DE2713917B2 - Verfahren zum Erzielen einer über die gesamte Walzenlänge gleichbleibenden Stärke des Preßspaltes eines Kalanders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein für den Betrieb eines Walzensatzes mit mindestens drei unter einer gemeinsamen Preßbelastung stehenden Walzen, insbesondere eines Kalanders, vorgesehenes Verfahren zum Erzielen einer über die gesamte Walzenlange gleichbleibenden Stärke des Preßspalts zumindest beim, auf die Laufrichtung bezogen, letzten Walzenpaar des Walzensatzes, bei welchem mindestens eine Walze verstellt wird und zumindest eine der Walzen zur Anpassung an die maximale Betriebsbelastung ballig gewölbt ist Beim Betrieb von Walzwerken ist es allgemein üblich, zur Banddickenregelung die Tragwalzen, und zwar in der Regel die Oberwalzen, rechtwinklig zur Walzenoder Bandebene anzustellen. Bei dickem Material lassen sich auf diese Weise Dickenänderungen ohne Schwie rigkeiten und über einen großen Stellbereich erreichen. Mit kleiner werdender Banddicke ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, weil man keine unendlich steifen Walzen und Ständer bauen kann. Beim Senken der Oberwalzen erzeugt somit nur ein Teil des Stellweges die gewünschte Preßspaltverkleinerung, weil zusätzlich eine elastische Verformung der Gerüstteile, also der Ständer, Lager und Walzen eintritt, die die Walzkraft auf das Walzgut übertragen. Aufgrund dieser Verformungen ergeben sich auch Ungleichmäßigkeiten in der Stärke des Preßspalts, die zu Unregelmäßigkeiten im Profil des hergestellten Bandes führen, d.h. zu Schwankungen der Bandstärke quer zur Walzrichtung.

Um den störenden Auswirkungen der Walzendurchbiegung entgegen zu wirken, ist bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art, das auf das Herstellen einwandfreier Bänder mit über die ganze Bandbreite gleichbleibendem Profil abzielt, vorgesehen, daß Walzen mit balliger Wölbung (Bombierung) verwendet werden. Nachteilig dabei ist, daß durch bombierte Wallen die erstrebte Kompensierung der Durchbiegung nur erhalten wird, wenn ein bestimmter Betriebszustand eingehalten ist, auf den die Stärke der Bombierung abgestimmt ist Walzwerke müssen jedoch unter wechselnden Betriebsbedingungen betreibbar sein. So muß beispielsweise die Betriebsbelastung herabgesetzt werden, wenn beim Betrieb eines Kunststoffkalanders durch Änderung der Stoffzusammensetzung oder der Temperatur das Gut weicher wird oder seine Viskosität ansteigt.

Zur Anpassung an wechselnde Betriebsbedingungen ist es bei Verwendung bombierter Walzen bekannt eine Schrägstellung der bombierten Walzen vorzusehen, also die Walzen kreuzförmig anzustellen. Die Notwendigkeit den Kalander so auszulegen, daß eine Neigung der Walzenachsen relativ zueinander durchgeführt werden kann, bedingt in nachteiliger V/eise jedoch eine wesentliche Komplizierung des Walzwerks. Außerdem ist bei dieser bekannten Lösung ein gleichmäßiges Profil des hergestellten Bandes nicht in allen Fällen gewährlei stet. Wenn beispielsweise im Betrieb die Belastung im Preßspalt auf einen Wert verringert werden muß, bei dem die vorgegebene Bombierung übermäßig stark zur Wirkung kommt, so daß das Gut im zentralen Bereich eine geringere Bandstärke als in den Seitenrandberei chen besitzt, dann kann durch Schrägstellen der Walzenachse keine Kompensierung erreicht werden, da das Schrägstellen der Walzenachse in diesem Falle den gleichen Effekt hat wie eine Verstärkung der Bombierung. Mit anderen Worten gesagt, ergäbe sich durch Schrägstellr;n nur noch eine weitere Verschlechterung der Ergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, das es ermöglicht, ungeachtet der jeweiligen herrschenden Betriebszusiände ein Band mit über die Bandbreite gleichbleibendem Profil herzustellen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei

einer die rvaximale Betriebsbelastimg unterschreitenden Belastung die Einstellage der verstellbaren Walze oder Walzen durch nach auswärts aus der gemeinsamen Ausgangsebene der Walzen erfolgendes Herausbewegen in der Weise und in dem Maße verändert wird, daß die Walzenachsen des Walzensatzes parallel bleiben und aufgrund des Herausbewegens der verstellbaren Walze oder Walzen die übermäßige ballige Wölbung durch nach auswärts erfolgendes Durchbiegen der verstellbaren Walze oder Walzen kompensiert wird, und daß dabei die Einstellage der anderen, nicht nach auswärts verstellbaren Walzen in der genannten Ausgangsebene relativ zu der verstellbaren Walze oder den verstellbaren Walzen zur Einstellung der Größe des Preßspalts verändert wird. Es wird dabei also von einem Kalander ausgegangen, bei dem eine Bombierung vorgesehen ist, die so berechnet ist, daß sich beim Betrieb mit der höchstzulässigen Belastung ein einwandfreies Bandprofil ergibt Bei allen Betriebszuständen, bei denen mit Lastwerten gearbeitet werden muß, die unterhalb der Maximalbelastung liegen würde die ballige Wölbung übermäßig zur Wirkung kommen, <± h. ein im Zentralbereich zu dünnes, gewalztes Band erzeugt werden. Zur Kompensierung dieser Erscheinung verstellt man nun eine oder mehrere Walze bzw. Walzen, ohne die Achsparalelität zu verändern, nach seitwärts aus der Ausgangsebene der Walzen heraus. Durch die Verringerung des Stützkrafteinflusses, der sich beim seitlichen Herausbewegen der Walze oder Walzen ergibt, tritt eine seitliche Durchbiegung der betreffenden Walze oder Walzen auf, welche den Effekt der ansonsten an sich übermäßigen Bombierung kompensiert Um die Stärke des Preßspalts und damit die Banddicke des hergestellten Bandes auf dem gewünschten Wert zu halten, muß man dabei die nicht v, seitwärts verstellbaren Walzen in an sich bekannter Weise innerhalb ihrer gemeinsamen Ebene verschieben, d. h., es muß eine entsprechende Walzenanstellung der übrigen Walzen bei der Seitwärtsbewegung der seitwärts verstellbaren Walze oder Walzen durchgeführt werden.

Das Verstellen des Kalanders kann manuell durchgeführt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderem Vorteil bei selbsttätiger Verstellung des Kalanders anwenden läßt. Hierbei kann das Profil des hergestellten Bandes im zentralen Bereich und an einem oder beiden Seitenrändern des Bandes während des Walzvorgangs abgefühlt werden. Wenn die Stärke an den Seitenrändern von der Stärke im Zentralbereich abweicht, wird die Einstellage so der verstellbaren Walze nder der verstellbaren Walzen so verändert, daß die Unterschiede in der Bandstärke ausgeglichen werden. Dieses Verstellen wird beispielsweise zweckmäßig rechnergesteuert durchgeführt, wobei das Rechnerprogramm nach einem Operationsschema aufgrund mathematischer Berechnungen so ausgelegt wird, daß in Abhängigkeit von den jeweiligen Meßergebnissen die Einstellbewegupg der verstellbaren Walze oder Walzen so gesteuert wird, daß eine Parallelverschiebung dieser Walze oder Walzen statt- w> findet. Eine andere Möglichkeit der Informationsgewinnung für ein rechnergesteuertes Verstellen der Walzen-Einstellage besteht beispielsweise darin, daß die Oberflache der verstellbaren Walze oder der verstellba ren Walzen im zentralen Bereich und an den μ Walzenenden (iberwrcht wird, d. h., daß die Größe der Auslenkung gemessen wird, und daß man das Meßergebnis in einem Computer zur Berechnung der Größe der erforderlichen Verstellbewegung auswertet Der Verstellbefehl kann auch von einer die Preßkraft der Walze ermittelnden Meßeinrichtung gegeben werden. Die verstellbare Walze oder die versteilbaren Walzen können entweder geradlinig oder auf bogenförmig gekrümmter Bahn verschoben werden, wobei eine der äußeren Oberfläche der benachbarten Walze entsprechend verlaufende Krümmung vorgesehen sein kann. Die Verstellbewegung sollte jedoch in allen Fällen so durchgeführt werden, daß die Walzenachsen zueinander parallel bleiben. Wenn die verstellbare Walze, von ihrer ursprünglichen Lage ausgehend, von der Zentrallinie zwischen den beiden benachbarten Walzenachsen wegbewegt wird, dann bewegen sich die beiden benachbarten Walzen um eine Strecke aufeinander zu, die dem Zwischenraum entspricht, den die verstellbare Walze durch ihre nach auswärts gerichtete Bewegung freigemacht hat

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert Es zei^

F i g. 1 eine schematisch vereinfa-ht gezeichnete Seitenansicht eines Kalanders mit vier Walzen;

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Kräfte, die an den Preßspalten und Lagern des Kalanders wirken;

F i t,. 3 eine Darstellung der Größe von zur Korrektur vorgenommenen Verschiebungen einer Walze des Kalanders und

Fig.4 bis 6 schematsich vereinfacht gezeichnete Seitenansichten anderer Ausführungsbeispiele von Kalandern.

F i g. 1 zeigt einen Kalander mit vier Walzen für Kunststoffolien. Das Kunststoffmaterial wird in den Preßspalt zwischen ersten Walzen 1 und 2 eingegeben, von wo die Folie sich längs eines Teils des Umfangs der Walze 2, einer Walze 3 und einer Walze 4 bewegt wobei die Dicke der Folie in den Preßspalten zwischen diesen Walzen verringert wird, so daß die Folie den Kalander als Band 5 verläßt Bei dem gezeigten Ausfühi-ungsbeispiel ist die Walze 3 oder sind die Walzen 3 und 4 mit einer balligen Wölbung versehen, so daß der Kalander bei gewissen vorbestimmten Betriebsbedingungen unter Höchstbelastung ein Folienband mit über seine Bandbreite gleichbleibender Dicke erzeugt. Wenn eine oder mehrere der Betriebsbedingungen sich ändern, wenn beispielsweise die Belastung am Preßspalt zwischen den Walzen 3 und 4 abnimmt, wird die Walze 3 horizontal verschoben, so daß ein in F i g. 1 mit A bezeichneter Winkel verändert wird. Dadurch wird eine gegenseitige Einstellung der Kraftkomponenten, die an den Lagern und im Preßspalt zwischen den Walzen wirken, erreicht, wobei die Komponente im Preßspalt konstant auf dem Wert gehalten wird, oer die Grundlage für die Berechnung des Ausmaßes der balligen Wölbung der Walzen gebildet hatte. Die Lager der Walzen 2 uno 4 oder die Lager einer diiser Walzen sind so ausgebildet, daß eine vertikale Bewegung dieser Walzen oder Walze ermöglicht wird. Die Walze 3 kann auch so gelagert sein, daß sie längs einer bogenförmigen Linie, beispielsweise längs einer Kreisbogenlinie um das Zentrum der Walze Λ, bewegt werden kann. Es versteht sich, daß die Verschiebung immer so stattfinden muß, daß die Achse der Walze 3 zu den Achsen der übrigen Walzen parallel bleibt.

Fig. 2 zeigt die Kräfte, die an den Preßsp.;!ten und den Lagern wirken und zeigt außerdem die Richtung und Größe dieser Kräfte bei einer gegebenen Lage der Walze 3.

In Fig.") ist die Größe der Horizontalverschiebung

der Walze 3 zur Kompensierung der halben Höchstbelastung eines Kalanders aufgezeigt, und zwar für zwei Fälle. Beim ersten Fall handelt es sich bei der letzten und der zweitletzten Walze um Walzen gleicher Dicke, wohingegen beim zweiten Fall der Durchmesser der -, Walze 4, d. h. der letzten Walze, 550 mm und der Durchmesser der zweitletzten, verschiebbaren Walze 350 mm beträgt. Beim letztgenannten Fall ist nicht nur der Verschiebungswinkel et, sondern auch die waagerechte Verschiebung Sberechnet. m

Wie aus den Fig.2 und 3 ersichtlich ist, handelt es sich bei der Kraft 2 F χ sin² a. um die am PreQspalt zwischen den Walzen 3 und 4 wirkende Kraft, die eine Auslenkung der seitlich verschiebbaren Walze 3 in einer vom Preßspalt weg gerichteten Richtung bewirkt. ; -> Dementsprechend handelt es sich hierbei um diejenige Kraftkomponente, die durch die Verschiebung der Walze 3 so verändert wird, daß die Auslenkung in der vom Preßspalt der verschobenen Walze 3 nach außen verlaufenden Richtung die übermäßige ballige Wölbung der Walze 3 oder 4 kompensiert, die aufgrund einer eingetretenen Lastverringerung am Kalander zu kompensieren ist.

Das Beispiel zeigt zwar einen Kalander, bei dem lediglich eine der Walzen horizontal verstellbar ist. >-> Natürlich ist es möglich, das hier aufgezeigte Verfahren so abzuwandeln, daß zwei oder mehr Walzen des Kalanders in der gezeigten Weise verstellbar sind. Wird die Verstellung über mehrere Walzen verteilt durchgeführt, so können die Verstellbewegungen der einzelnen 3η Walzen in verhältnismäßig engen Grenzen gehalten werden, obwohl es möglich ist, eine umfassende Verstellwirkung über einen ziemlich großen Bereich zu erzielen. Da Kalander ein integrales System von unter gemeinsamer Belastung stehenden Walzen darstellen. ist offensichtlich, daß eine bei einer Walze erzielte Veränderung der Auslenkung auch zu einer Auslenkung der übrigen Walzen des Systems führen muß.

Eine weitere Durchführungsweise des Verfahrens ist anhand der F i g. 4 bis 6 aufgezeigt, bei der zwei auf atm gleichen Niveau des Kalanders gelegene Walzen paarweise seitwärts bewegt werden. Es kann sich hierbei um zwei Walzen an einem Ende des Kalanders oder an beiden Enden des Kalanders handeln. Es können bei dieser Ausführungsform entweder die Walze 3 oder die Walzen 4', 4" oder sämtliche der Walzen 3, 4', 4" ballig gewölbt sein Bei dem in F i g. 6 gezeigten Kalander können die entsprechenden Walzen an nur einem Ende des Kalanders ballig gewölbt sein.

Die Walze oder Walzen sind in der Weise ballig gewölbt, daß sich zumindest in dem auf die Bewegungsrichtung bezogen letzten Preßspalt ein konstanter Wert über die gesamte Bandbreite bei maximaler Betriebsbelastung ergibt (beispielsweise im Preßspalt zwischen den Walzen 2 und 3).

Falls aus irgendeinem Grunde bei dem Kalander die Betriebsbelastung verringert werden muß oder sich verringert, wenn beispielsweise die zu fertigende Folie die gleiche Stärke hat wie die vorausgehende Folie, jedoch weicher ist, dann ergibt sich bei den Walzen 4', 4" und damit auch der Walze 3 eine Auslenkung, die nicht mehr der Auslenkung bei maximaler Betriebsbelastung entspricht, so daß dementsprechend die ballige Wölbung der Walze 3 zu groß ist. D. h, daß die Walze im zentralen Bereich eine zu große effektive Dicke besitzt, was zur Folge hat, daß die im Preßspalt zwischen den Walzen 3 und 2 behandelte Folie im zentralen Bereich dünner ist als in den Randbereichen. Gemäß dem hier aufgezeigten Verfahren werden nunmehr die Walzen 4' 4" in voneinander weg gerichteter Bewegung in horizontaler Ebene verschoben, um Raum für eine nach unten gerichtete Auslenkung der Walze 3 zu schaffen wodurch der Prcßspalt zwischen den Walzen 3 und 2 im zentr&ien Bereich vergrößert wird, da sich die Walze 3 in gesteuertem Ausmaße nach abwärts so weit auslenkt daß die übermäßige ballige Wölbung kompensiert wird Ein ähnliches Einstellsystem kann, wie sich versteht, an beiden Enden des Kalanders vorgesehen sein, und die Anzahl der dazwischen angeordneten Walzen kann ebenfalls frei gewählt werden, vgl. F i g. 5 und 6.

Das hier aufgezeigte Verfahren wurde unter Bezugnahme auf die Kunststoffindustrie beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß dieses Verfahren gleichermaßen gut für andere Zwecke, beispielsweise in der Papierindustrie oder der holzverarbeitenden Insustrie in mancherlei Ausführungsbeispielen anwendbar ist z. B. bei der Herstellung von Aluminiumbändern, die eir gleichbleibendes Profil über die gesamte Bandbreite aufweisen sollen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. FQr den Betrieb eines Walzensatzes mit mindestens drei unter einer gemeinsamen Preßbelastung stehenden Walzen, insbesondere eines Kalanders, vorgesehenes Verfahren zum Erzielen einer über die gesamte Walzenlänge gleichbleibenden Stärke des Preßspalts zumindest beim auf die Laufrichtung bezogen, letzten Walzenpaar des Walzensatzes, bei welchen mindestens eine Walze verstellt wird und zumindest eine der Walzen zur Anpassung an die maximale Betriebsbelastung ballig gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer die maximale Betriebsbelastung unterschreitenden Belastung die Einstellage der verstellbaren Walze oder Walzen durch nach auswärts aus der gemeinsamen Ausgangsebene der Walzen erfolgendes Herausbewegen in der Weise und in dem Maße verändert wird, daß die Walzenachsen des Walzensatzes parallel bleiben und aufgrund des Herausbewegens der verstellbaren Walze oder Walzen die übermäßige ballige Wölbung durch nach auswärts erfolgendes Durchbiegen der verstellbaren Walze oder Walzen kompensiert wird, und daß dabei die Einstellage der anderen, nicht nach auswärts verstellbaren Walzen in der genannten Ausgangsebene relativ zu der verstellbaren Walze oder den verstellbaren Walzen zur Einstellung der Größe des Prcßspalts verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai die Lageeinstellung der nach auswärts bewegbaren, verstel'baren 'Yalze oder Walzen von der Ermittlung des Profils des hergestellten, gewalzten Bandes abhängig dt¹ chgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageeinstellung der nach auswärts bewegbaren, verstellbaren Walze oder Walzen von der Ermittlung der Durchbiegung einer der Kalanderwalzen abhängig durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ballig gewölbte Walze oder ballig gewölbten Walzen oder die benachbart .-n Walzen nach auswärts verstellt wird bzw. verstellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede nach auswärts bewegbare, verstellbare Walze geradlinig verschoben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede nach auswärts verstellbare Walze längs einer bogenförmigen Linie verschoben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der nach auswärts verstellbaren Walze oder Walzen aufgrund des Ergebnisses einer anhand von Meßergebnissen von einem Computer ausgeführter Berechnung automatisch eingestellt wird.