VERFAHREN ZUM WALZEN VON BÄNDERN IN EINEM WALZGERÜST

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstraße, bestehend aus zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist, aus zwei Stützwalzen und gegebenenfalls zusätzlich zwei Zwischenwalzen und aus einem Arbeitswalzenbiegesystem und gegebenenfalls einem zusätzlichen Zwischenwalzenbiegesystem, wobei zur Regelung der Bandplanheit und des Bandprofils als Stellmechanismen die Arbeitswalzenbiegung oder die Arbeitswalzenverschiebung fallweise angewendet werden. Ein gattungsgemäßes Verfahren ist z.B. aus JP-A 0 601 53 22 bekannt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anwendung der Zwischenwalzenbiegung und Zwischenwalzenverschiebung in gleicher Art wie die Arbeitswalzenbiegung erfolgen.

[0002] Die Bandplanheit wird beim Einsatz von konventionellen Walzen durch die geeignete Wahl eines Arbeitswalzencrowns (positiv, negativ oder zylindrisch) und der Arbeitwalzenbiegung eingestellt. Nachteilig ist, dass deshalb bei unterschiedlichen Walzprogrammen unterschiedliche Arbeitswalzencrowns eingesetzt werden müssen, was das Arbeitswalzenhandling schwierig macht. Weiterhin erreicht die Arbeitwalzenbiegung bei komplizierteren Walzprogrammen oftmals ihre Stellgrenze und kann damit die Planheit nicht immer sicherstellen.

[0003] Um das Arbeitswalzenhandling zu vereinfachen und gleichzeitig das Profil und die Planheit positiv zu beeinflussen, hat sich der Einsatz von Arbeitswalzen mit einer CVC-Kontur (CVC = Continuously Variable Crown) auch in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße bewährt.

[0004] Die Arbeitswalzenbiegung kommt dabei nur selten an ihre Stellgrenzen und steht für die dynamische Regelung zur Verfügung. Nachteilig ist, dass bei einer konventionellen Verschiebepraxis der CVC-Arbeitswalzen der genutzte Verschiebebereich innerhalb eines Walzprogramms relativ gering ausfällt und die Arbeitswalzen- Verschleißvergleichmäßigung nur in eingeschränkter Form erfolgt. Als Kompromiss wird deshalb ein flacher CVC-Schliff eingesetzt, d. h. ein reduzierter CVC-Einstellbereich bei entsprechendem Verschiebehub.

[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren CVC-Arbeitswalzen oder mit Arbeitswalzen mit ähnlicher Kontur anzugeben, mit dem bei einfachem Walzenhandling mit gleichzeitig großer Profil- und Planheits-einstellmöglichkeit gleichzeitig auch der Arbeitswalzenverschleiß vergleichmäßigt wird.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 in Kombination gelöst.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0008] Das zyklische Verschieben von Arbeitswalzen an sich ist bereits bekannt. Allerdings wurde diese Betriebsweise bisher nur mit Walzen mit einem konventionell bombierten Arbeitswalzenschliff vornehmlich in den hinteren Gerüsten einer Walzstraße praktiziert (Hitachi Review Vol. 34 (1985), No. 4, Seiten 153 bis 167) oder in Ausnahmefällen mit Tapered Rolls in einem eingeschränkten Bereich eingesetzt (EP 0153 849 A2).

[0009] Die erfindungsgemäße zyklische Änderung der Arbeitwalzenbiegung an CVC-Walzen, die einen relativ großen parabolischen Profilstellbereich haben, wurde bisher noch nicht praktiziert und ist neu. Diese zyklische Änderung der Arbeitwalzenbiegung, die durch die Walzkraft bzw. durch die Walzkraftverteilung innerhalb der Walzstraße unterstützt werden kann, initiiert bei CVC-Walzen eine zusätzliche zyklische Verschiebung der Arbeitswalzen bei gleichzeitiger Arbeitswalzenverschleißvergleichmäßigung. Der große parabolische Profilstellbereich der CVC-Arbeitswalzen bleibt hierbei jederzeit verfügbar, um auf veränderte Randbedingungen wie Stützwalzenverschleiß, Thermischer Crown, Walzkraft oder Gerüstbelastung etc. reagieren zu können. In Abhängigkeit von diesen Randbedingungen wird dann das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen bevorzugt entweder im positiven, negativen oder im gesamten Verschiebestellbereich durchgeführt.

[0010] Erfindungsgemäß wird das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen direkt vorgegeben oder indirekt durch das zyklische Verändern der Arbeitswalzenbiegung erzwungen, wobei das Zusammenwirken der Arbeitswalzenverschiebung und der Arbeitswalzenbiegung von einem Prozessmodell online gesteuert wird.

[0011] Das zyklische Verändern der Arbeitswalzenpositionen oder -biegung wird dabei nur in dem zulässigen Bereich durchgeführt, in dem die Bandqualitätsparameter wie Planheit (parabolische und höhere Ordnung), Bandkonturgüte sowie Bandprofilniveau erfüllt werden können, wobei zur Einhaltung dieser Kriterien durch das Prozessmodell - online überwacht - der zyklische Verschiebehub oder/und der Preset-Bereich für die Arbeitswalzenbiegung dann eingeschränkt werden kann.

[0012] Da bei den ersten Einfahrbändern nach beispielsweise einem Walzenwechsel bei der dann erforderlichen Einstellung von Profil und Planheit automatisch größere Verschiebepositionsänderungen zu erwarten sind, wird das zyklische Verändern der Arbeitswalzen entweder direkt nach einem Walzenwechsel oder erst kurz danach aktiviert, beispielsweise nach den ersten fünf Bändern.

[0013] Statt oder ergänzend der zyklischen Veränderung der Arbeitswalzenbiegung kann alternativ je nach Gerüstbauart die Zwischenwalzenbiegung oder Zwischenwalzenverschiebung oder ein Stützwalzenprofilstellglied in analoger Art eingesetzt werden, um eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenpositionen zu erzeugen.

[0014] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0015] Es zeigen:

Fig. 1

Bandbreite-Walzprogramm für 85 Bänder,

Fig. 2

Fertigbanddicke-Walzprogramm für 85 Bänder,

Fig. 3 und 4

konventionelles Verschieben mit hoher Gerüstbelastung,

Fig. 5 und 6

konventionelles Verschieben mit niedriger Gerüstbelastung,

Fig. 7 und 8

zyklisches Verschieben mit hoher Gerüstbelastung,

Fig. 9 und 10

zyklisches Verschieben mit niedriger Gerüstbelastung,

Fig. 11 1

Arbeitswalzen-Verschleißkontur bei zyklischem Verschieben,

Fig. 12

Arbeitswalzen-Verschleißkontur bei konventionellem Verschieben.

[0016] In den dargestellten Beispielen wurden die simulierten beiden Betriebsweisen: Arbeitswalzenverschiebung und Arbeitswalzenbiegung für unterschiedliches Verschieben an einem Beispiel eines Walzprogramms von 85 Bändern (Coils) dargestellt. In den Zeichnungsfiguren 1 bis 10 ist jeweils als Abszisse die Anzahl bzw. die fortlaufende Nummer der Bänder (No. of Coils) angegeben.

[0017] In Figur 1 sind die entsprechend des Walzprogramms zu walzenden Bandbreiten BB und in Figur 2 die Fertigbanddicken BD jeweils in mm als Ordinate aufgetragen. Bis etwa Band No. 40 werden unterschiedliche Bandbreiten BB und Fertigbanddicken BD gewalzt, danach werden Bänder mit konstanter Bandbreite BB von etwa 1200 mm und konstanter Fertigbanddicke BD von etwa 2,8 mm erzeugt.

[0018] Für das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Walzprogramm wurden in den Figuren 3 bis 6 die zu erwartenden Ergebnisse für konventionelles Verschieben der CVC-Arbeitswalzen mit unterschiedlicher Gerüstbelastung bzw. unterschiedlichem Stützwalzenverschleiß aufgetragen.

[0019] In den Figuren 3 und 4 sind die erhaltenen Ergebnisse für die erforderliche Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP in mm (Fig. 3) und die aufgewendete Arbeitswalzen-Biegekraft BK in kN (Fig. 4) für einen hohen Stützwalzenverschleiß oder eine hohe Gerüstbelastung dargestellt. Wie dabei der Fig. 3 zu entnehmen ist, werden bei dieser konventionellen Betriebsweise die Arbeitswalzenpositionen vornehmlich im positiven Bereich eingestellt, um so z. B. die Belastung der Gerüste zu kompensieren. Zum Teil wird das maximale Schiebelimit VP_max erreicht.

[0020] In den Figuren 5 und 6 wurden entsprechend den Figuren 3 und 4 die erhaltenen Ergebnisse für einen geringen Stützwalzenverschleiß oder eine niedrige Gerüstbelastung dargestellt. Die erhaltenen Kurvenzüge für die Arbeitswalzen-Verschiebe-position VP (Fig. 5) und für die Arbeitswalzen-Biegekraft BK (Fig. 6) ähneln in ihrer Charakteristik denen der Figuren 3 und 4, wobei bei annähernd gleicher Biegekraft nun die Arbeitswalzenverschiebewerte VP - entsprechend der geänderten Randbedingung - mehr im mittleren Verschiebestellbereich betrieben werden. Gemeinsam ist, dass insgesamt betrachtet bei einer konventionellen Verschiebepraxis der CVC-Arbeitswalzen der Verschiebebetrag relativ gering ist und entsprechend dem Walzprogramm die Arbeitswalzen-Biegekraft BK ab etwa dem 40. Band konstant verläuft (BK_const).

[0021] In den Figuren 7 bis 10 sind für das gleiche Walzprogramm die zu erwartenden Ergebnisse für das erfindungsgemäße zyklische Verschieben der CVC-Arbeitswalzen bzw. Arbeitwalzenbiegung bei unterschiedlicher Gerüstbelastung bzw. unterschiedlichem Stützwalzenverschleiß aufgetragen.

[0022] In den Figuren 7 und 8 sind die erhaltenen Ergebnisse für die Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP in mm (Fig. 7) und die aufgewendete Arbeitswalzen-Biegekraft BK in kN (Fig. 8) für einen hohen Stützwalzenverschleiß oder einer hohen Gerüstbelastung dargestellt. Deutlich gegenüber den Ergebnissen des konventionellen Verschiebens der Fig. 3 ist der große genutzte Einstellbereich der CVC-Arbeitswalzen, wobei die Walzen im positiven und auch im negativen Bereich betrieben werden.

[0023] In den Figuren 9 und 10 wurden entsprechend den Figuren 7 und 8 die erhaltenen Ergebnisse für einen geringen Stützwalzenverschleiß oder eine niedrige Gerüstbelastung dargestellt. Die erhaltenen Kurvenzüge für die Arbeitswalzen-Verschiebe-position VP (Fig. 9) und für die Arbeitswalzen-Biegekraft BK ähneln auch hier in ihrer Charakteristik denen der Figuren 7 und 8, wobei bei annähernd gleicher Biegekraft BK ein zyklisches Verschieben der CVC-Walzen entsprechend der geänderten Randbedingungen mehr im negativen Verschiebe-stellbereich stattfindet.

[0024] Charakteristisch für die erfindungsgemäße Betriebsweise des zyklischen Verschiebens ist das gegenläufige Zusammenspiel zwischen der Arbeitswalzen-Verschiebeposition VP und der Arbeitswalzen-Biegekraft BK, das in den Zeichnungsfiguren deutlich wird. Bei einer Verschiebung der CVC-Arbeitswalzen in negativer Richtung VP_n ist eine Biegung in positiver Richtung BKp erkennbar und umgekehrt.

[0025] Die durch das erfindungsgemäße zyklische Verschieben der CVC-Arbeitswalzen erzielte Arbeitswalzen-Verschleissvergleichmässigung wird in den Figuren 11 und 12 deutlich. Aufgetragen sind hier der Arbeitswalzenverschleiß AV in mm über die Arbeitswalzenballenlänge BL in mm, welcher am Ende des Walzprogramms entsteht. Bei etwa gleichem Verschleißbetrag in Ballenmitte ist die Walzenkontur WK bei der zyklischen Betriebsweise (Fig. 11) im Kantenbereich gegenüber der konventionellen Betriebsweise (Fig. 12) harmonischer ausgebildet, während bedingt durch die geringere Verschiebung bei der konventionellen Betriebsweise eine steilere Verschleißflanke mit eckigerem Übergang erkennbar ist.

[0026] Eine haromönischere Arbeitswalzenverschleisskontur wirkt sich positiv auf die Qualität der Bandkontur aus. Die Entstehung von Bandwulsten oder ein erhöhter Bandkantenabfall (Edge-Drop) kann somit effizienter kompensiert werden.

Bezugszeichenliste

[0027] 

AV

Arbeitswalzenverschleiß

BB

Bandbreite

BD

Fertigbanddicke

BK

Arbeitswalzen-Biegekraft

BK_const

konstante Biegekraft

BK_max

maximale Biegekraft

BKp

Biegung in positive Richtung

BL

Arbeitswalzen-Ballenlänge

No.

Coilanzahl

VP

Arbeitswalzen-Verschiebeposition

VP_max

maximales Schiebelimit

VP_min

minimales Schiebelimit

VP_n

Verschiebung in negative Richtung

VP_p

Verschiebung in positive Richtung

WK

Arbeitswalzenkontur

Ansprüche

1. Verfahren zum Walzen von Bändern in einem Walzgerüst einer Walzstrasse, bestehend aus
zwei axial verschiebbaren Arbeitswalzen, die mit einem CVC-Schliff oder mit ähnlicher Kontur versehen sind, deren gekrümmte Kontur durch ein Polynom dritter oder höherer Ordnung ausdrückbar ist,

- aus zwei Stützwalzen und gegebenenfalls zusätzlich zwei axial verschiebbaren Zwischenwalzen,
und aus einem Arbeitswalzenbiegesystem und gegebenenfalls einem zusätzlichen Zwischenwalzenbiegesystem,

wobei zur Regelung der Bandplanheit und des Bandprofils als Stellmechanismen die Arbeitswalzenbiegung oder die Arbeitswalzenverschiebung fallweise angewendet werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenbiegung von Band zu Band in einem definiert vorgegebenen Teil ihres Stellbereiches gleichzeitig eine zyklische erweiterte Verschiebung der Arbeitswalzen angeregt bzw. erzwungen wird, und durch die Kombination der Wirkung der beiden Stellsysteme (Arbeitswalzenbiegung und Arbeitswalzenverschiebung) sich in guter Näherung parabolisch wirkende Effekte dieser beiden Stellsysteme gegenseitig ergänzen,
wobei das Zusammenwirken der Arbeitswalzenverschiebung und der Arbeitswalzenbiegung online von einem Prozessmodell gesteuert wird und
wobei das zyklische Verändern der Arbeitswalzen nur in dem zulässigen Bereich durchgeführt wird, in dem die Bandqualitätsparameter wie Planheit (parabolische und höhere Ordnung), Bandkonturgüte sowie Bandprofilniveau erfüllt sind, und zur Einhaltung dieser Kriterien online durch das Prozessmodell der zyklische Verschiebehub überwacht und eingeschränkt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Abhängigkeit von den Randbedingungen wie beispielsweise Stützwalzenverschleiß, Thermischer Crown, Walzkraft etc. das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen bevorzugt entweder im positiven, negativen oder im gesamten Verschiebestellbereich durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zyklische Verschieben der Arbeitswalzen direkt vorgegeben oder indirekt durch das zyklische Verändern der Arbeitswalzenbiegung erzwungen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Arbeitswalzenbiegung durch eine zyklische Veränderung der Walzkraft bzw. der Walzkraftverteilung innerhalb der Walzstraße unterstützt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass statt oder ergänzend zur zyklischen Veränderung der Arbeitswalzenbiegung alternativ je nach Gerüstbauart die Zwischenwalzenbiegung oder Zwischenwalzenverschiebung oder ein Stützwalzenprofilstellglied in analoger Art eingesetzt werden, um eine zyklische Veränderung der Arbeitswalzenpositionen zu erzeugen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zyklische Verändern der Arbeitswalzen direkt nach dem Walzenwechsel oder kurz danach, beispielsweise nach den ersten fünf Bändern, aktiviert wird, da bei den ersten Einfahrbändern bei Einstellung von Profil und Planheit automatisch größere Verschiebepositionsänderungen zu erwarten sind.

Claims

1. Method of rolling strips in a roll stand of a rolling train, consisting of two axially displaceable working rolls, which are provided with a CVC cross-section or with similar contour, the curved contour of which can be expressed by a polynomial of third or higher order, of two backing rolls and optionally additionally two axially displaceable intermediate rolls, and of a working roll bending system and optionally an additional intermediate roll bending system, wherein for regulation of the strip planarity and the strip profile the working roll bending or the working roll displacement is used from case to case as setting mechanism, characterised in that a cyclically extended displacement of the working rolls is induced or constrained simultaneously by a cyclic change of the working roll bending from strip to strip in a defined preset part of its setting range and through the combination of the action of the two setting systems (working roll bending and working roll displacement) the effects, which act parabolically to a good approximation, of these two setting systems complement one another, wherein the interaction of the working roll displacement and the working roll bending is controlled on-line by a process model and wherein the cyclic changing of the working rolls is carried out only in the permissible range in which the strip quality parameters such as planarity (parabolic and higher order), strip contour quality and strip profile level are fulfilled, and the cyclic displacement stroke can be monitored and limited on-line by the process model for maintenance of these criteria.

2. Method according to claim 1, characterised in that the cyclic displacement of the working rolls is carried out preferably in the positive, negative or entire displacement setting range depending on the boundary conditions such as, for example, backing roll wear, thermal crown, rolling force, etc.

3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the cyclic displacement of the working rolls is directly preset or indirectly constrained by the cyclic change of the working roll bending.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the working roll bending is assisted by a cyclic change of the rolling force or of the rolling force distribution within the rolling train.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterised in that instead of or in addition to cyclic changing of the working roll bending, the intermediate roll bending or intermediate roll displacement or a backing roll profile setting element is alternatively used in analogous manner depending on the respective stand mode of construction in order to produce a cyclic change of the working roll positions.

6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the cyclic changing of the working rolls is activated directly after the roll change or shortly thereafter, for example after the first five strips, since in the case of the first incoming strips automatic larger displacement positional changes are automatically anticipated when setting profile and planarity.

Revendications

1. Procédé pour le laminage de bandes dans une cage de laminage d'un laminoir, constitué par

- deux cylindres de travail pouvant être déplacés axialement, qui sont pourvus d'un contour meulé en CVC (Continuous Variable Crown) ou d'un contour analogue, dont le contour courbé peut être exprimé par un polynôme du troisième degré ou plus,

- deux cylindres d'appui et le cas échéant, en outre, deux cylindres intermédiaires pouvant être déplacés axialement, et

- un système de flexion des cylindres de travail et le cas échéant un système de flexion supplémentaire des cylindres intermédiaires,

où, pour la régulation de la planéité de la bande et du profilé de la bande, on utilise au cas par cas comme mécanismes de réglage la flexion des cylindres de travail ou le déplacement des cylindres de travail, caractérisé
en ce que par une modification cyclique de la flexion des cylindres de travail, on active ou on force, d'une bande à l'autre, dans une partie prédéfinie de leur zone de réglage, simultanément un déplacement cycliquement élargi des cylindres de travail et par la combinaison de l'effet de deux systèmes de réglage (flexion des cylindres de travail et déplacement des cylindres de travail) les effets de ces systèmes de réglage, agissant en bonne approximation de manière parabolique se complètent mutuellement,
l'interaction du déplacement des cylindres de travail et de la flexion des cylindres de travail étant commandée en ligne par un modèle de processus et la modification cyclique des cylindres de travail n'étant réalisée que dans la plage autorisée, dans laquelle les paramètres de qualité de la bande, tels que la planéité (d'ordre parabolique et supérieur), la qualité du contour de la bande ainsi que le niveau de profilé de la bande sont satisfaits et, pour respecter ces critères en ligne la course de déplacement cyclique peut être surveillée et limitée en ligne par le modèle de processus.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'en fonction des conditions limites, telles que par exemple l'usure des cylindres d'appui, le bombement thermique, la fente de laminage etc., le déplacement cyclique des cylindres de travail est réalisé de préférence dans une plage de réglage positive, négative ou dans toute la plage de réglage du déplacement.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé
en ce que le déplacement cyclique des cylindres de travail est prédéfini directement ou forcé indirectement par la modification cyclique de la flexion des cylindres de travail.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que la flexion des cylindres de travail est soutenue par une modification cyclique de la force de laminage ou par la répartition de la force de laminage dans le laminoir.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce qu'au lieu de la modification cyclique de la flexion des cylindres de travail ou de manière complémentaire à celle-ci, en variante, en fonction du type de construction de la cage, la flexion des cylindres intermédiaires ou le déplacement des cylindres intermédiaires ou un élément de réglage du profilé des cylindres d'appui sont utilisés de manière analogue pour produire une modification cyclique des positions des cylindres de travail.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que la modification cyclique des cylindres de travail est activée directement après le changement de cylindre ou peu après, par exemple après les cinq premières bandes, car lors des premières bandes introduites, lors du réglage du profilé et de la planéité, des modifications de position de déplacement importantes sont automatiquement attendues.

Zeichnung