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Dokumentenidentifikation EP1040878 15.07.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001040878
Titel Verfahren und Einrichtung zum Walzen eines Metallbandes, insbesondere eines gespaltenen Metallbandes
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Spreitzhofer, Günter, 91074 Herzogenaurach, DE
DE-Aktenzeichen 50006716
Vertragsstaaten AT, BE, DE
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 17.03.2000
EP-Aktenzeichen 001056571
EP-Offenlegungsdatum 04.10.2000
EP date of grant 09.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.2004
IPC-Hauptklasse B21B 37/68

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Walzen eines Metallbandes, insbesondere eines gespaltenen Metallbandes, mittels eines Walzgerüstes mit Walzen, auf deren Walzenenden Walzkräfte ausgeübt werden.

Beim Walzen von Metallbändern, deren Querschnitt in bezug auf ihre Mittellinie unsymmetrisch ist, kommt es zum Teil zu schwerwiegenden Problemen. Dies gilt insbesondere für Spaltbänder, d.h. gespaltene Metallbänder, deren Profil schematisch in FIG 1 dargestellt ist. Werden derartige Metallbänder in üblichen Walzgerüsten gewalzt, so haben die Metallbänder die Tendenz, nach außen auszuwandern, was mit schweren Planheitsfehlern und zum Teil mit Bandrissen verbunden ist. Zur Umgehung dieses Problems ist es bekannt, Metallbänder mit Walzgerüsten mit Abstandssensoren zwischen den Arbeitswalzen zu walzen. Dieses Vorgehen ist schematisch in FIG 2 gezeigt. Dabei wird der Abstand zwischen den Arbeitswalzen an beiden Walzenenden gemessen und die Walzkräfte derart geregelt, daß der Abstand auf beiden Seiten der Walzen konstant ist. Derartige Walzgerüste sind jedoch aufwendig und teuer. Zudem lassen nicht alle Walzgerüste aufgrund ihrer baulichen Ausgestaltung die Verwendung derartiger Sensoren zu.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung bzw. ein Verfahren zum einfacheren Walzen von Metallbändern mit unsymmetrischem Querschnitt in bezug auf ihre Mittellinie, insbesondere von gespaltenen Metallbändern, anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Dabei werden zum Walzen eines Metallbandes, insbesondere eines gespaltenen Metallbandes, mittels eines Walzgerüstes mit einer Walze, auf deren Walzenenden Walzkräfte ausgeübt werden, die Walzkräfte derart eingestellt, daß ihr Quotient zwischen Eins und dem Zweifachen des Kehrwerts des Quotienten der Abstände zwischen dem jeweiligen Eingriffspunkt der Walzkräfte auf ein Walzenende und der Mittellinie des Querschnitts des Metallbandes liegt. Auf diese Weise ist es unter Vermeidung oben bezeichneter Probleme möglich, unsymmetrische Metallbänder, insbesondere gespaltene Metallbänder, auch mit Walzgerüsten zu walzen, die keine Abstandssensoren zwischen den Arbeitswalzen aufweisen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Mittellinie des Querschnitts des Metallbandes durch Messung der Position des Metallbandes bestimmt.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Walzkräfte FA und FB, die auf die Walzenenden wirken, derart eingestellt, daß ihr Quotient α mit α = FA / (FB) die Gleichung 1 < α < 2 lB / (lA) erfüllt, wenn gilt lB > lA und die Gleichung 1 < 1/α < 2 lA / (lB) erfüllt, wenn gilt lA > lB, wobei

lA
der Abstand zwischen dem Eingriffspunkt der Walzkraft FA auf ein Walzenende und der Mittellinie des Querschnitts des Metallbandes
lB
der Abstand zwischen dem Eingriffspunkt der Walzkraft FB auf ein Walzenende und der Mittellinie des Querschnitts des Metallbandes ist.

In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Walzkräfte derart eingestellt, daß ihr Quotient α mit α = FA / (FB) die Gleichung 0,5 lB / (lA) < α < 2 lB / (lA) erfüllt, wenn gilt lB > lA und die Gleichung 0,5 lA / (lB) < 1/α < 2 lA / (lB) erfüllt, wenn gilt lA > lB

In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Walzkräfte derart eingestellt, daß ihr Quotient zwischen dem Kehrwert des Quotienten der Abstände zwischen dem jeweiligen Eingriffspunkt der Walzkräfte auf ein Walzenende und der Mittellinie des Querschnitts des Metallbandes und dem β-fachen des Kehrwerts des Quotienten der Abstände zwischen dem jeweiligen Eingriffspunkt der Walzkräfte auf ein Walzenende und der Mittellinie des Querschnitts des Metallbandes liegt, wobei β ein Wert zwischen 1,02 und 1,2 ist und vorteilhafter im wesentlichen 1,1 ist. Dieser Bereich ist besonders geeignet für das Walzen von gespaltenen Metallbändern. Zudem ermöglicht es eine derartige Einstellung der Walzkräfte nicht nur eine Verringerung der Unsymmetrie im Metallband, sondern auch, dem seitlichen Auswandern von Metallband beim Walzen in besonders geeigneter Weise entgegenzuwirken. Vorteilhafterweise werden die Walzkräfte FA und FB, die auf die Walzenenden wirken, somit derart eingestellt, daß ihr Quotient α mit α = FA / (FB) die Gleichung lB / (lA) < α < β lB / (lA) erfüllt, wenn gilt lB > lA und die Gleichung lA / (lB) < 1/α < β lA / (lB) erfüllt, wenn gilt lA > lB, wobei β ein Wert zwischen 1,02 und 1,2, vorteilhafter im wesentlichen 1,1 ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Ausführungsbeispielen. Im einzelnen zeigen:

FGI 1
den Querschnitt eines gespaltenen Metallbandes,
FIG 2
ein schematisch dargestelltes bekanntes Walzgerüst,
FIG 3
ein schematisch dargestelltes Walzgerüst zur Erläuterung der Erfindung,
FIG 4
eine eingerüstige Walzstraße.

FIG 1 zeigt exemplarisch ein gespaltenes Metallband 140 im Querschnitt. Ein derartiges gespaltenes Metallband 140 ist metrisch im Querschnitt in bezug auf seine Mittellinie 15. Aufgrund dieser Unsymmetrie kommt es zu besonderen Problemen beim Walzen derartiger Metallbänder.

FIG 2 zeigt ein Walzgerüst in schematischer Darstellung, wie es üblicherweise zum Walzen gespaltener Metallbänder verwendet wird. Dabei bezeichnen Bezugszeichen 1 und 2 Walzen, Bezugszeichen 3 ein Metallband und Bezugszeichen 4 und 5 Abstandssensoren zum Messen der Abstände der Walzenenden der Walzen 1 und 2. Gemäß bekanntem Vorgehen werden Walzkräfte FA und FB, die üblicherweise an den Walzenenden eingreifen, derart eingestellt, daß die (gemessenen) Abstände der Walzenenden voneinander gleich sind.

Derartige Walzgerüste sind aufwendig. Zudem ermöglichen nicht alle Walzgerüste den Einbau von Abstandssensoren, wie sie schematisch mit den Abstandssensoren 4 und 5 dargestellt sind.

Sollen gespaltene Metallbänder oder Metallbänder, die ähnlich unsymmetrisch sind, mit Walzgerüsten ohne Abstandssensoren 4 und 5 gewalzt werden, so werden üblicherweise hydraulische Aktoren zum Aufbringen der Walzkräfte FA und FB als Ersatzsensoren verwendet. Dabei ersetzen Hubmeßwerte an den hydraulischen Aktoren zum Aufbringen der Walzkräfte FA und FB die Meßwerte der Abstandssensoren 4 und 5. Es zeigt sich jedoch, daß es bei diesem Vorgehen immer wieder zu Planheitsfehlern und sogar Bandrissen kommen kann. Bei diesem Vorgehen wird im übrigen grundsätzlich versucht, das Metallband in der Mitte des Walzgerüstes zu walzen. Weicht die Position des Metallbandes von dieser gewünschten Sollposition ab, so ist dem Fachmann bekannt, daß z.B. Probleme beim Aufhaspeln auftreten können. Dies gilt insbesondere bei Steckelwalzwerken. Ferner besteht die Gefahr, daß das Walzband an seitliche Anschläge läuft und deformiert wird. Ferner sollen so z.B. Probleme wie das Kippen eines Walzgerüstes, was zu Profil- und Planheitsproblemen im Walzband führt, vermieden werden.

Während der Fachmann immer bestrebt ist, das Metallband in der Mitte des Walzgerüstes zu walzen, wird gemäß der Erfindung bewußt von diesem Grundsatz abgewichen. Gemäß der Erfindung wird, solange das Metallband unsymmetrisch ist, bewußt von der üblicherweise gewünschten Position eines Metallbandes im Walzgerüst abgewichen. Dies verdeutlicht FIG 3. Dabei bezeichnen Bezugszeichen 10 und 11 schematisch dargestellte Walzen eines Walzgerüstes. Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Metallband. Bezugszeichen 13 bezeichnet die Mittellinie des Walzgerüstes, während Bezugszeichen 14 die Mittellinie des Metallbandes 12 bezeichnet. Wie FIG 3 verdeutlicht, fallen die Mittellinien 13 und 14, nicht wie vom Fachmann üblicherweise gewünscht, zusammen. Im Gegenteil, ein Abstand s zwischen den beiden Mittellinien 14 und 13 wird bewußt in Kauf genommen und erfindungsgemäß genutzt. Dabei werden die Walzkräfte FA und FB durch eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigte Walzkraftstelleinrichtung derart eingestellt, daß ihr Quotient FA/FB zwischen Eins und dem Zweifachen des Kehrwerts des Quotienten lA/lB der Abstände lA und lB zwischen dem jeweiligen Eingriffspunkt der Walzkräfte FA, FB auf ein Walzenende und der Mittellinie 14 des Querschnitts des Metallbandes 12 liegt. Dabei ist es ganz besonders vorteilhaft, die Walzkräfte FA, FB derart einzustellen, daß ihr Quotient FA/FB zwischen Kehrwert des Quotienten lA/lB der Abstände lA, lB zwischen ihrem jeweiligen Eingriffspunkt A, B auf ein Walzenende und der Mittellinie 14 des Querschnitts des Metallbandes 12 und dem β-fachen des Kehrwerts des Quotienten lA/lB der Abstände lA, lB zwischen ihrem jeweiligen Eingriffspunkt A, B auf ein Walzenende und der Mittellinie 14 des Querschnitts des Metallbandes 12 liegt, wobei β ein Wert zwischen 1,02 und 1,2 ist. Von besonderem Vorteil ist es dabei, den Wert β derart einzustellen, daß er im wesentlichen 1,1 ist.

FIG 4 zeigt eine Steckelwalzstraße zum Walzen eines Metallbandes 23. Die Steckelwalzstraße weist zwei Haspel 20 oder 21 und ein Walzgerüst 22 auf. Das Metallband 23 wird von einem Haspel 20 oder 21 abgewickelt, im Walzgerüst 22 gewalzt und auf den anderen Haspel 21 oder 20 aufgewickelt. Anschließend wird dieser Vorgang reversiert. Die Position des Metallbandes bzw. Position der Mittellinie des Metallbandes wird dabei mittels zweier Bandmeßgeräte 33 und 34 bestimmt und über Datenleitungen 36 und 38 an ein Automatisierungsgerät 35 weitergegeben. Wird das Metallband 23 auf den Haspel 20 aufgewickelt, so wird die Position mittels des Bandmeßgerätes 33 bestimmt. Wird das Metallband 23 dagegen auf den Haspel 21 aufgewickelt, so wird die Position des Metallbandes 23 mittels des Bandmeßgerätes 34 bestimmt. Auf dem Automatisierungsgerät 35 ist ein Walzkraftberechner implementiert, der Sollwerte für die Walzkräfte bzw. die Walzkraftverteilung ermittelt, die über eine Datenleitung 37 dem Walzgerüst 22 zugeführt werden. Anstelle der einzelnen Datenleitungen 36, 37, 38 kann auch ein Bussystem Verwendung finden. Die einzustellenden Walzkräfte ermitteln das Automatisierungsgerät 35 in Abhängigkeit der gewünschten Stichabnahme pro Walzgang. Sind diese gewünschten Walzkräfte berechnet, so werden sie anschließend derart verändert, daß sie in erfindungsgemäßem Verhältnis zueinander stehen. Die so veränderten gewünschten Walzkräfte werden als Sollwerte für die Walzkräfte ausgegeben.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Walzen eines Metallbandes (12), insbesondere eines gespaltenen Metallbandes, mittels eines Walzgerüstes mit einer Walze(10), auf deren Walzenenden Walzkräfte (FA, FB) ausgeübt werden,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß die Walzkräfte (FA, FB) derart eingestellt werden, daß ihr Quotient (FA/FB) zwischen Eins und dem Zweifachen des Kehrwerts des Quotienten (lA/lB) der Abstände (lA, lB) zwischen ihrem jeweiligen Eingrifffspunkt (A, B) auf ein Walzenende und der Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12) liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß die Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12) durch Messung der Position des Metallbandes (12) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß die Walzkräfte (FA, FB) derart eingestellt werden, daß ihr Quotient α mit α = FA / (FB) die Gleichung 1 < α < 2 1B / (1A) erfüllt, wenn gilt 1B > 1A und die Gleichung 1 < 1/α < 2 1A / (1B) erfüllt, wenn gilt 1A > 1B, wobei
      1A
      der Abstand zwischen dem Eingriffspunkt (A) der Walzkraft FA auf ein Walzenende und der Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12)
      1B
      der Abstand zwischen dem Eingriffspunkt (B) der Walzkraft FB auf ein Walzenende und der Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12)
      ist.
  4. verfahren nach Anspruch 3,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß die Walzkräfte (FA, FB) derart eingestellt werden, daß ihr Quotient α mit α = FA / (FB) die Gleichung 0,5 lB / (lA) < α < 2 lB / (lA) erfüllt, wenn gilt lB > lA und die Gleichung 0,5 lA / (lB) < 1/α < 2 lA / (lB) erfüllt, wenn gilt lA > lB
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß die Walzkräfte (FA, FB) derart eingestellt werden, daß ihr Quotient (FA/FB) zwischen Kehrwert des Quotienten (lA/lB) der Abstände (lA, lB) zwischen ihrem jeweiligen Eingriffspunkt (A, B) auf ein Walzenende und der Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12) und dem β-fachen des Kehrwerts des Quotienten (lA/lB) der Abstände (lA, lB) zwischen ihrem jeweiligen Eingrifffspunkt (A, B) auf ein Walzenende und der Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12) liegt, wobei β ein Wert zwischen 1,02 und 1,2, vorteilhafter im wesentlichen 1,1, ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei das Metallband (12) zumindest zweimal gewalzt wird,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß beim zweiten Walzgang die Walzkräfte (FA, FB) derart voreingestellt werden, daß ihr Quotient (FA/FB) im wesentlichen dem zeitlichen Mittelwert des Quotienten (FA/FB) der Walzkräfte (FA, FB) der Walzkräfte (FA, FB) beim vorherigen Walzwerk entspricht.
  7. Einrichtung zum Walzen eines Metallbandes (12), insbesondere eines gespaltenen Metallbandes, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Walzen des Metallbandes (12) ein Walzgerüst mit einer Walze (10) aufweist, auf deren Walzenenden Walzkräfte (FA, FB) ausübbar sind,

    dadurch gekennzeichnet,
    • daß die Einrichtung zum Walzen eines Metallbandes (12) eine Walzkraftstelleinrichtung zur derartigen Einstellung der auf die Walzenenden wirkenden Walzkräfte (FA, FB) aufweist, daß Quotient (FA/FB) Walzkräfte (FA, FB) zwischen Eins und dem Zweifachen des Kehrwerts des Quotienten (lA/lB) der Abstände (lA, lB) zwischen ihrem jeweiligen Eingriffspunkt (A, B) auf ein Walzenende und Mittellinie (14) des Querschnitts des Metallbandes (12) liegt.






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