DE3607527A1 - Vorrichtung zum regeln der planheit und dicke von walzband in einem mehrwalzen-bandwalzgeruest - Google Patents
Vorrichtung zum regeln der planheit und dicke von walzband in einem mehrwalzen-bandwalzgeruestInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung
der Planheit und Dicke von Walzband in einem
Mehrwalzen-Bandwalzgerüst mit zwei Arbeitswalzen sowie
mit mindestens einer Stützwalze zum Abstützen einer
Arbeitswalze, wobei die Stützwalze eine
Durchbiegungseinstellwalze mit einem um einen drehfesten
Träger drehbaren Walzenmantel ist, welcher am Träger
mittels in Walzenachsrichtung nebeneinander angeordneter
hydrostatischer Lagerelemente abgestützt ist, deren
Stützkraft einzeln oder in Gruppen steuerbar ist.
Ein derartiges dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
zugrunde liegendes Walzgerüst nach der DE-PS 31 45 526
wurde mit der Zielsetzung entwickelt, gegenüber den bisher
üblichen Walzgerüsten mit vollen Stützwalzen eine besonders
gute Beeinflußbarkeit des Walzvorganges bezüglich der Dicke
und insbesondere der Planheit von gewalztem metallischen
Band- und Folienmaterial, z.B. Aluminiumfolie, zu erzielen.
Planheitsfehler können nach dem Walzen oder erst bei
der anschließenden Weiterverarbeitung in Erscheinung
treten. Beim Walzen sind Planheitsfehler im wesentlichen
eine Folge unterschiedlicher Streckung über die Bandbreite
aufgrund einer ungleichmäßigen Verformung des Bandes über die
Bandbreite im Walzspalt. Bei der Weiterverarbeitung,
beispielsweise beim Zerteilen, wirken sich Planheitsfehler
häufig durch das Auslösen von Eigenspannungen aus, die beim
Walzen entstanden sind.
Man unterscheidet zwischen ausstreckbaren und nicht
ausstreckbaren Planheitsfehlern. Als ausstreckbar werden
Fehler bezeichnet, bei denen das Band in der Breitenrichtung
gleichbleibend von der Planheit abweicht. Dabei treten
an der Ober- und Unterseite des Bandes einander
entgegengesetzt gerichtete Eigenspannungen auf, die über
die gesamte Breite konstant sind. Ausstreckbare Unebenheiten
sind dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Richtung,
d.h. in Längs- oder in Querrichtung, geradlinig begrenzt
sind.
Über die Bandbreite und -länge veränderliche
Planheitsabweichungen sind durch krummlinige
Begrenzungen gekennzeichnet und durch einen einfachen
Biegevorgang nicht ausstreckbar. Hierbei liegen
ungleichförmige Eigenspannungsverteilungen in Längs- und
Querrichtung vor. Derartige Planheitsfehler treten als
Mitten- und Randwellen sowie als sogenannte Quarterbuckles
am kaltgewalzten Band auf.
Mit der zonenweisen Einstellbarkeit des
Walzenballenprofils bei der Durchbiegungseinstellwalze
durch eine Steuerung der Stützkraft der hydrostatischen
Lagerelemente steht eine bei dem Walzgerüst nach der
DE-PS 31 45 526 genutzte mechanische Stellgröße für die
Bandplanheitsregelung zur Verfügung, die jedoch nur eine
Grobregelung ermöglicht, da die Breite der einstellbaren
Biegezonen des Walzenmantels, die bei den auf dem Markt
befindlichen Durchbiegungseinstellwalzen in einem Bereich
von 400 bis 500 mm liegt, mit Bezug auf die örtlich eng
begrenzten Planheitsfehler im Walzband sehr groß ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Planheitsregel und bei Mehrwalzen-Bandwalzgerüsten mit
hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalzen als Stützwalzen
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Verknüpfung der mechanischen Grobregelung
der Bandplanheit mittels der hydrostatischen
Durchbiegungseinstellwalzen mit der thermischen
Feinregelung durch eine zonenweise Kühlung der
Arbeitswalzen und ggf. auch der als
Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildeten Stützwalzen über
die Walzenbreite mit einer Kühlzonenbreite, die in einem
Bereich von 50 mm liegt und damit wesentlich kleiner ist
als die Breite der Biegezonen der hydrostatischen
Durchbiegungseinstellwalzen, wird eine optimale
Bandplanheitsregelung erreicht.
Die Nutzung der hydrostatischen Durchbiegungseinstellwalzen
als mechanische Stellgrößen und der Walzenkühlvorrichtungen
als thermische Stellgrößen bietet die Grundlage für ein
dynamisch und schnell arbeitendes Planheitsregelsystem.
Die Schnelligkeit der Planheitsregelung wird primär dadurch
erzielt, daß die Walzenkühlung in Sekundenbruchteilen die
Viskosität des Walzöls bzw. der Walzemulsionen und dadurch die
Reibungsverhältnisse im Walzspalt verändert, die die
Bandplanheit beeinflussen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung im
einzelnen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines
Quartowalzwerks mit der erfindungsgemäßen
Regelvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt einer hydrostatischen
Durchbiegungseinstellwalze,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer
Walzenkühlvorrichtung mit Düsenbalken
und
Fig. 4 einen Querschnitt einer
Walzenkühlvorrichtung mit Kühlelementen
in Form von Adaptern.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines
Quartowalzwerkes mit einem Vierwalzengerüst (1), in dem
zwei Arbeitswalzen (2, 3) und zwei hydrostatische
Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5) als Stützwalzen
eingebaut sind, Kühlvorrichtungen (6, 7) im
Bandeinlauf für die Arbeitswalzen (2, 3) und die
Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5), einem
Banddickenmeßgerät (8), z.B. einem Beta- oder Röntgenstrahler,
und einer Planheitsmeßrolle (9) im Bandauslauf, einem
Abwickelhaspel (10) und einem Aufwickelhaspel (11) für das
Walzband (12).
Die als Stützwalze eingesetzte
Durchbiegungseinstellwalze (5) nach Fig. 2 weist einen
hohlen Walzenmantel (13) auf, der durch die Arbeitswalze
(3) belastet wird. Der hohle Walzenmantel (13) wird von
einem Träger (14) durchsetzt, der an den beiden Enden
feststehend gehalten ist. Auf dem Träger (14) sind
hydrostatische Lagerelemente (15) in Walzenachsrichtung
dicht nebeneinander angeordnet.
Die Lagerelemente (15) sind durch je zwei
Druckgeber (16, 17) belastet. Der Druckgeber (16) besteht
aus einem mit dem Träger (14) fest verbundenen Träger
zylindrischen Kolben (18) und einem im Lagerelement (15)
vorgesehenen Zylinder (19) und besitzt einen Druckraum
(20), der über einen Kanal (21) mit einer Zuleitung (22)
für das Druckmittel verbunden ist. Der Druckgeber (17)
besteht aus einem mit dem Träger (14) fest verbundenen
zylindrischen Kolben (23) und einem im Lagerelement (15)
vorgesehenen Zylinder (24) und besitzt einen Druckraum
(25), der über einen Kanal (26) mit einer Zuleitung (27)
für das Druckmittel verbunden ist.
Dem Innenumfang (28) des Walzenmantels (13) ist eine
Lagerfläche (29) des Lagerelements (15) zugewandt, und
in dieser Lagerfläche befinden sich zwei in
Umfangsrichtung angeordnete Taschen (30) und (31) für
die hydrostatische Lagerung. Die Tasche (30) ist über
einen Drosselkanal (32) mit dem Druckraum (20) des
Druckgebers (16), die Tasche (31) über einen Drosselkanal
(33) mit dem Druckraum (25) des Druckgebers (17)
verbunden. Den beiden Druckgebern (16, 17) ist
Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar.
Die Druckgeber (16, 17) der Lagerelemente (15, 34) auf
der der Arbeitswalze (3) zugewandten und dieser abgewandten
Seite des Trägers (14) erzeugen die Walzkräfte und
bewirken die Einstellung der gewünschten Biegelinie.
Die Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5) sind Stellgrößen
für die vorbeschriebene Planheitsregelung und die nicht näher
erläuterte Dickenregelung des Walzbandes.
Die Kühlvorrichtung (6, 7) nach Fig. 3 für die
Arbeitswalzen (2, 3) und die Stützwalzen (4, 5) des
Quartowalzwerkes nach Fig. 1 besteht aus je einem
Düsenbalken (35) für die Stützenwalzen (4, 5) und jeweils
drei Düsenbalken (36-38) für die Arbeitswalzen (2, 3).
In die Düsenbalken (35-38) sind Sprühdüsen (39),
vorzugsweise Flachstrahldüsen, zum Aufbringen von Kühlöl
und/oder Emulsionen auf die Walzen (2-5) eingebaut.
Die Düsenbalken (35-37) sind stationär, während die
Düsenbalken (38) quer zur Bandlaufrichtung (a) über die
Bandbreite verfahrbar sind. Ferner ist der Abstand der
Düselbalken (38) zum Walzensatz (40) verstellbar.
Schließlich können auch noch eine gegenseitige
kontinuierliche Verstellbarkeit quer zur Bandlaufrichtung
(a) und eine Dreheinstellung der Düsen (39) der beiden
Düselbalken (38) vorgesehen werden.
Die jeweilige Zuführung von Walzöl und/oder
Emulsion für den verstellbaren Düsenbalken (38) wird
druck- und/oder mengen- und/oder temperaturgeregelt.
Die Kühlvorrichtung (6) nach Fig. 4 zum Aufbringen
von Kühlmittel und von Fett oder ähnlichen Stoffen
auf die Arbeitswalzen (2, 3) und ggf. auch auf die
Stützwalzen (4, 5) ist durch über die Walzenbreite in
einer Reihe angeordnete Kühlelemente (41) gebildet,
welche einen an eine Kühlmittelzuleitung (42)
angeschlossenen Adapter (43) aufweisen, der zur
Walzenoberfläche hin offen ist, sowie einen
motorischen Antrieb zum Heranfahren des Adapters (43)
auf Spaltbreite an die Walzenoberfläche. Der Antrieb der
Adapter (43) besteht aus einem Hydraulikstellzylinder
(44) mit einem durch das Kühlmittel beaufschlagten
Stellkolben (45) zum Aus- und Einfahren einer Kolbenstange
(46), an deren freiem Ende der Adapter (43) angeordnet ist,
der über einen als Drosselbohrung wirkenden Zuführkanal
(47) in einer Kolbenstange (46) mit dem Zylinderraum
(48) des Stellzylinders (44) in Verbindung steht, der
an die Kühlmittelzuleitung (42) angeschlossen ist. Der
Zuführkanal (47) in der Kolbenstange (46) steht mit einer
oder mehreren Düsen (49) im Adapterboden (50) in
Verbindung.
Der Stellkolben (45) für den Adapter (43) dient
im Zusammenwirken mit dem Zuführkanal (47) in der
Kolbenstange (46) und einer oder mehreren Düsen (49) im
Adapterboden (50) zur Regelung des Kühlmitteldrucks und
ist zu diesem Zweck entgegen der Strömungsrichtung des
Kühlmittels durch eine Druckfeder (51) beaufschlagt, die
gleichzeitig als Rückstellglied wirkt.
Die Einrichtung zum Aufbringen von Fett oder
ähnlichen Stoffen auf die Walzenballen umfaßt
Druckzylinder (52) mit Druckdüsen (53), die durch eine
eingebaute Fettpumpe (54) oder von einem zentralen
nicht dargestellten Druckzylinder mit Fetten,
Emulsionsöl oder dgl. Stoffen beliefert werden.
Die Druckzylinder (52) für die Fettzufuhr sind jeweils
in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Walzen auf
oder unter den Kühlelementen (41) angebracht, derart,
daß sie sich - in Walzendrehrichtung gesehen - hinter
dem Adapter (43) der Kühlelemente (41) befinden.
Beim Auftreten von Planheitsfehlern in dem in
Walzrichtung (a) durch den Walzspalt (55) laufenden
Walzband (12), die durch eine Wellen- oder Faltenbildung
sichtbar werden, wird mittels der bis auf einen Spalt
(56) an die Arbeitswalzen (2, 3) und ggf. an die
Stützwalzen (4, 5) des Walzgerüstes (1) herangefahrenen
Kühlelemente (41) Kühlmittel, z.B. Walzöl bzw.
Walzemulsion, auf die Oberflächenzonen der Walzen im
Bereich der Planheitsfehler des Walzbandes (12) in Form
von nahezu drucklosen und sich ständig erneuernden
Kühlflüssigkeitspolstern aufgebracht.
Beim Auftreten von Kurzstellen im Walzband (12), die
durch eine rauhe Oberfläche des Walzgutes sichtbar
werden, wird durch zonenweises Auftragen von Fetten oder
Ölen mittels der Druckzylinder (51) auf die Oberfläche
der Walzen (2, 3) im Bereich der Fehlerstellen der
wirksame Walzenballendurchmesser (2 a) zeitweise so lange
vergrößert, bis derartige Fehlerstellen in dem gewalzten
Material nicht mehr auftreten.
Die vorbeschriebenen Walzenkühlvorrichtungen werden
in erster Linie als thermische Stellgröße für die
Bandplanheitsregelung und erst in zweiter Linie für die
Banddickenregelung herangezogen.
Durch die Planheitsregelung werden die von der
Meßrolle (9) ermittelten Planheitsfehler im Walzband
(12) mittels der Durchbiegungseinstellwalzen (4, 5)
und der Walzenkühlvorrichtungen (6, 7), die (4-7) in
entsprechende, nicht näher erläuterte Regelkreise als
Stellgrößen einbezogen sind, ausgeregelt.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Regelung der Planheit und Dicke
von Walzband in einem Mehrwalzen-Bandwalzgerüst mit zwei
Arbeitswalzen sowie mit mindestens einer Stützwalze zum
Abstützen einer Arbeitswalze, wobei die Stützwalze eine
Durchbiegungseinstellwalze mit einem um einen drehfesten
Träger drehbaren Walzenmantel ist, welcher am Träger mittels
in Walzenachsrichtung nebeneinander angeordneter
hydrostatischer Lagerelemente abgestützt ist, deren
Stützkraft einzeln oder in Gruppen steuerbar ist,
gekennzeichnet durch eine mechanische Regelung der
Bandplanheit mittels der Durchbiegungseinstellwalze (4, 5)
durch eine zonenweise Steuerung der auf den Walzenmantel (13)
der Durchbiegungseinstellwalze wirkenden Stützkräfte und
eine thermische Planheitsregelung durch eine zonenweise
Kühlung der Arbeitswalzen (2, 3) über die Walzenbreite.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine zusätzliche zonenweise Kühlung der Stützwalzen (4, 5)
über die Walzenbreite.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Lagerelemente (15)
der an sich bekannten Durchbiegungseinstellwalze (5) durch
jeweils zwei in Umfangsrichtung versetzte, zwischen das
Lagerelement (15) und den Träger (14) geschaltete
hydraulische jeweils Kolben (18, 23) und Zylinder
(19, 24) aufweisende Druckgeber (16, 17) belastbar sind,
die Lagerelemente (15) in ihren dem Innenumfang (28) des
Walzenmantels (13) zugewandten Lagerflächen (29) in
Umfangsrichtung angeordnete Taschen (30, 31)
aufweisen und daß den beiden Druckgebern (16, 17)
Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch eine an sich bekannte
Walzenkühlvorrichtung (6, 7) mit über die Walzenbreite
in Düsenbalken (35-38) angeordneten Sprühdüsen (39).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet
durch eine Steuerung der Quereinstellung der quer zur
Bandlaufrichtung (a) unabhängig voneinander verschiebbaren
Düsenbalken (38) nach der durch Meßgeräte ermittelten
Position der Bandkanten im Bandauslauf des Walzgerüstes (1).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch eine an sich bekannte
Walzenkühlvorrichtung mit über die Walzenbreite
angeordneten Kühlelementen (41) in Form von zur
Walzenoberfläche hin offenen, an eine Kühlmittelzufuhr
angeschlossenen Adaptern (43) zum drucklosen und
kontinuierlichen Aufbringen von Kühlflüssigkeitspolstern
für die Flächenkühlung der Walze (2, 3), wobei Stellzylinder
(44) mit einem durch das Kühlmittel angetriebenen
Stellkolben (45) mit einer Kolbenstange (46) zum Aus- und
Einfahren der Adapter (43) vorgesehen sind, die Adapter
(43) jeweils über einen Zuführkanal (47) in der
Kolbenstange (46) mit dem Zylinderraum (48) in Verbindung
stehen, der Zuführkanal (47) an eine oder mehrere Düsen
(49) im Adapterboden (50) angeschlossen ist und der
Stellkolben (45) zur Regelung des Kühlmitteldruckes
ausgebildet und entgegen der Strömungsrichtung des
Kühlmittels durch eine Druckfeder (51) beaufschlagt ist,
die gleichzeitig als Rückstellglied wirkt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet
durch eine Kombination der Adapter (43) zum Aufbringen
von Kühlflüssigkeit mit Einrichtungen (52, 53, 54)
zum Aufbringen von Fetten oder ähnlichen Stoffen auf
die Walzenballen.
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