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Walzgerüst Die Erfindung bezieht sich auf ein Walzgerüst mit einer
besonderen Anordnung und Ausbildung der Andruck- und/oder der Arbeitswalzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Walzen in einem Walzgerüst so anzuordnen,
daß die bisher insbesondere hinsichtlich eines konstanten Wa lzgutquerschnittes
auftretenden Schwierigkeiten beseitigt werden, die auf das Zusammenwirken einer
Durchbiegung der Arbeitswalzen aufgrund von Änderungen der Walzgutbreite und ihrer
Biegungen auf-(grund von Änderungen der Berührungslänge der Arbeitswalzen mit den
Ar'druc k walzen zurückzuführen sind.
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Gemäß einem erfindungswesentlichen Merkmal sind die obere und untere
Andruckwalze axial beweglich, so daß die Länge der Berührungslinie zwischen den
Arbeits- und den Andruckwalzen verändert werden kann. Der von den Andruckwalzen
auf die Arbeitswalzen übertragene Walzdruck kann demzufolge nur auf eine Länge der
Arbeitswalzen verteilt werden, die der Berührungslänge der Arbeitswalze mit dem
Walzgut entspricht (falls die Länge der Andruckwalzen gleich der Breite des Walzgutes
ist), so daß die Biegung der Arbeitswalzen wesentlich verringert werden kann.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung soll das Walzgerüst Einrichtungen
zum Biegen der Arbeitswalzen aufweisen, so daß die Walzspalt- oder Walzgutquerschnitte
mit höherer Genauigkeit kontrolliert bzw. gesteuert werden können. Wie beschrieben,
sind die Andruckwalzen des erfindungsgemäßen Gerüstes verschiebbar, so daß eine
Kante der einen Andruckwalze mit einer Walzgutkante fluchtet und eine Kante der
anderen Andruckwalze mit dem anderen Seitenrand des Walzgutes fluchtet, wobei die
anderen Kanten der Andruckwalzen sich über die Seitenränder des Walzgutes hinaus
erstrecken. Dadurch ist in einigen Fällen die Steuerung der Querschnittsdimensionen
nicht ausreichend.
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Zur Überwindung dieses Problems dienen Einrichtungen zum Biegen der
Arbeitswalzen. Da ein Endteil der Arbeitswalzen nicht von den Andruckwalzen abgestützt
wird, kann eine Biegung der Arbeitswalze n mit gegenüber herkömmlichen Walzgerüsten
geringeren Biegekräften t reicht werden. Insbesondere bei geringen Breiten des Walzgutes
ei in das Biegen der Arbeitswalzen erleichtert werden, so daß die Dick in Querrichtung
zum Walzgut mit höherer Genauigkeit gesteuert Wtl ( n kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf eine
neue Einrichtung zum Bewegen der Andruckrollen in axialer Richtung I Damit die Andruckrollen
auch axial bewegt werden können, während sie den extrem hohen Walzendruck auf die
Arbeitswalzen übertragen, würden herkömmliche Einrichtungen zum Stützen und Halten
der Andruckwalzen außerordentlich groß und kompliziert werden. Beim Erfindungsgegenstand
dagegen sind die Metallböcke der Andruckwalzen auf einem festen Rahmen montiert,
der axial beweglich in dem Gehäuse des Walzgerüstes angeordnet ist. Alternativ können
jedoch auch die Zapfen der Andruckwalzen von Metallböcken axial beweglich aufgenommen
werden.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung genauer erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 geschnittene Vorderansichten
einer ersten Ausführung gemäß der Erfindung, Fig. 3 eine Vorderansicht einer zweiten
Ausführung der erfindungsgemäßen Walzenanordnung, Fig. 4 einen Ausschnitt durch
eine ihrer Universalkupplungen, Fig. 5 einen Schnitt durch das Universalgelenk mit
dem Antriebsständer, Fig. 6 eine teilgeschnittene Vorderansicht einer dritten Ausführung
gemäß der Erfindung,
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Steuersystems
des erfindungsgemäßen Walzgerüstes.
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Das in Fig. 1 dargestellte, auf ein Walzgut 1 einwirkende Paar von
oberen und unteren Arbeitswalzen 2, 2' wird von in einem Gerüstgehäuse 3 festgelegten
Metallböcken 4, 4' und 5, 5' derart getragen, daß sie vertikal im Gerüstgehäuse
3 beweglich sind. Zwischen die Metallbock-Paare 4 und 5 bzw. 4' und 5' sind jeweils
Walzenbiegevorrichtungen 6, 6' eingesetzt, durch die geeignete Biegekräfte auf die
Arbeitswalzen 2 und 2' auf bekannte Weise übertragen werden können. Ein Paar andruckwalzen
9, 9' ist mit seinen Enden derart in Metallböcken 7, 7' bzw. 8, 8' gelagert, daß
sie nicht nur in vertikaler Richtung, sondern auch parallel zu den Achsen der Arbeitswalzen
2, 2' im Gehäuse 3 beweglich sind. Jeweils ein Endteil der Andruckwalzen 9 und 9'
sind konisch oder zu einer anderen geeigneten Form ausgebildet. In dieser Ausführung
besitzt das in der Zeichnung linke Ende 10 der oberen Andruckwalze 9 sowie das rechte
Ende 10' der unteren Andruckwalze 9' einen jeweils verringerten Durchmesser. Die
oberen Metallböcke 7, 7' sind in einem Rahmen 26 von hoher Steifigkeit gehalten,
so daß keine übermäßig großen Kräfte auf die Walzenlager einwirken, auch wenn die
Lagermitte aus der Mitte jeder der Druckschrauben 25 und 25' durch axiale Verschiebung
der Andruckwalze 9 herausbewegt wird.
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Ein Arm 40 zum Abstützen des Metallbockes 7 in seiner Stellung ist
zwischen dem Rahmen 26 und einer Halteplatte 41 eingesetzt, um
eine
geringe Vertikalbewegung der Andruckwalze 9 und ihres Rahmens 26 zu gestatten und
eine Relativbewegung zwischen ihnen in Axialrichtung zu verhindern. Auf gleiche
Weise sind die unteren Andruckwalzen 8, 8' durch einen Rahmen 27 von hoher Steifigkeit
abgestützt, und die Relativbewegung zwischen der unteren Andruckwalze 9' und dem
Rahmen 27 in Axialrichtung wird auch hier durch einen Sockelteil 42 des Rahmens
27 verhindert.
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Wenndie Andruckwalze 9 in Axialrichtung bewegt wird, bildet sich
ein Spiel zwischen den Druckschrauben 25 und 25' und dem Rahmen 26 und ein Trägerrahmen
30 wird durch einen mit ihm über eine gegabelte Schelle 32 und einen Verbindungsbolzen
33 gehaltenen Hubzylinder 31 angehoben. Die am unteren Teil des Trägerrahmens 30
vorgesehenen Ansätze heben dadurch einen Schaft 28 und den Rahmen 26 an. Die von
der Arbeitswalze 2 wegbewegte obere Andruckwalze 9 wird axial durch eine Verschiebungs-
und Positioniereinrichtung 45 bewegt, die nicht nur zum Ausführen der Andruckwalzenbewegung,
sondern auch zum Einhalten ihrer Position dient und über einen Haken 39 sowie einen
Rahmen 38 mit einem Glied 36 des Rahmens 26 verbunden ist. Auf die gleiche Weise
bewegt sich die untere Andruckwalze 9' durch die Einrichtung 45 in axialer Richtung,
nachdem die Räder 29 des Rahmens 27 durch hydraulische Stempel 43,43' von den Führungsschienen
34, 35 abgehoben worden sind. Die oberen und unteren Andruckrollen 9 und 9' werden
derartig quer bewegt, daß die Endfläche der oberen Andruckwalze, d. i. der Absatz
zwischen dem großen und dem verringerten Durcilrrlesserteil, zurn linken Rand des
Walzgutes 1 und die Endfläche der unte re n Andruckwalze 9', d. i. der Absatz zwischen
de m großen
und verringerten Durchmesserteil, zum rechten Rand des
Walzgutes 1 ausgerichtet sind. Danach kehren die Andruckwalzen 9 und 9' in ihre
normale Andruckposition durch umgekehrten Ablauf der obigen Stufen zurück. Erfindungsgemäß
können so die Querschnittsdimensionen in sehr engen Grenzen allein durch die Querbewegung
der Rahmen 26 und 27 gesteuert werden, wobei die Andruckwalzen 9 und 9' durch eine
äußerst einfache Konstruktion gehalten werden.
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Bei dem in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
sind die obere und untere Andruckwalze 9, 9' durch Kupplungen 13, 13' jeweils mit
Spindeln 14, 14' gekoppelt, die wiederum antriebsmäßig mit einem nicht gezeigten
Antrieb verbunden sind, welcher nicht nur die obere und untere Andruckwalze in Drehung
versetzt, sondern sie auch axial verschiebt. Die Axialbewegung der Andruckwalzen
9, 9 kann unabhängig voneinander durchgeffihrt werden, wobei nicht dargestellte
Organe zur Bestimmung der axialen Verschiebung der Walzen vorgesehen sind. Die auf
die Andruckwalzen 9, 9' ausgeübten axialen Drücke werden durch Ritzelständer 71
(Fig. 5) der Spindeln 14, 14' aufgenommen.
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Da die Kupplungen 13 und 14 im wesentlichen gleich aufgebaut sind,
wird im folgenden nur die Kupplung 13 anhand der Fig. 4 beschrieben. Diese Kupplung
13 besteht im wesentlichen aus einer Innenbuchse 69, einer Außenbuchse 64 und einem
Kupplungsglied 61 mit balligem Kopf. Die Innenbuchse 69 ist durch Bolzen llud Schraubt"i
an einem Flansch 63 befestigt, welcher mit einem Prcßsit ari der Spindel 14 sitzt.
Die Außenbuchse 6-l ist durch Bolzen hr, und einer
Ring 66 an der
oberen Andruckwalze 9 befestigt. Die Innen- und Außenbuchsen 69 und 64 sind über
Zahnräder 68 drehbar gekoppelt und durch ein Kupplungsglied 61 mit einem Halter
62 und einer Mutter 67 verbunden.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Spindel 14 über ein in gleicher Weise
wie dasjenige nach Fig. 4 ausgebildetes Universalgelenk mit einer Abgangswelle 72
keilverzahnt, welche über einen Ritzelständer 71 an einen nicht dargestellten Motor
angeschlossen ist. Die Universalkupplung besteht im wesentlichen aus einer Innenbuchse
73, einer Außenbuchse 78 und einem Kupplungsglied 75 mit balligem Kopf.
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Die Innenbuchse 73 ist durch Bolzen und Schrauben an einem Flansch
77 befestigt, welcher wiederum auf der Spindel 14 aufgeschrumpft ist. Die Außenbuchse
78 sitzt fest auf der Abgangswelle 72. Die Innen- und Außenbuchsen 73 und 78 sind
durch Zahnräder 74 sowie durch das Kupplungsglied 75 mit einem Halter 76 und einer
Mutter 79 drehbar miteinander gekoppelt. Ein Axial-Drucklager 81 mit einem Gehäuse,
einem Deckel 84 sowie einer Keilnutbuchse 82 und einer Mutter 83 sind in der Weise
über die Außenbuchse 78 gezogen, daß eine Axialbewegung des Axialdrucklagers 80
verhindert werden kann. Eine Schraube 87, deren beide Enden durch ein Paar horizontal
sich auf Abstand nach abwärts erstreckenden Gliedern 89 und 90 eines Rahmens 85
drehbar verbunden sind, besitzt ein an einem nicht dargestellten Motor angeschlossenes
Antriebsrad 88 und eine über die Schraube 87 greifende Mutter 86 und kämmt mit dem
Gehäuse 80.
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Gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausbildung kann die Axialbewegung
und
die Drehung der Andruckwalze durch die gemeinsame Spindel 14 erfolgen, so daß sich
der konstruktive Aufbau vereinfacht und die Wartung wesentlich erleichtert wird.
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Die in Fig. 6 gezeigte Ausführung gemäß der Erfindung unterscheidet
sich von der zweiten Ausführung nach den Fig. 3 bis 5 nur dadurch, daß die Metallböcke
21,21', 22 und 22' der oberen und unteren Andruckwalzen 20 und 20' so angeordnet
sind, daß diese lediglich eine Rotation jedoch keine Axialbewegung ausführen können,
wobei die Axialbewegung der Andruckwalzen so erfolgt, daß die Relativposition zwischen
den Reduktionsschrauben 23 und 23' und den Metallböcken 21 und 21' ungeändert erhalten
bleibt. Der Betrieb dieser dritten Ausführung ist im wesentlichen der gleiche wie
der der ersten und zweiten Ausführungen gemäß der Fig. 1 - 5, so daß sie nicht im
einzelnen beschrieben werden braucht.
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Wenn die Andruckwalzen 9 und 9' oder 20 und 20' axial in der Weise
bewegt werden, daß ihre Endflächen 18 und 18' mit den Seitenkanten des Walzbandes
fluchten, dann kann nicht nur die vom Walzdruck verursachte Durchbiegung der Walzen
2 und 2' verringert werden, sondern es verbessert sich ebenso die Biegewirkung der
Walzenbiegeeinrichtungen 6 und 6', so daß sich die Querschnittsschwankungen des
fertigen Walzgutes in engen Grenzen bewegen.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Walzgerüstes gegenüber kqnventionellen
Gerüsten können der folgenden Tabelle entnommen werden:
Reduktions-
Optimale verhältnis Biegekraft (%) (t) A 5 2,5 B 10 0,5 C 20 1,0 D 30 1,5 In der
Tabelle stehen A für ein konventionelles Quarto-Gerüst und B, C und D für Walzgerüste
gemäß der Erfindung.
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Die Reduktionsverhältnisse und die optimalen Biegekräfte gemäß der
obigen Tabelle wurden für eln Walzband mit optimalen Querschnittsdimensionen erhalten.
In allen Fällen wurden Arbeitswalzen mit einem Durchmesser von 130 mm und Andruckwalzen
mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet, deren Länge jeweils 300 mm betrug. Die
Breite des Walzbandes lag bei 150 mm, und die Arbeitswalzen besaßen keine Ursprungs-Balligkeit.
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Aus der obigen Tabelle geht hervor, daß bei einem konventionellen
Walzgerüst das Reduktionsverhältnis nur 5 % betrug, auch wenn eine Biegekraft von
2,5 t wirkte. Wird das Reduktionsverhältnis vergrößert, dann entsteht das unvermeidliche
Randgefälle, und bei Walzen ohne Anfangs-Balligkeit wird es unmöglich, mit einem
Reduktionsverhältnis zwischen 10 und 30 % zu walzen. Bei dem erfindungsgemäßen Walzgerüst
kann
jedoch das Reduktionsverhältnis bei erheblich verkleinerter optimaler Biegekraft
wesentlich verbessert werden.
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Das Steuersystem des Walzgerüstes gemäß der Erfindung wird anhand
Fig. 7 beschrieben. In Abhängigkeit von der Information über die Zusammensetzung
des Walzstahles, die Querschnittsabmessungen, das Reduktionsverhältnis usw. wird
die optimale Biegekraft Fo und die optimale axiale Verschiebung Lo durch einen Rechner
10 ermittelt.
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Wahlweise wird ein Steuergerät 103 für die Biegekraft und/oder ein
Steuergerät 104 für die Walzenverschiebung entsprechend einem Vergleich der Optimalwerte
FQ und Lg mit den Signalen F und L betätigt, die von einem Biegekraft-Detektor 101
und einem Walzenverschiebe-Detektor 102 ermittelt werden. Ein Querschnittsform-Detektor
105 zeigt an, ob die Querschnittsdimensionen innerhalb der zulässigen Toleranzen
liegen, so daß die Einheit 103 und/oder 104 die Biegekraft und/oder die axiale Verschiebung
in Abhängigkeit von den Abgangssignalen dieses Detektors 105 steuern. Wahlweise
können die Abgangssignale des Detektors 105 auch dem Rechner eingegeben werden,
um die mathematisch bestimmten Koeffizienten zu korrigieren.