Jepsen, Olaf Norman (Biedenkopfer Str. 14, 57072 Siegen, DE)
Richter, Hans-peter (Kalkbitze 6, 57520 Friedewald, DE)
Zielenbach, Michael (Ählstrasse 22, 57072 Siegen, DE)

EP20050777530

10/08/2008

08/10/2005

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SMS Demag AG (Eduard-Schloemann-Strasse 4, 40237 Düsseldorf, DE)

B21B39/08

WO/2003/008122A				COLD ROLLING MILL AND METHOD FOR COLD ROLL FORMING A METALLIC STRIP
DE3024682A1

PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 016, Nr. 494 (M-1324), 13. Oktober 1992 (1992-10-13) & JP 04 182019 A (ISHIKAWAJIMA HARIMA HEAVY IND CO LTD), 29. Juni 1992 (1992-06-29)

Klüppel, Walter (Patentanwälte Hemmerich & Kollegen Hammerstrasse 2, 57072 Siegen, DE)

1. Rolling mill for rolling metallic strip (1), particularly of steel strip, which comprises at least one roll stand (2), an upstream coiler (3) and a downstream coiler (4), wherein arranged between upstream coiler (3) and roll stand (2) and/or between roll stand (2) and downstream coiler (4) is an S roller unit (5, 6) comprising two rollers (7, 8; 9,10) guiding the strip (1) in S shape, wherein a first roller (7, 9) of the S roller unit (5, 6) is arranged to be stationary and a second roller (8, 10) of the S roller unit (5, 6) is arranged to be movable relative to the first roller (7, 9) and wherein the second roller (8, 10) arranged to be movable relative to the first roller (7, 9) is rotatably arranged at a pivot arm (11) mounted at one end at a three-dimensionally fixed axis (12), characterised in that the three-dimensionally fixed axis (12) corresponds with the axis of rotation of the first roller (7, 9), wherein a linear actuator (14) is pivotably arranged at the pivot arm 11 at a fulcrum (13) remote from the three-dimensionally fixed axis (12) and wherein the fulcrum (13) lies on a connecting line between the axes of rotation of the two rollers (7, 9; 8,10).

2. Rolling mill according to claim 2, characterised in that the linear actuator (14) is a hydraulic piston-cylinder system.

3. Rolling mill according to claim 1 or 2, characterised by means for driving at least one of the rollers (7, 8, 9, 10) of the S roller unit (5, 6).

4. Rolling mill according to any one of claims 1 to 3, characterised in that it is constructed as a cold rolling mill.

5. Rolling mill according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the roll stand (2) is provided as a single stand.

6. Rolling mill according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the roll stand (2) is equipped with means for flexible setting of the rolling gap.

7. Rolling mill according to any one of claims 1 to 6, characterised in that at least one of the coilers (3, 4) is provided with means for rotational speed regulation.

Die Erfindung betrifft ein Walzwerk zum Walzen von metallischem Band, insbesondere von Stahlband, das mindestens ein Walzgerüst, eine vorgeordnete Haspeleinrichtung und eine nachgeordnete Haspeleinrichtung aufweist, wobei zwischen vorgeordneter Haspeleinrichtung und Walzgerüst und/oder zwischen Walzgerüst und nachgeordneter Haspeleinrichtung eine S-Rolleneinheit angeordnet ist, die zwei das Band S-förmig führende Rollen aufweist, wobei eine erste Rolle der S-Rolleneinheit ortsfest angeordnet ist und eine zweite Rolle der S-Rolleneinheit relativ zur ersten Rolle beweglich angeordnet ist und wobei die relativ zur ersten Rolle beweglich angeordnete zweite Rolle an einem Schwenkarm drehbar angeordnet ist, der einseitig in einer raumfesten Achse gelagert ist.

Der zunehmende Zwang zur Gewichtsersparnis, insbesondere in der Automobilindustrie, führte zur Entwicklung und zum Einsatz belastungsangepasster Bauteile, sog. Tailored Blanks. Das wesentliche Merkmal dieser Bauteile, das in diesem Zusammenhang von besonderem Interesse ist, ist, dass sie eine veränderliche Dicke aufweisen. Zunächst wurden Tailored Blanks überwiegend durch Schweißen hergestellt. Als besonders vorteilhaft hat sich für deren Herstellung jedoch auch das flexible Kaltwalzen herausgestellt, mit dem Tailored Blanks hergestellt werden können.

Beim flexiblen Kaltwalzen wird während des Walzens die Dicke des Walzguts verändert. Die Veränderung des Walzspalts kann dabei periodisch erfolgen. Durch die Dickenänderung kommt es insbesondere auf der Einlauf-, aber auch auf der Auslaufseite des Walzgerüsts zu Massenflussstörungen und zu Zugschwankungen. Bei den für eine profitable Fertigung notwendigen Walzgeschwindigkeiten reicht zu deren Kompensation die Dynamik der Haspelmotore nicht mehr aus, so dass bei derartigen Anlagen sog. Tänzerrollen zwischen Walzgerüst und Haspeln eingesetzt werden.

In der

WO 03/008122 A1 ist eine solche Lösung beschrieben. Es ist daraus ein Kaltwalzwerk zum Kaltwalzen von metallischem Band bekannt und weist ein Einzelgerüst mit Mitteln zum Einstellen des Walzspaltes sowie eine dem Kaltwalzeinzelgerüst vorgeordnete Haspeleinrichtung zum Abhaspeln des Bandes sowie eine dem Walzgerüst nachgeordnete Haspeleinrichtung zum Aufhaspeln des Bandes auf. Um ein flexibles Walzen zu ermöglichen, ist zwischen der vorgeordneten Haspeleinrichtung und dem Walzgerüst ein Bandspeicher für eine Massenflussregelung bzw. Bandzugregelung des Walzprozesses vorgesehen. Dieser Bandspeicher besteht aus mindestens drei Rollen, wobei die mittlere Rolle als Tänzerrolle ausgebildet ist und senkrecht zur Förderrichtung des Bandes bewegt werden kann.

Gattungsgemäße Walzwerke sind auch in der

DE 30 24 682 A1 und in der

JP 04 182019 A beschrieben. Der Schwenkarm zur Verstellung der einen Rolle der S-Rolleneinheit relativ zur anderen ist hier oberhalb der oberen Rolle gelagert. Ein Bewegungselement greift unterhalb der unteren Rolle an. Damit sind sehr große Verstellwege erforderlich, um die Rollenverstellung zu bewerkstelligen.

Eine zur

WO 03/008122 A1 ähnliche Lösung - allerdings unter Einsatz einer größeren Anzahl von Rollen - geht aus der

EP 1 121 990 A2 hervor. Entsprechendes gilt für eine Ausführung, die aus der

JP 10034204 A bekannt ist.

Die in den genannten Dokumenten beschriebenen Tänzerrollen sind mit einem Linearaktuator verbunden, mit dem sie gesteuert bzw. geregelt in eine zur Förderrichtung des Bandes senkrechte Richtung bewegt werden können. Damit kann die Bandspeicherfunktion erfüllt werden, die für das flexible Kaltwalzen unabdingbar ist.

Aus der

DE 198 18 207 C2 und aus der

JP 60231516 sind sog. Looper bekannt, d.h. Rollen, die an das zum Walzgerüst geführte bzw. von diesem abgeführte Band angelegt werden, um beispielsweise eine Zugkraftermittlung im Band vornehmen zu können.

Beim Walzen kann die Walzkraft durch Zugkräfte auf jeder Seite des Walzspaltes verringert werden, sie darf lediglich beim letzten Stich nicht zu hoch sein, da sonst erfahrungsgemäß in den nachfolgenden Prozessschritten, insbesondere beim Glühen, Probleme auftreten können. Zum Aufbau einer Zugdifferenz zwischen Walzgerüst und Haspel können S-Rolleneinheiten (S-Rollen) eingesetzt werden.

Soll sowohl eine Bandspeicherfunktion - in der Regel mit Tänzerrollen - erfüllt werden als auch eine gewünschte Zugdifferenz zwischen Walzgerüst und Haspel - in der Regel durch S-Rolleneinheiten - erzeugt werden, ist bei den vorbekannten Lösungen ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Walzwerk zum Walzen von metallischem Band der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln und damit in wirtschaftlicher Weise erreicht werden kann, dass sowohl eine Bandspeicherfunktion, insbesondere beim flexiblen Walzen, gegeben ist als auch eine definiert beeinflussbare Zugdifferenz zwischen Walzgerüst und Haspeln gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die raumfeste Achse der Drehachse der ersten Rolle entspricht, wobei am Schwenkarm in einem von der raumfesten Achse entfernten Drehpunkt ein Linearaktuator gelenkig angeordnet ist und wobei der Drehpunkt auf einer Verbindungslinie zwischen den Drehachsen der beiden Rollen liegt.

Abgesehen von evtl. noch vorgesehenen Führungsrollen für das Band soll lediglich die S-Rolleneinheit zwischen Haspel und Walzgerüst vorgesehen werden, wobei jedoch durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der S-Rolleneinheit sowohl die Bandspeicherfunktion als auch der benötigte Zug auf das Band ausgeübt werden kann.

Beide Achsen der Rollen der S-Rolleneinheit sind dabei parallel zueinander angeordnet.

Als Linearaktuator wird vorteilhafter Weise ein hydraulisches Kolben-Zylinder-System eingesetzt.

Um den Zugaufbau im Band optimal beeinflussen zu können, können Mittel zum Antrieb zumindest einer der Rollen der S-Rolleneinheit vorgesehen sein.

Der Erfindungsvorschlag kommt mit Vorteil bei einem Kaltwalzwerk zum Einsatz. Weiterhin wird das Walzgerüst bevorzugt als Einzelgerüst vorgesehen. Das vorgeschlagene System eignet sich besonders zum flexiblen Walzen, weshalb das Walzgerüst Mittel zum flexiblen Einstellen des Walzspalts aufweisen kann.

Der Bandtransport bzw. seine Handhabung wird schließlich dadurch verbessert, dass mindestens eine der Haspeleinrichtungen mit Mitteln zur Drehzahlregelung ausgestattet ist.

Mit dem vorgeschlagenen System wird es in sehr einfacher und damit in kostengünstiger Weise möglich, eine Walzanlage für das flexible Walzen bereitzustellen, die einen Bandspeicher zur Verfügung stellt, der bei dieser Verfahrensart wesentlich ist. Ferner wird auch das Band unter dem benötigten Zug gehalten, so dass das Walzen selber in verfahrenstechnisch vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1

schematisch die Seitenansicht eines Walzwerks zum flexiblen Walzen eines Metallbandes und

Fig. 2

eine S-Rolleneinheit der Auslaufseite des Walzwerks in vergrößerter Darstellung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Walzwerk zu sehen, in dem ein aufgecoiltes Stahlband 1 von einer vorgelagerten Haspeleinrichtung 3 abgewickelt und einem einzigen Kaltwalzgerüst 2 zugeführt wird. In Förderrichtung R des Metalistranges 1 hinter dem Walzgerüst 2 ist eine nachgeordnete Haspeleinrichtung 4 vorgesehen, die das gewalzte Metallband 1 wieder aufwickelt. Die Haspelvorrichtungen 3, 4 sind mit nicht dargestellten Antrieben versehen, so dass das Band 1 in gesteuerter bzw. geregelter Weise ab- und aufgewickelt werden kann.

Im Walzgerüst 2 findet ein flexibles Kaltwalzen des Bandes 1 statt. Das Band 1 hat dabei - in seiner Längsrichtung betrachtet - eine nicht-konstante Dicke. Das bedeutet, dass während des Walzprozesses der Walzspalt gemäß einem vorgegebenen Profil verändert wird, um ein Band zu produzieren, dessen Dicke sich periodisch verändert.

Damit dieser Prozess unter verfahrenstechnisch günstigen Verhältnissen durchgeführt werden kann, ist es erforderlich, die Massenflussänderung im Band zu kompensieren, die sich aufgrund der variablen Banddicke ergibt. Weiterhin muss im Band 1 ein definierter Zug aufgebaut bzw. gehalten werden, um die Walzkraft gering zu halten.

Um dies zu erreichen, ist sowohl zwischen vorgeordneter Haspeleinrichtung 3 und Walzgerüst 2 als auch zwischen Walzgerüst 2 und nachgeordneter Haspelvorrichtung 4 je eine S-Rolleneinheit 5 bzw. 6 angeordnet. Jede S-Rolleneinheit 5, 6 weist zwei Rollen 7 und 8 bzw. 9 und 10 auf, die in an sich bekannter Weise so zueinander angeordnet sind, dass das Band 1 S-förmig geführt wird. Durch die dadurch bedingte Umschlingung der Rollen 7, 8, 9, 10 ist es möglich, bei entsprechendem Antrieb der Rollen eine Kraft auf das Band 1 zu übertragen und so die gewünschte Zugkraft im Band 1 zwischen den S-Rolleneinheit 5, 6 und dem Walzgerüst 2 zu halten.

Um neben dem Aufbringen des Zugs im Band 1 auch die Bandspeicherfunktion ausüben zu können, sind die S-Rolleneinheiten 5 und 6 wie in Fig. 2 ersichtlich aufgebaut. Die eine Rolle 9 (bzw. 7), die das Band 1 dem Walzgerüst 2 zuführt bzw. dieses von ihm abführt, ist ortsfest gelagert. Die andere Rolle 10 (bzw. 8) ist hingegen relativ zur ersten Rolle 9, 7 verschwenkbar gelagert, wozu sie am Ende eines Schwenkarms 11 angeordnet ist. Das andere Ende des Schwenkarms 11 ist einer raumfesten Achse 12 gelagert, die der Drehachse der ersten Rolle 9, 7 entspricht.

Etwas entfernt von der Drehachse der zweiten Rolle 8, 10, nämlich in einem Drehpunkt 13, ist das eine Ende eines Linearaktuators 14 gelenkig angeordnet, wobei dieser als hydraulisches Kolben-Zylinder-System ausgebildet ist. Die Versorgung des Aktuators 14 mit Hydrauliköl ist in Fig. 2 angedeutet.

Durch gesteuerte bzw. geregelte Beaufschlagung des Kolben-Zylinder-Systems 14 mit Hydrauliköl kann der Drehpunkt 13 angehoben bzw. abgesenkt werden, so dass die zweite Rolle 8, 10 um ihre Schwenkachse 12 verschwenkt werden kann. Dadurch ergibt sich eine längere oder kürzere Strecke für das Band 1 zwischen Walzgerüst 2 und Haspelvorrichtungen 3 bzw. 4, womit es den S-Rolleneinheiten 5, 6 möglich wird, eine Bandspeicherfunktion auszuüben.

Der beschriebene Aufbau der Walzanlage und insbesondere der beiden S-Rolleneinheiten 5, 6 macht es möglich, bei sehr einfacher Konstruktion die beim flexiblen Kaltwalzen auftretende Massenflussänderung zu kompensieren und gleichzeitig zwischen Walzgerüst 2 und Haspelvorrichtungen 3, 4 diejenige Zugdifferenz aufzubauen, mit der ein optimaler Walzvorgang möglich ist. Bei entsprechend schneller Regelung des Linearaktuators 14 ist es möglich, die Massenflussstörungen ohne nennenswerte Zugschwankungen zu kompensieren.

Bislang war für das Erreichen dieses Ziels eine größere Anzahl von Rollen vorgesehen und nötig, was die entsprechenden Anlagen teuer machte.

Durch den Ausgleich der Massenflussstörungen und der damit einher gehenden Verringerung von Zugschwankungen kann die Band-Dickenregelung verbessert werden. Es wird möglich, die Einstellungen der für den Walzprozess günstigen Zugspannungen ohne Rücksicht auf die an den Haspelvorrichtungen vorliegenden Zugspannungen vornehmen zu können.

Die Kompensation der Massenflussstörungen und die Bandspeicherfunktion werden nunmehr in einem Gerät, nämlich in der beschriebenen S-Rolleneinheit, realisiert, wofür bislang separate Geräte nötig waren.

Bezugszeichenliste:

1

metallisches Band (Stahlband)

2

Walzgerüst

3

vorgeordnete Haspeleinrichtung

4

nachgeordnete Haspeleinrichtung

5

S-Rollengang

6

S-Rollengang

7

Rolle

8

Rolle

9

Rolle

10

Rolle

11

Schwenkarm

12

raumfesten Achse

13

Drehpunkt

14

Linearaktuator

R

Förderrichtung des Bandes