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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum reversierenden Walzen von Walzprodukten aus Metall, insbesondere zum Warmwalzen von Walzprodukten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
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Hintergrund der Erfindung
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Beim Warmwalzen von Aluminium werden Barren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, auch als „Ingots“ bezeichnet, auf eine für das Vorwalzen geeignete Temperatur gebracht, beispielsweise ca. 400 bis 600 °C, und anschließend etwa über einen Barrenkipper oder dergleichen auf einen Rollgang aufgegeben, der den Barren an eine Vorwalzstraße mit einem oder mehreren Walzgerüsten transportiert. Die Vorwalzstraße walzt den Barren üblicherweise reversierend in mehreren Stichen auf eine gewünschte Dicke. In einem definiertem Abstand zum Vorgerüst sind eine oder mehrere Schopfscheren installiert, um die während und aufgrund des Walzens erzeugten minderwertigen Bandenden zu beschneiden.
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Eine solche Warmwalzstraße für Aluminium geht beispielsweise aus der
WO 2005/049241 A1 hervor.
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Durch das reversierende Walzen in einer Vorwalzstraße verlängert sich der Barren bzw. das Band entsprechend der Reduktion mit jedem Stich. Der Rollgang vor und hinter der Vorwalzstraße muss entsprechend lang dimensioniert sein, um das gesamte Produkt bis zu der von der Vorwalzstraße erzeugten Endabmessung aufnehmen zu können. Bei der Bereitstellung des nächsten Walzproduktes ergibt sich in Abhängigkeit von der Gestaltung des Rollganges, der Barren-Aufgabeeinrichtung und des Barrentransports eine entsprechende Walzpause für die Vorwalzstraße der Anlage. Das Aufgeben des nächsten Barrens auf den Rollgang ist während des Walzprozesses des vorherigen Barrens/Bandes nicht ohne weiteres möglich, da der entsprechende Rollgang für den reversierenden Transport während des Walzens belegt ist.
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Eine Zeitersparnis kann dadurch erreicht werden, dass der Abstand des Barrenkippers oder einer vergleichbaren Aufgabeeinrichtung zur Vorwalzstraße entsprechend groß ist und das vorhergehende Band beim letzten Reversiervorgang (Richtungswechsel) auf dem Rollgang nicht unter der Position des Barrenkippers liegen bleibt. Dadurch kann das Auflegen des nächsten Barrens auf den Rollgang schon vor dem letzten Richtungswechsel auf dem entsprechenden Rollgang begonnen werden und parallel zum Vorwalzprozess des vorherigen Bandes stattfinden.
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Die Walzpause zwischen zwei Walzprodukten hängt dabei von der Länge des vorherigen Bandes beim letztmaligem reversieren auf dem entsprechenden Rollgang, dem Geschwindigkeitsverlauf dieses Bandes zurück zur Vorwalzstraße und dem Geschwindigkeitsverlauf beim Transport des nächsten Barrens bis zur Vorwalzstraße ab. Durch diese kinematischen Randbedingungen kann die notwendige Walzpause zwischen zwei Walzprodukten für die Vorwalzstraße sehr individuell ausfallen, wobei jedoch zumeist eine Pausenzeit der Vorwalzstraße von ca. 50 s deutlich überschritten wird.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum reversierenden Walzen von Walzprodukten aus Metall, vorzugsweise zum Warmwalzen von Walzprodukten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bereitzustellen, insbesondere die Produktivität zu erhöhen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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Die Vorrichtung dient zum reversierenden Walzen von Walzprodukten aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Vorrichtung fungiert insbesondere als Warmwalzstraße zum Warmwalzen von Walzprodukten, beispielsweise bei ca. 350 bis 600 °C.
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Die Vorrichtung weist einen Rollgang auf, der eingerichtet ist, um die Walzprodukte entlang einer Förderlinie zu transportieren. Das Walzprodukt wird üblicherweise in Form eines Barrens an einer Aufgabeposition auf den Rollgang aufgegeben, beispielsweise mittels eines Krans und/oder eines Barrenkippers oder dergleichen, und dann über den Rollgang in einer Hauptförderrichtung entlang der Förderlinie transportiert.
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Die Vorrichtung weist ferner eine Vorwalzstraße auf, die mindestens ein Vorgerüst umfasst und eingerichtet ist, um die Walzprodukte reversierend zu walzen. Während des reversierendenden Walzens definiert bzw. belegt das Walzprodukt einen Reversierbereich des Rollgangs. Damit ist jener Bereich gemeint, der für das Walzprodukt auf dem Rollgang bereitgestellt bzw. freigehalten werden muss, um entsprechend unter stichweiser Verlängerung in der Vorwalzstraße hin und her bewegt werden zu können. Mit kleiner werdender Dicke durch das Walzen in der Vorwalzstraße wird das Walzprodukt proportional länger. Dementsprechend verlängert sich der Reversierbereich des Rollgangs nach jeder Abnahme.
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Die Vorgerüste der Vorwalzstraße liegen vorzugsweise als Quarto-Ausführung vor, mit je zwei den Walzspalt ausbildenden Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen. Vorzugsweise umfasst die Vorwalzstraße höchstens zwei Walzgerüste. Im reversierenden Betrieb wird nach jedem Prozessschritt bei dem ein und/oder mehrere Gerüste in der Vorwalzstraße durchlaufen wurde(n) die Drehrichtung der Walzen umgekehrt, und das Walzprodukt wird in entgegengesetzter Richtung erneut durch die Vorwalzstraße gefahren. Das Walzen in der Vorwalzstraße umfasst auf diese Weise mehrere Prozessschritte mit entsprechenden Abnahmen bzw. Reversiervorgängen, bevor das Walzprodukt auf die gewünschte Dicke (vor)gewalzt ist und in Hauptförderrichtung entlang der Förderlinie weiteren Prozessen zugeführt werden kann. Zusammenhängende Prozessschritte werden dabei als sogenannte Walz- und/oder Prozessphase zusammengefast.
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Die Vorrichtung weist gemäß der Erfindung eine Transfereinrichtung auf, die innerhalb des Reversierbereichs angeordnet ist, vorzugsweise vor der Vorwalzstraße, d.h. stromaufwärts der Vorwalzstraße in Hauptförderrichtung gesehen. Die Transfereinrichtung ist eingerichtet, um die Walzprodukte aus dem Rollgang in einen Wartebereich und zurück zu transferieren. Der Wirkbereich der Transfereinrichtung innerhalb des Reversierbereichs wird im Folgenden als Transferbereich bezeichnet.
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Gesteuert und/oder geregelt wird der Prozessablauf von einer Steuereinrichtung, die mit dem Rollgang, der Vorwalzstraße und der Transfereinrichtung in Kommunikation steht. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, um während des reversierenden Walzprozesses eines ersten Walzprodukts ein zweites Walzprodukt über den Rollgang an die Transfereinrichtung zu transportieren und mittels der Transfereinrichtung aus dem Rollgang in den Wartebereich zu transferieren, so dass der Reversierbereich des Rollgangs für den nächsten Stich des im Walzprozess befindlichen, ersten Walzprodukts frei ist.
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Auf diese Weise lässt sich durch bessere Nutzung des Rollgangs die Walzpause der Vorwalzstraße zwischen zwei Walzprodukten verkürzen. Die Transfereinrichtung und der Wartebereich erlauben mit einer geeigneten Ansteuerung der Vorrichtung somit eine Produktionssteigerung. Bei der Bereitstellung des nachfolgenden Walzproduktes kann die notwenige kinematisch bedingte Walzpause zwischen zwei Walzprodukten durch diese Vorrichtung theoretisch auf bis zu 5 s verkürzt werden. Unter Berücksichtigung von realistischen Prozessbedingungen lassen sich Walzpausen von kleiner gleich 30 s, bevorzugt kleiner gleich 20 s, ganz besonders bevorzugt kleiner gleich 15 s erreichen. Im Extremfall (z. B. bei einer Modernisierung eines ungünstig gestalteten Barren-Zuführbereiches) würde dies eine Zeitersparnis von bis zu 120 s pro Walzprodukt bedeuten.
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Der Wartebereich kann hierbei relativ kurz ausgeführt sein, da das Walzprodukt zum Zeitpunkt der Nutzung der Transfereinrichtung prozessbedingt noch nicht oder nur sehr wenig durch entsprechende Dickenreduktion beim Walzen in der Vorwalzstraße verlängert wurde.
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Bestehende Anlagen können durch Installation der Transfereinrichtung und des Wartebereichs einfach nachgerüstet werden. Dabei erhöht sich die Dimension der Anlage nur unwesentlich. Die Nachrüstung kommt zumeist ohne eine Verlängerung der Anlage aus. Somit erfolgt der maschinenbauliche Beitrag zur Verbesserung der Produktivität besonders platzsparend.
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Die Steuereinrichtung ist wie oben beschrieben eingerichtet, um während des reversierenden Walzprozesses des ersten Walzprodukts das zweite Walzprodukt über den Rollgang an die Transfereinrichtung zu transportieren und mittels der Transfereinrichtung aus dem Rollgang in den Wartebereich zu transferieren. Der „Walzprozess“ eines Walzprodukts X umfasst hierbei die Zeitspanne vom Beginn des ersten bis zum Ende des letzten Stiches des Walzprodukts X durch die Vorwalzstraße und umfasst mindestens eine Walzphase. Zwischen den Stichen sowie Walzphasen können gegebenenfalls weitere Aufgaben stattfinden, wie etwa ein Schopfen des Walzprodukts X. In anderen Worten, der Transport und/oder Transfer des zweiten Walzprodukts kann, muss aber nicht gleichzeitig mit der Durchführung einer Walzphase des ersten Walzprodukts erfolgen, sondern lediglich gleichzeitig mit dem so definierten Walzprozess.
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Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den zu steuernden bzw. zu regelnden und/oder auszulesenden Anlagenkomponenten kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Steuereinrichtung kann entsprechend Signale (Steuersignale, Daten usw.) empfangen und/oder senden, wobei sowohl ein Signaltransport in einer Richtung als auch in beiden Richtungen in diesem Zusammenhang unter den Begriff „Kommunikation“ fällt. Die Steuereinrichtung muss hierbei nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuereinrichtung kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren. Die Steuereinrichtung kann auch mit Anlagensteuerungen unterer Ebenen, d.h. den entsprechenden Einrichtungen zugeordneten Steuerungen kommunizieren.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um nach letztmaligem Passieren des Transferbereiches durch das erste Walzprodukt, d.h. im Anschluss an die letzte Nutzung des entsprechenden Rollganges bzw. Reversierbereiches durch das erste Walzprodukt, das zweite Walzprodukt mittels der Transfereinrichtung zurück auf den Rollgang zu transferieren und durch das Vorgerüst reversierend zu walzen. Auf diese Weise wird das zweite Walzprodukt während des Walzprozesses des ersten Walzprodukts vorpositioniert und kann anschließend ohne erhebliche Produktionspause durch das Vorgerüst gewalzt werden.
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Vorzugsweise ist die Transfereinrichtung eingerichtet, um das im Wartebereich geparkte Walzprodukt möglichst schnell, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. 400 mm/s, von dem Rollgang in den Wartebereich sowie zu einem späteren Zeitpunkt wieder auf den Rollgang zurückzufahren, insbesondere zu heben bzw. abzusenken. Beim Ablegen des Barren kann kurz vor dem Aufsetzen auf dem Rollgang die Transfergeschwindigkeit deutlich reduziert werden, um mögliche Oberflächenschäden am Walzprodukt durch die Transfereinrichtung zu vermeiden, beispielsweise während der letzten 50 mm, bis zum Kontakt des Walzprodukts mit den Rollgangsrollen.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um das zweite Walzprodukt vor dem ersten eigenen Stich (d.h. Abnahme, Dickenreduktion) durch das Vorgerüst mittels der Transfereinrichtung in den Wartebereich zu transferieren. In anderen Worten, das zweite Walzprodukt wird in diesem Fall in der unbearbeiteten Form, insbesondere als Bramme bzw. Ingot im Wartebereich geparkt. Die Transfereinrichtung und der Wartebereich können somit besonders kompakt ausgebildet sein.
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Alternativ kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, um das zweite Walzprodukt vor dem Transfer aus dem Rollgang in den Wartebereich durch die Transfereinrichtung zumindest einem Stich, vorzugsweise zwei oder mehr Stiche, durch die Vorwalzstraße zu unterziehen („Multi-Ingot-Rolling“). Ein solches Vorwalzen des zweiten Walzprodukts vor dem Transfer in den Wartebereich ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das erste Walzprodukt während des Walzprozesses, d.h. vor einem Reversiervorgang, einem weiteren Bearbeitungsprozess unterzogen wird, der z. B. gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Schopfen der Bandenden umfasst.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung zu diesem Zweck zumindest eine Schopfschere auf, die an einer definierten Position in der Vorwalzstraße installiert und eingerichtet ist, um die Enden der Walzprodukte zu beschneiden. Die Aufgabe der Schopfschere besteht darin, die durch das Walzen produzierten minderwertigen Enden des Walzprodukts abzuschneiden.
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Vorzugsweise wird das zweite Walzprodukt dem zumindest einen Stich bzw. Durchlauf, vorzugsweise zwei oder mehr Stiche, durch die Vorwalzstraße vor dem Transfer in den Wartebereich unterzogen, während das erste Walzprodukt mittels der zumindest einen Schopfschere geschopft wird. Auf diese Weise kann das Schopfen des ersten Walzprodukts synergetisch genutzt werden, um den Walzprozess des zweiten Walzprodukts zu beginnen.
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Vorzugsweise umfasst die Transfereinrichtung eine Hubvorrichtung (wie zum Beispiel Kran, Hubbalken, etc.) und/oder eine Revolvereinrichtung und/oder einen Drehrollgang und/oder eine Verschiebevorrichtung (wie zum Beispiel Parallelfähren, Schwenkfähren, Schieber, etc.) und/oder eine Kippvorrichtung. Besonders bevorzugt ist die Transfereinrichtung als Hubvorrichtung ausgeführt, welche das Walzprodukt nach oben aus dem Rollgang hebt. Mit Hilfe eines Drehrollgangs kann der Barren um 90° horizontal aus der Transportrichtung gedreht und dann aus dem Reversierbereich hinaus transportiert werden. Mit Hilfe einer Verschiebevorrichtung werden die Barren in eine parallele Position zur Hauptförderrichtung transportiert. Bei einer Kippvorrichtung wird der Barren mit einer Schwenkbewegung um beispielsweise 45-180° aus dem Reversierbereich geschwenkt. Mit einer Revolvereinrichtung kann der Barren durch drehen eines Revolvers in eine parallele Position zum Hauptrollgang gebracht werden.
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Vorzugsweise ist am Wartebereich eine Temperiereinrichtung installiert, die eingerichtet ist, um die Temperatur des dort geparkten Walzprodukts aktiv oder passiv zu konditionieren. Im einfachsten Fall ist die Temperiereinrichtung als Dämmhaube ausgeführt, um eine Abkühlung durch die Wartezeit des warm zu walzenden Walzprodukts zu unterbinden oder zumindest zu verringern.
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In bestimmten Fällen ist jedoch ein etwaiger Temperaturverlust des Walzprodukts im Wartebereich akzeptabel und in einigen Fällen sogar wünschenswert, Beispielsweise wenn zu einer weiteren Produktionssteigerung tiefe Zieltemperaturen in einer etwaigen Fertigstraße gefahren werden.
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Die Wartezeit kann zur Durchführung einer Temperaturmessung genutzt werden, um mit genauen Messdaten eine optimierte Steuerung des folgenden Walzprozesses vorzunehmen.
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Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum reversierenden Walzen von Walzprodukten aus Metall, insbesondere zum Warmwalzen von Walzprodukten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gelöst. Das Verfahren weist auf: Transportieren eines ersten Walzprodukts über einen Rollgang an eine Vorwalzstraße; reversierend Walzen des ersten Walzprodukts durch ein oder mehrere Vorgerüst(e) der Vorwalzstraße, wobei das erste Walzprodukt während des reversierenden Walzens einen Reversierbereich des Rollgangs definiert bzw. belegt; während des Walzprozesses des ersten Walzprodukts durch die Vorwalzstraße, Transportieren eines zweiten Walzprodukts über den Rollgang an eine Transfereinrichtung, die sich im Reversierbereich des ersten Walzprodukts befindet und einen Transferbereich definiert; und während des Walzprozesses des ersten Walzprodukts durch die Vorstraße, Transferieren des im Transferbereich befindlichen zweiten Walzprodukts mittels der Transfereinrichtung aus dem Rollgang in einen Wartebereich, so dass der Reversierbereich des Rollgangs für den nächsten Reversiervorgang des im Walzprozess befindlichen, ersten Walzprodukts frei ist.
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Die technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsformen, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
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So wird aus den oben genannten Gründen vorzugsweise nach letztmaligem Passieren des Transferbereiches durch das erste Walzprodukt das zweite Walzprodukt mittels der Transfereinrichtung zurück auf den Rollgang transferiert und anschließend durch die Vorwalzstraße reversierend gewalzt.
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Sobald das zweite Walzprodukt aus der Warteposition zurück auf den Rollgang gefördert wurde und den Transferbereich freigegeben hat, kann ein weiteres (drittes) Walzprodukt in Richtung des Transferbereiches gefördert werden. Aus Gründen der Einfachheit wird auf eine weitere Durchnummerierung verzichtet. Es versteht sich, dass die logische Sequenz von ersten und zweiten Walzprodukten kontinuierlich fortgeführt wird.
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Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen das zweite Walzprodukt vor dem ersten eigenen Stich durch das Vorgerüst mittels der Transfereinrichtung in den Wartebereich transferiert.
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Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen das zweite Walzprodukt vor dem Transfer aus dem Rollgang in den Wartebereich durch die Transfereinrichtung zumindest einem Stich, vorzugsweise zwei oder mehr Stichen, durch die Vorwalzstraße unterzogen.
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Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen das zweite Walzprodukt dem zumindest einen Stich durch die Vorwalzstraße vor dem Transfer in den Wartebereich unterzogen, während das erste Walzprodukt mittels zumindest einer Schopfschere geschopft.
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Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen das im Wartebereich geparkte Walzprodukt einer Temperaturkonditionierung mittels einer Temperiereinrichtung unterzogen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, sofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 a bis 1e schematisch eine Vorrichtung zum reversierenden Walzen von Walzprodukten aus Metall gemäß einem Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Prozessstadien;
- 2a bis 2d schematisch eine Vorrichtung zum reversierenden Walzen von Walzprodukten aus Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Prozessstadien; und
- 3a bis 3c schematisch Vorrichtungen zum reversierenden Walzen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
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Die 1 a bis 1e zeigen schematisch eine Vorrichtung 1 zum reversierenden Walzen eines Walzprodukts 100, 110 aus Metall gemäß einem Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Prozessstadien.
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Die Vorrichtung 1 fungiert insbesondere als Warmwalzstraße zum Warmwalzen, insbesondere Vorwalzen, von Walzprodukten 100, 110 vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
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Die Vorrichtung 1 weist einen Rollgang 10 auf, der für den Transport der Walzprodukte 100, 110 entlang einer Förderlinie F eingerichtet ist. Der Rollgang 10 umfasst eine Mehrzahl an Rollen, die zumindest teilweise aktiv betätigbar sind, um die Walzprodukte 100, 110 entlang der Förderlinie F zu transportieren.
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Das Walzprodukt 100, 110 wird in Form eines Barrens an einer Aufgabeposition A auf den Rollgang 10 aufgegeben, beispielsweise mittels eines Krans und/oder eines Barrenkippers, und dann über den Rollgang 10 in einer Hauptförderrichtung entlang der Förderlinie F transportiert.
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Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Vorwalzstraße 20 auf, die eingerichtet ist, um das Walzprodukt 100, 110 reversierend zu walzen, wodurch sich die Dicke des Walzprodukts 100, 110 nach und nach verringert und gleichzeitig die Länge zunimmt, so dass das Walzprodukt 100, 110 ausgehend von einer Barrenform zu einem Metallband ausgewalzt wird. Die Vorwalzstraße 20 ist in den vorliegenden Figuren als eingerüstige Vorwalzstraße dargestellt, wobei alternativ eine mehrgerüstige Vorwalzstraße einsetzbar ist.
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Das Vorgerüst der Vorwalzstraße 20 liegt vorzugsweise als Quarto-Ausführung vor, mit je zwei den Walzspalt ausbildenden Arbeitswalzen 21 und zwei Stützwalzen 22.
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Im reversierenden Betrieb wird nach jedem Prozessschritt des Walzproduktes 100, 110, bei dem ein und/oder mehrere Gerüste in der Vorwalzstraße 20 durchlaufen wurde(n), die Drehrichtung der Walzen 21, 22 umgekehrt, und das Walzprodukt 100, 110 wird in entgegengesetzter Richtung erneut durch die Vorwalzstraße 20 gefahren. Das Walzen in der Vorwalzstraße 20 umfasst auf diese Weise mehrere Prozessschritte, bevor das Walzprodukt 100, 110 auf die gewünschte Dicke gewalzt ist und in Hauptförderrichtung entlang der Förderlinie F weiteren Prozessen zugeführt werden kann.
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Der Rollgang 10 vor und hinter der Vorwalzstraße muss entsprechend lang dimensioniert sein, um das gesamte Walzprodukt 100, 110 bis zu der von der Vorwalzstraße 20 erzeugten Abmessung aufnehmen zu können. Während des reversierendenden Walzens belegt das Walzprodukt 100, 110 somit einen Reversierbereich Rb des Rollgangs 10, wobei hier insbesondere der Reversierbereich Rb zwischen dem Aufgabebereich A für die Barren und dem Vorgerüst 20 von Relevanz ist. Der Rollgang hinter dem letzten Gerüst der Vorwalzstraße 20 kann auch zum Reversierbereich Rb gehören.
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Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Transfereinrichtung 30 auf, die in der Haupttransportrichtung gesehen unmittelbar vor und/oder hinter dem Vorgerüst 20 oder zumindest innerhalb des Reversierbereiches Rb vor und/oder hinter dem Vorgerüst angeordnet und eingerichtet ist, um das Walzprodukt 100, 110 aus dem Rollgang 10 in einen Wartebereich 40 und zu gegebener Zeit wieder zurück auf den Rollgang 10 zu fahren. Die Transfereinrichtung 30 ist beispielsweise innerhalb eines Abstands von 50 m zum Vorgerüst der Vorwalzstraße 20 installiert. Der Wirkbereich der Transfereinrichtung 30 innerhalb des Reversierbereichs Rb ist hierin auch als Transferbereich Tb bezeichnet. Dadurch, dass die Transfereinrichtung 30 innerhalb des Reversierbereich Rb positioniert ist, muss ein gleichzeitiges Verweilen der beiden Walzprodukte 100,110 innerhalb des Transferbereiches Tb vermieden werden, wohingegen es zulässig ist, dass sich beide Walzprodukte 100,110 an verschiedenen Stellen innerhalb des Reversierbereiches Rb befinden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Transfereinrichtung 30 eingerichtet, um das Walzprodukt 100, 110 vor dem ersten Stich in den Wartebereich 40 und zurück zu fahren. In anderen Worten, das Walzprodukt 100, 110 wird - im Unterschied zur nachfolgenden Ausführungsform der 2a bis 2d - in der unbearbeiteten Form als Bramme im Wartebereich 40 geparkt.
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Auf diese Weise lässt sich durch bessere Nutzung des Rollgangs 10 die Walzpause des Vorgerüsts 20 zwischen zwei Walzprodukten 100, 110 verkürzen
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Dies wird dadurch erreicht, dass gleichzeitig mit einem Stich eines ersten Walzprodukts 100 in der Haupttransportrichtung ein nachfolgendes, zweites Walzprodukt 110 über den Rollgang 10 zur Transfereinrichtung 30 transportiert wird. Das nachfolgende, zweite Walzprodukt 110 läuft dem im Walzprozess befindlichen ersten Walzprodukt 100 hinterher, wird anschließend von der Transfereinrichtung 30 in den Wartebereich 40 überführt, so dass der Rollgang 10 für den nächsten Stich des im Walzprozess befindlichen, ersten Walzprodukts 100 frei ist. Nachdem das erste Walzprodukt 100 den Transferbereich Tb letztmalig verlassen hat, kann das zweite Walzprodukt 110 durch die Transfereinrichtung 30 aus dem Wartebereich 40 zurück auf den Rollgang 10 gesetzt und dem reversierenden Walzen durch die Vorwalzstraße 20 unterzogen werden.
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Der Walz- und Positionierungsprozess gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Einzelnen:
- Die 1a zeigt ein Prozessstadium, in dem ein erstes Walzprodukt 100 durch die Vorwalzstraße 20 reversierend gewalzt wird, wobei der aktuelle Stich entgegen der Hauptförderrichtung erfolgt. Gleichzeitig wird ein zweites Walzprodukt 110 in Form eines Barrens an der Aufgabeposition A auf den Rollgang 10 gesetzt.
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Zum Zeitpunkt der 1b wurde die Walzrichtung des ersten Walzprodukts 100 umgekehrt, der Transport des ersten Walzprodukts 100 durch die Vorwalzstraße 20 erfolgt in der Haupttransportrichtung, und gleichzeitig wird das zweite Walzprodukt 110, d.h. das nachfolgende Walzprodukt 110, durch den Rollgang 10 in der Haupttransportrichtung zur Transfereinrichtung 30 transportiert. Das zweite Walzprodukt 110 folgt auf dem Rollgang 10 somit unmittelbar dem im Walzprozess befindlichen ersten Walzprodukt 100.
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Die 1c zeigt ein Prozessstadium, bei dem das zweite Walzprodukt 110 die Transfereinrichtung 30 erreicht hat, während das erste Walzprodukt 100 den aktuellen Stich durchlaufen hat oder zumindest nahezu durchlaufen hat. Das zweite Walzprodukt 110 wird nun von der Transfereinrichtung 30 aus dem Rollgang 10 in den Wartebereich 40 gefahren. Das erste und zweite Walzprodukt 100, 110 befinden sich gleichzeitig im Reversierbereich Rb auf dem Rollgang 10, wobei im Transferbereich Tb nur das zweite Walzprodukt verweilt um in den Wartebereich 40 transferiert zur werden.
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Zum Zeitpunkt der 1d wurde das zweite Walzprodukt 110 von der Transfereinrichtung 30 in den Wartebereich 40 transferiert. Der Rollgang 10 steht nun für einen oder mehrere weitere Stiche des ersten Walzprodukts 100 zur Verfügung.
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Nach Beendigung der letzten Walzphase des ersten Walzprodukts 100 an dem entsprechende Vorgerüst in der Vorwalzstraße 20 wird das im Wartebereich 40 vorpositionierte zweite Walzprodukt 110 mittels der Transfereinrichtung 30 zurück auf den Rollgang 10 gesetzt, vgl. 1e, und kann nun regulär durch die Vorwalzstraße 20 reversierend gewalzt werden.
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Die Transfereinrichtung 30 kann als Hebevorrichtung ausgeführt sein, welche das Walzprodukt 110 nach oben (alternativ nach unten) aus dem Rollgang 10 hebt. Alternativ kann das Walzprodukt 110 über die Transfereinrichtung 30 seitlich aus dem Rollgang 10 gefahren werden. Die Transfereinrichtung 30 kann über eine Hubvorrichtung, eine Revolvereinrichtung, einen Drehrollgang, eine Verschiebevorrichtung, eine Kippvorrichtung oder über alternative Mittel verfügen, die eingerichtet sind, um das Walzprodukt 110 derart aus dem Rollgang 10 zu bringen, dass dieser für das reversierende Walzen eines vorherigen Walzprodukts 100 nutzbar ist.
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Beispielsweise kann das Walzprodukt 110 durch die Transfereinrichtung 30 ca. 1,5 m über die Oberkannte der Rollgangsrollen angehoben werden. Die Vorpositionierung des Walzprodukts 110 im Wartebereich 40 kann beispielsweise bei 300 mm oberhalb der Oberkannte der Rollgangsrollen erfolgen, während das vorherige, erste Walzprodukt 100 im Walzprozess unterhalb des geparkten, zweiten Walzprodukts 110 transportiert wird.
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Vorzugsweise ist die Transfereinrichtung 30 eingerichtet, um das im Wartebereich 40 geparkte Walzprodukt 110 möglichst schnell, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. 400 mm/s, von dem Rollgang in den Wartebereich 40 sowie zu einem späteren Zeitpunkt wieder auf den Rollgang 10 zurückzufahren, insbesondere zu heben bzw. abzusenken. Beim Ablegen des Barrens kann kurz vor dem Aufsetzen auf dem Rollgang 10 die Transfergeschwindigkeit deutlich reduziert werden, um mögliche Oberflächenbeschädigungen am Walzprodukt 110 durch die Transfereinrichtung 30 zu vermeiden. Beispielsweise während der letzten 50 mm, bis zum Kontakt des Walzprodukts 110 mit den Rollgangsrollen. Der Rollgang 10 kann anschließend wieder freigegeben werden, bevor sich die Transfereinrichtung 30 bzw. ein Hebetisch derselben in einer Endposition befindet, beispielsweise ca. 10 mm unter der Oberkante der Rollgangsrollen. Die Endposition des Hebetischs kann 40 mm oder mehr unterhalb der Oberkante der Rollgangsrollen liegen.
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Vorzugsweise ist am Wartebereich 40 eine Temperiereinrichtung 41 installiert, welche die Temperatur des dort geparkten Walzprodukts 110 aktiv oder passiv konditioniert. Im einfachsten Fall ist die Temperiereinrichtung 41 als Dämmhaube ausgeführt, um eine Abkühlung des warm zu walzenden Walzprodukts 110 zu unterbinden oder zumindest zu verringern.
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Die 2a bis 2d zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der das im Wartebereich 40 zu parkende, zweite Walzprodukt 110 vor dem Transfer aus dem Rollgang 10 zumindest einem Stich, hier zwei Stiche, durch die Vorwalzstraße 20 unterzogen wird. Dies ist dann möglich bzw. sinnvoll, wenn das vorherige, erste Walzprodukt 100 zwischen zwei Stichen einem weiteren Bearbeitungsprozess unterzogen wird, der gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Schopfen der Bandenden umfasst. Im Unterschied zur vorherigen Ausführungsform wird somit das zweite Walzprodukt 110 nicht in Form eines Barrens, d.h. vor der ersten Walzphase, im Wartebereich 40 geparkt, sondern das zweite Walzprodukt 110 hat zuvor bereits einen oder mehrere Abnahmen durch das Vorgerüst 20 erfahren.
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Die Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist neben dem Rollgang 10, dem Vorgerüst 20, der Transfereinrichtung 30 und dem Wartebereich 40 zumindest eine Schopfschere 50 auf, die mit einem definiertem Abstand zum Vorgerüst 20, hier in der Haupttransportrichtung gesehen hinter (d.h. stromabwärts des Vorgerüsts 20) installiert ist. Die Aufgabe der Schopfschere 50 besteht darin, die durch das Walzen produzierten minderwertigen Enden des Walzprodukts 100, 110 abzuschneiden.
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Der Walz- und Positionierungsprozess erfolgt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Einzelnen:
- Die 2a zeigt ein Prozessstadium, in dem ein erstes Walzprodukt 100 durch die Vorwalzstraße 20 gewalzt wird, wobei die aktuelle Walzphase abgeschlossen ist und sich das erste Walzprodukt 100 in der Haupttransportrichtung gesehen hinter der Vorwalzstraße 20 befindet. Gleichzeitig wurde ein zweites Walzprodukt 110 an der Aufgabeposition A auf den Rollgang 10 gesetzt oder wird bereits in Haupttransortrichtung zur Vorwalzstraße gefördert.
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Anschließend werden die Enden des ersten Walzprodukts 100 durch die Schopfschere 50 geschopft, während gleichzeitig das nachfolgende, zweite Walzprodukt 110, in der Haupttransportrichtung zum Vorgerüst 20 (weiter) transportiert und dort einem ersten Walzstich durch die Vorwalzstraße 20 unterzogen wird. Das zweite Walzprodukt 110 passiert somit zunächst die Transfereinrichtung 30, ohne dass der Barren aus dem Rollgang 10 gefahren wird. Sowohl das erste Walzprodukt 100 als auch das zweite Walzprodukt 110 befinden sich zum Zeitpunkt der 2b hinter, d.h. stromabwärts bezüglich des entsprechenden Vorgerüstes der Vorwalzstraße 20, in der Haupttransportrichtung gesehen.
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Anschließend wird die Walzrichtung für das nachfolgende, zweite Walzprodukt 110 umgekehrt, und der Transport des zweiten Walzprodukts 110 durch die Vorwalzstraße 20 erfolgt entgegen der Haupttransportrichtung, wodurch es weiteren Abnahmen durch das Vorgerüst 20 unterzogen werden kann, während gleichzeitig der Prozess des Schopfens des ersten Walzprodukts 100 durch die Schopfschere 50 fortgesetzt wird.
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Zum Zeitpunkt der 2c befindet sich das nachfolgende, zweite Walzprodukt 110, das nunmehr bereits mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehr Abnahmen, erfahren hat, an der Transfereinrichtung 30. Das Schopfen des ersten Walzprodukts 100 wird beendet und es kann nun entgegen der Haupttransportrichtung für einen weiteren Stich der Vorwalzstraße 20 zugeführt werden.
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Gleichzeitig wird das zweite Walzprodukt 110 von der Transfereinrichtung 30 aus dem Rollgang 10 in den Wartebereich 40 gefahren.
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Zum Zeitpunkt der 2d wurde das zweite Walzprodukt 110 von der Transfereinrichtung 30 in den Wartebereich 40 transferiert. Der Rollgang 10 steht nun für die letzte Walzphase, mit mindestens einer, vorzugsweise zwei oder mehr Abnahmen, des vorlaufenden, ersten Walzprodukts 100 zur Verfügung.
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Nach Verlassen des Transferbereiches Tb durch das erste Walzprodukt 100 wird das im Wartebereich 40 geparkte zweite Walzprodukt 110 mittels der Transfereinrichtung 30 zurück auf den Rollgang 10 gesetzt und kann nun regulär durch die Vorwalzstraße 20 weitergewalzt werden.
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Die hierin dargelegte Transfereinrichtung 30 und der Wartebereich 40 erlauben mit einer geeigneten Ansteuerung der Vorrichtung 1 eine Produktionssteigerung durch Zeitersparnis bei der Bereitstellung des nachfolgenden Walzproduktes 110 an der Vorwalzstraße 20.
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Der Wartebereich 40 muss hierbei nicht besonders lang ausgeführt sein, da das Walzprodukt 110 zum Zeitpunkt der Nutzung der Transfereinrichtung 30 prozessbeding noch nicht oder nur sehr wenig durch entsprechende Dickenreduktion beim Walzen in der Vorwalzstraße 20 verlängert wurde.
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Bestehende Anlagen können durch Installation der Transfereinrichtung 30 und des Wartebereichs 40, ggf. mit Temperiereinrichtung 41, einfach nachgerüstet werden. Dabei erhöht sich die Dimension der Anlage nur unwesentlich. Die Nachrüstung kommt zumeist ohne eine Verlängerung der Anlage aus. Somit erfolgt der maschinenbauliche Beitrag zur Verbesserung der Produktivität besonders platzsparend.
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Ein etwaiger Temperaturverlust des Walzprodukts 100, 110 im Wartebereich 40 ist in den meisten Fällen akzeptabel und in einigen Fällen sogar wünschenswert, beispielsweise, wenn zu einer weiteren Produktionssteigerung tiefe Zieltemperaturen in der Fertigstraße (in den Figuren nicht gezeigt) gefahren werden.
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Zur Steuerung und/oder Regelung der vorstehend dargelegten Walzprozesse mit Vorpositionierung ist eine Steuereinrichtung 200 vorgesehen, die mit den verschiedenen Baugruppen 10 bis 50, Aktuatoren, Sensoren und dergleichen in Kommunikation steht. Die Steuereinrichtung 200 ist mit den zu steuernden bzw. zu regelnden und/oder auszulesenden Komponenten der Vorrichtung 1 signaltechnisch verbunden, somit insbesondere mit dem Rollgang 10, der Vorwalzstraße 20, der Transfereinrichtung 30, ggf. der Temperiereinrichtung 41 des Wartebereichs 40 und der Schopfschere 50.
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Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 200 und den zu steuernden bzw. zu regelnden und/oder auszulesenden Anlagenkomponenten kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Steuereinrichtung 200 kann entsprechend Signale (Steuersignale, Daten usw.) empfangen und/oder senden, wobei sowohl ein Signaltransport in einer Richtung als auch in beiden Richtungen in diesem Zusammenhang unter den Begriff „Kommunikation“ fällt. Die Steuereinrichtung 200 muss hierbei nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuereinrichtung 200 kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren. Die Steuereinrichtung 200 kann auch mit Anlagensteuerungen unterer Ebenen, d.h. den entsprechenden Einrichtungen zugeordneten Steuerungen kommunizieren.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen schematisch weitere Ausführungsbeispiele für eine Vorrichtung 1 zum reversierenden Walzen eines Walzprodukts, wobei der Detailgrad der Übersichtlichkeit halber etwas reduziert ist.
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Die Vorrichtung 1 der 3a entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 1 a bis 1e mit auf einer Seite der Vorwalzstraße 20 angeordneter Aufgabeeinrichtung bzw. Aufgabeposition A und Transfereinrichtung 30, sowie auf der anderen Seite der Vorwalzstraße 20 angeordneter Schopfschere 50. Nach dem Vorwalzen wird das fertig vorgewalzte erste Walzprodukt in einer Ausförderrichtung Fa aus dem Bereich der Vorwalzstraße 20 ausgefördert.
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Die Vorrichtung 1 der 3b weist eine Anordnung auf, bei der je eine Schopfschere 50 auf jeder Seite der Vorwalzstraße 20 angeordnet ist. Die Aufgabeposition A kann wahlweise im Bereich zwischen einer der Schopfscheren 50 und der Vorwalzstraße 20 positioniert sein, oder außerhalb. In logistisch optimaler Weise ist die Transfereinrichtung 30 zwischen der Aufgabeposition A bzw. einer ersten Schopfschere 50 und der Vorwalzstraße 20 angeordnet.
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Die Anordnung gemäß der 3b erlaubt es, ein fertig vorgewalztes erstes Walzprodukt wahlweise in Richtung der Ausförderrichtung Fa gemäß dem ersten Pfeil (linker Pfeil) oder gemäß dem zweiten Pfeil (rechter Pfeil) auszufördern. Üblicherweise werden schwere Vorwalzprodukte, die zu Blechen oder Platten verarbeitet werden, in einer Richtung ausgefördert, während andere Produkte, die zu dünneren Materialen weitergewalzt werden, in die andere Richtung transportiert und dort ausgefördert werden.
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Eine Anordnung der Transfereinrichtung 30 auf einer der Aufgabeposition A entgegengesetzten Seite der Vorwalzstraße 20 ist technisch möglich, führt aber zu etwas längeren Wartezeiten. Dennoch kann es beispielsweise im Rahmen von Modernisierungen durchaus sinnvoll sein, eine solche alternative Anordnung der Transfereinrichtung 30 zu wählen.
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Die Vorrichtung 1 gemäß 3c weist eine Anordnung mit zwei beabstandeten Reversiergerüsten einer Vorwalzstraße 20 auf. Die Aufgabeposition A befindet sich hier vorzugsweise zwischen den beabstandeten Reversiergerüsten der Vorwalzstraße 20. Durch die Beabstandung der beiden Walzgerüste der Vorwalzstraße 20 ist es sinnvoll, jedem Gerüst eine Transfereinrichtung 30 zuzuordnen, um die Wartezeiten der einzelnen Gerüste so kurz wie möglich zu gestalten. Durch die Anordnung der Schopfscheren 50 erlaubt diese Anordnung das wahlweise Ausfördern eines ersten Produktes in zwei Ausförderrichtungen, wie durch entsprechende Pfeile dargestellt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass Bezeichnungen räumlicher Beziehungen, beispielsweise „zwischen“, „vertikal“, „horizontal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „stromaufwärts“, „stromabwärts", „vor“, „hinter" usw., durch den Aufbau und bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung 1 sowie die Haupttransportrichtung der Walzprodukte 100, 110 eindeutig bestimmt sind.
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Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum reversierenden Walzen von Walzprodukten
- 10
- Rollgang
- 20
- Vorwalzstraße
- 21
- Arbeitswalze
- 22
- Stützwalze
- 30
- Transfereinrichtung
- 40
- Wartebereich
- 41
- Temperiereinrichtung
- 50
- Schopfschere
- 100
- Erstes Walzprodukt
- 110
- Zweites Walzprodukt
- 200
- Steuereinrichtung
- F
- Förderlinie
- A
- Aufgabeposition
- Rb
- Reversierbereich
- Tb
- Transferbereich
- Fa
- Ausförderrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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