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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Metallbändern, insbesondere von Stahlbändern, bei dem das Metallband den Walzspalt mindestens eines Walzgerüsts durchläuft, wobei die den Walzspalt begrenzenden Arbeitswalzen des Walzgerüsts bei Auftreten von Abweichungen der Form des Walzspalts von einer Sollform längs ihrer Drehachsen verschoben werden.
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Wie beispielsweise in T. Nakanishi et al. ”Application of Work Roll Shift Mill -HCW-Mill- to Hot Strip Plate Rolling”, Hitachi Review, Vol. 34 (1985), No. 4, und K. Eckelsbach, G. Kneppe, D. Rosenthal, H. Wolters ”Schedule-Free Rolling Strategies Based on Contour Control for Flexible Hot Strip Mill Concepts”, SMS-Schloemann-Siemag AG, Düsseldorf and Hilchenbach/Germany, ISIDIM '97 Conference Proceedings, Seiten 163–171, erläutert, hat der Arbeitswalzenverschleiß einen maßgeblichen Einfluss auf die Kontur des Walzspaltes. Ebenso wird die Walzspaltkontur durch die in Folge der mit dem Walzbetrieb einhergehenden Erwärmung eintretende ballige Ausformung der Arbeitswalzen, dem so genannten ”thermischen Ballen” oder ”Thermo-Crown”, beeinflusst. Sowohl der Walzenverschleiß als auch der thermische Ballen können so stark werden, dass die Walzspaltkontur und dementsprechend auch das den Walzspalt durchlaufende Metallband über ein Toleranzmaß hinausgehende Abweichungen von der Sollform aufweisen.
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Um trotz der aus dem Walzenverschleiß und der Ballenbildung resultierenden Formabweichungen der Arbeitswalzen eine ordnungsgemäße Walzspaltkontur zu gewährleisten, ist beispielsweise in der
EP 0 276 743 B1 vorgeschlagen worden, die Arbeitswalzen zyklisch gegenläufig längs ihrer Drehachsen zu verschieben. Dabei sind ideal zylindrische oder ballig geschliffene Arbeitswalzen eingesetzt worden.
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Durch diese Praxis kann der Walzenverschleiß und der thermische Ballen deutlich vergleichmäßigt werden, so dass die Gefahr der Entstehung von so genannten High-Spots oder Wulsten auf dem zu walzenden Flachprodukt deutlich vermindert werden kann. In der Praxis gelingt es allerdings nicht, auf diese Weise die betreffenden unerwünschten, Formabweichungen vollständig zu vermeiden.
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Aus der
DE 10 2004 031 354 A1 ist es des Weiteren bekannt, Zwischen- oder Stützwalzen, die in der beispielsweise in der
DE 30 38 865 C1 beschriebenen Weise mit einem so genannten CVC-Schliff versehen sind und an denen die Arbeitswalzen des jeweiligen Walzgerüstes abgestützt sind, axial so zu verschieben, dass die Walzspaltkontur jeweils einen parabolischen Anteil (Anteil 2. Ordnung) aufweist. Bei den in Warmwalzwerken vorliegenden Verhältnissen von Arbeitswalzenlänge zu Arbeitswalzendurchmesser entspricht dieser Anteil dem Anteil der Arbeitswalzenbiegung. Durch Variationen der Biegekraft kann dann ein gegensinniges, zyklisches Verschieben der CVC-Walzen zur Kompensation von Verschleiß vorgenommen werden, ohne dass dadurch die Walzspaltkontur geändert wird. Da die Verschiebung der Zwischen- oder Stützwalzen anders als die direkte Verschiebung der Arbeitswalzen einen deutlich größeren Stellbereich benötigt, um sich auf die Walzspaltkontur auszuwirken, sind dieser Vorgehensweise in der Praxis allerdings enge Grenzen gesetzt. So stellen sich bereits nach vergleichbar kurzer Betriebszeit steile Übergänge zwischen nicht verschlissenem Bereich und unverschlissenem Bereich der Arbeitswalze ein, die zu so genannten strammen Kanten am Walzgut führen. Solche ”strammen Kanten” führen zu kurzwellig gewellten Rändern des jeweils gewalzten Metallbands. Hierzu kann es kommen, wenn die Arbeitswalzen über den Verstellbereich der Arbeitswalzenverschleißkompensation hinaus verschoben werden müssen. Das Auftreten dieses Phänomens erzwingt bei den nach dem bekannten Verfahren eingesetzten Walzen in der Regel einen frühen Walzenwechsel oder führt zu starken Einschränkungen im Rahmen eines Schedule-Free Rolling Programms, d. h. eines Walzprogramms, das ohne Rücksicht auf die Breite des jeweils gewalzten Bandes durchgeführt wird.
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Auch wenn der voranstehend erläuterte Stand der Technik davon ausgeht, dass sich die Walzspaltkontur im Wesentlichen auf eine Parabel, d. h. eine Funktion zweiter Ordnung zurückführen lässt, kann sich die Form des Walzspalts in der Praxis jedoch zusätzlich aus Anteilen vierter sowie starken Anteilen noch höherer Ordnung zusammensetzen. Dies gilt insbesondere bei sehr hohen Walzdrücken, wie sie bei der Erzeugung geringster Zieldicken des Walzguts benötigt werden. Besonders wirken sich die Anteile vierter und höherer Ordnung an der Kontur des Walzspalts dann aus, wenn ein Walzgut gewalzt werden muss, dessen Breite verglichen mit der Breite des Walzspaltes groß ist, so dass sich ein ungünstig großes Verhältnis von Arbeitswalzen- zu Walzgutbreite ergibt. Gerade beim Walzen von Walzgut mit großen Breiten können diese Bedingungen zu erheblichen Planheitsfehlern führen, da bei dünnem Metallband nahezu kein Materialfluss quer zur Walzrichtung erfolgen kann.
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Um den Einfluss der Formanteile höherer Ordnung zu minimieren, sind in der
EP 0 294 544 B1 und der
WO 03/022470 Walzenschliffe vorgeschlagen worden, welche ebenfalls durch gegensinniges, axiales Verschieben Anteile vierter und höherer Ordnung beeinflussen.
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Weiterhin sind aus
EP 0 672 471 B1 so genannte ”Anti-Wulst-Walzen” bekannt, durch deren gegensinniges axiales Verschieben Formanteile höherer Ordnung vornehmlich im Randbereich der Walzspaltkontur beeinflusst werden können. Für den Fall, dass diese zwecks Verschleiß- und Thermo-Ballen-Ausgleich zyklisch gegeneinander verschoben werden, würden folglich Anteile vierter bzw. höherer Ordnung erzeugt, welche durch die Biegung nicht zu kompensieren sind. Des Weiteren besteht die Gefahr von strammen Kanten, wenn die Walzen nach langer Walzdauer verschoben werden. Bei Verwendung dieser Walztypen ist dementsprechend eine noch stärke Limitierung des Walzprogramms erforderlich.
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Der eingangs genannte Stand der Technik nach der
US 5,950,478 A , von dem die Erfindung ausgeht, offenbart ein Verfahren, bei dem zur Vergleichmäßigung des Verschleißes der Walzen eines Warmwalzgerüstes und zum Steuern des Querschnittverlaufs eines in dem jeweiligen Warmwalzgerüst gewalzten Warmbands eine Walzenverstellung vorgenommen wird. Die Verstellung erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem jeweils einzustellenden Querschnittsverlauf und dem jeweiligen Verschleiß. Zu diesem Zweck werden die Walzen gegenläufig oder gleichgerichtet jeweils um denselben Betrag verschoben. Wesentlich ist lediglich, dass beide Walzen über dieselben Stellwege verstellt werden.
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Trotz der großen Zahl von Versuchen, die negativen Einflüsse der Formveränderung der Walzen eines Walzgerüstes in Folge von Verschleiß und Erwärmung zu kompensieren oder zu beseitigen, lassen sich Formanteile vierter und höherer Ordnung an der Walzspaltkontur in der Praxis nur schwer korrigieren. Dies gilt insbesondere in Warmwalzstraßen, bei denen das jeweils zu walzende Gut im Vergleich zur Breite der Walzen breit ist. Im Ergebnis führt dies dazu, dass trotz Verwendung besonders geschliffener Walzen und einer zyklischen, gegensinnigen Verschiebung der Walzen Unplanheiten des erhaltenen Walzguts in Kauf genommen werden müssen.
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Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, Flachprodukte zu walzen, die hinsichtlich Maßhaltigkeit höchste Anforderungen erfüllen. Insbesondere sollte dieses Verfahren beim Warmwalzen von Stahlbändern, speziell von gegossenen Bändern, verbesserte Planheitswerte gewährleisten.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Mit der Erfindung steht eine Möglichkeit zur Verfügung, mit der ein zyklisches Verschieben zwecks Homogenisierung des Verschleißes und des Einflusses des thermischen Ballens auf das Walzergebnis durchgeführt werden kann, wobei insbesondere der Einfluss, der Formanteile vierter und höherer Ordnung gleichermaßen minimiert werden kann. Dabei erlaubt es die erfindungsgemäße Vorgehensweise, größere Verschiebewege zu nutzen und damit die nutzbare Einsatzzeit der Walzen zu verlängern sowie die Kontur des Walzspaltes auf einfache Weise zu optimieren, indem die Art und Weise, wie das Verschieben durchgeführt wird, an die jeweilige Ausbildung des Verschleißprofils der Walzen angepasst wird.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung zunächst vor, die Arbeitswalzen eines Walzgerüstes nicht gegensinnig, also in jeweils unterschiedliche, entgegengesetzte Richtungen zu verschieben, sondern gleichsinnig, d. h. jeweils in dieselbe Richtung zu bewegen. Gleichzeitig stellt die Erfindung eine Verschiebestrategie zur Verfügung, die eine optimal lange Nutzung der Walzen erlaubt.
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Sobald dies aufgrund des Walzenverschleißes angezeigt ist, werden erfindungsgemäß somit die Arbeitswalzen eines Walzgerüstes gleichsinnig parallel zueinander verschoben. Diese erfindungsgemäß durchgeführte Parallelverschiebung führt nicht nur zu einer optimierten Planheit, da die Kontur des Walzspaltes selbst durch die Verschiebung nicht verändert wird. Überraschend hat sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, dass trotz der jeweils nur in eine Richtung gehenden Verschiebung beider Walzen das Bandseine Laufrichtung und einen Laufweg beibehält. D. h., durch die erfindungsgemäß jeweils gemeinsam in eine Richtung erfolgende Verstellung der Walzen wird der Bandlauf nicht gestört.
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Dabei kann aufgrund der erfindungsgemäß ermöglichten extrem langen Verschiebewege und der ebenso problemlos möglichen hohen Verschiebegeschwindigkeit die Verschiebestrategie so gewählt werden, dass der Walzspalt sich einer Funktion zweiter Ordnung folgend parabelförmig ausbildet. Diese Formabweichung kann wiederum auf einfache Weise dadurch beseitigt werden, dass die jeweiligen Walzen einzeln oder gemeinsam einer Biegebelastung unterworfen werden.
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Durch Einsatz von Walzenschliffen fünfter Ordnung, so genannter ”CVC-Plus-Walzen”, bzw. näherungsweise 5ter Ordnung, so genannter ”Smart-Crown-Walzen”, die mit Formanteilen dritter oder noch höheren, ungeraden Ordnungen kombiniert werden können, kann der Stellbereich, über den bei erfindungsgemäßer Arbeitweise die Kontur des Walzspaltes beeinflusst werden kann, deutlich erweitert werden. Dies gilt auch für entsprechend modifizierte Anti-Wulst-Walzen sowie so genannte ”Tapered-” bzw. ”CVC-Tapered-Walzen”.
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Um bei einem gleichsinnigen, axialen Verschieben der Arbeitswalzen keine Walzspaltkonturveränderungen zu erhalten, muss eine konstante Walzspaltkontur über die Breite beibehalten werden. Wesentlich ist in diesem Fall also, dass die Walzen eine symmetrische, insbesondere spiegelsymmetrische Form aufweisen. So ist dafür zu sorgen, dass in einer bestimmten Verschiebestellung, der so genannten ”Neutralstellung”, der Abstand zwischen den Walzen und damit die Walzspaltkontur über die Breite gesehen konstant ist. Hierbei können die Walzendurchmesser über die Breite variabel sein. D. h. eine positive Schliffkontur der unteren Arbeitswalze an einem bestimmten Punkt, bezogen auf einen virtuellen Nullpunkt in der Ballenmitte, entspricht einer negierten Schliffkontur der oberen Arbeitswalze an diesem Punkt. Dies ist bei Walzenschliffen nach
DE 30 38 865 C1 (Walzspaltkontur zweiter Ordnung),
EP 0 294 544 B1 und
WO 03/022470 (Walzspaltkontur zweiter und vierter Ordnung) sowie bei spiegelbildlichen Ausführungen der Walzenschliffe (z. B. in
EP 0 672 471 B1 , Walzenschliff höherer Ordnung) gegeben.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht in Folge der erfindungsgemäß angewendeten gleichsinnigen Verschiebung der Walzen allerdings darin, dass durch größere Verschiebewege bei Walzenschliffen dritter Ordnung (z. B. CVC-Schliffe, welche durch Biegung kompensierbar sind) und durch erstmalig mögliches Verschieben von Walzenschliffen fünfter und höherer ungerader Ordnung die Möglichkeit besteht, durch Verschleiß und den thermischen Ballen entstehende Unplanheiten sicher zu vergleichmäßigen. Hierdurch wird beispielsweise der Einsatz von Walzschliffen fünfter oder näherungsweise fünfter Ordnung in Warmwalzgerüsten überhaupt erst sinnvoll möglich. Gerade in Warmwalzgerüsten tritt im Bereich der Kanten des Walzgutes ein verstärkter Verschleiß auf und die Walzen neigen aufgrund der hohen Walztemperaturen zur Ausbildung eines thermischen Ballens.
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Um Anteile vierter oder höherer Ordnung in der Walzspaltkontur einzustellen, kann das zyklische, parallele Verschieben unterbrochen werden und der Walzensatz in die Neutralstellung geschoben werden. Anschließend kann dann der Walzsatz gegensinnig verschoben werden, um die gewünschten Walzspaltkonturen einzustellen. Dabei können beide Walzen verschoben werden, oder es kann die eine Walze stillstehen, während die andere in die jeweils erforderliche Position gebracht wird.
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Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise und Verwendung von Walzschliffen dritter Ordnung müssen im Walzspalt keine Anteile zweiter Ordnung mehr kompensiert werden. Dementsprechend besteht bei einer solchen Konstellation die Gefahr der Entstehung von Unplanheiten durch nicht exakt berechnete Verschiebe-/Biege-Sensitivitäten nicht mehr.
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Durch erfindungsgemäßes Verschieben nur einer Walze bei einem Walzenschliff fünfter oder näherungsweise fünfter Ordnung können einseitige Viertelwellen (Unplanheiten dritter Ordnung) beseitigt werden. Hierzu muss die jeweilige Gegenwalze in ihrer Neutralstellung stehen. Die dabei zusätzlich entstehenden Anteile nullter, erster und zweiter Ordnung können durch Schließen des Spaltes, Schwenken und Biegen kompensiert werden. Die dabei zu berücksichtigenden Stellwerte können in an sich bekannter Weise berechnet werden.
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Alternativ können, anstelle der zuvor genannten Berechnungsmöglichkeiten, für die Anteile nullter und erster Ordnung auch Monitorregelungen bzw. Schwenkkompensationen verwendet werden, wie sie in der
DE 197 18 529 A1 beschrieben sind. Bei Warmwalzgerüsten kann dieser Effekt auch durch schnelle Aktuatoren, wie der differentiellen Biegung, abgelöst oder unterstützt werden, da dort näherungsweise gleiche geometrische Verhältnisse vorliegen. Durch die einseitige Variation der Biegekraft wird in der Walzspaltkontur hierdurch in guter Näherung ebenfalls ein Anteil dritter Ordnung erzeugt.
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Wird bei einem Walzenschliff dritter Ordnung nur eine Walze verschoben, kann dies auch außerhalb der Neutralstellung erfolgen. Dementsprechend sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, den Walzensatz unabhängig von bzw. zusätzlich zu seiner erfindungsgemäßen Parallelverschiebung für eine ergänzende Verschleiß- und Thermo-Ballen-Vergleichmäßigung auch gegensinnig zu verschieben. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Walzspaltkonturveränderung zweiter Ordnung herbeigeführt werden. Auch hierbei sollten dann die Anteile nullter und erster Ordnung entsprechend kompensiert werden. Des Weiteren können beispielsweise Walzen, die zum Beispiel entsprechend dem in der
EP 0 294 544 B1 oder dem in der
WO 03/022470 beschriebenen Stand der Technik geformt sind, auch singulär verschoben werden, um am Walzgut festgestellte nichtsymmetrische Unplanheiten dritter Ordnung zu beseitigen. Bei einer derartigen Verschiebung kann der durch die Verschiebung erzeugte Formanteil dritter Ordnung auch durch eine differenzielle Arbeitswalzenbiegung abgelöst werden. Hierbei wird auf einer Seite entsprechend stärker bzw. schwächer gebogen. Der bei beiden Methoden zusätzlich entstehende Anteil erster Ordnung kann wiederum durch Schwenken und der Anteil zweiter Ordnung durch Verringerung oder Erhöhung der auf die Walzen wirkenden Gesamtbiegekraft beseitigt werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die erfindungsmögliche Verwendbarkeit von Walzschliffen fünfter und höherer, ungerader Ordnung (einzeln und oder in Kombination miteinander sowie Schliffen dritter Ordnung) die durch hohe Walzdrücke bzw. Walzkräfte andernfalls hervorgerufenen Unplanheiten vollständig beseitigt werden können. Dabei bleibt die Möglichkeit des zyklischen verschleißorientierten Verschiebens durch Parallelverschiebung unverändert erhalten. Die Erfindung erlaubt es dementsprechend, besonders dünne Bänder, insbesondere Warmbänder, zu walzen, die sich durch eine hervorragende Maßhaltigkeit auszeichnen.
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Die erfindungsgemäß unabhängig vom jeweils verwendeten Walzenschliff ermöglichten hohen Verschiebewege erlauben eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verlängerte Nutzungszeit der erfindungsgemäß verstellten Walzen eines Walzgerüstes.
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Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Anwendung an Walzgerüsten, die hinter dem Gießteil einer Dünnbrammengießanlage oder einer Bandgießanlage angeordnet sind. Insbesondere Anlagen des letztgenannten Typs liefern Gussmaterial von konstanter Breite, so dass sich die Verschleißparameter und die sich daraus ergebende Strategie der Verschiebung der Walzen im Voraus exakt bestimmen lassen.
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Zu beachten ist, dass die Walzenbiegung, wie erwähnt, bei den in Warmwalzstraßen in der Praxis vorliegenden Verhältnissen von Walzendurchmesser zu Walzballenbreite und Walzgutbreite, im Walzspalt Konturanteile zweiter Ordnung erzeugt. Bei entsprechenden Kaltwalzgerüsten bzw. Tandemstraßen werden dagegen durch die Biegung eher Anteile vierter Ordnung erzeugt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erlaubt es in jedem dieser Anwendungsfälle, die jeweiligen Arbeitswalzen jeweils so zu verstellen, dass ein optimales Walzergebnis erzielt wird.
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Eine im Hinblick auf eine Optimierung der Nutzungszeit und der Vergleichmäßigung des Verschleißbildes der Arbeitswalzen vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Startposition und dem Erreichen des Maximalwerts der Verschiebeposition mindestens sechs, insbesondere mindestens zehn Wechsel der Verschieberichtung durchgeführt werden. Als Faustregel kann somit gesagt werden, dass, je häufiger die Richtungswechsel bis zum Erreichen des Maximalwertes sind, desto besser ist das Walzergebnis.
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Praktische und theoretische Untersuchungen haben allerdings ergeben, dass der Verschleiß der Arbeitswalzen auch dadurch minimiert werden kann, dass zwischen zwei Walzungen an betragsmäßig jeweils maximalen Verschiebepositionen der Arbeitswalzen mindestens eine Walzung durchgeführt wird, bei der die Arbeitswalzen eine zwischen den betreffenden maximalen Verschiebepositionen angeordnete Verschiebeposition einnehmen.
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Als Richtwert für die Auslösung einer Verschiebung kann der Abschluss des Walzens eines Metallbands oder der erfolgte Durchlauf einer bestimmten Lauflänge des zu walzenden Metallbands während des Walzens genommen werden. Praktische Erfahrungen zeigen, dass beispielsweise beim Warmwalzen von einem eine übliche Länge aufweisenden Stahlband ein so hoher Verschleiß der Arbeitswalzen eintritt, dass unter den üblicherweise geltenden Betriebsbedingungen anschließend eine Verstellung der Walzen erforderlich ist, um auch für die darauf folgend gewalzten Bänder optimale Walzergebnisse garantieren zu können. Dementsprechend sieht eine für die Praxis besonders wertvolle Ausgestaltung der Erfindung vor, dass bei an einer Verschiebeposition angeordneten Arbeitswalzen mindestens ein Metallband über seine gesamte Länge gewalzt wird und dass nach Beendigung des Walzens dieses Metallbands eine Verschiebung der Arbeitswalzen vorgenommen wird.
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Um die Ballenausbildung der Arbeitswalzen in Folge ihrer Erwärmung noch effektiver auszugleichen, kann es jedoch auch zweckmäßig sein, unter Berücksichtigung der durch die Konstruktion des jeweiligen Walzgerüstes und der jeweils angewendeten Walzparameter vorgegebenen Grenzen (Verschiebekraft, Walzgeschwindigkeit, Walzkraft, Schraubwirkung von Walzenschliffen, Reibungsbeiwert) ein stetiges und möglichst schnelles, gleichsinniges Verschieben der Arbeitswalzen durchzuführen. Insbesondere beim Endlos- bzw. Semi-Endlos-Walzen bietet sich ein solches Verschieben unter Last an. Dies kann kontinuierlich oder nach bestimmten Walzlängen etc. erfolgen.
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Um möglichst große Freiheiten bei der Einstellung der Walzspaltkontur zu haben, ist es günstig, wenn die Arbeitswalzen zur Einstellung einer bestimmten Walzspaltkontur in an sich bekannter Weise in eine oder mehrere Richtungen verschwenkt und/oder gebogen werden können. Beispielsweise in Folge sowohl der Entstehung eines thermischen Ballens an den Arbeitswalzen und beim Einsatz von Walzen mit parabolischem oder CVC-Walzenschliff zweiter Ordnung, die zur Einstellung einer bestimmten Walzspaltkontur gegensinnig verschoben sind, als auch bei Walzgerüsten mit verschiebbaren Biegeblöcken kommt es bei einer anschließenden erfindungsgemäß gleichsinnigen Verschiebung zu einer Verlagerung des Wendepunktes der Walzspaltparabel aus der Bandmitte hinaus. Diese Abweichung führt im Walzspalt zu einer Formabweichung, die sich in einer einfachen, als Polynom erster Ordnung beschreibbaren Schiefstellung des Walzspaltes äußert. Diese Formabweichung kann dadurch beseitigt werden, dass die Arbeitswalzen zum Öffnen des Walzspalts in Richtung der Verschiebung verschwenkt werden. Letzteres ist bei einem Schwenken um die Mittelachse des Walzensatzes nicht erforderlich.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch in zur Verdeutlichung stark überhöhter Darstellung:
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1 ein Arbeitswalzenpaar mit einem CVC-Schliff dritter Ordnung in Startposition (”0”-Stellung) zu Beginn des Walzprozesses bzw. im Neuzustand der Arbeitswalzen;
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2 eine gleichsinnige Verschiebung der in 1 gezeigten Arbeitswalzen;
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3 ein Arbeitswalzenpaar mit einem CVC-Schliff fünfter Ordnung in Startposition (”0”-Stellung) zu Beginn des Walzprozesses bzw. im Neuzustand der Arbeitswalzen;
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4 eine gleichsinnige Verschiebung der in 3 gezeigten Arbeitswalzen;
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5 eine erfindungsgemäße Verschiebestrategie;
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6 die sich bei einer erfindungsgemäßen Verschiebestrategie beim Warmwalzen eines Stahlbands ergebenden Formabweichungen;
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7 die sich ohne Kompensation von Verschleiß und thermischer Ballenbildung der Arbeitswalzen beim Warmwalzen des Stahlbands ergebenden Formabweichungen.
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Bei der in den 1 und 3 jeweils dargestellten Startposition der im Neuzustand eingesetzten Arbeitswalzen A1/1, A1/2 ergibt sich sowohl für die einen Walzenschliff dritter Ordnung (1, 2) als auch für die einen Walzenschliff fünfter Ordnung (3, 4) aufweisenden Arbeitswalzen A2/1, A2/2 eine lineare Walzspaltkontur, die eine optimierte Planheit des jeweils zu walzenden Stahlbands S gewährleistet.
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Bei Auftreten von über einen Toleranzbereich hinausgehenden Formabweichungen des den Walzspalt verlassenden Stahlbands S oder vorsorglich vor jedem Walzen eines neuen Stahlbands S werden die Arbeitswalzen A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 in der erfindungsgemäßen Weise als Paar gleichsinnig gemeinsam in eine Richtung R– oder R+ längs ihrer Drehachsen L1, L2 bewegt. Obwohl dabei die Mitte der Arbeitswalzenpaare A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 gegenüber der Mittelachse M des Stahlbands S verschoben wird, kommt es dabei überraschender Weise zu keiner Störung (Säbelbildung) des Bandlaufs des Stahlbands S, durch die dessen Form beeinträchtigt wird. Stattdessen behält der Walzspalt aufgrund der parallel erfolgenden Verschiebung der Arbeitswalzenpaare A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 seine optimale, in der Startstellung (1, 3) eingestellte Form bei.
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Die gleichsinnige Verschiebung der Arbeitswalzenpaare folgt dabei der Verschiebestrategie, die in 5 beispielhaft dargestellt ist. In dem in 5 dargestellten Koordinatensystem sind die beim Warmwalzen von in einer Bandgießmaschine des Zweirollen-Typs gegossenen Stahlbänder S1–S53 jeweils eingestellten Verschiebpositionen V1–V53 der dabei eingesetzten, hier im Einzelnen nicht gezeigten Arbeitswalzen dargestellt, die beispielsweise entsprechend der in den 1–4 dargestellten Arbeitswalzen A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 geformt sein können. Alle Stahlbänder S1–S53 hatten dieselbe Breite.
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In 5 markiert die Lage der Abszisse (x-Achse) die Startposition, in der die Arbeitswalzen in der in den 1 bzw. 3 dargestellte Lage angeordnet sind (”0”-Lage der Arbeitwalzen). Auf der Ordinate (y-Achse) sind jeweils die Verschiebepositionen V1–V53 angegeben, die die Arbeitswalzen jeweils nach einer Verschiebung in bezogen auf die Startposition positiver R+ (in den
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1–4 nach rechts weisenden) bzw. negativer R– (in den 1–4 nach links weisenden) Richtung einnehmen.
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Bei der hier beschriebenen Verschiebestrategie sind die Arbeitswalzen jeweils nach Abschluss des Warmwalzens. eines der Stahlbänder S1–S53 in der erfindungsgemäßen Weise gleichsinnig parallelverschoben worden, weil nach jedem Durchlauf eines Stahlbandes ein Verschleißzustand der Arbeitwalzen erreicht war, der eine entsprechende Verschiebung erforderlich machte.
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Demnach ist das erste Stahlband S1 bei in Startposition V1 (”0”-Lage) befindlichen Arbeitswalzen warmgewalzt worden. Nach Abschluss des Warmwalzens des Stahlbands S1 sind die Arbeitswalzen in positiver Verschieberichtung R+ verschoben worden, bis eine erste Verschiebeposition V2 erreicht war. In dieser Verschiebeposition V2 der Arbeitswalzen ist das Stahlband S2 vollständig gewalzt.
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Grundsätzlich wäre es möglich gewesen, ausgehend von der Verschiebeposition V2 eine weitere Verschiebung in Verschieberichtung R+ (Verschiebung nach rechts) vorzunehmen. Vorliegend ist jedoch die Verschiebeposition V2 als erste maximale Verschiebeposition angesehen worden, an der ein erster Wechsel der Verschieberichtung erfolgt.
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Dementsprechend sind die Arbeitswalzen nach Beendigung des Warmwalzens des Stahlbands S2 in Verschieberichtung R– verschoben worden, bis eine Verschiebeposition V3 erreicht war, die bezogen auf die Startposition V1 im negativen Bereich der Verschiebung lag. Bei an dieser Verschiebeposition V3 befindlichen Arbeitswalzen erfolgte das Warmwalzen des Stahlbands S3.
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Da die bezogen auf die Startposition im negativen Bereich (Verschiebung nach links) liegende Verschiebeposition V3 einen geringeren Abstand zu der Startposition V1 aufwies als die zuvor erreichte Verschiebeposition V2, also betragsmäßig kleiner war als die Verschiebeposition V2, sind die Arbeitswalzen nach Beendigung des Warmwalzens des Stahlbands S3 noch einmal in der negativen Verschieberichtung R– verschoben worden, bis die Verschiebeposition V4 erreicht war. Diese befand sich im gleichen Abstand zur Startposition V1 wie die zuvor in Verschieberichtung R+ erreichte maximale Verschiebeposition V2.
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Dementsprechend sind die Arbeitswalzen nach dem Warmwalzen des Stahlbands S4 an der nun für die Verschieberichtung R– maximalen Verschiebeposition V4 gemeinsam in Verschieberichtung R+ verschoben worden, bis die Verschiebeposition V5 erreicht war. Da der Abstand dieser Verschiebeposition V5 zur Startposition V1 betragsmäßig kleiner war als der Abstand der zuvor erreichten maximalen Verschiebeposition V4, sind die Arbeitswalzen nach dem an der Verschiebeposition V5 erfolgenden Warmwalzen des Stahlbands S5 weiter in Verschieberichtung R+ verschoben worden, bis die Verschiebeposition V6 erreicht ist.
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Deren Abstand zur Startposition V1 war betragsmäßig größer als der Abstand der Verschiebeposition V4 zur Startposition, so dass nach Abschluss des an der Verschiebeposition V6 erfolgenden Warmwalzens des Stahlbands S6 ein erneuter Wechsel der Verschieberichtung vorgenommen worden ist.
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Die voranstehend erläuterte Vorgehensweise ist für die Stahlbänder S7–S26 (Verschiebepositionen V7–V26) fortgesetzt worden. Bemerkenswert ist dabei, dass die Verstellpositionen V15, V19, V21, V23 und V25 der Arbeitswalzen beim Warmwalzen der Stahlbänder S15, S19, S21, S23 mit der Startposition V1 übereinstimmten.
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Bei erreichen der Verstellposition V26 hatte der Verstellweg der Arbeitswalzen einen Maximalwert erreicht, von dem ab sich die Abfolge der Verschiebung der Arbeitswalzen umkehrte.
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Dementsprechend sind die Arbeitswalzen nach Abschluss des an der Verstellposition V26 erfolgenden Warmwalzens des Stahlbands S26 in Verschieberichtung R– zunächst verschoben worden, bis die Verschiebestellung V27 erreicht war. Diese fiel mit der Startposition V1 zusammen. Auch wenn die Verstellposition V27 in Bezug auf die Startposition V1 zwar bereits betragsmäßig kleiner war als die Verstellposition V27, sind nach Abschluss des Warmwalzens des Stahlbands S27 an dieser Verstellposition V27 die Arbeitswalzen weiter in Verschieberichtung R– bis zu einer Verschiebeposition V28 verschoben worden, da die Verstellposition V27 aufgrund ihres nicht bestehenden Abstandes zur Startposition V1 als solches keinen maximalen Verschiebewert darstellte.
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Der Abstand der Verschiebeposition V28 zur Startposition V1 war gleich dem Abstand zwischen der den Maximalwert der Verschiebung markierenden Verschiebeposition V26 und der Startposition V1. Nach dem an der Verschiebeposition V28 erfolgenden Warmwalzen des Stahlbands S28 ist daher die Verschieberichtung gewechselt worden. Die Arbeitswalzen sind demgemäß wieder in Verschieberichtung R+ verschoben worden, bis die Verschiebeposition V29 erreicht war, die wiederum mit der Startposition V1 übereinstimmte.
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Nach dem Warmwalzen des Stahlbands S29 an der Verschiebeposition V29 sind die Arbeitswalzen daher weiter in Verschieberichtung R+ verschoben worden, bis die Verschiebeposition V30 erreicht war. Diese entsprach der Verschiebeposition V22 und hatte dementsprechend betragsmäßig einen geringeren Abstand zur Startposition V1 als die Verschiebeposition V28. Sie ist daher als maximale Verschiebeposition angesehen worden, an der eine weitere Umkehr der Verschieberichtung erfolgte.
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Diese Vorgehensweise ist fortgesetzt worden, bis die Verschiebeposition V53 erreicht worden ist, die mit der Startposition V1 zusammenfällt und an der eine weitere Verkürzung des Verschiebeweges in Anbetracht des Verschleißzustandes der Arbeitswalzen nicht mehr zweckmäßig erschien. Die Verschiebeposition V53 stellt als solche einen Minimalwert dar, an dem zu entscheiden ist, ob der beschriebene Verschiebezyklus ggf. mit anderen, insbesondere kürzeren Verschiebewegen, jedoch in der prinzipiell selben Abfolge der Richtungswechsel wiederholt oder mindestens eine der Arbeitswalzen A1/1, A1/2 bzw. A2/1, A2/2 aufgrund ihres sich in unzulässig großen Formabweichungen des gewalzten Metallbandes S niederschlagenden Verschleißzustandes ausgetauscht werden muss.
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Bei der zuvor beschriebenen Verschiebestrategie sind die zwischen der der Startposition V1 bis zum Erreichen der den Maximalwert der Verschiebung darstellenden Verschiebeposition V26 erreichten Verstellpositionen V1–V26 bezogen auf die Verschiebeposition V27 spiegelsymmetrisch zu den zwischen der Verschiebeposition V28–V54 eingestellten Verschiebepositionen angeordnet. D. h., bei der hier erläuterten Verschiebestrategie erfolgt die von der Startposition V1 ausgehende betragsmäßige Zunahme der jeweils maximalen Verschiebepositionen V2, V4, V6, V8, V10, V12, V14, V16, V18, V20, V22, V24, V26 in derselben Weise wie die von der Verstellposition V28 ausgehende betragsmäßige Reduzierung der maximalen Verschiebepositionen V28, V30, V32, V34, V36, V38, V40, V42, V44, V46, V48, V50, V52 bis zum Erreichen der letzten, den Minimalwert der Verschiebung markierenden Verschiebeposition V53.
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Der voranstehend beschriebene Zyklus kann solange wiederholt werden, bis es zu einer außerhalb der zulässigen Toleranzen bzw. unerwünschten Formabweichung des Metallbandes insbesondere in dessen Randbereichen kommt. Dann ist der Verschiebeweg entsprechend einzukürzen bzw. das zyklische Verschieben völlig einzustellen.
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Die hier beschriebene Verschiebestrategie hat sich besonders bei Walzgerüsten bewährt, die an einer Bandgieß- oder Dünnbrammenanlage stehen. Andere Strategien, insbesondere solche, bei denen die Zu- und Abnahme der jeweiligen maximalen, einen Richtungswechsel der Verschiebung auslösenden Verschiebepositionen nicht in der beschriebenen Weise symmetrisch angeordnet sind, können insbesondere dann erforderlich sein, wenn in dem Walzgerüst Metallbänder unterschiedlicher Breite gewalzt werden. Idealerweise wird in diesem Zusammenhang dann das komplette Walzprogramm einer Walzenreise berücksichtigt, wie dies in der
EP 0 953 384 A2 beschrieben ist.
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In 6 ist dargestellt, wie durch die erfindungsgemäße Verschiebestrategie der Einfluss des Verschleißes X und der in Folge der Erwärmung eintretenden Balligkeit B der Arbeitswalzen auf das Walzergebnis kompensiert wird. Zu beachten ist dabei, dass bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise nicht nur eine optimierte Planheit des jeweils erhaltenen Stahlbands S erzielt wird, sondern dass auch die Ausbildung von strammen Kanten K vermieden wird. Der über den anhand von 5 erläuterten Verstellzyklus überstrichene Verschiebebereich E der Arbeitswalzen ist in 6 ebenfalls angedeutet.
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Zum Vergleich ist in 7 angedeutet, welches Bandprofil sich mit zunehmendem Verschleiß X und zunehmender Balligkeit B der Arbeitswalzen einstellt, wenn keine Verstellung der Arbeitswalzen vorgenommen wird.