkräften ausgesetzt werden, die horizontale Biegungen herbeiführen könnten.
Im Vorstehenden wird eine Zusammenfassung des Verfahrens zur Unterdrückung horizontaler Biegungen der Arbeitswalzen basierend auf der Versetzungssteuerung aufgeführt.
Der Versetzungsbetrag y₀, welcher der Horizontalkraft SL = 0 entspricht, ist hier ein Wert, der während des Walzens wirkt. In der Praxis wirkt jedoch, wie oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben ist, die treibende Tangentialkraft Ft nicht auf die Arbeitswalze unmittelbar vor dem Beginn des Walzens ein. In diesem. Zustand ist die dem Drehmoment zuzurechnende treibende Tangentialkraft Ft nicht wirksam. Es ist lediglich die horizontale Lastkomponente FP von Gleichung (1) wirksam. Deshalb läßt sich die Horizontalkraft SL', die auf die Arbeitswalze 2 einwirkt, wie folgt ausdrücken, wobei Ft = 0 in Gleichung (1) gesetzt wird: SL' = – FP + (Tb – Tf)/2 .... (5)
Der Versuch, SL' in dem obigen Zustand auf null zu setzen, läßt sich nur dadurch verwirklichen, daß die Rückzugspannung Tb erhöht wird. Eine Steigerung der Rückzugspannung würde jedoch ein Rutschen des Blechs zu Beginn des Walzens verursachen, wodurch ein stabiles Walzen nicht erreicht werden könnte. Aus diesem Grund werden die Frontzugspannung und die Rückzugspannung TB bzw. Tf gewöhnlich auf Werte eingestellt, die zueinander fast gleich sind. Während eines Zeitraums vom Aufbringen der Walzlast P bis zum Beginn der Drehung der Zwischenwalze 4, der beispielsweise mehrere Sekunden beträgt, gilt deshalb SL' ≅ – FP. Wenn die Last groß ist, nimmt auch SL' einen relativ großen Wert an. Dies erhöht die auf das hydrostatische Drucklager 12 einwirkende Horizontalkraft während dieses Zeitraums beträchtlich. Dementsprechend neigt die Größe des Aufschwimmens der Leerlaufwalze von dem hydrostatischen Lager 12 aus, d. h. der Spalt dazwischen, dazu, sich während dieses Zeitraums zu verkleinern.
Bei der vorliegenden Modifizierung wird dieses Problem vermieden. Da die Spalthaltewalzen 23, 24, 25, und 26 in Kontakt mit den Arbeitswalzen 2, 3 im wesentlichen in Horizontalrichtung, wie anhand der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, vorgesehen sind, wirken die Spalthaltewalzen 23, 24, 25 und 26 auch als Anschläge über mehrere Sekunden zu Beginn des Wal zens, um den Horizontalkräften SL', die für die Versetzungssteuerung spezifisch sind, zu widerstehen, so daß wirksam verhindert wird, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlauf walzen 8 bis 11 kleiner als der vorher eingestellte vorgegebene Wert werden.
Obwohl die versetzten Arbeitswalzen 2, 3 bei der obigen Modifizierung durch die hydrostatischen Drucklager 12 bis 15 über die Leerlaufwalzen 8 bis 11 sowohl auf der Zulaufseite als auch auf der Ablaufseite abgestützt werden, ist die Erfindung auf diese Anordnung nicht beschränkt. Wie beispielsweise in 21 gezeigt ist, können die Arbeitswalzen 2, 3 durch die hydrostatischen Drucklager 12 bis 15 über die Leerlaufwalzen 10, 11 nur von der Seite aus, zu der die Arbeitswalzen 2, 3 versetzt sind, abgestützt werden, und die Arbeitswalzen 2, 3 können durch die spaltbildenden Walzen (nicht gezeigt) nur von der gleichen Seite abgestützt sein. Diese Modifizierung trägt zur Reduzierung der Vorrichtungskosten bei. Bei einer weiteren Modifizierung können die Arbeitswalzen 2, 3 auch in entgegengesetzten Richtungen auf der oberen und der unteren Seite versetzt sein, wie dies in 22 gezeigt ist.
Die in 23 gezeigte zweite Ausführungsform der Erfindung hat zusätzlich die Funktion, die Kräfte einzustellen, welche die hydrostatischen Drucklager gegen die Leerlaufwalzen drükken. Bei dem Walzwerk 200 von 23, das nur mit der oberen Arbeitswalze gezeigt ist, sind die 1 entsprechenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Walzwerk 200 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch vom Walzwerk 100 der ersten Ausführungsform dadurch, daß die hydrostatischen Drucklager 12 bis 15, welche die Leerlaufwalzen 8 bis 11 berührungsfrei abstützen, welche ihrerseits die Arbeitswalzen 2 und 3 abstützen, nicht direkt an den Stützträgern 16 bis 19 festgelegt, sondern zu den Arbeitswalzen 2, 3 unter vorgegebenen Kräften durch eine Vielzahl von Hydraulikzylindern 62 bis 65 und 66 bis 69 usw. gedrückt werden (nur der den Stützträgern 16, 18 zugeordnete Aufbau ist gezeigt), die an den Stützträgern 16 bis 19 vorgesehen sind.
Bei dieser Anordnung werden die von den Hydraulikzylindern 62 bis 69 usw. aufgebrachten Druckkräfte vorzugsweise zusammen mit der Durchsatzsteuerung reguliert, die von einer Ölzuführsteuereinrichtung für die hydrostatischen Drucklager 12 bis 15 durchgeführt wird, wie sie unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 beschrieben wurde, so daß die auf die Leerlaufwalzen 8 bis 11 von den hydrostatischen Drucklagern 12 ausgeübten Druckkräfte schließlich jeweils innerhalb des richtigen Druckkraftbereichs (S1 ≤ S ≤ S2) gehalten werden, wie er in 8 gezeigt ist. Mit der zweiten Ausgestaltung erreicht man ähnlich Vorteile wie mit der ersten Ausgestaltung.
Bei der in den 24 bis 27 gezeigten dritten Ausführungsform sind die der ersten und zweiten Ausführungsform entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dabei sind die Spalthaltewalzen an Gehäusepfosten festgelegt.
Das in 24 mit einer oberen Arbeitswalze gezeigte Walzwerk 300 unterscheidet sich von dem Walzwerk 100 der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Spalthaltewalzen 23 bis 26 usw. nicht an den Stützträgern 16 bis 19 usw. festgelegt sind, sondern daß beispielsweise ein Paar von Spalthaltewalzen 25, 26 durch die Arbeitswalzen bewegende Einrichtungen 70, 71, die an Gehäusepfosten 28, 29 angebracht sind, beweglich vorgesehen sind, während das weitere Paar von Spalthaltewalzen 24 gegen eine Arbeitswalze 2 unter vorgegebenen Kräften durch Hydraulikzylinder 72, 73 gedrückt werden, die an Gehäusepfosten 31, 32 festgelegt sind.
Auf der Seite der die Arbeitswalzen bewegenden Einrichtungen 70, 71 (auf der linken Seite in 24) wird zunächst die Position der Arbeitswalze 2 eingestellt, beispielsweise auf die Mitte des Walzwerks 300, durch die die Arbeitswalze bewegenden Einrichtungen 70, 71. Die Positionen der die hydrostatischen Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 werden dann so eingestellt, daß der Spalt zwischen den Leerlaufwalzen 10 und dem hydrostatischen Drucklager 14 gleich einem vorgegebenen Wert Go ist, beispielsweise 1/1000 des Durchmessers der Leerlaufwalze 10. Diese Einstellung kann wie folgt vorgenommen werden. Der zum Aufschwimmen des hydrostatischen Drucklagers 14 zugeführte Druck wird auf null gestellt und das hydrostatische Drucklager 14 mit der Leerlaufwalze 10 unter einer sehr schwachen Kraft in Berührung gebracht. Nachdem in diesem Zustand der Spalt G auf null gestellt ist, wird das hydrostatische Drucklager 14 mit den das hydrostatische Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 um den Wert Go bewegt.
Auf der Seite der Hydraulikzylinder 72, 73 (in 24 auf der rechten Seite) üben die Hydraulikzylinder 72, 73 zum Andrücken der Spalthaltewalzen 23, 24, die an den Gehäusepfosten 31, 32 angebracht sind, Kräfte aus, die ausreichend groß sind, um gegen die Horizontalkräfte zu wirken, die aufgrund des Walzens erzeugt werden. Wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, wird die von dem hydrostatischen Drucklager 12 über die Druckzylinder 34, 35 angelegte Druckkraft innerhalb des vorher festgelegten geeigneten Bereichs gehalten.
Bei dieser Anordnung bilden die Hydraulikzylinder 72, 73 und die die Arbeitswalzen bewegenden Einrichtungen 70, 71 Walzenausfahr-/einzieheinrichtungen zum Bewegen der Walzeinrichtungen bezüglich des Gehäuses nach hinten und nach vorne. Außerdem lassen sich die gleichen Vorteile erreichen wie mit der ersten und zweiten Ausführungsform.
Bei der dritten Ausführungsform sind die Spalthaltewalzen 23 bis 26 von den die Arbeitswalzen bewegenden Einrichtungen 70, 71 abgestützt, die auf der linken Seite vorgesehen sind, sowie durch die auf der rechten Seite von 24 vorgesehenen Hydraulikzylinder 72, 73. Die Erfindung ist auf diese Anordnung nicht beschränkt. Es können auch die Arbeitswalzen bewegende Einrichtungen auf beiden Seiten vorgesehen werden.
Alternativ können auf beiden Seiten auch Hydraulikzylinder angeordnet werden. In diesem Fall kann der Öldruck der Hydraulikzylinder auf der einen Seite so reguliert werden, daß die Größe des Aufschwimmens der Leerlaufwalze 10 eingestellt wird. Eine solche Modifizierung wird anhand von 25 beschrieben.
Bei dem in 25 gezeigten Walzwerk 300A sind anstelle der hydrostatischen Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 von 24 Hydraulikzylinder 74, 75 zum Andrücken des Stützträgers 18 vorgesehen. Der Spalt (Aufschwimmspalt) G zwischen der Leerlaufwalze 10 und dem hydrostatischen Drucklager 14 wird beispielsweise durch eine Meßeinrichtung 76 festgestellt. Das gemessene Signal wird durch einen Verstärker 78 verstärkt und dann in eine Steuereinrichtung 79 eingegeben. Die Steuereinrichtung 79 vergleicht den gemessenen Wert G mit dem zulässigen unteren Grenzwert Gm und einem oberen Grenzwert GM, wie in 8 gezeigt ist. Wenn G < Gm ist, gibt die Steuereinrichtung 79 ein Druckabsenksignal an einen Öldruckregulator 80 aus, der ein hydraulisches Steuerventil zum Regulieren des Öldrucks aufweist, der auf die Hydraulikzylinder 74, 75 von einer nicht gezeigten Öldruckquelle aus wirkt, wodurch der Öldruck abgsenkt wird, um die Druckkraft S zu verringern, die auf die Leerlaufwalze 10 über das hydrostatische Drucklager 14 aufgebracht wird. Wenn G > GM wird, gibt die Steuereinrichtung 79 ein Druckerhöhungssignal an den Öldruckregulator 80 aus, wodurch der Öldruck ansteigt, um die Druckkraft S zu erhöhen, die auf die Leerlaufwalze 10 über das hydrostatische Drucklager 14 aufgebracht wird.
Alternativ können die die Arbeitswalzen bewegenden Einrichtungen 70, 71, wie sie in 24 gezeigt sind, anstelle der Hydraulikzylinder 74, 75 verwendet werden, während der Antrieb der die Arbeitswalzen bewegenden Einrichtungen 70, 71 entsprechend dem Spalt G gesteuert werden kann, der von der Meßeinrichtung 76 erfaßt wird. Diese Modifizierungen weisen auch die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform auf.
Als Anwendung der in 25 gezeigten Modifizierung kann eine horizontale Biegesteuerung unter Verwendung des festgestellten Spalts G durchgeführt werden. Dabei werden die Endpositionen der Arbeitswalze 2 usw. durch die Spalthaltewalzen 23 bis 26 usw. während des Walzbetriebs unmittelbar nach dessen Beginn im wesentlichen konstant gehalten. Wenn jedoch eine Änderung des Spaltes G durch die Meßeinrichtung 76 während des Walzvorgangs festgestellt wird, ist diese Änderung höchstwahrscheinlich auf Biegungen der Arbeitswalze 2 usw. zurückzuführen, die durch auf sie einwirkende Horizontalkräfte verursacht werden. Diese Biegungen der Arbeitswalze 2 usw. können durch Anlegen von horizontalen Biegekräften unterdrückt werden. Eine solche Modifizierung ist in 26 gezeigt.
Das Walzwerk 300B von 26 hat Arbeitswalzeneinbaustücke 83, 84 für ein drehbares Lagern der oberen Arbeitswalze 2. Die Arbeitswalzeneinbaustücke 83, 84 sind axial außerhalb der beiden axialen Enden der oberen Arbeitswalze 2 vorgesehen, an der die Spalthaltewalzen 23 bis 26 so angeordnet sind, daß sie der oberen Arbeitswalze 2 zugewandt sind. An die Arbeitswalzeneinbaustücke 82, 84 werden durch Hydraulikzylinder 85, 88, die jeweils an Gehäusepfosten 28, 31 angebracht sind, und durch Hydraulikzylinder 86, 89, die an Gehäusepfosten 29, 32 angebracht sind, horizontale Biegekräfte angelegt.
Der Spalt, d. h. der Aufschwimmspalt, G zwischen der Leerlaufwalze 8 und dem hydrostatischen Drucklager 14 wird durch die Meßeinrichtung 76 festgestellt. Das gemessene Signal wird durch den Verstärker 78 verstärkt und in die Steuereinrichtung 79 eingegeben. Wenn G < Gm ist, gibt die Steuereinrichtung 79 ein Steuersignal an Biegesteuereinheiten 90, 91 ab, welche hydraulische Steuerventile zur Regulierung der Öldrucke aufweisen, die an die Hydraulikzylinder 85, 88 und 86, 89 von der nicht gezeigten Öldruckquelle angelegt werden, woraufhin die Biegesteuereinheiten 90, 91 Signale zur Betätigung der Hydraulikzylinder 88, 89 über die Hydrauliksteuerventile abgeben, so daß die horizontalen Biegekräfte in der Richtung ausgeübt werden, in der der Aufschwimmspalt vergrößert wird. Wenn G > GM ist, gibt die Steuereinrichtung 79 Steuersignale an die Biegesteuereinheiten 90, 91 ab, die ihrerseits Signale für eine Betätigung der Hydraulikzylinder 85, 86 derart abgibt, daß die horiziontalen Biegekräfte in der Richtung angelegt werden, in der der Aufschwimmspalt verringert wird.
Zusätzlich zu den Vorteilen der dritten Ausführungsform können bei dieser Modifizierung horizontale Biegungen der Arbeitswalzen während des Walzbetriebs unterdrückt werden.
Obwohl bei der dritten Ausführungsform die Spalthaltewalzen 23 bis 26 als Anschlageinrichtungen dienen, die vorgesehen sind, um zu verhindern, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12 bis 15 und den Leerlaufwalzen 8 bis 11 kleiner als der vorher eingestellte vorgegebene Wert werden, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Mit den in 15 und 16 gezeigten Auslegungen als Modifizierungen der ersten Ausführungsform kann die dritte Ausführungsform auch Halteeinrichtungen zum Halten der Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern und den Stützrollen aufweisen, die von den hydrostatischen Drucklagern auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden. Eine solche Modifizierung ist in 27 gezeigt, wobei die 24 und 25 entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen haben.
Bei dem in 27 gezeigten Walzwerk 3000 sind Arbeitswalzeneinbaustücke 81, 82 zum drehbaren Lagern der oberen Arbeitswalze 2 an beiden axialen Enden der oberen Arbeitswalze 2 vorgesehen. Die Lagen der Einbaustücke 81, 82 sind durch die Arbeitswalzen bewegende Einrichtungen 70, 71, die jeweils an den Gehäusepfosten 28, 29 angebracht sind, und durch die Hydraulikzylinder 72, 73 bewegbar, die jeweils an den Gehäusepfosten 31, 32 angebracht sind. Zusätzlich sind bei dieser Modifizierung die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12, 14 usw. und den Leerlaufwalzen 8, 10 usw. ebenfalls durch die Hydraulikzylinder 34, 35, 74, 75 usw. eingestellt.
Bei dieser Anordnung bilden die die Arbeitswalzen bewegenden . Einrichtungen 70, 71 und die Hydrauliklzylinder 72, 73 die Einbaustücke ausfahrende bzw. einziehende Einrichtungen zum Bewegen der Einbaustücke nach hinten bzw. nach vorne bezüglich des Gehäuses. Diese Modifizierung weist außerdem die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform auf.
Obwohl bei der dritten Ausführungsform die Arbeitswalze 2 usw. im wesentlichen in der Mitte des Walzwerks mit dem Hauptziel angeordnet ist, eine Berührung zwischen den hydrostatischen Drucklagern 14 usw. und den Leerlaufwalzen 10 usw. aufgrund der Erzeugung der übergangsweisen horizontalen Kräfte unmittelbar nach dem Beginn des Walzens zu verhindern, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Wie bei der Modifizierung der in Verbindung mit 19 beschriebenen ersten Ausführungsform kann die dritte Ausführungsform auch mit der bekannten Versetzungssteuerung zum Unterdrücken von horiontalen Biegungen der Walzen aufgrund von Horizontalkräften kombiniert werden, die während des Walzvorgangs unmittelbar nach dessen Beginn auftreten. Ein solcher Fall wird nachstehend als vierte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 28 bis 33 beschrieben, wobei die der dritten Ausführungsform entsprechenden Teile gleiche Bezugszeichen haben.
Das in 28 mit einer oberen Arbeitswalze gezeigte Walzwerk 400 unterscheidet sich von dem Walzwerk 300 der dritten Ausführungsform dadurch, daß, wenn eine Arbeitswalze 2 durch die die Arbeitswalze bewegenden Einrichtungen 70, 71 zu der vorgegebenen versetzten Position, wie es anhand von 19 erläutert wurde, bewegt wird, die Belastungen der Spalthaltewalzen 23 bis 26, welche die auf die Arbeitswalze 2 zu diesem Zeitpunkt ausgeübte Horizontalkraft tragen, durch Kraftmeßdosen 92, 93 erfaßt werden, die auf der Rückseite der Spalthaltewalzen 25, 26 angeordnet sind. Die von den Kraftmeßdosen 92, 93 erfaßten jeweiligen Kräfte werden durch eine Steuereinrichtung 94 summiert, um eine Horizontalkraft SL zu bestimmen. Die Versetzungsposition der Arbeitswalze 2 wird dann durch Rückkopplung über eine Steuereinheit 95 für die Bewegungsrichtungen so gesteuert, daß die horizontale Kraft SL null wird. Da gleichzeitig auch die die hydrostatischen Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 um den gleichen Betrag bewegt werden müssen, gibt die Steuereinheit 95 für die Bewegungseinrichtungen das gleiche Signal an die die hydrostatischen Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 aus.
Die Einstellposition der Arbeitswalze entsprechend des Versetzungsbetrags y bei der Durchführung der vorstehenden Rückkopplungssteuerung kann aus Gleichung (4) basierend auf der geschätzten Walzlast P, den Zugspannungen Tf und Tb usw. berechnet werden. Zusätzlich zu den Vorteilen der dritten Ausführungsform läßt sich mit der vierten Ausführungsform der anhand von 19 erläuterte Vorteil erreichen, daß die horizontalen Kräfte SL', die für die Versetzungssteuerung spezifisch sind, zu Beginn des Walzens beherrscht werden können, so daß effektiv verhindert wird, daß die Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern 12, 14 usw. und den Leerlaufwalzen 8, 10 usw. kleiner als der vorher eingestellte vorgegebene Wert werden.
Obwohl bei der vierten Ausführungsform die Versetzungsposition der oberen Arbeitswalze 2 entsprechend den durch die Kraftmeßdosen 92, 93 erfaßten Belastungen gesteuert werden, ist die Erfindung auf diese Anordnung nicht begrenzt, da die Steuerung der Versetzungsposition durch andere geeignete Mittel ausgeführt werden kann, wie dies durch die Modifizierung von 29 veranschaulicht ist.
Bei dem Walzwerk 400A von 29 wird die Versetzungsposition der oberen Arbeitswalze 2 entsprechend der Größe des Aufschwimmens beispielsweise der Leerlaufwalze 10 von dem hydrostatischen Drucklager 14 gesteuert. Wie erwähnt, können Änderungen der Spalte zwischen den Leerlaufwalzen 10 usw. und den hydrostatischen Drucklagern 14 hauptsächlich horizontalen Biegungen der Arbeitswalze 2 usw. zugerechnet werden, wobei die horizontalen Biegungen durch die horizontalen Kräfte SL verursacht werden, die auf die Arbeitswalzen während des Walzens einwirken. Die Spalte sollten also auch während des Walzens dadurch konstant gehalten werden können, daß die horizontalen Kräfte SL über die Versetzungseinstellung gesteuert werden. Mit dem Walzwerk 400A dieser Modifizierung soll eine solche Versetzungseinstellung verwirklicht werden.
Wie im Falle von 26 wird der Spalt, d. h. der Aufschwimmspalt, G zwischen der Leerlaufwalze 10 und dem hydrostatischen Drucklager 14 durch die Meßeinrichtung 76 erfaßt. Das gemessene Signal wird durch den Verstärker 78 verstärkt und dann der Steuereinrichtung 79 eingegeben. Wenn G < Gm ist, bestimmt die Steuereinrichtung 79, daß die links in 29 wirkende Horizontalkraft erhöht wird. Die Steuereinrichtung 79 gibt dann ein Steuersignal an die die Arbeitswalze bewegenden Einrichtungen 70, 71 über die Steuereinheit 95 für die Bewegungseinrichtungen ab, wodurch die Arbeitswalze 2 nach rechts bewegt wird. Gleichzeitig werden die gleichen Signale an die die hydrostatischen Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 ausgegeben. Wenn G > GM wird, bestimmt die Steuereinrichtung 79, daß die in 29 nach rechts wirkende Horizontalkraft erhöht wird. Die Steuereinrichtung 79 sorgt dann dafür, daß sich die Arbeitswalze 2 über die Steuereinheit 95 für die Bewegungseinrichtungen und die die Arbeitswalze bewegenden Einrichtungen 70, 71 nach links bewegt wird. Gleichzeitig werden die gleichen Signale an die die hydrostatischen Drucklager bewegenden Einrichtungen 20, 21 ausgegeben. Mit dieser Modifizierung ergeben sich die gleichen Vorteile wie mit der von 28.
Da bei der vierten Ausführungsform der Versetzungsbetrag y ein Relativwert ist, der zwischen der Zwischenwalze und der Arbeitswalze gemessen wird, erhält man ein äquivalentes Resultat, wenn die Zwischenwalze in die entgegengesetzte Richtung anstelle einer Bewegung der Arbeitswalze bewegt wird. Eine solche Modifizierung, bei der die Zwischenwalze bewegt wird, ist in den 30 und 31 gezeigt, wobei die 27 und 28 entsprechenden Bauteile die gleichen Bezugszeichen haben. Bei dem in 30 und 31 gezeigten Walzwerk 400B sind Bewegungseinrichtungen 98, 99 für die Versetzungsrichtung mit den einen Seiten von Zwischenwalzeneinbaustücken 96, 97 verbunden, um die Zwischenwalzen 4, 5 jeweils drehbar zu lagern, während mit den gegenüberliegenden Seiten der Zwischenwalzeneinbaustücke 96, 97 Hydraulikzylinder 101, 102 verbunden sind. Die Zwischenwalzeneinbaustücke 96, 97 werden in der Versetzungsrichtung entsprechend den Signalen bewegt, die von der Steuereinrichtung 94 ausgegeben werden, wie sie beispielsweise in 28 gezeigt ist.
Die Positionen der Arbeitswalzeneinbaustücke 81, 82 zum Lagern der Arbeitswalze 2 werden beispielsweise durch vorstehende Blöcke 103 bis 106 bestimmt, die jeweils an den Gehäusepfosten 31, 28 bzw. 32, 29 so angebracht sind, daß die Arbeitswalzen 2, 3 immer in der gleichen Position gehalten werden, gewöhnlich im wesentlichen in der Mitte des Walzwerks. Zusätzlich sind Kraftmeßdosen 108, 109 zum Messen der auf die Arbeitswalze 2 ausgeübten horizontalen Kräfte zwischen den Einbaustücken 81, 82 und den vorstehenden Blöcken 103 bis 106 angeoxdnet. Mit dieser Modifizierung lassen sich zusätzlich zu den Vorteilen der Walzwerke von 28 und 29 weitere Vorteile erreichen.
Mit einem eingerüstigem Reversierwalzwerk läßt sich eine Vielzahl von Produkten, einschließlich dünnes Blech aus einem Blechmaterial mit großer Dicke durch Wiederholung des Walzdurchgangs herstellen. Wenn ein Grobblechmaterial mit großer Dicke durch Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern gewalzt wird, wird der Einzugswinkel vergrößert. Wenn die Arbeitswalzen das Grobblechmaterial einziehen, darf der Reibungskoeffizient zwischen den Arbeitswalzen und dem Grobblech nicht kleiner als ein Wert sein, der erforderlich ist, um den vergrößerten Einzugswinkel zu ermöglichen. Wenn das Grobblech mit großer Reduktionsrate gewalzt werden soll, kann es vorkommen, daß die Arbeitswalzen das Grobblech nicht greifen können. Das bedeutet, daß Walzen mit kleinem Durchmesser die Dickenabnahme begrenzen und die Produktivität aufgrund der Erhöhung der Anzahl der erforderlichen Walzdurchgänge verschlechtern. Wenn also das Grobblech eine große Dicke hat, sind Walzen mit großem Durchmesser vorteilhaft. Wenn das Grobblech eine geringe Dicke hat, erhöht der Einsatz von Walzen mit großem Durchmesser die Walzbelastung. Eine größere Dickenreduzierung kann dann mit Walzen mit kleinem Durchmesser erhalten werden. Walzen mit kleinem Durchmesser können ein Blech walzen, das eine kleinere Dicke am Minimum hat, als Walzen mit großem Durchmesser. Dadurch trägt ein Austausch von Walzendurchmessern abhängig von der Blechdicke zur Verbesserung der Produktivität bei.
Durch Verwendung der vorstehenden Blöcke 103 bis 106, an denen die Arbeitswalzeneinbaustücke 81, 82 angebracht sind, sind um die Arbeitswalzeneinbaustücke 81, 81 herum keine komplizierten Mechanismen wie Bewegungseinrichtungen und Druckzylinder mehr erforderlich. Dies erleichtert den Austausch von Walzen mit kleinem Durchmesser, die von hydrostatischen Drucklagern abgestützt werden müssen, und von Walzen mit großem Durchmesser, die gewöhnlich keine. Abstützung durch hydrostatische Drucklager benötigen, wobei der Austausch vom Gesichtspunkt der Produktivitätsverbesserung erforderlich ist. Durch Auslegen der Walzeneinbaustücke in ihrer Größe derart, daß sie in bestimmtem Ausmaß sowohl mit Walzen mit kleinem Durchmesser als auch mit Walzen mit großem Durchmesser verwendet werden können, kann der Austauschvorgang weiter erleichtert und in kürzerer Zeit durchgeführt werden.
Obwohl die Bewegungseinrichtungen 98, 99 und die Hydraulikzylinder 101, 102 noch um die Zwischenwalzeneinbaustücke 96, 97 herum installiert sind, bleibt um die Zwischenwalzeneinbaustücke 96, 97 ein größerer Installierungsraum als um die Arbeitswalzeneinbaustücke 81, 82. Deshalb können auch die komplizierten Mechanismen so ausgelegt werden, daß sie leicht installiert werden können und den Walzenaustauschvorgang nicht beeinträchtigen.
Bei der beschriebenen vierten Ausführungsform sind die hydrostatischen Drucklager 12, 14 auf beiden Seiten beispielsweise der oberen Arbeitswalze 2 vorgesehen. Die Erfindung ist auf diese Anordnung nichtbeschränkt, da die hydrostatischen Drucklager auch auf einer Seite vorgesehen werden können. Eine solche Modifizierung wird anhand von 32 beschrieben, wobei die 27, 28 und 25 entsprechenden Teile die gleiche Bezugszeichen haben.
Bei dem in 32 gezeigten Walzwerks 4000 ist beispielsweise die obere Arbeitswalze 2 nur durch das hydrostatische Drucklager 400 auf einer Seite über die Leerlaufwalze 10 abgestützt. Wenn in diesem Fall die Steuerung für die Versetzungsposition für die Arbeitswalze so ausgführt wird, daß die horizontal Kraft SL Null wird, würde sich der nachstehende Nachteil ergeben. Auch wenn eine leichte Horizontalkraft auf die Arbeitswalze 2 in die Richtung zu der Seite wirken sollte, die das hydrostatische Drucklager 14 nicht einschließt, also in 32 die rechte Seite, und zwar aufgrund einer Störung usw., würde in einem solchen Zustand, in dem die Biegung der Arbeitswalze 2 im wesentlichen Null unter der Steuerung ist, die die horizontale Kraft SL = 0 macht, die Arbeitswalze 2 einer horizontalen Biegung unterliegen, da auf dieser Seite nichts für eine Abstützung der Arbeitswalze 2 vorhanden ist. Wenn dann die Druckkraft Q der Hydraulikzylinder 72, 73 durch die sich ergebende horizontale Kraft SL überschritten wird, würde die Arbeitswalze 2 herausspringen.
Deshalb führt bei dieser Modifizierung die Steuereinrichtung 94 die Steuerung für die Versetzungsposition für die Arbeitswalze 2 so aus, daß die horizontale Kraft SL in der Richtung zu dem hydrostatischen Drucklager 14 hin wirkt, d. h. in 32 nach links, und auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.
Als Folge wird die Arbeitswalze 2 immer gegen das hydrostatische Drucklager 14 gedrückt und die Walzenposition ist stabilisiert.
Um zu verhindern, daß die Arbeitswalze 2 aufgrund einer abrupten Einwirkung einer Störung herausspringt, führt die Steuereinrichtung 94 eine Steuerung für einen Öldruckanstieg der Hydraulikzylinder 72, 73 über einen Druckkraftregler 110 aus, der ein Hydrauliksteuerventil einschließt, wodurch die Druckkraft Q, die durch die Hydrauliklzylinder 72, 73 erzeugt wird, erhöht wird, wenn ein Zustand der horizontalen Kraft SL < 0 festgestellt wird.
So wird die Größe ΔQ der Steigerung der Druckkraft Q bei der obigen Steuerung als Beispiel auf einen Wert proportional zu einem Absolutwert der negativen horizontalen Kraft eingestellt, was durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird: ΔQ = α ⫾ sL ⫾ ..... (6) wobei α eine Proportionalkonstante ist.
Die aus Gleichung (6) berechnete Größe ΔQ wird an den Druckkraftregler 110 ausgegeben, woraufhin die von der Öldruckquelle zugeführte Ölmenge erhöht wird, um die Druckkraft Q zu steigern, die von den Hydraulikzylindern 72, 73 erzeugt wird. Diese Steuerung wird nur durchgeführt, wenn die horizontale Kraft SL negativ ist.
Ein Meßwert SLo, der sich aus den Kraftmeßdosen 92, 93 ergibt, ist ein Wert, der die Druckkraft Q enthält, so daß der Wert Q von dem Meßwert SLo abgezogen werden muß, wenn die genaue horizontale Kraft SL berechnet wird. Zu diesem Zweck nimmt die Steuereinrichtung 94 auch die Druckkraft Q auf, d. h. die Öldrucke der Hydraulikzylinder 72, 73. Bei dieser Modifizierung ist das hydrostatische Drucklager 14 nur auf einer Seite der Arbeitswalze 2 installiert, wodurch die Vorrichtungskosten beträchtlich reduziert werden können. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß, da auf der anderen Seite keine kom plizierten Mechnismen, wie Stützvorrichtungen, vorgesehen zu werden brauchen, ausreichend Raum zum Aufsprühen eines Kühlmittels zum Kühlen der Walzen zur Verfügung steht, wodurch der Walzenkühlungswirkungsgrad verbessert, die Walzgeschwindigkeit gesteigert und eine größere Dickenreduzierung erreicht werden kann.
Bei den vorstehend beschriebene vier Ausführungsformen ist jeweils ein Walzwerk mit sechs ## Walzen gezeigt. Die Erfindung ist jedoch auch bei vier oder fünf vertikalen Walzen einsetzbar, wobei mit der in 33 gezeigten vertikalen asymmetrischen Anordnung von fünf Walzen die gleichen Vorteile erreicht werden können.
Auch in einem Übergangszustand unmittelbar vor oder nach dem Beginn des Walzens wird erfindungsgemäß ein Abstand zwischen dem hydrostatischen Drucklager und der Arbeitswalze gewährleistet, der ausreicht, um Schäden bei einer Berührung zu vermeiden. Da keine Beschädigungen der Arbeitswalze auftreten; gibt es auch keine Verschlechterung der Produktqualität und keine Verringerung. der Ausbeute. Wegen nicht auftretender Schäden an dem hydrostatischen Drucklager und der Arbeitswalze gibt es auch keine Stillstandszeiten, wie sie beim Austausch dieser Bauteile erforderlich wären. Da Arbeitswalzen mit kleinen Druchmessern in stabiler Weise eingesetzt werden können, läßt sich das Walzen von harten und dünnen Bändern in effizienter Weise durchführen.

Claims

Blechwalzwerk – mit oberen und unteren Arbeitswalzen (2, 3), – mit hydrostatischen Drucklagern (12 bis 15) zum berührungsfreien Abstützen von Zylinderabschnitten der Arbeitswalzen (2, 3) oder von die Arbeitswalzen (2, 3) im wesentlichen längs der Horizontalrichtung abstützenden Zylinderabschnitten von Stützwalzen (8 bis 11) durch einen im wesentlichen längs der Horizontalrichtung aufgebrachten Fluiddruck, und – mit im wesentlichen in Horizontalrichtung festgelegten Anschlageinrichtungen (23 bis 26; 77a, 77b), die so angeordnet sind, dass sie mit den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) in Berührung stehen, wenn Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern (12 bis 15) und den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) einen vorher bestimmten Wert annehmen, so dass sie verhindern, daß die Spalte den vorgegebenen Wert unterschreiten.
Blechwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtungen Anschlagwalzen (23 bis 26) umfassen, die so angeordnet sind, daß sie mit den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) im wesentlichen in der Horizontalrichtung in Berührung stehen.
Blechwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Drucklager (12 bis 15) die Zylinderabschnitte der Stützwalzen (8 bis 11) berührungsfrei abstützen und daß die Anschlagwalzen (23 bis 26) so vorgesehen sind, daß sie mit den Arbeitswalzen (2, 3) im wesentlichen in der Horizontalrichtung in Berührung stehen.
Blechwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Drucklager (12 bis 15) die Zylinderabschnitte der Arbeitswalzen (2, 3) berührungsfrei abstützen und daß die Anschlagwalzen (23 bis 26) so angeordnet sind, daß sie mit den Arbeitswalzen (2, 3) im wesentlichen in der Horizontalrichtung in Berührung stehen.
Walzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzichnet, daß die hydrostatischen Drucklager (12 bis 15) die Zylinderabschnitte der Stützwalzen (8 bis 11) berührungsfrei abstützen und daß die Anschlagwalzen (23 bis 26) so vorgesehen sind, daß sie mit den Stützwalzen (8 bis 11) im wesentlichen in der Horizontalrichtung in Berührung stehen.
Blechwalzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Stützwalze (10a) in direktem Kontakt mit der entsprechenden Arbeitswalze (2) zu deren Abstützung im wesentlichen längs der Horizontalrichtung steht und zweite Stützwalzen (10b, 10c) in Kontakt mit der ersten Stützwalze (10a) stehen, um die erste Stützwalze (10a) an mehreren in Vertikalrichtung befindlichen Punkten abzustützen, wobei jedes der hydrostatischen Drucklager (12 bis 15) die Zylinderabschnitte der zweiten Stützwalzen (10b, 10c) berührungsfrei abstützt und jede der Anschlagwalzen (23 bis 26) so angeordnet ist, daß sie mit der ersten Stützwalze (10a) im wesentlichen in der Horizontalrichtung in Berührung steht.
Blechwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagwalzen (25U, 25L) jeder Anschlageinrichtung so angeordnet sind, daß sie mit der entsprechenden Arbeitswalze (2) oder der entsprechenden Stützwalze (8 bis 11) an einer Vielzahl von in Vertikalrichtung im Abstand befindlichen Punkten in Berührung stehen.
Blechwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagwalzen (23 bis 26) an Trägern (16, 18) festgelegt sind, mit denen die hydrostatischen Drucklager (12 bis 15) verbunden sind.
Blechwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagwalzen (23 bis 26) mit einem Gehäuse (28 bis 31) des Walzwerks (300) verbunden sind, und daß das Walzwerk (300) weiterhin Einrichtungen (70 bis 73) zum Ausfahren und Einziehen der Anschlagwalzen (23 bis 26) aufweist, um die Anschlagwalzen (23 bis 26) bezüglich des Gehäuses (28 bis 31) zurück und nach vorne zu bewegen.
Blechwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtungen Blockelemente (77a, 77b) umfassen, die an den hydrostatischen Drucklagern (12 bis 15) so festgelegt sind, daß sie zu den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) hin vorstehen.
Blechwalzwerk nach Anspruch 2 oder 10, bei welchem die Anschlageinrichtungen (23 bis 26; 77a, 77b) in Berührung mit den Arbeitswalzen (2, 3) oder Stützwalzen (8 bis 11) an Positionen axial außerhalb des Bereichs stehen, der einer maximalen Breite des zu walzenden Bleches entspricht.
Blechwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der hydrostatischen Drucklager (12, 15) eine axiale Breite hat, die nicht kleiner als eine maximale Breite der zu walzenden Bleche ist.
Blechwalzwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (54, 76) zum Erfassen der Spalte zwischen den hydrostatischen Drucklagern (12 bis 15) und den Arbeitswalzen (2, 3) oder den Stützwalzen (8 bis 11) und durch Steuereinrichtungen (79) zum Steuern der Fluiddrucke an den hydrostatischen Drucklagern entsprechend den von der Meßeinrichtung festgestellten Ergebnissen.