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EP3124130A1 - Walzenschliff zur gezielten vermeidung von viertelwellen - Google Patents

Walzenschliff zur gezielten vermeidung von viertelwellen Download PDF

Info

Publication number
EP3124130A1
EP3124130A1 EP15178612.6A EP15178612A EP3124130A1 EP 3124130 A1 EP3124130 A1 EP 3124130A1 EP 15178612 A EP15178612 A EP 15178612A EP 3124130 A1 EP3124130 A1 EP 3124130A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolls
function
rollers
work rolls
functions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15178612.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Seilinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Priority to EP15178612.6A priority Critical patent/EP3124130A1/de
Priority to JP2018504231A priority patent/JP6585278B2/ja
Priority to CN201680043955.2A priority patent/CN107921496B/zh
Priority to PCT/EP2016/060724 priority patent/WO2017016695A1/de
Priority to US15/744,158 priority patent/US10589328B2/en
Priority to EP16721836.1A priority patent/EP3328565B1/de
Publication of EP3124130A1 publication Critical patent/EP3124130A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/18—Adjusting or positioning rolls by moving rolls axially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/14—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls
    • B21B13/142—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls by axially shifting the rolls, e.g. rolls with tapered ends or with a curved contour for continuously-variable crown CVC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2267/00—Roll parameters
    • B21B2267/18—Roll crown; roll profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2267/00—Roll parameters
    • B21B2267/18—Roll crown; roll profile
    • B21B2267/20—Ground camber or profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2269/00—Roll bending or shifting
    • B21B2269/12—Axial shifting the rolls

Definitions

  • Such a rolling mill is for example from the WO 03/022 470 A1 known.
  • the contour of one of the two axially mutually displaceable rollers is formed by a first basic function, the contour of the other of the two axially mutually displaceable rollers by a second basic function.
  • the basis functions are functions of the place seen in the direction of the respective axis of rotation. They are further determined such that they complement each other in the unloaded state of the two axially mutually displaceable rollers in a certain relative axial position and complementary at an outgoing from this axial position displacement Shifting direction form a convex or a concave roll gap profile.
  • contour-influencing measures are the use of roll bending devices, by means of which the rolling force application to the rolling stock and the thickness distribution over the width of the rolling stock can be selectively influenced.
  • the superimposition of the basic function with the additional function serves the purpose of reducing the maximum pressure acting on the work roll and the backup roll or on the intermediate roll and the backup roll, thereby increasing roll life and avoiding roll breaks as far as possible.
  • the additional function is a quadratic function.
  • the object of the present invention is to provide a rolling mill, in which by axial displacement of rollers, the shape of the roll gap, ie the thickness profile of the roll gap over the bale length, is varied such that a highest quality standards fulfilling, flat and wave-free rolling is achieved.
  • the equivalent crown of the two axially against each other sliding rollers is provided with an offset.
  • the offset is positive, only negative in exceptional cases.
  • the equivalent crowning is the crowning conventionally (that is, symmetrically) ground Rollers which give the same nip profile in the unloaded or load-free state.
  • the specific relative axial position of the two axially mutually displaceable rollers in which the basic functions of the two axially mutually displaceable rollers complement each other, lies within the actually achievable displacement range of the two axially mutually displaceable rollers.
  • this axial position may be outside the actually reachable displacement range.
  • the two basic functions always form a convex or always a concave roll gap profile independently of the actual displacement. In this case, only in the mathematical sense, a sign reversal is possible.
  • the basis functions, relative to the center of the bale are antisymmetric to one another.
  • This embodiment facilitates both the mathematical description of the contours of the two axially mutually displaceable rollers and the production engineering production of the contours of the two axially mutually displaceable rollers.
  • the additional functions are preferably symmetrical, monotonous functions on both sides.
  • This configuration facilitates - in particular in combination with the antisymmetry of the basic functions to each other - both the mathematical description of the contours of the two axially mutually displaceable rollers and the production engineering production of the contours of the two axially mutually displaceable rollers.
  • the additional functions are symmetrical to one another.
  • the two rollers which can be displaced axially relative to one another can be ground in the same manner and only one of the two rollers must be installed in the rolling stand rotated by 180 ° relative to the other.
  • the first basis function is a polynomial function.
  • a typical example of a suitable polynomial function is a function that is a function of third degree, seen from the center of the bale and in the direction of the respective axis of rotation.
  • Another example is a function that has a 5th order share in addition to a 3rd order share.
  • the first basis function is a trigonometric function superimposed on a linear function.
  • the linear portion is preferably determined so as to (completely or at least substantially) achieve a minimization of the diameter differences of the bale contours along the bale contours.
  • the trigonometric function may in particular be a sine function.
  • the superposition of a sine function with a linear function to compensate for differences in diameter of the bale contours is known in the art as a tilted sine function.
  • the sum of the additional functions is a polynomial function.
  • a typical example of a suitable polynomial function is a function that is a 2nd order function, as seen from the center of the bale and in the direction of the respective axis of rotation. It is particularly preferred that the polynomial function also has a proportion of the fourth degree in addition to a second degree component.
  • the above statements apply not only to the sum of the additional functions, but also for each of the two additional functions considered individually.
  • the sum of the additional functions is a trigonometric function.
  • the trigonometric function may in particular be a cosine function.
  • the roll stand has no further rolls other than the work rolls.
  • the work rolls are supported directly or via intermediate rolls on support rolls.
  • the contours of the back-up rolls can be provided with an inverse additional contour, so that the back-up rolls complement each other in an uncompressed, unloaded state with the work rolls.
  • the contours of the support rollers differ from those of the work rolls in particular by a concave difference.
  • the contours of the intermediate rolls may be different from those of the work rolls and / or back-up rolls by such a concave difference.
  • maximum pressures acting between adjoining rollers can be minimized.
  • the rolling stock 2 can in particular Metal consist, for example, aluminum or steel. It can be a band or a heavy plate.
  • FIG. 1 and 2 has the rolling stand 1 rolling stand 3.
  • a first and a second work roll 4, 5 are mounted in the rolling mill stands 3 in the rolling mill stands 3 .
  • the work rolls 4, 5 are - as is common practice - stored in the rolling mill stands 3 such that the work rolls 4, 5 about a respective axis of rotation 6, 7 are rotatable.
  • the rotation is effected by means of a common drive assigned to the work rolls 4, 5 or by drives assigned to each of the work rolls 4, 5.
  • the drive is or the drives are not shown in the FIG.
  • the first work roll 4 is as shown in the FIG. 1 and 2 the upper work roll.
  • the second work roll 5 is the lower work roll.
  • the reverse assignment is also possible.
  • the roll stand 1 except the work rolls 4, 5 has no further rolls (Duogerüst). In general, however, support the work rolls 4, 5, as shown in the FIG. 1 and 2 on support rollers 8, 9 from. It is according to the illustration in FIG. 1 possible that the roll stand 1 except the work rolls 4, 5 and the support rollers 8, 9 has no further rolls (for example, in a Quartogerüst). In this case, the work rolls 4, 5 are supported directly on the support rollers 8, 9. Alternatively, it is - for example, in a Sextogerüst - as shown in FIG FIG. 2 possible that the roll stand 1 additionally intermediate rolls 10, 11 has. In this case, the work rolls 4, 5 are supported on the support rolls 8, 9 via the intermediate rolls 10, 11. The other rollers - that is, the support rollers 8, 9 and optionally also the intermediate rollers 10, 11 - are mounted in the rolling stand uprights 3, so that they are rotatable about a respective axis of rotation.
  • Two of the rollers 4, 5, 8, 9, 10, 11 are mounted in the rolling stand uprights 3 such that they are axially displaceable against each other are.
  • the two axially mutually displaceable rollers are the work rolls 4, 5.
  • the displacement thus takes place in the direction of the axis of rotation 6, 7.
  • the displaceability is in FIG. 1 indicated by corresponding double arrows at the work rolls 4, 5.
  • the two axially displaceable rollers are generally the intermediate rollers 10, 11.
  • the displaceability is in FIG. 2 indicated by corresponding double arrows in the intermediate rolls 10, 11.
  • the work rolls 4, 5 have in this case, as a rule, a relatively small diameter and are cylindrical or (symmetrically) slightly spherical. In individual cases, however, alternatively or in addition to the intermediate rolls 10, 11, in the case of a sexto scaffolding the work rolls 4, 5 can also be axially displaceable relative to one another. In this case, the work rolls 4, 5 - optionally in addition to the intermediate rolls 10, 11 - corresponding contours.
  • the two axially mutually displaceable rollers 4, 5 and 10, 11 - ie either the two work rolls 4, 5 or the two intermediate rollers 10, 11 - have according to FIG. 3 an effective bale length L on.
  • the corresponding rollers 4, 5 and 10, 11 furthermore have, as from in FIG. 3 above or below the respective roller 4, 5 and 10, 11 given equations for the radius R1, R2 of the respective roller 4, 5 and 10, 11 can be seen, each having a curved contour, which extends over the entire effective bale length L extends.
  • the radii R1, R2 as a function of the location x along the axes of rotation 6, 7 correspond to the contours of the rollers 4, 5 and 10, 11th
  • the two axially mutually displaceable rollers 4, 5 and 10, 11 have according to FIG. 3 first on a base radius R0.
  • the base radius R0 is constant, ie no function of the location x along the axis of rotation 6 of the first work roll 4 or the location x along the axis of rotation 7 of the second work roll 5 or the axes of rotation of the intermediate rolls 10, 11.
  • This base radius R0 is in the case of first work roll 4 (or the first work roll 4 adjacent intermediate roll 10) superimposed on a first basis function B1, in the case of the second work roll 5 (or the second work roll 5 adjacent intermediate roll 11) has a second basic function B2.
  • the basic functions B1, B2 are according to FIG. 3 Functions of the location x in the direction of the respective axis of rotation 6, 7.
  • the basic functions B1, B2 are preferably, with respect to the center of the bale, antisymmetric to one another. So these are odd functions in the mathematical sense.
  • the relation B1 (x) -B2 (-x) holds.
  • the basic functions B1, B2 are determined so that they complement each other in the unloaded state of the respective rollers 4, 5 and 10, 11 in a certain relative axial position of the respective rollers 4, 5 and 10, 11 complementary and at one of this axial position outgoing shift depending on the direction of displacement form a convex or a concave roll gap profile.
  • the meaning of these quantities is mentioned in the beginning WO 03/022 470 A1 explained.
  • the reference length L Ref may be identical to the ball length L. Alternatively, it can be a different value.
  • the basic functions B1, B2 are determined so that they complement each other in the unloaded state of the corresponding rollers 4, 5 and 10, 11 in a certain relative axial position of the corresponding rollers 4, 5 and 10, 11 complementary. This axial position is reached when the first work roll 4 (or the first work roll 4 adjacent intermediate roll 10) is displaced in the positive direction by the contour displacement c and the second work roll 5 (or the second work roll 5 adjacent intermediate roll 11) in negative Direction is shifted by the contour shift c.
  • the basic functions B1, B2 form a convex roll gap profile.
  • displacement of the first work roll 4 (or the intermediate work roll 10 adjacent to the first work roll 4) in the negative direction and, corresponding thereto, the second work roll 5 (or the intermediate work roll 11 adjacent to the second work roll 5) is positive Direction, the basic functions B1, B2 form a concave roll gap profile.
  • the basic functions B1, B2 relative to the center of the bale, antisymmetric to each other.
  • the first basic function B1 is additionally superimposed on an additional function Z1.
  • the second basic function B2 is additionally superimposed with an additional function Z2.
  • the additional functions Z1, Z2 are according to FIG. 3 - Analogous to the basic functions B1, B2 - functions of the place x in the direction of the respective axis of rotation 6, 7th
  • ⁇ and ⁇ are weighting factors, which typically have a value between 0 and 2.
  • the limits 0 and 2 can be assumed with. In individual cases even larger or even smaller values can be assumed.
  • the weighting factors ⁇ , ⁇ can be determined independently of each other. Preferably, both weighting factors ⁇ , ⁇ have the value 1. This has the advantage that the additional functions Z1, Z2 are symmetrical to one another.
  • C and D are proportional factors. As a rule, the proportion factor C has a value above zero. The proportion factor D may be 0, greater than zero, or less than zero as needed.
  • the first basis function B1 is a trigonometric function superimposed on a linear function.
  • the trigonometric function may in particular be a sine function.
  • the sum of the additional functions Z1, Z2, however, is a polynomial function.
  • the polynomial function as seen from the center of the bale and in the direction of the respective axis of rotation 6, 7, has at least a second degree component.
  • the proportion factor D has a value other than 0 - the polynomial function also has a fourth degree component.
  • d0 is a value which depends on the displacement s, but not on the location x in the direction of the axis of rotation 6, 7.
  • the resulting course of the roll gap g has on the one hand a convex or concave portion, which is dependent on the displacement s, namely the proportion 2 A ⁇ cos 2 ⁇ L Ref x ⁇ sin 2 ⁇ L Ref s - c
  • the resulting course of the roll gap g has a further convex or concave portion, which is not dependent on the displacement s, namely, in the case that the proportion factor D has the value 0, the proportion 2 C x 2
  • FIG. 4 shows a similar embodiment as FIG. 3 ,
  • the first basis function B1 is a polynomial function.
  • the sum of the additional functions Z1, Z2 a trigonometric function.
  • the trigonometric function according to FIG. 4 be a cosine function.
  • A is a well-chosen factor.
  • the additional functions Z1, Z2 can be selected independently of the basis functions B1, B2.
  • the additional functions Z1, Z2 are therefore not necessarily polynomial functions. It could also be trigonometric functions, in particular trigonometric functions according to FIG. 4 .
  • the additional functions Z1, Z2 are not necessarily trigonometric functions. It could also be polynomial functions, in particular polynomial functions according to FIG. 3 ,
  • FIG. 5 shows purely exemplary of the embodiment according to FIG. 3 the deviation of the resulting roll gap g from an average value.
  • FIG. 5 it can be seen that a very uniform profile can be achieved to a considerable extent as a result of the superimposition of the basic functions B1, B2 with the additional functions Z1, Z2.
  • the maxima 12 of the deviation can be further influenced both with regard to their position in the direction of the axis of rotation 6, 7 and with respect to their height.
  • the present invention has many advantages.
  • the adjustment range achievable by shifting the work rolls 4, 5 should be between-400 ⁇ m and -100 ⁇ m in crowning, this can be achieved by setting the adjustment range between +300 ⁇ m and +600 ⁇ m using only the basis functions B1, B2 would lie, by the additional functions Z1, Z2, however, in addition a parabolic crowning of -700 microns is superimposed.
  • the superimposition of the basic functions B1, B2 and the additional functions Z1, Z2 can be used to selectively suppress edge waves as well as center waves as well as quarter waves.
  • the suppression is particularly effective when not only the proportion factor C but also the proportion factor D has a value different from zero.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

Ein Walzgerüst (1) weist Walzgerüstständer (3) auf, in denen Arbeitswalzen (4, 5) oder Arbeitswalzen (4, 5) und Stützwalzen (8, 9) oder Arbeitswalzen (4, 5), Zwischenwalzen (10, 11) und Stützwalzen (8, 9) gelagert sind. Die Walzen (4, 5, 8, 9, 10, 11) sind um eine jeweilige Rotationsachse (6, 7) rotierbar. Im Fall von Arbeitswalzen (4, 5) oder Arbeitswalzen (4, 5) und Stützwalzen (8, 9) sind die Arbeitswalzen (4, 5) in Richtung ihrer jeweiligen Rotationsachse (6, 7), d.h. axial, gegeneinander verschiebbar. Im Fall von Arbeitswalzen (4, 5), Zwischenwalzen (10, 11) und Stützwalzen (8, 9) sind die Arbeitswalzen (4, 5) oder die Zwischenwalzen (10, 11) axial gegeneinander verschiebbar. Die axial verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) weisen jeweils eine wirksame Ballenlänge (L) auf. Sie weisen weiterhin jeweils eine gekrümmte Kontur (R1, R2) auf, die sich über die gesamte wirksame Ballenlänge (L) erstreckt. Die axial verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) weisen eine jeweilige Kontur (R1, R2) auf, die durch eine Überlagerung einer jeweiligen Basisfunktion (B1, B2) und einer jeweiligen Zusatzfunktion (Z1, Z2) gebildet ist. Die Basisfunktionen (B1, B2) und die Zusatzfunktionen (Z1, Z2) sind Funktionen des Ortes (x) in Richtung der jeweiligen Rotationsachse (6, 7). Die Basisfunktionen (B1, B2) sind derart bestimmt, dass sie sich im unbelasteten Zustand der axial verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) in einer bestimmten relativen Axialposition komplementär ergänzen und bei einer von dieser Axialposition ausgehenden Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder konkaves Walzspaltprofil bilden. Die Summe der Zusatzfunktionen (Z1, Z2) ist, bezogen auf die Ballenmitte der axial verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) im unverschobenen Zustand, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Walzgerüst zur Herstellung von flachem Walzgut, insbesondere von Metallband,
    • wobei das Walzgerüst Walzgerüstständer aufweist,
    • wobei in den Walzgerüstständern Arbeitswalzen oder Arbeitswalzen und Stützwalzen oder Arbeitswalzen, Zwischenwalzen und Stützwalzen gelagert sind,
    • wobei die in den Walzgerüstständern gelagerten Walzen um eine jeweilige Rotationsachse rotierbar sind,
    • wobei in dem Fall, dass in den Walzgerüstständern Arbeitswalzen oder Arbeitswalzen und Stützwalzen gelagert sind, die Arbeitswalzen und in dem Fall, dass in den Walzgerüstständern Arbeitswalzen, Zwischenwalzen und Stützwalzen gelagert sind, die Arbeitswalzen oder die Zwischenwalzen in Richtung ihrer jeweiligen Rotationsachse, d.h. axial, gegeneinander verschiebbar sind,
    • wobei die axial gegeneinander verschiebbaren Walzen jeweils eine wirksame Ballenlänge aufweisen,
    • wobei die axial gegeneinander verschiebbaren Walzen jeweils eine gekrümmte Kontur aufweisen, die sich über die gesamte wirksame Ballenlänge erstreckt.
  • Ein derartiges Walzgerüst ist beispielsweise aus der WO 03/022 470 A1 bekannt.
  • Bei dem bekannten Walzgerüst ist die Kontur einer der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen durch eine erste Basisfunktion gebildet, die Kontur der anderen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen durch eine zweite Basisfunktion. Die Basisfunktionen sind Funktionen des Ortes in Richtung der jeweiligen Rotationsachse gesehen. Sie sind weiterhin derart bestimmt, dass sie sich im unbelasteten Zustand der der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen in einer bestimmten relativen Axialposition komplementär ergänzen und bei einer von dieser Axialposition ausgehenden Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder ein konkaves Walzspaltprofil bilden.
  • Zur Erzeugung eines planen Walzguts - beispielsweise eines Metallbandes oder eines Grobblechs - mit einem definierten Querschnittsprofil ist es erforderlich, konturbeeinflussende Maßnahmen einzusetzen. Beispiele derartiger Maßnahmen sind die Anwendung von Walzenbiegeeinrichtungen, mittels derer die Walzkraftaufbringung auf das Walzgut und die Dickenverteilung über die Breite des Walzguts gezielt beeinflusst werden können.
  • Es ist bekannt, zur Beeinflussung des Querschnittsprofils Arbeitswalzen zu verwenden, deren Ballenkontur flaschenhalsartig verläuft. Beispiele derartiger Verläufe sind Fachleuten unter den Begriffen CVC (CVC ist ein eingetragenes Warenzeichen der SMS Siemag AG) und SmartCrown (SmartCrown ist ein eingetragenes Warenzeichen der Anmelderin) bekannt. Insbesondere ist der Verlauf einer SmartCrown-Kontur ausführlich in der eingangs erwähnten WO 03/022 470 A1 erläutert.
  • Die flaschenhalsartige Verlauf der Ballenkontur wird nicht nur bei Arbeitswalzen, sondern auch bei Zwischenwalzen und Stützwalzen eingesetzt. Aus der WO 2011/069 756 A1 ist beispielsweise ein Walzgerüst zur Herstellung von flachem Walzgut bekannt,
    • wobei das Walzgerüst Arbeitswalzen aufweist, die sich an Stützwalzen oder Zwischenwalzen und Stützwalzen abstützen,
    • wobei die Arbeitswalzen und/oder die Zwischenwalzen und/ oder die Stützwalzen im Walzgerüst gegenseitig axial verschiebbar angeordnet sind,
    • wobei die Arbeitswalzen und die Stützwalzen sowie - sofern vorhanden - die Zwischenwalzen jeweils eine wirksame Ballenlänge aufweisen,
    • wobei jede Walze mindestens eines aus einer Stützwalze und einer Arbeitswalze oder aus einer Stützwalze und einer Zwischenwalze gebildeten Walzenpaares eine über die gesamte wirksame Ballenlänge verlaufende gekrümmte Kontur aufweist,
    • wobei die Kontur der Stützwalze durch eine Überlagerung einer Basisfunktion mit einer konkaven oder konvexen Zusatzfunktion gebildet ist,
    • wobei eine Kontur der Stützwalze gemäß der Basisfunktion in einem unverschobenen Zustand zur benachbarten Arbeitswalze oder Zwischenwalze komplementär verläuft und bei einer Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder ein konkaves Differenzprofil bildet.
  • Die Überlagerung der Basisfunktion mit der Zusatzfunktion dient dem Zweck, die auf die Arbeitswalze und die Stützwalze bzw. auf die Zwischenwalze und die Stützwalze wirkenden maximalen Drücke zu verringern und dadurch Walzenstandzeiten zu erhöhen und Walzenbrüche möglichst zu vermeiden. Die Zusatzfunktion ist eine quadratische Funktion.
  • Aus der WO 2007/144 162 A1 ist ein Walzgerüst zur Herstellung von flachem Walzgut bekannt,
    • wobei das Walzgerüst Arbeitswalzen aufweist, die sich an Stützwalzen oder Zwischenwalzen und Stützwalzen abstützen,
    • wobei die Arbeitswalzen und/oder die Zwischenwalzen jeweils eine wirksame Ballenlänge aufweisen,
    • wobei die Arbeitswalzen und/oder die Zwischenwalzen eine über die gesamte wirksame Ballenlänge verlaufende gekrümmte Kontur aufweisen, die durch eine trigonometrische Funktion beschreibbar ist,
    • wobei sich diese Ballenkonturen ausschließlich in einer bestimmten relativen Axialstellung der Walzen des Walzenpaares im unbelasteten Zustand komplementär ergänzen,
    • wobei die Stützwalzen eine komplementäre Ballenkontur aufweisen und im unbelasteten Zustand eine teilweise oder vollständige Ergänzung der Ballenkonturen der Stützwalzen und der unmittelbar benachbarten Arbeitswalzen oder Zwischenwalzen auftritt.
  • Der WO 2007/144 161 A1 ist ein ähnlicher Offenbarungsgehalt zu entnehmen.
  • Beim Walzen von Walzgut ist es in aller Regel das Bestreben, dass das Walzgut nach dem Walzen ein vorbestimmtes Profil aufweist und weiterhin plan ist. Zu Unplanheiten im Walzgut kann es insbesondere dann kommen, wenn das Walzgut relativ dünn ist und während des jeweiligen Walzstichs das relative Profil des Walzgutes zu stark geändert wird, wenn also über die Breite des Walzgutes gesehen eine ungleichmäßige Dickenreduktion oder Stichabnahme erfolgt. Je nach Position der Unplanheiten spricht man von Rand-, Mitten- oder Viertelwellen. Randwellen und Mittelwellen können im Stand der Technik mit herkömmlichen Stellgliedern wie Walzenverschiebung und Walzenbiegung beseitigt werden. Bei Viertelwellen ist dies erheblich schwieriger.
  • Im Stand der Technik ist für Kaltwalzwerke eine gezielte Unterdrückung von Viertelwellen mittels Zonenkühlung bekannt. Beim Warmwalzen kann zum Unterdrücken von Viertelwellen eine dynamische Walzenkühlung herangezogen werden. Diese dynamische Walzenkühlung bewirkt über die Walzgutbreite gesehen eine ungleichmäßige Kühlung und damit eine entsprechende thermische Balligkeit der Walzen. Diese Art der Beeinflussung der Balligkeit ist jedoch in ihrer Wirksamkeit relativ beschränkt und darüber hinaus träge. Weiterhin ist es möglich, Viertelwellen durch eine gezielte Kombination von Verschiebung und Biegung der Arbeitswalzen zu unterdrücken. Dies setzt jedoch voraus, dass ein hinreichend großer Stellbereich der Walzenbiegung vorhanden ist. Die Walzenbiegung wird jedoch im Stand der Technik üblicherweise in erster Linie dazu verwendet, um auf Walzkraftabweichungen während des Walzens des Walzguts reagieren zu können, um insbesondere das relative oder absolute Walzgutprofil konstant zu halten und eine Planheit zu gewährleisten.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Walzgerüst anzugeben, bei dem durch axiales Verschieben von Walzen die Gestalt des Walzspaltes, d.h. der Dickenverlauf des Walzspaltes über die Ballenlänge, derart variiert wird, dass ein höchste Qualitätsansprüche erfüllendes, ebenes und wellenfreies Walzgut erzielt wird.
  • Die Aufgabe wird durch ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Walzgerüsts sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 15.
  • Erfindungsgemäß wird ein Walzgerüst der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass eine der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen eine erste Kontur aufweist, die durch eine Überlagerung einer ersten Basisfunktion und einer ersten Zusatzfunktion gebildet ist,
    • dass die andere der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen eine zweite Kontur aufweist, die durch Überlagerung einer zweiten Basisfunktion und einer zweiten Zusatzfunktion gebildet ist,
    • dass die Basisfunktionen und die Zusatzfunktionen Funktionen des Ortes in Richtung der jeweiligen Rotationsachse sind,
    • dass die Basisfunktionen derart bestimmt sind, dass sie sich im unbelasteten Zustand der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen in einer bestimmten relativen Axialposition der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen komplementär ergänzen und bei einer von dieser Axialposition ausgehenden Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder ein konkaves Walzspaltprofil bilden, und
    • dass die Summe der Zusatzfunktionen, bezogen auf die Ballenmitte der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen im unverschobenen Zustand, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion ist.
  • Aufgrund dieser Ausgestaltung der Konturen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen lassen sich Viertelwellen alleine durch den Walzenschliff unterdrücken. Denn durch diesen Schliff wird erreicht, dass die äquivalente Balligkeit der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen mit einem Offset versehen wird. In der Regel ist der Offset positiv, nur in Ausnahmefällen negativ. Die äquivalente Balligkeit ist die Balligkeit konventionell (das heißt symmetrisch) geschliffener Walzen, welche im unbelasteten bzw. lastfreien Zustand dasselbe Walzspaltprofil ergeben.
  • Es ist möglich, dass die bestimmte relative Axialposition der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen, bei der die Basisfunktionen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen sich komplementär ergänzen, innerhalb des tatsächlich erreichbaren Verschiebebereichs der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen liegt. Alternativ kann diese Axialposition außerhalb des tatsächlich erreichbaren Verschiebebereichs liegen. Im letztgenannten Fall bilden die beiden Basisfunktionen unabhängig von der tatsächlichen Verschiebung stets ein konvexes oder stets ein konkaves Walzspaltprofil. In diesem Fall ist lediglich im mathematischen Sinne auch eine Vorzeichenumkehr möglich.
  • Vorzugsweise sind die Basisfunktionen, bezogen auf die Ballenmitte, antisymmetrisch zueinander. Diese Ausgestaltung erleichtert sowohl die mathematische Beschreibung der Konturen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen als auch die fertigungstechnische Herstellung der Konturen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen.
  • Vorzugsweise sind weiterhin die Zusatzfunktionen, bezogen auf die Ballenmitte, symmetrische, beidseitig monotone Funktionen. Diese Ausgestaltung erleichtert - insbesondere in Kombination mit der Antisymmetrie der Basisfunktionen zueinander - sowohl die mathematische Beschreibung der Konturen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen als auch die fertigungstechnische Herstellung der Konturen der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Zusatzfunktionen symmetrisch zueinander sind. Durch diese Ausgestaltung kann - insbesondere in Kombination mit der Antisymmetrie der Basisfunktionen zueinander - erreicht werden, dass die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen auf gleiche Art und Weise geschliffen werden können und lediglich eine der beiden Walzen gegenüber der anderen um 180° gedreht in das Walzgerüst eingebaut werden muss.
  • Es ist möglich, dass die erste Basisfunktion eine Polynomfunktion ist. Ein typisches Beispiel einer geeigneten Polynomfunktion ist eine Funktion, die ausgehend von der Ballenmitte und in Richtung der jeweiligen Rotationsachse gesehen, eine Funktion 3. Grades ist. Ein weiteres Beispiel ist eine Funktion, die zusätzlich zu einem Anteil 3. Grades einen Anteil 5. Grades aufweist.
  • Alternativ - und sogar bevorzugt - ist es möglich, dass die erste Basisfunktion eine trigonometrische Funktion ist, der eine lineare Funktion überlagert ist. Der lineare Anteil ist vorzugsweise derart bestimmt, dass (vollständig oder zumindest im wesentlichen) eine Minimierung der Durchmesserunterschiede der Ballenkonturen entlang der Ballenkonturen erreicht wird. Die trigonometrische Funktion kann insbesondere eine Sinusfunktion sein. Die Überlagerung einer Sinusfunktion mit einer linearen Funktion zur Kompensation von Durchmesserunterschieden der Ballenkonturen ist in Fachkreisen als gekippte Sinusfunktion bekannt.
  • Vorzugsweise ist die Summe der Zusatzfunktionen eine Polynomfunktion. Ein typisches Beispiel einer geeigneten Polynomfunktion ist eine Funktion, die, ausgehend von der Ballenmitte und in Richtung der jeweiligen Rotationsachse gesehen, eine Funktion 2. Grades ist. Besonders bevorzugt ist, dass die Polynomfunktion zusätzlich zu einem Anteil 2. Grades auch einen Anteil 4. Grades aufweist. Vorzugsweise gelten die obigen Aussagen nicht nur für die Summe der Zusatzfunktionen, sondern auch für die beiden Zusatzfunktionen jeweils für sich betrachtet.
  • Alternativ ist es möglich, dass die Summe der Zusatzfunktionen eine trigonometrische Funktion ist. In diesem Fall kann die trigonometrische Funktion insbesondere eine Cosinusfunktion sein. Vorzugsweise gelten auch diese Aussagen nicht nur für die Summe der Zusatzfunktionen, sondern auch für die beiden Zusatzfunktionen jeweils für sich betrachtet.
  • Es ist möglich, dass das Walzgerüst außer den Arbeitswalzen keine weiteren Walzen aufweist. In der Regel stützen die Arbeitswalzen sich jedoch direkt oder über Zwischenwalzen an Stützwalzen ab. Im Falle des Vorhandenseins ausschließlich von Stützwalzen (beispielsweise einem Quartogerüst) können die Konturen der Stützwalzen mit einer inversen Zusatzkontur versehen sein, so dass die Stützwalzen sich mit den Arbeitswalzen im unverschobenen, unbelasteten Zustand komplementär ergänzen. Alternativ ist es möglich, dass die Konturen der Stützwalzen sich von denen der Arbeitswalzen insbesondere um eine konkave Differenz unterscheiden. Im Falle des Vorhandenseins sowohl von Stützwalzen als auch von Zwischenwalzen (beispielsweise einem Sextogerüst) können die Konturen der Zwischenwalzen sich von denen der Arbeitswalzen und/oder der Stützwalzen um eine derartige konkave Differenz unterscheiden. Durch diese Ausgestaltung können zwischen aneinander angrenzenden Walzen wirkende maximale Drücke minimiert werden.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
    • FIG 1 und 2
    jeweils ein Walzgerüst,
    FIG 3 und 4
    jeweils zwei Arbeitswalzen,
    FIG 5
    einen von zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt,
    FIG 6
    eine Arbeitswalze und eine Stützwalze und
    FIG 7
    eine Arbeitswalze, eine Zwischenwalze und eine Stützwalze.
  • In einem allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehenen Walzgerüst soll gemäß den FIG 1 und 2 ein flaches Walzgut 2 gewalzt und dadurch hergestellt werden. Das Walzgut 2 kann insbesondere aus Metall bestehen, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl. Es kann sich um ein Band oder um ein Grobblech handeln.
  • Gemäß den FIG 1 und 2 weist das Walzgerüst 1 Walzgerüstständer 3 auf. In den Walzgerüstständern 3 sind eine erste und eine zweite Arbeitswalze 4, 5 gelagert. Die Arbeitswalzen 4, 5 sind - wie allgemein üblich - in den Walzgerüstständern 3 derart gelagert, dass die Arbeitswalzen 4, 5 um eine jeweilige Rotationsachse 6, 7 rotierbar sind. Das Rotieren wird durch einen den Arbeitswalzen 4, 5 zugeordneten gemeinsamen Antrieb oder durch jeweils einer der Arbeitswalzen 4, 5 zugeordnete Antriebe bewirkt. Der Antrieb ist bzw. die Antriebe sind in den FIG nicht mit dargestellt.
  • Die erste Arbeitswalze 4 ist entsprechend der Darstellung in den FIG 1 und 2 die obere Arbeitswalze. Hiermit korrespondierend ist die zweite Arbeitswalze 5 die untere Arbeitswalze. Es ist jedoch ebenso die umgekehrte Zuordnung möglich.
  • Es ist möglich, dass das Walzgerüst 1 außer den Arbeitswalzen 4, 5 keine weiteren Walzen aufweist (Duogerüst). In der Regel stützen die Arbeitswalzen 4, 5 sich jedoch entsprechend der Darstellung in den FIG 1 und 2 an Stützwalzen 8, 9 ab. Es ist entsprechend der Darstellung in FIG 1 möglich, dass das Walzgerüst 1 außer den Arbeitswalzen 4, 5 und den Stützwalzen 8, 9 keine weiteren Walzen aufweist (beispielsweise bei einem Quartogerüst). In diesem Fall stützen die Arbeitswalzen 4, 5 sich direkt an den Stützwalzen 8, 9 ab. Alternativ ist es - beispielsweise bei einem Sextogerüst - entsprechend der Darstellung in FIG 2 möglich, dass das Walzgerüst 1 zusätzlich Zwischenwalzen 10, 11 aufweist. In diesem Fall stützen die Arbeitswalzen 4, 5 sich über die Zwischenwalzen 10, 11 an den Stützwalzen 8, 9 ab. Auch die weiteren Walzen - also die Stützwalzen 8, 9 und gegebenenfalls auch die Zwischenwalzen 10, 11 - sind in den Walzgerüstständern 3 gelagert, so dass sie um eine jeweilige Rotationsachse rotierbar sind.
  • Zwei der Walzen 4, 5, 8, 9, 10, 11 sind in den Walzgerüstständern 3 derart gelagert, dass sie axial gegeneinander verschiebbar sind. Im Falle eines Duogerüsts und auch im Falle eines Quartogerüsts sind die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen die Arbeitswalzen 4, 5. Die Verschiebung erfolgt somit in Richtung von deren Rotationsachse 6, 7. Die Verschiebbarkeit ist in FIG 1 durch entsprechende Doppelpfeile bei den Arbeitswalzen 4, 5 angedeutet. Im Falle eines Sextogerüsts sind die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen in der Regel die Zwischenwalzen 10, 11. Die Verschiebbarkeit ist in FIG 2 durch entsprechende Doppelpfeile bei den Zwischenwalzen 10, 11 angedeutet. Die Arbeitswalzen 4, 5 weisen in diesem Fall in der Regel einen relativ kleinen Durchmesser auf und sind zylindrisch oder (symmetrisch) leicht ballig. In Einzelfällen können jedoch - alternativ oder zusätzlich zu den Zwischenwalzen 10, 11 - bei einem Sextogerüst auch die Arbeitswalzen 4, 5 axial gegeneinander verschiebbar sein. In diesem Fall weisen die Arbeitswalzen 4, 5 - gegebenenfalls zusätzlich zu den Zwischenwalzen 10, 11 - entsprechende Konturen auf.
  • Unabhängig davon, ob die Arbeitswalzen 4, 5 oder die Zwischenwalzen 10, 11 axial gegeneinander verschiebbar sind, erfolgt das Verschieben der entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 stets gegenläufig. Wenn also eine Arbeitswalze 4, 5 bzw. Zwischenwalze 10, 11 um einen bestimmten Betrag in positive Richtung verschoben wird, wird die andere Arbeitswalze 5, 4 bzw. Zwischenwalze 11, 10 um denselben Betrag in negative Richtung verschoben.
  • Die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 - also entweder die beiden Arbeitswalzen 4, 5 oder die beiden Zwischenwalzen 10, 11 - weisen gemäß FIG 3 eine wirksame Ballenlänge L auf. Die entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 weisen weiterhin, wie aus den in FIG 3 oberhalb bzw. unterhalb der jeweiligen Walze 4, 5 bzw. 10, 11 angegebenen Gleichungen für den Radius R1, R2 der jeweiligen Walze 4, 5 bzw. 10, 11 ersichtlich ist, jeweils eine gekrümmte Kontur auf, die sich über die gesamte wirksame Ballenlänge L erstreckt. Die Radien R1, R2 als Funktion über den Ort x entlang der Rotationsachsen 6, 7 entsprechen den Konturen der Walzen 4, 5 bzw. 10, 11.
  • Die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 weisen gemäß FIG 3 zunächst einen Basisradius R0 auf. Der Basisradius R0 ist konstant, also keine Funktion des Ortes x entlang der Rotationsachse 6 der ersten Arbeitswalze 4 bzw. des Ortes x entlang der Rotationsachse 7 der zweiten Arbeitswalze 5 bzw. der Rotationsachsen der Zwischenwalzen 10, 11. Diesem Basisradius R0 ist im Falle der ersten Arbeitswalze 4 (bzw. der der ersten Arbeitswalze 4 benachbarten Zwischenwalze 10) eine erste Basisfunktion B1 überlagert, im Falle der zweiten Arbeitswalze 5 (bzw. der der zweiten Arbeitswalze 5 benachbarten Zwischenwalze 11) eine zweite Basisfunktion B2. Die Basisfunktionen B1, B2 sind gemäß FIG 3 Funktionen des Ortes x in Richtung der jeweiligen Rotationsachse 6, 7.
  • Die Basisfunktionen B1, B2 sind vorzugsweise, bezogen auf die Ballenmitte, antisymmetrisch zueinander. Es handelt sich also um ungerade Funktionen im mathematischen Sinn. Es gilt also die Beziehung B1(x) = -B2(-x). Die Basisfunktionen B1, B2 sind derart bestimmt, dass sie sich im unbelasteten Zustand der entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 in einer bestimmten relativen Axialposition der entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 komplementär ergänzen und bei einer von dieser Axialposition ausgehenden Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder ein konkaves Walzspaltprofil bilden.
  • Beispielsweise gelten für die erste Basisfunktion B1 und die zweite Basisfunktion B2 gemäß FIG 3 die Beziehungen B 1 = + A ⋅ sin 2 φ L Ref x + c - B ⋅ x
    Figure imgb0001
     B 2 = - A ⋅ sin 2 φ L Ref x - c + B ⋅ x
    Figure imgb0002
  • In den Gleichungen 1 und 2 sind
    • x der Ort bzw. die Axialposition, bezogen auf die Ballenmitte,
    • A eine Konturamplitude,
    • ϕ ein Konturwinkel,
    • c eine Konturverschiebung,
    • LRef eine Referenzlänge und
    • B eine Kontursteigung.
  • Die Bedeutung dieser Größen ist in der eingangs genannten WO 03/022 470 A1 erläutert. Dort sind auch mögliche Werte für den Konturwinkel ϕ und eine Dimensionierungsvorschrift für die Kontursteigung B angegeben. Die Referenzlänge LRef kann mit der Ballenlänge L identisch sein. Alternativ kann es sich um einen anderen Wert handeln.
  • Ersichtlich sind die Basisfunktionen B1, B2 derart bestimmt, dass sie sich im unbelasteten Zustand der entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 in einer bestimmten relativen Axialposition der entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 komplementär ergänzen. Diese Axialposition ist erreicht, wenn die erste Arbeitswalze 4 (bzw. die der ersten Arbeitswalze 4 benachbarte Zwischenwalze 10) in positive Richtung um die Konturverschiebung c verschoben wird und die zweite Arbeitswalze 5 (bzw. die der zweiten Arbeitswalze 5 benachbarte Zwischenwalze 11) in negative Richtung um die Konturverschiebung c verschoben wird. Wenn hingegen, ausgehend von dieser Axialposition, eine Verschiebung der ersten Arbeitswalze 4 (bzw. der der ersten Arbeitswalze 4 benachbarten Zwischenwalze 10) in positive Richtung und hiermit korrespondierend der zweiten Arbeitswalze 5 (bzw. der der zweiten Arbeitswalze 5 benachbarten Zwischenwalze 11) in negative Richtung erfolgt, bilden die Basisfunktionen B1, B2 ein konvexes Walzspaltprofil. Wenn umgekehrt, ausgehend von dieser Axialposition, eine Verschiebung der ersten Arbeitswalze 4 (bzw. der der ersten Arbeitswalze 4 benachbarten Zwischenwalze 10) in negative Richtung und hiermit korrespondierend der zweiten Arbeitswalze 5 (bzw. der der zweiten Arbeitswalze 5 benachbarten Zwischenwalze 11) in positive Richtung erfolgt, bilden die Basisfunktionen B1, B2 ein konkaves Walzspaltprofil. Weiterhin sind aufgrund der Vorgabe der Basisfunktionen B1, B2 gemäß FIG 3 die Basisfunktionen B1, B2, bezogen auf die Ballenmitte, antisymmetrisch zueinander.
  • Der ersten Basisfunktion B1 ist zusätzlich eine Zusatzfunktion Z1 überlagert. In analoger Weise ist der zweiten Basisfunktion B2 zusätzlich eine Zusatzfunktion Z2 überlagert. Die Zusatzfunktionen Z1, Z2 sind gemäß FIG 3 - analog zu den Basisfunktionen B1, B2 - Funktionen des Ortes x in Richtung der jeweiligen Rotationsachse 6, 7.
  • Beispielsweise gelten für die erste Zusatzfunktion Z1 und die zweite Zusatzfunktion Z2 gemäß FIG 3 die Beziehungen Z 1 = - α ⋅ Cx 2 - β ⋅ Dx 4
    Figure imgb0003
     Z 2 = - 2 - α ⋅ Cx 2 - 2 - β ⋅ Dx 4
    Figure imgb0004
  • In den Gleichungen 3 und 4 sind α und β Wichtungsfaktoren, die in der Regel einen Wert zwischen 0 und 2 aufweisen. Die Grenzwerte 0 und 2 können mit angenommen werden. Im Einzelfall können auch noch größere oder noch kleinere Werte angenommen werden. Die Wichtungsfaktoren α, β können unabhängig voneinander bestimmt werden. Vorzugsweise weisen beide Wichtungsfaktoren α, β den Wert 1 auf. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Zusatzfunktionen Z1, Z2 symmetrisch zueinander sind. C und D sind Anteilsfaktoren. In der Regel weist der Anteilsfaktor C einen Wert oberhalb von 0 auf. Der Anteilsfaktor D kann nach Bedarf den Wert 0 aufweisen, größer als Null sein oder kleiner als Null sein.
  • Wenn die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 nicht gegeneinander verschoben sind (Verschiebung s = 0), die Ballenmitte beider axial gegeneinander verschiebbarer Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 sich also in Richtung der Rotationsachse 6, 7 gesehen am gleichen Ort befindet, gilt somit für die Summe der Zusatzfunktionen Z1, Z2 unabhängig von der Wahl der Wichtungsfaktoren α und β die Beziehung Z 1 + Z 2 = - 2 Cx 2 - 2 Dx 4
    Figure imgb0005
  • Die Summe der Zusatzfunktionen Z1, Z2 ist somit, bezogen auf die Ballenmitte der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion.
  • Streng genommen ist es lediglich erforderlich, dass die Summe der Zusatzfunktionen Z1, Z2, bezogen auf die Ballenmitte der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 im unverschobenen Zustand, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion ist. Vorzugsweise gilt dies jedoch auch für die Zusatzfunktionen Z1, Z2 für sich betrachtet. Vorzugsweise ist also jede der beiden Zusatzfunktionen Z1, Z2, bezogen auf die Ballenmitte, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion.
  • Im Rahmen der Ausgestaltung gemäß FIG 3 ist die erste Basisfunktion B1 eine trigonometrische Funktion, der eine lineare Funktion überlagert ist. Die trigonometrische Funktion kann insbesondere eine Sinusfunktion sein. Die Summe der Zusatzfunktionen Z1, Z2 ist hingegen eine Polynomfunktion. Die Polynomfunktion weist, ausgehend von der Ballenmitte und in Richtung der jeweiligen Rotationsachse 6, 7 gesehen, zumindest einen Anteil 2. Grades auf. Vorzugsweise - nämlich dann, wenn der Anteilsfaktor D einen von 0 verschiedenen Wert aufweist - weist die Polynomfunktion auch einen Anteil 4. Grades auf.
  • Nachfolgend wird der Standardfall behandelt, gemäß dem die beiden Wichtungsfaktoren α, β den Wert 1 aufweisen. Falls die beiden Wichtungsfaktoren α, β einen anderen Wert aufweisen, ergeben sich prinzipiell äquivalente Ergebnisse. Es wird weiterhin angenommen, dass die beiden Arbeitswalzen 4, 5 die beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen sind. Falls die Zwischenwalzen 10, 11 axial gegeneinander verschiebbar sind, ergeben sich ebenfalls prinzipiell äquivalente Ergebnisse.
  • Wenn die Rotationsachsen 6, 7 der Arbeitswalzen 4, 5 einen Abstand d voneinander aufweisen und die erste Arbeitswalze 4 um eine Verschiebung s verschoben wird und hiermit korrespondierend die zweite Arbeitswalze 4 um den gleichen Wert in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird, gilt in dem soeben skizzierten Standardfall für den Walzspalt g, den die Arbeitswalzen 4, 5 miteinander bilden, die Beziehung g = d 0 s + 2 A ⋅ cos 2 φ L Ref x ⋅ sin 2 φ L Ref s - c + 2 C + 6 Ds 2 ⋅ x 2 + 2 D ⋅ x 4
    Figure imgb0006
  • d0 ist hierbei ein Wert, der zwar von der Verschiebung s, nicht aber von dem Ort x in Richtung der Rotationsachse 6, 7 gesehen abhängt.
  • Der resultierende Verlauf des Walzspaltes g weist zum einen einen konvexen bzw. konkaven Anteil auf, der von der Verschiebung s abhängig ist, nämlich den Anteil 2 A ⋅ cos 2 φ L Ref x ⋅ sin 2 φ L Ref s - c
    Figure imgb0007
  • Zusätzlich weist der resultierende Verlauf des Walzspaltes g jedoch einen weiteren konvexen bzw. konkaven Anteil auf, der nicht von der Verschiebung s abhängig ist, nämlich in dem Fall, dass der Anteilsfaktor D den Wert 0 aufweist, den Anteil 2 C x 2
    Figure imgb0008
  • In dem Fall, dass der Anteilsfaktor D einen von 0 verschiedenen Wert aufweist, gilt die Unabhängigkeit von der Verschiebung s für den Anteil 4. Grades.
  • FIG 4 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung wie FIG 3. Im Unterschied zu FIG 3 ist bei der Ausgestaltung gemäß FIG 4 jedoch die erste Basisfunktion B1 eine Polynomfunktion. Weiterhin ist im Unterschied zu FIG 3 bei der Ausgestaltung gemäß FIG 4 die Summe der Zusatzfunktionen Z1, Z2 eine trigonometrische Funktion. Insbesondere kann die trigonometrische Funktion gemäß FIG 4 eine Cosinusfunktion sein. A ist ein geeignet gewählter Faktor.
  • Die Ausgestaltungen gemäß den FIG 3 und FIG 4 sind insoweit miteinander kombinierbar, als dass die Zusatzfunktionen Z1, Z2 unabhängig von den Basisfunktionen B1, B2 gewählt werden können. In dem Fall, dass die Basisfunktionen B1, B2 Linearkombinationen einer trigonometrischen Funktion und einer linearen Funktion sind, sind die Zusatzfunktionen Z1, Z2 also nicht zwangsweise Polynomfunktionen. Es könnte sich auch um trigonometrische Funktionen handeln, insbesondere um trigonometrische Funktionen gemäß FIG 4. In analoger Weise sind in dem Fall, dass die Basisfunktionen B1, B2 Polynomfunktionen sind, die Zusatzfunktionen Z1, Z2 nicht zwangsweise trigonometrische Funktionen. Es könnte sich auch um Polynomfunktionen handeln, insbesondere um Polynomfunktionen gemäß FIG 3.
  • FIG 5 zeigt rein exemplarisch für die Ausgestaltung gemäß FIG 3 die Abweichung des sich ergebenden Walzspaltes g von einem Mittelwert. Aus FIG 5 ist insbesondere ersichtlich, dass durch die Überlagerung der Basisfunktionen B1, B2 mit den Zusatzfunktionen Z1, Z2 in erheblichem Umfang ein sehr gleichmäßiges Profil erreicht werden kann. Durch eine entsprechende Bestimmung der Anteilsfaktoren C und D können weiterhin die Maxima 12 der Abweichung sowohl bezüglich ihrer Lage in Richtung der Rotationsachse 6, 7 gesehen als auch bezüglich ihrer Höhe beeinflusst werden.
  • Wie bereits erwähnt und in FIG 1 dargestellt, sind oftmals zusätzlich zu den Arbeitswalzen 4, 5 Stützwalzen 8, 9 vorhanden. In diesem Fall ist es möglich, dass die Konturen der Stützwalzen 8, 9 sich von denen der Arbeitswalzen 4, 5 um eine konkave Differenz unterscheiden. Dies ist in FIG 6 dargestellt, wobei in FIG 6 die Differenz deutlich übertrieben dargestellt ist. Wie ebenfalls bereits erwähnt und in FIG 2 dargestellt, können weiterhin zusätzlich zu den Arbeitswalzen 4, 5 und den Stützwalzen 8, 9 Zwischenwalzen 10, 11 vorhanden sein. Wenn in diesem Fall (ausnahmsweise) die Arbeitswalzen 4, 5 die axial verschiebbaren Walzen sind, ist es in diesem Fall möglich, dass die Konturen der Zwischenwalzen 10, 11 sich von denen der Arbeitswalzen 4, 5 und/oder der Stützwalzen 8, 9 um eine konkave Differenz unterscheiden. Dies ist in FIG 7 dargestellt, wobei in FIG 7 analog zu FIG 6 die Differenzen deutlich übertrieben dargestellt sind. Wenn hingegen (entsprechend dem Regelfall bei einem Sextogerüst) die Zwischenwalzen 10, 11 die axial verschiebbaren Walzen sind, ist es - analog zur Situation bei einem Quartogerüst - möglich, dass die Konturen der Stützwalzen 8, 9 sich von denen der Zwischenwalzen 10, 11 um eine konkave Differenz unterscheiden.
  • Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:
    • Ein Walzgerüst 1 weist Walzgerüstständer 3 auf, in denen Arbeitswalzen 4, 5 oder Arbeitswalzen 4, 5 und Stützwalzen 8, 9 oder Arbeitswalzen 4, 5, Zwischenwalzen 10, 11 und Stützwalzen 8, 9 gelagert sind. Die Walzen 4, 5, 8, 9, 10, 11 sind um eine jeweilige Rotationsachse 6, 7 rotierbar. Im Fall von Arbeitswalzen 4, 5 oder Arbeitswalzen 4, 5 und Stützwalzen 8, 9 sind die Arbeitswalzen 4, 5 in Richtung ihrer jeweiligen Rotationsachse 6, 7, d.h. axial, gegeneinander verschiebbar. Im Fall von Arbeitswalzen 4, 5, Zwischenwalzen 10, 11 und Stützwalzen 8, 9 sind die Arbeitswalzen 4, 5 oder die Zwischenwalzen 10, 11 axial gegeneinander verschiebbar. Die axial verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 weisen jeweils eine wirksame Ballenlänge L auf. Sie weisen weiterhin jeweils eine gekrümmte Kontur R1, R2 auf, die sich über die gesamte wirksame Ballenlänge L erstreckt. Die axial verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 weisen eine jeweilige Kontur R1, R2 auf, die durch eine Überlagerung einer jeweiligen Basisfunktion B1, B2 und einer jeweiligen Zusatzfunktion Z1, Z2 gebildet ist. Die Basisfunktionen B1, B2 und die Zusatzfunktionen Z1, Z2 sind Funktionen des Ortes x in Richtung der jeweiligen Rotationsachse 6, 7. Die Basisfunktionen B1, B2 sind derart bestimmt, dass sie sich im unbelasteten Zustand der axial verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 in einer bestimmten relativen Axialposition komplementär ergänzen und bei einer von dieser Axialposition ausgehenden Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder konkaves Walzspaltprofil bilden. Die Summe der Zusatzfunktionen Z1, Z2 ist, bezogen auf die Ballenmitte der axial verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 im unverschobenen Zustand, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann unter Beibehaltung der Vorteile von Walzgerüsten mit axial verschiebbaren Walzen 4, 5 bzw. 10, 11, insbesondere gemäß der SmartCrown-Technologie, erreicht werden, dass der durch das Verschieben der entsprechenden Walzen 4, 5 bzw. 10, 11 gegebene Stellbereich an Balligkeitsbeeinflussung in einem gewünschten Zielbereich verschoben wird. Wenn beispielsweise der durch Verschieben der Arbeitswalzen 4, 5 erreichbare Stellbereich an Balligkeit zwischen -400 µm und -100 µm liegen soll, kann dies dadurch erreicht werden, dass der Stellbereich bei Anwendung nur der Basisfunktionen B1, B2 zwischen +300 µm und +600 µm liegen würde, durch die Zusatzfunktionen Z1, Z2 jedoch zusätzlich eine parabolische Balligkeit von -700 µm überlagert wird. Durch die Überlagerung der Basisfunktionen B1, B2 und der Zusatzfunktionen Z1, Z2 können sowohl Randwellen als auch Mittelwellen als auch Viertelwellen gezielt unterdrückt werden. Die Unterdrückung ist besonders effektiv, wenn nicht nur der Anteilsfaktor C, sondern auch der Anteilsfaktor D einen von 0 verschiedenen Wert aufweist.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzgerüst
    2
    Walzgut
    3
    Walzgerüstständer
    4, 5
    Arbeitswalzen
    6, 7
    Rotationsachsen
    8, 9
    Stützwalzen
    10, 11
    Zwischenwalzen
    12
    Maxima
    A
    Konturamplitude
    B
    Kontursteigung
    B1, B2
    Basisfunktionen
    c
    Konturverschiebung
    C, D
    Anteilsfaktoren
    d
    Abstand der Rotationsachsen
    g
    Walzspalt
    L
    wirksame Ballenlänge
    LRef
    Referenzlänge
    R0
    Basisradius
    R1, R2
    Radien der Arbeitswalzen
    s
    Verschiebung
    x
    Ort in Richtung der Rotationsachse
    Z1, Z2
    Zusatzfunktionen
    α, β
    Wichtungsfaktoren
    A
    Faktor
    ϕ
    Konturwinkel

Claims (15)

  1. Walzgerüst zur Herstellung von flachem Walzgut (2), insbesondere von Metallband,
    - wobei das Walzgerüst Walzgerüstständer (3) aufweist,
    - wobei in den Walzgerüstständern (3) Arbeitswalzen (4, 5) oder Arbeitswalzen (4, 5) und Stützwalzen (8, 9) oder Arbeitswalzen (4, 5), Zwischenwalzen (10, 11) und Stützwalzen (8, 9) gelagert sind,
    - wobei die in den Walzgerüstständern (3) gelagerten Walzen (4, 5, 8, 9, 10, 11) um eine jeweilige Rotationsachse (6, 7) rotierbar sind,
    - wobei in dem Fall, dass in den Walzgerüstständern (3) Arbeitswalzen (4, 5) oder Arbeitswalzen (4, 5) und Stützwalzen (8, 9) gelagert sind, die Arbeitswalzen (4, 5) und in dem Fall, dass in den Walzgerüstständern (3) Arbeitswalzen (4, 5), Zwischenwalzen (10, 11) und Stützwalzen (8, 9) gelagert sind, die Arbeitswalzen (4, 5) oder die Zwischenwalzen (10, 11) in Richtung ihrer jeweiligen Rotationsachse (6, 7), d.h. axial, gegeneinander verschiebbar sind,
    - wobei die axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) jeweils eine wirksame Ballenlänge (L) aufweisen,
    - wobei die axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) jeweils eine gekrümmte Kontur (R1, R2) aufweisen, die sich über die gesamte wirksame Ballenlänge (L) erstreckt,
    - wobei eine der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) eine erste Kontur (R1) aufweist, die durch eine Überlagerung einer ersten Basisfunktion (B1) und einer ersten Zusatzfunktion (Z1) gebildet ist,
    - wobei die andere der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) eine zweite Kontur (R2) aufweist, die durch eine Überlagerung einer zweiten Basisfunktion (B2) und einer zweiten Zusatzfunktion (Z2) gebildet ist,
    - wobei die Basisfunktionen (B1, B2) und die Zusatzfunktionen (Z1, Z2) Funktionen des Ortes (x) in Richtung der jeweiligen Rotationsachse (6, 7) sind,
    - wobei die Basisfunktionen (B1, B2) derart bestimmt sind, dass sie sich im unbelasteten Zustand der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) in einer bestimmten relativen Axialposition der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) komplementär ergänzen und bei einer von dieser Axialposition ausgehenden Verschiebung je nach Verschieberichtung ein konvexes oder konkaves Walzspaltprofil bilden, und
    - wobei die Summe der Zusatzfunktionen (Z1, Z2), bezogen auf die Ballenmitte der beiden axial gegeneinander verschiebbaren Walzen (4, 5 bzw. 10, 11) im unverschobenen Zustand, eine symmetrische, beidseitig monotone Funktion ist.
  2. Walzgerüst nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Basisfunktionen (B1, B2), bezogen auf die Ballenmitte, antisymmetrisch zueinander sind.
  3. Walzgerüst nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zusatzfunktionen (Z1, Z2), bezogen auf die Ballenmitte, symmetrische, beidseitig monotone Funktionen sind.
  4. Walzgerüst nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zusatzfunktionen (Z1, Z2) symmetrisch zueinander sind.
  5. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Basisfunktion (B1) eine Polynomfunktion ist.
  6. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Basisfunktion (B1) eine trigonometrische Funktion ist, der eine lineare Funktion überlagert ist.
  7. Walzgerüst nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die trigonometrische Funktion eine Sinusfunktion ist.
  8. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Summe der Zusatzfunktionen (Z1, Z2) eine Polynomfunktion ist.
  9. Walzgerüst nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Polynomfunktion, ausgehend von der Ballenmitte und in Richtung der jeweiligen Rotationsachse (6, 7) gesehen, zumindest einen Anteil 2. Grades und vorzugsweise auch einen Anteil 4. Grades aufweist.
  10. Walzgerüst nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zusatzfunktionen (Z1, Z2) jeweils für sich betrachtet eine Polynomfunktion sind.
  11. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Summe der Zusatzfunktionen (Z1, Z2) eine trigonometrische Funktion ist.
  12. Walzgerüst nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die trigonometrische Funktion eine Cosinusfunktion ist.
  13. Walzgerüst nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zusatzfunktionen (Z1, Z2) jeweils für sich betrachtet eine trigonometrische Funktion sind.
  14. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Arbeitswalzen (4, 5) sich direkt an Stützwalzen (8, 9) abstützen und dass die Konturen der Stützwalzen (8, 9) sich von denen der Arbeitswalzen (4, 5) um eine konkave Differenz unterscheiden.
  15. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Arbeitswalzen (4, 5) sich über Zwischenwalzen (10, 11) an Stützwalzen (8, 9) abstützen und dass die Konturen der Zwischenwalzen (10, 11) sich von denen der Arbeitswalzen (4, 5) und/oder der Stützwalzen (8, 9) um eine konkave Differenz unterscheiden.
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