DE10356591A1

DE10356591A1 - Walzgerüst, insbesondere Quartowalzgerüst zum Walzen von Bändern

Info

Publication number: DE10356591A1
Application number: DE2003156591
Authority: DE
Inventors: Dieter Figge
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst (1) zum Walzen von Bändern, mit vertikal in Führungen der Ständerfenster des Walzgerüstes (1) verschiebbaren, die Walzenlager aufnehmenden Einbaustücken (7, 7a), deren horizontale und vertikale Lage in den Ständerfenstern durch einerseits am Walzenständer (2) und andererseits am Einbaustück (7, 7a) angreifende Abstützmittel festlegbar ist. Um das nachteilige Spiel zwischen den Einbaustücken (7, 7a) und den Führungen am Walzenständer (2) während des Walzens mit einfachen Mitteln weitgehend zu beseitigen, ohne dabei die Korrektur des Walzspalts durch Verschiebung des Einbaustückes (7, 7a) in vertikaler und/oder horizontaler Richtung und die Wirkung einer gegebenenfalls vorhandenen Walzenbiegeeinrichtung zu behindern, wird vorgesehen, als Abstützmittel für mindestens die Einbaustücke (7, 7a) der Arbeitswalzen (4) jeweils mindestens eine den Walzenständer (2) quer zur Walzenachse in einer Durchgangsbohrung (12) horizontal durchdringende querelastische Druckstange (13, 13b) vorzusehen, mit der das jeweilige Einbaustück (7, 7a) während des Walzbetriebes mit hydraulisch aufgebrachter vorwählbarer Druckkraft spielfrei gegen ein Widerlager anpressbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst, insbesondere Quartowalzgerüst zum Walzen von Bändern, mit vertikal in Führungen der Ständerfenster des Walzgerüstes verschiebbaren, die Walzenlager aufnehmenden Einbaustücken, deren horizontale und vertikale Lage in den Ständerfenstern durch einerseits am Walzenständer und andererseits am Einbaustück angreifende Abstützmittel festlegbar ist.
Üblicherweise werden die Einbaustücke der Walzen zwischen austauschbaren Schleißplatten linear geführt, die die Ständerfenster oder die in die Fenster auskragenden Zylinderblöcke auskleiden. Derartige Linearführungen erfordern wegen der relativ engen Toleranzen nicht nur einen hohen Herstellungsaufwand, sie bedingen auch infolge der hohen Anlagekräfte an den Schleißplatten der Führungen unerwünscht hohe Reibungskräfte, die bei wechselnden Bewegungsrichtungen im Walzbetrieb und bei Regelungen des Walzspaltes als Hysteresekräfte mit wechselnden Richtungen störend in Erscheinung treten. Um dies zu vermeiden und um die Einbaustücke zwischen den Führungsflächen der Ständerfenster bzw. Biegeblöcke des Walzgerüstes und den Einbaustücken vertikal verschieben zu können, muss deshalb zwischen den Einbaustücken und den Führungsbahnen ein ausreichendes Spiel vorgesehen werden, das aber während des Walzbetriebes aus verschiedenen Gründen hinderlich ist. So belasten beispielsweise die beim Anstechvorgang des Walzgutes auftretenden Stöße die Führungen überproportional. Werden nämlich die Einbaustücke im Rahmen eines belassenen Spiels gegen die Führungen geschleudert, so treten hohe Beschleunigungskräfte auf, durch die die Führungsbahnen zusätzlich verschleißen; das Spiel vergrößert sich, der Verschleiß nimmt weiter zu.
Infolge des beschriebenen Spiels zwischen Führung und Einbaustück können die Schwingungen auftreten, die allgemein als „Chattering" oder „Brummer" bezeichnet werden. Diese Schwingungen müssen unbedingt verhindert werden. Die Schwingungen sind deshalb so gefürchtet, weil Hochleistungs-Walzstrassen wegen dieser Erscheinungen oft nicht einmal die Leistungen erreichen, für die sie ausgelegt sind; denn man kann die Schwingungen oft nur dadurch vermeiden, dass man die Walzgeschwindigkeit reduziert. Hinzu kommt, dass die genaue Ortung der Schwingungen oft sehr schwierig und nur mit Präzisionsmessgeräten möglich ist, deren Einbau und Ablesung den Walzbetrieb außerordentlich stören. Man kann aber davon ausgehen, dass die häufig als Drehschwingungen vermuteten Erscheinungen in Wirklichkeit durch Horizontalschwingungen hervorgerufen werden, die entstehen, wenn bei ungünstigen Betriebsbedingungen die Einbaustücke der Arbeitswalzen innerhalb des Spieles zwischen den Führungsbahnen schwingen.
Idealerweise sollte deshalb, um die vorstehenden Nachteile zu vermeiden, das Spiel zwischen den Einbaustücken und der Führung möglichst vollständig beseitigt werden. Das bringt jedoch Probleme mit sich. Moderne Walzstraßen arbeiten mit sogenannten Automatic-Gage-Control Regelungen (AGC), durch die die Walzen unter Walzlast vertikal angestellt werden. Das setzt aber eine Verschiebbarkeit der Walzen in vertikaler Richtung voraus. Um eine Beweglichkeit der Einbaustücke für diese AGC in vertikaler Richtung und ggf. auch in axialer Richtung für eine Balligkeitssteuerung zu ermöglichen, darf das Einbaustück nicht in einer fixen Stellung geklemmt werden. Ein die Anstellung der Walzen unter Last ermöglichendes Spiel muss aufrechterhalten werden, es muss wenigstens so groß sein, dass bei einer kurz nach dem Anstich des Walzgutes gemessenen Abweichung des Walzspaltes von der gewünschten Größe, die hydraulische Gerüstanstellung unter Walzkraft problemlos nachregeln kann. Ein zu groß belassener Spalt zwischen Einbaustück und Führungsbahn wäre nicht nur aus den eingangs geschilderten Gründen sehr ungünstig, auch könnte durch die zufällige Position der Arbeitswalzen im Gerüst eine ungewollte Schränkung der Walzen auftreten, die das Profil und die Messung des Walzspaltes verfälscht.
Insbesondere beim Kaltwalzen von Bändern wird häufig angestrebt, zur Stabilisierung der mit hohen Walzkräften belasteten Arbeitswalzen, diese, in Walzrichtung gesehen, um einige Millimeter vor der Mitte des Walzgerüstes zu positionieren. In diesem Fall ist vorgesehen, das Spiel und den Mittenversatz der Walzen über Keilleisten einzustellen, doch ist dies ungünstig, weil sich im Betrieb das Spiel zwischen Führungsbahn und Einbaustück ändert.

Um eine Führung der Einbaustücke von Walzgerüsten innerhalb der Ständerfenster zu erhalten, bei der die unter Last auftretenden Reibungskräfte gering sind und die es mit einfachen Mitteln gestattet, auch eine quer zur vertikalen Mittelebene der Ständer gerichtete Anstellbewegung der Walzen durchzuführen, wird in der deutschen Patentanmeldung DE 36 05 614 A1 vorgeschlagen, die Einbaustücke mit Hilfe von Lenkern zu führen, die jeweils einerseits an den Einbaustücken angelenkt sind und die andererseits um den Ständerholmen zugeordnete Schwenkbolzen schwenkbar sind. Durch diese Kinematik wird die übliche Linearführung der Einbaustücke ersetzt, und zwar durch eine Drehbewegung um die Schwenkbolzen. Um trotzdem eine annähernd gerade Verschiebebewegung zu erreichen, bilden bei diesem Stand der Technik mindestens zwei an einem Einbaustück angreifende Lenker gemeinsam ein Parallelogrammgetriebe.

Indem die Schwenkbolzen als Excenterbolzen oder aber als mit Excenterbuchsen ausgestattete Zapfen ausgebildet werden, sind einerseits horizontale Anstellbewegungen einstellbar, und andererseits wird es auch möglich, bei größeren Schwenkwinkeln die Schwenkbahn durch zusätzliche Anstellung der Excenter exakt an die Vertikale anzugleichen.

Mit der vorgeschlagenen bekannten Lösung lassen sich zwar die Horizontalstellung der Walzen und auch das Führungsspiel der Einbaustücke einstellen, doch sind die dafür vorgesehenen Mittel und Maßnahmen sehr aufwändig. Die Befestigung der Parallelogrammgetriebe am Ständer einerseits und am Einbaustück andererseits behindern den einfachen Walzenwechsel. Schwenkbolzen und Gelenke sind im rauen Walzbetrieb nicht die geeigneten Bauelemente, vielmehr sind Störungen durch Staub, Schmutz und Wasser zu erwarten.

Ausgehend von den beschriebenen Problemen und Nachteilen der bekannten Lösungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Walzgerüstes, insbesondere eines Quartowalzgerüstes zum Walzen von Bändern, mit vertikal in Ständerfenstern verschieblichen, die Walzenlager aufnehmenden Einbaustücken für die Arbeitswalzen, bei dem das nachteilige Spiel zwischen den Einbaustücken und den Führungen am Walzenständer während des Walzens mit einfachen Mitteln weitgehend beseitigt wird, ohne dabei die Korrektur des Walzspaltes durch Verschiebung des Einbaustückes in vertikaler und/oder horizontaler Richtung und die Wirkung einer gegebenenfalls vorhandenen Walzenbiegeeinrichtung zu behindern.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Abstützmittel für mindestens die Einbaustücke der Arbeitswalzen jeweils mindestens eine den Walzenständer quer zur Walzenachse in einer Durchgangsbohrung horizontal durchdringende querelastische Druckstange vorgesehen ist, mit der das jeweilige Einbaustück während des Walzbetriebes mit hydraulisch aufgebrachter vorwählbarer Druckkraft spielfrei gegen ein Widerlager anpressbar ist.

Mit dem Vorschlag der Erfindung lässt sich die Aufgabe in überraschend einfacher, aber wirkungsvoller Weise lösen. Zu diesem Zweck müssen lediglich relativ kleine Durchgangsbohrungen in den Walzenständer eingebracht werden, die vorzugsweise etwa in der Gerüstmitte durch den rahmenartigen Ständer verlaufen. Diese Bohrungen schwächen den Walzenständer kaum, der Platz für die Biegeblöcke wird nicht verkleinert. Mit den querelastischen Druckstangen der Erfindung lässt sich während des Walzbetriebes das seitliche Spiel zwischen Einbaustück und Biegeblock kraftschlüssig vermeiden, und zwar auch bei arbeitender AGC Regelung, weil die Biegeelastizität der Druckstangen eine Querbewegung zur Richtung der Anpresskraft in dem für die AGC Regelung notwendigen Maß ermöglicht.

Wenn nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, das Widerlager aus einer im Ständerfenster des Walzenständers vorgesehenen Referenzfläche zu bilden, die ihrerseits als Gleitführung für die Vertikalbewegungen der Einbaustücke ausgebildet ist, so ist das Einbaustück auch bei druckbeaufschlagter Druckstange in Vertikalrichtung verschiebbar, und zwar mindestens im Elastizitätsbereich der Druckstange quer zur Anpressrichtung des Einbaustückes. Durch die Referenzfläche wird die Positionierung des Einbaustückes in Horizontalrichtung festgelegt, so dass die Walzen entsprechend ausgerichtet werden können, um beispielsweise die Arbeitswalzen außerhalb der Ebene der Stützwalzen zu positionieren.

Statt die Einbaustücke mittels der Druckstangen gegen eine als Gleitführung ausgebildetet Referenzfläche zu drücken, kann nach einem anderen Merkmal der Erfindung das Widerlager auch aus einer der Druckstange gegenüberliegenden zweiten, den Walzenständer quer zur Walzenachse horizontal durchdringenden Druckstange gebildet sein, wobei jeweils beide Druckstangen das Einbaustück zwischen ihren Stirnseiten fixieren.

Durch diesen Vorschlag wird es möglich, das Einbaustück beliebig in Horizontalrichtung zu positionieren und diese Positionierung während des Walzbetriebes und vor allem auch während der AGC Regelung beizubehalten. Auch hier ist darauf hinzuweisen, dass die zur Ausführung der Erfindung in dem Walzenständer vorzusehenden Durchgangsbohrungen den Querschnitt des Ständers nur unwesentlich schwächen und die Biegeblöcke nicht behindern. Die Druckstangen sind vorzugsweise auf der gleichen Längsachse angeordnet und pressen das Einbaustück von beiden Seiten zwischen sich fest.

Um im Bereich der Elastizität der Druckstangen eine Bewegung quer zu deren Längsersterstreckung zu ermöglichen, was die Voraussetzung für eine Vertikalbewegbarkeit der Einbaustücke beim Walzbetrieb unter Aufrechterhaltung der Spielfreiheit ist, wird nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass die Druckstange aus Stahl besteht und einen Schlankheitsgrad λ zwischen 35 und 70 aufweist, wobei λ definiert ist als λ = l/i = l/√I/A mit

l: = Länge der Stange im elastischen Bereich
i: = Trägheitshalbmesser
I: = Trägheitsmoment
A: = Querschnitt der Stange.

Eine nach dieser Vorgabe dimensionierte Druckstange kann den Gedanken der Erfindung problemlos realisieren, so dass bei ausreichend hohen Druckkräften zum spielfreien Halten der Einbaustücke in Horizontalrichtung trotz alledem eine Vertikal Verschiebung des Einbaustückes möglich ist.

Nach einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckstangen selbst als Kolbenstangen von Kolbenzylindereinheiten ausgebildet sind oder mit deren Kolbenstangen koaxial verbunden sind, deren Zylinder jeweils an der Außenseite der Walzgerüstes befestigt ist.

Auf diese Weise wird ein einfach zu beherrschender Druckmittelantrieb für die Druckstangen eingesetzt, der nicht nur den Vorteil hat, dass die staub- und wasserempfindlichen Hydraulikteile außerhalb des Walzgerüstes in einem geschützten Bereich angeordnet sind, sondern auch mit ausreichendem Platz außerhalb des Walzbereiches installiert werden kann.

Vorzugsweise ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung der Innendurchmesser der von den Druckstangen durchdrungenen Durchgangsbohrungen im Walzenständer mindestens auf der dem Einbaustück zugewandten Seite größer als der Außendurchmesser der Druckstange ist.

Durch diese Maßnahme wird der erforderliche Bewegungsraum für Querbewegungen der Druckstange geschaffen, den diese mindestens in dem dem Einbaustück nahen Bereich benötigt.

Zur ausreichenden Führung der Druckstange beim Betätigen des zu ihrer Längsverschiebung vorgesehenen Zylinders ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckstange im mittleren Bereich ihrer Länge und an dem dem Zylinder zugewandten Ende in der Durchgangsbohrung quer zu ihrer Längserstreckung abgestützt ist. Die Abstützung kann über Gleitlager erfolgen, die in die Durchgangsbohrung eingesetzt sind. Vorteilhafterweise erfolgt die Abstützung der Druckstange erfindungsgemäß in Pendellagern.

Besonders günstig ist es, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der dem Einbaustück zugewandte Bereich der Druckstange einen vom Querschnitt der Druckstange abweichenden Querschnitt mit größerer Elastizität aufweist. Somit kann die Elastizität der Druckstange nicht nur durch deren Werkstoff und deren Durchmesser, sondern auch oder zusätzlich durch die Querschnittskontur der Druckstange beeinflusst werden.

Dabei kann nach einem Vorschlag der Erfindung der dem Einbaustück zugewandte Bereich der Druckstange einen Rechteckquerschnitt aufweisen, wobei die Längsseite des Rechteckquerschnittes in Richtung der Vertikalbewegbarkeit des Einbaustückes gerichtet ist oder nach einem anderen Vorschlag der Erfindung der dem Einbaustück zugewandte Bereich der Druckstange gegenüber dem verbleibenden Schaft verjüngt ist.

Um die elastische Verformbarkeit der Druckstange und die Verschiebbarkeit des Einbaustückes nicht zu behindern, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass das dem Einbaustück zugewandte Ende der Druckstange gelenkig mit einem an das Einbaustück anpressbaren Druckstück verbunden ist. Auf diese Weise passt sich das Ende der Druckstange selbsttätig an die veränderte Winkelstellung an, die sich beim Verschieben des Einbaustückes unter aufrechterhaltener Anpresskraft ergibt.

Das Gelenk kann sowohl durch eine Rundnute gebildet werden, über die der Stangenkopf winkeleinstellbar an das Einbaustück angebunden ist, oder aber durch eine Verbindung von Druckstück und Druckstange über eine Kugelkalotte erfolgen. Im letzteren Fall wird eine zweidimensionale Winkelverstellbarkeit ermöglicht.

In manchen Fällen ist auch die Verbindung von Druckstück und Druckstange über ein Gelenk denkbar, dessen Gelenkachse parallel zur Walzenachse ausgerichtet ist. Da Gelenke in der Nähe des Einbaustückes den Einflüssen von Wasser, Walzöl und Staub ausgesetzt sind muss für eine entsprechende Abkapselung der Gelenke Sorge getragen werden.

Um größere Druckkräfte gleichmäßig verteilt auf das Einbaustück wirken zu lassen, wird in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, an mindestens einer Seite eines Einbaustückes, vorzugsweise eines Stützwalzeneinbaustückes mehrere, vorzugsweise vier Druckstangen angreifen zu lassen.

Die vorliegende Erfindung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Das eingangs beschriebenen nachteilige seitliche Führungsspiel zwischen Einbaustück und Walzenständerführung wird auf äußerst einfache Weise ausgeschaltet. Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind leicht und preisgünstig, auch nachträglich durch Umbau des Walzgerüstes zu verwirklichen, ohne dass eine schädliche Schwächung des Walzenständers eintritt. Die spielfreie Positionierung des Einbaustückes im Ständerfenster ermöglicht trotz alledem eine Vertikalverschiebung des Einbaustückes unter Last, beispielsweise im Zuge der AGC Regelung. Die Druckstangen, mit denen die Einbaustücke spielfrei gehalten werden sind im erforderlichen Maß elastisch und winkelbewegbar; ihre Verfügbarkeit ist wartungsfrei und zuverlässig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

1a den Querschnitt durch ein Quartowalzgerüst nach der Erfindung mit einseitig geklemmten Einbaustücken,

1b das Quartowalzgerüst nach 1a mit gelösten Einbaustücken,

2a eine alternative Ausführung des Quartowalzgerüstes mit beidseitig geklemmten Einbaustücken,

2b das Quartowalzgerüst nach 2a mit gelösten Einbaustücken,

3a das Quartowalzgerüst der Erfindung in einem Horizontalschnitt,

3b einen Horizontalschnitt durch das Quartowalzgerüst der Erfindung mit mehreren Biegeblöcken,

4 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches eines Einbaustückes mit der Lagerung der Arbeitswalze,

5a eine Ausbildung der Druckstange im unverformten und

5b die Druckstange im verformten Zustand,

6a eine Druckstange in weiteren Einzelheiten mit Gleitlager im Kopfbereich,

6b eine andere Druckstange mit Wälzlager und Dauerfettschmierung,

7a Walzenständer mit unterschiedlichen Druckstangen für die oberer und untere Arbeitswalze ohne Vertikalverschiebung,

7b Walzenständer nach 7b unter Vertikalverschiebung,

8a eine erfindungsgemäße Anordnung zum Klemmen der oberen und

8b zum Klemmen der unteren Stützwalze.

1a und 1b zeigen in grob schematischer Darstellung die Anwendung der Erfindung an einem Quartowalzgerüst zum Warm- oder Kaltwalzen von metallischem Bandmaterial, vorzugsweise Stahlband unterschiedlicher Zusammensetzung. Das Quartowalzgerüst 1 besteht aus dem Ständer 2, den Stützwalzen 3 und den Arbeitswalzen 4. Die Stützwalzen sind über die Einbaustücke 5 in den Führungen 6 des Ständers 2 gleitend mit Spiel geführt. Die Arbeitswalzen 4 sind über Einbaustücke 7 in den Führungen 8 der Biegeblöcke 9 gleitend mit Spiel geführt. Die Ohren 10 der Einbaustücke 7 leiten die Biegekräfte weiter, die über die Kolben 11 der Biegeblöcke erzeugt werden. Zusätzlich sind indem Ständer horizontale Durchgangsbohrungen 12 vorgesehen, in denen sich die Druckstangen 13 bewegen. Jede Stange ist in Gleitlagern geführt und, in diesem Ausführungsbeispiel, am vorderen, dem Einbaustück 7 zugewandten Ende mit einem beweglichen Kopf 15 versehen. Am entgegengesetzten Ende der Druckstangen 13 ist ein Hydraulikzylinder 16 zum Verstellen der Druckstange 13 in Längsrichtung (horizontaler) Richtung vorgesehen. An der dem Kopf 15 der Druckstange 13 gegenüberliegenden Seite des Einbaustückes 7 der Arbeitswalze 4 liegt dieses an einer Führungsfläche 8 der Biegeblöcke 9 gleitbeweglich, aber weitgehend spielfrei an und wird von der Druckstange 13 gegen diese Führung 8 geklemmt. Auf der von der Druckstange 13 beaufschlagten Seite ist erkennbar Luft zur Führungsbahn der Biegeblöcke vorhanden, so dass das Einbaustück durch die gegenüberliegende Führung 8 in seiner horizontalen Position festgelegt ist.
In 1b ist das gleiche Quartowalzgerüst 1 dargestellt, mit dem Unterschied, dass die Druckstangen 13 mit Hilfe der Hydraulikzylinder 16 zurückgezogen wurden, um das für den Arbeitswalzenwechsel erforderliche Spiel zwischen Einbaustück 7 und Führung 8 zu schaffen. Gleiche Teile sind gleich beziffert.
2b zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls an einem Quartowalzgerüst 1. Auch hier sind gleiche Teile gleich bezeichnet. Im Unterschied zur Lösung nach 1a und 1b sind die Einbaustücke 7 der Arbeitswalzen in 2a in einer geklemmten Mittellage von beiden Seiten zwischen beidseitig vorgesehenen Druckstangen 13 eingespannt. Jedes Einbaustück der Arbeitswalzen kann durch entsprechende Beaufschlagung der Hydraulikzylinder 16 horizontal bewegt und während des Walzbetriebes in einer festgelegten Position geklemmt werden. 2b zeigt in Analogie zu 1b die Arbeitswalzenwechsel – Position, d.h. die Druckstangen wurden von den Hydraulikzylindern 16 zurückgezogen, so dass zwischen den Einbaustücken 7 und Führungen 8 Spiel entsteht.
3a zeigt das Walzgerüst in einem Horizontalschnitt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die Stützwalzen nicht dargestellt sind. Erkennbar sind wieder die Ständer 2 des Quartowalzgerüstes 1 mit der Arbeitswalze 4 und den Einbaustücken 7. Die Einbaustücke 7 sind hier ohne die Ohren für den Angriff der Biegekräfte gezeichnet. Die Biegeblöcke 9 sind mit dem Ständer 2 verschraubt. Die Druckstangen 13 drücken gegen die Einbaustücke 7 und diese gegen die Führungen 8 am Biegeblock. Sofern eine Ausführung gemäß 2a und 2b gewählt wurde, drücken die Druckstangen 13 beidseitig gegen die Einbaustücke 7 und klemmen diese in definierter Lage. In diesem Fall sind die Hydraulikzylinder 16 mit einer integrierten Messeinrichtung versehen, mit der der Weg des Kolbens und damit der Druckstange 13 gemessen werden kann. Der Antrieb der Arbeitswalze 4 an deren Zapfen ist bei 17 angedeutet.
3b zeigt eine Variante des Lösung nach 3a. In einem Horizontalschnitt ist eine besonders vorteilhafte Ausbildung mit insgesamt 8 Biegeblöcken 9 gezeigt, wobei die Druckstangen 13 zwischen den Biegeblöcken 9 angeordnet sind. Die Klemmkräfte wirken so zentral zwischen den Biegeblöcken 9 auf das Einbaustück 7, wobei die im Twin angeordneten Biegeblöcke 9 unterschiedliche Kräfte auf das Einbaustück 7 erzeugen können.
4 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Bereich eines Einbaustückes 7 mit der Lagerung der Arbeitswalze 4. In dem Querschnitt durch das Einbaustück 7 links neben der vergrößerten Darstellung kann man erkennen, dass das Einbaustück 7 zur Aufnahme der seitlichen Klemmkräfte aus den Druckstangen 13 verstärkt wurde. Außerdem ist in 4 die Walzenlagerung 18 dargestellt, die im Einbaustück 7 sitzt. Die Druckstangen 13, von denen nur der als Kugel ausgebildete Kopf 15 dargestellt ist, drücken zur Klemmung und Dämpfung der Arbeitswalze 4 auf das Einbaustück 7. Die Biegeblöcke 9 sind hier mit 2 × 2 Biegekolben dargestellt.
Während in der Darstellung nach 4 die Druckstange 13 mit einem als Kugel ausgebildete Kopf 15 gegen das das Einbaustück 7 drückt, wird in 5a und 5b auf diese Art der Anbindung verzichtet. Statt dessen wird ein Kopf 19 verwendet, der elastisch baueinheitlich mit der Druckstange 13 verbunden ist. Alle Ausgleichsbewegungen der Druckstange 13 beim Vertikalverschieben des Einbaustückes 7 erfolgen im elastischen Bereich einerseits durch elastisches Verbiegen der Druckstange 13 und andererseits durch Schwenken des Kopfes 19 der Druckstange 13 in Bereich einer Rundnut 20. Der gewählte große Rundquerschnitt 21 der Druckstange 13 sorgt für die nötige Sicherheit bei der Übertragung der Druckkräfte; der kleine Rundquerschnitt 22 erlaubt die ein- oder zweidimensionale Biegung der Druckstange 13. In dem gezeigte Beispiel hängt der Hydraulikzylinder 23 an einer Haltevorrichtung 24 am Ständer 2 des Quartowalzgerüstes 1. Die Rundnut 20 zwischen dem dünnen Rundquerschnitt 22 und dem Kopf 19 erleichtern die Schwenkung des Kopfes 19 im elastischen Bereich.
5a zeigt die Druckstange 13 im unverformten Zustand, 5b deutet den Zustand an, der sich unter Last und beim vertikalen Verschieben des Einbaustückes, beispielsweise bei der AGC Regelung einstellt. Erkennbar wurde die am Einbaustück 7 anliegende Druckstange 13 durch das nach unten bewegte Einbaustück 7 nach unten verbogen. Diese Verbiegung findet im elastischen Bereich der Druckstange 13 statt, so dass eine Zurücknahme der Druckkraft in der Druckstange 13 nicht erforderlich ist.
Die 6a zeigt eine Druckstange in weiteren Einzelheiten. Erkennbar ist, dass die Druckstange Bereiche mit unterschiedlichen Querschnittskonturen aufweist. In Bereich des Ständers 2, wo die Druckstange in Gleitlagern 14 geführt ist, hat sie einen Rundquerschnitt 18 für großen Widerstand gegen Knickung. Im Kopfbereich hat die Druckstange einen Flachquerschnitt 19. Dieser ist so geformt, dass er ein großes Widerstandsmoment gegen seitliche Bewegungskräfte und ein niedriges Widerstandsmoment gegen vertikale Kräfte aufweist, wie sie beim Arbeiten mit der AGC auftreten. Bei aufrechterhaltener Klemmung kann sich die Druckstange 13 somit im elastischen Bereich biegen. Erkennbar in 6a ist auch die Verdrehsicherung 13a in Form einer Passfeder, die sicherstellt, dass die Druckstange 13 auch beim Walzenwechsel in definierter Drehwinkellage verbleibt. Eine Dichtung 43 schützt die Druckstange vor Zunder, Wasser und Hitze. Die Druckstange 13 trägt im Kontaktbereich zum Einbaustück einen beweglichen Kopf 15, der über ein Gleitlager 25 kleine Ausgleichbewegungen machen kann. Das Gleitlager besteht aus schmierfreiem Werkstoff, wie z.B. Sinterbronze und Graphit, der gegen einen gehärteten Zapfen 26 mit Bund läuft. Das gezeigte Lager erlaubt eine eindimensionale Verformung des Kopfes 15.
In der 6b wird als Alternative zu Bild 6a eine Lösung mit Wälzlager 27 und Dauerfettschmierung gezeigt. Der Zapfen 26 ist im Bereich der Druckstange 13 doppelt konisch ausgeführt, damit ein Kippen des Kopfes 15 zur Anpassung an Winkelveränderungen des Einbaustückes 7 möglich wird. Die Wälzlager 27 sind als Schutz gegen Wasser und Schmutz (Zunder) gekapselt. Angedeutet ist ein Hydraulikzylinder 28 mit durchgehender Kolbenstange 29, der bei 30 am Ständer 2 angeschraubt ist. Der Kopf 15 am vorderen Ende der Druckstange 13 hat in diesem Fall ein Kugelgelenk 31 und Pendelrollenlager 27, die zweidimensionale Bewegungen zulassen.
7a zeigt in einem Vertikalschnitt durch den Walzenständer 2 eine Druckstange 13 mit Rundquerschnitt zur unteren Arbeitswalze 4a und eine Druckstange 13b mit Rundquerschnitt zur oberen Arbeitswalze 4b. Beide Druckstangen 13 und 13b sind in der Ausführung unterschiedlich, weil bei Flachwalzgerüsten in der Regel die Unterwalze 4a vertikal festgelegt ist und die Anstellung zur Walzgut-Dickenveränderung durch eine Vertikalverstellung mit Hydraulikzylinder durchgeführt wird. Die Klemmung der Unterwalze 4a kann also mit einer sehr einfachen Mechanik durchgeführt werden, weil eine Vertikalverstellung fehlt. Die Druckstange 4a ist in zwei Gleitlagern 14 geführt. Die Druckstange 13 trägt am einen Ende einen Kolben, der in dem in den Ständer eingelassenen Zylinder 16 geführt ist. Am anderen Ende, an der Kontaktstelle zum Einbaustück 7a ist die Stange mit dem verdickten Kopf 15 versehen.
Die Klemmung der oberen Arbeitswalze 4b wird hier mit einer etwas aufwändigeren Mechanik realisiert. Trotz Vertikalverstellung des oberen Einbaustückes 7b ist die Druckstange 13b mit Rundquerschnitt an der Kontaktstelle zum Einbaustück 7b ohne Gelenk ausgeführt. Die notwendige geometrische Anpassung der Druckstange erfolgt durch elastische Verformung der Druckstange 13b und des Kopfes 15b.
In 7a ist die Klemmung des Einbaustückes 7b in der Grundposition ohne Verformung der Druckstange 13b dargestellt. Die schlanke Druckstange 13b mit angeformtem Kopf 15a ist in sphärischen Gleitlagern 31 und 32 gehalten. Das Gleitlager 31 ist als Festlager, das Gleitlager 32 ist als Loslager ausgebildet. Zur Übertragung der Axialkräfte auf die Druckstange wird das Festlager durch zwei Muttern 33 auf der Druckstange 13b gehalten; die Muttern 33 sind gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Das Festpendellager 31 sitzt in einer Schiebehülse 34, die ihrerseits in Gleitlagern 35 gehalten wird. Die Gleitlager 35 sind in einer Büchse 36 gehalten, die an der Rückseite des Ständers 2 mit diesem verschraubt ist. Das Gleitlager 32 sitzt in einer Haltebüchse 37. Der Schiebeantrieb für die Druckstange 13b erfolgt durch einen Hydraulikkolben 38, der in einem Gehäuse 39 geführt ist. Das Gehäuse 39 ist als Hydraulikzylinder gestaltet und ebenfalls am Ständer verschraubt. Die Verbindung zwischen Kolben 38 und Schiebehülse 34 geschieht durch einen Bolzen 40, der mit – nicht dargestellten – sphärischen Gleitlagern in der Kolbenstange 41 und zur Vermeidung von Verkantungen zwischen Hydraulikzylinder und Schiebehülse 34 mit normalen Gleitlagern in der Schiebehülse 34 gehalten wird. Kolben und Kolbenstange 41 sind mit den Dichtungen 42 im Gehäuse 39 gegen Öldruck abgedichtet. Die Dichtung 43 schützt die Schwenk-Gleitlager vor Zunder, Wasser und Hitze, was besonders beim Warmwalzen wichtig ist. Die Dichtungen können als Lamellenringdichtungen sowie Kombinationen von Kolbenringen und Simmerringen (Elastomer-Dichtungen) ausgebildet sein, wie das zum Beispiel von Stranggießanlagen bekannt ist.
7b zeigt in stark übertriebener Darstellung die Verformung der Druckstange 13b und des Kopfes 15a für den Fall, dass durch die AGC eine vertikale Korrekturbewegung der Walze (hier nach oben) eingeleitet wird. Man sieht, dass wegen der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Kopf 15a und Einbaustück 7b die Druckstange 13b verbogen wird und dass die Druckstange 13b diese Biegung wegen der Halterung in Pendelgleitlagern 31 und 32 auch ohne Zwang mitmachen kann. Die Klemmung der Einbaustücke 7 und 7a braucht also bei dieser AGC Korrekturbewegung nicht gelöst zu werden. Bei einer Korrekturbewegung nach unten verformt sich die Druckstange spiegelverkehrt symmetrisch.
Die Lösungen nach 7a und 7b sind insbesondere beim Warmwalzen von Vorteil, weil der Verzicht auf Gelenke Störungen durch Wasser und Zunder vermeidet. Lediglich eine Abdichtung der Schwenklager der Druckstangen ist erforderlich, was sich aber relativ einfach lösen lässt.
In 8 schließlich ist eine Lösung dargestellt, die sich besonders zum Klemmen der Stützwalzen 3 anbietet. Das Einbaustück 5 jeder Stützwalze 3 wird einseitig oder beidseitig von jeweils 4 Druckstangen 13 geklemmt, die von außen am Ständer 2 befestigten Hydraulikzylindern 16 betätigt werden. Bei dieser Lösung ist die Schwächung des Ständerquerschnittes gering, die Druckkräfte werden auf die symmetrisch an den Einbaustücken 5 anliegenden Druckstangen 13 verteilt.

Claims

Walzgerüst, insbesondere Quartowalzgerüst zum Walzen von Bändern, mit vertikal in Führungen der Ständerfenster des Walzgerüstes verschiebbaren, die Walzenlager aufnehmenden Einbaustücken, deren horizontale und vertikale Lage in den Ständerfenstern durch einerseits am Walzenständer und andererseits am Einbaustück angreifende Abstützmittel festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstützmittel für mindestens die Einbaustücke (7, 7a) der Arbeitswalzen (4, 4a) jeweils mindestens eine den Walzenständer (2) quer zur Walzenachse in einer Durchgangsbohrung (12) horizontal durchdringende querelastische Druckstange (13, 13b) vorgesehen ist, mit der das jeweilige Einbaustück (7, 7a) während des Walzbetriebes mit hydraulisch aufgebrachter vorwählbarer Druckkraft spielfrei gegen ein Widerlager anpressbar ist.
Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager aus einer im Ständerfenster des Walzenständers (2) vorgesehenen Referenzfläche gebildet wird, die als Gleitführung (8) für die Vertikalbewegungen der Einbaustücke (7, 7a) ausgebildet ist.
Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager aus einer der Druckstange (13, 13b) gegenüberliegenden zweiten, den Walzenständer (2) quer zur Walzenachse horizontal durchdringenden Druckstange (13, 13b) gebildet ist und jeweils beide Druckstangen (13, 13b) das Einbaustück (7, 7a) zwischen ihren Stirnseiten fixieren.
Walzgerüst nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die querelastische Druckstange (13, 13b) aus Stahl besteht und einen Schlankheitsgrad λ zwischen 35 und 70 aufweist, wobei λ definiert ist als λ = l/i = l/√I/A mit l = Länge der Stange im elastischen Bereich i = Trägheitshalbmesser I = Trägheitsmoment A = Querschnitt der Druckstange (13, 13b).
Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstangen (13, 13b) selbst als Kolbenstangen (29) von Kolbenzylindereinheiten (16, 28) ausgebildet sind oder mit deren Kolbenstangen (29) koaxial verbunden sind, deren Zylinder an der Außenseite der Walzenständers (2) befestigt ist.
Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der von den Druckstangen (13, 13b) durchdrungenen Durchgangsbohrungen (12) im Walzenständer (2) mindestens auf der dem Einbaustück (7, 7a) zugewandten Seite größer als der Außendurchmesser der Druckstange (13, 13b) ist.
Walzgerüst nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstange (13, 13b) im mittleren Bereich ihrer Länge und an dem der Kolbenzylindereinheit (16,29) zugewandten Ende in der Durchgangsbohrung (12) quer zu ihrer Längserstreckung abgestützt ist.
Walzgerüst nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung der Druckstange (13, 13b) in Pendellagern (27) erfolgt.
Walzgerüst nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Einbaustück (7, 7a) zugewandte Bereich der Druckstange (13, 13b) einen vom Querschnitt der Druckstange (13, 13b) abweichenden Querschnitt mit größerer Elastizität aufweist.
Walzgerüst nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Einbaustück (7, 7a) zugewandte Bereich der Druckstange (13, 13b) einer Rechteckquerschnitt (19) aufweist, wobei die Längsseite des Rechteckquerschnittes (19) in Richtung der Vertikalbewegbarkeit des Einbaustückes (7, 7a) gerichtet ist.
Walzgerüst nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Einbaustück (7, 7a) zugewandte Bereich der Druckstange (13, 13b) gegenüber dem verbleibenden Schaft verjüngt ist.
Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Einbaustück () zugewandte Ende der Druckstange (13, 13b) gelenkig mit einem an das Einbaustück (7, 7a) anpressbaren Druckstück verbunden ist.
Walzgerüst nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk der Druckstange (13, 13b) bei ansonsten einteiliger Druckstange (13, 13b) durch eine Rundnute (22) gebildet wird, über die der Kopf (15,19) der Druckstange (13, 13b) winkeleinstellbar an das Einbaustück (7, 7a) angebunden ist.
Walzgerüst nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Druckstück und Druckstange (13, 13b) über eine Kugelkalotte erfolgt.
Walzgerüst nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Druckstück und Druckstange (13, 13b) über ein Gelenk (25, 26) erfolgt, dessen Gelenkachse (Zapfen 26) parallel zur Walzenachse ausgerichtet ist.
Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Seite eines Einbaustückes (7, 7a), vorzugsweise eines Stützwalzeneinbaustückes (5) mehrere, vorzugsweise vier Druckstangen (13, 13b) angreifen.