Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmwalzen von metallenem Walzgut unter Verwendung wenigstens einer Walzvorrichtung, wobei das Verfahren die Bereitstellung von Halbzeug mit einer Dicke von größer gleich 150 mm als Walzgut umfasst und wobei das Walzgut von einem ersten großen Anstichquerschnitt unter schrittweiser Dickenabnahme auf einen verhältnismäßig kleineren Zielquerschnitt gewalzt wird.
Im Stand der Technik werden tafelförmige oder plattenförmige Grobbleche häufig durch Warmwalzen aus Strangguss-Brammen mit verhältnismäßig großen Ausgangsdicken bzw. großem Ausgangsquerschnitt hergestellt. Bei der Grobblechherstellung sind zur Formgebung, aber auch zur Erzielung mechanischtechnologischer Eigenschaften der Bleche unterschiedliche Prozessstufen erforderlich. In einem Walzwerk werden zunächst Brammen als Ausgangsmaterial erwärmt und zu Blechtafeln ausgewalzt. Für Endwalzdicken von bis etwa 200 mm werden dabei typischerweise Brammen mit einer Dicke von 300 bis 500 mm verwendet. Es werden meist Strangguss-Brammen ausgewalzt, die von einem vorgelagerten Stahlwerk bereitgestellt oder zugekauft werden. Alternativ werden Brammen aus gegossenen Blöcken mit einer Dicke von bis zu etwa 1000 mm ausgewalzt.
Ausgehend von dem Erfordernis, Blöcke oder Brammen mit einer hohen Anfangsdicke, beispielsweise für die Herstellung von Dickblechen, auszuwalzen, werden die Blöcke oder Brammen zunächst in sogenannten Vorgerüsten einer ersten Dickenreduzierung unterzogen. Die Vorgerüste sind normalerweise dazu ausgelegt, größere Anstichquerschnitt des Walzguts walzen zu können. Die Vorgerüste können in einer Vorgerüstgruppe innerhalb der Walzlinie angeordnet sein und sind so beschaffen, dass ein großer Walzenaufgang der Arbeitswalzen gewährleistet ist. In einem nachgelagerten Fertigungsschritt werden die Brammen in sogenannten Fertiggerüsten auf die gewünschte Zieldicke heruntergewalzt. Dabei kommt den Fertiggerüsten die Aufgabe zu, mittels geeigneter Maßnahmen zur Einstellung der Dicke und Kontur des Walzspalts die für das Fertigprodukt geforderten Dickentoleranzen und die gewünschte Planheit sicherzustellen.
Der Aufbau einer solchen Walzstraße umfasst die Bereitstellung wenigstens zweier verschiedener Walzvorrichtungen mit unterschiedlichen Walzgerüst Typen. Die Investitionskosten für eine so beschaffene Produktionslinie/Walzlinie sind hoch. Für Wartung und Instandhaltung ist ein entsprechend hoher Aufwand erforderlich.
Je nach Anzahl und Abstand der Vorgerüste und der Fertiggerüste voneinander kann es erforderlich sein, dass Walzgut zwischenzeitlich zu erwärmen, um das für den Umformvorgang gewünschte Temperaturfenster zu halten. Daraus ergibt sich ein hoher Energieverbrauch.
Um die Produktivität einer Walzstraße zu verbessern, ist es grundsätzlich wünschenswert, Halbzeuge mit einem möglichst großen Anstichquerschnitt zu verarbeiten. Hierzu wird beispielsweise in der
Walzgerüste mit einem hohen Aufgang der Arbeitswalzen mit Arbeitswalzen-biege-und Verschiebesystemen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Walzverfahren zur Herstellung von Blechen bereitzustellen, dass sich neben geringen Investitionskosten bei der Anschaffung durch einen geringen Energieverbrauch und folglich auch durch verringerte CO2-Emissionen auszeichnet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmwalzen von metallenem Walzgut unter Verwendung wenigstens einer Walzvorrichtung, wobei das Verfahren die Bereitstellung von Halbzeug mit einer Dicke von größer gleich 150 mm als Walzgut umfasst, wobei das Walzgut in der Walzstraße von einem ersten großen Anstichquerschnitt unter schrittweiser Dickenabnahme auf einen verhältnismäßig kleineren Zielquerschnitt gewalzt wird, wobei die Dickenabnahme von dem Anstichquerschnitt auf den Zielquerschnitt ausschließlich mittels einer einzigen Walzvorrichtung oder mittels einer Vielzahl gleichartiger Walzvorrichtungen eines einzigen Walzgerüst Typs erzielt wird.
Die Erfindung lässt sich dahingehend zusammenfassen, das erfindungsgemäß Halbzeug mit einem großen Ausgangsquerschnitt und einer großen Ausgangsdicke nur in einem einzigen Walzgerüst oder ausschließlich in Walzgerüsten gleichen Typs vom Anstichquerschnitt bzw. von der Anstichdicke auf die Zieldicke fertiggewalzt wird, wobei erfindungsgemäß eine Unterteilung der Walzstraße in Vorgerüste und Fertiggerüste nicht vorgesehen ist. Hierdurch lassen sich die Investitionskosten für eine Walzanlage deutlich reduzieren. Dies wird durch die Verwendung eines Walzgerüsts mit einem besonders hohen Walzenaufgang gewährleistet.
Zweckmäßigerweise wird als Walzgut ein durch Block- oder Strangguss erhaltenes Halbzeug in Form von Brammen mit einer Dicke von größer gleich 550 mm bereitgestellt.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Dickenabnahme des Walzguts von dem Anstichquerschnitt bis zu dem Zielquerschnitt in einer einzigen Hitze des Walzguts erzielt wird, d. h., dass alle Walzstiche ohne weitere Erhitzung des Walzguts in einem gewünschten Temperaturfenster durchgeführt werden.
Eine bevorzugte Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die ausschließliche Verwendung einer Walzvorrichtung mit einer Arbeitswalzen -Axialverschiebe- und Biegevorrichtung und weiterhin vorzugsweise mit wenigstens einem Arbeitswalzenpaar mit einer Walzenbombierung besonders bevorzugt mit einem S-förmigen Schliff ausgebildet. Durch gegensinniges Verschieben der Arbeitswalzen ergibt sich der Effekt einer kontinuierlich veränderlichen Kontur des Walzspalts.
Hierdurch kann eine gezielte Beeinflussung der Walzspaltkontur von dem ersten bis zu dem letzten Walzgerüst bzw. von der ersten bis zu der letzten Walzrichtung innerhalb einer Walzlinie durchgeführt werden. Hierdurch wird eine höhere Stichabnahme bzw. Dickenabnahme erzielt, wodurch insgesamt die Anzahl der in der Walzstraße benötigten Walzvorrichtungen verringert wird.
Zweckmäßigerweise zeichnet sich das Verfahren durch die Verwendung von Walzvorrichtung mit einem maximalen Walzenaufgang von wenigstens 900 mm, vorzugsweise von wenigstens 1000 mm aus.
Insbesondere für das Auswalzen sogenannter Dickbleche mit Endwalzdicken von 150 mm und mehr sind hoher Ausgangsdicken des Walzguts erforderlich, da für eine gute Kernbeschaffenheit des Blechs ein bestimmtes Verhältnis Ausgangsdicke zu Endwalzdicke nicht unterschritten werden sollte. Deswegen ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung vorsieht, dass das Verhältnis (Umformgrad) einer Ausgangsdicke des Ausgangsquerschnitts des Walzguts zu einer Zieldicke des Zielquerschnitts des Walzguts zwischen 2 und 3, vorzugsweise zwischen 2 und 5 beträgt.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die Verwendung wenigstens einer Walzvorrichtung mit wenigstens einer oberen und einer unteren Arbeitswalze sowie mit wenigstens einer oberen und einer unteren Stützwalze, wobei die Arbeitswalzen und die Stützwalzen in einem gemeinsamen Walzgerüst gelagert sind, die Arbeitswalzen zur Einstellung eines vorgegebenen Walzspalts relativ zueinander verstellbar sind und die Arbeitswalzen jeweils mit wenigstens einer Biegevorrichtung in Wirkverbindung stehen, wobei eine erste Biegevorrichtung der oberen Arbeitswalze und eine zweite Biegevorrichtung der unteren Arbeitswalze zugeordnet ist, die zweite Biegevorrichtung Biegezylinder umfasst, die vertikal ortsfest angeordnet sind und die obere Arbeitswalze mittels der ersten Biegevorrichtung zur vertikalen Einstellung der Höhe des Walzspalts zwischen den Walzstichen nachstellbar oder mitführbar ist. Die Walzvorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erste Biegevorrichtung Biegearme umfasst, die mit ortsfest angeordneten Biegezylindern zusammenwirken und wobei die Arbeitswalzen vorzugsweise axial und vertikal verstellbar sind.
Unter einem Biegearm im Sinne der Erfindung ist ein Verbindungselement zu verstehen, das eine räumliche Trennung vom Biegezylinder zum Wirkort der Biegekraft auf die Arbeitswalzeneinbaustücke überbrückt. Durch die bauliche und räumliche Trennung der ersten Biegevorrichtung von der zweiten Biegevorrichtung wird ein maximaler Walzenaufgang von mindestens 900 mm, bevorzugt 1200 mm, besonders bevorzugt von 1350 mm ermöglicht.
Zur Mitführung der oberen Arbeitswalze bei der Einstellung des Walzspalts folgt der Hub der ersten Biegevorrichtung dem Verfahrweg der vertikalen Einstellung der Höhe des Walzspalts, sodass für den Walzvorgang ein Kontakt zwischen der oberen Arbeitswalze und der oberen Stützwalze sichergestellt ist. Dabei ist die erste Biegevorrichtung baulich von einer Walzenanstellung getrennt.
Bei den für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Walzgerüsten ist im Wesentlichen eine Entkopplung der Biegevorrichtung für die obere Arbeitswalze von einem Balanciersystem für die obere Stützwalze vorgesehen. Dadurch, dass die Biegezylinder der ersten Biegevorrichtung vertikal ortsfest und vorzugsweise deutlich oberhalb der Arbeitswalzeneinbaustücke angeordnet sind, ist ein verhältnismäßig hoher Walzenaufgang bei guter Führung der Arbeitswalzeneinbaustücke im Ständerfenster gewährleistet. Durch die Entkopplung vereinfacht sich die Zugänglichkeit der beiden Vorrichtungen zu Wartungszwecken.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Biegearme der ersten Biegevorrichtung die obere Arbeitswalze mitführen, wenn die Höhe des Walzspalts vertikal eingestellt wird.
Die Höhe des Walzspalts wird vor dem Walzbeginn (Walzstich) voreingestellt. Dazu verfährt eine obenliegende Walzenanstellung die obere Stützwalze auf die Position, in welcher sie durch die Stützwalzenbalancierung gegen die Gewichtskraft gehalten wird. Die obere Arbeitswalze folgt dieser vertikalen Bewegung nach, wobei sie durch die Arme der Biegeeinrichtung gehalten wird. Die Biegezylinder und damit auch die obere Arbeitswalze folgen zwischen den Walzstichen zunächst der Bewegung der oberen Stützwalze. Ein zusätzlicher Hub der Biegezylinder bewirkt ein Biegen der Arbeitswalze und damit die gewünschte Beeinflussung der Kontur des Walzspalts während des Stiches. Zusätzlich kann die Walzspaltkontur durch axiale Verschiebung der bombierten Arbeitswalzen beeinflusst werden.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Warmwalzanlage gemäß Anspruch 8.
Unmittelbar hintereinander im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass zwischen den einzelnen Walzgerüsten keine Aggregate wie Öfen oder dergleichen angeordnet sind. Allerdings können zwischen den Walzgerüsten Seitenführungseinrichtungen für das Walzgut vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist wenigstens eine der Walzvorrichtungen mit einer Arbeitswalzen - Axialverschiebe- und Biegevorrichtung und weiterhin vorzugsweise mit wenigstens einem Arbeitswalzenpaar mit einer Walzenbombierung besonders bevorzugt mit einem S-förmigen Schliff ausgebildet.
Die Warmwalzanlage der vorstehend beschriebenen Art umfasst wenigstens eine Walzvorrichtung mit wenigstens einer oberen und einer unteren Arbeitswalze sowie mit wenigstens einer oberen und einer unteren Stützwalze, wobei die Arbeitswalzen und die Stützwalzen in einem gemeinsamen Walzgerüst gelagert sind, die Arbeitswalzen zur Einstellung eines vorgegebenen Walzspalts relativ zueinander verstellbar sind und die Arbeitswalzen jeweils mit wenigstens einer Biegevorrichtung in Wirkverbindung stehen, wobei eine erste Biegevorrichtung der oberen Arbeitswalze und eine zweite Biegevorrichtung der unteren Arbeitswalze zugeordnet ist, die zweite Biegevorrichtung Biegezylinder umfasst, die vertikal ortsfest angeordnet sind und die obere Arbeitswalze mittels der ersten Biegevorrichtung zur vertikalen Einstellung der Höhe des Walzspalts zwischen den Walzstichen nachstellbar oder mitführbar ist. Die Walzvorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erste Biegevorrichtung Biegearme umfasst, die mit ortsfest angeordneten Biegezylindern zusammenwirken und wobei die Arbeitswalzen vorzugsweise axial und vertikal verstellbar sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Es wird zunächst Bezug genommen auf die
Die
Die Arbeitswalzen 3, 4 und die Stützwalzen 5, 6 sind in einem Walzgerüst 2 gehalten, welches zwei Walzenständer 31 umfasst, einen auf der Bedienseite und einen auf der Antriebsseite. Die Walzenständer 31 sind als geschlossene Rahmen ausgeführt, in denen alle Walzkräfte über innere Kräfte im Gleichgewicht gehalten werden. Das Walzgerüst 2 nimmt Stützwalzeneinbaustücke 9, 10 sowie Arbeitswalzeneinbaustücke 11, 12 auf, die jeweils innerhalb der von den Walzenständern gebildeten Fenstern 32 verschiebbar angeordnet sind. Die Stützwalzeneinbaustücke 9, 10 lagern die untere und obere Stützwalze 5, 6, wobei das in der Zeichnung dargestellte Stützwalzeneinbaustück 10 die obere Stützwalze 6 und das Stützwalzeneinbaustück 9 die untere Stützwalze 5 lagert.
Zwischen den Stützwalzeneinbaustücken 9, 10 sind Arbeitswalzeneinbaustücke 11, 12 angeordnet, innerhalb derer die Arbeitswalzen 3, 4 gelagert sind. Das obere Arbeitswalzeneinbaustück 12 lagert die obere Arbeitswalze 4, wohingegen das untere Arbeitswalzeneinbaustücke 11 die untere Arbeitswalze 3 lagert.
Die Arbeitswalzeneinbaustücke 11, die die untere Arbeitswalze 3 aufnehmen, sind in ortsfesten Blöcken 13 verschiebbar angeordnet. Die Blöcke 13 nehmen Biegezylinder 14 auf, um die untere Arbeitswalze 3 biegen zu können. Die Biegezylinder 14, die auf die Arbeitswalzeneinbaustücke 11 für die untere Arbeitswalze 3 einwirken, sind Teil der zweiten, unteren Biegevorrichtung. Alternativ zu den Blöcken kann das Walzgerüst 2 auch Verdickungen zur Aufnahme der Biegezylinder 14 aufweisen (nicht dargestellt).
An dem Stützwalzeneinbaustück 10 für die obere Stützwalze 6 greifen Balancierarme 33 an, über die mittels nicht dargestellter Balancierzylinder das Eigengewicht der Stützwalze 6 kompensierbar ist. Die Balancierarme 33 sind hierfür mit hakenförmigen Verdickungen ausgestattet, die entsprechende Vorsprünge des Stützwalzeneinbaustücks 10 untergreifen.
Die Arbeitswalzenbiegung und/oder Arbeitswalzenbalancierung der oberen Arbeitswalze 4 wird über Biegezylinder 15 realisiert, die über Biegearme 16 mit der oberen Arbeitswalze 4 in Wirkverbindung stehen. Die Biegezylinder 15 und die Biegearme 16 sind Teil der ersten, oberen Biegevorrichtung. Die Biegezylinder 15 sind an einem oberen Querhaupt 34 des Walzenständers 2 ortsfest gelagert bzw. auf dem oberen Querhaupt 34 des Walzenständers 2 abgestützt und durchsetzen Ausnehmungen 35 des Walzenständers 2. Die Biegezylinder 15 erstrecken sich im Wesentlichen vertikal. In Verlängerung der Biegezylinder 15 sind an diesen die Biegearme 16 befestigt, die jeweils am unteren Ende Verdickungen 17 aufweisen. Die Verdickungen 17 der Biegearme 16 untergreifen seitliche ohrenförmige Vorsprünge des Arbeitswalzeneinbaustücks 12 der oberen Arbeitswalze 4.
Die Biegezylinder sind vorzugsweise für einen großen Hub ausgelegt, der den Arbeitswalzenabschliff zuzüglich dem Walzenaufgang überschreitet.
Die Biegearme 16 sind mittels Führungselementen 18 vertikal in Ausnehmungen 36 des Walzgerüsts 2 bzw. der Walzenständer 31 des Walzgerüsts 2 geführt. Die obere Arbeitswalze 4 und die obere Stützwalze 6 werden über die Biegearme 16, die mit den Verdickungen 17 das Arbeitswalzeneinbaustück 12 untergreifen, mitgeführt, wenn die Höhe 8 des Walzspalts 7 eingestellt wird.
Die Biegezylinder 14, 15 wirken auf die äußeren Randbereiche der Arbeitswalzen 3, 4 ein und üben damit im Randbereich der Arbeitswalzen 3, 4 eine vertikal vom Walzspalt 7 auswärts gerichtete Kraft aus entsprechend der im mittleren Bereich der Arbeitswalzen 3, 4 wirksamen Kraft des Walzguts, um einem Auseinanderbiegen der Arbeitswalzen 3, 4 durch das Walzgut entgegenzuwirken.
Die Biegezylinder 14, 15 dienen bei dem in
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Die Walzvorrichtung 1 gemäß der Erfindung umfasst ebenfalls Axialverschiebevorrichtungen 21, die jeweils an den äußeren Randbereichen der Arbeitswalzen 3, 4 angeordnet sind.
Die Axialverschiebevorrichtungen 21 zur Axialverschiebung der Arbeitswalzen 3, 4 sind an den bedienungsseitigen Arbeitswalzeneinbaustücken 11, 12 vorgesehen und umfassen hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheiten. Dabei ist jeweils der Kolben der Kolben-Zylindereinheit mit in den entsprechenden Einbaustücken geführten Haltearmen 24 verbunden. Verriegelungen, die an der Außenseite der beiden Holme des bedienungsseitigen Walzenständers 31 angeordnet sind, verhindern während des Walzbetriebs eine horizontale Bewegung der Haltearme 24 und damit eine axiale Bewegung eines Kolbens 22 der Kolben-Zylinder-Einheit. Durch Druckbeaufschlagung auf der Kolbenseite oder der Stangenseite der Kolben-Zylinder-Einheit wird eine axiale Verschiebung der in den Arbeitswalzeneinbaustücken 11, 2 gelagerten Arbeitswalzen 3, 4 realisiert.
Aus dem in
Die
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