Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zur Herstellung planer Walzbänder mit gewünschter Bandprofilüberhöhung, mit an zumindest einer Stützwalze abgestützten Arbeitswalzen, wobei die ArbeitswalzEn unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die dickere Arbeitswalze mit einem Antrieb verbunden ist und die dünnere Arbeitswalze als "Schleppwalze" mitläuft.

Walzwerke mit unterschiedlichen Durchmessern der Arbeitswalzen sind bekannt. So wird in der US-PS 2,139,872 ein Walzwerk beschrieben, in dem, um eine möglichst effektive Reduktion des Walzbandes während des Walzens zu erreichen, zwei an Stützwalzen abgestützte Arbeitswalzen mit unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind. Hierbei hat sich als vorteilhaft erwiesen, nur die größere Arbeitswalze anzutreiben und die kleinere Walze als Schleppwalze mitlaufen zu lassen. Derartige bekannte Walzwerke werden mit Vorteil in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße eingesetzt mit dem Ziel einer Verminderung der Walzkraft und der Antriebsleistung sowie einem geringeren Edge-Drop, besonders bei High-Carbon-Steef.

Beim Warmwalzen von Bandmaterial unterliegen innerhalb eines Walzprogramms die thermische Bombierung und der Verschleiß der Arbeitswalzen sowie deren elastische Verformungen relativ großen Veränderungen. Ohne Korrektur durch Stellglieder verändert sich mit zunehmend fortlaufendem Watzmaterialdurchsatz die Bandkontur. Dieser Effekt ist von Gerüst zu Gerüst bzw. von Stich zu Stich unterschiedlich. Damit ändert sich neben der Bandkontur auch die vorgegebene Warmbandplanheit und in der Folge auch die Kaltbandplanheit.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Walzwerk mit seinen unterschiedlichen Arbeitswalzendurchmessern weiter so zu modifizieren, dass ein Band hoher Qualität erzeugt wird und diese Gerüste universell einsetzbar sind.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Walzgerüst der genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst,

• dass die Stützwalzen und die Arbeitswalzen im Walzgerüst axial verschiebbar angeordnet sind,
• dass mindestens eine der Arbeitswalzen in Auslaufrichtung einstellbar ausgeführt ist und
• dass die Stützwalzen und die Arbeitswalzen mit einer im wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten und durch ein Polynom mindestens zweiter Ordnung festgelten Kontur, versehen sind, die relativ zueinander um 180° versetzt angeordnet und die jeweils so ausgebildet ist, dass die beiden Ballenkonturen der Arbeitswalzen sich zu einer symmetrischen Kontur des Walzenspaltes komplementär ergänzen.

Durch die erfindungsgemäße Kombination, die bekannten unterschiedlich großen Arbeitswalzen mit einem CVC-Schliff (unter anderem bekannt aus der DE 37 120 43 C2; der CVC-Schliff bzw. die Walzenkontur folgt dabei einem Polynom zweiter oder höherer Ordnung) zu versehen sowie die Arbeits- und Stützwalzen sowohl axial wie auch in Auslaufrichtung verschiebbar anzuordnen, wird eine völlig neue Watzgerüstkonzeption erhalten, die anders als bei den bekannten Walzgerüsten universeller eingesetzt werden können und die Walzbänder mit hoher Planheit und gewünschter Bandprofilüberhöhung erzeugen.

Als Profilstellglied für den CVC-Schliff der Arbeitswalzen ist es bei diesen Walzgerüsten vorteilhaft, den Schliff nach einem Polynom dritter oder höherer Ordnung, beispielsweise auch fünfter Ordnung zu berechnen und entsprechend auszuführen. Ein Polynom 5. Ordnung der allgemeinen Form:$${\text{R(x) = a}}_{\text{5}}{\text{• x}}^{\text{5}}{\text{+ a}}_{\text{4}}{\text{• x}}^{\text{4}}{\text{+ a}}_{\text{3}}{\text{• x}}^{\text{3}}{\text{+ a}}_{\text{2}}{\text{• x}}^{\text{2}}{\text{+ a}}_{\text{1}}{\text{• x + a}}_{\text{0}}$$

Würde dann beispielsweise für eine 1900 mm lange Walze folgende Parameter haben und zwar

• für ein Koordinatensystem R(x) an der Walzenkante
  a₀ = 0,349712 • 10³ mm (Radius der Arbeitswalze)
  a₁ = 0,733199 • 10^-3
  a₂ = 0,198038 •10^-3mm^-1
  a₃ = - 0,536180 • 10^-3 mm^-2
  a₄ = 0,368442 •10^-11 mm^-3
  a₅ = - 0,775668 •10^-15 mm^-4
• für ein Koordinatensystem R(x) in der Walzenmitte
  a₀ = 0,350000 • 10³ mm (Radius der Arbeitswalze)
  a₁ = - 0,544375 • 10^-3
  a₂ = 0,000000 mm^-1
  a₃ = 0,163860 • 10^-8 mm^-2
  a₄ = - 0,590250 • 10^-28 mm^-3
  a₅ = - 0,775668 • 10^-15 mm^-4

Da die Arbeitswalzendurchmesser unterschiedlich sind, haben die Arbeitswalzen auch ein unterschiedliches Durchbiege- und Abplattungsverhalten. Speziell die Effekte zwischen den Stützwalzen und den Arbeitswalzen sind unterschiedlich. Dies gilt insbesondere für ein 3-Walzengerüst, bei dem nur die dünnere Arbeitswalze von einer Stützwalze abgestützt wird da bei der dickeren Arbeitswalze jegliche Abstützung fehlt. Die Konturen der Arbeitswalzen wurden deshalb gemäß der Erfindung unterschiedlich gestaltet, um diese Effekte zu kompensieren. Die Berechnung der erforderlichen Kontur geschieht dabei offline mit dem Ziel, einen unter Last symmetrischen Walzspalt zu erzeugen.

Das neue Walzgerüstkonzept ist besonderes bei einem derartigen 3-Walzengerüst anwendbar. Diese Gerüste können vorteilhaft beispielsweise für nicht so hohe Belastungen dann auch für die vorderen Gerüste eingesetzt werden. Auch bei diesem 3-Walzengerüst wird nur die dickere Arbeitswalze angetrieben und die dünnere Arbeitswalze läuft als Schleppwalze mit. Die dikkere Arbeitswalze fungiert dabei als Arbeitswalze, die ein hohes Moment übertragen kann und die dabei gleichzeitig als Stützwalze dient. Die Kombination mit der anderen, von einer separaten Stützwalze abgestützten, dünneren Arbeitswalze ergibt dann beherrschbare Walzkräfte.

Da durch die gegebenen Randbedingungen beim Einsatz von Arbeitswalzen mit unterschiedlichen Durchmessern besonders beim Walzen von dickem Band mit Skibildung (Aufbiegung der Bandvorderkanten) zu rechnen ist, ist zwecks Vermeidung dieser Skibildung erfindungsgemäß eine der Arbeitswalzen in Auslaufrichtung verstellbar angeordnet. Die Einstellung dieses Watzenversatzes wird u. a. abhängig von der Ein- und Auslaufdicke, der Materialfestigkeit des Walzbandes, der aktuellen Durchmesserkombination der Arbeitswalzen etc. gesteuert.

Bei einem Walzgerüst, das eine nicht angetriebene kleinere Arbeitswalze enthält und das nicht vorgespannt ist (der Walzenspalt entspricht vor dem Anstich in etwa der Bandeinlaufdicke) ist es vorteilhaft, auch die nicht angetriebene Arbeitswalze mit einem Hilfsantrieb zu versehen, der nach dem Anstich dann abgekoppelt und/oder abgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme werden während des Walzens die in den vorderen Gerüsten häufig auftretenden Vibrationen (Gegeneinanderschwingen der Arbeitswalzen) vermieden, da dann während des Walzens die Arbeitswalzen antriebsmäßig entkoppelt sind. Mit Vorteil wird zusätzlich durch den Hilfsantrieb auch ein eventuell notwendiges axiales Verschieben der Arbeitswalzen in den Walzpausen ermöglicht.

Um die durch die unterschiedlichen Arbeitswalzendurchmesser sich ergebenden Randbedingungen zu kompensieren, ist es weiterhin gemäß der Erfindung möglich, für jeden der Arbeitswalzen sowie für jede ihrer Seiten in Abhängigkeit der jeweiligen Schiebeposition unterschiedliche Arbeitswalzenbiegekräfte einzustellen. Um der höheren Flächenpressung zwischen der dünnen Arbeitswalze mit ihrer Stützwalze zu begegnen, kann darüber hinaus vorgesehen werden, diese Walzen entsprechend zu verlängern.

Um dem unterschiedlichen Verschleiß der Arbeitswalzen aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchmesser zu begegnen, sind die Arbeitswalzen aus in ihrem Verschleißverhalten unterschiedlichen Materialien oder aus hochverschleißfesten Materialien gefertigt, beispielsweise nach einem pulvermetallurgischen Verfahren, vorzugsweise dem HIP-Verfahren (hot isostatic pressing). Beim HIP-Verfahren, wie es im Sonderdruck aus "Stahi" (1998), Heft 6, Seiten 38-40 beschrieben ist, wird das zu behandelnde Material in speziellen Autoklavon (HIP-Anlagen) bei allseitig wirkendem Druck (bis zu 200 Mpa) und hoher Temperatur (je nach Werkstoff bis 2000°C) über seine fließgrenze erwärmt und gleichzeitig verdichtet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1

ein Quarto-Gerüst in schematischer Seitenansicht,

Fig. 2

ein 3-Walzengerüst in schematischer Seitenansicht.

In Figur 1 ist ein Quarto-Gerüst 10 dargestellt mit zwei Arbeitswalzen 1, 2, die sich an Stützwalzen 3, 4 abstützen. Unterhalb des Walzbandes 6 ist eine. Arbeitswalze 2 mit größerem und oberhalb des Walzbandes 6 eine Arbeitswalze 1 mit kleinerem Durchmesser angeordnet. Die größere Arbeitswalze 2 ist mit einem Antrieb 5 versehen, während die dünnere Arbeitswalze 1 keinen Antrieb besitzt und lediglich durch den Kontakt mit dem Walzband 6 als "Schleppwalze" mitläuft. Die dünnere Arbeitswalze 1 ist in Pfeilrichtung 9 horizontal verschiebbar angeordnet und im dargestellten Ausführungsbeispiel in Auslaufrichtung 7 des Walzbandes 6 um den Betrag 8 gegenüber ihrer ursprünglichen Lage versetzt.

Die Konturen der Oberflächen der Arbeitswalzen 1, 2 mit ihren zugeordneten Stützwalzen 3, 4 sind erfindungsgemäß durch einen CVC-Schliff, berechnet nach einem Polynom mindestens zweiter Ordnung gefertigt (in der dargestellten Seitenansicht des Walzgerüstes 10 ist dieser CVC-Schliff nicht sichtbar). Die obere Arbeitswalze 1 kann beispielsweise einen Durchmesser von 400 mm, die untere Arbeitswalze 2 von 600 mm haben, während die Stützwalzen 3, 4 einen Durchmesser von jeweils 1350 mm aufweisen.

In Figur 2 ist ein 3-Walzengerüst 11 dargestellt, bei dem sich nur die obere dünnere Arbeitswalze 1 an einer Stützwalze 3 abstützt. Die dickere und angetriebene Arbeitswalze 2 ist dagegen so groß in ihrem Durchmesser gewählt, das höhere Momente übertragen werden können und deshalb diese Arbeitswalze 2 auch gleichzeitig als Stützwalze dient. Auch bei diesem Beispiel der Fig. 2 ist die dünnere Arbeitswalze 1 um den Betrag 8 in Auslaufrichtung 7 aus ihrer ursprünglichen Lage versetzt angeordnet. Die obere Arbeitsalze 1 kann dabei einen Durchmesser von z. B. 600 mm haben und die obere Stützwalze 3 einen Durchmesser zwischen 1400 und 1600 mm. Der Durchmesser der unteren Arbeitswalze 2, die hier gleichzeitig als Stützwalze eingesetzt ist, kann z. B. 1400 mm betragen.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispiele zeigen die Anwendung der Erfindung in zwei Walzgerüsten. Selbstverständlich kann die Erfindung auch auf andere Walzgerüste mit von den Beispielen unterschiedlichen Anzahlen von Walzen angewendet werden, beispielsweise in Walzgerüsten mit Zwischenwalzen.

1

Arbeitswalze

2

Arbeitswalze

3

Stützwalze

4

Stützwalze

5

Antrieb Arbeitswalze

6

Walzgut

7

Auslaufrichtung

8

Walzenversatz

9

Verschieberichtung

10

4-Walzengerüst

11

3-Walzengerüst