EP0815970B1

EP0815970B1 - Walzgerüst zum Walzen von Bändern

Info

Publication number: EP0815970B1
Application number: EP97110089A
Authority: EP
Inventors: Hans-Georg Dr. Hartung; Jochen Dr. Münker; Hans-Peter Richter
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2001-11-14
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: ATE208662T1; RU2195377C2; BR9703866A; EP0815970A1; DE59705338D1; CN1172703A; ID18870A; CA2208897C; MY120937A; DE19626565A1; AU2839897A; JP4291890B2; CA2208897A1; TW333475B; US6038906A; JPH1080707A; CN1102467C; AU741311B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit ggfs. unmittelbar oder über eine Zwischenwalze an eine Stützwalze abgestützten, insbesondere gegensinnig axial verschiebbaren, über ihre gesamte Länge zylindrischen Arbeitswalzen, wobei wenigstens eine Walze über ihre Länge unterschiedlich nachgiebig, insbesondere an mindestens einem Teilbereich mit einem größeren Abplattungsverhalten ausgebildet ist und in dem sich zwischen Walzzapfen und Walzenmantelfläche erstreckenden Bereich mindestens eine um die Achse konzentrisch verlaufende Kerbe aufweist.

Derartige, über ihre Länge unterschiedlich nachgiebige Arbeitswalzen sind z. B. aus der JP-A-63-036 910 bekannt. Durch die JP-A-60-238 006 ist eine Arbeitswalze der obigen Art mit um die Walzenachse konzentrisch verlaufender, konischer Einkerbung bekanntgeworden. In die Einkerbung dieser mit einem endseitigen Taper ausgebildeten Arbeitswalze greift ein verschiebbarer Ring ein, so daß der aufgrund des Taper-Anschliffs angestrebte Edge-Drop im Bereich der Ballen-Kante durch den Stützring überlagert wird. Eine Veränderung des Abplattungsverhaltens ist nicht möglich.

Zum Ziele einer verbesserten Bandplanheit durch Reduktion der Walzendurchbiegung sind bei aus der DE-A-36 37 206 bekannten Stützwalzen bzw. aus der JP-A-61-007 006 bekannten Arbeitswalzen konische Einkerbungen mit darin angeordneten Anschlagelementen bzw. Verschiebekeilen bekannt. Mit diesen Maßnahmen soll eine globale und nicht so sehr lokale Bandplanheit gewährleistet werden.

In der Walztechnik gibt es einerseits nach über ihre Länge, Breite und Dicke plane Bänder und Bleche, die in zunehmend engeren Toleranzbereichen liegen. Während dies für den Mittenbereich der Bänder und Bleche durch bekannte Walzgerüste zufriedenstellend gelöst ist, kommt es im randnahen Bereich zu Profilanomalien am Band. Ursache hierfür ist das Abklingen der elastischen Walzendeformation vom belasteten Bereich zum unbelasteten Bereich neben dem Band. Diese im Bereich der Bandkante beginnende Obergrenze führt in Verbindung mit örtlicher Breitung des Bandes zu einer Kantenanschärfung der gewalzten Bänder mit einer Abnahme der Banddicke im Kantenbereich (Edge-Drop).

Je besser hierbei die Reibung zwischen den Walzen und dem Walzgut ist und je dünner die Arbeitswalzen sind, um so plötzlicher tritt diese Dickenänderung des Bandes ein. Je fester das Walzgut und je dicker die Arbeitswalzen sind, um so größer ist der Dickenabfall an den Bandkanten. Beim Kaltwalzen bspw. kann sich dieser Bereich der Kantenanschärfung bei Bändern von 1250 mm auf einen Kantenstreifen von ca. 15 bis 40 mm Breite erstrecken, der sich im Falle schlechter Reibung zwischen den Walzen und dem Walzgut, wie er häufig aufgrund der rauhen Walzen im letzten Gerüst einer Tandemstraße auftritt, auf einen mehr als 40 mm von den Bandkanten entfernten Bereich vergrößern kann. Es wird daher üblicherweise ein Teil dieses angeschärften Kantenbereiches ungleichmäßiger Dicke durch Besäumen der Bänder entfernt. Dieses Besäumen ist mit einem weiteren Arbeitsschritt und damit entsprechenden Kosten sowie mit einem zusätzlichen Schrottanteil verbunden.

Aus der DE 30 38 865 C1 ist ein Walzgerüst mit einem gegensinnig axial verschiebbaren Arbeitswalzenpaar sowie ggfs. Zwischen- und Stützwalzen bekannt, mit dem sich unter anderem auch die Bandkantenpressung ohne Aufwand verringern läßt. Hierbei weist jede der verschiebbaren Walzen mindestens über einen Teil der Länge des Walzenballens eine von einer achsparallelen Geraden abweichende, gekrümmte Kontur auf, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Walzenballens erstreckt und wobei sich die Konturen der beiden Walzen des Walzenpaares ausschließlich in einer bestimmten Axialstellung der Walzen zueinander lückenlos ergänzen. Dies ermöglicht es, die Gestalt des Walzspaltes und damit die Querschnittsform des Walzbandes schon durch geringe Verschiebewege der die gekrümmte Kontur aufweisenden Walzen zu beeinflussen und somit ebenfalls die Kantenpressung auch zur Verhinderung der Kantenanschärfung zu verringern; die Bandkantenbeeinflussung ist jedoch nur mit der Behandlung des gesamten Bandes möglich.

Bei einer weiteren bekannten Lösung zur Verminderung der Kantenanschärfung und des damit verbundenen Schrottanteils wird ein Walzgerüst mit zwei sich an einem Ende kegelförmig verjüngenden Arbeitswalzen vorgeschlagen, wobei diese Walze mit einer um 180° gedrehten weiteren Walze kombiniert wird. Das Walzenpaar wird so positioniert, dass die Bandkanten des Walzgutes im Bereich des Kegelansatzes liegen. Durch den sich aufgrund der kegelförmigen Kontur im Kantenbereich öffnenden Walzspalt wird die Bandkante weniger stark reduziert, als das normalerweise aufgrund der Änderung der Walzenabplattung zwischen dem belasteten Teil der Walzenoberfläche und dem unbelasteten Teil neben dem Band der Fall ist. Dieses Verfahren weist allerdings den Nachteil auf, dass es bei einem durchaus üblichen leichten Verlaufen des Bandes zu Bandrissen kommen kann. Die Ursache hierfür liegt darin, dass die Walzen nicht nachgeführt werden und es somit auf der Bandseite, zu der das Band verläuft, zu einer deutlichen Minderreduktion und großen Zugspannungen kommt.

Es steht daher andererseits für Walzwerksbetreiber häufig weniger die mit der Verringerung des Edge-Drop einhergehende Reduzierung des Saumschrottanteiles im Vordergrund, sondern vielmehr die Erhöhung der Betriebssicherheit, u. a. durch die Vermeidung von Bandrissen. Diese lassen sich erfahrungsgemäß durch lange, unter Umständen leicht wellige und somit zugentlastete Bandkanten vermeiden. Eine auf den unmittelbaren Bandkantenbereich begrenzte, überproportionale Verlängerung des Bandes ist allerdings unter üblichen Gegebenheiten mit planlagenbeeinflussenden Stellsystemen wie Walzenverschiebe-, Walzenbiege- oder thermischen Systemen nicht oder nur unzureichend möglich. Eine Ausnahme bilden lediglich Walzen mit sehr dünnen Arbeitswalzen, bei denen zwar eine bandkantennahe Beeinflussung der Planlage zu erreichen ist, dafür jedoch die Bandmitte weitgehend unbeeinflußbar bleibt.

Die bekannten Maßnahmen reichen somit nicht aus, um die erhöhten Anforderungen hinsichtlich der Profilgenauigkeit und Planheit der Bandkanten erfüllen und dabei gleichzeitg Bandrisse vermeiden zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzgerüst der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich die Bandkantenpressung und Kantenanschärfung verringern sowie dabei Bandrisse vermeiden lassen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die Erfindung ermöglicht es, in dem endseitigen Abschnitt mit höherer Nachgiebigkeit der Walze sowohl eine größere Abplattung als auch Ovalisierung der Walze als in dem übrigen Bereich zu bewirken. In dem weniger nachgiebigen Bereich läßt sich ein größerer wirksamer Arbeitswalzenradius mit entsprechender Abnahme erreichen, so dass der diesem zugeordnete Bandbereich eine größere Fertiglänge aufweist als der benachbarte Teil des Bandes. Es läßt sich gleichzeitig eine isolierte Bandkantenbehandlung durchführen. Denn das Walzenabplattungsverhalten im Bereich der Bandkanten läßt sich so verändern, dass eine mittelbare Bandkanten-Planheitsregelung erreicht wird.

Während bei Walzen mit durchgehendem Vollquerschnitt die Abplattung an der Bandkante aufgrund der Fernwirkung (Matratzeneffekt) der unbelasteten Walzenoberfläche neben dem zu walzenden Band zu klein und somit der örtliche Walzendurchmesser im Kantenbereich und die damit verbundene Kantenpressung zu groß ist, läßt sich mit der erfindungsgemäßen Walze an den Bandkanten eine größere Plattung erreichen, die zu einer Vergleichmäßigung der Banddicke im Breitenrichtung führt.

Durch diesen somit möglichen Eingriff in das Abplattungsverhalten und die Radiusausbildung der Walzen kann einerseits die Bandkantendicke mittelbar beeinflußt und somit die negative Kantenanschärfung der Bänder vermieden werden. Das Besäumen der Bänder mit einem damit verbundenen hohen Schrottanteil entfällt, und gleichzeitig wird die Lebensdauer der Walzen erhöht. Andererseits wird weiterhin die Bandrißgefahr verringert, insbesondere für den Fall, dass das Band einmal nicht mittensymetrisch zu dem Arbeitswalzenpaar läuft, auch wenn der Bandlauf vorzugsweise zum Zwecke der bandkantenorientierten Nachführung der Walzen kontrolliert werden sollte. Damit wirken die erfindungsgemäßen Walzen nicht wie die bekannten, weiter oben beschriebenen Walzen über eine asymmetrische Dickenanstellung und somit unmittelbar, sondern durch mittelbare Auswirkung in Form unterschiedlicher Abplattungen und Radien mit den genannten vorteilhaften Effekten auf die Bandkanten und das Band insgesamt ein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. Es zeigen:

Figur 1: von einem Arbeitswalzenpaar als Einzelheit eine erfindungsgemäße Walze, schematisch im Längsschnitt dargestellt; und
Figur 2: eine mögliche Einstellung bzw. Anordnung der in Figur 1 gezeigten Arbeitswalze, schematisch im Längsschnitt, gesehen zur Walzrichtung, dargestellt.

Eine zumindest in ihrem einen Endbereich mit einem größeren Abplattungsverhalten des Ballens ausgebildete zylinderförmige Walze 10 ist in Figur 1 dargestellt. Von der einen Stirnseite 5 der Walze her ist einseitig eine um die Walzenrotationsachse bzw. den Achszapfen 12 konzentrisch verlaufende Einkerbung 6 vorgesehen. Durch diese Materialaussparung ergibt sich im Walzenkörper ein mantelnaher Walzenbereich 7 und ein innenliegender achsennaher Bereich 8 mit im Bereich der Bandkante fehlender innerer Abstützung. Der mantelnahe Achsenbereich 7 ist im Bereich der keilförmigen Einkerbung 6 hohlliegend. Bei dieser Ausführungsform verläuft die walzachsennähere Kerbfläche 9 parallel zur Walzenachse, während sich die walzenmantelnähere Kerbfläche 11 bis zum Kerbgrund 13 hin verjüngt. Die Walzenmantelform 14 des Walzenkörpers im Bereich der Einkerbung ist eine Fortführung der Kontur des Walzenteils im Vollquerschnitt, hier eine Zylinderform.

Die Figur 2 zeigt die paarweise Anordnung der Arbeitswalzen 10, die jeweils einseitig die Einkerbung 6 in ihren Stirnseiten 5 aufweisen. Zum Walzband 4 hin können die Walzen 10 gegensinnig axial so verschoben werden, daß sich der jeweilige Kerbgrund 13 in geeigneter Position zu der jeweiligen Bandkante 15 befindet. Dies wird hier erreicht, indem in der gezeigten Stellung der Kerbgrund 13 etwa in Höhe der Bandkanten 15 angeordnet ist. Aufgrund der durch die Materialaussparung fehlenden inneren Abstützung des jeweils mantelnahen Bereichs 7 wird im Walzprozess im Gegensatz zu einem Walzenvollkörper an der Bandkante 15 eine im Vergleich deutlich höhere Abplattung dieses Bandbereiches erreicht. Hierdurch wird die Kantenpressung vermindert, die Banddicke in Breitenrichtung vergleichmäßigt und folglich eine Kantenanschärfung minimiert. Durch die weniger angeschärften Bandkanten kann der Verschleiß der Walzen reduziert werden. Es wird sowohl der Schrottanteil durch das bisher notwendige Besäumen der nicht mehr in den Toleranzbereich fallenden Bandkanten herabgesetzt als auch die Lebensdauer der eingesetzten Walzen erhöht.

Claims

Walzgerüst mit gegebenenfalls unmittelbar oder über eine Zwischenwalze an eine Stützwalze abgestützten, insbesondere gegensinnig axial verschiebbaren, über ihre gesamte Länge zylindrischen Arbeitswalzen, wobei wenigstens eine Arbeits walze (10) über ihre Länge unterschiedlich nachgiebig und an mindestens einem Teilbereich mit einem größeren Abplattungsverhalten ausgebildet ist dadurch, dass in dem sich zwischen Walzzapfen (12) und Walzenmantelfläche erstreckenden Bereich mindestens eine um die Achse konzentrisch verlaufende Einkerbung (6) vorhanden ist, die konisch, mit einem unmittelbar im Walzenzapfen (12) auslaufenden Kerbradius (13) und im Bereich der Bandkante fehlender innerer Abstützung ausgebildet ist, wobei die walzachsennähere Kerbfläche (9) parallel zur Walzenachse verläuft, während sich die walzenmantelnähere Kerbfläche (11) zum Kerbgrund (13) verjüngt.