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EP1514616A1 - Walzvorrichtung und Walzverfahren - Google Patents

Walzvorrichtung und Walzverfahren Download PDF

Info

Publication number
EP1514616A1
EP1514616A1 EP04021716A EP04021716A EP1514616A1 EP 1514616 A1 EP1514616 A1 EP 1514616A1 EP 04021716 A EP04021716 A EP 04021716A EP 04021716 A EP04021716 A EP 04021716A EP 1514616 A1 EP1514616 A1 EP 1514616A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
rolls
rollers
roll
rolling device
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Withdrawn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
EP04021716A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Biedermann
Karl Lefor
Peter Münzner
Achim Dr. Schneider
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.)
MILLTEC GmbH
Wickeder Westgalenstahl GmbH
Josef Frohling GmbH
Original Assignee
Milltec GmbH
Wickeder Westgalenstahl GmbH
Josef Frohling 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 Milltec GmbH, Wickeder Westgalenstahl GmbH, Josef Frohling GmbH filed Critical Milltec GmbH
Publication of EP1514616A1 publication Critical patent/EP1514616A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46Roll speed or drive motor control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B13/00Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/02Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B2013/025Quarto, four-high stands
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B31/00Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B2031/206Horizontal offset of work rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2275/00Mill drive parameters
    • B21B2275/10Motor power; motor current
    • B21B2275/12Roll torque

Definitions

  • the invention relates to a rolling apparatus and a rolling method according to the preambles of claims 1 and 20, respectively.
  • each work roll is assigned at least one force meter which detects the force F 1 , F 2 acting in the longitudinal direction of the rolling stock, and in that a control device compares the force values acting on the two work rolls and the position control associated with each work roll to balance the detected forces F 1 , F 2 activated.
  • the pressures in the two Anstellzylindern for determining the rolling forces on one side of the nip and the indicated forces of the force measuring devices for Determination of rolling forces on the opposite side of the Nip be used, and that including the about the pressures in the displacement cylinders of the work rolls determinable work roll axial forces all axial forces determined mathematically in the framework during rolling operation become.
  • DE 196 18 712 A1 discloses a control method for a Roll stand for rolling a strip. This rolling mill exists from a pair of work rolls, a pair of back up rolls and a Pair of intermediate rolls. The regulations for rolling force, rebound force and roll displacement become set values for the rolling force, the rebound force and the roll displacement specified, in a roll stand model with a roll bending model were determined online. According to the technical teaching of DE 196 18 712 A1 are used to determine the setpoint values for rolling force, Rebound force and roll displacement in the roll bending model online at interpolation points relationships between the rolling force, the rebound force and the roller displacement on the one hand and a corresponding nip course on the other determined. A rolling stand and rolling process is respectively also known from DE 198 07 554 A1.
  • DE 692 27 431 T2 also deals with a rolling mill and a rolling process.
  • This rolling mill is equipped with a work roll, a support roll for vertical support the striker and driving the stripper, one Variety of horizontal support rollers holding the work roll on Roll diameter outside the rolling range and at both Touch horizontal sides of the stripper and set one the position of the work roll in both horizontal directions during rolling and counteracting against horizontal Cause rolling forces.
  • a device for applying horizontal counterbending forces to the work roll with elements that put the stripper in place axially further away from the roll area than the support rolls touch, and an adjusting device for moving the elements in the horizontal direction relative to the support rollers and forcing the elements against the work roll, wherein the Counterbending forces in the same direction as the effective horizontal Force acting through the support roller and to be rolled Material is applied to the work roll.
  • a scanning device for scanning at least a condition of the work roll during rolling either (i) the horizontal deflection of the work roll in the rolling area or (ii) the effective horizontal force, the to the work roll through the back-up roll and to be rolled Material is created, and a control device that during rolling causes the means for applying the Jacobbiege mechanism depending on the scanned state is controlled.
  • Yet another rolling stand for rolling sheets and strips is known from DE 44 47 382 C2. It is a rolling stand for rolling sheets and strips with in the scaffold stand stored in chocks working and Backup rolls.
  • the work rolls are on both sides of their chocks arranged, the balancing and bending cylinder for the work roll scene pieces include shifting blocks Help from between the sliding blocks and the scaffold stand vertically movable wedge rails adjustable parallel to the roll plane arranged in the rolling stand.
  • Each shift block one Work roll is one independent of the wedge rails the other work roll hydraulically adjustable Wedge rail associated with each other at the respective displacement block supported.
  • the goal is pursued and achieved, the horizontal force on a rolling stock without additional to be able to influence mechanical aids.
  • the invention relates to a rolling device and a rolling process using four- or six-roller or roll cold rolling stands.
  • a rolling device and a rolling process using four- or six-roller or roll cold rolling stands is preferred.
  • a six-roller or roller mill is used, wherein preferably the support and intermediate rolls driven and the work rolls are not driven.
  • a four- or 2N-roll stand In a four- or 2N-roll stand according to the invention are four or 2N motors, each of which drives a roller. Furthermore, a control is provided within the scope of the invention, by means of the speeds of the four or 2N engines be controlled or regulated so that i.a. a desired one or required horizontal offset between the axes of Back-up roll and stripper of a back-up stripper pair guaranteed and complied with.
  • a back-up roll drive is provided for the support rollers and the other rollers opposite the back-up rolls during operation of the rolling device have a horizontal offset
  • a separate Drive for the other rollers and a controller provided which are the backup roller drive and the separate drive for the further rolls such controls that a specifiable or predetermined horizontal offset (h) of the other Rolls against the back-up rolls (SW) during operation of the rolling device at least substantially complied with.
  • all rolls are in a roll stand arranged, which is in particular a cold roll stand is.
  • This can be a Z-high roll stand.
  • it is a four-roller mill stand, in particular may contain a Z-high insert.
  • Yet another preferred embodiment is that two back-up rolls, two intermediate rolls and two work rolls are present, and that the intermediate rolls through the driven further rollers are formed.
  • each of the two further rolls over a own motor is driven.
  • controller for determining a load correction value is means for detecting actual currents I above, and I below, from the respective pairing of motors for the upper support and work rolls on the one hand and for the lower support and Work rolls on the other hand contains.
  • the controller may in particular be designed to either fixedly set the load proportion for the support roller in each pairing support / work roll via a distribution of the operating currents I soll suitable for the motors by a respective control component (PI) or to take into account as a function of the horizontal force ,
  • a PT1 filter is too strong to avoid Variations provided.
  • the controller is designed is to the the peripheral speeds of the respective support and To compare work rolls. In doing so, the controller be further designed to the load distribution, to achieve a certain horizontal force is needed, in favor to adapt to a trouble-free operation.
  • the controller is designed to drive the drives To control rollers so that the horizontal force or the horizontal offset set to a desired value and on this value is maintained.
  • the controller is designed to control the total torque distributed on four rolls of two pairs of rolls. It can the controller may be further configured to control the total torque Distribute according to a distribution key that is fixed or depending on measurement and determination quantities variably controlled from the plant as well as from the rolling stock and rolling process or can be regulated to a desired or required Horizontal force and a corresponding horizontal offset to achieve.
  • the invention achieves the desired goal with a Rolling process, wherein two backup rolls are driven, so that two more rolls opposite the back-up rolls horizontal be offset, the other rollers driven separately be, and wherein the drive of the other rolls so is controlled that a predeterminable or predetermined horizontal offset the other rolls opposite the support rollers at least substantially adhered to.
  • a preferred embodiment of the method is that as the other two rolls in a four-roll mill stand two work rolls or in a six-roll mill stand two intermediate rollers are driven. Alternatively or in addition, it can be provided that each of the two further Rolling is driven by its own motor.
  • a load correction value is detected by detecting actual currents I above, and I below, from the respective pairing of motors for the upper support and work rolls on the one hand and for the lower support and work rolls on the other hand .
  • the load proportion for the support roller in each pairing support / work roll via a distribution of the operating currents I soll suitable for the motors by a respective control component either fixed or taken into account as a function of the horizontal force.
  • Another embodiment of the rolling process is that the peripheral speeds of the respective support and Work rolls are compared, in particular the load distribution, to achieve a given horizontal force is needed, adapted in favor of a trouble-free operation becomes.
  • the drives the driven rollers are controlled so that the horizontal force or the horizontal offset to a desired Value is set and held at this value, and / or that the total torque on four rolls of two pairs of rolls is distributed, in particular the total torque is distributed according to a distribution key that is fixed or depending on measurement and determination quantities variably controlled from the plant as well as from the rolling stock and rolling process or can be regulated to a desired or required Horizontal force and a corresponding horizontal offset to achieve.
  • MS is the torque or rolling moment on the back-up roll.
  • the circumferential force FS is very large compared to the normal force N, so it comes to sliding the rollers.
  • FIG. 3 shows a schematic first Representation to clarify the basic structure a Stitzwalzenatriebes.
  • the two back-up rollers SWoben and SWunten are driven by motors M.
  • the respective setpoint speeds n SWoben, soll and n SWunten should, with the associated actual speeds n SWoben, and n SWunten, is compared in a difference formation "_" and corresponding speed deviations ⁇ n determined, in turn, via a respective control PI, for example, the operating currents I should set suitable for the engines.
  • the target speeds n SWoben, should and n SWunten should be chosen so that, taking into account other mechanical means of the desired or required horizontal offset is guaranteed and adhered to, as far as this is possible by this simple basic structure.
  • the Support roller drive according to FIG. 3 provided with a load cascade be as by the schematic representation for clarity the construction of a back-up cylinder with load cascade according to the prior art in Fig. 4 is shown.
  • the backup roller drive shown in FIG. 4 is basically based on the principle according to FIG. 3, so that in connection with the Fig. 3 described and explained features for the Fig. 4 will not be described again, but hereby by explicit reference the description of the Fig. 3 also fully to the content of the following description of Fig. 4 is added.
  • the backup roller drive of Fig. 4 has in addition to the components of the basic structure of FIG. 3 nor a load cascade on, whereby the control u.a. also to the institution and Compliance with a desired or required horizontal offset is improved.
  • the load cascade shown in FIG. 4 shown to the right of the backup and work rolls is for a professional in construction and function easily without synonymous separate description can be seen here from FIG. 4 itself.
  • the motor controls of the motors M are made not only in response to the target speeds n SWoben, soll and n SWunten, soll and Istcardpurpose n SWoben, and n SWunten, ists , but also taking into account the load, before the difference for the deviation of the desired and actual speeds, ie, determined and taken into account before the determination of the speed difference ⁇ n, load shares, together with the preset or predetermined set speeds n SWoben, soll and n SWunten, should result in load-corrected target speeds, so to speak, before the actual speeds n SWoben, and n SWunten, is subtracted to obtain the speed difference ⁇ n.
  • the loads on the two support rollers are determined by detecting the actual currents I above, I and I below, and determining and taking into account the resulting total power consumption or the total current consumption of the two motors M so to speak for a load correction value for the control of each of the motors M both backing rolls further processed, as shown in FIG. 4.
  • the invention provides on the basis of this prior art Rolling and rolling processes, such as those from the construction emerge, which is shown in Fig. 5.
  • FIG. 5 Basically, the embodiment shown in FIG. 5 are based a rolling device and that from this structure resulting rolling processes on a rolling device after the Prior art, as shown in Fig. 4. insofar become the components and functions of the rolling device after 4 not described here separately, but by reference in its entirety to the following discussion taken with respect to FIG. 5.
  • peripheral speeds of the upper deviate and lower backup rolls too much from each other so is all Probably a one-sided slippage in the framework before and the load balancing should preferably avoided or be adapted at least suitably.
  • peripheral speeds of the respective Support and work rolls preferably be compared. at too strong deviations may also preferably provided be that the load distribution, to achieve a certain Horizontal force is needed, in favor of a trouble-free Operation is adjusted. It is more likely that the load proportion of the work roll drive increases (as slipping occurs when too much moment of the moment) Support roller to be transmitted), which is to increase the Horizontal force leads. The reverse direction, d. H. the reduction the load proportion of the work roll drive is rather unlikely and should also be preferred to preserve one positive sign of horizontal force.
  • At least four rollers are driven, but always in pairs same rolls up and down, and at least controlled two such drives, but again always in pairs same rolls up and down, even if more as four rolls (6, 8, ...) on / in a roll stand available are.
  • exactly four rollers are driven, namely ever a pair of upper support and work rolls and a pair of lower ones Support and work rolls, further preferably within of each pair a drive distribution is controlled and controlled a drive distribution between the two pairs becomes.
  • the control or regulation of the drives takes place the driven rollers so that the horizontal force or the horizontal offset is set to a desired value and held at this value.
  • the invention sees device-wise the use of a suitable controller and procedurally the use of an appropriate control or regulatory concept.
  • the total torque distributed by the invention in particular four rollers.
  • Distribution key which is fixed in the context of the invention or depending on measurement and determination quantities variably controlled from the plant as well as from the rolling stock and rolling process or can be regulated, serves to achieve a desired or required horizontal force and a corresponding Horizontal offset. From the total torque of a Pair of support / work rolls can be obtained, for example Deduction of backup roll torque the work roll torque.
  • the present invention is based on the idea that two rolls of two pairs of rolls, ie four rolls, or an exceeding maximum number of in one Roll stand to drive existing rollers each separately.
  • This drive concept in combination with the invention
  • Use of a corresponding control or regulation concept can the horizontal force without additional mechanical Aids affects and thus the horizontal offset between the axes of the support and work rolls of a adjusted and respected.
  • the invention relates in particular to a Four-roller drive, or quad-drive called, with four separately driven rolls of two support / work roll pairs, which four-roller drive u.a. in the invention Frame is used to influence the horizontal force.
  • This type of drive can be used in both Quarto and in sexto rolling or rolling stands, but also in rolling or roll stands with more than 4 or 6 rolls, where it only matters, the drive concept of the invention Apply to the goals and advantages of the invention to be able to use.
  • the present invention provides new and advantageous rolling devices and rolling process in particular for particularly advantageous adjustment and compliance with the horizontal offset between the axes of the support and work rolls by their separate drives.
  • a rolling device and a rolling process under Use of four- or six-roller or roller cold rolling stands.
  • Z-high scaffolds with a combination of a four-roller or roller mill stand with a Z-high insert.
  • a six-roller or roll stand used, preferably the support and intermediate rolls driven and the work rolls are not driven become.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung mit zumindest zwei Stützwalzen und zwei weiteren Walzen, wobei ein Stützwalzenantrieb für die Stützwalzen vorgesehen ist und die weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen beim Betrieb der Walzvorrichtung einen Horizontalversatz haben, wobei ein gesonderter Antrieb für die weiteren Walzen und eine Steuerung vorgesehen sind, die den Stützwalzenantrieb und den gesonderten Antrieb für die weiteren Walzen derart steuert, dass ein vorgebbarer oder vorgegebener Horizontalversatz der weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen beim Betrieb der Walzvorrichtung zumindest im wesentlichen eingehalten ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Walzverfahren, wobei zwei Stützwalzen angetrieben werden, so dass zwei weitere Walzen gegenüber den Stützwalzen horizontal versetzt werden, wobei die weiteren Walzen gesondert angetrieben werden, und wobei der Antrieb der weiteren Walzen so gesteuert wird, dass ein vorgebbarer oder vorgegebener Horizontalversatz der weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen zumindest im wesentlichen eingehalten wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung und ein Walzverfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 20.
Aus der DE 38 11 847 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lageregelung der Arbeitswalzen in einem Walzgerüst bekannt. Bei diesem Verfahren zur Lageregelung der Arbeitswalzen in einem Walzgerüst mit zwei in Längsrichtung des Walzguts verstellbar in den Ständern angeordneten Arbeitswalzen und Stützwalzen zur vertikalen Abstützung der oberen und unteren Arbeitswalze ist vorgesehen, daß die auf die obere und untere Arbeitswalze in Walzgutlängsrichtung wirkenden Kräfte F1, F2 unabhängig voneinander erfaßt und miteinander verglichen werden, und daß zumindest eine Arbeitswalze in Walzgutlängsrichtung auf der Grundlage der durch den Vergleich ermittelten Differenzkraft ΔF bis zum Abgleich dieser Kräfte F1, F2 in Walzgutlängsrichtung verstellt wird. Vorrichtungsmäßig ist hierzu vorgesehen, daß jeder Arbeitswalze mindestens ein Kraftmesser zugeordnet ist, der die in Walzgutlängsrichtung wirkende Kraft F1, F2 erfaßt, und daß eine Steuervorrichtung die auf die beiden Arbeitswalzen einwirkenden Kraftwerte miteinander vergleicht und über jeder Arbeitswalze zugeordnete Lageregler die zugehörige Stellvorrichtung bis zum Abgleich der erfaßten Kräfte F1, F2 aktiviert.
Weiterhin ist aus der DE 195 30 424 A1 ein Verfahren zur Kompensation von aus Horizontalbewegungen der Walzen resultierenden Kräfte an Walzgerüsten bekannt. Das Verfahren befaßt sich mit der Kompensation von Kräften oder Kraftanteilen, die aus Horizontalbewegungen der Walzen in Walzgerüsten für das Warm- und Kaltwalzen von Flachprodukten resultieren. Solche Walzgerüste sind ausgerüstet mit Arbeitswalzen und mit einer oder mehreren Stützwalzen, mit hydraulischen Anstellungen und mit Kraftmeßeinrichtungen auf der gegenüberliegenden Seite des Walzenspaltes und mit hydraulischen Einrichtungen zur Horizontalverschiebung der Arbeitswalzen. Als technische Lehre ist dabei angegeben, daß die Drücke in den beiden Anstellzylindern zur Bestimmung der Walzkräfte auf einer Seite des Walzenspaltes und die angezeigten Kräfte der Kraftmeßeinrichtungen zur Bestimmung der Walzkräfte auf der gegenüberliegenden Seite des Walzenspaltes herangezogen werden, und daß unter Einbeziehung der über die Drücke in den Verschiebezylindern der Arbeitswalzen bestimmbaren Arbeitswalzen-Axialkräfte sämtliche Axialkräfte im Gerüst während des Walzbetriebs rechnerisch bestimmt werden.
Die DE 196 18 712 A1 offenbart ein Regelverfahren für ein Walzgerüst zum Walzen eines Bandes. Dieses Walzgerüst besteht aus einem Paar Arbeitswalzen, einem Paar Stützwalzen und einem Paar Zwischenwalzen. Den Regelungen für Walzkraft, Rückbiegekraft und Walzenverschiebung werden Sollwerte für die Walzkraft, die Rückbiegekraft und die Walzenverschiebung vorgegeben, die in einem Walzengerüstmodell mit einem Walzenbiegemodell online ermittelt wurden. Gemäß der technischen Lehre der DE 196 18 712 A1 werden zur Ermittlung der Sollwerte für Walzkraft, Rückbiegekraft und Walzenverschiebung in dem Walzenbiegemodell online an Stützstellen Beziehungen zwischen der Walzkraft, der Rückbiegekraft und der Walzenverschiebung einerseits und einem korrespondierenden Walzspaltverlauf andererseits ermittelt. Ein Walzgerüst und Walzverfahren ist jeweils ferner aus der DE 198 07 554 A1 bekannt. Bei diesem Walzgerüst ist vorgesehen, daß Arbeitsrollen durch Drucklager horizontal unterstützt sind, wobei selbst unter der Wirkung einer übermäßigen horizontalen Kraft ein Kontakt zwischen den Arbeitsrollen und den Drucklagern verhindert wird, wodurch die Herstellung eines fehlerfreien Bandproduktes mit verbesserter Oberflächenqualität sichergestellt wird. Die Arbeitsrollen sind durch die Drucklager über Mitlaufrollen unterstützt. Der Versatzbetrag der Arbeitsrollen wird durch Bewegungseinrichtungen über die Drucklager geändert. Schubzylinder erzeugen über die Drucklager eine bestimmte Kraft, die der von der Bewegungseinrichtung erzeugten Kraft entgegenwirkt.
Die DE 692 27 431 T2 befaßt sich ebenfalls mit einem Walzwerk und einem Walzverfahren. Dieses Walzwerk ist ausgestattet mit einer Arbeitswalze, einer Stützwalze zum vertikalen Abstützen der Arbeitswalze und zum Antreiben der Arbeitswalze, einer Vielzahl von horizontalen Stützrollen, die die Arbeitswalze am Walzendurchmesser außerhalb des Walzbereiches und an beiden horizontalen Seiten der Arbeitswalze berühren und ein Festlegen der Position der Arbeitswalze in beide horizontalen Richtungen während des Walzens und ein Entgegenwirken gegen horizontale Walzkräfte bewirken. Ferner ist vorgesehen eine Einrichtung zum Anlegen horizontaler Gegenbiegekräfte an die Arbeitswalze mit Elementen, die die Arbeitswalze an Stellen axial weiter von dem Walzenbereich entfernt als .die Stützrollen berühren, und eine Stelleinrichtung zum Bewegen der Elemente in die horizontale Richtung relativ zu den Stützrollen und zum Zwingen der Elemente gegen die Arbeitswalze, wobei die Gegenbiegekräfte in dieselbe Richtung wie die effektive horizontale Kraft wirken, die durch die Stützwalze und das zu walzende Material an die Arbeitswalze angelegt wird. Schließlich sind noch vorgesehen eine Abtasteinrichtung zum Abtasten wenigstens eines Zustandes der Arbeitswalze während des Walzens der entweder (i) die horizontale Auslenkung der Arbeitswalze im Walzbereich oder (ii) die effektive horizontale Kraft, die an die Arbeitswalze durch die Stützwalze und das zu walzende Material angelegt wird, ist, und eine Steuereinrichtung, die während des Walzens bewirkt, daß die Einrichtung zum Anlegen der Gegenbiegekräfte in Abhängigkeit des abgetasteten Zustandes gesteuert wird.
Noch ein weiteres Walzgerüst zum Walzen von Blechen und Bändern ist aus der DE 44 47 382 C2 bekannt. Dabei handelt es sich um ein Walzgerüst zum Walzen von Blechen und Bändern mit im Gerüstständer in Einbaustücken gelagerten Arbeits- und Stützwalzen. Die Arbeitswalzen sind über beidseitig ihrer Einbaustücke angeordnete, die Ausbalancier- und Biegezylinder für die Arbeitswalzeneibaustücke aufnehmende Verschiebeblöcke mit Hilfe von zwischen den Verschiebeblöcken und dem Gerüstständer vertikal bewegbaren Keilschienen parallel zur Walzebene verstellbar im Walzgerüst angeordnet. Jedem Verschiebeblock einer Arbeitswalze ist dabei eine unabhängig von den Keilschienen der jeweils anderen Arbeitswalze hydraulisch verstellbare Keilschiene zugeordnet, die sich am jeweiligen Verschiebeblock abstützt.
Soweit die vorstehend angegebenen Druckschriften den Walzenantrieb sowie die Bestimmung und Ausnutzung des Horizontalversatzes von Arbeitswalzen betreffen, sind die vollständigen Offenbarungsgehalte dieser Druckschriften zur Vermeidung bloßer Wiederholungen vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen, und zwar hinsichtlich jeglicher Merkmale und Merkmalskombinationen, die ein Fachmann den Schriften im Einzelnen sowie jeglichen Kombinationen davon als Bauform und/oder Verfahrensgestaltung entnehmen kann. Insbesondere sind jegliche Merkmale und Merkmalskombinationen aus diesem Stand der Technik in Verbindung mit weitergehenden einzelnen Merkmalen und Merkmalskombinationen im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowie deren Anwendung hiermit Bestandteil der vorliegenden Unterlagen.
Beim vorstehend angegebenen Stand der Technik wird, soweit eine Beeinflussung der Horizontalkraft vorgesehen ist, dies mit mechanischen Komponenten, wie z.B. Stützrollen u. dgl., vorgenommen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird das Ziel verfolgt und erreicht, die Horizontalkraft auf ein Walzgut ohne zusätzliche mechanische Hilfsmittel beeinflussen zu können.
Erreicht wird dieses Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein ausgedrückt mit Walzvorrichtungen und Walzverfahren, bei denen alle Walzen eines Vier-Walzen-Gerüsts oder zumindest vier Walzen eines Sechs- oder allgemein 2N-Walzen-Gerüsts separat und geregelt angetrieben werden, wobei N eine positive ganze Zahl größer 1 ist. Konkret sind die Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Walzvorrichtungen und Walzverfahren in den Ansprüchen 1 bzw. 20 angegeben.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Walzvorrichtung und ein Walzverfahren unter Verwendung von Vier- oder Sechs-Rollen- oder -Walzen-Kaltwalzgerüsten. Weiter ist bevorzugt die Verwendung von Z-High-Gerüsten mit einer Kombination aus einem Vier-Rollen- oder -Walzen-Walzengerüst mit einem Z-High-Insert. Bei einer anderen vorzugsweisen Realisierung wird ein Sechs-Rollen- oder -Walzen-Walzengerüst verwendet, wobei bevorzugt die Stütz- und Zwischenwalzen angetrieben und die Arbeitswalzen nicht angetrieben werden.
In einem Vier- oder 2N-Walzen-Gerüst sind erfindungsgemäß vier oder 2N Motoren vorgesehen, von denen jeder eine Walze antreibt. Ferner ist im Rahmen der Erfindung eine Steuerung vorgesehen, mittels der die Drehzahlen der vier oder 2N Motoren so gesteuert oder geregelt werden, dass u.a. ein gewünschter oder erforderlicher Horizontalversatz zwischen den Achsen der Stützwalze und der Arbeitswalze eines Stützwalzen-Arbeitswalzen-Paares gewährleistet und eingehalten wird.
Entsprechend ist bei einer Walzvorrichtung mit zumindest zwei Stützwalzen und zwei weiteren Walzen, wobei ein Stützwalzenantrieb für die Stützwalzen vorgesehen ist und die weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen beim Betrieb der Walzvorrichtung einen Horizontalversatz haben, vorgesehen, dass ein gesonderter Antrieb für die weiteren Walzen und eine Steuerung vorgesehen sind, die den Stützwalzenantrieb und den gesonderten Antrieb für die weiteren Walzen derart steuert, dass ein vorgebbarer oder vorgegebener Horizontalversatz (h) der weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen (SW) beim Betrieb der Walzvorrichtung zumindest im wesentlichen eingehalten ist.
Vorzugsweise sind alle Walzen in einem Walzengerüst angeordnet, bei dem es sich insbesondere um ein Kaltwalzengerüst handelt.
Entsprechend einer vorzugsweisen Ausgestaltung sind zwei Stützwalzen und zwei Arbeitswalzen vorhanden und sind die Arbeitswalzen durch die angetriebenen weiteren Walzen gebildet. Dabei kann es sich um ein Z-High-Walzengerüst handeln.
Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es sich um ein Vier-Walzen-Walzengerüst handeln, das insbesondere einen Z-High-Insert enthalten kann.
Noch eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass zwei Stützwalzen, zwei Zwischenwalzen und zwei Arbeitswalzen vorhanden sind, und dass die Zwischenwalzen durch die angetriebenen weiteren Walzen gebildet sind.
Bevorzugt ist es, wenn jede der zwei weiteren Walzen über einen eigenen Motor angetrieben wird.
Es kann ferner mit Vorzug vorgesehen sein, dass die Steuerung zum Ermitteln eines Lastkorrekturwertes Einrichtungen zum Erfassen von Istströmen Ioben,ist und Iunten,ist aus der jeweiligen Paarung von Motoren für die oberen Stütz- und Arbeitswalzen einerseits und für die unteren Stütz- und Arbeitswalzen andererseits enthält. Dabei kann die Steuerung insbesondere ausgelegt sein, um den Lastanteil für die Stützwalze in jeder Paarung Stütz-/Arbeitswalze über eine Verteilung der Betriebsströme Isoll für die Motoren geeignet durch einen jeweiligen Steuerungsanteil (PI) entweder fest eingestellt oder in Abhängigkeit von der Horizontalkraft zu berücksichtigen. Dies kann dadurch weitergebildet sein, dass die Steuerung ausgelegt ist, um die aktuelle Horizontalkraft zu bestimmen durch: FHAW = 12 · ΔZ + FW · tan(α) - 2.MSakt,eineWalze DA . 1cos(α) um die aktuelle Horizontalkraft mit einem voreingestellten Sollwert, insbesondere inklusive einer zulässigen Hysterese, zu vergleichen,
um den Stützwalzenbeitrag im Bedarfsfall, falls ein zulässiges Fenster beim vorangegangenen Vergleich verlassen wurde, zu ermitteln durch: MSsoll,eineWalze = 12 · DA·cos(α) · ( 12 · ΔZ + FW · tan(α) - FHAWsoll ) und um den Lastanteil der Stützwalze auf Grund von MS erforderlichenfalls anzupassen.
Vorzugsweise ist ein PT1-Filter zur Vermeidung zu starker Schwankungen vorgesehen.
Weiterhin kann in die Steuerung eine Überwachung der Drehzahldifferenzen implementiert sein, um ein Rutschen im Walzengerüst zu vermeiden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerung ausgelegt ist, um die die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Stütz- und Arbeitswalzen zu vergleichen. Dabei kann die Steuerung weiter ausgelegt sein, um die Lastverteilung, die zur Erzielung einer bestimmten Horizontalkraft benötigt wird, zu Gunsten eines störungsfreien Betriebs anzupassen.
Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Steuerung ausgelegt ist, um die Antriebe der angetriebenen Walzen so zu steuern, dass die Horizontalkraft oder der Horizontalversatz auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten wird.
Bevorzugt ist die Steuerung ausgelegt, um das Gesamtdrehmoment auf vier Walzen von zwei Walzenpaaren zu verteilen. Dabei kann die Steuerung ferner ausgelegt sein, um das Gesamtdrehmoment nach einem Verteilungsschlüssel zu verteilen, der fest vorgegeben sein oder in Abhängikeit von Meß- und Ermittlungsgrößen aus der Anlage sowie vom Walzgut und Walzprozess variabel gesteuert oder geregelt werden kann, um eine gewünschte oder erforderliche Horizontalkraft und einen entsprechenden Horizontalversatz zu erzielen.
Die Erfindung erreicht das angestrebte Ziel auch mit einem Walzverfahren, wobei zwei Stützwalzen angetrieben werden, so dass zwei weitere Walzen gegenüber den Stützwalzen horizontal versetzt werden, wobei die weiteren Walzen gesondert angetrieben werden, und wobei der Antrieb der weiteren Walzen so gesteuert wird, dass ein vorgebbarer oder vorgegebener Horizontalversatz der weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen zumindest im wesentlichen eingehalten wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass als die zwei weiteren Walzen in einem Vier-Walzen-Walzengerüst zwei Arbeitswalzen oder in einem Sechs-Walzen-Walzengerüst zwei Zwischenwalzen angetrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass jede der zwei weiteren Walzen über einen eigenen Motor angetrieben wird.
Es ist bei dem Walzverfahren ferner bevorzugt, wenn ein Lastkorrekturwert ermittelt wird durch Erfassen von Istströmen Ioben,ist und Iunten,ist aus der jeweiligen Paarung von Motoren für die oberen·Stütz- und Arbeitswalzen einerseits und für die unteren Stütz- und Arbeitswalzen andererseits. Eine vorzugsweise Weiterbildung davon besteht darin, dass der Lastanteil für die Stützwalze in jeder Paarung Stütz-/Arbeitswalze über eine Verteilung der Betriebsströme Isoll für die Motoren geeignet durch einen jeweiligen Steuerungsanteil entweder fest eingestellt oder in Abhängigkeit von der Horizontalkraft berücksichtigt wird. Die letztere Verfahrensvariante läßt sich insbesondere noch dadurch weiterbilden,
dass die aktuelle Horizontalkraft bestimmt wird durch: FHAW = 12 · ΔZ + FW · tan(α) - 2·MSakt,eineWalze DA · 1cos(α) dass die aktuelle Horizontalkraft mit einem voreingestellten Sollwert, insbesondere inklusive einer zulässigen Hysterese, verglichen wird,
dass der Stützwalzenbeitrag im Bedarfsfall, falls ein zulässiges Fenster beim vorangegangenen Vergleich verlassen wurde, ermittelt wird durch: MSsoll,eineWalze = 12 · DA·cos(α)·(12 · ΔZ + FW·tan(α) - FHAWsoll ) und dass der Lastanteil der Stützwalze auf Grund von MS erforderlichenfalls angepaßt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Walzverfahren kann ferner insbesondere vorgesehen sein, dass zu starke Schwankungen durch ein PT1-Filter vermieden werden, und/oder dass die Drehzahldifferenzen überwacht werden, um ein Rutschen im Walzengerüst zu vermeiden.
Eine andere Ausgestaltung des Walzverfahrens besteht darin, dass die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Stütz- und Arbeitswalzen verglichen werden, wobei insbesondere die Lastverteilung, die zur Erzielung einer bestimmten Horizontalkraft benötigt wird, zu Gunsten eines störungsfreien Betriebs angepaßt wird.
Bei dem Walzverfahren ist es ferner möglich, dass die Antriebe der angetriebenen Walzen so gesteuert werden, dass die Horizontalkraft oder der Horizontalversatz auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten wird, und/oder dass das Gesamtdrehmoment auf vier Walzen von zwei Walzenpaaren verteilt wird, wobei insbesondere das Gesamtdrehmoment nach einem Verteilungsschlüssel verteilt wird, der fest vorgegeben sein oder in Abhängikeit von Meß- und Ermittlungsgrößen aus der Anlage sowie vom Walzgut und Walzprozess variabel gesteuert oder geregelt werden kann, um eine gewünschte oder erforderliche Horizontalkraft und einen entsprechenden Horizontalversatz zu erzielen.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den vorliegenden Unterlagen in ihrer Gesamtheit und insbesondere auch der Erläuterung von Beispielen, wobei diese vom Fachmann nicht als beschränkend aufzufassen sind, sondern ihm Grundprinzipien vermitteln, in deren Rahmen und von denen ausgehend er mögliche Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen ohne selbst erfinderisch tätig werden zu müssen ohne weiteres zu erkennen vermag.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die erläuternden Zeichnungen lediglich exemplarisch weiter und detaillierter erklärt, woraus sich auch weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung von prinzipiellen Kräften, die in einem Walzensystem auftreten,
Fig. 2
die Kräftesituation zum Optimieren des Horizontalversatzes in einer schematischen Darstellung,
Fig. 3
eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus eines Stützwalzenantriebes,
Fig. 4
eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Aufbaus eines Stützwalzenantriebes mit Lastkaskade gemäß dem Stand der Technik, und
Fig. 5
eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Aufbaus eines Stützwalzenantriebes mit einem Quad-Antrieb als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit konkreten Ausführungsbeispielen angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf diese Ausführungsbeispiele oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieser Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung von prinzipiellen Kräften, die in einem Walzensystem auftreten. Dabei bedeuten:
SW
Stützwalze
AW
Arbeitswalze
x, y
Koordinatenachsen senkrecht zu den Walzenachsen
FS
resultierende Kraft zur Übertragung des Anteils vom Walzmoment, das vom Stützwalzenantrieb geliefert wird (Umfangskraft)
FQ
Horizontaler Antrieb der Kontaktkraft zwischen Arbeits- und Stützwalze
N
Normalkraft zwischen den Walzen
FW
Walzkraft
FHBal
Summe aller Horizontalkräfte, die am Walzenballen wirken (Anteil von FS, FQ, Z1 und Z0)
FHAW
Resultierende Horizontalkraft (Summe Zapfen) an der Arbeitswalze
FHSW
Resultierende Horizontalkraft (Summe Zapfen) an der Stützwalze
Z0
Einlaufseitiger Bandzug
Z1
Auslaufseitiger Bandzug
ΔZ
Zugdifferenz
h
Horizontalversatz
α
Winkel bedingt durch den horizontalen Versatz
DS
Durchmesser Stützwalze
DA
Durchmesser Arbeitswalze
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Walzensystem gelten damit die folgenden Zusammenhänge:
  • 1. Die Summe aller Horizontalkräfte am Walzenballen ist gegeben durch FHBal = 12 · Z1 - 12 · Z0 - FS·cos(α) + FQ wobei gilt 12 · Z1 - 12 · Z0 = 12 ·(Z1 - Z0) = 12 · ΔZ und ferner gilt FQ = N·sin(α)
  • 2. Damit läßt sich das Kräftegleichgewicht (Gegenkraft an den Zapfen) FHAW = FHBal beschreiben durch FHAW = 12 · ΔZ - FS·cos(α) + N·sin(α)
  • 3. Dabei ist das Kräftegleichgewicht in vertikaler Richtung gegeben durch N = FW-FS·sin(α)cos(α)
  • 4. So dass durch Einsetzen und Umstellen erhalten wird FHAW = 12 ·ΔZ + FW·tan(α) - MS DA · 1cosα FHSW = FW·tan(α)-FS · 1cosα
  • Dabei ist MS das Drehmoment oder Walzmoment an der Stützwalze.
    (Entsprechend wird das Drehmoment oder Walzmoment an der Arbeitswalze mit MA abgekürzt)
    Das Optimieren des Horizontalversatzes "h" erfolgt dergestalt, dass beim Walzen stets eine positive Kraft FHAW auftritt, die dafür sorgt, dass die Baustücke an der Auslaufseite anliegen. Dabei soll FHAW aber auch möglichst klein sein, um eine unnötige Ständerreibung zu vermeiden. Diesbezüglich wird nun auf die Fig. 2 Bezug genommen, in der die Aufbau- und Kräftesituation zum Optimieren des Horizontälversatzes in einer schematischen Darstellung gezeigt ist.
    Die Horizontalkraft FHAW beim Walzen ergibt sich gemäß der obigen Gleichung (7) zu FHAW = 12 · ΔZ + FW · tan(α) - MS DA · 1cosα
    Der Beitrag der Stützwalzenantriebe am Walzmoment MS bestimmt die Umfangskraft FS und ist ebenso wie die Walzkraft FW ein entscheidender Parameter bei der Festlegung des Horizontalversatzes h. Wird jedoch kein Walzmoment vom Stützwalzenantrieb übertragen, so ist die Kraft FHAW deutlich größer und beschrieben durch FHAW = 12 · ΔZ + FW·tan(α)
    Weiterhin gibt das Verhältnis von Umfangskraft zu Normalkraft die notwendige Reibung zwischen Arbeits- und Stützwalze an FS = 12 ·MS 12 ·DA = MS DA N = FW-FS·sin(α)cos(α) Reibung µ > FS N
    Ist die Umfangskraft FS sehr groß im Vergleich zur Normalkraft N, so kommt es zum Rutschen der Walzen.
    Unter Bezugnahme nun auf die Fig. 3 bis 5 wird nun das prinzipielle Antriebskonzept gemäß der Erfindung zur Regelung der Horizontalkraft bei einem Quad-Antrieb, d.h. einen Vier-Walzen-Antrieb, erläutert. Die Fig. 3 zeigt zunächst eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus eines Stützwalzenatriebes.
    Bei dem herkömmlichen Aufbau einer Walzvorrichtung mit vier Walzen (Stützwalze "SWoben", Arbeitswalze "AWoben", Arbeitswalze "AWunten" und Stützwalze "SWunten") in einem Walzengerüst (nicht gezeigt) werden die beiden Stützwalzen SWoben und SWunten mittels Motoren M angetrieben. Dabei werden die jeweiligen Solldrehzahlen nSWoben,soll und nSWunten,soll mit den zugehörigen Istdrehzahlen nSWoben,ist und nSWunten,ist in einer Differenzbildungseinrichtung "_" verglichen und entsprechende Drehzahlabweichungen Δn ermittelt, die wiederum über eine jeweilige Steuerung PI beispielsweise die Betriebsströme Isoll für die Motoren geeignet einstellt. Die Solldrehzahlen nSWoben,soll und nSWunten,soll sind dabei so gewählt, dass damit unter Berücksichtigung weiterer mechanischer Mittel der gewünschte oder erforderliche Horizontalversatz gewährleistet und eingehalten wird, soweit dies durch diesen einfachen grundsätzlichen Aufbau möglich ist.
    Um u.a. einen gewünschten oder erforderlichen Horizontalversatz besser gewährleisten und einhalten zu können, kann der Stützwalzenantrieb gemäß der Fig. 3 mit einer Lastkaskade versehen werden, wie durch die schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Aufbaus eines Stützwalzenatriebes mit Lastkaskade gemäß dem Stand der Technik in der Fig. 4 gezeigt ist.
    Der in der Fig. 4 gezeigte Stützwalzenantrieb basiert grundsätzlich auf dem Prinzip gemäß der Fig. 3, so dass im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschriebene und erläuterte Merkmale für die Fig. 4 nicht nochmals beschrieben werden, sondern hiermit durch explizite Bezugnahme die Beschreibung zu der Fig. 3 auch vollumfänglich zum Inhalt der hier folgenden Beschreibung der Fig. 4 hinzugefügt ist.
    Der Stützwalzenantrieb der Fig. 4 weist neben den Komponenten des prinzipiellen Aufbaus gemäß der Fig. 3 noch eine Lastkaskade auf, womit die Steuerung u.a. auch zur Einrichtung und Einhaltung eines gewünschten oder erforderlichen Horizontalversatzes verbessert wird. Die Lastkaskade, die in der Fig. 4 rechts von den Stütz- und Arbeitswalzen gezeigt ist, ist für einen Fachmann in Aufbau und Funktion ohne weiteres auch ohne gesonderte Beschreibung hier aus der Fig. 4 selbst zu entnehmen.
    Durch die Lastkaskade werden die Motorsteuerungen der Motoren M nicht nur in Abhängigkeit von den Solldrehzahlen nSWoben,soll und nSWunten,soll und Istdrehzahlen nSWoben,ist und nSWunten,ists, sondern auch unter Berücksichtigung der Last vorgenommen, indem vor der Differenzbildung für die Abweichung der Soll- von den Istdrehzahlen, d.h. vor der Ermittlung der Drehzahldifferenz Δn, Lastanteile ermittelt und berücksichtigt werden, die zusammen mit den voreingestellten oder vorgegebenen Solldrehzahlen nSWoben,soll und nSWunten,soll sozusagen lastkorrigierte Solldrehzahlen ergeben, bevor davon die Istdrehzahlen nSWoben,ist und nSWunten,ist abgezogen werden, um die Drehzahldifferenz Δn zu erhalten.
    Die Lasten an den beiden Stützwalzen werden durch Erfassen der Istströme Ioben,ist und Iunten,ist ermittelt und unter Ermittlung und Berücksichtigung des daraus resultierenden Gesamtstromverbrauchs oder der Gesamtstromaufnahme der beiden Motoren M sozusagen für einen Lastkorrekturwert für die Steuerung eines jeden der Motoren M der beiden Stützwalzen weiterverarbeitet, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist.
    Die Erfindung schafft ausgehend von diesem Stand der Technik Walzvorrichtungen und Walzverfahren, wie sie aus dem Aufbau hervorgehen, der in der Fig. 5 gezeigt ist.
    Grundsätzlich basieren das in der Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Walzvorrichtung und das sich aus diesem Aufbau ergebende Walzverfahren auf einer Walzvorrichtung nach dem Stand der Technik, wie er in der Fig. 4 gezeigt ist. Insofern werden die Komponenten und Funktionen der Walzvorrichtung nach der Fig. 4 hier nicht mehr gesondert beschrieben, sondern durch Bezugnahme vollumfänglich in die nachfolgende Darlegung betreffend die Fig. 5 aufgenommen.
    Als markanter Unterschied zu der Walzvorrichtung gemäß der Fig. 4 nach dem Stand der Technik ist bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einer Walzvorrichtung, wie sie in der Fig. 5 schematisch gezeigt ist, vorgesehen, dass nicht nur jede Stützwalze über einen eigenen Motor M angetrieben wird, sondern dass auch für jede Arbeitswalze ein Motor M zum Antrieb vorgesehen ist. Es handelt sich somit um einen sogenannten Quad-Antrieb. Bei dieser Ausgestaltung ist ferner zum einen vorgesehen, dass zur Ermittlung des Lastkorrekturwertes die Istströme Ioben,ist und Iunten,ist aus der jeweiligen Paarung von Motoren M für die oberen Stütz- und Arbeitswalzen einerseits und für die unteren Stütz- und Arbeitswalzen andererseits erfaßt werden. Der somit erhaltene Lastkorrekturwert wird im übrigen genauso behandelt und verwertet, wie dies bei der Ausführung nach dem Stand der Technik in Übereinstimmung mit der Fig. 4 gezeigt und beschrieben ist.
    Weiterhin ist zum anderen bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach der Fig. 5 vorgesehen, dass der Lastanteil für die Stützwalze in jeder Paarung Stütz-/Arbeitswalze über eine Verteilung der Betriebsströme Isoll für die Motoren geeignet durch den jeweiligen Steuerungsanteil PI der Gesamtsteuerung (nicht dargestellt) entweder fest eingestellt oder in Abhängigkeit von der Horizontalkraft berücksichtigt wird, wie nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert wird.
  • 1. Schritt: Bestimmung der aktuellen Horizontalkraft FHAW = 12 ·ΔZ + FW·tan(α) - MSakt,eineWalze DA · 1cosα
  • 2. Schritt: Vergleich mit einem voreingestellten Sollwert (inklusive zulässige Hysterese)
  • 3. Schritt: Ermittlung des Stützwalzenbeitrages im Bedarfsfall (falls zulässiges Fenster verlassen wurde) MSsoll,eineWalze = 12 ·DA·cos(α)·( 12 · ΔZ + FW·tan(α) - FHAWsoll ) Dies ist der Anteil eines Stützwalzenantriebes am gesamten Walzmoment und nicht das zugehörige Antriebsmoment. Dazu ist noch eine entsprechende und geeignete Umrechnung erforderlich.
  • 4. Schritt: Anpassung des Lastanteils der Stützwalze auf Grund von MS (falls erforderlich)
  • 5. Schritt: PT1-Filter zur Vermeidung zu starker Schwankungen
  • Drehzahlüberwachung:
    Eine Überwachung der Drehzahldifferenzen ist vorzugsweise und mit Vorteil implementiert, um Rutschen im Gerüst zu vermeiden.
    Weichen beispielsweise die Umfangsgeschwindigkeiten der oberen und unteren Stützwalzen zu stark voneinander ab, so liegt aller Wahrscheinlichkeit nach ein einseitiges Rutschen im Gerüst vor und der Lastausgleich sollte vorzugsweise vermieden oder zumindest geeignet angepaßt werden.
    Gleichfalls sollten die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Stütz- und Arbeitswalzen bevorzugt verglichen werden. Bei zu starken Abweichungen kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Lastverteilung, die zur Erzielung einer bestimmten Horizontalkraft benötigt wird, zu Gunsten eines störungsfreien Betriebs angepaßt wird. Dabei ist es eher wahrscheinlich, dass der Lastanteil des Arbeitswalzenantriebes erhöht wird (da Rutschen auftritt, wenn zu viel Moment von der Stützwalze übertragen werden soll), was zur Vergrößerung der Horizontalkraft führt. Die umgekehrte Richtung, d. h. die Verringerung des Lastanteils vom Arbeitswalzenantrieb ist eher unwahrscheinlich und sollte bevorzugt auch zur Wahrung eines positiven Vorzeichens der Horizontalkraft vermieden werden.
    Weitere vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Unterlagen und unter Einbeziehung von fachmännischem Wissen.
    Soweit in den vorliegenden Unterlagen zur Erläuterung der Erfindung auf Bezug genommen wird, die als Vier-Walzen-System ausgestaltet ist, dient dies nur der exemplarischen Darstellung. Die Erfindung ist nicht auf Anwendungen bei Vier-Walzen-Systemen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Walzensystemen mit 2N (N ist eine natürliche Zahl größer 1) mit Vorteil eingesetzt werden.
    Gemäß der Erfindung werden wenigstens vier Walzen angetrieben, jedoch immer paarweise gleiche Walzen oben und unten, und wenigstens zwei solche Antriebe gesteuert, wiederum auch jedoch immer paarweise gleiche Walzen oben und unten, auch wenn mehr als vier Walzen (6, 8, ...) an/in einem Walzengestell vorhanden sind.
    Vorzugsweise werden genau vier Walzen angetrieben, nämlich je ein Paar obere Stütz- und Arbeitswalzen und ein Paar untere Stütz- und Arbeitswalzen, wobei ferner mit Vorzug innerhalb eines jeden Paares eine Antriebsverteilung gesteuert wird und zwischen den beiden Paaren eine Antriebsverteilung gesteuert wird. Insbesondere bedeutet dies einen Antrieb jeder der vier genannten Walzen in einem gesteuerten oder geregelten Verhältnis.
    Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung oder Regelung der Antriebe der angetriebenen Walzen so, dass die Horizontalkraft oder der Horizontalversatz auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten wird. Die Erfindung sieht vorrichtungsmäßig die Verwendung einer geeigneten Steuerung und verfahrensmäßig den Einsatz eines entsprechenden Steuerungs- oder Regelungskonzeptes vor.
    Durch den Einsatz von vier Antrieben wird das Gesamtdrehmoment durch die Erfindung auf insbesondere vier Walzen verteilt. Der Verteilungsschlüssel, der im Rahmen der Erfindung fest vorgegeben sein oder in Abhängikeit von Meß- und Ermittlungsgrößen aus der Anlage sowie vom Walzgut und Walzprozess variabel gesteuert oder geregelt werden kann, dient zur Erzielung einer gewünschten oder erforderlichen Horizontalkraft und eines entsprechenden Horizontalversatzes. Aus dem Gesamtdrehmoment eines Paares Stütz-/Arbeitswalzen erhält man beispielsweise nach Abzug des Stützwalzendrehmoments das Arbeitswalzendrehmoment.
    Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die jeweils beiden Walzen von zwei Walzenpaaren, also vier Walzen, oder eine darüber hinausgehende maximale Anzahl von in einem Walzengestell vorhandenen Walzen jeweils separat anzutreiben. Mit diesem Antriebskonzept in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Einsatz eines entsprechenden Steuerungs- oder Regelungskonzeptes kann die Horizontalkraft ohne zusätzliches mechanisches Hilfsmittel beeinflußt und damit der Horizontalversatz zwischen den Achsen der Stütz- und Arbeitswalzen eines solchen Paares eingestellt und eingehalten werden.
    Wie bereits angegeben, betrifft die Erfindung insbesondere einen Vier-Walzen-Antrieb, oder auch Quad-Drive genannt, mit vier separat angetriebenen Walzen von zwei Stütz-/Arbeitswalzen-Paaren, welcher Vier-Walzen-Antrieb u.a. im erfindungsgemäßen Rahmen dazu benützt wird, um die Horizontalkraft zu beeinflussen. Diese Antriebsart kann sowohl in Quarto-, als auch in Sexto-Walz- oder -walzengerüsten eingesetzt werden, aber auch in Walz- oder -walzengerüsten mit mehr als 4 oder 6 Walzen, wobei es nur darauf ankommt, das erfindungsgemäße Antriebskonzept anzuwenden, um die Ziele und Vorteile der Erfindung nutzen zu können.
    Zusammenfassend schafft die vorliegende Erfindung neue und vorteilhafte Walzvorrichtungen und Walzverfahren insbesondere zur besonders vorteilhaften Einstellung und Einhaltung des Horizontalversatzes zwischen den Achsen der Stütz- und Arbeitswalzen durch deren gesonderte Antriebe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Walzvorrichtung und ein Walzverfahren unter Verwendung von Vier- oder Sechs-Rollen- oder -Walzen-Kaltwalzgerüsten. Weiter ist bevorzugt die Verwendung von Z-High-Gerüsten mit einer Kombination aus einem Vier-Rollen- oder -Walzen-Walzengerüst mit einem Z-High-Insert. Bei einer anderen vorzugsweisen Realisierung wird ein Sechs-Rollen- oder -Walzengerüst verwendet, wobei bevorzugt die Stütz- und Zwischenwalzen angetrieben und die Arbeitswalzen nicht angetrieben werden.
    Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in den Zeichnungen lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfaßt alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen der Ansprüche und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und deren Darstellungen in der Zeichnung entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik insbesondere unter Einbeziehung der vollständigen Offenbarungsgehalte der am Anfang dieser Beschreibung angegebenen älteren Anmeldungen kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung und ihrer Ausführungsbeispiele kombinierbar.

    Claims (32)

    1. Walzvorrichtung mit zumindest zwei Stützwalzen und zwei weiteren Walzen, wobei ein Stützwalzenantrieb für die Stützwalzen vorgesehen ist und die weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen beim Betrieb der Walzvorrichtung einen Horizontalversatz haben,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein gesonderter Antrieb für die weiteren Walzen und eine Steuerung vorgesehen sind, die den Stützwalzenantrieb und den gesonderten Antrieb für die weiteren Walzen derart steuert, dass ein vorgebbarer oder vorgegebener Horizontalversatz (h) der weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen (SW) beim Betrieb der Walzvorrichtung zumindest im wesentlichen eingehalten ist.
    2. Walzvorrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass alle Walzen in einem Walzengerüst angeordnet sind.
    3. Walzvorrichtung nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Walzengerüst mit Vorzug ein Kaltwalzengerüst ist.
    4. Walzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stützwalzen (SW) und zwei Arbeitswalzen (AW) vorhanden sind und die Arbeitswalzen (AW) durch die angetriebenen weiteren Walzen gebildet sind.
    5. Walzvorrichtung nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Walzengerüst ein Z-High-Walzengerüst ist.
    6. Walzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Walzengerüst ein Vier-Walzen-Walzengerüst ist.
    7. Walzvorrichtung nach 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Walzengerüst einen Z-High-Insert enthält.
    8. Walzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stützwalzen (SW), zwei Zwischenwalzen und zwei Arbeitswalzen (AW) vorhanden sind, und dass die Zwischenwalzen durch die angetriebenen weiteren Walzen gebildet sind.
    9. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass jede der zwei weiteren Walzen über einen eigenen Motor (M) angetrieben wird.
    10. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zum Ermitteln eines Lastkorrekturwertes Einrichtungen zum Erfassen von Istströmen Ioben,ist und Iunten,ist aus der jeweiligen Paarung von Motoren (M) für die oberen Stütz- und Arbeitswalzen (SWoben bzw. AWoben) einerseits und für die unteren Stütz- und Arbeitswalzen (SWunten bzw. AWunten) andererseits enthält.
    11. Walzvorrichtung nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, um den Lastanteil für die Stützwalze in jeder Paarung Stütz-/Arbeitswalze über eine Verteilung der Betriebsströme Isoll für die Motoren geeignet durch einen jeweiligen Steuerungsanteil (PI) entweder fest eingestellt oder in Abhängigkeit von der Horizontalkraft zu berücksichtigen.
    12. Walzvorrichtung nach Anspruch 11,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist,
      um die aktuelle Horizontalkraft zu bestimmen durch: FHAW = 12 ·ΔZ + FW·tan(α) - MSakt,eineWalze DA · 1cosα um die aktuelle Horizontalkraft mit einem voreingestellten Sollwert, insbesondere inklusive einer zulässigen Hysterese, zu vergleichen,
      um den Stützwalzenbeitrag im Bedarfsfall, falls ein zulässiges Fenster beim vorangegangenen Vergleich verlassen wurde, zu ermitteln durch: MSsoll,eineWalze = 12 ·DA·cos(α).(12 ·ΔZ + FW·tan(α) - FHAWsoll ) und um den Lastanteil der Stützwalze auf Grund von MS erforderlichenfalls anzupassen.
    13. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein PT1-Filter zur Vermeidung zu starker Schwankungen vorgesehen ist.
    14. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass in die Steuerung eine Überwachung der Drehzahldifferenzen implementiert ist, um ein Rutschen im Walzengerüst zu vermeiden.
    15. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, um die die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Stütz- und Arbeitswalzen (SW bzw. AW) zu vergleichen.
    16. Walzvorrichtung nach Anspruch 15,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, um die Lastverteilung, die zur Erzielung einer bestimmten Horizontalkraft benötigt wird, zu Gunsten eines störungsfreien Betriebs anzupassen.
    17. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, um die Antriebe der angetriebenen Walzen so zu steuern, dass die Horizontalkraft oder der Horizontalversatz auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten wird.
    18. Walzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, um das Gesamtdrehmoment auf vier Walzen von zwei Walzenpaaren zu verteilen.
    19. Walzvorrichtung nach Anspruch 18,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, um das Gesamtdrehmoment nach einem Verteilungsschlüssel zu verteilen, der fest vorgegeben sein oder in Abhängikeit von Meß- und Ermittlungsgrößen aus der Anlage sowie vom Walzgut und Walzprozess variabel gesteuert oder geregelt werden kann, um eine gewünschte oder erforderliche Horizontalkraft und einen entsprechenden Horizontalversatz zu erzielen.
    20. Walzverfahren, wobei zwei Stützwalzen angetrieben werden, so dass zwei weitere Walzen gegenüber den Stützwalzen horizontal versetzt werden,
      dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Walzen gesondert angetrieben werden, und dass der Antrieb der weiteren Walzen so gesteuert wird, dass ein vorgebbarer oder vorgegebener Horizontalversatz der weiteren Walzen gegenüber den Stützwalzen zumindest im wesentlichen eingehalten wird.
    21. Walzverfahren nach Anspruch 20,
      dadurch gekennzeichnet, dass als die zwei weiteren Walzen in einem Vier-Walzen-Walzengerüst zwei Arbeitswalzen oder in einem Sechs-Walzen-Walzengerüst zwei Zwischenwalzen angetrieben werden.
    22. Walzverfahren nach Anspruch 20 oder 21,
      dadurch gekennzeichnet, dass jede der zwei weiteren Walzen über einen eigenen Motor (M) angetrieben wird.
    23. Walzverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein Lastkorrekturwert ermittelt wird durch Erfassen von Istströmen Ioben,ist und Iunten,ist aus der jeweiligen Paarung von Motoren (M) für die oberen Stütz- und Arbeitswalzen (SWoben bzw. AWoben) einerseits und für die unteren Stützund Arbeitswalzen (SWunten bzw. AWunten) andererseits.
    24. Walzverfahren nach Anspruch 23,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Lastanteil für die Stützwalze in jeder Paarung Stütz-/Arbeitswalze über eine Verteilung der Betriebsströme Isoll für die Motoren geeignet durch einen jeweiligen Steuerungsanteil (PI) entweder fest eingestellt oder in Abhängigkeit von der Horizontalkraft berücksichtigt wird.
    25. Walzvorrichtung nach Anspruch 24,
      dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Horizontalkraft bestimmt wird durch: FHAW = 12 · ΔZ + FW · tan(α) - MSakt,eineWalze DA · 1cos(α) dass die aktuelle Horizontalkraft mit einem voreingestellten Sollwert, insbesondere inklusive einer zulässigen Hysterese, verglichen wird,
      dass der Stützwalzenbeitrag im Bedarfsfall, falls ein zulässiges Fenster beim vorangegangenen Vergleich verlassen wurde, ermittelt wird durch: MSsoll,eineWalze = 12 · DA · cos(α) · ( 12 · ΔZ + FW · tan(α) - FHAWsoll ) und dass der Lastanteil der Stützwalze auf Grund von MS erforderlichenfalls angepaßt wird.
    26. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25,
      dadurch gekennzeichnet, dass zu starke Schwankungen durch ein PT1-Filter vermieden werden.
    27. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahldifferenzen überwacht werden, um ein Rutschen im Walzengerüst zu vermeiden.
    28. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Stütz- und Arbeitswalzen (SW bzw. AW) verglichen werden.
    29. Walzverfahren nach Anspruch 28,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilung, die zur Erzielung einer bestimmten Horizontalkraft benötigt wird, zu Gunsten eines störungsfreien Betriebs angepaßt wird.
    30. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe der angetriebenen Walzen so gesteuert werden, dass die Horizontalkraft oder der Horizontalversatz auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten wird.
    31. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtdrehmoment auf vier Walzen von zwei Walzenpaaren verteilt wird.
    32. Walzverfahren nach Anspruch 31,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtdrehmoment nach einem Verteilungsschlüssel verteilt wird, der fest vorgegeben sein oder in Abhängikeit von Meß- und Ermittlungsgrößen aus der Anlage sowie vom Walzgut und Walzprozess variabel gesteuert oder geregelt werden kann, um eine gewünschte oder erforderliche Horizontalkraft und einen entsprechenden Horizontalversatz zu erzielen.
    EP04021716A 2003-09-12 2004-09-13 Walzvorrichtung und Walzverfahren Withdrawn EP1514616A1 (de)

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    DE10342189 2003-09-12

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