Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum An- bzw. Einstellen eines Walzspaltes einer Zweiwalzen-Richtmaschine für Stäbe und / oder Profile.

Stand der Technik: Stäbe oder Profile kühlen nach dem Warmwalzen oder nach einer Wärmebehandlung beispielsweise auf einem Kühlbett ab. Durch die dabei unvermeidbar stattfindende unsymmetrische Abkühlung der Stäbe oder Profile verziehen sich die Stäbe oder Profile dreidimensional und bilden unter Umständen schraubenförmige Geometrien aus. Für eine weitere Verwendung der Stäbe oder Profile in z.b. einer Säge für Kurzstücke ist eine ausreichende Gradheit der Stäbe oder Profile notwendig. Um dies Gradheit sicherzustellen werden die Stäbe oder Profile entsprechend durch eine Kaltumformung gerichtet.

Das Richten erfolgt dabei zwischen Richtwalzen einer Richtmaschine, insbesondere einer Zweirollenrichtmaschine. Dabei bestimmt die An- bzw. Einstellung der Richtwalzen, wie Spaltgeometrie, der Abstand und die Ausrichtung der Richtwalzenwalzen zueinander, die in den Stab oder das Profil lokal eingebrachte Spannung und damit die resultierende verbleibende Verformung nach dem Richten. Bei einer gegebenen Anlagenkonfiguration mit vorhandenen Richtwalzen verbleibt als wesentliche Steuer- oder Regelgröße die Richtkraft sowie die Richtung der Richtkraft. Diese wird vorgegeben durch den Richtspalt und die Ausrichtung der Richtwalzen zueinander in Bezug auf die Stab- oder Profilgeometrie. Zum An- bzw. Einstellen der Richtwalzen zueinander sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen oder Verfahren bekannt. Aus der Patentschrift CN 2930910 Y ist ein hydraulisches System zum Richten mit einer geregelten Richtkraft bekannt. Eine Änderung der Richtkraft für den Stabanfang bzw. das Stabende durch Verringerung der Walzspaltkraft kann aus CN 100 584 478 C entnommen werden. Hier ist die Ausrichtung der Richtwalzen zueinander durch den Richtmaschinentyp festgelegt.

Aus der EP 111 4682 B1 kann eine Vorrichtung entnommen werden, die es ermöglicht, bei der Umformung von stark verzogenem Schwarzmaterial auftretende Schläge auf den Walzenrahmen abzufedern. Dazu wird in einer

Zweiwalzenrichtmaschine eine schwimmende Lagerung der Richtwalzen verwendet Zwischen den Aufnahmen der Richtwalzen und dem Walzenrahmen sind Hydraulikzylinder angebracht, die bei einer Drucküberschreitung entsprechend nachgeben können. Dadurch kann kurzfristig der Richtspalt geöffnet werden und der Schlag auf den Walzenrahmen wird reduziert. Ein elektromechanisches System zur An- bzw. Einstellung eines Walzspaltes ist beispielsweise aus der CN 101 791 640 B bekannt. Separate Hydraulikzylinder ver- oder entriegeln die Einstellungsmechanik des Walzspaltes. Durch einen elektrischen Antrieb wird dann die auf den Walzspalt wirkende Mechanik bewegt und die An- bzw. Einstellung der Richtwalzen geändert

Der Nachteil der bekannten Anlagenkonzepte bzw. Verfahren zur An- bzw. Einstellung der Richtwalzen liegt in der Trägheit der elektromechanischen Einstellungen und/oder der mangelnden Zugriffsmöglichkeit auf die Wesentlichen das Richten oder den Walzspalt beeinflussenden Steuer- oder Regelgrößengrößen. Somit kann nicht oder nur verspätet und ggf. unzureichend auf Abweichungen des einlaufenden Stabes oder Profils beim Richten reagiert werden. Dies führt dann beim Überrichten, d.h. Einbringen von zu hohen lokalen Spannungen, beispielsweise zu lokalen Oberflächenverfestigungen oder Rissen im Stab oder Profil. Weiterhin bleiben Gradheitsabweichungen bestehen, wenn die durch die Richtwalzen eingebrachte lokale Spannung nicht ausreichend ist, um eine dauerhafte Verformung zu erreichen. Aufgabe der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es eine bekannte Vorrichtung zum Richten von einem Stab oder Profil dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein schnelle Änderung des Walzspaltes und der Walzkraft durch eine Änderung der An- bzw. Einstellung der Richtwalzen zueinander beim Richten ermöglicht wird.

Erfindung:

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 11 gelöst. Jede Richtwalze ist mit zumindest einem vollhydraulischen Antrieb zum Ändern der An- bzw. Einstellung der Richtwalzen verbunden und die durch das Richten auftretenden Richtkräfte sind im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, durch den vollhydraulischen Antrieb auf den Walzenrahmen übertragbar. Vollhydraulisch heißt im erfindungsgemäßen Sinn, dass alle zur Änderung des Walzspaltes und der Walzkraft notwendigen An- bzw. Einstellungen der jeweiligen Richtwalze durch zumindest einen auf die Richtwalze einwirkenden hydraulischen Antrieb erfolgen. Sollen mehrachsige An- bzw. Einstellungen an einer Richtwalze vorgenommen werden, können auch mehrere hydraulische Antriebe im erfindungsgemäßen Sinne zum An- bzw. Einstellen verwendet werden.

Die hydraulische An- bzw. Einstellung der Richtwalze ermöglicht auch unter Last eine schnellere Verstellung des Richtspaltes gegenüber beispielsweise einer elektrisch angetriebenen Spindel. Darüber hinaus kann ein Hydraulikzylinder durch handelsübliche Systeme eine Bewegung mit ausreichender Genauigkeit ausführen und gleichzeitig die durch das Richten notwendigen Kräfte aufnehmen. In Zusammenhang mit Druckspeichern und/oder Pufferelementen ist eine entsprechende Hydraulikanlage auch in der Lage, sehr dynamisch verlaufende Bewegungsmuster auszuführen.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 und 12 bis 18 dargestellt. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung ist mindestens eine Messeinrichtung zur Bestimmung von einem Anlagenparameter der Zweiwalzen- Richtmaschine, vorzugsweise einer Richtkraft, einer Stromaufnahme der Richtantriebe und Drehmomenten der Richtantriebe, vorhanden. Hierdurch werden die für einen Richtprozess bevorzugten Anlagenparameter erfasst. Zusammen mit einer Einzelstaberfassung können dadurch Ist-Daten eines Stabes oder Profils, insbesondere Form und Maße, erfasst und damit einer Qualitätssicherung zugänglich gemacht werden. Diese Daten können dann beispielsweise Teil einer Grundlage für eine Modellbildung der Richtmaschine sein. Gemäß der bevorzugten Ausführung im Unteranspruch 3 werden die Anlagenparameter online erfasst. Online heißt in diesem Sinne, dass die Anzahl der Erfassungen so hoch und die Zeitintervalle der Erfassungen so klein sind, dass ein Verlauf der Anlagenparameter über beispielsweise eine Stablänge bei laufendem Richtprozess des Stabes dargestellt werden kann.

Vorzugsweise ist, gemäß dem Unteranspruch 4, die Messeinrichtung zur Bereitstellung des Beurteilungswertes des Stabes und / oder Profils zur Beurteilung eines Durchmessers, einer Gradheit, einer Rundheit, einer Wanddicke, eines Oberflächenfehlers und/oder eines Innenfehlers geeignet. Eine derartige Messeinrichtung kann den Zustand des Stabes oder Profils vor dem Richten beurteilen oder aber einen Richterfolg nach dem Richtwalzen dokumentieren. Die unterschiedlichen Beurteilungswerte stellen mögliche technisch relevante Ist- oder Sollwerte für einen Stab oder Profil in einem Richtprozess dar. Die ermittelten Beurteilungswerte können ähnlich wie die Anlagenparameter eine Grundlage für ein Prozessmodell bilden, sowie für eine Steuerung oder Regelung der Richtmaschine verwendet werden.

Die Bereitstellung der Beurteilungswerte durch die Messeinrichtung erfolgt, gemäß dem Unteranspruch 5, vorzugsweise online. Dies ermöglicht einen schnellen Eingriff in den Richtprozess bei unvorhergesehenen Abweichungen oder Fehlern. Bevorzugt ist, gemäß dem Unteranspruch 6, zumindest eine Messeinrichtung für die Bereitstellung eines Beurteilungswertes aus der Beurteilung des Stabes und / oder des Profils vor den Richtwalzen angeordnet. Hierdurch kann die Abweichung des Stabes oder des Profils von der Sollvorgabe gemessen und durch eine entsprechende Anpassung des Walzspaltes reagiert werden. Dies wirkt besonders vorteilhaft, wenn das Umformverhalten und/oder die notwendigen Einstellungen, um eine entsprechende Umformung zu erhalten bekannt sind. Dadurch entfallen beispielsweise die Einfahrstäbe, bei denen zunächst mit vordefiniertem Richtspalt die Richtmaschine gefahren und nach der Beurteilung des Richtergebnisses der Walzspalt angepasst wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn zusätzlich eine entsprechende Messeinrichtung nach dem Richtprozess die analogen Beurteilungswerte nach dem Richten erfasst. Dadurch kann ein Vorher / Nachher- Vergleich einfach durchgeführt werden. Gemäß dem Unteranspruch 7 ist es bevorzugt, wenn die Steuerung oder Regelung ein Prozessmodell, aufweisend mindestens ein analytisches, empirisches und / oder numerisches Modell zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen zumindest einem Beurteilungswert und/oder zumindest einem Anlagenparameter und Steuer oder Regelgrößen für die vollhydraulischen Antriebe, enthält. Durch die Verwendung eines Prozessmodells in der Steuerung können bekannte Zusammenhänge in die Steuerung oder Regelung der Richtmaschine einbezogen werden. Dazu zählen beispielsweise Werkstoffkennwerte, durchmesserabhängige Umformgrade und / oder Wärmebehandlungszustände. Weiterhin kann auf eine verschleißbedingte Änderung der Kalibrierung der Richtwalzen und/oder auf ein Auffedern des Walzenrahmens unter Last besser und schneller reagiert werden. Bei entsprechender Ausgestaltung der Richtmaschinensteuerung oder -regelung ist dies im Verlauf des Richtens eines Stabes möglich.

Bei einer Vorrichtung zum Richten, aufweisend mindestens zwei, in einer Linie aufeinander abfolgende Richtmaschinen, ist, gemäß dem nebengeordnetem Anspruch 8 mindestens eine der Richtmaschinen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt. Durch die Kombination unterschiedlicher Eigenschaftsprofile und Kosten möglicher Richtmaschinen lassen sich die gesamten Anlagenkosten einer Richtlinie reduzieren. Beispielsweise kann das Vorrichten mit einer starren

Mehrrollenrichtmaschine erfolgen und anschließend das Feinrichten mit einer Zweirollenrichtmaschine mit der erfindungsgemäßen Walzspalteinstellung. Alternativ ist es durch die Kombination von mehreren Zweiwalzen-Richtmaschinen möglich, werkstoffbedingte Grenzumformgrade zu berücksichtigen und diese genauer einzustellen.

Zumindest eine Messeinrichtung für die Bereitstellung von Beurteilungswerten des Stabes und/oder des Profils ist, gemäß dem Unteranspruch 9, mindestens vor der ersten Richtmaschine und/oder zwischen zwei Richtmaschinen angeordnet. Hierdurch können Zwischenwerte im Gesamtrichtprozess erfasst und für die Dokumentation und/oder Steuerung des Richtprozesses verwendet werden. Gemäß dem Unteranspruch 10 ist es bevorzugt, wenn eine übergreifende Steuerung oder Regelung der mindestens zwei Richtmaschinen in der Linie vorhanden und die übergreifende Steuerung oder Regelung mit den Messeinrichtungen für die Beurteilungswerte und/oder der Anlagenparameter verbunden ist. Dadurch können beispielsweise die Richtkräfte oder Spannungsverteilungen über die Linie ausgeglichen werden, um eine Rissbildung und/oder Oberflächenverfestigung zu vermeiden.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß des Anspruchs 11 gelöst. Die An- bzw. Einstellung der Richtwalzen erfolgt durch den der jeweiligen Richtwalze zugeordneten vollhydraulischen Antrieb und die durch das Richten auftretenden Richtkräfte werden im Wesentlichen durch den vollhydraulischen Antrieb auf den Walzenrahmen übertragen. Hydraulische, vorzugsweise vollständig, Antriebe ermöglichen ein schnelle und dynamische Bewegung auch bei hohen einwirkenden Lasten. Entsprechende Steuerungen und Bauteile für Hydraulikanlagen sind auf dem Markt frei verfügbar und kostengünstig. Gemäß dem Unteranspruch 12 ist es bevorzugt, wenn durch mindestens eine Messeinrichtung ein Anlagenparameter der Zweiwalzen-Richtmaschine, vorzugsweise eine Richtkraft, eine Stromaufnahme der Richtantriebe und ein Drehmoment der Richtantriebe, bestimmt wird. Die Erfassung der Anlagenparameter ermöglicht eine Steuerung oder Regelung sowie Überlastsicherung der einzelnen Richtmaschine. Insbesondere durch die Erfassung der Richtkraft kann ein auf den Stab oder das Profil einwirkende Kraft dokumentiert werden. In Kombination mit einer Einzelstaberfassung kann dadurch beispielsweise die Qualitätssicherung optimiert werden. Bevorzugt, gemäß dem Unteranspruch 13, ist es, wenn zumindest ein

Anlagenparameter durch die Messeinrichtung online bestimmt wird. Dadurch kann bevorzugt einem Anlagenbediener der Ist-Zustand des Richtprozesses bzw. der Richtmaschine dargestellt werden. Weiterhin ist es, gemäß dem Unteranspruch 14, eine bevorzugte Ausprägung des Verfahrens, wenn durch die Messeinrichtung Werte aus der Beurteilung des Stabes und / oder Profils zur Beurteilung eines Durchmessers, einer Gradheit, einer Rundheit, einer Wanddicke, eines Oberflächenfehlers und/oder eines Innenfehlers bereitgestellt werden. Hierdurch kann je nach Positionierung der Messeinrichtung ein Ausgangszustand oder ein Richtergebnis erfasst werden. Beides ermöglicht eine

Optimierung der Steuerung oder Regelung der Richtmaschine sowie einer Qualitätssicherung und Modellbildung der Richtmaschine.

Die Bereitstellung der Werte erfolgt, gemäß dem Unteranspruch 15, durch die Messeinrichtung bevorzugt online. Hierdurch können kurzfristig Daten einem Anlagenbediener oder einer Steuerung bzw. Regelung zur Verfügung gestellt werden.

Weiterhin ist es, gemäß dem Unteranspruch 16, bevorzugt, wenn für die

Bereitstellung von Werten aus der Beurteilung des Stabes und/oder des Profils durch die Messeinrichtung zumindest vor den Richtwalzen erfolgt. Ein Anlagenbediener kann dann auf Basis der Werte entsprechende Sollvorgaben für die An- bzw. Einstellung der Richtwalzen auswählen. Gemäß dem Unteranspruch 17 ist es bevorzugt, wenn die Steuerung oder Regelung mittels eines Prozessmodells, aufweisend mindestens ein analytisches, empirisches und / oder numerisches Modell zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen zumindest einem Beurteilungswert und/oder zumindest einem Anlagenparameter und Steuer- oder Regelgrößen für die vollhydraulischen Antriebe, Steuer- oder Regelgrößen für die vollhydraulischen Antriebe vorgibt. Die Integration von derartigen Modellen in eine Steuerung ermöglicht es, dass auf den einzelnen Stab angepasste Anlagensollwerte durch die Steuerung oder Regelung vorgegeben werden. Dadurch wird die Anzahl Einfahrstäbe reduziert oder die Reaktionszeit bei Abweichungen reduziert.

Verfahren, gemäß dem nebengeordneten Anspruch 18, zum Richten eines Stabes und/oder eines Profils, mittels mindestens zwei, in einer Linie aufeinander abfolgende Richtmaschinen, vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wird der Walzspalt bei zumindest einer der Richtmaschinen in der Linie gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17 an- bzw. eingestellt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.