DE2423751C3 - Walzgerüst mit an den Pendelarmen drehbar gelagerten, intermittierend und gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten auf das Walzgut einwirkenden Arbeitswalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit an Pendelarmen drehbar gelagerten, intermittierend und gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten auf das Walzgut einwirkenden Arbeitswalzen, bei dem die auf einer exzentrischen Antriebswelle gelagerten Pendelrahmen über Lenker und zugeordnete Antriebseinrichtungen synchron angetrieben und die Arbeitswalzen auf geschlossenen, ellipsenangenäherten Bahnen bewegt sind.

Aus der britischen Patentschrift 8 71997 ist eine Vorrichtung zur Reduzierung der Dicke eines Metallstreifens in einem einzigen Durchgang bekannt, bei der der Metallstreifen durch besondere Förderwalzen aus einer Heizkamrrer in ein Wr.lzgcrüst gezogen wird, dessen Walzen eine bedeutende Dickenreduzierung vornehmen. Der bearbeitete Metallstreifen wird anschließend von Greifwalzen erfaßt und einer Abwickeleinrichtung zugeführt. Dieses Walzgerüst hat zwei Arbeitswalzen, von denen jede an einem angetriebenen Pendelarm drehbar aufgehängt ist, so daß jede Arbeitswalze zyklisch über eine geschlossene Bahn bewegt wird. Auf einem Teil dieser Bahn erfassen die Arbeitswalzen das Walzgut und reduzieren seine Dicke, und dann werden sie auf dem Rest ihres Weges abgeschwenkt. Die Arbeitswalzen sind bei diesem Walzgerüst um ihre eigenen Achsen frei drehbar gelagert und werden nur durch den Kontakt mit dem Walzgut um ihre eigenen Achsen gedreht. Daher muß die gesamte Antriebskraft für das Walzgut von den in Walzrichtung hinten liegenden Greifrollen aufgebracht werden, was eine sehr hohe Anpreßkraft gegenüber dem Walzgut erfordert. Diese Anpreßkraft ist so hoch, daß sie eine weitere Dickenreduzierung des Walzgutes zur Folge hat. Dies ist jedoch vielfach unerwünscht.

Wenn ein gesondertes Walzenpaar vor dem Walzgerüst vorgeschaltet ist, wie etwa bei dem Schwing-Walzgerüst, das in Draht-Welt, Düsseldorf 55 (1969) Nr. 10, Seiten 607—613 beschrieben ist, dann sind diese Walzen besonders hoher thermischer Belastung ausgesetzt, weil der aus dem Ofen austretende Strang einerseits erhöhte Temperatur besitzt und andererseits nur mit relativ geringer Fördergeschwindigkeit angetrieben werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fördervorrichtung für das Walzgut zu schaffen, mit der sowohl das Walzgut ohne zusätzliche Formveränderung durch die Transportwalzen gefördert werden kann, als auch die Gefahr der Beschädigung der Transportrollen durch Überhitzung herabgesetzt wird, insbesondere wenn das Walzgut vor der Reduzierung mit einer sehr kleinen Geschwindigkeit von beispielsweise weniger als 0,08 m/s vorgeschoben wird.

ίο Bei dem eingangs genannten Walzgerüst wird das gesteckte Ziel dadurch erreicht, daß zur Bewegung des Walzgutes in Förderrichtung die Arbeitswalzen mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben sind, die von der ihnen über die Pendelarme beim Walzen erteilten Umfangsgeschwindigkeit abweicht. Da das erfindungsgemäße Walzgerüst einen selbständigen Vorschubantrieb für das Walzgut besitzt, können die bisher benötigten Greifwalzen vor oder hinter dem Walzgerüst entfallen. Es kann sich lediglich als zweckmäßig erweisen, übliche Vorschubeinrichtungen außerhalb des Walzgerüstes vorzusehen, mit denen der Vorschub des Walzgutes während der Arbeitsphasen, während der die Arbeitswalzen nicht mit dem Walzgut in Berührung stehen, aufrechterhalten wird. Diese Vorschubeinrichtungen brauchen jedoch nur einen geringen Zug auf das Walzgut auszuüben. Mit der Erfindung wird insbesondere erreicht, daß das Walzgut nur mit einer sehr geringen Vorschubgeschwindigkeit gefördert wird, wenn das Walzgerüst unmittelbar hinter dem Ofen angeordnet ist, aus dem das Walzgut abgezogen ist.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sind die Arbeitswalzen über ein Übersetzungsgetriebe mit den angetriebenen exzentrischen Antriebswellen gekoppelt. Alternativ kann es sich jedoch empfehlen, die Arbeiiswalzen unabhängig von den exzentrischen Antriebswellen anzutreiben.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher

■to erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Walzgerüstes;
F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch das Walzgerüst der Fig. 1 mit zugehörigem Getriebe;
F i g. 3 ein abgewandeltes Getriebe für das Walzge-

■ts rüst;

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Arbeitswalzen des Walzgerüstes in Verbindung mit einem Ofen und einem zweiten Walzgerüst;

Fig. 5A, 5B, 5C und 5D schematische Darstellungen von verschiedenen Betriebsphasen der Walzenanordnung,

F i g. 5E eine elliptische Bewegungsbahn einer Walze des Walzgerüstes gegenüber dem Walzgut,

Fig. 6 eine bevorzugte Abwandlung des Walzgerüstes von F i g. 1 und 2, und

Fig.7 eine schematische Darstellung der Bewegung der Walzen des Gerüstes von Fig.6 gegenüber dem Walzgut.
Zu dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Walzgerüst gehören zwei in einem Abstand nebeneinander auf einer Grundplatte 13 montierte Gehäuse 12, an denen in Lagerbuchsen 14 zwei Exzenterwellen 15 und 16 übereinander angeordnet sind. Auf die Exzenterwelle 15 aufgeschoben sind zwei durch einen integralen Verbinder 20 miteinander verbundene Pendelrahmen 17 und 18, deren untere Enden gabelförmig zur Aufnahme je eines Lagerbockes 21 erweitert sind. Eine die oberen Enden der beiden Pendelrahmen 17 und 18 miteinander

verbindende Stange dient als Lager fur zwei dieses Pendelrahmen-Ende mit je einem der beiden Gehäuse 12 koppelnde Lenker 23. In den beiden Lagerböcken 21 sind die Enden einer oberen Arbeitswalze 24 drehbar gelagert, die gemäß F i g. 2 vier Ausnehmungen besitzt, um mehrere Walzstränge gleichzeitig bearbeiten zu können; man könnte jedoch ebensogut eine Arbeitswalze für nur einen Walzenstrang verwenden.

Unterhalb der Walzgut-Transportbahn befindet sich eine ähnliche Arbeitswalze 25, die in ähnlicher Weise gelagert ini wie die zuvor beschriebene Arbeitswalze 24 und deren zugeordnete Elemente durch den Buchstaben A hinter ihrer Bezugszahl gekennzeichnet sind.

In Fig. 1 ist die Walzgut-Vorschubbewegung durch einen Pfeil A, die Rotationsrichtung der Arbeitswalzen 24,25 um ihre eigene Achse durch einen Pfeil B, und die Pendelbewegung der Pendelrahmen 17 und 18 durch einen Pfeil CgekennzeichneL

Zum rotierenden Antrieb der Exzenterwellen 15 und 16 sowie der Arbeitswalzen 24 und 25 diei.i das in F i g. 2 rechts dargestellte Getriebe. Ein auf eine Eingangswelle 30 des Getriebes aufgekeiltes großes Zahnrad 31 kämmt mit einem ähnlichen, auf eine Welle 33 aufgekeilten Zahnrad 32, und ferner ist die Eingangswelle 30 direkt über Kupplungen 35 und eine Antriebswelle 34 mit der unteren Exzenterwelle 16 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Welle 33 über Kupplungen 37 und eine Antriebswelle 36 mit der oberen Exzenterwelle 15 gekoppelt. Außerdem trägt die Eingangswelle 30 ein kleines Zahnrad 38, das mit einem auf einer Welle 41 befestigten Zahnrad 40 kämmt Die Welle 41 treibt die Arbeitswalzen 25 über Kupplungen 42 und eine Antriebswelle um ihre eigene Achse rotierend an. In ähnlicher Weise kämmt ein auf der Welle 33 befestigtes Zahnrad 43 mit einem Zahnrad 44, welches auf einer Welle 45 befestigt ist und über diese auf dem Wege über Kupplungen 46 und eine Antriebswelle die obere Arbeitswalze 24 um ihre eigene Achse rotierend antreibt.

Die Betriebsweise des Walzgerüstes ist in F i g. 5 schematisch und teilweise übertrieben dargestellt. In F i g. 1 und 2 sind die Pendelrahmen 17, 17/4,18,184 so dargestellt, daß sie in einer die Walzgut-Förderbahn rechtwinklig schneidenden gemeinsamen Ebene liegen; in dieser Stellung ist der Spalt zwischen den «5 Arbeitswalzen 24 und 25 aufgrund der Stellung der Exzenterwellen 15 und 16 am kleinsten. Die gleiche Stellung nehmen die erwähnten Elemente auch in F i g. 5A ein, wo ein Block 50 in seiner Dicke reduziert wird. Wenn sich die Exzenterwellen 15 und 16 drehen, dann pendeln die Pendelrahmen 17,18 und 17A 18/4 aus der Vertikalen heraus in eine der Walzgutbewegung entgegengesetzte Richtung und bewegen sich außerdem progressiv von der Walzgut-Förderbahn fort, bis die in Fig. 5B dargestellte Position erreicht ist. Während dieser Bewegung sind die Arbeitswalzen 24 und 25 im Kontakt mit dem Walzgut und werden der Pendelbewegung entgegengesetzt so um ihre eigenen Achsen verdreht, daß sie über das Werkstück hinweg walzen und dessen Dicke progressiv reduzieren. Nach Ablauf eines bestimmten Bewegungsabschnittes im Kontakt mit dem Block 50 werden Hi · '^eitswalzen von diesem entfernt, wie Fig.5B zeigt Anschließend kehren die Arbeitswalzen von links nach rechts oberhalb des Walzgutes zurück, wie Fig.5C und Fig.5D zeigen, bevor sie wieder von rechts nach links bewegt werden und dabei den nächsten Walzschritt am Walzgut ausführen.

Im Zuge der Pendelbewegung der Pendelrahmen 17, 18 und 17Λ, 18Λ führen die Arbeitswalzen 24 und 25 zyklische geschlossene Bahnbewegungen aus, weiche der Form einer Ellipse nahekommen, und die Arbeitswalzen 24 und 25 berühren das Walzgut nur auf einem Teilstück dieser elliptischen Bahn, der Block 50 wild also unter intermittierendem Walzenkoniakt in seiner Dicke progressiv reduziert

Die Bewegungsamplitude der Walzenachsen ist genügend klein, um den Antrieb der Walzen 24 und 25 über universelle Kupplungen 42 und 46 zu ermöglichen. Wegen des intermittierenden Walzenkontaktes mit dem Walzgut ist das auf die Walzen zu übertragende Drehmoment nur ein Bruchteil dessen, was bei normalen Walzgerüsten erforderlich ist

Das Getriebe in dem Getriebekasten von F i g. 2 ist so ausgelegt daß im Walzabschnitt der zyklischen Pendelbewegung der Pendelrahmen, also zwischen den Positionen von Fig. 5A und 5B, jede Arbeitswalze 24 und 25 um ihre eigene Achse mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, welche der Summe aus der an der mit dem Walzgut in Kontakt stehenden Walzenoberfläche aufgrund der Pendelbewegung der Pendelrahmen und einer zusätzlichen Geschwindigkeitskomponente entspricht, welche notwendig ist, dem Walzgut die erforderliche Vorwärtsgeschwindigkeit zu erteilen und einen Schlupf zwischen Arbeitswalzen und Walzgut auszugleichen. Die Zusatzkomponente der Walzenoberflächen-Geschwindigkeit gewährleistet, daß das Walzgut der Block 50 in Förderrichtung vorwärtsbewegt wird und eine Vorwärtskraft auf das Walzgut übertragen wird, weiche der Gegenkraft auf das Walzgut infolge der Dickenreduktion im Walzenständer entgegengerichtel ist. Das Walzgerüst ist somit weitgehend selbstfördernd, und irgendwelche Walzgut-Fördermittel wie die in F i g. 4 dargestellten Greifrollen oder an nachgeordneten Walzgerüsten des Walzwerkes müssen nur eine kleine Zugkraft aufbringen und sicherstellen, daß sich das Walzgut während des Rückhubes der Pendelrahmen (in F i g. 5 von links nach rechts) kontinuierlich weiterbewegt, wenn die Arbeitswalzen 24 und 25 im Leerhub das Walzgut verlassen haben.

Somit werden also die Arbeitswalzen 24 und 25 um ihre Achsen mit Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben, die sich weitgehend mit der Vorschubgeschwindigkeit des Walzgutes vergleichen lassen. Die Gefahr von Hitzerissen oder anderen Beschädigungen an den Arbeitswalzen bei hohen Temperaturen durch das Walzgut 50 werden weitgehend vermieden.

Weil das Walzgerüst selbstfördernd ist, wird auch der Einsatz von Mehrkaliberwalzen möglich, bei denen mehrere Stränge gleichzeitig mit gleicher Geschwindigkeit vorwärtsbewegt werden. Eine äußere Synchronisiereinrichtung für die Stränge ist somit nicht erforderlich.

Die Walzen 24 und 25 werden mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit angetrieben, man braucht sie also nicht bei jeder Umdrehung der Exzenterwellen 15 und 16 zu beschleunigen oder sogar aus dem Start anlaufen zu lassen.

Durch Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Exzenterwellen 15 und 16 gegenüber der Transportgeschwindigkeit des Blockes 50 in das Walzgerüst hinein reduziert man die Größe der Abschnitte am Block 50, die während jeder Exzenterbewegung ausgewalzt werden, und umgekehrt. Aufgrund der von den Arbeitswalzen beschriebenen unten flachen Bahnbewe-

gung ist der Riffelungsgrad am Block 50 sehr klein, und die Abstände dieser Riefen hängen vom Verhältnis der Drehzahl der Exzenterwellen 15 und 16 zur Vorschubgeschwindigkeit des Gußblockes ab. Der ideale Walzweg pro Exzenterumdrehung hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab; eine zu kleine Walzstrecke führt dazu, daß nur die Materialoberfläche bearbeitet und der Walzdruck nicht in die Tiefe dringt, und dieser ist wesentlich kleiner als der entsprechende Walzdruck wäre, wenn man mit stationären Walzenachsen arbeiten würde.

Mit Hilfe des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Walzgerüstes kann eine Dickenreduzierung von etwa 50% erreicht werden. Das Walzgerüst kann das erste Gerüst einer Mehrgerüsiar.ordnursg sein., wobei die weiteren Gerüste übliche Duos oder Quarto-Gerüste sein können. Da das Walzgerüst nach Fig. 1 und 2 das Walzgut mit einer Geschwindigkeit annimmt, die niedriger als üblich ist, ist es möglich, daß das Walzgut, das in das zweite Walzgerüst eintritt, eine Geschwindigkeit von 0,08 m/s, die einzuhaltende minimale Geschwindigkeit bei üblichen Walzgerüsten, besitzt.

Bei einer Mehrgerüstanordnung, die nur aus üblichen Walzgerüsten besteht, hängt die Geschwindigkeit des das letzte Gerüst verlassenden Walzgutes von der Einlaufgeschwindigkeit in das erste Gerüst, die mindestens 0,08 m/s betragen muß, und der gesamten Dickenreduzierung in der Mehrgerüstanordnung ab. Wenn dagegen das erste Walzgerüst ein gemäß den F i g. 1 und 2 ausgeführtes Walzgerüst ist und eine Dickenreduzierung von 50% am Walzgut erzeugt, kann die für die Gesamtreduzierung noch auszuführende Dickenreduzierung in den verbleibenden Walzgerüsten relativ klein bleiben, so daß die Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes aus dem Fertiggerüst der Mehrgerüstanordnung geringer als die Hälfte gegenüber der herkömmlichen Mehrgerüstanordnung ist. Daher arbeiten die Fertiggerüste bei geringeren Walzgutgeschwindigkeiten, so daß die Kühleinrichtung für das Walzgut weniger aufwendig sein kann als für das bisher sehr schnell bewegte Walzgut. Andererseits, wenn die bisherige relativ hohe Abgabegeschwindigkeit des Walzgutes am Fertiggerüst toleriert werden kann, kann bei Verwendung des Walzgerüstes gemäß F i g. 1 und 2 in einer Mehrgerüstanordnung die Querschnittsfläche des zu verarbeitenden Walzgutes verdoppelt werden. Dies führt zu einer entsprechenden Verdopplung in der Menge des ausgewalzten Endproduktes.

Wegen der kleinen Bewegungsamplitude der Achsen der Arbeitswalzen 24 und 25 aufgrund der exzentrischen Pendelrahmenlagerung kann man Einlauf- und Führungseinrichtungen an das Walzgerüst anbauen, ohne Störungen mit den sich bewegenden Lagerböcken befürchten zu müssen.

In F i g. 4 ist die Anordnung des zuvor beschriebenen Walzgerüstes in der Gerüstkette eines Walzwerkes zum kontinuierlichen Walzen von Stangenmaterial schematisch dargestellt, die betreffenden Arbeitswalzen haben auch hier die Bezugszahlen 24 und 25. Das Walzgut in Form des Blockes 50 wird einem Ofen 51 mit Hilfe von zwei Greifwalzen 52,52 entzogen und in das genannte Gerüst eingeführt Das, das Walzgerüst verlassende, in seiner Dicke reduzierte Walzgut wird dann von weiteren Greifwagen 53, 53 erfaßt und dann im Falle einer Mehrgerüstanordnung zwei Drallwalzen 54, 54 übergeben, bevor das Walzgut das zweite Walzgerüst mit den Arbeitswalzen 55, 55 betritt. Anschließend wandert das weiter reduzierte Stangenmaterial durch die restlichen Walzgerüste des Walzwerkes hindurch. Sobald die Stange von den Arbeitswalzen 55 des zweiten Gerüstes erfaßt worden ist, kann man die Greifwalzen vom hindurchgeförderten Walzgut lösen, da jetzt der Vorschub durch die Arbeitswalzen 24 und 25 vom zweiten Walzgerüst besorgt wird.

ίο Durch das in F i g. 2 dargestellte Getriebe werden die Arbeitswalzen 24 und 25 mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit gegenüber ihrer exzentrischen Bewegung angetrieben. Zur Erzielung einer größeren Flexibilität kann man die Arbeitswalzen 24 und 25 auch unabhängig

!5 von den Exzenterwellen 15 und 16 antreiben, wie das Beispiel in F i g. 3 zeigt. Dieses Getriebe hat eine zweite unabhängige Eingangswelle 60, die über Zahnräder 62 und 63 eine Welle 61 antreibt, welche ihrerseits über Gelenkkupplungen 42 die Arbeitswalze 25 antreibt.

Ferner wird von der Welle 61 über Zahnräder 65, 65 eine Welle 64 angetrieben, die über Gelenkkupplungen 46 mit der oberen Arbeitswalzc 24 gekoppelt ist.

Durch die Verwendung hydraulischer Kupplungen kann auf die Arbeitswalzen 24 und 25 das Drehmoment ruckfrei übertragen werden, dies kann sich auf das gesamte oder nur einen Teil des Walzdrehmcmentes erstrecken.

Wie oben schon gesagt, bewegen sich die Achsen der Arbeitswalzen 24 und 25 von F i g. 1 und 2 auf zyklischen geschlossenen Bahnen, welche der Form einer Ellipse angenähert sind. Gemäß F i g. 1 und 2 verläuft die große Achse parallel zur Walzgut-Durchlaufbahn A und das Walzgut wird auf einem Ellipsenbogen zwischen der kleineren Achse und der größeren Achse, also zwischen den Punkten 70 und 71 der Fig.5E gewalzt, wo die elliptische Bewegungsbahn der bearbeitenden Oberfläche einer der Arbeitswalzen mit 73 bezeichnet ist.

Bei einem in F i g. 6 dargestellten bevorzugten abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Lenker 23 und 23/4, welche die Pendelrahmen 17,18 und 17Λ. 18/4 mit den Gehäusen 12 verbinden, gegenüber F i g. 1 in ihrer Länge vergrößert, mit dem Ergebnis, daß die durch die betreffende Walzenachse und Stange 22 bzw. 22,4 verlaufenden Ebenen gegenüber der Vertikalen schiefgestelli sind, wenn der Spalt zwischen den beiden Arbeitsw-lzen am kleinsten ist. Das hat zur Folge, daß die Hauptachsen der Ellipsen 74 und 75, auf denen sich die Walzenachsen zyklisch bewegen, schiefgestellt werden und gegenüber der Durchlaufbahn des Walzgutes in Förderrichtung des Walzgutes konvergieren, wie in F i g. 7 angedeutet ist. Der Walzvorgang am Walzgut erfolgt dann über längere Bahnstücke 76-77 und 78-79 mit geringerer Krümmung als bei dem Ausführungsbeispiel von

Fig.5E. Daraus ergeben sich zwei Vorteile: Erstens ist der Kontaktbogen jeder Walze mit dem Walzgut in jedem Augenblick kleiner, und zweitens treffen die Arbeitswalzen eingangs bei jedem Zyklus mit einer geringeren Wucht auf. Dadurch wird die auf den

Walzenständer übertragene Walzbelastung und die Schlagwirkung auf den Walzenständer verringert

In Fig.7 verläuft die Hauptachse der elliptischen Bewegungsbahn gegenüber der Walzgut-Durchlaufbahn vorzugsweise unter einem Winkel von 20°.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Walzgerüst mit an Pendelarmen drehbar gelagerten, intermittierend und gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten auf das Walzgut einwirkenden Arbeitswalzen, bei dem die auf einer exzentrischen Antriebswelle gelagerten Pendelrahmen über Lenker und zugeordnete Antriebseinrichtungen synchron angetrieben und die Arbeitswalzen auf geschlossen, ellipsenangenäherten Bahnen bewegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzen (24,25) angetrieben sind.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dad-jrch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzen (24, 25) über ein Übersetzungsgetriebe (40, 38; 44, 33) mit den angetriebenen exzentrischen Antriebswellen (15,16) gekoppelt sind.

3. Wälzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzen (24, 25) unabhängig von den exzentrischen Antriebswellen (15, 16) angetrieben sind (F i g. 3).