DE1961942B2 - Mehrteilige Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Walze für das Walzen von Metall der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Walzen können in mehrere Walzen enthaltenden Draht- oder Stabwalzwerken eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in den Patentanmeldungen, amtl. Aktenzeichen P 18 09 261.0, P 18 09 262.1 und P 18 09 260.9 beschrieben werden.

Die hohen Dreh- und sonstige Kosten für herkömmliche, einstückige Walzen haben zur Verwendung von Walzringen geführt, die gerade so breit sind, daß sie das einzuschneidende Kaliber mit den Rändern aufnehmen können. Solche Walzringe werden dann auf verschiedenste Weise auf einer Walzwelle befestigt.

Einige Beispiele dieser Befestigungsarten sind in »Stahl und Eisen«, 55. Jahrgang, Nr. 9, 1935, Seite 236 beschrieben. Bei einer Ausführungsform erfolgt die Walzringbefestigung durch Muttern, wobei der Walzring von der Walzwelle durch einen eingesetzten Federkeil mitgenommen wird. Dazu muß jedoch die Bohrung des Walzringes genauestens geschliffen sein und passend auf der geschliffenen Walzwelle aufsitzen. Trotzdem lockert sich der Walzring durch die Erwärmung bei der Walzung allmählich. Außerdem wird der nur schmale Walzring durch die Keilnuten für die Aufnahme des Federkeils stark geschwächt, so daß auf die Verwendung von Hartgußringen verzichtet werden muß.

Deshalb ist das ebenfalls in dieser Druckschrift

angegebene Verfahren entwickelt worden, bei dem der kegelig geschliffene Walzring warm auf die kegelig geschliffene Walzwelle aufgezogen wird. Dieser Walzring wird also »aufgeschrumpft«. Die Schrumpfung muß bei einer ziemlich hohen Temperatur durchgeführt werden, damit sich der beim Walzen erwärmte Walzring nicht lockern kann und stets eine sichere Mitnahme durch die Walzwelle, auch bei starkem Walzdruck, gewährleistet ist Dadurch ist wiederum die ίο Verwendung von Ringen aus Hartguß ausgeschlossen. Statt dessen müssen Ringe aus kostspielige^ Spezialmaterialien verwendet werden. Außerdem ändert sich das Gefüge des Walzrings bei der für das Aufschrumpfen erforderlichen Erwärmung, so daß metallurgische Schaden auftreten, die eine lange Lebensdauer des Walzrings verhindern. Und schließlich ergeben sich Schwierigkeiten, wenn Walzringe aus bestimmten, geeigneten Materialien, wie beispielsweise Wolframkarbid, verwendet werden sollen.

Weiterhin ist aus der DE-AS 11 46 467 ein Walzgerüst mit auswechselbar gelagerten Walzen bekannt, bei dem jede Walze zwischen zwei Lagerzapfen axial eingespannt ist, die durch Spannbolzen gegen die Stirnseiten der Walzen gespannt werden können. Dieser Spannbolzen kann durch Einpressen eines Drucköls in einen Arbeitsraum gelängt bzw. gespannt werden. Nach der Anbringung der Befestigung wird der Öldruck aufgehoben, so daß der Spannbolzen eine seiner Längung entsprechende Spannung hat

Schließlich ist aus der GB-PS 10 32 678 noch eine mehrteilige Walze der eingangs angegebenen Gattung bekannt bei der die Hohlwelle mittels einer hydraulischen Einrichtung während der Montage der Walze axial gestreckt werden kann. Dazu ist ein Einlaß für ein Druckfluid vorgesehen, so daß der hydraulische Druck über einen zylindrischen Druckkörper auf einen flanschähnlichen Ring übertragen wird; dadurch wird die mit einem Gewinde versehene Hohlwelle gestreckt so daß die Kiemmutter nicht länger fest zwischen der Hohlweile und dem Walzenlager gehaltert wird und mit relativ geringem Aufwand gedreht werden kann, um sie von dem Gewindebereich der Hohlwelle zu lösen. Anschließend läßt sich der Walzring leicht austauschen.

Nach dem Wechsel des Walzrings wird die Klemmutter wieder fest gegen das Walzenlager angezogen. Dann wird Druckfluid wieder in die Aussparung eingeführt um die Hohlwelle zu strecken, so daß die Kiemmutter noch weiter aufgeschraubt werden kann; sinkt dann der Druck des Druckfluides, so sind die Walzenlager, der Walzring und eine kragenähnliche Verlängerung eines Spannkopfes so fest miteinander im Eingriff, daß ein auf den Spannkopf ausgeübtes Antriebsdrehmoment durch Reibungskontakt auf den Walzring übertragen werden kann.

Nachteilig ist jedoch bei dieser bekannten, mehrteiligen Walze, daß Halteteile auf jeder Seite des Walzringes vorgesehen sein müssen, um diesen in der gewünschten Stellung zu halten. Außerdem wird der Walzring axial und radial auf der Welle fixiert, da die Seitenflächen des Walzringes mit den entsprechenden Flächen des Walzlagers im Eingriff sind, wie es auch zur Kraftübertragung erforderlich ist. Diese Flächen sind jedoch relativ klein, so daß große Drücke aufgewandt werden müssen, um an diesen Stellen die gewünschten Reibungskräfte zu erzeugen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine mehrteilige Walze der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der ohne Halterung auf beiden Seiten des

Walzrings die kraftübertragende Fixierung auf der Hohlwelle gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt Diesen kommt Schutz nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch zu.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß aufgrund der verwendeten Beziehung zwischen Innen- und Außendurchmesser der gelängten bzw. nicht gelängten Hohlwelle die gelängte Hohlwelle zwar problemlos in den Walzring eingeführt werden kann, jedoch nach der Beendigung der Krafteinwirkung und damit nach der Vergrößerung is ihres Durchmessers fest an der Innenfläche des Walzwerks anliegt Dadurch wird der Walzring also nicht nur radial und axial, sondern auch mit seinem Innendurchmesser und damit drehfest auf d*r Hohlwelle fixiert, so daß die Kraftübertragung nicht nur an den 2u Stirnflächen, sondern auf der gesamten Berührungsfläche zwischen Walzring und Hohlwelle erfolgt Die für die Erzeugung der Antriebsreibungskräfte benötigten Kräfte können durch entsprechende Auslegung des Innen- bzw. Außendurchmessers sowie durch die -'> entsprechende Längung der Hohlwelle eingestellt werden. Und schließlich sind keine Halterungen auf beiden Seiten des Walzrings erforderlich, sondern die Streckung der Hohlwelle wird nur durch Einführung eines Druckmittels in den Hohlraum der Hohlwelle j<> erreicht Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer mehrteiligen Walze, die bei einem Walzwerk i^r> mit vier oder mehr Walzen eingesetzt werden kann,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsfonn einer mehrteiligen Walze, die für ein Walzwerk mit vier oder mehr Walzen eingesetzt werden kann und to

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer mehrteiliger Walze, die für ein Walzwerk mit zwei Walzen eingesetzt werden kann.

F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine mehrteilige Walze dar, die für ein Walzwerk mit vier oder mehr Walzen eingesetzt werden kann, in dem Drähte oder Stangen verarbeitet werden sollen. Diese Walze weist eine auf einer Antriebswelle 61 befestigte Hohlwelle 60 auf. Außerdem ist ein Walzring 62 vorgesehen, in dem eine Walzrille 63 ausgebildet ist. Der Walzring 62 wird ><> axial durch zwei Hülsen 64,63 festgelegt und gehaltert. Der Walzring 62 und die Hülsen 64 und 65 sind auf der Hohlwelle 60 befestigt, die einen mit einem Gewinde versehenen Endbereich 66 aufweist, der in einet mit einem Gewinde versehenen Aussparung 67 in dem Ende Vi der Antriebswelle 61 aufgenommen wird.

Ein Kopfflansch 68 an dem Ende der Hohlwelle 60 steht mit der Hülse 64 in Eingriff, während ein Ringauflager 69 an dem Ende der Antriebswelle 61 mit der Hülse 65 im Eingriff ist. Der Kopfflansch 68 und das t>o Ringauflager 69 dienen also zur axialen Fixierung der Walze in beiden Richtungen.

Die Hohlwelle 60 dient als eine Art hydraulisch dehnbarer Bolzen. Im nicht montierten, unbelasteten Zustand ist der Durchmesser der Hohlwelle etwas *>'> größer als der Durchmesser der Bohrung durch die einzelnen Teile der fertig zusammengesetzten Walze. Damit die Hohlwelle 60 durch die Bohrungen eingeführt werden kann, wird sie durch ein hydraulisches Druckmittel gelängt, das in ihren hohlen Innenraum eingeführt wird. Diese axiale Längung wird von einer Schrumpfung des Durchmessers begleitet die ausreicht, um die Hülsen 64 und 65 sowie den Walzring 62 auf der Hohlwelle befestigen zu können.

Anschließend wird dann die Hohlwelle 60 in die Antriebswelle 61 geschraubt und durch einfache, mechanische Mittel darauf festgezogen, das heißt, es ist kein Aufwand erforderlich, um die Hohlwelle sicher auf der Antriebswelle zu befestigen. Dann wird der hydraulische Druck im Innern der Hohlwelle 60 aufgehoben, so daß sich die axiale Länge der Hohlwelle 60 verringert und ihr Durchmesser vergrößert also wieder die Abmessungen eingenommen werden, wie sie vorder Längung vorgelegen haben.

Diese radiale, nach außen gerichtete Ausbauchung der nicht gelängten Hohlwelle 60 übt eine relativ hohe Radialbelastung auf die Hülsen 64 und 65 bzw. den Walzring 62 aus, so daß ein Reibungsschluß zwischen den gegenüberliegenden Zylinderflächen von Walzring 62 und Hohlwelle 60 erreicht und der Walzring axial, radial sowie drehfest auf der Hohlwelle festgelegt wird, wenn zu Beginn die richtigen, entsprechenden Durchmesser ausgewählt worden sind. Bei dieser axialen Schrumpfung kann also die Hohlwelle 60 eine relativ hohe Axialbelastung über den Kopfflansch 68 und das Ringauflager 69 auf die Ringteile, nämlich die Hülsen 64 und 65 sowie den Walzring 62, ausüben.

Das auf den Kopf der Hohlwelle 60 geschraubte Element 75 dient zur Anbringung einer mit einem Ventil versehenen Druckvorrichtung, durch welches das hydraulische Druckmittel in das Innere der Hohlwelle

60 eingeführt werden kann und welches an dem Kopf eines Kolbens den nötigen Druck aufbaut. Der Ansatz des Kolbens steht mit dem inneren Ende des Hohlraums im Eingriff, so daß der hydraulische Druck direkt die Längung der Hohlwelle 60 und die entsprechende, leichte Schrumpfung ihres Durchmessers bewirkt.

Beim Betrieb wird der Hohlraum in der Hohlwelle 60 durch eine Staubkappe gegen Schmutz geschützt, wie es beispielsweise bei 88 in F i g. 2 angedeutet ist.

Bei Bedarf können die Antriebswelle 61, die Hülsen 64 und 65 sowie der Walzring 62 noch durch zusätzliche Mittel, wie beispielsweise Keil verbindungen und Verbindungszapfen, auf der Hohlwelle fixiert werden, wie es schematisch bei 70 angedeutet ist.

Der Drehantrieb der Walze wird aufgrund einer Kombination aus axialer Einspannkraft und radialem Reibschluß übertragen, zu der auch die Umfangsfixierung durch die entstehenden Reibungskräfte gehört Der Antrieb der Drehbewegung von der Antriebswelle

61 auf die Walze erfolgt durch den Vorsprung bzw. Keil 71. Bei Bedarf können auch zwei oder mehrere ähnliche, auf dem Umfang in Abständen vorgesehene Vorsprünge verwendet werden.

Der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung kann bei Bedarf durch entsprechende Ausgestaltung der in Eingriff kommenden Zylinderflächen vergrößert werden, um den Reibungsschluß noch zu verbessern; dazu kann beispielsweise die Außenfläche der Hohlwelle 60 aufgerauht werden, zwischen den Hülsen 64 und 65 köi.nen Keile vorgesehen werden, die entsprechenden Anlageflächen der Hülsen 64 und 65 können verklebt oder verlötet werden, oder die äußeren Umfange der Hülsen 64 und 65 sowie des Walzringes 62 können mit einander entsprechenden Vorsprtingen und Aussparungen versehen werden.

In F i g. 2 sind in der oberen bzw. unteren Hälfte zwei Ausführungsformen einer mehrteiligen Walze gezeigt. Bei jeder Ausführungsform hat die Hohlwelle 80 eine ähnliche Funktionsweise wie die unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschriebene Hohlwelle; der einzige Unterschied besteht darin, daß die Hohlwelle 80 einstückig mit der Antriebswelle 61 ausgebildet ist. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, die Hülsen 81 und 83 sowie den Walzring 82 von der rechten Seite her auf der Hohlwelle 80 anzubringen.

In der oberen Hälfte der Figur hat die mit einem Ventil versehene Druckvorrichtung, die auf das Vorderteil 84 der Hohlwelle 80 geschraubt ist, einen größeren Durchmesser als die Bohrung der Hülsen 81 und 83 sowie des Walzrings 82. Damit können also diese Teile nicht von dem linken Ende her montiert werden, wenn die Hohlwelle 80 unter Druck gesetzt wird.

Um dieses Problem zu lösen, erhält die Hohlwelle entweder eine allmähliche Verjüngung oder sie wird abgestuft, wie es in F i g. 2 bei 85 und 86 angedeutet ist. Wie man F i g. 2 außerdem entnehmen kann, haben die Hülsen 81 und 83 sowie der Walzring 82 aufeinander abgestimmte Innendurchmesser.

Beim Zusammenbau der Walze werden die Hülsen 81 bzw. 83 und der Walzring 82 auf der nicht unter Druck stehenden, nicht gelängten Hohlwelle 80 auf einen Durchmesser gebracht, der einen Schritt nach links in bezug auf ihre Endlage verschoben ist. Die mit dem Ventil versehene Druckvorrichtung kann dann an dem mit einem Gewinde versehenen Vorderteil 84 angebracht werden, so daß die Hohlwelle 80 unter Druck gesetzt und gelängt werden kann. Anschließend können die Hülsen 81 und 83 sowie der Walzring 82 einen Schritt nach rechts in ihre dargestellten Endlagen gebracht werden, und dann wird die Druckbeaufschlagung der Hohlwelle 80 beendet, so daß die gestreckte Hohlwelle wieder ihre ursprüngliche, nicht gelängte Form annimmt Dadurch wird der Walzring 82 wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 axial, radial sowie drehfest auf der Hohlwelle festgelegt. Bei dieser Ausführungsform dienen eine Mutter 87 oder ein anderes Befestigungselement dem gleichen Zweck wie der Kopfflansch 68 bei der Ausführungsform nach Fig.l.

Bei der in der unteren Hälfte von F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Innendurchmesser der Hohlwelle 80 bei 89 mit einem Gewinde versehen, während die Abmessungen der mit einem Ventil versehenen Druckvorrichtung für die Streckung der Hohlwelle so ausgelegt sind, daß sie insgesamt einen kleineren Durchmesser als die Bohrungen der Hülsen bzw. des Walzrings haben. Dadurch können die Hülsen und der Walzring über die Druckvorrichtung in ihre Lage auf der Hohlwelle 80 gebracht werden, so daß keine Abstufungen 85 und 86 erforderlich sind.

In Fig.3 sind insgesamt vier Ausführungsformen einer mehrteiligen Walze gezeigt, die bei einem Walzwerk mit zwei Walzen eingesetzt werden können.

Bei der ersten Ausführungsform sind mehrere Walzringe 90 in Abständen längs einer Hohlwelle 91 angeordnet, wobei sie durch die nicht gelängte Hohlwelle 91 in ihrer radialen und axialen Lage fixiert werden, da die Hohlwelle 91 die entsprechende radiale Belastung auf die Walzringe 90 ausübt.
Bei Bedarf kann die Drehmomentübertragung durch Aufrauhen der Hohlwelle 91, durch Anflächungen oder Vorsprünge zwischen der Bohrung der Walzringe 90 und der Hohlwelle 91 oder durch Verkleben oder Verlöten der Walzringe 90 auf der Hohlwelle 91 erhöht werden. Diese Ausführungsform ist insbesondere für ein

ίο Walzwerk geeignet, bei dem eine Kühlung vorgesehen sein muß, da das Kühlmittel in die Rillen zwischen den benachbarten Walzringen 90 eindringen könnte.

Die Hohlwelle 91 ist einstückig mit einer Antriebswelle 92 ausgebildet und wird drehbar auf zwei mit geeigneten Walzlagern 94 versehenen Zapfenlagern 93 getragen. Die Zapfenlager 93 und die Hohlwelle 9i werden axial auf beiden Seiten aufgrund einer leichten Verjüngung der Bereiche 95 der Hohlwelle 91 sowie durch Endmuttern 96 festgelegt.

In ihrer unteren Hälfte zeigt F i g. 3 Walzringe 90, die durch Abstandsringe 97 voneinander getrennt sind. Die Abstandsringe 97 und die Walzringe 90 folgen abwechselnd aufeinander und werden axial zwischen einem Flansch 98, der sich auf der Hohlwelle 91 befindet,

:>5 und einer Mutter 99 fixiert, die vor der Entlastung der Hohlwelle 91, also vor der Aufhebung der Druckbeaufschlagung, festgezogen worden ist, wie es bereits oben beschrieben wurde.

Bei dieser Ausführungsform ist die radiale Belastung

jo durch die Hohlwelle 91 nicht so wesentlich, da unter Umständen die axiale Belastung und die drehfeste Verbindung ausreichen können, um das notwendige Drehmoment zu übertragen.

Fig.3 zeigt außerdem durch Abstandsringe 100 in bestimmten Abständen angeordnete Walzringe 90, die im Querprofil Trapezform und eine nach innen gerichtete Verjüngung aufweisen, wobei die Verjüngung auf die Außenanschnitte 101 der Walzringe 90 paßt Weiterhin sind Abstandsringe 102 dargestellt, die

■*o Trapezform und eine Verjüngung nach außen aufweisen, wobei diese Verjüngung auf die unterschiedlichen Anschnitte 103 der Walzringe 90 paßt.

Im allgemeinen werden die Abstandsringe 100 bevorzugt eingesetzt, da ihre Ringbelastung beim Gebrauch einen Druck auf die Walzringe 90 ausübt, während die Abstandsringe 102 eine zusätzliche Spannung der Walzringe 90 verursachen.

Bestehen die Walzringe 90 aus Wolframkarbid, so sind Druckkräfte für das Material geeigneter.

so Bei den beiden zuletzt erwähnten Ausführungsformen sind die Trapezwinkel so gewählt, daß ein etwaiger Unterschied in der Wirkung der Wärmeausdehnung des Materials des Walzrings und des Materials der Hohlwelle ausgeglichen wird.

Abschließend soll noch darauf hingewiesen werden, daß die hier beschriebene, mehrteilige Walze einen äußerst starren Aufbau hat, wobei mit »Starrheit« die Auslenkung eines bestimmten Punktes pro Belastungseinheit gemeint ist In dieser Beziehung ist die mehrteilige Walze nach der Erfindung vielen herkömmlichen Ausführungsformen überlegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrteilige Walze für das Walzen von Metall mit einer Hohlwelle und einem die Hohlwelle koaxial umgehenden und axial, radial, sowie drehfest relativ zu der Hohlwelle fixierten, kalibrierten Walzring, wobei die Hohlwelle während des Zusammenbaus der mehrteiligen Walze hydraulisch axial längbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzring (62,82,90) einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der gelängten Hohlwelle (60,80,91), jedoch kleiner als der Außendurchmesser der nichtgelängten Hohlwelle (60,80,91) ist, und daß die axiale, radiale, sowie drehfeste Festlegung des Walznnges (62,82, 90) auf der Hohlwelle (60,80,91) durch den von der radialen, nach außen gerichteten Ausbauchung der nichtgelängten Hohlwelle (60, 80, 91) erzeugten Reibungsschluß zwischen den gegenüberliegenden Zylinderflächen von Walzring (62, 82, 90) und Hohlwelle (60,80,91) erzielbar ist

2. Mehrteilige Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (60, 80, 91) einstückig mit einer Antriebswelle (61,92) ausgebildet ist

3. Mehrteilige Walze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzring (62,82,90) mehr als eine Walzrille aufweist

4. Mehrteilige Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzring (90) aus mehreren, axial in Abständen angeordneten Teilen besteht

5. Mehrteilige Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile durch Abstandsringe (97,100) voneinander getrennt sind.