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Title:
MULTIPLE ROLL STAND FOR ROLLING A METAL STRIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/052568
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a multiple roll stand for rolling a metal strip, said roll stand comprising an upper working roll and a lower working roll (4), intermediate rolls (3) and/or back-up rolls (2) associated above and below with said working rolls, and supporting rolls which are also associated with the working rolls (4). According to the invention, the working rolls (4) can be displaced in the running direction (12) of the strip, in relation to the intermediate rolls (3) and/or the back-up rolls (2).

Inventors:
ZWINGMANN LOTHAR (DE)
PULST HOLGER (DE)
WEINGARTEN LUDWIG (DE)
PAWELSKI HARTMUT (DE)
BODE THORSTEN (DE)
MATZKA RALF (DE)
COTTIN MICHAEL (DE)
KLOECKNER JUERGEN (DE)
NEUER HARTMUR (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/012920
Publication Date:
June 24, 2004
Filing Date:
November 19, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SMS DEMAG AG (DE)
ZWINGMANN LOTHAR (DE)
PULST HOLGER (DE)
WEINGARTEN LUDWIG (DE)
PAWELSKI HARTMUT (DE)
BODE THORSTEN (DE)
MATZKA RALF (DE)
COTTIN MICHAEL (DE)
KLOECKNER JUERGEN (DE)
NEUER HARTMUR (DE)
International Classes:
B21B13/14; B21B13/02; B21B29/00; B21B31/20; (IPC1-7): B21B13/14
Foreign References:
US4918965A1990-04-24
DE19924860A11999-12-09
DE3811847A11988-10-20
EP0416880A21991-03-13
EP0059417A11982-09-08
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 319 (M - 439) 14 December 1985 (1985-12-14)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 190 (M - 1586) 31 March 1994 (1994-03-31)
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Gihske Gross, Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Mehrwalzengerüst zum Walzen eines Metallbandes, mit einer oberen und einer unteren Arbeitswalze, diesen oberund unterhalb zugeordneten Zwi schenwalzen und/oder Stützwalzen sowie den Arbeitswalzen zugeordneten Stützrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (4) in Bandlaufrichtung (12) relativ gegenüber den Zwischenwalzen (3) und/oder den Stützwalzen (2) verschiebbar sind.
2. Mehrwalzengerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Arbeitswalzen (4) zur Abstützung in horizontaler Richtung seitliche Zwischenstützwalzen (13) zugeordnet sind.
3. Mehrwalzengerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Zwischenstützwalzen (13) durch ein äußeres Stützrollen system (9 ; 19 ; 13,14 bzw. 14a, 14b) abgestützt sind.
4. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine SextoBauweise, bei der in vertikaler Richtung übereinander an geordnet die Arbeitswalzen (4), die Zwischenwalzen (3) und die Stützwalzen (2) vorgesehen sind.
5. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine einseitige Abstützung der Arbeitswalzen (4) mit einer seitlichen Zwi schenstützwalze (13) und mindestens einer äußeren Stützrolle (14 ; 14a, 14b).
6. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zweiseitige Abstützung der Arbeitswalzen (4) mit jeweils einer seitlichen Zwischenstützwalze (13) und mindestens einer äußeren Stützrolle (14 ; 14a, 14b).
7. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (4) axial gegeneinander verschiebbar sind.
8. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwalzen (3) oder die Stützwalzen (2) axial gegeneinander verschiebbar sind.
9. Mehrwalzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwalzen (3) oder die Stützwalzen (2) oder die Arbeitswal zen (4) mit ihren Einbaustücken in Biegeblöcken (8) angeordnet sind.
Description:
Mehrwalzengerüst zum Walzen eines Metallbandes Die Erfindung betrifft ein Mehrwalzengerüst zum Walzen eines Metallbandes, mit einer oberen und einer unteren Arbeitswalze, diesen ober-und unterhalb zugeordneten Zwischenwalzen und/oder Stützwalzen sowie den Arbeitswalzen zugeordneten Stützrollen.

Solche Mehrwalzenkaltwalzwerke oder Vielwalzengerüste, die zur Kaltwalzung von Bändern beispielsweise als Reversiergerüste oder Tandemstraßen bzw. in Tandemanordnung innerhalb von Bandprozess-Linien zum Einsatz kommen, sind z. B. in der typischen Sendzimir-Bauweise als 20-Walzengerüst bekannt (vgl. EP 0 693 328 A1).

Durch die EP 0 476 905 B1 ist für ein derartiges Vielwalzengerüst eine Plan- heitsregelung mit verstellbaren Abstützanordnungen von Abstützeinheiten be- kanntgeworden, um gleichzeitig jeweils verschiedene Typen einer Formrege- lung auf die Arbeitswalzen anzuwenden.

Die bereits sehr lange bekannten Mehrwalzengerüste haben sich insbesondere zum Walzen von hochfesten Werkstoffen auf kleinste Enddicken bewährt, weil sich aus umformtechnischen und wirtschaftlichen Gründen Arbeitswalzen mit einem möglichst kleinen Walzendurchmesser einsetzen lassen. Ein wesentli- ches Merkmal dieser Vielwalzengerüste ist außer der Zahl der Walzen die di- rekte hydraulische Anstellung, mit der engste Banddickentoleranzen gewährlei- stet werden können. Hierbei dienen qualitativ unterschiedlich auf die Walzspalt- kontur wirkende Stellmechanismen zur Steuerung bzw. Regelung der Band- planheit. Wenn die Walzen und Stützrollensysteme, in der Regel zahlreiche auf einer Achse angeordnete Stützrollen (vgl. EP 0 580 292 B1), in voneinander vertikal unabhängig beweglichen Lagergehäusen angeordnet sind, lassen sich durch deren Verfahren gegeneinander große Walzenabschliffe und auch in en-

gen Grenzen wahlweise anwendbare unterschiedliche Arbeitswalzendurchmes- ser ausgleichen.

Die üblichen Vielwalzengerüste, z. B. 12-Walzengerüste oder 20- Walzengerüste, weisen zwei Walzensätze mit Arbeitswalzen an den einander zugekehrten Enden der beiden Walzensätze auf, die den Walzspalt begrenzen und von zwei Seiten, d. h. von oben und unten auf das Walzmaterial einwirken.

Bei diesen Gerüsten besitzt jeder Walzensatz eine Anzahl innerer Zwischen- walzen und äußerer Stützrollen, an denen sich die Arbeitswalzen abstützen. Die direkte Anstellung bei 20-Walzengerüsten ermöglicht es ohne zusätzliche Um- baumaßnahmen bei gleicher Anzahl der Walzen wahlweise Arbeitswalzen mit Durchmessern im Verhältnis von etwa 2,5, beispielsweise zwischen 30 und 70 mm, vorzusehen.

Allen diesen Vielwalzengerüsten ist gemeinsam, dass zwar eine feste Einstel- lung eines Horizontalversatzes der Arbeitswalzen zueinander durch Verschie- ben einer gesamten Abstützeinheit möglich ist, diese Außermittigkeit jedoch zu sehr großen horizontalen Kräften führt. Bei einer Abstützung der Arbeitswalzen bei einer sogenannten Z-High Bauweise eines Walzgerüstes findet in der Mitte zwar keine Auslenkung der Arbeitswalzen mehr statt, jedoch wirken große Kräfte, die von den Stützrollen aufgefangen werden müssen. Die zahlreichen kleinen nebeneinander liegenden, in entsprechend kleinen Lagern gehaltenen Röllchen dieser Stützrottensysteme sind damit für Verschleiß sehr anfällig. Die aufgrund der Abstützung bewirkten Ablaufspuren übertragen sich unvermeidlich auf die Arbeitswalzen und damit auf das zu walzende Bandmaterial. Die be- kannten Abstützungen erfordern zudem einen großen Platz, so dass kein Frei- raum mehr für Einbauten bleibt, beispielsweise zur Walzenkühlung und- reinigung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Mehr- walzengerüst ohne die genannten Nachteile zu schaffen und insbesondere so zu gestalten, dass ein variabler Walzbetrieb durch Einsatz von Arbeitswalzen

mit einem sehr hohen Schlankheitsgrad (Ballenlänge/Walzendurchmesser), beispielsweise > 8, mit dennoch großer Stabilität der Arbeitswalzen gegen hori- zonales Ausknicken möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Arbeitswalzen in Bandlaufrichtung relativ gegenüber den Zwischenwalzen und/oder den Stütz- walzen verschiebbar sind. Indem keine bewegungsgekoppelte Abstützeinheit, umfassend zum Beispiel sowohl eine Stützwalze als auch Zwischenstützwalzen und Stützrollen, mehr vorliegt, lassen sich gezielt die Arbeitswalzen oder die Stützwalzen bzw. wenn außerdem Zwischenwalzen angeordnet sind diese ge- genüber den jeweils anderen Walzen horizontal mit üblichen Beaufschla- gungssmitteln verschieben. Dies ermöglicht es, solche Einstellungen der Ab- stützung zu erreichen, dass zwar einerseits eine stabile Anlage bzw. Abstüt- zung gegeben ist, die sich wegen der gezielten, von den ermittelten Walzpara- metern abhängigen, individuellen Einstellung andererseits mit relativ geringen Kräften genau anpassen lässt, so dass so wenig Verschleiß wie möglich auftritt.

Die sich in der Mitte zur Seite hin auslenkenden bzw. aufbiegenden Arbeitswal- zen werden nicht mehr durch ein unnachgiebiges System mit einer sehr nach- teiligen Krafteinwirkung auf die Stützrollen abgestützt. Die kleinere seitliche Stützkraft bewirkt nur noch einen geringen Verschleiß und reduziert somit die Übertragung von Ablaufspuren des Stützrollensystems auf die Arbeitswalzen.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass den Arbeitswalzen zur Abstützung in horizontaler Richtung seitliche Zwischenstützwalzen zuge- ordnet sind, die sich vorteilhaft durch ein äußeres Stützrollensystem abstützen lassen. Hierdurch lässt sich eine besonders unter technologischen Aspekten geeignete Gerüstkonfiguration vorsehen, die insbesondere bei der Herstellung von Edelstahl eine Integration in Glüh-und Beizlinien ermöglicht, was die Pro- duktionskosten nachhaltig herabsetzt. Die Zwischenstützwalzen und Stützrol- lensysteme, entweder eine Stützrollenanordnung oder ein Stützrollenpaar bzw.

-satz, geben den im Durchmesser sehr kleinen Arbeitswalzen nämlich eine sol- che seitliche Abstützung, die eine erforderliche hohe Walzkraft zulässt, weil der

Walzensatz eine große Steifigkeit besitzt. Hinsichtlich des Kraft-und Leistungs- bedarfs und der damit verbundenen Gerüstdimensionierung ergibt sich ein op- timaler Einsatz von Arbeitswalzen mit einem Schlankheitsgrad > 8, was die üb- lichen Systeme weit überschreitet.

Wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft eine Sexto-Bauweise, bei der in vertikaler Richtung übereinander angeordnet die Arbeitswalzen, die Zwischenwalzen und die Stützwalzen vorgesehen sind, eingesetzt wird, können die auf den seitlichen Stützapparat der Arbeitswalzen wirkenden Kraftkompo- nenten über einen einstellbaren Horizontalversatz der Arbeitswalzen geregelt werden. Das minimiert nicht nur den Verschleiß der Stützrollen, sondern wäh- rend des Walzbetriebs wird ein dauerhafter Kontakt der Arbeitswalze mit dem Stützapparat bzw.-system gewährleistet. Die erforderlichen mechanischen Stellglieder, wie Walzenverschiebung und-biegung, für eine den Erfordernissen entsprechende Bandplanheit lassen sich aufgrund von Bauraum und Bandqua- lität auf die Ebene der Zwischenwalzen installieren.

Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, eine einseitige Abstützung der Ar- beitswalzen mit einer seitlichen Zwischenwalze und mindestens einer äußeren Stützrolle oder eine zweiseitige Abstützung der Arbeitswalzen mit jeweils einer seitlichen Zwischenwalze und mindestens einer äußeren Stützrolle vorzusehen.

So empfiehlt sich bei einem Walzbetrieb ausschließlich nur in einer Richtung, wie im In-Line-Betrieb, bei entsprechendem horizontalen Versatz der Arbeits- walze eine lediglich einseitige Abstützung. Beim Reversierbetrieb ist hingegen eine Abstützung in beiden Richtungen empfehlenswert, gleichwohl auch bei einseitiger Stützung ein Reversieren möglich.

Vor allem bei einer Gerüstbauweise mit einer nur einseitigen Abstützung ergibt sich der Vorteil des nötigen konstruktiven Freiraumes zur zusätzlichen Integra- tion von insbesondere Spritzbalken mit Düsen zur Walzspaltschmierung, zur Walzenkühlung und zur Walzenreinigung.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Arbeits- walzen oder die Zwischenwalzen oder die Stützwalzen axial gegeneinander verschiebbar sind. Ein erfindungsgemäß abgestütztes Arbeitswalzensystem erlaubt somit die Verbindung mit einer Axialverschiebung. Durch beispielsweise Arbeitswalzen mit Einbaustücken und Wälzlagern in Kassettenbauweise ergibt sich die Möglichkeit, das Axialverschiebesystem auf der Arbeitswalzenebene einzusetzen. Die Arbeitswalzen-Axialverschiebung bietet gleichzeitig die Mög- lichkeit einer Bandkantenschärfung (Edge Drop Control) durch Walzen mit ver- jüngten Walzenballenenden oder dergleichen Arbeitswalzenkonturen. Die Ar- beitswalzen können aber auch ohne Einbaustücke und ohne Lager freiliegend horizontal vorgesehen und axial über Klapptore arretiert werden. Es ist dann ohne Weiteres ein Arbeitswalzenwechsel mittels Manipulator (Walzenwechsel- roboter) möglich. Die Arbeitswalzen können durch Reibschluss über die Zwi- schen-oder Stützwalzen angetrieben werden.

Bei der alternativen Axialverschiebung der Zwischenwalzen mit ihren Ein- baustücken und Wälzlagern in Kassettenbauweise wird die bandkantenorien- tierte Betriebsweise auf der Zwischenwalzebene durchgeführt. Je nach Bauwei- se können entweder die Stützwalzen oder die Zwischenwalzen angetrieben sein.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwalzen oder die Stützwalzen oder die Arbeitswalzen mit ihren Einbaustücken in Biege- blöcken angeordnet sind. Dies ermöglicht eine positive und negative Biegung der entsprechenden Walzen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen sehr schematisch darge- stellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen : Fig. 1 von einem Walzgerüst eine Ansicht auf ein Ständerfenster mit darin an- geordneten Walzen, teilgeschnitten dargestellt ;

Fig. 2 als Einzelheit eines Walzgerüstes lediglich dessen Walzensatz, in der Bauweise als 6-High Mill mit einseitiger Abstützung ausgeführt ; Fig. 3 eine Darstellung eines Walzensatzes wie zuvor mit einer demgegenüber anderen Anordnung der einseitigen seitlichen Abstützung ; und Fig. 4 eine Darstellung eines Walzensatzes wie zuvor mit demgegenüber beid- seitiger horizontaler Abstützung der Arbeitswalzen mit Stützrollensyste- men nach Fig. 3.

Von einem Mehrwalzenkaltwalzwerk sind in den Fig. 1 bis 3 im Wesentlichen lediglich Walzensätze in einer 6-High Mill Ausführung gezeigt. Die Walzensätze umfassen in allen Fällen in vertikaler Richtung von außen nach innen zum wal- zendes Band hin übereinander bzw. aufeinander folgend angeordnet an jeder Seite des Bandes 1 eine Stützwalze 2, eine Zwischenwalze 3 und eine Arbeits- walze 4. Wie äußerst schematisch in Fig. 1 angedeutet, lagern die Stützwalzen 2 und die Zwischenwalzen 3 mit Einbaustücken 5 bzw. 6 in den Ständerfenstern 7 des Walzgerüstes. Die Arbeitswalzen 4 können ohne Lager freiliegend oder aber auch in Einbaustücken und Wälzlager gehalten und geführt werden. in Fig. 1 ist noch zu erkennen, dass im Ausführungsbeispiel die Einbaustücke 6 der Zwischenwalzen 3 in Biegeblöcken 8 vorgesehen sind, was eine positive und negative Biegung ermöglicht. Die Zwischenwalzen 3 oder die Arbeitswal- zen 4 können zudem in an sich bekannter Weise axial gegeneinander ver- schiebbar sein. Nach Fig. 1 sind den Arbeitswalzen 4 beidseitig horizontale Stützrollensysteme 9 zugeordnet, die in Richtung der Doppelpfeile 10 zur hori- zontalen Stabilisierung der Arbeitswalzen verfahrbar und damit stets gegen die Arbeitswalzen 4 zur Anlage bringbar sind. Aus Fig. 1 ist weiterhin die Integration einer Bandkühlung 11 ersichtlich.

Die Rollensätze der Fig. 2 bis 4, von denen der Aufbau nach Fig. 4 dem Wal- zensatz von Fig. 1 entspricht, zeigen, dass außer der horizontalen Stabilisie- rung der Arbeitswalzen 4 über die in Doppelpfeilrichtung 10 verstellbaren Stütz- rollensysteme 9 zusätzlich die Zwischenwalzen 3 gegenüber den Arbeitswalzen 4 in Bandlaufrichtung 12 (vgl. die Pfeile) horizontal verschoben sind. Hierdurch wird-anders als bei horizontal mit fester Einstellung der Stützrollensysteme abgestützten Arbeitswalzen, bei denen sich die Kräfte in den Lagern auffangen und sich die Arbeitswalzen zur Seite aufbieten bzw. auslenken, so dass von den Stützrollensystemen hohe Kräfte mit der nachteiligen Übertragung von Ab- laufspuren auf die Arbeitswalzen aufgenommen werden müssen-eine weitest- gehende Kompensation erreicht. Denn die Stützrollensysteme 9 liegen den Ar- beitswalzen 4 zwar stabil, jedoch wegen der vorgenommenen horizontalen Ver- schiebung der Arbeitswalzen relativ zu den Zwischenwalzen mit einer nur noch erforderlichen kleinen seitlichen Stützkraft an. Der mit der vierten Potenz in Ab- hängigkeit von der Walzkraft beeinflusste Verschleiß wird damit deutlich verrin- gert.

Bei der einem 6-High Mehrwalzenkaltwalzwerk nachgebildeten Rollenanord- nung gemäß Fig. 2 bestehen die Stützrollensysteme 19 aus einer Zwischen- stützwalze 13 und den äußeren Stützrollen 14. Die zur horizontalen Abstützung nach Fig. 3 einseitig bzw. nach Fig. 4 zweiseitig angeordneten Stützrollensy- steme 9 setzen sich aus den den Arbeitswalzen 4 unmittelbar anliegenden Zwi- schenstützwalzen 13 und diesen von außen paarweise zugeordneten Stützrost- len 14a, 14b zusammen. Die beidseitige horizontale Abstützung der Arbeitswal- zen 4 ist insbesondere für einen Reversierbetrieb geeignet. Die lediglich einsei- tige horizontale Abstützung der Arbeitswalzen 4 nach den Fig. 2 und 3 bietet einen größeren Freiraum zur ungehinderten Integration zusätzlicher Einheiten zur Walzspaltschmierung oder Walzenkühlung und-reinigung oder dergleichen.

Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Rollensätze einschließlich Stütz- rollensystemen umfassen insgesamt zehn (fig. 2) bzw. zwölf (Fig. 3) bzw. acht- zehn (Fig. 4) Walzen und Stützrollen.