[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Reibungsverhältnisse
zwischen einer oberen und einer unteren Walze eines Walzgerüstes einer Warmbreitbandstraße
oder einer Kaltbandstraße sowie ein Verfahren zum Walzen eines Walzguts durch Beeinflussung
der Reibungsverhältnisse zwischen einer oberen und einer unteren Walze eines Walzgerüsts.
[0002] In der Praxis hat es sich gezeigt, daß die Drehmomente zwischen der oberen Walze
und der unteren Walze eines Walzgerüsts einer Warmbreitbandstraße oder einer Kaltbandstraße
während des Walzbetriebs stark schwanken. Drehmomentdifferenzen zwischen der oberen
und der unteren Walze in der Größenordnung zwischen 30 und 70 % sind keine Seltenheit.
[0003] Der Grund hierfür sind die unterschiedlichen Reibungsverhältnisse im Walzspalt, einmal
zwischen der Oberwalze und der Bandoberseite des Walzgutes und zum anderen zwischen
der unteren Walze und der Bandunterseite des Walzgutes. Diese Reibungsverhältnisse
wirken sich dahingehend aus, daß ein unterschiedlicher Drehmomentbedarf bei den oberen
und unteren Walzen herrscht. Zudem haben auf diese unterschiedlichen Reibungsverhältnisse,
der sogenannte Umschlingungswinkel des Warm- oder Kaltbandes um die Ober- und die
Unterwalze, verursacht durch Schlingenheber oder Umlenkrollen Einfluß.
[0004] Unterschiedliche Reibungsverhältnisse im Walzspalt, die dadurch verursachte ungleiche
Aufteilung des Drehmomentenbedarfs der oberen und der unteren Walze beeinflussen nicht
nur die Auslegung der beteiligten Komponenten, wie beispielsweise, Antriebsspindeln,
Getriebe usw., sondern sie stellen auch eine Beeinträchtigung, sowohl der Bandoberflächenqualität,
als auch der Einsatzdauer der Walzen zwischen zwei Walzenwechseln sowie deren Lebensdauer
durch erhöhten Verschleiß dar.
[0005] Aufgrund der unterschiedlichen Reibungsverhältnisse können auch gleichmäßig verteilte
Stichabnahmen des Warm- oder Kaltbandes zwischen der oberen Walze und der unteren
Walze nicht durchgeführt werden. Da sich der Widerstand des Walzgutes gegen Verformung
aus dem eigentlichen Verformungswiderstand des Materials und aus einem Fließwiderstand
zwischen Walze und Walzgut zusammensetzt, wird bei geringerem Fließwiderstand mehr
Material verformt als bei höherem Fließwiderstand, was bedeutet, daß die Abnahme oder
die Verlängerung des Walzgutes größer ist in dem Teil des Walzspaltes, der den geringeren
Reibwert und damit den geringeren Fließwiderstand des Walzgutes aufweist. Dies führt
dazu, daß das Walzgut über seine Länge unterschiedliche Qualitäten aufweist und daher
häufig nicht den Qualitätsanforderungen gerecht wird.
[0006] Mit der Stichabnahme ist eine Streckung verbunden, die bedeutet, daß sich das Walzgut
verlängert. Im Einlaufbereich des Walzgerüstes erreicht das Walzgut die beiden Walzen
sowohl an der Oberseite wie auch an der Unterseite des Bandes mit der gleichen Einlaufgeschwindigkeit.
Dementsprechend ist an sich das Walzgut gezwungen, die Walzen mit gleicher Geschwindigkeit
sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite des Bandes zu verlassen. Dies setzt
jedoch voraus, daß die Leitwerte sowohl zwischen der oberen Walze und der Bandoberseite
als auch die Reibwerte zwischen der unteren Walze der Bandunterseite gleich groß sind.
Wie bereits beschrieben, treten im praktischen Betrieb aber unterschiedliche Reibwerte
auf, mit der Folge, daß das Walzgut zwischen den Walzen gleitet. Man kann diese zusätzliche
Relativbewegung zwischen Walzen und Walzgut aufgrund der unterschiedlichen Reibverhältnisse
an dem Verschleißbild der Walzenoberflächen erkennen. Weiterhin ist sie an einer Skibildung
des Bandanfangs d. h. an, nach dem Austreten aus dem Gerüst aufwärts oder abwärts
gerichtetem Walzgut zu erkennen. In jedem Fall treten zusätzlich zum Fließen des Walzgutes
während der Verformung noch diese Relativbewegungen auf, die den Wirkungsgrad des
Walzprozesses beeinträchtigten und damit nicht nur den Energieverbrauch erhöhen und
den Walzenverschluß vergrößeren, sondern auch die Bandoberflächenqualität stark beeinträchtigten.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt,
daß sowohl zwischen der Bandoberseite des Walzgutes und der oberen Walze als auch
zwischen der Bandunterseite des Walzgutes und der unteren Walze nahezu gleiche Reibverhältnisse
entstehen, um den Wirkungsgrad des Walzprozesses zu verbessern sowie den Verschleiß
der oberen und der unteren Walze zu vermindern und weiterhin die häufig bei größeren
Dickenreduktionen auftretende Vibrationsneigung zu dämpfen.
[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die aus einer, an der Einlaufseite
des Walzgerüsts angeordneten Sprüheinrichtung zum Sprühen einer definierten Menge
Flüssigkeit in Richtung des Walzspaltes und einer Regeleinrichtung zur mengenmäßigen
Bestimmung und Abgabe dieser Flüssigkeit besteht, wobei als Regelgröße eine vorermittelte
oder auch errechnete Größe in Verbindung mit dem tatsächlich Walzdrehmoment der unteren
oder/und der oberen Walze vorgesehen ist.
[0009] Ferner sieht die Erfindung zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Walzen des Walzgutes
durch Beeinflussung der Reibungsverhältnisse zwischen einer oberen und einer unteren
Walze des Walzgerüsts vor, bei dem die Bandoberseite und/oder die Bandunterseite des
Walzguts an der Einlaufseite des Walzgerüsts durch eine Sprüheinrichtung mit einer
definierten Menge Flüssigkeit benetzt wird und eine Regeleinrichtung die mengenmäßige
Bestimmung und die Abgabe der Flüssigkeit regelt, wobei als Regelgröße eine vorermittelte
oder errechnete Größe in Verbindung mit dem tatsächlichen Walzdrehmoment der unteren
oder/und oberen Walze vorgesehen sind.
[0010] Vorzugsweise ist zu diesem Zweck als Sprüheinrichtung ein oberes und ein unteres
Sprührohr an der Einlaufseite des Gerüstes in der Nähe des Walzspalts im Bereich der
oberen bzw. der unteren Walze angeordnet. Die Sprührohre selbst weisen vorzugsweise
gleichmäßig oder bspw. parabolisch verteilte Düsen auf, deren Strahlrichtung direkt
in den Walzspalt zielt. Die Angleichung der Reibverhältnisse zwischen der oberen und
der unteren Walze gegenüber dem Walzgut wird durch die Veränderung der Menge der Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser oder ein Wasser-Öl-Gemisch erzielt, das in den Bereich des Walzspaltes
gespritzt wird. Die Menge der Flüssigkeit, die in Richtung des Walzspaltes gespritzt
wird, bestimmt eine Regeleinrichtung. Diese Regeleinrichtung ist auch dafür vorgesehen,
die Wirkung der beiden Sprührohre unabhängig voneinander zu regeln, d. h., bspw.,
so daß dem oberen Sprührohr weniger und dem unteren Sprührohr mehr Flüssigkeit zugeführt
wird. Diese Regeleinrichtung umfaßt ferner Meßwertaufnehmer, die insb. die tatsächlich
auftretenden Drehmomente jeweils an der oberen und an der unteren Walze des Walzgerüstes
feststellt. Die Drehmomentendifferenz, die aus diesen beiden ermittelten Drehmomentwerten
errechnet wird, steht dann proportional zur abgegebenen Menge der Flüssigkeit. Diese
Flüssigkeitsmenge muß daher auch so groß bemessen sein, daß einerseits keine unzulässig
hohe Abkühlung der oberen, als auch der unteren Bandfläche eintritt, und daß andererseits
ein ausreichender Regelbereich zur Angleichung der Reibverhältnisse im Walzspalt zu
Verfügung steht. Die Drehmomenterfassung erfolgt vorzugsweise durch, an den Antriebsspindeln
der Walzen angeordnete Meßwertgeber. Beim Antrieb der Walzen mit separaten Antrieben
jeweils für die obere und die untere Walze erübrigt sich eine solche separate Meßwertgeberanordnung,
da hier die Stromaufnahme der Antriebsmotoren zur Regelung herangezogen werden kann,
weil diese sich proportional zum tatsächlichen Drehmoment verhält.
[0011] Die Regeleinrichtung umfaßt ferner Regelventile, die entsprechend dem vorermittelten
oder errechneten Drehmomentwert eingestellt werden. Vorzugsweise sind zwei Regelventile
vorgesehen, wobei das erste Regelventil für die mengenmäßige Abgabe von Wasser und
das zweite Regelventil für die mengenmäßige Abgabe von Öl vorgesehen sind. Je nach
Stellung der Regelventile ergibt eine unterschiedliche Mischung des Wasser-Öl-Gemischs
eine unterschiedliche Wirkung auf die Walzen und damit unterschiedliche Veränderungen
der Reibwerte zwischen der Oberseite des Bandes und der oberen Walze und zwischen
der Unterseite des Bandes und der unteren Walze. Das Vorzeichen der jeweiligen Drehmomentdifferenz
bzw. der Abweichung von einer definierten Soll-Drehmomentdifferenz stellt das Signal
für die Richtung, in der das Ventil verstellt werden muß, dar.
[0012] Es ist auch möglich, nur ein Ventil als Regelventil zu verwenden. Das andere Regelventil
wird dabei in einer definierten Grundstellung fixiert, die etwa in der Mitte des Bereichs
liegt, der dem regelbaren Ventil für das Walzprogramm genügend Regelbereich in beiden
Richtungen zur Verfügung stellt. Die Stellung diese Ventils kann dem jeweiligen Walzprogramm
angepaßt werden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Ventile für das obere und das
unteren Sprührohr aus einer Grundstellung heraus in entgegengesetzter Richtung verstellt
werden, um den maximal möglichen Regelbereich auszunutzen.
[0013] Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Zusammensetzung des Wasser-Öl-Gemischs zur
Walzspaltschmierung in die Regelung einbezogen wird. In gleicher Weise, wie die Differenz
der jeweiligen Drehmomente an den Antriebsspindeln der Walzen zur Regelung eines der
beiden Ventile für die Sprührohre herangezogen wird, kann die Summe der Drehmomente
an den Spindeln gemessen werden, über deren Minimum als Signal zur Optimierung der
Zusammensetzung des Wasser-Öl-Gemischs benutzt werden.
[0014] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Erfindung
wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Schaltplan zur Regelung der Vorrichtung in schematischer Darstellung und
- Fig. 2
- die Ansicht der Vorrichtung in schematisierter perspektivischer Darstellung zusammen
mit der Regeleinrichtung, ebenfalls in schematischer Darstellung.
[0015] Die Vorrichtung 1, wie in Fig. 2 dargestellt, besteht aus einer Sprüheinrichtung
2 und einer mit dieser gekoppelten Regeleinrichtung 3. Die Sprüheinrichtung 2 selbst
umfaßt, jeweils in den Bereichen 4 bzw. 5 der oberen und der unteren Walze 6 bzw.
7 angeordnete parallel zu den Walzenachsen angeordnete Sprührohre 8, 9, die auf ihrem
Umfang Düsen 10 aufweisen, die so angeordnet sind, daß ein durch die Rohre geführter
Wasser- bzw. Wasser-Öl-Gemisch-Strom über die Düsen 10 in Richtung des Pfeils 11 auf
den Walzspalt 12 hin gelenkt wird. Die Sprührohre 8, 9 sind mit einem Leitungssystems
13 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 1) münden in jeder Leitung 13a zwei
Leitungen, von denen eine erste Leitung 13a' zur Führung von Wasser und eine zweite
Leitung 13a'' zur Führung von Öl vorgesehen sind. Beide Leitungen 13a' und 13 a''
vereinigen sich vor der Einführung in die Sprührohre 8, 9 und stellen damit das zur
Minderung des Reibungswertes gesehene Wasser-Öl-Gemisch zur Verfügung. Beide Leitungen
13a' und 13a'' weisen jeweils ein Regelventile 14, 15 bzw. 16, 17 auf, die mit dem
Regel 18 der Regeleinrichtung 3 verbunden sind. Der Regler 3 verarbeitet die Information,
die über die Meßwertgeber 19, 20 (weitere Meßwertgeber sind in unterbrochene Linien
angedeutet.) Diese Meßwertgeber sind bspw. an den Antriebsspindel 21 (Fig. 2) zur
Messung des aktuellen Drehmoments angeordnet. Der Regler 3 steuert entsprechend die
Regelventile 14, 15, 16, 16, 17 so, daß eine errechnete Menge Flüssigkeit in den Bereich
des Walzspalts 12 gelangt und damit sichergestellt wird, daß in diesem unter sich
gleiche Reibungsverhältnisse zwischen der Oberseite 23 des Bandes 25 und der oberen
Walze 6 sowie zwischen der Unterseite 24 des Bandes 25 und der unteren Walze 7 erzielt
werden.
[0016] Die oberen und unteren Walze 7, 8 werden wie in Fig. 2 dargestellt, durch Hauptantriebsspindeln
21, 22 angetrieben.
[0017] Bei getrennten Antrieb der oberen und der unteren Walze 6, 7 entfallen Meßeinrichtungen
an den Antriebsspindeln, da die Stromaufnahme der einzelnen Antriebsmotoren für die
Regelzwecke gemessen wird.
[0018] Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausbildungsform wird ein Regelventil
von dem Regler angesteuert, während die Stellung des anderen Regelventils von einem
übergeordneten Rechnersystems dem jeweiligen Walzprogramm angepaßt wird. Dabei ist
es auch denkbar, daß der Regler das andere Regelventil ansteuert und das übergeordnete
Rechnersystem das eine Regelventil. Da jedoch in der Regel der Flüssigkeitsbedarf
für die untere Walze immer größer ist, als der der oberen Walze, weil sich auf der
Bandoberseite auch Flüssigkeit ansammelt, die von der Walzenkühleinrichtung für die
Oberwalze stammt, und die seitlich an den Abstreifern auf die Bandoberfläche tropft
kommt, wenn das andere Ventil geregelt wird, zuviel Wasser auf die Bandoberfläche.
Das andere Ventil würde dann zum Ausgleich dahingeregelt, daß die Wirkung der genügend
vorhandenen Flüssigkeit auf der Bandoberseite durch Hinzufügen von mehr Wasser auf
die Bandunterseite kompensiert wird. Ist die untere Wassermenge für das jeweilige
Walzprogramm fest eingestellt, wird die unkontrolliert auf die Bandoberseite fließende
Flüssigkeit in die Regelung einbezogen. In Fällen der Regelung beider Regelventile
in entgegengesetzter Richtung, wird die Grundflüssigkeitsmenge in der Mitte des Regelbereichs
für beide Regelventile vom Rechnersystem festgelegt.
[0019] Bei manchen Walzprogrammen wirkt es sich zusätzlich vorteilhaft auf die Minderung
des Walzenverschleißes aus, wenn der, in den Walzspalt einzuspritzenden Flüssigkeit
eine bestimmte Menge eines speziellen Walzöls beigemischt wird. Das richtige Mischungsverhältnis
wird dabei durch die Erfahrung bestimmt. Bei dieser Verwendung von Walzöl ist es zweckmäßig
bei veränderter Einspritzmenge das Mischungsverhältnis über das jeweilige Regelventil
für Öl konstant zu halten.
Bzugszeichenliste
[0020]
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Sprüheinrichtung
- 3
- Regeleinrichtung
- 4
- Bereich obere Walze
- 5
- Bereich untere Walze
- 6
- obere Walze
- 7
- untere Walze
- 8
- oberes Sprührohr
- 9
- unteres Sprührohr
- 10
- Düsen
- 11
- Pfeil
- 12
- Walzspalt
- 13
- Leitungssysteme 13a Leitungen 13a', 13a''
- 14
- Regelventil
- 15
- Regelventil
- 16
- Regelventil
- 17
- Regelventil
- 18
- Regler
- 19
- Meßwertgeber obere Walze
- 20
- Meßwertgeber untere Walze
- 21
- Hauptantriebsspindel
- 22
- Arbeitsspindel
- 23
- Bandoberseite
- 24
- Bandunterseite
- 25
- Walzgut
- 26
- Meßwertübertragungssystem
- 27
- Einlaufseite
- 28
- Walzgut
1. Vorrichtung (1) zur Beeinflussung der Reibungsverhältnisse zwischen einer oberen und
einer unteren Walze (6, 7) eines Walzgerüstes (28) einer Warmbreitbandstraße oder
einer Kaltbandstraße bestehend aus
einer, an der Einlaufseite (27) des Walzgerüstes (28) angeordneten Sprüheinrichtung
(2) zum Sprühen einer definierten Menge Flüssigkeit in Richtung des Walzspaltes und
einer Regeleinrichtung (3) zur mengenmäßigen Bestimmung und Abgabe dieser Flüssigkeit,
wobei als Regelgröße eine vorermittelte oder eine errechnete Größe in Verbindung mit
dem tatsächlichen Walzdrehmoment der unteren oder/und der oberen Walze vorgesehen
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeit Wasser ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeit ein Wasser-Öl-Gemisch ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
der Flüssigkeit zusätzlich beigemischtes Walzöl.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
an Bandober- und -unterseite eingesetzte Schmiermittel mit unterschiedlichen Reibeigenschaften.
6. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprüheinrichtung (2) mindestens ein, im Bereich der Walzen (4, 5) angeordnetes
Sprührohr (8, 9) umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sprührohr (8, 9) Düsen (10) aufweist, die im montierten Zustand der Sprüheinrichtung
(2) auf die Walzen (6, 7) gerichtet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sprührohr (8, 9) Düsen (10) aufweist, die im montierten Zustand der Sprüheinrichtung
(2) in den Walzspalt (12) hinein gerichtet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sprührohr (8, 9) Düsen (10) aufweist, die im montierten Zustand der Sprüheinrichtung
(2) auf das Walzgut (25) gerichtet sind.
10. Verfahren zum Walzen von bandförmigen Walzgut durch Beeinflussung der Reibungsverhältnisse
zwischen oberen und unteren Walzen eines Walzgerüstes,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bandoberseite (23) und/oder Bandunterseite (24) des Walzguts (25) an der Einlaufseite
(27) des Walzgerüstes durch eine Sprüheinrichtung (2) mit einer definierten Menge
Flüssigkeit benetzt wird und eine Regeleinrichtung (3) diemengenmäßige Bestimmung
und die Abgabe der Flüssigkeit regelt, wobei als Regelgröße eine in Verbindung mit
dem tatsächlichen Walzdrehmoment der unteren und/oder oberern Walze vorermittelte
oder errechnete Größe verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Regelgröße die Drehmomentdifferenz zwischen der oberen und der unteren Walze
(6, 7) verwendet wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und/oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Soll-Drehmomentdifferenz zwischen der oberen und der unteren Walze (6, 7)
= 0 oder ≠ 0 ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomentdifferenz unmittelbar zwischen der oberen und der unteren Walze
(6, 7) gemessen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Walzgerüst mit Twin-Antrieb das Walzdrehmoment über den Motorantriebsstrom
und der unteren Walze (6, 7) gemessen wird.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße in Abhängigkeit von der Größe des Minimus des notwendigen Walzmoments
bestimmt wird.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 10, 11 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße in Abhängigkeit von der Durchmesserdifferenz der oberen und der
unteren Walze (6, 7) des Walzgerüstes (28) bestimmt wird.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 10, 11, 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße in Abhängigkeit von der Banddicke des Walzgutes (25) bestimmt wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10, 11, 15, 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße in Abhängigkeit von der Walzgeschwindigkeit des Walzgutes (25)
bestimmt wird.
19. Verfahren ach den Ansprüchen 10, 11, oder 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße in Abhängigkeit von der Walztemperatur bestimmt wird.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 10, 11, oder 13 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße in Abhängigkeit von der Zugspannung und der Fließfestigkeit des
Walzguts (25) bestimmt wird.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung eines Schubwalzeffekts die Durchmesserdifferenz zwischen der oberen
und der unteren Walze vergrößert wird.