DE69031246T2

DE69031246T2 - Walzverfahren in einem Fünfwalzen-Walzwerk

Info

Publication number: DE69031246T2
Application number: DE69031246T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Kajiwara; Yoshio Takakura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2010-05-30
Also published as: EP0400568A3; EP0400568A2; DE69031246D1; EP0400568B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Flachgut mit geringer Walzkraft und geringer Stichabnahme in einem Fünf-Walzengerüst gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (s. US-A-4 194 382, Spalte 6, Zeilen 19-32).
Als Walzgerüst mit geringer Stichabnahme und geringer Walzkraft, z.B. als Nachwalzgerüst (Skin-pass-Walzgerüst), wurde oftmals ein Quarto-Walzgerüst verwendet, das mit Biegeeinrichtungen versehene obere und untere Arbeitswalzen sowie obere und untere Stückwalzen zum Abstützen dieser Arbeitswalzen aufweist, wie dies in der JP-A-48-22344 offenbart ist. Ein derartiges Quarto-Walzgerüst weist jedoch keine ausreichende Fähigkeit zur Formsteuerung auf, was durch verschiedene Arbeitswalzen mit unterschiedlichen Balligkeiten kompensiert wird.
Ein Sechs-Walzengerüst mit besserer Formsteuerungsfähigkeit wurde vorgeschlagen und in der Praxis eingesetzt (siehe JP-B-57-55 484; US-4 194 382). Dieses Sechs-Walzengerüst ist derart angeordnet, daß obere und untere Zwischenwalzen zwischen oberen und unteren Arbeitswalzen mit demselben Durchmesser bzw. oberen und unteren Stützwalzen mit demselben Durchmesser angeordnet sind und daß Walzenbiegeeinrichtungen an den oberen und unteren Arbeitswalzen sowie den oberen und unteren Zwischenwalzen vorgesehen sind, wobei beide Sätze dieser Biegeeinrichtungen eine gute Formsteuerung ermöglichen. Im Falle des Nachwalzens (Skin-pass-Walzens) mit kleiner Stichabnahme, verursacht dieses Sechs- Walzengerüst nicht gewalzte Bereiche der seitlichen Enden eines Walzguts, so daß an den seitlichen Enden des Walzguts Randunebenheiten erzeugt werden, wobei sich dadurch ein Problem ergibt, daß sich die Erzeugung solcher Kantenunebenheiten nicht entsprechend verhindern läßt.
Ein konventionelles Multi-Walzengerüst, dessen Bereiche oberhalb und unterhalb eines Walzguts unterschiedliche Anzahl von Walzen aufweisen, oder besonders ein konventionelles Fünf-Walzengerüst ist in der US-4 194 382 und in der JP-B 62-46245 offenbart. Ein derartiges Fünf-Walzengerüst enthält obere und untere Arbeitswalzen mit unterschiedlichem Durchmesser, wobei die obere Arbeitswalze einen kleineren Durchmesser aufweist, was somit eine große Stichabnahme mit geringer Walzkraft ermöglicht. Es sind ferner Biegeeinrichtungen sowohl an der Zwischenwalze als auch an der unteren Arbeitswalze mit dem größeren Durchmesser angeordnet, so daß das Fünf-Walzengerüst das Profil des Flachgutes besser steuern kann. Es ist daher möglich, ein einfach gekrümmtes (konkaves oder konvexes) Profil des Walzgutes über seiner gesamten Breite zu steuern, die Walzkraft zu senken und daher den Effekt der Biegeeinrichtungen zu verbessern.
Im Falle eines i) Walzbetriebes mit kleiner Stichabnahme und kleiner Walzkraft, ii) eines Walzbetriebes, der eine hervorragende Formsteuerungsfähigkeit zur Durchführung einer zusammengesetzten Formsteuerung erfordert, und iii) eines Walzbetriebes, bei dem Randunebenheiten vermieden werden müssen, z.B. im Falle des Nachwalzens (Skin-pass-Walzens), weisen die matten Walzen mit rauher Oberfläche, d.h., die Arbeitswalzen in dem vorstehend genannten Fünf- Walzengerüst, das die obere und untere Arbeitswalze mit unterschiedlichem Durchmesser enthält, eine extrem verkürzte Lebensdauer auf und das gewalzte Material neigt dazu, sich ungünstig zu verziehen. Wenn die Arbeitswalzen einen geringen Durchmesser aufweisen, ergibt sich außerdem das Problem, daß Querbeulen oder Falten während des Walzvorgangs erzeugt werden können.
Ein Fünf-Walzengerüst mit einer Zwischenwalze, die eine der Breite des zu walzenden Flachguts entsprechende Walzenlänge aufweist, und bei der die obere und untere Arbeitswalze mit demselben Durchmesser eine Biegeeinrichtung aufweisen, ist in der JP-A-54-39349 und in der JP-B-53-34789 offenbart. Beim Einsatz eines derartigen Fünf-Walzengerüsts muß die Zwischenwalze bei jeder Veränderung der Breite des zu walzenden Flachguts durch eine neue ersetzt und der Walzbetrieb muß hierzu jedesmal unterbrochen werden, so daß die Produktivität des Walzwerkes erheblich gesenkt und das Walzwerk praktisch nicht verwendet wird. Besonders im Falle eines in einer Durchlaufglühlinie angeordneten Skin-pass- Walzgerüsts ist der Einsatz des vorgenannten Fünf-Walzengerüsts äußerst unwahrscheinlich, da diesem ein walzgut mit unterschiedlicher Breite kontinuierlich zugeführt wird.
In der JP-A-56-151103 ist ferner ein Fünf-Walzengerüst offenbart, bei dem die obere und untere Arbeitswalze denselben Durchmesser aufweisen und bei dem diese obere und untere Arbeitswalze sowie eine Zwischenrolle mit kleinerem Durchmesser als die Arbeitswalzen jeweils mit Biegeeinrichtungen versehen sind. Die Zwischenwalze eines solchen Fünf- Walzengerüsts, die einen geringeren Durchmesser und dieselbe Walzenlänge wie die Stützwalze und die Arbeitswalze aufweist, steht über ihrer gesamten Länge in Kontakt mit der Stützwalze und der Arbeitswalze und daher wird die Steuercharakteristik der Zwischenwalze ähnlich derjenigen der oberen Arbeitswalze, wodurch sich das Problem ergibt, daß es nahezu unmöglich wird, entweder die zusammengesetzte Formsteuerung oder die Steuerung zur Verhinderung der Randunebenheiten durchzuführen.
Obwohl bei den vorgenannten konventionellen Walzgerüsten eine Verbesserung der Formkorrekturfähigkeit beabsichtigt ist, kann mit diesen kein befriedigender Nachwalzvorgang durchgeführt werden, bei dem sowohl die Stichabnahme als auch die Walzkraft gering sind und eine ausgezeichnete Oberflächenqualität erreicht werden muß. Charakteristische Merkmale des Nachwalzens sind beispielsweise:
i) Die Stichabnahme beträgt nicht mehr als einige Prozent und die Walzkraft beträgt nicht mehr als die Hälfte der Kraft beim normalen Kaltwalzen.
ii) Eine rauhe matte Walze wird oft als Arbeitswalze verwendet, so daß die Oberfläche des Walzguts strukturiert ist.
iii) Wenn die seitlichen Endbereiche des Walzguts ungewalzt bleiben, bilden sich Unregelmäßigkeiten (Randunebenheiten) auf der Oberfläche infolge der Fließfiguren, was sich dadurch ergibt, daß das Walzgut vorher geglüht wurde.
iv) Da das Walzgut nach dem Nachwalzen oftmals ein Endprodukt ist, muß es eine ausgezeichnete Oberflächenqualität aufweisen.
Im Hinblick auf diese Merkmale werden die Anforderungen an ein Nachwalzwerk nochmals wiederholt.
Die Arbeitswalzen müssen zunächst einen relativ großen Durchmesser aufweisen, um die Entstehung von Querbeulen oder Falten beim Nachwalzen zu vermeiden. Die oberen und unteren Arbeitswalzen sollten ferner denselben Durchmesser (praktisch denselben Durchmesser) im Hinblick auf die Lebensdauer der Arbeitswalzen und auf die Verhinderung eines Verzugs des Flachgutes nach dem Nachwalzen aufweisen.
Für die Formsteuerung des Walzmaterials zur Erreichung eines Walzgutes mit hervorragender Oberflächenqualität muß das Walzgerüst eine Möglichkeit für die zusammengesetzte Formsteuerung zur Korrektur sowohl der Kantenunebenheiten als auch der Beulen in der Mitte aufweisen.
Es ist ferner äußerst wichtig, die Breite der nicht gewalzten seitlichen Endbereiche des Walzgutes zu verringern, an denen die Randunebenheiten gebildet werden. Da diese Bereiche mit den Randunebenheiten in dem folgenden Schritt als Ausschußteile abgeschnitten werden, dient die Verringerung der Breite dieser unebenen Bereiche zur Verbesserung des Ausstoßes.
Die Eigenschaften eines für das Nachwalzen geeigneten Walzgerüstes können wie folgt zusammengefaßt werden:
1) Die Arbeitswalzen haben praktisch denselben und ferner einen relativ großen Durchmesser.
2) Für die Durchführung der zusammengesetzten Formsteuerung zur Erreichung der ausgezeichneten Oberflächenqualität sind zwei Arten von Steuereinrichtungen mit unterschiedlichen Steuerungseigenschaften erforderlich.
3) Neben diesen Einrichtungen zur zusammengesetzten Formsteuerung sind dritte Steuereinrichtungen zur Verringerung der Randunebenheiten des Flachguts erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Walzverfahren in dem Mehrfach-Walzgerüst zu schaffen, durch das die zusammengesetzte Formsteuerung des Walzmaterials vollständig während des Walzvorgangs mit einer geringen Stichabnahme durchgeführt und auch die Erzeugung von Randunebenheiten des Flachguts verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem an einem Fünf-Walzengerüst durchgeführten erfindungsgemäßen Walzverfahren sind die an der Zwischenwalze angeordneten Walzenbiegeeinrichtungen und die Walzenbiegeeinrichtungen, die an der Arbeitswalze in dem Walzensatz angeordnet sind, wo diese Zwischenrolle angeordnet ist, alle aktiviert, um eine zusammengesetzte Balligkeit eines Flachguts über seiner gesamten Breite zu steuern. Die Walzenbiegeeinrichtungen, die an der unmittelbar durch die Stützwalze abgestützten Arbeitswalze angeordnet sind, werden zur Steuerung der Balligkeit des Flachguts an dessen seitlichen Endbereichen aktiviert, wodurch sowohl die zusammengesetzte Formsteuerung des Flachguts als auch die Steuerung der Breite der seitlichen nicht ausgewalzten Endbereiche des Flachguts durchgeführt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Fünf-Walzengerüsts;
Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines ersten Fünf-Walzengerüsts;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht dieses ersten Walzengerüsts, die einen Zustand der durch die Biegekräfte erzeugten Auswirkungen zeigt;
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines weiteren Fünf-Walzengerüsts;
Fig. 5A und 5B sind schematische Ansichten eines weiteren Fünf Walzengerüsts;
Fig. 6 und 7 sind eine teilweise geschnittene Vorderansicht und eine schematische Ansicht eines weiteren Fünf- Walzengerüsts;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Kurven der Werte von X bei bestimmten Potenzen zeigt;
Fig. 9 und 10 sind Diagramme, die die Eigenschaften der Steuerfehler (Formfehler) zeigen, die durch die Walzenbiegevorgänge gesteuert werden; und
Fig. 11 ist ein Diagramm eines Zustands eines nicht ausgewalzten seitlichen Endbereichs eines Flachguts.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Im folgenden wird das Prinzip eines Walzgerüsts erläutert, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.
Bei der Erfindung kann ein Mehrfach-Walzengerüst verwendet werden, das eine hervorragende Fähigkeit zur zusammengesetzten Formsteuerung zur Verbesserung der Oberflächenqualität des Flachguts aufweist, so daß die Bildung von Randunebenheiten an den seitlichen Enden des Flachguts verhindert werden kann. Zu diesem Zweck enthält das Walzgerüst eine zwischen einer oberen und unteren Arbeitswalze angeordnete Zwischenwalze mit im wesentlichen demselben Durchmesser sowie eine Stützwalze, wobei die Ballenlänge der Zwischenwalze größer als die maximale Breite des Flachguts ist, und wobei die obere und untere Arbeitswalze sowie die Zwischenwalze jeweils mit Walzenbiegeeinrichtungen mit unterschiedlicher Steuercharakteristik ausgestattet sind, um eine Balligkeit des Flachguts einzuschränken.
Die zusammengesetzte Formsteuerung des Flachguts erfolgt hauptsächlich durch die Zwischenwalzenbiegeeinrichtung und die Arbeitswalzenbiegeeinrichtung an einer Seite, an der die Zwischenwalze angeordnet ist, um so die Oberflächenqualität des Flachguts zu verbessern. Die Breite der nicht ausgewalzten seitlichen Endbereiche des Flachguts wird von der Walzenbiegeeinrichtung an der anderen Seite gesteuert, an der die Zwischenwalze nicht angeordnet ist, um so die nicht ausgewalzten seitlichen Endbereiche des Flachguts erheblich zu verringern und um dadurch die Erzeugung von Randunebenheiten zu verhindern.
Das Walzgerüst ist mit drei Arten von Walzenbiegeeinrichtungen versehen, d.h., der Zwischenwalzenbiegeeinrichtung, der Arbeitswalzenbiegeeinrichtung an der Seite, an der die Zwischenrolle angeordnet ist (im folgenden als die 6H-Seite bezeichnet) und die Walzenbiegeeinrichtung an der Seite, an der die Zwischenwalze nicht angeordnet ist (im folgenden als 4H-Seite bezeichnet). Diese Walzenbiegeeinrichtungen haben solche Formsteuergrade, daß sich die jeweiligen Merkmale zur Steuerung der Balligkeit des gewalzten Flachguts voneinander unterscheiden können, so daß nicht nur die zusammengesetzte Form sondern auch die Breite der seitlichen Endbereiche mit den Randunebenheiten gesteuert werden kann. Für ein Fünf-Walzengerüst mit beispielsweise für das Nachwalzen typischen Walzengrößen, bei dem die Arbeitswalze einen Durchmesser von 475 mm, die Zwischenwalze einen Durchmesser von 530 mm und die Stützwalze einen Durchmesser von 1 000 mm aufweist und bei der die Länge der Walzenfläche jeder Walze 2 050 mm bei einer Flachgutbreite von 1 880 mm beträgt, sind die Berechnungsergebnisse für den Steuergrad der entsprechenden Biegeeinrichtungen in Tabelle 1 gezeigt. In diesem Fall drückt ein Steuergrad eine Veränderung der Balligkeit des gewalzten Flachmaterials aus, der durch die Walzenbiegeeinrichtungen gesteuert werden kann. Tabelle 1 Steuergrade durch Walzenbiegung
In Tabelle 1 gibt der Fall 1 einen Steuergrad an, wenn nur die Walzenbiegeeinrichtung für die unmittelbar von der Stützwalze abgestützte Arbeitswalze an der 4H-Seite aktiviert ist, wobei dieser Steuergrad im allgemeinen einen Wert von 2,6 bis 3,3 aufweist. Der Fall 2 gibt einen Steuergrad an, wenn nur die Walzenbiegeeinrichtung für die von der Zwischenwalze abgestützte Arbeitswalze an der 6H-Seite aktiviert ist, wobei dieser Steuergrad im allgemeinen einen Wert von 2,0 bis 2,5 aufweist. Der Fall 3 gibt einen Steuergrad an, wenn nur die Walzenbiegeeinrichtung für die Zwischenwalze aktiviert ist, wobei dieser Steuergrad im allgemeinen einen Wert von 1,7 bis 1,9 aufweist. Der Fall 4 gibt schließlich einen Steuergrad an, wenn beide der vorstehend genannten Walzenbiegeeinrichtungen für die Arbeitswalzen an der 4H-Seite und der 6H-Seite aktiviert sind.
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, ist es schwierig, die Wirkung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtungen an der 4H-Seite des Fünf-Walzengerüsts auf die Mitte des gewalzten Flachguts zu übertragen, da die zugehörige Arbeitswalze in Kontakt mit der Stützwalze ist, die eine extrem hohe Biegesteifigkeit über der gesamten Länge aufweist, was zu einem hohen Steuergrad führt. Andererseits wird die Wirkung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtung an der 6H-Seite in der Mitte des Flachmaterials erzeugt, da die zugehörige Arbeitswalze in Kontakt mit der Zwischenwalze ist und der Steuergrad kleiner als der Steuergrad der Biegeeinrichtung der 4H-Seite ist. Die Biegeeinrichtung der Zwischenwalze neigt dazu, die Wirkung im wesentlichen in der Mitte des Flachguts zu erzeugen, so daß der Steuergrad den geringsten Wert hat.
Störungen der Form beim Nachwalzen können sich durch Veränderungen der Walzkraft, einer Veränderung des Flachgutprofils und einer Veränderung einer thermischen Bombierung der Arbeitswalzen ergeben. Veränderungen der Walzkraft und des Flachgutprofils sind durch die im wesentlichen gleiche Kurve des zweiten Grades dargestellt und die thermische Bombierung im Falle des Nachwalzens wird im Laufe der Zeit verändert, was durch eine Kurve eines Grades von 1,8 bis 2,5 dargestellt ist. Folglich ist die zusammengesetzte Formsteuerung zum Erhalt einer gewünschten Form erforderlich und zwei Arten von Formsteuerungseinrichtungen werden für diese zusammengesetzte Formsteuerung benötigt, wobei deren Steuergrad vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 2,5 liegt.
Im folgenden werden Fehler in der Formsteuerung, d.h. Fehler der Oberfläche, betrachtet.
Im Falle der Steuerung einer Formstörung xβ durch eine Biegeeinrichtung mit einem Grad m kann ein Fehler nach der Formkorrektur durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
y = xβ = axm.
Obwohl in diesem Fall ein Koeffizient a durch die Kraft der Biegeeinrichtung veränderbar ist, verändert sich der Grad m nicht. Selbst wenn die Kraft der Biegeeinrichtung in geeigneter Weise gewählt wird, d.h., selbst wenn der Koeffizient a einen optimalen Wert aufweist, erreicht y auf der gesamten Breite des Flachgutes niemals den Wert Null, es sei denn, β ist gleich m, wodurch sich der durch eine gestrichelte Linie in Fig. 9 angegebene Fehler ergibt. Dieser Fehler hat zwei Extremwerte. Wenn diese Extremwerte durch δ&sub1; und δ&sub2; bezeichnet werden, ergibt sich der Maximalwert δ aus der folgenden Gleichung:
δ = max(δ&sub1;,δ&sub2;) = β(m - β)/(m + β + 1)(β + 1) ... (1)
In ähnlicher Weise kann bei der Steuerung des Formfehlers xβ durch zwei Arten von Biegeeinrichtungen mit Geraden m und n eine Abweichung nach der Formkorrektur durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden (wie dies durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10 angegeben ist)
y = xβ - (axm + bxn).
In diesem Fall können die Koeffizienten a und b durch die Kraft der Biegeeinrichtung verändert werden. In gleicher Weise wie vorstehend beschrieben, bleibt selbst bei geeigneter Veränderung der Kraft der Biegeeinrichtungen ein Fehler, es sei denn, β = m oder β = n. Dieser Fehler hat drei Extremwerte, wobei sich der Maximalwert δ aus der folgenden Gleichung ableiten läßt:
δ = max(δ&sub1;,δ&sub2;,δ&sub3;) = (m - β)(n - β)/(m + β + 1)(n + β + 1) ... (2)
Aus den Gleichungen (1) und (2) geht klar hervor, daß der Fehler im Falle der Steuerung durch zwei Arten von Biegeeinrichtungen erheblich größer ist, als im Falle der Steuerung nur durch eine Art von Biegeeinrichtung. Dies ist in Tabelle 2 numerisch dargestellt. Tabelle 2 Fehler der Formsteuerung
Wenn beispielsweise die Störung des zweiten Grades nur durch eine Art von Biegeeinrichtung mit einem Grad von 2,2 gesteuert wird, beträgt die Abweichung 2,6 %, wohingegen bei Steuerung durch zwei Arten von Biegeeinrichtungen mit Graden von 1,8 und 2,2, der Fehler drastisch reduziert wird auf 0,16 % (was 1/16,3 von 2,6 % ist).
Als nächstes wird ein Fall einer Steuerung zweier Arten von Formstörungen mit Graden von β&sub1; und β&sub2; durch zwei Arten von Biegeeinrichtungen mit Graden m und n betrachtet. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Störung mit dem Grad β&sub1; durch die Biegeeinrichtung mit dem Grad m und die Störung mit dem Grad β&sub2; durch eine Biegeeinrichtung mit dem Grad n zu steuern, wobei jedoch folgende Schritte durchgeführt werden müssen. Die Störung mit der Ordnung β&sub1; wird durch die Biegeeinrichtung mit den Graden m und n gesteuert, wobei der Fehler mit δA bezeichnet wird. Auch die Störung mit dem Grad β&sub2; wird durch dieselbe Biegeeinrichtung mit den Graden m und n gesteuert. Deren Fehler wird mit δB bezeichnet. Dieser Vorgang kann durchgeführt werden, wenn die Biegeeinrichtungen mit den Möglichkeiten für diesen Zweck ausgestattet sind.
δA = max {xβ&sub1; - (a&sub1;mm + b&sub1;xn)} ... (3)
δB = max {xβ&sub2; - (a&sub2;mm + b&sub2;xn)} ... (4)
In diesem Fall kann der gesamte Formdefekt (d.h. Fehler) durch δ = δA + δB ausgedrückt werden. Da jeder der Fehler δA und δB extrem klein ist, kann auch der gesamte Formfehler äußerst gering gehalten werden. In dem bisher beschriebenen Walzgerüst kann die Steuerung durch die drei Arten von Biegeeinrichtungen mit unterschiedlichen Steuergraden durchgeführt werden. In der vorgenannten Ausführung führt z.B. die Biegeeinrichtung der Zwischenwalze die Steuerung mit dem Grad 1,8, die Biegeeinrichtung der Arbeitswalze der 6H- Seite die Steuerung mit dem Grad 2,2 und die Biegeeinrichtung der Arbeitswalze der 4H-Seite die Steuerung mit dem Grad 2,8 durch. Daher kann die zusammengesetzte Formsteuerung und die Steuerung der Breite der unebenen seitlichen Endbereiche gleichzeitig durchgeführt werden. Es ist ideal, wenn die zusammengesetzte Formsteuerung des Flachguts durch die Biegeeinrichtung der Zwischenwalze und die Biegeeinrichtung der Arbeitswalze der 6H-Seite durchgeführt wird und wenn die Breite der unebenen seitlichen Endbereiche des gewalzten Flachguts durch die Biegeeinrichtung der Arbeitswalze der 4H-Seite durchgeführt wird. Wenn die Biegeeinrichtung der Arbeitswalze an der 4H-Seite arbeitet, wird die Form gestört und es ist daher erforderlich, die Kraft der Biegeeinrichtung der Zwischenwalze und der Biegeeinrichtung an der 6H-Seite zu verändern. Ergebnisse von Simulationen bezüglich der Beziehungen zwischen der Kraft der Biegeeinrichtungen und der Form sind in Tabelle 3 gezeigt. Wenn die Kraft der Biegeeinrichtung der Arbeitswalze an der 4H-Seite von -30$ bis 100$ verändert wird, wird verständlich, wie sehr die Breite der nicht gewalzten seitlichen Endbereiche des Flachmaterials verändert werden kann. In diesem Fall wird die Kraft der Biegeeinrichtung der Zwischenwalze und die der Biegeeinrichtung der Arbeitswalze an der 6H-Seite leicht verändert, um nicht die Form des zentralen Bereichs des Flachguts zu stören. Tabelle 3 Beziehung zwischen der Biegekraft und der Breite der nicht gewalzten seitlichen Enden
Das bisher beschriebene Fünf-Walzengerüst ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Breiten der unebenen seitlichen Endbereiche, während die gewünschte Form des Flachgutes beibehalten wird. Dies war bisher bei keinem der konventionellen Fünf-Walzengerüste möglich.
Der Hauptpunkt der Erfindung besteht darin, daß die Steuergrade m und n sich so weit wie möglich voneinander unterscheiden, d.h., daß der Steuergrad der Biegeeinrichtung der Arbeitswalze der 4H-Seite vorzugsweise einen Wert von höchstens 2,6 bis 3,3, der Steuergrad der Biegeeinrichtung der Zwischenwalze einen Wert von mindestens 1,7 bis 1,9 und der Steuergrad der Biegeeinrichtung der Arbeitswalze an der 6H- Seite einen Wert aufweist, der zwischen dem der Biegeeinrichtung der Arbeitswalze der 4H-Seite und dem der Biegeeinrichtung der Zwischenwalze liegt, z.B. zwischen 2,0 und 2,4. Um diese Beziehung zu erhalten, muß die Zwischenwalze einen größeren Durchmesser als die Arbeitswalzen aufweisen. Wenn der Steuergrad m einen Wert aufweist, der in der Nähe des Wertes für den Steuergrad n liegt, unterscheidet sich die Wirkung nicht viel von der einer Steuerung durch lediglich einen Biegeeinrichtungstyp, wodurch eine große Formabweichung verursacht wird.
Ein Walzgerüst wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 erläutert. In diesen Zeichnungen bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 obere und untere Arbeitswalzen, die im wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen. Die Bezugszeichen 3 und 4 bezeichnen obere und untere Stützwalzen und das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Zwischenwalze, die zwischen einer der Arbeitsrollen, d.h. der oberen Arbeitswalze 1 und der oberen Stützwalze 3 angeordnet ist. Zylinder 10 zur Vergrößerung der Biegung der oberen Arbeitswalze 1 sind in vorstehenden Blöcken 17 zur Abstützung von Lagergehäusen 7 der oberen Arbeitswalze 1 an der 6H-Seite vorgesehen. Auch Zylinder 11 zur Vergrößerung der Biegung und Zylinder 12 zur Verringerung der Biegung der unteren Arbeitswalze 2 sind in denselben vorstehenden Blöcken 17 zur Abstützung von Lagergehäusen 8 der unteren Arbeitswalze 2 vorgesehen. Diese Biegezylinder 10, 11 und 12 üben die Biegekraft auf die entsprechenden Lagergehäuse 7 und 8 der oberen und unteren Arbeitswalzen 1 und 2 aus, um so den Grad der Durchbiegung der Arbeitswalzen 1 und 2 zu steuern. Für die Zwischenwalze 5 sind Biegezylinder 13 in vorstehenden Blöcken 19 zur Stützung ihrer Lagergehäuse 9 vorgesehen, um die Biegekraft auf solche Lagergehäuse 9 auszuüben, wodurch die Zwischenwalze 5 gebogen wird.
Da das Fünf-Walzengerüst wie vorstehend aufgebaut ist, erreicht der Biegeeffekt der oberen Arbeitswalze 1 der 6H- Seite infolge der Zwischenwalze nur die Nähe der Endbereiche der oberen Arbeitswalze 1, so daß die Dicken der seitlichen Endbereiche des Walzguts 6 durch Biegung der Achse der Arbeitswalze 1 in der Nähe ihrer Endbereiche gesteuert werden können. Da außerdem der Biegeeffekt der Zwischenwalze 5 die Walze in ihrer gesamten Länge abdeckt, können die Flachgutdicken über der gesamten Breite durch Steuerung der Axialbiegung der Zwischenwalze in der gesamten Länge durch die Arbeitswalze 1 gesteuert werden. Daher kann die zusammengesetzte Formsteuerung des gewalzten Flachguts durch geeignete Kombination dieser beiden Arten von Walzenbiegeeffekten erreicht werden, wodurch das Walzen des Flachguts mit einer ausgezeichneten Oberflächenqualität bei einer geringen Stichabnahme und einer kleinen Walzkraft ermöglicht wird.
Auf der anderen Seite erreicht der Biegeeffekt der unteren Arbeitswalze 2 an der 4H-Seite nicht die Mitte der unteren Arbeitswalze 2 und somit wird die Axialbiegung dieser Arbeitswalze in ihren Endbereichen stark gesteuert, so daß die üblicherweise nicht ausgewalzten seitlichen Endbereiche des Flachguts auf effektive Weise gewalzt werden können, wodurch die Entstehung von Randunebenheiten an den seitlichen Endbereichen des Flachguts verhindert wird.
Besonders die Einrichtungen zur Verringerung der Biegung 12, die als Walzenbiegeeinrichtungen an der Arbeitswalze 2 der 4H-Seite dienen, bewirken, daß die seitlichen Endbereiche der Arbeitswalze 2 in Richtung des Flachguts 6 gebogen und auf die Oberfläche des Flachguts gedrückt werden, so daß die nicht gewalzten seitlichen Endbereiche des Flachguts 6 erheblich verringert werden können, wodurch die Entstehung von Randunebenheiten verhindert wird (s. Fig. 11).
In der vorgenannten Beschreibung des Walzgerüsts sind die Biegeeinrichtungen 10 der Arbeitswalze an der 6H-Seite und die Biegeeinrichtungen 13 der Zwischenwalze lediglich Einrichtungen zur Erhöhung der Biegung. Es muß jedoch nicht gesagt werden, daß bei großer Formsteuerung, z.B. bei großer Walzkraft oder großer Veränderung des Walzgutprofils, zur Erweiterung des Steuerbereichs der Biegung zusätzlich zu den Einrichtungen zur Erhöhung der Biegung Einrichtungen zur Verminderung der Biegung angeordnet sind, um mit den erwähnten Formstörungen fertig zu werden.
Um den Effekt der vorliegenden Erfindung zu steigern, kann die effektive Ballenlänge der Stützwalze 3 an der 6H-Seite kleiner als die maximale Breite des Flachguts 6 gemacht werden, wie dies in den Fig. 4, 5A und 5B gezeigt ist. Wenn die effektive Ballenlänge der Stützwalze 4 der 4H-Seite durch L, die maximale Flachgutbreite durch Bmax und die effektive Ballenlänge der Stützwalze 3 der 6H-Seite durch l ausgedrückt wird, sind sie mit anderen Worten in einer Beziehung L > Bmax > l angeordnet, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist. Wenn die Stützwalze 4 eine hohe Walzenballigkeit aufweist, können die Biegeeffekte der Arbeitswalze 1 der 6H- Seite und der Zwischenwalze 5 alternativ dazu ohne Veränderung des Steuergrades der Arbeitswalze 1 und der Zwischenwalze 5 verbessert werden, wie dies in Fig. 5A gezeigt ist.
Wenn die effektive Ballenlänge der Stützwalze der 6H-Seite kleiner gemacht wird als die der Zwischenwalze oder wenn die Zwischenwalze mit einem Hub von etwa ± 10 mm hin- undherbewegt wird im Falle des Fünf-Walzengerüsts mit der Stützwalze an der 6H-Seite, die beim Walzen mit einer großen Walzkraft mit einer relativ großen Walzenballigkeit versehen ist, kann verhindert werden, daß die durch die Schultern der Stützwalze verursachten Störungen auf dem Flachgut verbleiben.
Wenn die Ballenlänge der Zwischenwalze 5 ferner größer als die maximale Flachgutbreite Bmax des Flachguts 6 ist und die die Zwischenwalze 5 unmittelbar abstützende Stützwalze 3 sich über eine Entfernung in Kontakt mit der Zwischenwalze 5 befindet, die größer als die minimale Breite Bmin des Flachguts und kleiner als die maximale Breite Bmax ist, kann der Biegeeffekt der Arbeitswalze und der Zwischenwalze ohne Veränderung der Steuergrade weiter vergrößert werden.
Das Walzgerüst kann auch wie folgt beschrieben werden. Ein Mehrfach-Walzengerüst besteht aus der oberen und unteren Arbeitswalze 1 und 2 mit im wesentlichen demselben Durchmesser und ferner einer bestimmten Anzahl von Stützwalzen und einer unterschiedlichen Anzahl von Stützwalzen zur entsprechenden Abstützung dieser Arbeitswalzen 1 und 2, so daß der obere Bereich und der untere Bereich des Walzgerüsts bezüglich des Flachguts Walzensätze in unterschiedlicher Anzahl aufweist. Die Walzenbiegeeinrichtungen 13 sind an der Stützwalze 5 angeordnet, die die Arbeitswalze 1 in dem Walzensatz mit der größeren Anzahl an Walzen direkt abstützt, und die oberen und unteren Walzensätze sind mit unterschiedlichen Steuergraden angeordnet, wobei jeder einen Änderungsgrad in dem Walzgutprofil des Flachguts angibt, der durch die Walzenbiegeeinrichtung 13 gesteuert werden kann. Die Walzenbiegeeinrichtungen 10 und 11 sind an den entsprechenden Arbeitswalzen 1 und 2 des oberen und unteren Walzensatzes angeordnet, um die Steuergrade der Balligkeit des Flachguts für die oberen und unteren Arbeitswalzen unterschiedlich zu gestalten, die durch die entsprechenden Walzenbiegeeinrichtungen 10 und 11 gesteuert werden können. Was die Steuerordnung dieser Walzenbiegeeinrichtungen 13, 10 und 11 anbelangt, werden die Stützwalze 5 in einem der Walzensätze mit der größeren Anzahl an Walzen, die Arbeitswalze 1 in diesem Walzensatz und die Arbeitswalze 2 in dem anderen Walzensatz mit graduell vergrößerten Werten der Steuergrade gesteuert.
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß der Steuergrad der Walzenbiegeeinrichtungen für die Stützwalze 5 in dem Walzensatz mit der größeren Anzahl an Walzen einen Wert aufweist, der in der Nähe von 2 aber nicht höher liegt, z.B. 1,8. Der Steuergrad der Biegeeinrichtungen für die Arbeitswalzen 1 in diesem Walzensatz hat einen Wert in der Nähe von 2 und nicht darunter, z.B. 2,2. Der Steuergrad der Biegeeinrichtungen für die Arbeitswalze 2 in dem anderen Walzensatz mit der kleineren Anzahl an Walzen weist einen Wert auf, der in der Nähe von 3 liegt jedoch nicht darüber, z.B. bei 2,8. Das erfindungsgemäße Walzgerüst benötigt drei Arten von Steuereinrichtungen, die voneinander verschiedene Steuergrade aufweisen.
Eine weitere Ausführung zur Verbesserung der Walzenbiegeeffekte des Walzgerüstes ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt, bei der die Ballenlänge der Zwischenwalze 5 der 6H-Seite möglichst klein ausgeführt ist, in einem Bereich, der größer als die maximale Breite des Flachguts 6 ist. Wenn die Zwischenwalze 5 eine kleine Ballenlänge aufweist, befinden sich ihre Endbereiche nicht in Kontakt mit der Stützwalze 3 mit dem großen Durchmesser und folglich wird nicht nur die Wirkung der Biegeeinrichtung für die Zwischenwalze 5 der 6H-Seite sondern auch die Wirkung der Biegeeinrichtung für die obere Arbeitswalze 1 verbessert. Der Grund dafür, daß die Ballenlänge der Zwischenwalze bei dieser Ausführung größer ist als die maximale Flachgutbreite liegt darin, daß sich die Oberflächenrauhigkeit eines in Kontakt mit der Zwischenwalze befindlichen Teils der Arbeitswalze von der eines nicht in Kontakt mit dieser befindlichen Teils unterscheidet, wenn die Ballenlänge der Zwischenwalze kleiner als die maximale Flachgutbreite ist. Als Folge davon wird die Rauhigkeit der Flachgutoberfläche verändert, wodurch die Oberflächenqualität des Flachguts verschlechtert wird. Dies tritt besonders dann auf, wenn die Arbeitswalze eine matte Walze ist.
Auf diese Weise ist das Fünf-Walzengerüst sowohl mit den Eigenschaften eines Sechs-Walzengerüsts ausgestattet, bei dem die Walzenbiegewirkung auch die Mitte des Flachgutes erreichen kann, als auch mit den Eigenschaften eines Vier- Walzengerüsts, bei dem die Walzenbiegewirkung an den seitlichen Endbereichen des Flachguts erzeugt werden kann. Somit kann ein Mehrfach-Walzengerüst geschaffen werden, bei dem eine mehrfache Biegesteuerung der Arbeitswalzen, eine effiziente Steuerung der Form des Flachguts und eine Vermeidung von Kantenunebenheiten möglich ist.
Ein Walzverfahren eines Mehrfach-Walzengerüsts gemäß der Erfindung wird im folgenden erläutert.
Bei diesem Walzverfahren wird ein Mehrfach-Walzengerüst mit oberen und unteren Arbeitswalzen 1 und 2 von im wesentlichen gleichem Durchmesser, oberen und unteren Stützwalzen 3 und 4 zum Abstützen dieser Arbeitswalzen 1 und 2, und einer zwischen entweder der oberen oder unteren Arbeitswalze 1, 2 und der zugehörigen Stützwalze 3, 4 angeordneten Zwischenwalze 5 verwendet. Die an der Zwischenwalze 5 angeordneten Walzenbiegeeinrichtungen 13 und die Walzenbiegeeinrichtungen 10 an der Arbeitswalze des Walzensatzes, in dem die Zwischenwalze angeordnet ist, werden beide zur Steuerung der zusammengesetzten Balligkeit des Flachguts 6 in seiner gesamten Breite aktiviert und die Walzenbiegeeinrichtungen 11, die an der unmittelbar von der zugehörigen Stützwalze angeordneten anderen Arbeitswalze angeordnet sind, werden zur Steuerung der Balligkeit der seitlichen Endbereiche des Flachguts 6 aktiviert. Auf diese Weise ist das Walzverfahren zur Durchführung sowohl der zusammengesetzten Formsteuerung des Walzguts als auch zur Steuerung der Breiten der nicht ausgewalzten seitlichen Endbereiche des Walzguts ausgebildet. Durch geeignete Kombination der Wirkungen der Biegevorgänge mit unterschiedlichen Steuereigenschaften, z.B. der Wirkung der Biegung der Zwischenwalze, die die Biegungssteuerung über der gesamten Länge der Walze ermöglicht, und die Wirkung der Biegung der Arbeitswalze in dem Walzensatz mit der Zwischenwalze, die die Biegungssteuerung in der Nähe der Walzenendbereiche ermöglicht, kann die Flachgutdicke über der gesamten Breite in gewünschter Weise gesteuert werden. Es ist daher möglich, ein Walzverfahren zu schaffen, das die zusammengesetzte Formsteuerung des Flachguts selbst dann ermöglicht, wenn das Walzen mit geringer Stichabnahme durchgeführt wird. Infolge der Biegewirkung der direkt von den zugehörigen Stützwalze abgestützten Arbeitswalze werden die Endbereiche dieser Arbeitswalze erheblich gebogen, um auf effektive Weise die Dicke der seitlichen Endbereiche des Flachguts 6 zu steuern und die Breiten der nicht gewalzten Bereiche zu verringern. Es ist folglich möglich, ein Walzverfahren zu schaffen, bei dem die Bildung von Randunebenheiten an den seitlichen Endbereichen des Flachguts ausreichend verhindert werden kann.
Obwohl sich die vorstehende Beschreibung auf ein Skin-pass- Walzgerüst bezieht, ist es auch bei einem Walzgerüst mit geringer Walzkraft für Materialien wie z.B. Kupfer und Aluminium mit Ausnahme von Eisen erwünscht, daß die zusammengesetzte Formsteuerung über einen großen Bereich durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Walzverfahren mit einer hervorragenden zusammengesetzten Formsteuerung zur erheblichen Verbesserung der Oberflächenqualität des Flachguts und verringert die nicht gewalzten Bereiche in der Nähe der Bandränder zur Verhinderung der Erzeugung von Kantenunebenheiten, wodurch eine große Wirkung erzielt wird.

Claims

1. Verfahren zum Walzen von Flachgut in einem Fünf- Walzengerüst mit geringer Stichabnahme und geringer Walzkraft, bestehend aus

- oberen und unteren Arbeitswalzen (1, 2) von gleichem Durchmesser

- oberen und unteren Stützwalzen (3, 4) zum Abstützen der jeweiligen Arbeitswalzen (1, 2)

- einer zwischen einer Arbeitswalze und einer Stützwalze angeordneten Zwischenwalze (5), deren Durchmesser größer als der der Arbeitswalzen (1, 2) und kleiner als der der Stützwalze (3, 4) ist, und

- an den Arbeitswalzen (1, 2) und an der Zwischenwalze (5) angebauten Walzenbiegeeinrichtungen (10, 12, 13) dadurch gekennzeichnet, daß

- die Walzenbiegeeinrichtungen (13) der Zwischenwalze (5) und der von der Zwischenwalze direkt abgestützten Arbeitswalze (1) vergrößerte Biegekräfte zur Steuerung der zusammengesetzten Balligkeit des gewalzten Flachguts (6) über seine gesamte Breite und

- die Walzenbiegeeinrichtungen (11) der anderen direkt von der Stützwalze (4) abgestützten Arbeitswalze (2) eine verminderte Biegekraft zur Steuerung der Balligkeit der seitlichen Flachgutränder erzeugt,

- so daß die zusammengesetzte Formsteuerung des gewalzten Flachguts und die Breite der seitlichen nicht ausgewalzten Flachgutränder durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenbiegeeinrichtungen (10, 12, 13) während des Walzbetriebes mit geringer Stichabnahme und geringer Walzkraft betätigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Zwischenwalze (5) und deren zugeordnete Arbeitswalze (1) einwirkenden Biegeeinrichtungen (10, 13) individuell betätigt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwalze (5) die ihr zugeordnete Arbeitswalze (1) und die der Stützwalze (4) zugeordnete andere Arbeitswalze (2) jeweils durch ihre Biegeeinrichtungen (10, 12, 13) mit graduell vergrößerten Werten der Steuergrade n gesteuert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Balligkeit des gewalzten Flachguts (6) durch die Form einer Stützwalze (3) oder durch die Ballenlänge der Zwischenwalze (5) gesteuert wird.