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Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum Walzen eines metallischen Guts, das vertikal übereinander angeordnet zwei Arbeitswalzen aufweist, die zwischen sich einen Walzspalt definieren, wobei jede der beiden Arbeitswalzen an jedem ihrer axialen Enden in einer Lageranordnung im Walzgerüst gelagert ist und wobei die Lageranordnung die axialen Enden der Arbeitswalzen in horizontale und in vertikale Richtung lagern.
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Der in Warm- und Kaltbandwalzwerken am meisten eingesetzte Typ eines Walzgerüsts ist das Quartogerüst. Dieses hat je zwei Arbeitswalzen und je zwei Stützwalzen. Die Arbeitswalzen werden dabei von den Stützwalzen abgestützt, so dass die Arbeitswalzendurchbiegung gering gehalten werden kann. In gewissem Umfang sind auch Sexto-Gerüste in Kaltbandwalzwerken im Einsatz. Eingesetzt werden auch Duo-Gerüste in Warmbandwalzwerken, und zwar zumeist als erstes Walzgerüst zur ersten Dickenreduzierung der Eingangsbramme. Vereinzelt sind Duo-Gerüste auch für die Grobblechherstellung im Einsatz.
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Bei Quarto-Gerüsten übernehmen die Stützwalzen also die Aufgabe, die aus walztechnischer Sicht in ihrem Durchmesser begrenzten Arbeitswalzen zu „stützen”, d. h. eine zu große Durchbiegung der Arbeitswalzen unter Walzdruck zu verhindern und die Walzkräfte in Lagern aufzunehmen. Dies ermöglicht den Betrieb der Walzanlage mit hohen Walzkräften unter gleichzeitiger Einhaltung einer kontrollierbaren Dicke der Bänder und Bleche sowie eines kontrollierbaren Profils und einer hohen Planheit des Walzguts.
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In der
DE 1 602 060 A1 wird ein Quarto-Gerüst beschrieben, bei dem die Lagerungen der Arbeits- und Stützwalzen ausschließlich horizontale Kräfte aufnehmen. Die vertikalen Kräfte werden von hydrostatischen Lagerungen aufgenommen, an denen die beiden Stützwalzen anliegen.
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In der
DE 699 36 403 T2 wird ein Sexto-Walzgerüst mit klassischer Lagerung der insgesamt sechs Walzen gezeigt.
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Nachteilig ist bei den bekannten Bauformen der relativ hohe Aufwand, um die radiale Auslenkung der Arbeitswalzen beim Walzen zu verhindern bzw. zu begrenzen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Walzwerk der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine geringe Auslenkung der Arbeitswalzen und somit ein entsprechend gutes Walzergebnis auch dann erreichbar werden, wenn auf Stützwalzen bzw. auf Zwischen- und Stützwalzen verzichtet wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Walzspalt diametral gegenüber liegenden Stelle jeder Arbeitswalze eine im Walzgerüst befestigte Stütztraverse angeordnet ist, an der sich die Arbeitswalze anlegen und sich an ihr abstützen kann.
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Das Walzgerüst ist dabei bevorzugt frei von Zwischenwalzen und/oder Stützwalzen.
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Die Stütztraverse kann eine Stützleiste umfassen, die sich über wesentliche Teile der Ballenlänge, insbesondere über mindestens 75% der Ballenlänge, der Arbeitswalze erstreckt. Stütztraverse und Stützleiste können auch einstückig ausgeführt sein.
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Die Stütztraverse bzw. die Stützleiste bestehen bevorzugt aus Gleitlagermaterial, das als solches hinlänglich bekannt ist.
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Die Stütztraverse bzw. die Stützleiste können mit mindestens einer Bohrung versehen sein, die zum Einbringen eines Fluids (z. B. Wasser) in den Kontaktbereich zwischen der Stütztraverse bzw. der Stützleiste und der Arbeitswalze ausgebildet ist. Im Bereich der der Arbeitswalze zugewandten Mündung der Bohrung kann ein Hohlraum in der Stütztraverse bzw. der Stützleiste ausgebildet sein, der sich vorzugsweise in Längsrichtung der Arbeitswalze erstreckt.
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Die Stütztraverse bzw. die Stützleiste erstrecken sich mit Vorteil über einen Umfangswinkel der Arbeitswalze zwischen 50° und 120°. Der Kontaktbereich zwischen der Stütztraverse bzw. der Stützleiste und der Arbeitswalze kann in Umfangsrichtung der Arbeitswalze gesehen mit je einem Dichtelement abgeschlossen sein.
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Zwischen einer Quertraverse des Walzgerüsts und einer Stütztraverse kann ein in vertikale Richtung wirksames Anstellelement angeordnet sein.
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Die Einbaustücke der Arbeitswalzen können mit Krafterzeugungselementen zur Aufbringung eines Balancier- bzw. Biegemoments in Verbindung stehen, wie es an sich bekannt ist.
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Das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung basiert also darauf, dass Stützwalzen durch Stütztraversen ersetzt werden, wobei die Lagerung der Arbeitswalzen in klassischer Weise erfolgt, d. h. in Lageranordnungen, die sowohl vertikale als auch horizontale Kräfte aufnehmen. Die Arbeitswalzen stützen sich demgemäß gegen die Stütztraversen unter Walzdruck und Balancierdruck („Leerwalzspalt”) ab. Über die Stütztraverse werden die Walzkräfte somit teilweise übertragen.
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Die in eine Richtung oder reversierend drehenden Arbeitswalzen stützen sich bevorzugt gegen ein Stützleistensystem ab, das aus Spezialmaterial (Gleitlagermaterial) hergestellt ist und die Arbeitswalzen über ihre Ballenlänge abstützen. Das Stützleistensystem ist an den Stütztraversen angeordnet oder einstückig mit diesen ausgeführt. Zwischen dem Stützleistensystem und der Arbeitswalze entsteht eine gleitende Relativbewegung. Zur Erzielung einer geringen Reibung und Kühlung wird Wasser oder ein anderes Fluid eingesetzt.
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Das Stützleistensystem kann im Bereich der jeweiligen Ballenenden der Arbeitswalzen mittels eines Dichtsystems abgedichtet sein.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung kann Wasser oder ein anderes Fluid Anteile der Walzkraft übernehmen. Hierzu kann in das Stützleistensystem eine Wasserzuführung oder eine Zuführung für ein anderes Fluid integriert sein. Diese Zuführung kann in einen Hohlraum münden, der in etwa der Längenausdehnung der Arbeitswalzenballenlänge entspricht. Auf einen solchen Hohlraum kann aber auch verzichtet werden. Dann fördern entsprechende Zuführleitungen das Wasser bzw. Fluid in den Spalt zwischen Stützleiste und Arbeitswalze. Im Hohlraum bzw. im Spalt wird ein Wasser- bzw. Fluiddruck aufgebaut. Dieser Druck bewirkt eine Gegenkraft zur Walzkraft und eine gleichmäßige Ableitung der Walzkraft in die Stütztraversen aufgrund des sich ergebenden hydrostatischen Drucks.
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Ein weiterer Aspekt stellt darauf ab, dass Wasser oder ein anderes Fluid als Schmierung zwischen der Arbeitswalze und der Stützleiste eingesetzt wird. Die Übertragung der Walzkraft erfolgt direkt von der Arbeitswalze in das Stützleistensystem. Auch hierbei wird darauf abgestellt, dass Wasser oder ein anderes Fluid in den Spalt zwischen Arbeitswalze und Stützleiste gespritzt wird. In diesem Falle ist das Stützleistensystem bevorzugt nicht durch einen Hohlraum unterbrochen. Durch eine allseitige Abdichtung des Spaltes zwischen der Arbeitswalze und dem Stützleistensystem kann ein Überdruck des Wasser bzw. des Fluids erreicht werden. Die resultierende Kraft ist größer als die Arbeitswalzenbalancierkraft (gegeneinander wirkende Kräfte), so dass sich ein hydrodynamischer Schmierfilm zwischen der Stützleiste und der Arbeitswalze während der Drehung der Arbeitswalze im Leerwalzspalt ausbildet. Während des Laststiches wird die Walzkraft direkt von der Arbeitswalze in das Stützleistensystem übertragen.
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Ein weiterer Aspekt ist, dass das Wasser bzw. das andere Fluid ein Teil der Walzkraft von der Arbeitswalze in das Stützleistensystem infolge eines eingestellten Überdrucks überträgt und gleichzeitig den Spalt zwischen der Arbeitswalze und der Stützleiste schmiert und die „Restkraft” direkt von der Arbeitswalze in das Stützleistensystem übertragen wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 ein Walzgerüst in teilweise geschnittener Darstellung, gesehen in Walzenachsrichtung, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 ein Walzgerüst in einer alternativen Ausführungsform und
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3 die Vergrößerung „Z” gemäß 2.
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In 1 ist ein Walzgerüst 1 zu sehen, das zwei Arbeitswalzen 2, 3 hat. Die beiden Arbeitswalzen 2, 3 sind die einzigen Walzen des Walzgerüsts 1, d. h. es sind keine Zwischen- bzw. Stützwalzen vorhanden. Das Walzgerüst 1 hat seitlich zwei Längsholme 20 und oben sowie unten eine Quertraverse 14 bzw. 21.
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Zwischen den Arbeitswalzen 2, 3 wird ein Walzspalt 4 ausgebildet.
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Statt der Stütz- bzw. Zwischenwalzen ist eine obere Stütztraverse 5 und eine untere Stütztraverse 6 vorhanden, die die jeweiligen Arbeitswalzen 2, 3 abstützen und zur Aufnahme von Walzkräften ausgebildet und vorgesehen sind. An den Stütztraversen 5, 6 sind Stützleisten 7 und 8 angeordnet. Diese bestehen aus einem Gleitlagerwerkstoff, der als solcher hinlänglich bekannt ist. In die Stützleisten 7, 8 ist ein Hohlraum 11 eingearbeitet, der sich in Achsrichtung der Walzen 2, 3 erstreckt, und zwar über den wesentlichen Bereich der Ballenlänge der Arbeitswalzen 2, 3. In diesen Hohlraum 11 kann ein Druckfluid, insbesondere Wasser, eingegeben werden, so dass sich eine hydrostatische bzw. hydrodynamische Stützfunktion in den Stützleisten 7, 8 ergibt.
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Ein Anstellelement 15 erlaubt die genaue vertikale Einstellung der oberen Stütztraverse 5. Das Anstellelement 15 stützt sich wiederum an der Quertraverse 14 ab, die im Walzgerüst 1 vertikal unverschieblich festgelegt ist.
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Die Lösung gemäß 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 im wesentlichen dadurch, dass hier die Stütztraversen 5, 6 und die Stützleisten 7, 8 nicht als separate Bauteile sondern einteilig ausgebildet sind. Dies geht besonders gut aus der vergrößerten Darstellung der Einzelheit „Z” gemäß 3 hervor.
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In die kombinierte Stütztraverse 5 mit integrierter Stützleiste 7 sind Bohrungen 9 und 10 (sowie über die Längserstreckung der Arbeitswalze 2 weitere, nicht dargestellte Bohrungen) eingearbeitet. Durch die Bohrungen 9, 10 wird Wasser oder ein anderes Fluid unter Druck zugeführt. Das Wasser bzw. Fluid tritt demgemäß in den Spalt 27 ein, der sich zwischen der Arbeitswalze 2 und der Stützleiste 7 ausbildet. Durch den Wasser- bzw. Fluiddruck bildet sich ein hydrostatisches und bei Walzendrehung auch hydrodynamisches Fluidkissen aus, über das Stützkräfte auf die Stütztraverse 5 übertragen werden können.
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Die Stützleiste 7 umgibt dabei die Arbeitswalze 2 in Umfangsrichtung U gesehen um einen Winkel α, der im Ausführungsbeispiel im Bereich von ca. 90° liegt. Die sich anschließenden Bereiche sind über Dichtelemente 12 bzw. 13 abgedichtet, so dass Wasser bzw. Fluid hier nicht austreten kann, sondern im Spalt 27 verbleibt.
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Betätigungselemente 23 und 24 sorgen dafür, dass die Dichtelemente 12, 13 an die Walzenoberflächen hinreichend angedrückt werden. Hierzu sind die Dichtelemente 12, 13 an Trägerelementen 27, 28 angeordnet, die sich in Richtung der Walzenachse erstrecken und um eine Drehachse 25 bzw. 26 schwenkbar sind.
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Wahlweise ist die untere Quertraverse (Stütztraverse) 21 fest auf einem unteren Stuhl 22 in einer festen Vertikalposition angeordnet oder vertikal anstellbar auf einem hydraulischen Anstellsystem angeordnet.
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Der Stuhl oder das hydraulische Anstellsystem 22 ist zur Übertragung der Walzkraft auf der unteren Quertraverse 21 angeordnet, die wiederum mit den Längsholmen 20 des Walzgerüsts 1 fest verbunden ist.
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Die obere Quertraverse (Stütztraverse) 14 ist mit einem mechanischen oder hydraulischen Anstellsystem 15 verbunden und somit vertikal anstellbar, um eine Voreinstellung des Walzspalts 4 zu ermöglichen.
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Das mechanische oder hydraulische Anstellsystem 15 ist in die obere Quertraverse 14 integriert, die wiederum zur Übertragung der Walzkraft mit den Längsholmen 20 fest verbunden ist.
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Die Anstellsysteme 15, 22 sind entweder in herkömmlicher Weise vertikal gesehen im Bereich der Arbeitswalzenlager angeordnet (wie bei konventionellen Quartogerüsten) oder sie sind weiter innen angeordnet und wirken direkt auf die Stütztraversen vertikal gesehen im Bereich der Arbeitswalzenballen.
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Die Arbeitswalzen 2, 3 werden mittels Balancier- bzw. Biegeblöcken gegeneinander ausbalanciert. Dargestellt sind die Einbaustücke 16 und 17 der Arbeitswalzen 2, 3, zwischen denen in an sich bekannter Weise Krafterzeugungselemente 18 und 19 wirksam angeordnet sind. Durch Aufbringen einer höheren Kraft als der notwendigen Balancierkraft wird eine positive Arbeitswalzenbalancierung möglich.
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Das vorgeschlagene Walzgerüstkonzept kann auch mit einer an sich bekannten kombinierten Arbeitswalzenbiegung und -verschiebung kombiniert werden.
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Die Stütztraversen 5, 6 können mit einer Wechselvorrichtung zur Bedienungsseite in Wartungsstillständen aus dem Walzgerüst 1 gezogen werden, damit eine Wartung bzw. ein Wechsel des Stütztraversen- bzw. Stützleistensystems 5, 6, 7, 8 vorgenommen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Walzgerüst
- 2
- Arbeitswalze
- 3
- Arbeitswalze
- 4
- Walzspalt
- 5
- Stütztraverse
- 6
- Stütztraverse
- 7
- Stützleiste
- 8
- Stützleiste
- 9
- Bohrung
- 10
- Bohrung
- 11
- Hohlraum
- 12
- Dichtelement
- 13
- Dichtelement
- 14
- Quertraverse
- 15
- Anstellelement
- 16
- Einbaustück
- 17
- Einbaustück
- 18
- Krafterzeugungselement
- 19
- Krafterzeugungselement
- 20
- Längsholm
- 21
- Quertraverse
- 22
- Stuhl/hydraulisches Anstellsystem
- 23
- Betätigungselement
- 24
- Betätigungselement
- 25
- Drehachse
- 26
- Drehachse
- 27
- Trägerelement
- 28
- Trägerelement
- α
- Umfangswinkel
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1602060 A1 [0004]
- DE 69936403 T2 [0005]
