DE1809262B2 - Walzgerüst - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung: sie geht dabei von der DE-PS 8 75 035 aus.

Aus der US-PS 30 18 676 ist ein Walzgerüst bekannt, bei dem zwei Arbeitswalzen antreibbar in einem Ständer gehaltert werden; weiterhin ist eine Meßwelle vorgesehen, weiche die Belastung des Materials ermittelt. Die Arbeitswalzen sind an beiden Enden in Lagern gehalten, so daß es sich nicht um eine freitragende Konstruktion handelt Weiterhin ist die Meßwelle so angeordnet und ausgelegt, daß sie auf die Gesamtbewegung der Arbeitswalze und ihrer Lager anspricht Da diese Bewegung jedoch nur gerings ist, lassen sich keine genauen Meßergebnisse erhalten.

Aus der US-PS 30 97 549 ist ein Waizwerkgerüst bekannt, bei dem Meßzellen vorgesehen sino, um die Ablenkung der Walzen aufgrund der Walzbelastung zu

ίο ermitteln. Da es sich hierbei um ein Reversierwalzwerk handelt würde eine Messung der Materialspannung keine brauchbaren Ergebnisse liefern.

Aus der DE-PS 5 63 381 ist es bekannt die Arbeitswalzenwelle zusätzlich um eine Achse schwenkbar zu lagern, die senkrecht und versetzt zu der Walzlinie verläuft. Dadurch sollen Beschädigungen beim Bruch von Walzen verhindert werden.

Und schließlich ist aus der DE-PS 8 75 035 ein Walzgerüst der angegebenen Gattung bekannt Die Versteürnögüchkeit dient einerseits zur .Anpassung des Achsabstandes der Walzen an das herzustellende Walzgut, gleichzeitig aber auch zur Bruchsicherung beim Auftreten von überhöhten Kräften. In diesem Fall können die beiden Arbeitswalzen durch Vergrößern des Walzspaltes nachgeben.

Beim Walzen v..<n Stäben, Stangen bzw. Drähten hängt die Breite und Höhe des das Endwalzenkaliber verlassenden Stabes im bestimmten Umfang von der Spannung des Materials zwischen dem Endwalzenkaliber und dem vorletzten Walzenkaliber und der Spannung zwischen dem vorletzten Walzenkaliber und dem vorhergehenden Walzenkaliber, sowie, in bestimmten Fällen, von der Spannung hinter dem Endwalzenkaliber ab. Sollen die Höhe und Breite des Materials, das das letzte Walzenkaliber verläßt, nur wenig um die angestrebten Werte schwanken, so sollte die Spannung zwischen benachbarten Walzenkalibern und in bestimmten Fällen nach dem letzten *Valzenkaliber genau eingeregelt werden. Dazu ist es erforderlich, die Materialspannung an diesen Stellen zu messen und das Walzen so zu steuern, daß die Materialspannung dauernd auf den vorherbestimmten, angestrebten Wert korrigiert wird.

Damit eine solche Einstellung die gewünschte Wirkung erzielt, ist es insbesondere bei den hohen Walzgeschwindigkeiten, die beim Material mit kleinem Querschnitt auftreten, wichtig, daß die Einrichtung zur Messung der Materialspannung mit hohem Frequenzgang anspricht; auch die Einrichtung, die zur Korrektur der Materialspannung verwendet wird, sollte in gleicher Weise ansprechen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Walzgerüst der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die Materialspannung in der Nähe des Gerüstes sehr genau gemessen, die Materialspannung in Abhängigkeit von festgestellten Abweichungen von einem vorherbestimmten Wert an einer Stelle in der Nähe des Walzgerüstes fortlaufend korrigiert werden kann und der Meßvorgang den Walzprozeß weitgehend unbeeinflußt läßt. Der ermittelte Meßwert soll auch bei sehr schnell laufenden Walzgerüsten dazu verwendet werden, die Qualität des Endproduktes konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst, wobei Schutz für den Gegenstand des Hauptanspruchs nur im Rahmen der Gesamtkombination der Merkmale beansprucht wird.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteran-

Sprüchen zusammengestellt

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß sich die Arbeitswalzenwellen um eine genau definierte Achse bewegen können, um von der Längsspannung des Walzgutes abhängende Signale abzugeben. Obwohl die Bewegung der Arbeitswalzenwellen äußerst gering sein kann, ergibt sich eine sehr exakte Messung der Längsspannung des Walzgutes, da diese Bewegung Frei von Spannungen oder Biegekräften in den Arbeitswalzenwellen oder dem Gerüstständer ist. Im Gegensatz hierzu waren die herkömmlichen Arbeitswalzenwellen an beiden Enden in einstellbaren Lagern befestigt, so daß die Gesamtbewegung einer solchen Arbeitswalzenwelle nicht genau definiert und immer mit einem gewissen Spiel verbunden ist.

Weiterhin hat die Meßvorrichtung einen bestimmten, genau definierten Abstand von der Bewegungsachse der Arbeitswalzenwelle, so daß die Meßergebnisse reproduzierbar und exakt sind und nicht von zufälligen Schwankungen abhängen, wie sie bei allen ".lekannten, nicht frei tragend gehalterten Arbeitswalzenwellen auftreten können.

Aufgrund der schwenkbaren Lagerung ist die Trägheit der Arbeitswalzenwelle gering so daß die Ansprechgeschwindigkeit der Meßvorrichtung sehr hoch ist. Da zur Messung der Längsspannung des Walzgutes eine bestimmte Bewegungsachse festgelegt ist, können etwaige Änderungen der Längsspannung von Schwankungen der Walzbelastung getrennt werden, so daß die größeren, von der Walzbelastung herrührenden Kräfte die die Längsspannung anzeigenden Signale nicht Oberlagern und immer exakt abgetrennt werden können.

Der Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Vierwalzen-Stab- oder Stangen-Walzwerks nach Linie A-B der Fig. 2,

Fig.2 eine vertikale Schnittansicht nach Linie C-C der F i g. I,

F i g. 3 eine Längsschnittansicht der Arbeitswalzenwelle und des Wellenanbringungsaufbaus des Walzwerks nach den F i g. I und 2,

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Viorwalzen-Stab oder -Stangen-Walzwerk mit einem Paar Arbeitswalzen 10 und 11, welche durch die Stützwalzen 12 und 13 gestützt v/erden. Die Walzen 10 und 12 und die Walzen 11 und 13 sind jeweils an zwei gegenseitig schwenkbaren WaIzwerkgcrüstarmen 14 und 15 angebracht, die an dem Walzwerf:gerüst 16 angeo. dnet sind.

Die Arbeitswalzen 10 und 11 sind drehbar an der Arbeitswalzenwelle 17 gelagert und die Stützwalzen oder Gegenwalzen 12 und 13 sind drehbar an den Stummelwalzen 18 gelagert. Die Art und Weise, in der die Arbeitswaizen 10 und 11 an den Arbeitswalzenwellen 17 angeordnet und gelagert sind, ist in F i g. 3 näher beschrieben. Die Arbeitswalzenwellen 1/ werden durch Elektromotoren über ein Untersetzungsgetriebe und über Universalgelenke angetrieben, welche schematisch w> bei 9 dargestellt sind.

Die Arbeitswalzenwellen 17 sind jeweils an ihrem von der zugeordneten Arbeitswalze entfernten Endteil in einem Lageraufbau 19 gelagert, der in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist. Dieser Lageraufbau ist *5 vorgespannt und sel'eteinstellend und stellt die Arbeitswalzenwellen 17 sowohl axial (d. h. für Schub) als auch radial in ihren Stellungen ein, während er eine begrenzte Universalschwenkbewegung der Arbeitswalzenwelle um den Schwenkpunkt 20 gestattet und außerdem eine begrenzte Einstellung der axialen Stellung derselben in bezug auf den Walzwerkgerüstarm ermöglicht. Die Art und Weise, in der der Lageraufbau dieses ermöglicht, wird noch im einzelnen beschrieben.

Der mittlere Teil des Lageraufbaus 19 weist ein sphärisches Rollenlager 21 auf, welches aus einem Innenlaufring 22, tonnenförmigen Rollen 23 und einem Außenlaufring 24 besteht, der eine Innenfiäche 25 aufweist, welche teilsphärisch um den Schwenkpunkt 20 ist Es ist zu ersehen, daß dieses sphärische Rollenlager eine Universalschwenkbewegung der Arbeitswalzenwelle 17 um den Schwenkpunkt 20 ermöglicht und außerdem eine radiale Einstellung oder Lagenordnung für die Arbeitswalzenwelle schafft

Zwei entgegengesetzte Ringschrägkugellager 30, 31 sind an der Arbeitswalzenwelle jeweils eines an jeder Seite des sphärischen Rollenlagers ii angeordnet. Jedes Ringschrägkugellager weist einen inneren Laufring 32, die Kugeln 33 und einen Außenlaufring 34 auf. Die Innenlaufringen 32 sind im Abstand von dem „phärischen Rollenlager 21 durch druck- oder schubübertragende Abstandsbünde 35 angeordnet. Die Außenlaufringe 34 haben einen freien Raum oder Spiel 36 von den Walzwerkgerüstarmen, um eine begrenzte Schwenkbewegung um den Schwenkpunkt 20 zu ermöglichen. Es ist zu ersehen, daß die Ringschrägkugeliager30und31 eine axiale Lageranordnung für die Arbeitswalzenwelle 17 schaffen.

Der Lageraufbau ist selbsteinstellend aufgrund der entgegengesetzten Lagerböcke 40 und 41, die an den axial äußeren Seiten der Ringschrägkugellager 30, 31 angeordnet sind. Die Böcke 40 und 41 haben Lagerflächen 42 und 43, welche in einem gemeinsamen Kreis oder einer gemeinsamen Kugelfläche liegen, der bzw. die um den Schwenkpunkt 20 zentriert ist. Die Widerlager oder Böcke 40 und 41 sind axial von den Au^enlaufringen 34 der Ringschrägkugellager 30 und 31 beabstandet durch Lagerabstandsbünde 44 und 45, deren Lagerflächen mit den Lagerflächen 42 und 43 in Eingriff stehen. Die axialen Längen der Abst^ndsbünde 44 und 45 und der Abstandsstücke 35 c!nd so gewählt, daß die Lagerflächen 42 und 43 genau in dem gemeinsamen Kreis oder der gemeinsamen Kugel liegen, während die Kugeln 33 in einer druck- oder schubübertragenden Weise zwischen ihren Laufringen 32 und 34 gehalten sind.

Die Lagerböcke oder Widerlager 40 und 41 sind gleitbar in Führungen 50 angeordnet, welche an dem Walzwerkgerüstarm 14 befestigt sind oder vorzugsweise Teil dieses sind. Die Führungen 50 sind mit Endringsn 51 und 52 versehen, welche an den Führungen 50 befestigt sind. Hydraulische Druckdosen oder Druckräume 53 und 54 sind zwischen den Endringen 51 und 52 und den Lagerböcken 40 bzw. 41 gebildet und sind an jeder Seite durch O-Ringdichtungen 55, 56 und 57, 58 abgedichtet, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Das hydraulische Strömungsmitlei wird unter Druck den Druckräumen 53 und 54 über nicht dargf stellte Kanäle zugeführt und folglich können die Lagerböcke 40 und 41 beaufschlagt und axial zueinander bewegt werden, um den gesamten Lagt ^aufbau 19 unter Vorspannung zu setzen, und außerdem kann der gesamte Lageraufbau 19 zusammen mit der Arbeitswalzenwelle 17 axial in der einen oder anderen Richtung bewegt werden, während die Vorbelastung aufrechterhalten wird, wobei diese

Bewegung und die Vorspannung gesteuert wird durch den Zufluß des Strömungsmittels zu den Druckräumen 53 und 54 mittels Hydraulikventilen in einem Strömungsmittelversorgungssystem.

Die Arbeitswalzenwellen 17 sind jpweils außerdem drehbar nahe den Arbeitswalzenenden in Lagern in einem in sich geschlossenen Lagerbock 100 gelagert. Der Lagerbock 100 trägt Lager in der Form eines zusammenpassenden Paares entgegengesetztes Kegelrollenlager 101,102 und 103, 104. Der Lagerbock 100 ist durch Endringdichtungen 105, 106 abgedichtet. Eine Abstandshülse 107 erstreckt sich axial an der Arbeitswalzenwelle 17 zwischen dem inneren Laufring 32 des Ringschrägkugellagers 30 in dem Lageraufhan 19 und dem Innenlaufring 108 des Kegelrollenlagers 104. Diese Abstandshülse 107 hält den Lagerbock 100 auf der Arbeitswilzenwelle 17 fest.

Der Lagerbock 100 kann eine begrenzte Bewegung mit der Arbeitswalzenwelle 17 innenhalb des Walzgerüstarmes 14 in einer Richtung parallel zur Achse der Arbeitswalzenwelle 17 ausführen. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. ist der Lagerbock außerdem gleitbar zur Bewegung senkrecht zu der Ebene angebracht, welche die Achse der Arbeitswalzenwelle 17 und die Materialdurchgangslinie einschließt. Diese vertikale Gleitbewegung wird gesteuert und kann vorbelastet sein durch die hydraulische Zylinden-Kolben-Einrichtung 110 und 111, welche zwischen den Lagerböcken 100 und ihren jeweiligen Walzwerkgerüstarmen 14 und 15 angeordnet sind. Die Lagerböcke oder Widerlager können außerdem voneinander getrennt werden zum leichten Zugang zu der Durchgzngslinie durch Betätigung der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einrichtung 112 und 113 zwischen den beiden Lagerböcken oder Widerlagern 100. Die Zylinder-Kolben-Einrichtungen 112 und 113 dienen außerdem dazu, die Arbeitswalzen fest in einem vorgespannten Walzeingriff mit ihren jeweiligen Stützwalzen 12 und 13 zu halten. Die Zylinder-Kolben-Einrichtungen 110 bis 113 können außerdem benutzt werden zur Einstellung der relativen vertikalen Stellung der Widerlager oder Lagerböcke 100 in Übereinstimmung oder gemäß dem Durchmesser der verwendeten Arbeitswalzen, und dazu, um eine konstante Durchgangslinie aufrechtzuerhalten.

Jeder Lagerbock ist außerdem in einem sehr beschränkten Ausmaß gleitbar parallel zu der Materialdurchgangslinie. Eine Meßvorrichtung 120 zur Messung der Längsspannung des Walzgutes ist in einer Aussparung 121 in jedem Walzwerkgerüstarm 14 und 15 angeordnet umi stützt den Lagerbock 100 gegen diese Bewegung in der Bewegungsrichtung des Materials durch die Arbeitswalzen. Federn oder andere stoßbelastungsabsorbierende Einrichtungen können an der Seite der Lagerböcke 100 gegenüber den Meßvorrichtungen 120 vorgesehen sein.

Es ist zu ersehen, daß eine Bewegung eines jeden Lagerbockes 100 in drei zueinander senkrechten Richtungen gestattet ist durch den Lageraufbau 19, der eine Universalschwenkbewegung der Arbeitswalzenwelle um den Schwenkpunkt 20 ermöglicht.

Da der Walzdruck von den Stützrollen 12 und 13 aufgenommen wird, ist die von den Meßvorrichtungen 120 aufgezeichnete Belastung der Längsspannung des Walzgutes proportional. Falls erwünscht, könnten

ίο Meßvorrichtungen auch an der entgegengesetzten Seite der Lagerböcke 100 vorgesehen werden, um eine Messung der negativen Materialspannung durchzuführen. Die Ausgangssignale, welche von den Meßvorrichningen erzeugt werden, können auch zur Steuerung des Walzvorganges bei Walzwerken mit Doppel- oder Mehrfachgerüsten benutzt werden.

Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Rotationsachsen 125 und 126 der beiden Stützwalzen 12 und 13 sehr geringfügig versetzt sind aus der Ebene, welche die Arbeitswalzenachsen einschließt. Die obere Stützwalze ist nach rechts versetzt parallel zur Materialdurchgangslinie, und die untere Stützwalze ist nach links um ein gleiches oder ähnliches Ausmaß versetzt. Falls die Rotationsachsen der Arbeitswalzen und der Stützwalzen .luf einer gemeinsamen vertikalen Linie liegen würden, wie es üblich ist, dann würde, falls die Arbeiuwalzen sich geringfügig nach links, gesehen in F i g. 2, bewegen wurden, bei ansteigender Materialspannung, der Walzenspalt zwischen den Arbeitswalzen 10 und 11 geringfügig erhöht oder vergrößert, da die Arbeitswalzen dazu neigen wurden, nach außen und oben um die Stützwalzen zu rollen.

Die beschriebene versetzte Anordnung überwindet diese Schwierigkeit, da, wenn sich die Arbeitswalzen nach links, oder auch nach rechts bewegen, gesehen in Fig. 2, sie in Berührung mit den Stützwalzen bleiben würden, da, falls beispielsweise die obere Arbeitswalze 10 nach unten von der oberen Stützwalze 12 rollen würde, die untere Atbeitswalze 11 an der unteren Stützwalze 13 um denselben Betrag nach oben für eine gegebene seitliche Bewegung rollen würde, und umgekehrt. Es ist folglich zu ersehen, daß die Walzenstütze aufrechterhalten wird bei einem konstanten Walzenspalt, der bestimmt wird durch die Walzgerüstarme 14 und 15.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß eine konsistente, bleibende Gesamtwalzwerkstarrheit oder -Steifheit vorhanden ist, welche eine gleichbleibende Basis für die Messung und Übertragung der Längsspannung zur Folge hat.

Außerdem stehen alle Flächen in der Walzbelastungsbahn unter Vorspannung einschließlich der Stützwalzenlager, wodurch gewährleistet ist, daß das Walzen auf dem linearen Teil der Steifigkeitskurve stattfindet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 Patentansprüche:

1. Walzgerüst mit zwei angetriebenen Arbeitswalzen, die an freien Enden der Arbeitswalzenwellen angeordnet sind, wobei wenigstens eine Arbeitswalzenwelle zur Einstellung des Walzenspaltes zwischen den Arbeitswalzen in bezug auf die andere Arbeitswalzenwelle anstellbar ist, und wobei die Arbeitswalzenwellen in Lagern innerhalb der Walzgerüstfenster gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Arbeitswalzenwelle (17) zusätzlich um eine Achse begrenzt schwenkbar gelagert ist, die senkrecht und versetzt zu der Walzlinie verläuft, und daß zwischen der schwenkbaren Arbeitswalzenwelle (17) und dem Walzengerüst (16) — wie bekannt — eine Meßvorrichtung (129) zur Messung der Längsspannung des Walzengutes im Gerüstbereich angeordnet ist, wobei die Meßvorrichtung (120) die Drehzahl der Arbeitswafzen (10, 11) derart steuert, daß die Längsspannung im Walzgut auf dem gewünschten Wert gehalten wird.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schwenkachse der Arbeitswalzenwelle (17) die Drehachse der Arbeitswalzenwelle (17) in einem vorgegebenen, feststehenden Schwenkpunkt (20) schneidet.

3. Walzgerüst nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzenwelle (17) in jeder Richtung schwenkbar gelagert ist.

4 Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeicnnet, daß der Schwenkpunkt (20) durch das im Walzwe rkgerüst (16) angeordnete Lager (19) definiert ist, und daß iich die Meßvorrichtung (120) zwischen diesem Lager (19) und der Walzlinie befindet.

5. Walzgerüst nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (19) vorgespannt und selbsteinstellend ist und die entsprechende Arbeitswalzenwelle (17) sowohl axial als auch radial festlegt.

6. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzenwelle (17) zusätzlich auf einem weiteren Lagerbock (100) gelagert ist, der in dem Walzwerkgerüst (16) im wensentlichen parallel zu der Walzrichtung verschiebbar ist. und daß sich die Meßvorrichtung (120) zwischen diesem weiteren Lagerbock (100) und dem Walzwerkgerüst (16) befindet.

7. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit zwei Stützwalzen, bei dem beide Arbeitswalzen auf schwenkbaren Arbeitswalzenwellen sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachsen (125,126) der Stützwalzen (12,13) nach entgegengesetzten Seiten von der Ebene, die durch die Achsen der Arbeitswalzen (10, 11) definiert ist, gegeneinander versetzt sind (F i g. 2).