KONVEXWALZE ZUR BEEINFLUSSUNG VON PROFIL UND PLANHEIT EINES WALZBANDES

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zur Herstellung eines Walzbandes, umfassend Arbeitswalzen, die sich gegebenenfalls an Stützwalzen oder Zwischenwalzen und Stützwalzen abstützen, wobei die Arbeitswalzen und/oder die Stützwalzen und/oder die Zwischenwalzen gegeneinander axial verschiebbar sind.

[0002] Ein gattungsgemässes Walzgerüst ist z.B. aus DE 691 15 746 T bekannt.

[0003] Bekannt sind Walzwerke mit verschiebbaren Walzpaaren, wobei jede Walze wenigstens eines dieser Walzenpaare mit einer in Richtung zu einem Ballenende hin verlaufenden, gekrümmten Kontur versehen ist, die sich an den beiden Walzen jeweils nach entgegengesetzten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite erstrecken, wobei die gekrümmte Kontur über die gesamte Ballenlänge beider Walzen verläuft und eine Gestalt hat, bei welcher die beiden Ballenkonturen sich in einer bestimmten relativen Axialstellung komplementär ergänzen.

[0004] So wird in der DE-C-36 24 241 ein Walzwerk beschrieben, bei dem die Arbeitswalzen jeweils eine sich zu einem Walzenende hin verjüngenden und zum anderen Ballenende hin erweiternde, gekrümmte Kontur aufweisen und gegensinnig in Achsrichtung in der Weise verstellbar angeordnet sind, dass jeweils das sich verjüngende Ende einer Arbeitswalze oder Zwischenwalze zwischen einer Walzgutkante und dem Ende der zugeordneten Stützwalze, vorzugsweise auf je eine Kante des Walzgutes ausgerichtet und gehalten ist.

[0005] Weiterhin ist aus der EP 0 249 801 B1 ein Walzwerk zur Herstellung von Walzband bekannt, bei dem die Walzen mit einer im Wesentlichen über die gesamte Ballenlänge verlaufenden gekrümmten Kontur versehen sind. Die Konturen aller Walzen sind im Ausgangszustand bzw. unbelasteten Zustand so ausgebildet, dass der axiale Verlauf der Summe der wirksamen Walzenballendurchmesser in jeder relativ veränderten Axialstellung der Walzen zueinander einen von einem konstanten Verlauf abweichenden Verlauf einnimmt und einer zur Walzmitte symmetrischen mathematischen Funktion folgt.

[0006] Üblicherweise verläuft die gekrümmte Kontur der Walzen mathematisch gesehen nach einem Polynom dritter Ordnung. Anhand der in der Praxis genutzten Verschiebebeträge und der Biege-Ist-Werte an den Walzen ergibt sich in aller Regel ein positiver und negativer Stellbereich für die CVC-Walzen (CVC = Continuously Variable Crown). Der konventionelle CVC-Schliff ist dabei sinnvoll, wenn auch negative CRA-Werte verlangt werden (CRA = äquivalenter Crown zur normalen Bombierung einer Walze).

[0007] In der Vergangenheit wurden im praktischen Betrieb negative Erfahrungen bezüglich Walzenverschleiß mit dem x³-Schliff der CVC-Walzen an Walzgerüsten der Sexto-Bauart gemacht. Die große Durchmesserdifferenz der Zwischenwalzen verursachte erhöhten Verschleiß und raue Oberflächen an den Stützwalzen, wobei das Schadensbild an den Stützwalzen nach einer längeren Laufzeit der Form des CVC-Schliffs entsprach. Auch bei Quarto-Gerüsten war die Schliff-Amplitude zunächst ebenfalls deutlich größer als für die gewalzten Programme erforderlich, so dass sich auch hier das ungünstige Verschleißbild an den Stützwalzen einstellte.

[0008] Da anhand der in der Praxis genutzten Verschiebebeträge und Biege-Istwerte der negative Stellbereich des CVC-Schliffs in der Vergangenheit nicht immer erforderlich war, und unter Berücksichtigung der negativen Biegung vorwiegend nur positive CVC-Wirkungen gefordert werden, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Form des Walzenschliffes im rein positiven Bereich anzugeben, mit der auch die vorstehend genannten Nachteile des x³-Schliff der CVC-Walzen vermieden werden.

[0009] Diese gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass sich die Walzenballenlänge L jeder Zwischenwalze in einem Sexto-Walzgerüst bzw. jeder Arbeitswalze in einem Quarto-Walzgerüst aus einem zylindrischen Walzenballenabschnitt Z und einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) zusammensetzt, wobei der Übergangspunkt A vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt im Bereich L/2 < = x < L wählbar ist (x wird vom zylindrischen Ballenende ab gerechnet), und die gekrümmte Kontur, die sich an den beiden Walzen jeweils nach entgegen gesetzten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite in Richtung zum Ballenende erstreckt, durch ein mathematisches Polynom R(x) = a₀ + ... a_nxⁿ mit n > = 5 beschrieben wird.

[0010] Die Verwendung einer derartigen Konvexwalze mit teilweiser konvexen Kontur des Walzenballens, die letztendlich eine Untermenge von CVC^plus ist, hat eine gleichmäßige Verteilung der Kontaktspannungen zwischen den übereinander liegenden Walzen zur Folge. Dies ist beispielsweise speziell bei Walzen mit einem S-förmigen Schliff (CVC) problematisch, da es hierbei zu lokalen Spannungsspitzen im Ballenbereich kommen kann, die einen vermehrten Walzenverschleiß verursachen und nur durch entsprechende Kompensationsschliffe der darüberliegenden Walzen verhindert werden können.

[0011] Gemäß der Erfindung sind die mit einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt versehenen Walzen mit einem so großen Walzendurchmesser ausgebildet, dass die Biegekräfte sich im wesentlichen parabolisch (x²) auf das Walzspaltprofil auswirken.

[0012] Walzen mit konventionellen x³-CVC-Schliffen liefern ebenfalls eine überwiegend parabolische Wirkung, so dass sich folglich kaum ein Stellglied ergibt, mit dem man Planheits-Fehler höherer Ordnung ausregeln kann. Dies gilt insbesondere auch für die sogenannten Z-high-Gerüste, die aufgrund des kleinen Arbeitswalzen-Durchmessers aus konstruktiven Gründen ohne Arbeitswalzenbiegung ausgestattet sind. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Zwischenwalzen oder Arbeitswalzen mit einem Schliff höherer Ordnung x⁵ + x⁶ + x⁷... kann dieser Nachteil verhindert werden.

[0013] Durch das erfindungsgemäße Merkmal, dass der Übergangspunkt A vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt im Bereich L/2 < = x < L variabel wählbar eingestellt werden kann, können unterschiedliche Ziele der Profileinstellung erreicht werden. Liegt der Übergangspunkt A beispielsweise bei x = L/2, so werden überwiegend parabolische (x²) Planheitsfehler bekämpft, für einen Übergangspunkt A von x = > L/2 können mehr und mehr Fehler höherer Ordnung (x⁴ und höher) ausgeregelt werden.

[0014] Damit die erfindungsgemäß gestalteten Walzen ihre volle Wirkung entfalten können, sind außer den Konvexwalzen die übrigen Walzen des Walzgerüstes mit einem durchgehend zylindrischen Walzenballen ausgebildet.

[0015] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1

die Walzen eines Sexto-Gerüstes mit erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenwalzen,

Fig. 2

die Walzen eines Quarto-Gerüstes mit erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitswalzen,

Fig. 3

einstellbare Walzspaltprofile für ein Sexto-Walzgerüst,

Fig. 4

Stellfelder auf der Basis des Sexto-Walzgerüstes der Fig. 3,

Fig. 5

ein Walzspaltprofil für das Sexto-Walzgerüst der Fig. 3 mit erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitswalzen,

Fig. 6

ein Walzspaltprofil für das Sexto-Walzgerüst der Fig. 3 mit klassischen CVC-Arbeitswalzen,

Fig. 7

die Pressungsverteilung zwischen der Zwischenwalze und der Stütz-walze für das Walzspaltprofil der Fig. 5,

Fig. 8

die Pressungsverteilung zwischen der Zwischenwalze und der Stütz-walze für das Walzspaltprofil der Fig. 6.

[0017] In Figur 1 ist ein Sexto-Gerüst zur Herstellung eines Walzbandes 1 mit Arbeitswalzen 10, 11, Zwischenwalzen 20, 21 und Stützwalzen 30, 31 dargestellt. Die Arbeitswalzen 10, 11 und die Stützwalzen 30, 31 sind über ihre gesamte Ballenlange zylindrisch ausgebildet und im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht axial verschiebbar, während die Zwischenwalzen 20, 21 erfindungsgemäß in Pfeilrichtung 22 axial verschiebbar angeordnet und mit einem teilweise konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) ausgebildet sind. Der Übergangspunkt A zwischen dem gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) und dem verbleibenden zylindrischen Walzenballenabschnitt Z befindet sich bei den hier dargestellten Zwischenwalzen 20, 21 genau in der Mitte der Walzenballenlänge L, also bei x = L/2 (x wird vom zylindrischen Ballenende ab gerechnet), wodurch sich die Zwischenwalzen 20, 21 überwiegend zur Bekämpfung von parabolischen (x²) Planheitsfehlern eignen.

[0018] In der Figur 2 ist die alternative Anwendung der Erfindung auf erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitswalzen 15, 16 bei einem Quarto-Gerüst zur Herstellung eines Walzbandes 1 mit Arbeitswalzen 15, 16 und Stützwalzen 30, 31 dargestellt. Während die zylindrischen Stützwalzen 30, 31 auch hier axial nicht verschiebbar angeordnet sind, lassen sich die als Konvexwalzen ausgebildeten Arbeitswalzen 15, 16 in Pfeilrichtung 12 axial verschieben. Gegenüber der Ausbildung der Arbeitswalzen 10, 11 des Sexto-Gerüstes der Figur 1 ist deutlich erkennbar, dass die Ausbildung der Arbeitswalzen 15, 16 in Form von Konvexwalzen zu wesentlich dickeren Walzen führt.

[0019] In der Figur 3 sind in einem Koordinatensystem die möglichen einstellbaren Walzspaltprofile für ein Sexto-Walzgerüst mit kleinen Arbeitswalzen für zwei unterschiedliche Zwischenwalzen mit konvex gekrümmtem Walzenballenabschnitt und einer klassischen CVC-Zwischenwalze für den gesamten Verschiebebereich, aber konstanten Zwischenwalzenbiegewert, aufgetragen. Das Diagramm enthält dabei in vertikaler Teilung die quadratische Beeinflussung des Walzenspaltes, angedeutet durch die Symbole 25 für positive und 25' für negative Änderungen. Die nichtquadratischen Änderungen sind in horizontaler Teilung durch die Symbole 26 für positive und 26' für negative Änderungen gekennzeichnet. Zur Verdeutlichung der erzielbaren Wirkung ist der horizontale Maßstab gegenüber dem vertikalen wesentlich vergrößert wiedergegeben.

[0020] Wie dem Koordinatensystem zu entnehmen ist, ist bei einer Zwischenwalze 20 mit einem Übergangspunkt vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt von A = L/2 bei ihrer Verschiebung zwischen der maximalen Verschiebeposition 29 und der minimalen Verschiebeposition 29' eine überwiegend quadratische Profilbeeinflussung erkennbar. Bei einer Zwischenwalze 20' mit einem Übergangspunkt von A > L/2 wird bei ihrer entsprechenden Verschiebung zwischen den beiden möglichen Verschiebepositionen 29 und 29' eine Profilbeeinflussung im Bereich von x⁴ deutlich sichtbar. Die zum Vergleich dargestellte Profilbeeinflussung für eine klassische CVC-Zwischenwalze 20" zeigt ebenfalls wieder eine überwiegend quadratische Wirkung bei ihrer Verschiebung innerhalb der möglichen Grenzen 29 und 29'.

[0021] In der Figur 4 sind in einem der Figur 3 entsprechenden Koordinatensystem die möglichen Walzspaltprofile für die erfindungsgemäße Zwischenwalze 20 und für die klassische CVC-Zwischenwalze 20" eingetragen, die sich ergeben, wenn zusätzlich zur Zwischenwalzenverschiebung nun auch die Zwischenwalzenbiegung variabel ist. Auf der Basis des Sexto-Walzgerüst der Figur 3 ergibt sich nun das Stellfeld 23 für die erfindungsgemäße Zwischenwalze 20 und das Steilfeld 24 für die CVC-Zwischenwalze 20". Das Stellfeld 24 der CVC-Zwischenwalze 20" macht deutlich, dass immer ein Restfehler x⁴ zum Nullpunkt des Koordinatensystems (Rechteckprofil) auftritt.

[0022] In der Figur 5 ist beispielhaft ein erreichbares Walzspaltprofil 3 für das Sexto-Walzgerüst der Fig. 3 mit erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenwalzen dargestellt, wenn der optimale Wert für die Zwischenwalzenbiegung und für die Zwischenwalzenverschiebung eingestellt ist. Dargestellt ist der Verlauf des Walzspaltprofils 3 über die gesamte Walzenballenlänge L sowie die Lage der Bandbreite 2. Durch diese Darstellung ist deutlich erkennbar, dass lediglich im Bereich der Bandkanten 5 das Walzspaltprofil 3 von einem linearen horizontalen Verlauf abweicht.

[0023] Wie aus der Figur 6 ersichtlich ist, verbleibt bei einem auf der Basis des gleichen Sexto-Walzgerüstes der Fig. 3 bei Einsatz von klassisch ausgebildeten CVC-Zwischenwalzen ein von einem linearen horizontalen Verlauf abweichender x⁴-Restfehler im Walzspaltprofil, wie dieser sich auch schon in der Fig. 4 zeigt.

[0024] Zu den guten Ergebnissen der Konvexwalzen mit dem horizontalen Verlauf des Walzspaltprofils 3 der Fig. 5 ergibt sich auch noch die verschleißgünstigere Pressungsverteilung 4 zwischen der Zwischenwalze und der Stützwalze, dargestellt in der Figur 7.

[0025] Aus dem Vergleich zu CVC-Walzen, die mit dem Walzspaltprofil 3 der Fig. 6 eine Pressungsverteilung 4 zwischen der Zwischenwalze und der Stützwalze entsprechend der Figur 8 ergeben, wird deutlich, dass bei Verwendung von Konvexwalzen ein gleichförmigerer bzw. gleichmäßigerer Spannungsverlauf erhalten wird und die Walzenstandzeit für die Konvexwalzen somit entsprechend erhöht wird.

Bezugszeichen

[0026] 

1

Walzband

2

Walzbandbreite

3

Walzspaltprofil

4

Pressungsverteilung

5

Bandkanten

10, 11

zylindrische Arbeitswalze

12

Verschieberichtung der Arbeitswalze

15, 16

erfindungsgemäße Arbeitswalze

20, 20', 21

Zwischenwalze

20"

CVC- Zwischenwalze

22

Verschieberichtung der Zwischenwalze

23, 24

Stellfeld

25, 25'

quadratischer Anteil

26, 26'

nicht quadratischer Anteil

27

Zwischenwalzenverschiebung

28

Zwischenwalzenbiegung

29

maximale Verschiebeposition

29'

minimale Verschiebeposition

30,31

Stützwalze

A

Übergangspunkt zwischen gekrümmtem und zylindrischem Walzenballenabschnitt

L

Walzenballenlänge

R(x)

konvexer Walzenballenabschnitt

x

Laufrichtung zur Lagebestimmung des Übergangspunktes A ab dem zylindrischen Walzenballenende

Z

zylindrischer Walzenballenabschnitt

Ansprüche

1. Walzgerüst zur Herstellung eines Walzbandes (1), umfassend Arbeitswalzen (10, 11, 15, 16), die sich gegebenenfalls an Stützwalzen (30, 31) oder Zwischenwalzen (20, 21) und Stützwalzen (30, 31) abstützen, wobei die Arbeitswalzen (10, 11, 15, 16) und/oder die Stützwalzen (30, 31) und/oder die Zwischenwalzen (20, 21) gegeneinander axial verschiebbar sind, wobei sich die Ballenlänge L jeder Arbeitswalze (15, 16) in einem Quarto-Walzgerüst aus einem zylindrischen Walzenballenabschnitt Z und einem Konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ballenlänge L jeder Zwischenwalze (20, 21) in einem Sexto-Walzgerüst aus einem zylindrischen Walzenballenabschnitt Z und einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) zusammensetzt, wobei der Übergangspunkt A vom zylindrischen zum gekrümmten Walzenballenabschnitt, gerechnet ab dem zylindrischen Walzenballenende, im Bereich L/2 < = x < L wählbar ist und die gekrümmte Kontur, die sich an den beiden Walzen (15, 16, 20, 21) jeweils nach entgegen gesetzten Seiten über einen Teil der Walzgutbreite in Richtung zum Ballenende erstreckt, durch ein mathematisches Polynom R (x) = a₀ + ... a_nxⁿ mit n > = 5 beschrieben wird.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) versehenen, als Konvexwalzen bezeichnete Walzen (15, 16, 20, 21) mit einem so großen Walzendurchmesser ausgebildet sind, dass die Biegekräfte sich im Wesentlichen parabolisch (x²) auf das Walzspaltprofil (3) auswirken.

3. Walzgerüst nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausregelung und Verhinderung von überwiegend parabolischen (x²) Planheitsfehlern der Übergangspunkt A auf einen Wert von x = L/2 festgelegt ist.

4. Walzgerüst nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausregelung und Verhinderung von überwiegenden Fehlern höherer Ordnung, x⁴ und hoher, der Übergangspunkt A auf einen Wert von x = > L/2 festgelegt ist.

5. Walzgerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass außer den mit einem konvex gekrümmten Walzenballenabschnitt R(x) versehenen Walzen (15, 16, 20, 21) die übrigen Walzen des Walzgerüstes mit einem durchgehend zylindrischen Walzenballen Z ausgebildet sind.

Claims

1. Roll stand for producing a rolled strip (1), comprising working rolls (10, 11, 15, 16), which are supported optionally at backing rolls (30, 31) or intermediate rolls (20, 21) and backing rolls (30, 31), wherein the working rolls (10, 11, 15, 16) and/or the backing rolls (30, 31) and/or the intermediate rolls (20, 21) are axially displaceable relative to one another, wherein the circumferential surface length L of each working roll (15, 16) in a four-high roll stand is composed of a cylindrical roll circumferential surface section Z and a convexly curved roll circumferential surface R(x), characterised in that the circumferential surface length L of each intermediate roll (20, 21) in a six-high roll stand is composed of a cylindrical roll circumferential surface section Z and a convexly curved roll circumferential surface segment R(x), wherein the transition point A from the cylindrical to the curved roll circumferential surface segment, calculated from the cylindrical roll circumferential surface end, is selectable in the region L/2 < = x < L in the curved contour, which extends at the two rolls (15, 16, 20, 21) respectively towards opposite sides over a part of the rolling stock width in direction towards the circumferential surface end, is described by a mathematical polynomial R(x) = a₀ + ... a_nxⁿ, wherein n > = 5.

2. Roll stand according to claim 1, characterised in that the rolls (15, 16, 20, 21) provided with a convexly curved roll circumferential surface section R(x) and termed convex rolls are formed with a roll diameter of such a size that the bending forces act substantially parabolically (x²) on the rolling gap profile (3).

3. Roll stand according to claims 1, 2 or 3, characterised in that for regulation and prevention of predominantly parabolic (x²) planarity errors the transition point A is fixed at a value of x = L/2.

4. Roll stand according to claims 1, 2 or 3, characterised in that for regulation and prevention of predominantly errors of higher order, x⁴ and higher, the transition point A is fixed at a value of x = > L/2.

5. Roll stand according to one or more of claims 1 to 4, characterised in that apart from the rolls (15, 16, 20, 21) provided with a convexly curved roll circumferential surface section R(x) the remaining rolls of the roll stand are formed with a continuous cylindrical roll circumferential surface Z.

Revendications

1. Cage de laminage pour la production d'une bande laminée (1), comprenant des cylindres de travail (10, 11, 15, 16), qui s'appuient le cas échéant sur des cylindres support (30, 31) ou des cylindres intermédiaires (20, 21) et des cylindres support (30, 31), les cylindres de travail (10, 11, 15, 16) et/ou les cylindres support (30, 31) et/ou les cylindres intermédiaires (20, 21) pouvant être déplacés axialement l'un contre l'autre, la longueur de la table L de chaque cylindre de travail (15, 16) dans une cage de laminage quarto étant constituée par une section de table de cylindre cylindrique Z et une section de table de cylindre courbée de manière convexe R(x), caractérisée
en ce que la longueur de la table L de chaque cylindre intermédiaire (20, 21) dans une cage de laminage sexto est constituée par une section de table de cylindre cylindrique Z et une section de table de cylindre courbée de manière convexe R(x), le point de transition A de la section de table de cylindre cylindrique à courbée, calculée à partir de l'extrémité de la table de cylindre cylindrique, pouvant être choisi dans la plage de L/2 ≤ x < L et le contour courbé, qui s'étend sur les deux cylindres (15, 16, 20, 21) à chaque fois vers des côtés opposés sur une partie de la largeur du produit laminé dans le sens vers l'extrémité de la table, étant décrit par un polynôme mathématique R(x) = a₀ + ... a_nxⁿ avec n ≥ 5.

2. Cage de laminage selon la revendication 1, caractérisée
en ce que les cylindres (15, 16, 20, 21) pourvus de la section de table de cylindre courbée de manière convexe R(x), appelés cylindres convexes, sont réalisés avec un diamètre de cylindre d'une taille telle que les forces de flexion agissent de manière essentiellement parabolique (x²) sur le profil de la fente de laminage (3).

3. Cage de laminage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée
en ce que pour le réglage et l'empêchement de défauts de planéité essentiellement paraboliques (x²) le point de transition A est fixé à une valeur dex=L/2.

4. Cage de laminage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que pour le réglage et l'empêchement de défauts principaux d'un ordre supérieur, de x⁴ et plus, le point de transition A est réglé à une valeur de x ≥ L/2.

5. Cage de laminage selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisée
en ce qu'outre les cylindres (15, 16, 20, 21) pourvus d'une section de table de cylindre courbée de manière convexe, les autres cylindres de la cage de laminage sont réalisés avec une table de cylindre cylindrique continue Z.

Zeichnung