EP3766595A1 - Kaltwalzen von walzgut - Google Patents

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EP3766595A1
EP3766595A1 EP19186746.4A EP19186746A EP3766595A1 EP 3766595 A1 EP3766595 A1 EP 3766595A1 EP 19186746 A EP19186746 A EP 19186746A EP 3766595 A1 EP3766595 A1 EP 3766595A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
work roll
rolling
work
roll
diameter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19186746.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Kellermayr
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
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Filing date
Publication date
Family has litigation
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Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Priority to EP19186746.4A priority Critical patent/EP3766595A1/de
Priority to US17/626,949 priority patent/US11975371B2/en
Priority to EP20742679.2A priority patent/EP3999259B1/de
Priority to PCT/EP2020/069895 priority patent/WO2021009174A1/de
Priority to CN202080051553.3A priority patent/CN114080279B/zh
Publication of EP3766595A1 publication Critical patent/EP3766595A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/021—Rolls for sheets or strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/02—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/02—Rolling stand frames or housings; Roll mountings ; Roll chocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
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    • B21B31/08—Interchanging rolls, roll mountings, or stand frames, e.g. using C-hooks; Replacing roll chocks on roll shafts
    • B21B31/10—Interchanging rolls, roll mountings, or stand frames, e.g. using C-hooks; Replacing roll chocks on roll shafts by horizontally displacing, i.e. horizontal roll changing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B2267/00—Roll parameters
    • B21B2267/02—Roll dimensions
    • B21B2267/06—Roll diameter

Definitions

  • the invention relates to a rolling device, a method and a rolling train for cold rolling rolling stock.
  • a rolling stock for example a metallic rolled strip
  • the work rolls are arranged in a roll stand and are rotated about their longitudinal axes by a drive.
  • several rolling stands are arranged one behind the other and form a so-called rolling train through which the rolling stock traverses in one rolling direction, the thickness of the rolling stock being gradually reduced.
  • the rolling speed increases from roll stand to roll stand and the rolling torques decrease from roll stand to roll stand.
  • the number of roll stands and the maximum reduction in thickness cannot, however, be increased as desired in terms of process technology, since the material strength of the rolled stock increases as a function of the reduction in thickness. Above certain rolling stock strength values and work roll diameters, this leads to high flattening of the work rolls and reduced thickness reduction of the rolling stock.
  • a roll stand In addition to the work rolls, a roll stand usually has so-called back-up rolls that support the work rolls. Each roll is rotatably mounted at its ends on bearings which are each carried by a so-called chock which is installed in a holder of the roll stand so that it can be moved vertically. As the chocks can be moved vertically, the positions of the rolls can be changed and adapted to one another and to the thickness of the rolling stock. Bending forces can also be exerted on the work rolls via the work roll chocks, with which the work rolls can be easily bent to a to achieve uniform thickness of the rolling stock in the axial direction, that is, along the longitudinal axes of the work rolls.
  • the work rolls wear out as the rolled stock is rolled. Therefore, the work rolls are ground off after a certain rolling time. This successively reduces the roll diameter of the work rolls. Finally, the work rolls are replaced when their roll diameter has been reduced to a minimum work roll diameter due to grinding.
  • the minimum work roll diameter is determined by the rolling parameters (rolling torque, rolling force, rolling tension, rolling speed) and their effect on the selection of the work roll bearings and work roll journals on which the work rolls are driven and which in turn determine a minimum inner diameter of the work roll bearings.
  • the outside diameter and width of a work roll bearing determine the capacity of the work roll bearing.
  • a recommended minimum wall thickness of the work roll chock corresponds to the outside diameter and the load on the work roll bearing.
  • the rolling parameters are in turn determined by the material properties of the rolling stock as well as by its inlet thickness, outlet thickness and width.
  • a relatively soft rolling stock with a large width and thickness and a high required thickness reduction of more than 80 percent places high torque requirements on the first two roll stands of a rolling train and causes high temperature loads on the components of the rear roll stands.
  • Large work roll diameters are therefore preferred for such rolling of soft rolling stock.
  • the rolling of high-strength and ultra-high-strength rolling stock with run-out thicknesses of, for example, more than 0.5 mm leads to high rolling forces on all roll stands and, in particular, to a lower thickness reduction capacity on the rear roll stands (for example on the third and fourth roll stands) compared to softer rolling stock.
  • the torque requirements are in the higher and highest range.
  • the rolling of very thin, high-strength rolling stock, for example for the production of electrical steel strip with a relatively high silicon content and runout thicknesses of less than 0.5 mm leads to high specific rolling forces with moderate torques. In both cases, medium and large work roll diameters lead to high flattening of the work rolls on the rear roll stands, so that in these cases small work roll diameters are preferred, especially on the rear roll stands.
  • the invention is based on the object of specifying a rolling device, a method and a rolling train which enable the production of different rolled products, in particular rolled products of different hardnesses and thicknesses.
  • the object is achieved by a roll stand having the features of claim 1, a method having the features of claim 10 and a rolling train having the features of claim 15.
  • Each equipment set comprises two work rolls and for each work roll two associated with the work roll
  • Work roll chocks each having at least one work roll bearing for the work roll, and a spindle head assigned to the work roll, which can be positively connected to a work roll journal of the work roll.
  • the work rolls of different equipment sets have different work roll diameter ranges.
  • the roll stand has brackets which are each designed to hold a work roll chock of an assembly kit.
  • the work roll drive has two drive spindles, each of which is designed to drive a work roll via the spindle head assigned to the work roll by rotating about a longitudinal axis of the drive spindle.
  • the work roll diameter range of the work rolls of an equipment set is understood to be an area that defines the use of the work rolls for rolling (if the work roll diameter would leave the work roll diameter range through further grinding, they are no longer used).
  • the roll stand of a rolling device according to the invention can therefore be equipped with work rolls of different work roll diameter ranges.
  • each assembly set includes work roll chocks that correspond to its two work rolls, in order to install the work rolls in the roll stand, and for each work roll a corresponding spindle head, via which the work roll can be driven with a drive spindle of the work roll drive.
  • the roll stand can thus be advantageously adapted to the respective rolling stock.
  • a rolling device for rolling high-strength rolling stock, work rolls with a smaller work roll diameter can be used than for rolling relatively soft rolling stock.
  • a rolling device is suitable for a wide range of rolled products to be manufactured.
  • the invention aims to be able to profitably process both relatively soft rolling stock and high quality rolling stock with the same rolling device To be able to produce high-strength steel products with small thicknesses, for example thicknesses less than 0.5 mm.
  • the work roll bearings of all equipment sets are designed as roller bearings, for example as tapered roller bearings.
  • the inner diameters of the work roll bearings of all equipment sets preferably differ from one another by at most two percent.
  • work rolls with work roll journals of the same journal diameter can be used, so that the spindle heads also have the same internal diameter and the work rolls of all equipment sets can be driven with the same drive spindles.
  • the drive spindles therefore do not have to be changed when the roll stand is converted to work rolls with a different work roll diameter.
  • a further embodiment of the rolling device provides that the work roll journals of the work rolls of all equipment sets have identical journal diameters and journal shapes.
  • a diameter ratio of an outside diameter to an inside diameter of a work roll bearing can decrease as the work roll diameter range of the work rolls of the equipment sets decreases.
  • a diameter ratio of an outer diameter to an inner diameter of the work roll bearings of at least one equipment set is at most 1.32.
  • the decrease in the diameter ratio of the work roll bearings to the work roll diameter takes into account that the sum of the outer radius of the work roll bearings and the wall thickness of the work roll chocks on the sides facing the rolling stock must be smaller than the minimum work roll radius, as otherwise the work roll bearings of the two opposite work rolls collide in the roll stand would stand in their way.
  • a diameter ratio that is as low as possible is made possible, in particular with a given inner diameter the work roll bearings, the lowest possible height of the work roll chocks and thus small work roll diameters.
  • Small work roll diameters are, in turn, suitable for rolling high-strength and ultra-high-strength rolled stock, especially in the rear roll stands of a rolling train, as has already been explained above. Small work roll diameters also make it easier to bend the work rolls, as the bending forces required for bending are reduced.
  • a ratio of a height of a work roll chock to an outside diameter of a work roll bearing of at least one equipment set is less than 1.09.
  • This embodiment of the rolling device is also aimed at reducing the work roll diameter by reducing the height of the work roll chocks. With a given inside diameter of the work roll bearing, the reduction in the height of a work roll chock is made possible, in particular in combination with the above-mentioned reduction in the diameter ratio of the outside diameter to an inside diameter of the work roll bearing.
  • a minimum wall thickness of a work roll chock of at least one assembly set on the side of the work roll chock facing the rolling stock is less than six percent of an outer diameter of a work roll bearing of the work roll chock.
  • a minimum wall thickness of a work roll chock of at least one equipment set on a side facing the rolling stock is at most as great as a minimum wall thickness on a side of the work roll chock facing away from the rolling stock.
  • the aforementioned refinements of the rolling device take into account that the work roll chocks approach one another as the work roll diameters decrease, and thus the risk increases that the work roll chocks will collide or stand in each other's way.
  • a reduction in the minimum wall thickness of the work roll chocks on the sides facing the rolling stock increases the distance between the work roll chocks and thus enables a further reduction in the work roll diameter without the work roll chocks colliding or getting in the way.
  • the roll stand is equipped with an equipment set which is selected as a function of the rolling stock.
  • the work roll diameters of the work rolls used for rolling are adapted to the strength, width, inlet thickness and / or outlet thickness of the rolling stock.
  • the roll stand is equipped with an equipment set which is selected as a function of a position of the rolling device in a rolling train.
  • the position of a rolling device in a (multi-stand) rolling train is understood to mean the position which the rolling stand of the rolling device assumes in a sequence of all rolling stands of the rolling train in which the rolling stock passes through the rolling stands.
  • This embodiment of the method according to the invention takes into account that the strength and thickness of the rolling stock as well as the rolling speed and the required rolling torques change along the rolling train, which in turn can depend on the position of the rolling device in the rolling train for the most advantageous work roll diameters of the work rolls of a rolling device.
  • a bending limit for positive bending of the work rolls depending on a minimum wall thickness of the work roll chocks on the sides of the work roll chocks facing the rolling stock is set for at least one equipment set and the work rolls are not bent more positively than the bending limit.
  • This embodiment of the method according to the invention is aimed in particular at the above-mentioned embodiment of a rolling device according to the invention, in which minimal wall thicknesses of work roll chocks on the sides facing the rolling stock are reduced. A reduction in these wall thicknesses reduces the load-bearing capacity of the work roll chocks when the work rolls bend positively.
  • the aforementioned embodiment of the method according to the invention takes this into account by correspondingly limiting positive bending of the work rolls.
  • the work rolls of at least one equipment set are bent negatively as a function of a crowning of the work rolls.
  • This embodiment of the method according to the invention is also aimed at relieving the work roll chocks when the work rolls bend on their sides facing the rolling stock, in that instead of positive bends that are particularly stressful on these sides, negative bends of the work rolls that interact with a crowning of the work rolls are carried out, which results in a suitably designed crown of the work rolls presupposes.
  • an axial displacement of the work rolls relative to one another is set for at least one equipment set as a function of a width and thickness of the rolling stock.
  • such a mutual axial displacement of the work rolls can prevent the central areas of the work rolls, in which the work rolls assume their maximum work roll diameter, from touching each other during the rolling of very thin rolling stock in the area outside the rolling stock.
  • a rolling train according to the invention has at least one rolling device according to the invention.
  • the advantages of such a rolling train result from the above-mentioned advantages of a rolling device according to the invention.
  • a rolling train according to the invention enables the rolling devices according to the invention to be retrofitted depending on the respective rolling stock, i.e. adapting the equipment of the rolling stands of these rolling devices to the rolling stock, and thus processing different rolling stock or producing different rolled products with the same rolling train.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of a rolling device 1 according to the invention for cold rolling of rolling stock 3.
  • the rolling device 1 comprises a roll stand 5, several equipment sets for optionally equipping the roll stand 5 with one of the equipment sets and a work roll drive.
  • Each assembly set comprises two work rolls 7, 8 and for each work roll 7, 8 two work roll chocks 9 assigned to the work roll 7, 8 and a spindle head 11 assigned to the work roll 7, 8.
  • the two work rolls 7, 8 of an assembly set have the same work roll diameter range, which Work rolls 7, 8 of different equipment sets have different work roll diameter ranges.
  • Figure 2 shows the work rolls 7, 8 of an equipment set and a rolling stock 3 passed through between the work rolls 7, 8 and having a width b.
  • the work roll diameter D of a work roll 7, 8 is a maximum diameter of the work roll 7, 8 and is assumed by the work roll 7, 8 in a central region 13, which is approximately circular-cylindrical and usually ground spherical or bottle-shaped.
  • One end of the central region 13 of each work roll 7, 8 has a chamfer 15, the chamfers 15 of the two work rolls 7, 8 being arranged opposite one another.
  • Each end region of a work roll 7, 8 is designed as a work roll journal 16, the Journal diameter d is smaller than the work roll diameter D.
  • the journal diameter d of the work rolls 7, 8 of all equipment sets match.
  • the work rolls 7, 8 are axially displaced relative to one another in such a way that the chamfers 15 of the two work rolls 7, 8 are each arranged in the area of one of the two lateral strip edges of the rolling stock 3.
  • the strip edges of the rolling stock 3 are relieved during rolling, for example to avoid edge cracks in the strip edges, which can occur without relieving the strip edges when rolling rolled stock 3 at risk of edge cracks, for example electrical steel strip with a silicon content of at least two percent.
  • such a mutual axial displacement of the work rolls 7, 8 can prevent the central areas 13 of the work rolls 7, 8 from touching one another in the area outside the rolling stock 3 during the rolling of very thin rolling stock 3.
  • Each work roll chock 9 has a work roll bearing 17 for a work roll journal 16 of a work roll 7, 8.
  • the work roll bearing 17 is a roller bearing, for example a tapered roller bearing, with an inner diameter d1, which corresponds to the journal diameter d of the work roll journal 16, and an outer diameter D1.
  • the inner diameter d1 of the work roll bearings 17 of all equipment sets are at least approximately identical; for example, they differ from one another by no more than two percent.
  • the outside diameter D1 of the work roll bearings 17 of the different equipment sets can, however, differ significantly from one another.
  • a diameter ratio D1 / d1 of the outside diameter D1 to the inside diameter d1 of a work roll bearing 17 decreases as the roll diameter D of the work rolls 7, 8 of the equipment sets decreases.
  • this diameter ratio for at least one equipment set, in particular for equipment sets with small work roll diameters D at most 1.32.
  • a ratio A / D1 of a height A of a work roll chock 9 to the outer diameter D1 of the work roll bearing 17 of the work roll chock 9 for at least one equipment set, in particular for all equipment sets is preferably less than 1.09.
  • the roll stand 5 For rolling a rolling stock 3 with the rolling device 1, the roll stand 5 is equipped with the work roll chocks 9 and work rolls 7, 8 of an assembly set.
  • the roll stand 5 has four holders 19, each of which receives a work roll chock 9 and in which the work roll chocks 9 are vertically displaceable, for example by hydraulic cylinders (not shown).
  • bending forces can be exerted on the work rolls 7, 8 via the mountings 19.
  • a work roll 7, 8 can be bent positively by a bending force in a first bending force direction 21 directed away from the rolling stock 3.
  • a first load zone 23 of the work roll chock 9 facing the rolling stock 3 is loaded, with FIG Figure 1 Forces acting in this case are shown by arrows in the first load zone 23.
  • a work roll 7, 8 can be bent negatively by a bending force in a second bending force direction 22 directed towards the rolling stock 3.
  • a second load zone 24 of the work roll chock 9 facing away from the rolling stock 3 is loaded, with FIG Figure 1 Forces acting in this case are shown by arrows in the second load zone 24.
  • the rolling device 1 of the in Figure 1 also has backup rolls 25 which are arranged above and below the holders 19 and are vertically displaceable so that their positions can be adapted to the work roll diameters D and positions of the work rolls 7, 8.
  • Figure 3 shows the work roll journal 16 of a work roll 7, 8, the one assigned to the work roll 7, 8 Spindle head 11 and a drive spindle 27 of the work roll drive of the rolling device 1 in a sectional view.
  • the spindle head 11 is tubular.
  • An end of the spindle head 11 facing the work roll neck 16 forms an opening, the cross section of which corresponds to a cross section of the end of the work roll neck 16 and into which the end of the work roll neck 16 projects.
  • the cross section of the end of the work roll journal 16 is not circular, but has, for example, the shape of a circle from which two circular segments emerging from each other by a point reflection at the center of the circle are cut out. As a result, the spindle head 11 and the end of the work roll journal 16 are positively connected to one another.
  • the drive spindle 27 protrudes into the other end of the spindle head 11.
  • This end of the drive spindle 27 has an external toothing 29 which corresponds to an internal toothing 31 on an inner surface of the spindle head 11, so that rotations of the drive spindle 27 about its longitudinal axis are transmitted to the spindle head 11 and via the spindle head 11 to the work roll journal 16 and the Drive work roll 7, 8.
  • the rotations of the drive spindle 27 are generated by a (not shown) drive unit of the work roll drive, for example by a motor.
  • a wall thickness, an outer diameter and the internal toothing 31 of the spindle head 11 are designed for the maximum torque of the work roll drive for driving the work roll 7, 8 to which the spindle head 11 is assigned.
  • the spindle head 11 is also designed in such a way that an angle between the longitudinal axes of the drive spindle 27 and the spindle head 11 is adjustable in order to compensate for a change in position of the work roll 7, 8, for example after the work roll 7, 8 has been grinded.
  • FIG 4 shows a work roll chock 9 of a further embodiment of a rolling device 1.
  • the work roll chock 9 has a minimum wall thickness W1 on a side 33 facing the rolling stock 3, which is smaller than a minimum wall thickness W2 on the side 34 facing away from the rolling stock 3.
  • the minimum wall thickness W1 on the side 33 facing the rolling stock 3 is less than six percent of the outer diameter D1 of the work roll bearing 17 of the work roll chock 9.
  • a bending limit for positive bending of the work rolls 7, 8 is preferably set depending on the minimum wall thickness W1 of the work roll chocks 9 are fixed on the sides facing the rolling stock 3 and the work rolls 7, 8 are not bent more positively than the bending limit.
  • Figure 5 shows schematically a rolling train 35 with four inventive rolling devices 1.
  • the rolling devices 1 are arranged one behind the other along a rolling direction 37 in which the rolling stock 3 runs through the rolling train 35.
  • all of the rolling devices 1 of the rolling train 35 are of the same design with regard to the drive spindles 27, spindle heads 11, work roll journals 16 of the work rolls 7, 8 and work roll chocks 9, so that these components can be exchanged between the rolling devices 1. This advantageously simplifies the provision of spare parts and increases the profitability of the rolling train 35.
  • the roll stand 5 of a rolling device 1 is equipped with an equipment set which is selected depending on the rolling stock 3, in particular on its strength, width b, inlet thickness and / or outlet thickness and on a position of the rolling device 1 in the rolling train 35.
  • the roll stands 5 of the two rear rolling devices 1 are equipped with work rolls 7, 8, the work roll diameter D of which is smaller than the work roll diameter D of the work rolls 7, 8 with which the roll stands 5 of the two front rolling devices 1 are equipped.
  • the two rear rolling devices 1 are equipped with work rolls 7, 8 with work roll diameters D of at most 350 mm to 430 mm (depending on the width b of the rolling stock 3) and the two front rolling devices 1 are equipped with work rolls 7, 8 with work roll diameters D of at most 400 mm to 490 mm (depending on the width b of the rolling stock 3) equipped.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung (1), ein Verfahren und eine Walzstraße zum Kaltwalzen von Walzgut (3). Die Walzvorrichtung (1) umfasst ein Walzgerüst (5), mehrere Bestückungssätze zum wahlweisen Bestücken des Walzgerüsts (5) mit einem der Bestückungssätze und einen Arbeitswalzenantrieb. Jeder Bestückungssatz umfasst zwei Arbeitswalzen (7, 8), für jede Arbeitswalze (7, 8) zwei Arbeitswalzeneinbaustücke (9) und einen Spindelkopf, der formschlüssig mit einem Arbeitswalzenzapfen (16) der Arbeitswalze (7, 8) verbindbar ist, wobei die Arbeitswalzen (7, 8) unterschiedlicher Bestückungssätze voneinander verschiedene Arbeitswalzendurchmesserbereiche aufweisen. Das Walzgerüst (5) weist Halterungen (19) für jeweils ein Arbeitswalzeneinbaustück (9) eines Bestückungssatzes auf. Der Arbeitswalzenantrieb weist zwei Antriebsspindeln auf, die jeweils zum Antreiben einer Arbeitswalze (7, 8) über den der Arbeitswalze (7, 8) zugeordneten Spindelkopf durch Drehungen um eine Längsachse der Antriebsspindel ausgebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung, ein Verfahren und eine Walzstraße zum Kaltwalzen von Walzgut.
  • Beim Kaltwalzen wird ein Walzgut, beispielsweise ein metallisches Walzband, zwischen zwei Arbeitswalzen hindurchgeführt, die durch einen Walzspalt beabstandet sind. Die Arbeitswalzen sind in einem Walzgerüst angeordnet und werden durch einen Antrieb um ihre Längsachsen gedreht. Häufig sind mehrere Walzgerüste hintereinander angeordnet und bilden eine so genannte Walzstraße, die von dem Walzgut in einer Walzrichtung durchlaufen wird, wobei die Dicke des Walzguts schrittweise reduziert wird. In typischen Anwendungen erhöht sich die Walzgeschwindigkeit von Walzgerüst zu Walzgerüst und die Walzmomente reduzieren sich von Walzgerüst zu Walzgerüst. Die Anzahl der Walzgerüste und die maximale Dickenreduktion können jedoch prozesstechnisch nicht beliebig erhöht werden, da sich die Materialfestigkeit des Walzguts abhängig von der Dickenreduktion erhöht. Dies führt ab gewissen Walzgutfestigkeitswerten und Arbeitswalzendurchmessern zu hohen Abplattungen der Arbeitswalzen und verminderter Dickenreduktion des Walzguts.
  • Meist weist ein Walzgerüst neben den Arbeitswalzen so genannte Stützwalzen auf, die die Arbeitswalzen stützen. Jede Walze ist an ihren Enden drehbar auf Lagern montiert, die jeweils von einem so genannten Einbaustück getragen werden, das vertikal verschiebbar in einer Halterung des Walzgerüsts installiert ist. Durch die vertikale Verschiebbarkeit der Einbaustücke können die Positionen der Walzen verändert und einander und der Dicke des Walzguts angepasst werden. Über die Arbeitswalzeneinbaustücke können ferner Biegekräfte auf die Arbeitswalzen ausgeübt werden, mit denen die Arbeitswalzen beim Walzen leicht gebogen werden, um eine gleichmäßige Dicke des Walzguts in axialer Richtung, das heißt entlang der Langsächsen der Arbeitswalzen, zu erzielen.
  • Die Arbeitswalzen nutzen sich beim Walzen des Walzguts ab. Daher werden die Arbeitswalzen jeweils nach einer gewissen Walzdauer abgeschliffen. Dadurch verringern sich sukzessive die Walzendurchmesser der Arbeitswalzen. Schließlich werden die Arbeitswalzen ausgetauscht, wenn sich ihre Walzendurchmesser durch das Abschleifen auf einen minimalen Arbeitswalzendurchmesser verkleinert haben.
  • Der minimale Arbeitswalzendurchmesser wird bestimmt durch die Walzparameter (Walzmoment, Walzkraft, Walzzüge, Walzgeschwindigkeit) und deren Auswirkung auf die Auswahl der Arbeitswalzenlager und Arbeitswalzenzapfen, an denen die Arbeitswalzen angetrieben werden und die wiederum einen minimalen Innendurchmesser der Arbeitswalzenlager bestimmen. Der Außendurchmesser und die Breite eines Arbeitswalzenlagers bestimmen die Kapazität des Arbeitswalzenlagers. Zu dem Außendurchmesser und der Belastung des Arbeitswalzenlagers korrespondiert eine empfohlene minimale Wandstärke des Arbeitswalzeneinbaustücks. Somit bestimmen die Dimensionen der Arbeitswalzenlager, die Wandstärken der Arbeitswalzeneinbaustücke und ein Sicherheitsabstand, welcher die Kollision der Arbeitswalzen und Arbeitswalzeneinbaustücke vermeiden soll, den minimalen verwendbaren Durchmesser der Arbeitswalzen. Die Walzparameter werden wiederum von den Materialeigenschaften des Walzguts sowie von dessen Einlaufdicke, Auslaufdicke und Breite bestimmt.
  • So stellt ein relatives weiches Walzgut mit einer großen Breite und Dicke und einer hohen geforderten Dickenreduktion von beispielsweise mehr als 80 Prozent hohe Drehmomentanforderungen speziell an die ersten beiden Walzgerüste einer Walzstraße und bewirkt hohe Temperaturbelastungen der Komponenten der hinteren Walzgerüste. Für ein derartiges Walzen weichen Walzguts sind daher große Arbeitswalzendurchmesser bevorzugt.
  • Das Walzen hoch- und höchstfesten Walzguts mit Auslaufdicken von beispielsweise mehr als 0,5 mm führt zu hohen Walzkräften an allen Walzgerüsten und speziell zu einem geringeren Dickenreduktionsvermögen an den hinteren Walzgerüsten (beispielsweise am dritten und vierten Walzgerüst) im Vergleich zu weicherem Walzgut. Die Drehmomentanforderungen sind im höheren und höchsten Bereich. Das Walzen sehr dünnen hochfesten Walzguts, beispielsweise zum Herstellen von Elektrobandstahl mit relativ hohem Siliziumgehalt und Auslaufdicken von weniger als 0,5 mm, führt zu hohen spezifischen Walzkräften mit moderaten Drehmomenten. In beiden Fällen führen mittlere und große Arbeitswalzendurchmesser zu hohen Abplattungen der Arbeitswalzen an den hinteren Walzgerüsten, so dass in diesen Fällen insbesondere an den hinteren Walzgerüsten kleine Arbeitswalzendurchmesser bevorzugt sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzvorrichtung, ein Verfahren und eine Walzstraße anzugeben, die eine Produktion unterschiedlicher Walzprodukte, insbesondere von Walzprodukten unterschiedlicher Härten und Dicken, ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und eine Walzstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Walzvorrichtung zum Kaltwalzen von Walzgut umfasst ein Walzgerüst, mehrere Bestückungssätze zum wahlweisen Bestücken des Walzgerüsts mit einem der Bestückungssätze und einen Arbeitswalzenantrieb. Jeder Bestückungssatz umfasst zwei Arbeitswalzen und für jede Arbeitswalze zwei der Arbeitswalze zugeordnete Arbeitswalzeneinbaustücke, die jeweils mindestens ein Arbeitswalzenlager für die Arbeitswalze aufweisen, und einen der Arbeitswalze zugeordneten Spindelkopf, der formschlüssig mit einem Arbeitswalzenzapfen der Arbeitswalze verbindbar ist. Die Arbeitswalzen unterschiedlicher Bestückungssätze weisen voneinander verschiedene Arbeitswalzendurchmesserbereiche auf. Das Walzgerüst weist Halterungen auf, die jeweils zum Aufnehmen eines Arbeitswalzeneinbaustücks eines Bestückungssatzes ausgebildet sind. Der Arbeitswalzenantrieb weist zwei Antriebsspindeln auf, die jeweils zum Antreiben einer Arbeitswalze über den der Arbeitswalze zugeordneten Spindelkopf durch Drehungen um eine Längsachse der Antriebsspindel ausgebildet sind.
  • Unter dem Arbeitswalzendurchmesserbereich der Arbeitswalzen eines Bestückungssatzes wird ein Bereich verstanden, der die Verwendung der Arbeitswalzen zum Walzen definiert (wenn die Arbeitswalzendurchmesser durch ein weiteres Abschleifen den Arbeitswalzendurchmesserbereich verlassen würden, werden sie nicht mehr verwendet). Das Walzgerüst einer erfindungsgemäßen Walzvorrichtung kann also mit Arbeitswalzen unterschiedlicher Arbeitswalzendurchmesserbereiche bestückt werden. Dazu umfasst jeder Bestückungssatz zu seinen beiden Arbeitswalzen korrespondierende Arbeitswalzeneinbaustücke, um die Arbeitswalzen in das Walzgerüst einzubauen, und für jede Arbeitswalze einen zu ihr korrespondierendeb Spindelkopf, über den die Arbeitswalze mit einer Antriebsspindel des Arbeitswalzenantriebs angetrieben werden kann. Damit kann das Walzgerüst vorteilhaft dem jeweiligen Walzgut angepasst werden. So können beispielsweise zum Walzen hochfesten Walzguts Arbeitswalzen kleineren Arbeitswalzendurchmessers eingesetzt werden als zum Walzen relativ weichen Walzguts. Dadurch eignet sich eine erfindungsgemäße Walzvorrichtung für ein großes Produktspektrum herzustellender Walzprodukte. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, mit derselben Walzvorrichtung profitabel sowohl relativ weiches Walzgut bearbeiten zu können als auch qualitativ hochwertige hochfeste Stahlprodukte mit geringen Dicken, beispielsweise Dicken kleiner als 0,5 mm, herstellen zu können.
  • Bei einer Ausgestaltung der Walzvorrichtung sind die Arbeitswalzenlager aller Bestückungssätze als Wälzlager, beispielsweise als Kegelrollenlager, ausgebildet. Vorzugsweise weichen die Innendurchmesser der Arbeitswalzenlager aller Bestückungssätze höchstens zwei Prozent voneinander ab. Dadurch können Arbeitswalzen mit Arbeitswalzenzapfen gleichen Zapfendurchmessers verwendet werden, so dass auch die Spindelköpfe gleiche Innendurchmesser aufweisen und die Arbeitswalzen aller Bestückungssätze mit denselben Antriebsspindeln angetrieben werden können. Die Antriebsspindeln müssen daher bei einer Umrüstung des Walzgerüsts auf Arbeitswalzen eines anderen Arbeitswalzendurchmessers nicht gewechselt werden. Dementsprechend sieht eine weitere Ausgestaltung der Walzvorrichtung vor, dass die Arbeitswalzenzapfen der Arbeitswalzen aller Bestückungssätze identische Zapfendurchmesser und Zapfenformen aufweisen.
  • Ein Durchmesserverhältnis eines Außendurchmessers zu einem Innendurchmesser eines Arbeitswalzenlagers kann mit abnehmendem Arbeitswalzendurchmesserbereich der Arbeitswalzen der Bestückungssätze abnehmen. Beispielsweise beträgt ein Durchmesserverhältnis eines Außendurchmessers zu einem Innendurchmesser der Arbeitswalzenlager wenigstens eines Bestückungssatzes höchstens 1,32. Die Abnahme des Durchmesserverhältnisses der Arbeitswalzenlager mit dem Arbeitswalzendurchmesser berücksichtigt, dass die Summe des Außenradius der Arbeitswalzenlager und der Wandstärke der Arbeitswalzeneinbaustücke auf den dem Walzgut zugewandten Seiten kleiner sein muss als der minimale Arbeitswalzenradius, da andernfalls die Arbeitswalzenlager der beiden sich gegenüberliegenden Arbeitswalzen im Walzgerüst zusammenstoßen beziehungsweise sich im Wege stehen würden. Ein möglichst geringes Durchmesserverhältnis ermöglicht, insbesondere bei vorgegebenem Innendurchmesser der Arbeitswalzenlager, eine möglichst geringe Bauhöhe der Arbeitswalzeneinbaustücke und damit kleine Arbeitswalzendurchmesser. Kleine Arbeitswalzendurchmesser eignen sich wiederum zum Walzen hoch- und höchstfesten Walzguts, insbesondere in hinteren Walzgerüsten einer Walzstraße wie oben bereits ausgeführt wurde. Kleine Arbeitswalzendurchmesser erleichtern außerdem das Biegen der Arbeitswalzen, da die zum Biegen erforderlichen Biegekräfte reduziert werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Walzvorrichtung ist ein Verhältnis einer Höhe eines Arbeitswalzeneinbaustücks zu einem Außendurchmesser eines Arbeitswalzenlagers wenigstens eines Bestückungssatzes kleiner als 1,09. Auch diese Ausgestaltung der Walzvorrichtung zielt auf die Reduzierung der Arbeitswalzendurchmesser durch Reduzierung der Höhe der Arbeitswalzeneinbaustücke. Bei vorgegebenem Innendurchmesser der Arbeitswalzenlager wird die Reduzierung der Höhe eines Arbeitswalzeneinbaustücks insbesondere in Kombination mit der oben genannten Reduzierung des Durchmesserverhältnisses des Außendurchmessers zu einem Innendurchmesser des Arbeitswalzenlagers ermöglicht.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Walzvorrichtung ist eine minimale Wandstärke eines Arbeitswalzeneinbaustücks wenigstens eines Bestückungssatzes auf der dem Walzgut zugewandten Seite des Arbeitswalzeneinbaustücks kleiner als sechs Prozent eines Außendurchmessers eines Arbeitswalzenlagers des Arbeitswalzeneinbaustücks.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Walzvorrichtung ist eine minimale Wandstärke eines Arbeitswalzeneinbaustücks wenigstens eines Bestückungssatzes auf einer dem Walzgut zugewandten Seite höchstens so groß wie eine minimale Wandstärke auf einer von dem Walzgut abgewandten Seite des Arbeitswalzeneinbaustücks.
  • Die vorgenannten Ausgestaltungen der Walzvorrichtung berücksichtigen, dass sich mit abnehmenden Arbeitswalzendurchmessern die Arbeitswalzeneinbaustücke einander annähern und damit die Gefahr wächst, dass die Arbeitswalzeneinbaustücke kollidieren beziehungsweise sich im Wege stehen. Eine Reduzierung der minimale Wandstärken der Arbeitswalzeneinbaustücke auf deren dem Walzgut zugewandten Seiten vergrößert den Abstand der Arbeitswalzeneinbaustücke voneinander und ermöglicht dadurch eine weitere Reduzierung der Arbeitswalzendurchmesser, ohne dass die Arbeitswalzeneinbaustücke kollidieren beziehungsweise sich im Wege stehen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kaltwalzen von Walzgut mit einer Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wird das Walzgerüst mit einem Bestückungssatz bestückt, der in Abhängigkeit von dem Walzgut ausgewählt wird. Dadurch werden insbesondere die Arbeitswalzendurchmesser der zum Walzen verwendeten Arbeitswalzen der Festigkeit, Breite, Einlaufdicke und/oder Auslaufdicke des Walzguts angepasst.
  • Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Walzgerüst mit einem Bestückungssatz bestückt, der in Abhängigkeit von einer Position der Walzvorrichtung in einer Walzstraße ausgewählt wird. Unter der Position einer Walzvorrichtung in einer (mehrgerüstigen) Walzstraße wird die Position verstanden, die das Walzgerüst der Walzvorrichtung in einer Abfolge aller Walzgerüste der Walzstraße einnimmt, in der das Walzgut die Walzgerüste durchläuft. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt, dass sich entlang der Walzstraße die Festigkeit und Dicke des Walzguts sowie die Walzgeschwindigkeit und die erforderlichen Walzmomente ändern, wodurch wiederum die für den Walzprozess vorteilhaftesten Arbeitswalzendurchmesser der Arbeitswalzen einer Walzvorrichtung von der Position der Walzvorrichtung in der Walzstraße abhängen können.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für wenigstens einen Bestückungssatz eine Biegungsgrenze für Positivbiegungen der Arbeitswalzen in Abhängigkeit von einer minimalen Wandstärke der Arbeitswalzeneinbaustücke auf den dem Walzgut zugewandten Seiten der Arbeitswalzeneinbaustücke festgelegt und die Arbeitswalzen werden nicht mehr als die Biegungsgrenze positiv gebogen. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zielt insbesondere auf die oben genannte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Walzvorrichtung, bei der minimale Wandstärken von Arbeitswalzeneinbaustücken auf dem Walzgut zugewandten Seiten reduziert werden. Eine Reduzierung dieser Wandstärken bewirkt eine Reduzierung der Belastbarkeit der Arbeitswalzeneinbaustücke bei Positivbiegungen der Arbeitswalzen. Die vorgenannte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt dies durch eine entsprechende Begrenzung von Positivbiegungen der Arbeitswalzen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Arbeitswalzen wenigstens eines Bestückungssatzes in Abhängigkeit von einer Balligkeit der Arbeitswalzen negativ gebogen. Auch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zielt auf eine Entlastung der Arbeitswalzeneinbaustücke bei Biegungen der Arbeitswalzen auf ihren dem Walzgut zugewandten Seiten, indem statt diese Seiten besonders belastenden Positivbiegungen bevorzugt mit einer Balligkeit der Arbeitswalzen zusammenwirkende Negativbiegungen der Arbeitswalzen durchgeführt werden, was eine geeignet gestaltete Balligkeit der Arbeitswalzen voraussetzt.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für wenigstens einen Bestückungssatz eine Axialverschiebung der Arbeitswalzen relativ zueinander in Abhängigkeit von einer Breite und Dicke des Walzguts eingestellt. Dadurch können die Bandkanten des Walzguts entlastet werden, beispielsweise um Kantenrisse der Bandkanten zu vermeiden, die ohne eine Entlastung der Bandkanten beim Walzen von kantenrissgefährdetem Walzgut, beispielsweise von Elektrobandstahl mit einem Siliziumgehalt von mindestens zwei Prozent, auftreten können. Außerdem kann durch eine derartige gegenseitige Axialverschiebung der Arbeitswalzen verhindert werden, dass sich Mittelbereiche der Arbeitswalzen, in denen die Arbeitswalzen ihren maximalen Arbeitswalzendurchmesser annehmen, beim Walzen sehr dünnen Walzguts im Bereich außerhalb des Walzguts berühren.
  • Eine erfindungsgemäße Walzstraße weist wenigstens eine erfindungsgemäße Walzvorrichtung auf. Die Vorteile einer derartigen Walzstraße ergeben sich aus den oben genannten Vorteilen einer erfindungsgemäßen Walzvorrichtung. Insbesondere ermöglicht eine erfindungsgemäße Walzstraße die Umrüstung der erfindungsgemäßen Walzvorrichtungen in Abhängigkeit von dem jeweiligen Walzgut, das heißt die Anpassung der Bestückung der Walzgerüste dieser Walzvorrichtungen an das Walzgut, und damit eine Bearbeitung unterschiedlichen Walzguts beziehungsweise die Herstellung unterschiedlicher Walzprodukte mit derselben Walzstraße.
  • 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 von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
    • FIG 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Walzvorrichtung im Bereich einer Arbeitswalze,
    • FIG 2 Arbeitswalzen und ein zwischen den Arbeitswalzen durchgeführtes Walzgut,
    • FIG 3 einen Arbeitswalzenzapfen, einen Spindelkopf und eine Antriebsspindel in einer Schnittdarstellung,
    • FIG 4 ein Arbeitswalzeneinbaustück eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Walzvorrichtung,
    • FIG 5 schematisch eine Walzstraße mit vier Walzvorrichtungen.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Walzvorrichtung 1 zum Kaltwalzen von Walzgut 3. Die Walzvorrichtung 1 umfasst ein Walzgerüst 5, mehrere Bestückungssätze zum wahlweisen Bestücken des Walzgerüsts 5 mit einem der Bestückungssätze und einen Arbeitswalzenantrieb. Jeder Bestückungssatz umfasst zwei Arbeitswalzen 7, 8 und für jede Arbeitswalze 7, 8 zwei der Arbeitswalze 7, 8 zugeordnete Arbeitswalzeneinbaustücke 9 und einen der Arbeitswalze 7, 8 zugeordneten Spindelkopf 11. Die beiden Arbeitswalzen 7, 8 eines Bestückungssatzes weisen einen gleichen Arbeitswalzendurchmesserbereich auf, die Arbeitswalzen 7, 8 unterschiedlicher Bestückungssätze weisen voneinander verschiedene Arbeitswalzendurchmesserbereiche auf.
  • Figur 2 zeigt die Arbeitswalzen 7, 8 eines Bestückungssatzes und ein zwischen den Arbeitswalzen 7, 8 durchgeführtes Walzgut 3 mit einer Breite b. Der Arbeitswalzendurchmesser D einer Arbeitswalze 7, 8 ist ein maximaler Durchmesser der Arbeitswalze 7, 8 und wird von der Arbeitswalze 7, 8 in einem Mittelbereich 13 angenommen, der annähernd kreiszylindrisch und in der Regel ballig oder flaschenförmig geschliffen ist. Ein Ende des Mittelbereichs 13 jeder Arbeitswalze 7, 8 weist eine Fase 15 auf, wobei die Fasen 15 der beiden Arbeitswalzen 7, 8 einander gegenüberliegend angeordnet werden. Jeder Endbereich einer Arbeitswalze 7, 8 ist als ein Arbeitswalzenzapfen 16 ausgebildet, dessen Zapfendurchmesser d kleiner als der Arbeitswalzendurchmesser D ist. Die Zapfendurchmesser d der Arbeitswalzen 7, 8 aller Bestückungssätze stimmen überein.
  • In Figur 2 sind die Arbeitswalzen 7, 8 gegeneinander derart axial verschoben, dass die Fasen 15 der beiden Arbeitswalzen 7, 8 jeweils im Bereich einer der beiden seitlichen Bandkanten des Walzguts 3 angeordnet sind. Dadurch werden die Bandkanten des Walzguts 3 beim Walzen entlastet, beispielsweise um Kantenrisse der Bandkanten zu vermeiden, die ohne eine Entlastung der Bandkanten beim Walzen von kantenrissgefährdetem Walzgut 3, beispielsweise von Elektrobandstahl mit einem Siliziumgehalt von mindestens zwei Prozent, auftreten können. Außerdem kann durch eine derartige gegenseitige Axialverschiebung der Arbeitswalzen 7, 8 verhindert werden, dass sich die Mittelbereiche 13 der Arbeitswalzen 7, 8 beim Walzen sehr dünnen Walzguts 3 im Bereich außerhalb des Walzguts 3 berühren.
  • Jedes Arbeitswalzeneinbaustück 9 weist ein Arbeitswalzenlager 17 für einen Arbeitswalzenzapfen 16 einer Arbeitswalze 7, 8 auf. Das Arbeitswalzenlager 17 ist ein Wälzlager, beispielsweise ein Kegelrollenlager, mit einem Innendurchmesser d1, der zu dem Zapfendurchmesser d des Arbeitswalzenzapfens 16 korrespondiert, und einem Außendurchmesser D1. Die Innendurchmesser d1 der Arbeitswalzenlager 17 aller Bestückungssätze sind zumindest annähernd identisch; beispielsweise weichen sie höchstens zwei Prozent voneinander ab. Die Außendurchmesser D1 der Arbeitswalzenlager 17 der verschiedenen Bestückungssätze können sich dagegen signifikant voneinander unterscheiden. Beispielsweise nimmt ein Durchmesserverhältnis D1/d1 des Außendurchmessers D1 zu dem Innendurchmesser d1 eines Arbeitswalzenlagers 17 mit abnehmendem Walzendurchmesser D der Arbeitswalzen 7, 8 der Bestückungssätze ab. Beispielsweise beträgt dieses Durchmesserverhältnis für wenigstens einen Bestückungssatz, insbesondere für Bestückungssätze mit kleinen Arbeitswalzendurchmessern D, höchstens 1,32. Ferner ist ein Verhältnis A/D1 einer Höhe A eines Arbeitswalzeneinbaustücks 9 zu dem Außendurchmesser D1 des Arbeitswalzenlagers 17 des Arbeitswalzeneinbaustücke 9 für wenigstens einen Bestückungssatz, insbesondere für alle Bestückungssätze, vorzugsweise kleiner als 1,09.
  • Zum Walzen eines Walzguts 3 mit der Walzvorrichtung 1 wird das Walzgerüst 5 mit den Arbeitswalzeneinbaustücken 9 und Arbeitswalzen 7, 8 eines Bestückungssatzes bestückt. Das Walzgerüst 5 weist dazu vier Halterungen 19, die jeweils ein Arbeitswalzeneinbaustück 9 aufnehmen und in denen die Arbeitswalzeneinbaustücke 9 vertikal verschiebbar sind, beispielsweise durch (nicht dargestellte) Hydraulikzylinder. Insbesondere können über die Halterungen 19 Biegekräfte auf die Arbeitswalzen 7, 8 ausgeübt werden. Durch eine Biegekraft in einer von dem Walzgut 3 weg gerichteten ersten Biegekraftrichtung 21 kann eine Arbeitswalze 7, 8 positiv gebogen werden. Dabei wird insbesondere eine dem Walzgut 3 zugewandte erste Lastzone 23 des Arbeitswalzeneinbaustücks 9 belastet, wobei in Figur 1 dabei wirkende Kräfte durch Pfeile in der ersten Lastzone 23 dargestellt sind. Durch eine Biegekraft in einer zu dem Walzgut 3 hin gerichteten zweiten Biegekraftrichtung 22 kann eine Arbeitswalze 7, 8 negativ gebogen werden. Dabei wird insbesondere eine von dem Walzgut 3 abgewandte zweite Lastzone 24 des Arbeitswalzeneinbaustücks 9 belastet, wobei in Figur 1 dabei wirkende Kräfte durch Pfeile in der zweiten Lastzone 24 dargestellt sind.
  • Die Walzvorrichtung 1 des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels weist ferner Stützwalzen 25 auf, die oberhalb und unterhalb der Halterungen 19 angeordnet und vertikal verschiebbar sind, so dass ihre Positionen den Arbeitswalzendurchmessern D und Positionen der Arbeitswalzen 7, 8 anpassbar sind.
  • Figur 3 zeigt den Arbeitswalzenzapfen 16 einer Arbeitswalze 7, 8, den der Arbeitswalze 7, 8 zugeordneten Spindelkopf 11 und eine Antriebsspindel 27 des Arbeitswalzenantriebs der Walzvorrichtung 1 in einer Schnittdarstellung. Der Spindelkopf 11 ist rohrartig ausgebildet. Ein dem Arbeitswalzenzapfen 16 zugewandtes Ende des Spindelkopfs 11 bildet eine Öffnung, deren Querschnitt zu einem Querschnitt des Endes des Arbeitswalzenzapfens 16 korrespondiert und in die das Ende des Arbeitswalzenzapfens 16 hineinragt. Der Querschnitt des Endes des Arbeitswalzenzapfens 16 ist nicht kreisförmig, sondern hat beispielsweise die Form eines Kreises, aus dem zwei durch eine Punktspiegelung am Kreismittelpunkt des Kreises auseinander hervorgehende Kreissegmente herausgeschnitten sind. Dadurch sind der Spindelkopf 11 und das Ende des Arbeitswalzenzapfens 16 formschlüssig miteinander verbunden.
  • In das andere Ende des Spindelkopfes 11 ragt ein Ende der Antriebsspindel 27 hinein. Dieses Ende der Antriebsspindel 27 weist eine Außenverzahnung 29 auf, die zu einer Innenverzahnung 31 an einer Innenoberfläche des Spindelkopfes 11 korrespondiert, so dass Drehungen der Antriebsspindel 27 um ihre Längsachse auf den Spindelkopf 11 und über den Spindelkopf 11 auf den Arbeitswalzenzapfen 16 übertragen werden und die Arbeitswalze 7, 8 antreiben. Die Drehungen der Antriebsspindel 27 werden durch eine (nicht dargestellte) Antriebseinheit des Arbeitswalzenantriebs, beispielsweise durch einen Motor, erzeugt.
  • Eine Wandstärke, ein Außendurchmesser und die Innenverzahnung 31 des Spindelkopfes 11 sind auf das maximale Drehmoment des Arbeitswalzenantriebs für den Antrieb der Arbeitswalze 7, 8, der der Spindelkopf 11 zugeordnet ist, ausgelegt. Der Spindelkopf 11 ist ferner derart gestaltet, dass ein Winkel zwischen den Längsachsen der Antriebsspindel 27 und des Spindelkopfes 11 verstellbar ist, um eine Positionsänderung der Arbeitswalze 7, 8, beispielsweise nach einem Abschleifen der Arbeitswalze 7, 8, auszugleichen.
  • Figur 4 zeigt ein Arbeitswalzeneinbaustück 9 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Walzvorrichtung 1. Das Arbeitswalzeneinbaustück 9 weist auf einer dem Walzgut 3 zugewandten Seite 33 eine minimale Wandstärke W1 auf, die kleiner als eine minimale Wandstärke W2 auf der von dem Walzgut 3 abgewandten Seite 34 ist. Beispielsweise ist die minimale Wandstärke W1 auf der dem Walzgut 3 zugewandten Seite 33 kleiner als sechs Prozent des Außendurchmessers D1 des Arbeitswalzenlagers 17 des Arbeitswalzeneinbaustücks 9. Bei Verwendung derartiger Arbeitswalzeneinbaustück 9 wird vorzugsweise eine Biegungsgrenze für Positivbiegungen der Arbeitswalzen 7, 8 in Abhängigkeit von der minimalen Wandstärke W1 der Arbeitswalzeneinbaustücke 9 auf den dem Walzgut 3 zugewandten Seiten festgelegt und die Arbeitswalzen 7, 8 werden nicht mehr als die Biegungsgrenze positiv gebogen.
  • Figur 5 zeigt schematisch eine Walzstraße 35 mit vier erfindungsgemäßen Walzvorrichtungen 1. Die Walzvorrichtungen 1 sind entlang einer Walzrichtung 37, in der das Walzgut 3 die Walzstraße 35 durchläuft, hintereinander angeordnet. Vorzugsweise sind alle Walzvorrichtungen 1 der Walzstraße 35 gleichartig hinsichtlich der Antriebsspindeln 27, Spindelköpfe 11, Arbeitswalzenzapfen 16 der Arbeitswalzen 7, 8 und Arbeitswalzeneinbaustücke 9 ausgebildet, so dass diese Komponenten zwischen den Walzvorrichtungen 1 austauschbar sind. Dies vereinfacht vorteilhaft die Ersatzteilvorhaltung und erhöht die Profitabilität der Walzstraße 35.
  • Erfindungsgemäß wird das Walzgerüst 5 einer Walzvorrichtung 1 mit einem Bestückungssatz bestückt, der in Abhängigkeit von dem Walzgut 3, insbesondere von dessen Festigkeit, Breite b, Einlaufdicke und/oder Auslaufdicke sowie von einer Position der Walzvorrichtung 1 in der Walzstraße 35 ausgewählt. Beispielsweise werden im Falle einer in Figur 5 gezeigten viergerüstigen Walzstraße 35 zur Herstellung von dünnem, hoch- und höchstfestem Walzgut 3, beispielsweise von Elektrobandstahl mit Siliziumgehalt, die Walzgerüste 5 der beiden hinteren Walzvorrichtungen 1 mit Arbeitswalzen 7, 8 bestückt, deren Arbeitswalzendurchmesser D kleiner sind als die Arbeitswalzendurchmesser D der Arbeitswalzen 7, 8, mit denen die Walzgerüste 5 der beiden vorderen Walzvorrichtungen 1 bestückt werden. Beispielsweise werden die beiden hinteren Walzvorrichtungen 1 mit Arbeitswalzen 7, 8 mit Arbeitswalzendurchmessern D von höchstens 350 mm bis 430 mm (abhängig von der Breite b des Walzguts 3) bestückt und die beiden vorderen Walzvorrichtungen 1 werden mit Arbeitswalzen 7, 8 mit Arbeitswalzendurchmessern D von höchstens 400 mm bis 490 mm (abhängig von der Breite b des Walzguts 3) bestückt.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele 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
    Walzvorrichtung
    3
    Walzgut
    5
    Walzgerüst
    7, 8
    Arbeitswalze
    9
    Arbeitswalzeneinbaustück
    11
    Spindelkopf
    13
    Mittelbereich
    15
    Fase
    16
    Arbeitswalzenzapfen
    17
    Lager
    19
    Halterung
    21, 22
    Biegekraftrichtung
    23, 24
    Lastzone
    25
    Stützwalze
    27
    Antriebsspindel
    29
    Außenverzahnung
    31
    Innenverzahnung
    33, 34
    Seite
    35
    Walzstraße
    37
    Walzrichtung
    A
    Höhe
    b
    Breite
    D
    Arbeitswalzendurchmesser
    d
    Zapfendurchmesser
    D1
    Außendurchmesser
    d1
    Innendurchmesser
    W1, W2
    minimale Wandstärke

Claims (15)

  1. Walzvorrichtung (1) zum Kaltwalzen von Walzgut (3), die Walzvorrichtung (1) umfassend
    - ein Walzgerüst (5),
    - mehrere Bestückungssätze zum wahlweisen Bestücken des Walzgerüsts (5) mit einem der Bestückungssätze und
    - einen Arbeitswalzenantrieb, wobei
    - jeder Bestückungssatz zwei Arbeitswalzen (7, 8) und für jede Arbeitswalze (7, 8) zwei der Arbeitswalze (7, 8) zugeordnete Arbeitswalzeneinbaustücke (9), die jeweils mindestens ein Arbeitswalzenlager (17) für die Arbeitswalze (7, 8) aufweisen, und einen der Arbeitswalze (7, 8) zugeordneten Spindelkopf (11), der formschlüssig mit einem Arbeitswalzenzapfen (16) der Arbeitswalze (7, 8) verbindbar ist, aufweist, wobei die Arbeitswalzen (7, 8) unterschiedlicher Bestückungssätze voneinander verschiedene Arbeitswalzendurchmesserbereiche aufweisen,
    - das Walzgerüst (5) Halterungen (19) für jeweils ein Arbeitswalzeneinbaustück (9) eines Bestückungssatzes aufweist und
    - der Arbeitswalzenantrieb zwei Antriebsspindeln (27) aufweist, die jeweils zum Antreiben einer Arbeitswalze (7, 8) über den der Arbeitswalze (7, 8) zugeordneten Spindelkopf (11) durch Drehungen um eine Längsachse der Antriebsspindel (27) ausgebildet sind.
  2. Walzvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Arbeitswalzenlager (17) aller Bestückungssätze als Wälzlager ausgebildet sind.
  3. Walzvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Innendurchmesser (d1) der Arbeitswalzenlager (17) aller Bestückungssätze höchstens zwei Prozent voneinander abweichen.
  4. Walzvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Arbeitswalzenzapfen (16) der Arbeitswalzen (7, 8) aller Bestückungssätze identische Zapfendurchmesser (d) und Zapfenformen aufweisen.
  5. Walzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Durchmesserverhältnis eines Außendurchmessers (D1) zu einem Innendurchmesser (d1) eines Arbeitswalzenlagers (17) mit abnehmendem Arbeitswalzendurchmesserbereich der Bestückungssätze abnimmt.
  6. Walzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei ein Durchmesserverhältnis eines Außendurchmessers (D1) zu einem Innendurchmesser (d1) der Arbeitswalzenlager (17) wenigstens eines Bestückungssatzes höchstens 1,32 beträgt.
  7. Walzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei ein Verhältnis einer Höhe (A) eines Arbeitswalzeneinbaustücks (9) zu einem Außendurchmesser (D1) eines Arbeitswalzenlagers (17) wenigstens eines Bestückungssatzes kleiner als 1,09 ist.
  8. Walzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei eine minimale Wandstärke (W1) eines Arbeitswalzeneinbaustücks (9) wenigstens eines Bestückungssatzes auf der dem Walzgut (3) zugewandten Seite (33) des Arbeitswalzeneinbaustücks (9) kleiner als sechs Prozent eines Außendurchmessers (D1) eines Arbeitswalzenlagers (17) des Arbeitswalzeneinbaustücks (9) ist.
  9. Walzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine minimale Wandstärke (W1) eines Arbeitswalzeneinbaustücks (9) wenigstens eines Bestückungssatzes auf einer dem Walzgut (3) zugewandten Seite (33) höchstens so groß wie eine minimale Wandstärke (W2) auf einer von dem Walzgut (3) abgewandten Seite (34) des Arbeitswalzeneinbaustücks (9) ist.
  10. Verfahren zum Kaltwalzen von Walzgut (3) mit einer Walzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Walzgerüst (5) mit einem Bestückungssatz bestückt wird, der in Abhängigkeit von dem Walzgut (3) ausgewählt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Walzgerüst (5) mit einem Bestückungssatz bestückt wird, der in Abhängigkeit von einer Position der Walzvorrichtung (1) in einer Walzstraße (35) ausgewählt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei für wenigstens einen Bestückungssatz eine Biegungsgrenze für Positivbiegungen der Arbeitswalzen (7, 8) in Abhängigkeit von einer minimalen Wandstärke (W1) der Arbeitswalzeneinbaustücke (9) auf den dem Walzgut (3) zugewandten Seiten (33) der Arbeitswalzeneinbaustücke (9) festgelegt wird und die Arbeitswalzen (7, 8) nicht mehr als die Biegungsgrenze positiv gebogen werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Arbeitswalzen (7, 8) wenigstens eines Bestückungssatzes in Abhängigkeit von einer Balligkeit der Arbeitswalzen (7, 8) negativ gebogen werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei für wenigstens einen Bestückungssatz eine Axialverschiebung der Arbeitswalzen (7, 8) relativ zueinander in Abhängigkeit von einer Breite und Dicke des Walzguts (3) eingestellt wird.
  15. Walzstraße (35) mit wenigstens einer Walzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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