DE19510860C2 - Dornstangenträger für ein Stopfenwalzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dornstangenträger für ein Stopfenwalzwerk gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Ein gattungsmäßiger Dornstangenträger für ein Walzwerk ist aus der DE 27 42 732 A1 bekannt. Er besteht aus einem in Längsrichtung verschiebbaren Widerlagerelement und einem mit diesem verbundenen äußeren kastenartig ausgebildeten Führungselement. Der verdickte Fußbereich der hohl ausgebildeten und von innen kühlbaren Dornstange ist als inneres Führungselement ausgebildet und zwar so, daß es vertikal zur Dornstangenachse durch das äußere Führungselement geschoben werden kann. Zur Arretierung der Dornstange ist im Widerlagerelement ein in Längsrichtung verschiebbarer Bolzen angeordnet, dessen kugelförmig ausgebildeter Kopfbereich mit einem Becherteil des inneren Führungselementes zusammenwirkt. Zur Kühlung des Lochdornes erstreckt sich in der hohlen Dornstange eine Rohrleitung, die mit einem im Bolzen angeordneten Zuführkanal mittels einer Dichtung kuppelbar ist. Der Rücklauf des Kühlmediums erfolgt über den zwischen Rohrleitung und Bohrung sich bildenden Zwischenraum. Nach Austritt aus der Dornstange wird das erwärmte Kühlwasser über einen im inneren Führungsteil angeordneten Querkanal und über im äußeren Führungsteil angeordnete Öffnungen abgeführt.

Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß die zwischen der Stirnseite des Bolzens und der inneren Stirnfläche des Becherteiles angeordnete Dichtung nur wirksam ist, wenn die Dornstange durch die Walzkräfte auf den Bolzen gedrückt wird. Da aber stoßartige Bewegungen auch in der entgegengesetzten Richtung möglich sind, kommt es zu einer Entlastung im Dichtungsbereich und damit zu einer Undichtigkeit. Nachteilig ist auch der unkontrollierte Rückfluß des erwärmten Kühlwassers, der zu einer entsprechenden Verschmutzung der Anlage führt. Außerdem geht auf diese Weise Kühlwasser verloren. Ein weiterer Aspekt betrifft das Auswechseln der Dornstange. Da eine Verschiebung im äußeren Führungselement nur in genau vertikaler Richtung möglich ist, erfordert dies ein genaues Einhängen und Auspendeln der mittels eines Kranes neu zugeführten Dornstange. Dies ist besonders problematisch, wenn man die in einem Walzwerk üblicherweise schlechten Sichtverhältnisse dabei berücksichtigt.

Ein weiterer Dornstangenträger für ein Stopfenwalzwerk ist aus der DE 33 21 409 A1 bekannt. Dieser besteht aus einem über eine Zahnstange in Längsrichtung verschiebbaren Widerlagerelement, das mit einem im wesentlichen horizontal ausgebildeten Haken verbunden ist. Der Haken weist einen U-förmigen Querschnitt auf und dient der lösbaren Einspannung eines Schaftes der Dornstange. Im Widerlagerelement ist verschiebbar ein Kolben angeordnet, dessen Stirnseite als Arretierelement ausgebildet ist, das in eine in der Stirnseite der Dornstange vorgesehene Ausnehmung einrasten kann. Dieses Zusammenwirken dient der Fixierung der Dornstange in vertikaler Richtung. Damit die Stange ausgewechselt werden kann, wirkt ein durch ein Nocken betätigter Hebel auf den Kolben ein und drückt diesen entgegen einer Federkraft zurück. Dadurch wird das Arretierelement aus der Ausnehmung geschoben und die Dornstange kann aus dem Haken herausgehoben werden.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist der konstruktive Aufwand für das Lösen und Arretieren der Dornstange mit der Gefahr, daß durch Einwirkung von Wärme und Schmutz der Verstellmechanismus klemmen kann. Außerdem ist keine Innenkühlung für die Dornstange vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dornstangenträger für ein Stopfenwalzwerk anzugeben, der konstruktiv einfach aufgebaut ist, in einfacher Weise auch unter betrieblichen Bedingungen eine Auswechslung der Dornstange ermöglicht und bei dem die Innenkühlung für alle Betriebszustände sichergestellt ist und der Rücklauf des erwärmten Kühlmediums geführt erfolgt.

Diese Aufgabe wird mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik ist der mit dem Widerlagerelement verbundene horizontale Haken unabhängig von der Verschiebung des gesamten Widerlagerelementes in Längsrichtung verschiebbar. Damit der Haken mit der Dornstange zusammenwirken kann, ist der Endbereich der Dornstange hantelartig ausgebildet, wobei der einen geringeren Durchmesser aufweisende Abschnitt eine etwas längere Erstreckung aufweist als der Haken. Die Fixierung der Dornstange in vertikaler Richtung erfolgt in der Weise, daß der Dornstangenfuß mit einer eine Ausnehmung aufweisenden und am Widerlagerelement befestigten Halterung zusammenwirkt. Diese Halterung wird darüber hinaus als Kuppelelement für die Zu- und Ableitung des Kühlmediums genutzt. Für die Zufuhr des Kühlmediums mündet in die Ausnehmung ein Kanal, wobei die Stirnseite des rohrförmigen Kanales im Kuppelzustand an der Stirnseite einer in der Dornstange angeordneten Rohrleitung zur Anlage kommt. Um unabhängig von der Ausdehnung und Bewegung der Dornstange eine Abdichtung zwischen den beiden aufeinander liegenden Stirnflächen sicherzustellen, ist im rohrförmigen Kanal eine Hülse angeordnet, in der verschiebbar ein Rohrstück angeordnet ist. Am rückwärtigen Ende weist die Hülse eine Ausnehmung auf, in der eine vorgespannte Feder angeordnet ist, die sich einerseits auf einen Kragen des Rohrstückes und andererseits auf die Stirnseite des Widerlagerelementes abstützt. Der Rückfluß des Kühlmediums in der Dornstange erfolgt über den Zwischenraum, der zwischen der in der Bohrung angeordneten Rohrleitung und der Bohrung selbst gebildet wird. Der Bohrungsgröße angepaßt ist der Kanal in der Ausnehmung entsprechend im Durchmesser erweitert. In diesen Ringraum mündet ein Kanal, über den das erwärmte Kühlwasser abgeleitet wird. Für die Abdichtung dieses Raumes ist in der Stirnseite des Dornstangenfußes eine Ringnut vorgesehen, in der eine Dichtung anordenbar ist. Damit die Stange im Fußbereich kleine Bewegungen ausführen kann, ist die Stirnseite des Dornstangenfußes und auch die Ausnehmung der Halterung kalottenförmig, vergleichbar wie Kopf und Pfanne eines Gelenkes ausgebildet. Damit die Pfanne die während des Walzens auftretenden Stöße ohne Verformung aufnehmen kann, ist die Innenfläche der mit dem Dornstangenfuß zusammenwirkenden Ausnehmung mit einer Schicht einer kaltverfestigenden Elektrode ausgekleidet. Beispielsweise ist dies ein Werkstoff entsprechend der DIN-Bezeichnung 1.4370 mit 18% Cr und einer Härte von ca. 390 HV₃O.

Die Auswechslung einer Dornstange erfolgt in der Weise, daß der Haken durch eine Stange mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit in Richtung Walzwerk verschoben und über die hantelartige Form des Dornstangenfußes die Dornstange mitgenommen wird. Vor Beginn der Verschiebung ist zuerst die Kühlwasserzufuhr abgestellt worden. Nach einem bestimmten Verschiebeweg liegt die Stirnseite des Dornstangenfußes vor der Stirnseite der Halterung, so daß die Dornstange nunmehr frei ist und mittels eines Kranes aus dem Führungsbett herausgehoben werden kann. Eine neue Dornstange wird hereingehoben und der Fußbereich in die Mulde des Hakens eingelegt. Die Kolben-Zylinder-Einheit wird betätigt und zieht den Fuß der Dornstange in die Halterung, bis die kalottenförmigen Flächen zur Anlage kommen. Die Stirnseite der in der Dornstange angeordneten Kühlwasserleitung drückt gegen das verschiebbare Rohrstück, wobei durch die vorgespannte Feder die Stirnflächen dichtend aufeinanderliegend in Kontakt bleiben. Danach wird die Kühlwasserzufuhr wieder angestellt. Um sicherzustellen, daß der gesamte Innenraum der jeweiligen Dornstange immer mit Kühlwasser gefüllt ist, mündet der Rückführkanal von oben in den Ringraum. Anderenfalls würde sich die Dornstange verziehen, da bei einem teilgefüllten Innenraum die Abkühlbedingungen stark unterschiedlich wären.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Dornstangenträgers ist darin zu sehen, daß in einfacher Weise die Dornstange ausgewechselt werden kann und der Kühlwasseranschluß auch während des Walzbetriebes unabhängig von den Bewegungen der Dornstange sichergestellt ist. Außerdem kann durch die kalottenförmige Ausbildung der Kontaktflächen zwischen Dornstangenfuß und Halterung die Dornstange kleine Bewegungen ausführen, ohne daß die Dornstange zusätzlich belastet wird.

Die an sich bekannte Längsverschiebung des Widerlagerelementes erfolgt vorzugsweise über ein Spindelhubelement. Damit kann sehr feinfühlig die Dehnung der jeweiligen Dornstange ausgeglichen werden, so daß die Walzbedingungen im Walzspalt konstant bleiben. Außerdem ist es möglich, auch während des Walzens gegen den Walzdruck die Dornstange zu verschieben. Aus Gründen einer symmetrischen Lastverteilung ist rechts und links des Widerlagerelementes je ein Spindelhubelement angeordnet. Diese Spindelhubelemente werden über ein Getriebe durch je einen steuerbaren Elektromotor angetrieben.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäße Dornstangenträger näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt den erfindungsgemäßen Dornstangenträger;

Fig. 2 im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab den Bereich des Dornstangenendes im Zusammenwirken mit der Halterung;

Fig. 3 im vergrößerten Maßstab die Einzelheit X;

Fig. 4 im vergrößerten Maßstab die Ausbildung des Dornstangenendes.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen Dornstangenträger. Er besteht aus einem in Längsrichtung verschiebbaren Widerlagerelement 1, einer daran befestigten zweiteiligen Halterung, bestehend aus dem Teil 2 und Teil 3, sowie einem unabhängig vom Widerlagerelement 1 in Längsrichtung verschiebbaren horizontalen Haken 4. Die Ausnehmung des vorderen Teiles 2 der Halterung nimmt den Dornstangenfuß 5 der Dornstange 6 auf. Der Haken 4 ist mit einer Stange 7 verbunden, deren anderes Ende wiederum mit einer Kolben- Zylinder-Einheit 8 verbunden ist. Angedeutet in dieser Figur ist die Verfahrbarkeit des Widerlagerelementes 1 mittels eines Spindelhubelementes 40, das über ein hier nicht dargestelltes Getriebe mit einem steuerbaren E-Motor verbunden ist. Nähere Einzelheiten sind in den nachfolgenden Fig. 2 bis 4 dargestellt.

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt im vergrößerten Maßstab den Bereich des Dornstangenfußes 5 im Zusammenwirken mit den Teilen 2, 3 der Halterung. Die linke obere Hälfte der Figur zeigt die im Durchmesser kleinste eingesetzte Dornstange 6 und die untere Hälfte die im Durchmesser größte einzusetzende Dornstange 6′. Beide sind jeweils über eine Schweißnaht 9, 9′ mit dem Dornstangenfuß 5 verbunden. Sowohl der Dornstangenfuß 5 als auch die jeweilige Dornstange 6, 6′ sind hohl und in der Bohrung ist eine bis in den Kopfbereich sich erstreckende Rohrleitung 10 angeordnet.

Durch diese Rohrleitung 10 wird das Kühlmedium, im Regelfall Kühlwasser, zugeführt.

Der Rücklauf des erwärmten Kühlmediums erfolgt über den sich bildenden Zwischenraum 11 zwischen Bohrung der jeweiligen Dornstange 6, 6′ und der Rohrleitung 10. Im Bereich des Dornstangenfußes 5 sind an der Rohrleitung 10 Stege befestigt damit die Rohrleitung 10 in diesem Bereich zentrisch geführt ist. Die axiale Sicherung übernimmt ein Sicherungsring 13 (Fig. 3). Der Dornstangenfußbereich ist im Längsschnitt gesehen hantelartig ausgebildet, wobei der einen kleineren Durchmesser aufweisende Abschnitt 14 eine längere Erstreckung aufweist als der damit zusammenwirkende Haken 4. Wie bereits schon erwähnt, erfolgt die Längsverschiebung des Hakens 4 über eine Stange 7. Diese ist mittels eines Stiftes 15 mit dem Haken 4 verbunden. Zur Abweisung von Schmutz ist an der Stirnfläche des Hakens 4 ein Abweiser 16 befestigt. Die Stange 7 ist in einem Gleitlager 17 geführt. Die Halterung besteht aus zwei Teilen 2, 3, wobei der eine Teil 3 über eine Schweißnaht 18 fest mit dem Widerlagerelement 1 verbunden ist. Der vordere Teil 2 der Halterung ist mit dem erstgenannten Teil 3 über Schrauben 19 verbunden. Der der Dornstange 6 zugewandte Teil 2 der Halterung weist eine kalottenförmige Ausnehmung 20 auf, die mit einer nachgiebigen Schicht 21 (Fig. 3) belegt ist. Vergleichbar wie Kopf und Pfanne eines Gelenkes ist auch der Dornstangenfuß 5 ausgebildet (siehe auch Fig. 4).

Die Einzelheiten der Abdichtung und die Funktion des Teiles 2 der Halterung als Kuppelelement für das Kühlmedium ist in Fig. 3 beschrieben.

Die beiden Teile 2, 3 der Halterung weisen eine Bohrung auf, in der abgedichtet durch die Dichtungselemente 23, 24 eine Hülse 22 angeordnet ist. Dabei ragt der rechte Endbereich der Hülse 22 noch in eine Ausnehmung des Widerlagerelementes 1 hinein. In dieser Hülse 22 ist verschiebbar ein Rohrstück 25 angeordnet, dessen linke Stirnfläche 26 im Kuppelzustand mit der Stirnfläche 27 der Rohrleitung 10 in Kontakt ist. Damit im Kuppelzustand die Stirnflächen 26, 27 trotz der Bewegungen der Dornstange 6, 6′ aufrechterhalten bleiben, ist in einer Ausnehmung 28 der Hülse 22 eine vorgespannte Feder 29 angeordnet. Diese Feder 29 stützt sich mit einem Ende auf der Stirnseite 30 des Widerlagerelementes 1 und mit dem anderen Ende auf einem Kragen 31 des Rohrstückes 25 ab. Die vorgespannte Feder 29 sorgt nun dafür, daß die Stirnfläche 26 immer in Kontakt bleibt mit der Stirnfläche 27 der Rohrleitung 10. Die Richtung des Kühlmediumzuflusses ist durch den offenen Pfeil 32 gekennzeichnet. Der Rückfluß erfolgt über die Zwischenräume zwischen den Stegen 12 und einen in einen Ringraum 33 mündenden Abflußkanal 34. Dieser Abflußkanal 34 mündet von oben in den Ringraum 33, damit der Zwischenraum 11 der jeweiligen Dornstange 6, 6′ immer vollständig mit Kühlwasser gefüllt ist. Der Ringraum 33 wird gebildet durch eine erweiterte Bohrung des vorderen Teiles 2 der Halterung und den in die Bohrung hineinragenden Abschnitte des Rohrstückes 25 und der Hülse 22.

Fig. 4 zeigt in einem vergrößerten Maßstab die Ausbildung des Dornstangenendes. Wie bereits erwähnt, ist der Dornstangenendbereich im Längsschnitt gesehen hantelartig ausgebildet; mit zwei verdeckten Bereichen, den Dornstangenfuß 5 selbst und einem kragenartigen Absatz 35. Zwischen diesen beiden befindet sich ein Abschnitt 14 mit geringerem Durchmesser, der mit dem schon erwähnten Haken 4 (Fig. 1, 2) zusammenwirkt. Die Stirnseite 37 des Dornstangenfußes 5 ist kalottenförmig ausgebildet mit einem entsprechenden Kugelradius 36. Um eine Abdichtung für das Kühlmedium in Zusammenwirken mit dem Dornstangenfuß 5 und dem Teil 2 der Halterung sicherzustellen, ist in der Stirnseite 37 eine Ringnut 38 vorgesehen, in die ein Dichtring eingelegt werden kann. Zur Aufnahme des ebenfalls schon erwähnten Sicherungsringes 13 ist im vorderen Teil der Bohrung eine Ringnut 39 eingedreht.

Claims (7)

1. Dornstangenträger für ein Stopfenwalzwerk bestehend aus einem in Längsrichtung verschiebbaren Widerlagerelement und einem mit diesem verbundenen Führungselement, für den Ein- und Ausbau einer hohl ausgebildeten und von innen kühlbaren sowie mit einem einen verdickten Fußbereich aufweisenden Dornstange, das mit einem Arretierelement zur Fixierung der Dornstange in vertikaler Richtung zusammenwirkt, wobei für die Kühlwasserzuführung in der Bohrung der Dornstange eine bis zum Kopfbereich sich erstreckende Rohrleitung angeordnet ist und der Rücklauf des Kühlmediums über den zwischen Rohrleitung und Bohrung sich bildenden Zwischenraum erfolgt und der Stirnbereich der Rohrleitung mit einem zentralen Zulauf mittels einer Dichtung kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußbereich der Dornstange (6, 6′) im Längsschnitt gesehen hantelartig ausgebildet ist und der einen geringeren Durchmesser aufweisende Abschnitt (14) dieses Bereiches etwas länger ist als ein damit zusammenwirkender, in Längsrichtung verschiebbarer muldenförmig ausgebildeter horizontaler Haken (4) und das Arretierelement als ein den Dornstangenfuß (5) aufnehmendes und umfassendes Teil (2) einer Halterung ausgebildet ist, das mit dem unabhängig vom Haken (4) in Längsrichtung verschiebbaren Widerlagerelement (1) verbunden ist und das Kuppelelement für die Zu- und Abfuhr des Kühlmediums bildet und im Kuppelzustand Zu- und Rücklauf mit dem im vorderen Teil (2) der Halterung angeordneten Zu- und Rücklauf dichtend zur Anlage kommen.

2. Dornstangenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung eine Ausnehmung aufweist, in die zentral ein Kanal mündet und die Ausnehmung des vorderen Teiles (2) der Halterung eine der Bohrung der Dornstange (6, 6′) angepaßten rückwärtig sich erstreckenden Ringraum (33) aufweist, in den ein Abflußkanal (34) mündet.

3. Dornstangenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung zentral ein rohrförmiger Kanal mündet, dessen Stirnseite im Kuppelzustand an der Stirnseite der in der Dornstange (6, 6′) angeordneten Rohrleitung (10) bündig zur Anlage kommt und die Ausnehmung des vorderen Teiles (2) der Halterung eine der Bohrung der Dornstange (6, 6′) angepaßten rückwärtig sich erstreckenden Ringraum (33) aufweist, in den ein Abflußkanal (34) mündet.

4. Dornstangenträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den rohrförmigen Kanal abgedichtet eine Hülse (22) angeordnet ist, in der verschiebbar ein Rohrstück (25) angeordnet ist und am rückwärtigen Ende der Hülse (22) in einer zylindrischen Ausnehmung (28) eine auf das Rohrstück sich abstützende vorgespannte Feder (29) vorgesehen ist.

5. Dornstangenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (37) des Dornstangenfußes (5) und die Ausnehmung (20) des vorderen Teiles (2) der Halterung kalottenförmig mit dem Kugelradius (36) ausgebildet sind und die Stirnseite (37) mit einer eine Dichtung aufnehmenden Ringnut (38) versehen ist.

6. Dornstangenträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kalottenförmige Ausnehmung (20) des vorderen Teiles (2) der Halterung mit einer Schicht (21) aus einer kaltverfestigbaren Elektrode belegt ist.

7. Dornstangenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlagerelement (1) über ein Spindelhubelement (40) verschiebbar ist.