DE2507233A1

DE2507233A1 - Walzwerk

Info

Publication number: DE2507233A1
Application number: DE19752507233
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Christ; Rolf Lehmann
Original assignee: Escher Wyss AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1975-02-13
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1976-08-26
Also published as: US4059976A; FR2300628B1; ES445027A1; FR2300628A1; ATA118375A; AT341984B; NL7502426A; CH587689A5; DE2507233C2; GB1491411A; CA1035178A; JPS5263144A; IT1055233B; JPS5422416B2; SE7600226L; BE838575A

Description

P. 4,875 ESCHEH VvYSS Aktiengesellschaft, Zürich/ Schweiz

Walzwerk

Die Erfindung betrifft ein Walzwerk zum Walzen von bahnförmigen Materialien mit zwei Arbeitswalzen, zwischen welchen das Material in einer Walzebene gewalzt wird und welche auf Stützwalzen abgestützt'sind.

Walzwerke dieser Art werden z.B. zum Walzen von Blechen und Folien in kaltem Zustand verwendet. Dabei treten sehr hohe Liniendrücke mit Werten von bis zu 300Ö kp/cm und darüber auf. Da dabei die Bleche oder Folien mit sehr engen Toleranzen gewalzt werden müssen und die Durchbiegung der Arbeitswalzen daher äusserst klein sein muss, bestehen Schwierigkeiten mit der Anordnung der entsprechend gross dimensionierten Stützwalzen. Oft müssen die Stützwalzen selbst wieder auf weitere Stützwalzen abgestützt

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werden, so dass sich komplizierte und teure Konstruktionen ergeben. Damit die Anordnung der Stützwalzen möglich ist, müssen in vielen Fällen die Durchmesser der Arbeitswalzen verhältnismässig gross gewählt werden, was zu unnötigen Verlusten an Arbeitsleistung führt. Für den Walzvorgang sind nämlich Arbeitswalzen mit kleinem Durchmesser günstiger als Walzen mit grösseren Durchmessern,da bei den ersteren die Reibungsarbeit zwischen der Oberfläche der Walze und dem gewalzten Material kleiner ist als bei grösseren Walzen. Diese Reibungsarbeit ist im Gegensatz zur Verformungsarbeit eine reine Verlustleistung, die so klein wie möglich gehalten werden muss. Trotz allem ist es nicht möglich, bei den bekannten Walzwerken eine Durchbiegung vollständig auszuschliessen,

Die Erfindung hat die Schaffung eines Walzwerkes zum Ziel, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist, eine vollständige AusSchliessung der Durchbiegung von Arbeitswalzen ermöglicht, dabei wesentlich einfacher und leichter als die bekannten Walzwerke ist und zusätzlich noch eine kleinere Antriebsleistung erfordert.

Das erfindungsgemässe Walzwerk,durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwalzen Durchbiegungsausgleichwalzen mit hydrostatischen Stützelementen sind, die an einem feststehenden Träger geführt sind und auf welchen ein um den Träger drehbarer Walzenmantel

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abgestützt ist, wobei die Stützelemente in jeder Stützwalze entlang der Druckstelle, an welcher die Stützwalze auf die Arbeitswalze einwirkt, in einer Stützebene, die durch die Achsen der Ärbeitswalze und der Stützwälze führt, angeordnet sind.

Bei einer derartigen Anordnung wird die aus der Belastung der Arbeitswalze sich ergebende Durchbiegung vollständig vom Träger der Durchbiegungsausgleichvalze übernommen, so dass der Mantel der Durchbiegungsausgleichwalze und somit auch die Arbeitswalze gerade bleiben können. Da die Durchbiegung des Trägers der Durchbiegungsausgleichwalze ohne zu stören verhältnismässig grosse Werte annehmen kann, genügt in allen praktischen Fällen zur Erreichung der höchsten Liniendrücke die Abstützung dner Arbeitswalze mit zwei Stützwalzen mit verhältnismässig kleinem Durchmesser. Dadurch wird nicht nur das Walzwerk wesentlich vereinfacht \ es wird dadurch konstruktiv die Verwendung von Arbeitswalzen mit kleineren Durchmessern als bisher ermöglicht, was zu einer Verminderung der Reibungsarbeit beim Walzen und somit der zur Verformung einer gegebenen Materialmenge erforderlichen Arbeit führt.

Dabei kann jede Arbeitswalze auf zwei Stützwalzen mit hydrostatischen Stützelementen abgestützt sein, deren Winkel der beiden Stützebenen zur Walzebene des Materials

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gleich sind. Ein derart ausgebildetes Walzwerk hat den Vorteil, dass es in gleicher V/eise in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann.

Es ist Jedoch auch möglich, jeder Arbeitswalze zwei Stützwalzen zuzuordnen, die verschiedene Durchmesser haben, und dass die Winkel ihrer Stützebenen zur Walzebene des Materials verschieden sind, wobei der Winkel der Walze mit dem kleineren Durchmesser kleiner und der Winkel der Walze mit dem grösseren Durchmesser grosser ist. Bei dieser Anordnung übernimmt eine der Stützwalzen den grössten Teil der Anpresskraft der Arbeitswalze, und zwar unter günstigen Bedingungen, da ihre Anpresskraft steil zur Walzebene steht. Die andere, kleinere Stützwalze braucht hingegen nur eine kleine seitliche Komponente aufzunehmen, die sich im wesentlichen aus der auf das gewalzte Material ausgeübten Zugkraft ergibt.

Zu diesem Zweck kann vorzugsweise die Stützwalze mit dem kleineren Durchmesser, in Bewegungsrichtung des Materials betrachtet, hinter der Arbeitswalze angeordnet sein.

Vorzugsweise kann jedoch mindestens eine der Arbeitswalzen mit einer Stützwalze versehen sein, deren Stützebene senkrecht zur Walzebene steht, und .eine seitliche Stützvorrichtung vorgesehen sein, die, in Bewegungsrichtung des Materiales betrachtet, hinter der Arbeitswalze liegt. Bei einer derartigen Anordnung wird die vertikale Anpresskraft von der parallel zur Walzebene verlaufenden seitlichen Kraft

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getrennt und unabhängig von dieser aufgenommen. Die Stützwalze braucht dabei nur die Anpresskraft aufzunehmen und nicht eine grössere Komponente, wie es bei einer schrägen Anordnung der Fall ist. Andererseits braucht die seitliche Stützvorrichtung unabhängig von der Anpresskraft nur die seitliche Kraft aufzunehmen, die sich, wie bereits erwähnt, aus der Zugkraft ergibt, mit welcher das Material durch das Walzwerk gezogen wird.

Dabei kann die seitliche Stützvorrichtung ebenfalls eine Durchbiegungsausgleichwalze mit hydrostatischen Stützelementen sein.

Es ist jedoch möglich, die Stützvorrichtung mit mindestens einem hydrostatischen Element auszubilden, das mit seiner Stützfläche direkt auf der Oberfläche der Arbeitswalze abgestützt ist, und dem als hydraulisches Druckmedium ein Kühlmittel zur Kühlung der Arbeitswalze zugeführt wird. Auf diese Weise wird zusätzlich zu einer Vereinfachung des Walzwerkes noch die willkommene Wirkung einer zusätzlichen intensiven Kühlung der Oberfläche der Arbeitswalze erhalten.

Diese Kühlung kann noch dadurch wesentlich verstärkt werden, dass jeder Arbeitswalze zwei seitliche Stützvorrichtungen zugeordnet sind, deren Stützebenen in einer gemeinsamen, zur Walzebene parallelen Ebene

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liegen, wobei die Stützvorrichtungen in entgegengesetzten Richtungen auf die Arbeitswalze einwirken, und die Zuleitung des hydraulischen Druckmediums mit einer Regelvorrichtung versehen ist, welche zur Steuerung der Differenz der Anpresskräfte der beiden seitlichen Stützvorrichtungen in Abhängigkeit von der auf das gewalzte Material einwirkenden Zugkraft dient.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter·Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigt:

Fig.1 einen schematischen Schnitt durch ein er-

findungsgeiaässes Walzwerk, senkrecht zu den Achsen der Walzen,

Fig.2 einen der Fig-1 entsprechenden Schnitt einer anderen Ausführungsform des Walzwerkes mit der schematischen Darstellung einer Regelvorrichtung zur Anpassung der hydraulischen Drücke der Walzen an die Zugkraft der gev/alzten Bahn und

Fig.3 einen den Figuren 1 und 2 entsprechenden

Schnitt einer weiteren Ausführungsform des Walzwerkes mit dem Schema einer Regelvorrichtung zur Anpassung der hydraulischen Drücke.

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In der Fig.1 ist ein Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen 1 und 2 dargestellt, die zum Walzen einer Bahn 3 dienen. Die Bahn 3 kann ein metallisches Band oder eine metallische Folie, z.B. eine Aluminiumfolie, sein. Zwischen den Arbeitswalzen 1 und 2 befindet sich eine Walzebene E, entlang welcher die Bahn bewegt wird. Zum Anpressen der Arbeitswalzen 1, 2 und zu ihrem Abstützen sind Stutzwalzen 4 vorgesehen, die im vorliegenden Fall alle gleich sind. Jede Arbeitswalze 1, 2 ist auf den Mänteln 5 zweier Stützwalzen 4 abgestützt, die jeder um einen Träger 6 drehbar sind, Die Walzenmantel 5 sind auf den Trägern 6 über kolbenartige hydrostatische Stutζelemente 7 abgestützt, die in Bohrungen 8 des Trägers 6 geführt sind. Diese Stutzelemente können nach der US-PS 3.802.044 ausgebildet sein. Es kann dabei in jedem Träger 6 ein einziges, längliches Stützelement vorgesehen sein,oder es kann eine Reihe von Stützelementen vorgesehen werden, die in zylindrischen Bohrungen angeordnet sind.

Im vorliegenden Fall sind die Stützelemente 7 rund und in zylindrischen Bohrungen 8 geführt, die an hydraulische Leitungen 10, 11 und 12 angeschlossen sind. Die Leitungen 10, 11 und 12 können zur Erzielung verschiedener Stützkräfte in verschiedenen Bereichen der Walzen 4 verschiedene Drücke aufweisen, wobei z.B. die Bohrungen 8 der

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Stützelemente 7 an den Rändern der Walze kleinere Drücke und somit eine kleinere Anpresskraft haben können als die im mittleren Bereich der Walzen 4 befindlichen Elemente. Wie eingehend in der erwähnten US-PS 3.802.044 beschrieben ist, können die Stützelemente 7 hydrostatische Lagertaschen 13 aufweisen, die durch Drosselbohrungen 14 mit dem Zylinderraum in der betreffenden Bohrung 8 verbunden sind. Der Spalt zwischen dem Element 7 und der Wand der Bohrung 8 ist durch eine Dichtung 15 abgedichtet.

Aus Gründen der Anschaulichkeit wurde das Stützelement 7 nur bei einer Walze in der Fig.1 im Schnitt dargestellt. Es versteht sich, dass auch alle anderen Stützelement e in dieser Figur und in den übrigen Figuren gleich ausgebildet sein können.

Bei der Anordnung nach der Fig.1 wirken die hydraulischen Kräfte der Stützelemente 7 in Stützebenen S1 und S2, die mit der Walzebene E zwei gleiche WinkelcA und ^L-2 bilden. Wegen dieser symmetrischen" Anordnung ist das vorliegende Walzwerk zum Betrieb in beiden Richtungen geeignet. In der Fig.1 ist noch mit Z eine Zugkraft bezeichnet, mit welcher eine nicht dargestellte Zugvorrichtung die Bahn 3 durch das Walzwerk zieht.

Die Fig.2 zeigt ein Walzwerk mit unsymmetrischer Anordnung der Walzen. So sind den Arbeitswalzen 1 und 2

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je zwei grosse Stützwalzen 20 und zwei kleine Stützwalzen 21 zugeordnet. Die grossen Stützwalzen 20 haben Träger 22, Mantel 23 und Stützelemente 24,die gleich ausgebildet sein können, wie die Stützelemente 7 aus der Fig.1. Die kleineren Walzen 21 haben Träger 25, Mntel 26 und Stützeismente

Wie aus der Fig.2 hervorgeht, wirken die Walzen 20 mit ihren Stützelementen 24 in Stützebenen S3, die zu der Walzebene E unter einem Winkel cA stehen. Die kleineren Walzen 21 wirken mit ihrer Kraft in Ebenen S4, die mit der Walzebene E einen Winkel oC. bilden. Der Winkel </- ist dabei wesentlich grosser als der Winkel C^-a»

In der Fig.2 ist noch eine durch einen Elektromotor angetriebene Trommel 31 dargestellt, die zum Aufrollen der Bahn 3 dient. Die hydraulischen Stützelemente 24 und 27 werden mit hydraulischem Druckmittel versorgt, das durch eine Pumpe 32 einem Behälter 33 entnommen wird. Das Druckmittel wird den Zylindern der Stützelemente 24 durch Leitungen 34 direkt zugeführt, während es den Zylindern der Elemente 27 über ein Drosselorgan 34' durch Leitungen 35 zugeführt wird. Dem Drosselorgan 34' ist^%eine Regelvorrichtung 36 zugeordnet, welcher durch Signalleitungen 37 und Signale zugeführt werden, die von den Drücken in den Leitungen 34 und 35 abhängig sind. Gleichzeitig erhält der Regler 36 durch eine Signalleitung 40 ein Signal, das vom

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Drehmoment des Motors 30 und somit von der Zugkraft Z abhängig ist. Der Regler 36 hat die Aufgabe, durch Betätigung des Drosselorganes 34' das Verhältnis der Drücke in den Leitungen 34 und 35 so zu steuern, dass die Kräfte, mit welchen die Walzen 20 und 21 auf die Arbeitswalzen 1, 2 einwirken, mit der Zugkraft Z im Gleichgewicht sind.

Die Fig.3 zeigt ein Walzwerk, bei welchem Stützwaizen 50 vorgesehen sind, deren Stützebenen S4 senkrechtzur Walzebene E stehen. Zur seitlichen Abstützung der Walzen 1,2 in einer zur Walzebene E parallelen Ebene S5 sind Stützvorrichtungen 51 ,52\m*gesehen. Die seitlichen Stützvorrichtungen 51 und 52 enthalten jede einen parallel zur Walze 1 bzw. 2 verlaufenden Träger 53, auf welchem hydraulische Zylinder 54 von Stützelementen 55 befestigt sind. Den Zylindern 54 wird durch hydraulische Leitungen 56 und 57 ein hydraulisches Druckmittel zugeführt, mit dessen Hilfe die Stützelemente gegen die Arbeitswalzen 1, 2 angepresst werden.

Bei der Anordnung nach der Fig.3 stützen sich die Stützelemente 55 nicht gegen die innere Wand eines Zylindermantels, sondern direkt gegen die Oberflächen der Arbeitswalzen 1,.2 ab. Als hydraulisches Medium wird in diesem Fall ein Kühlmittel verwendet, das zur Kühlung der Arbeitswalzen 1, 2 dient und z.B. eine Emulsion von OeI in V/asser ,oder ein OeI, vorzugsweise Pflanzenöl, sein kann.

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Wie aus der Pig.3 hervorgeht, wird die hydraulische Druckflüssigkeit für die Leitungen 56 und 57 durch eine Pumpe 58 einem Behälter 60 entnommen. Den Zylindern 54 der Stützvorrichtung 52 wird die Druckflüssigkeit mit vollem Pumpendruck zugeführt. Die Leitung 56 ist hingegen an die Pumpe 58 über ein Drosselorgan 61 angeschlossen, das durch eine Regelvorrichtung 62 betätigbar ist. Der Regelvorrichtung 62 werden durch Signalleitungen 63 und 64 Messsignale der Drücke in den Leitungen 56 und 57 zugeführt. Ausserdem erhält die Regelvorrichtung 62 durch eine Signalleitung 65 ein Signal, das vom Drehmoment des Motors 30 abhängig ist, welcher die Trommel 31 antreibt.

Die Regelvorrichtung 62 hat die Aufgabe, in den Leitungen 56 und 57 eine Druckdifferenz auszubilden, welche zur Folge hat, dass alle horizontalen Kräfte im Walzwerk, und zwar die Zugkraft Z und die Anpresskräfte der Elemente 55 der seitlichen Stützvorrichtungen 51 und 52,im Gleichgewicht sind.

Die Verwendung des Kühlmittels als. Druckmittel für die Elemente 55 hat den Vorteil, dass dabei die Arbeitswalzen 1 und 2 intensiv gekühlt werden. Das Kühlmittel strömt aus den Stützelementen 55 durch einen engen Spalt entlang der Oberflächen der Walzen 1 und 2 aus, wobei ein besonders guter Wärmeübergang besteht. Durch das Kühlmittel wird auf diese

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Weise die Wärme abgeleitet, bevor sie in grösserem Mass in das Innere der Walze vordringen kann.

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Claims

- 13 Patentansprüche

Walzwerk zum Walzen von bahnförmigen Materialien mit zwei Arbeitswalzen, zwischen welchen das Material in einer Walzebene gewalzt wird und welche auf Stützwalzen abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwalzen (4,20,21,50) Durchbiegungsausgleichwalzen mit hydrostatischen Stützelementen (7,24,27) sind, die an einem feststehenden Träger (6) geführt sind_}und auf welchen ein um den Träger drehbarer Walzenmantel (5) abgestützt ist, wobei die Stützelemente in jeder Stützwalze entlang der Druckstelle, an welcher die Stützwalze auf die Arbeitswalze einwirkt, in einer Stützebene (S1 ,S2,S3,S4,35), die durch die Achsen (A,B) der Arbeitswalze (1,2) und der Stützwalze führt, angeordnet sind.
2. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Arbeitswalze (1,2 ) auf zwei Stützwalzen (4) mit hydrostatischen Stützelementen (7) abgestützt ist, wobei die Winkel ( d^ c^-₂) der beiden Stützebenen (S1, S2) zur Walzeböne (E) des Materials gleich sind (Fig.1).
3. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arbeitswalze (1, 2) zwei Stützwalzen (20, 21) zugeordnet sind, die verschiedene Durchmesser haben, und dass

der
die Winkel (0C₃, ^)/Stützebenen (S3, S4) zur Walzebene (E)

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des Materials verschieden sind, wobei der Winkel {a'~^) der V/alze (21) mit dem kleineren Durchmesser kleiner und der Winkel (^-o) der Walze (20) mit dem grösseren Durchmesser grosser ist.
4. Walzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwalze (21) mit dem kleineren Durchmesser, in Bewegungsrichtung des Materiales (3) betrachtet, hinter der Arbeitsv/alze (1) angeordnet ist (Fig.2).
5. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Arbeitswalzen (1 , 2) mit einer Stützwalze (50) versehen ist, deren Stützebene (S4) senkrecht zur Walzebene (E) steht, und dass eine seitliche Stützvorrichtung (52) vorgesehen ist, die,in Bewegungsrichtung des Materiales (3) betrachtet, hinter der Arbeitswalze (1 , 2) liegt.
6. Walzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Stützvorrichtung ebenfalls eine Durchbiegungsausgleichwalze mit hydrostatischen Stützelementen ist.
7. Walzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (52) mindestens ein hydrostatisches Stützelement (55) aufweist, das mit seiner Stützfläche direkt auf der Oberfläche der Arbeitswalze (1, 2)

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abgestützt ist, und dem als hydraulisches Druckmedium ein Kühlmittel zur Kühlung der Arbeitswalze zugeführt -wird.
8. Walzwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arbeitswalze (1, 2) zwei seitliche Stützvorrichtungen (51, 52) zugeordnet sind, deren Stützebenen in einer gemeinsamen, zur Walzebene parallelen Ebene (S5) liegen, ■wobei die Stützvorrichtungen (51 , 52) in entgegengesetzten Richtungen auf die Arbeitsv/alze (1, 2) einwirken, und dass die Zuleitung (56, 57) des hydraulischen Druckmediums mit einer Regelvorrichtung (61, 62) versehen ist, welche zur Steuerung der Differenz der Anpresskräfte der beiden seitlichen Stützvorrichtungen (51, 52) in Abhängigkeit von der auf das gev/alzte Material (3) einwirkenden Zugkraft (Z) dient.

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