DE2606908C2 - Verbundwalze mit Walzenring aus zugspannungsempfindlichem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundwalze mit einem Walzenkern und einem darauf mit Hilfe einer Konushülse befestigten Walzenring aus zugspannungsempfindlichem Material.

Es ist bekannt, Walzen z. B. für das Walzen von insbesondere Stahl aus mehreren Teilen aus verschiedenen Werkstoffen herzustellen. Damit kann unterschiedliehen Anforderungen an das Material, wie diese an verschiedene Teile der Walze zu stellen sind, besser Rechnung getragen werden. Gewöhnlich wird bei solchen Verbundwalzen der Kern aus Stahl hergestellt, der zwar den beim Walzen auftretenden Kräften und so Belastungen gut zu widerstehen vermag, jedoch den Nachteil begrenzter Verschleißfestigkeit hat. Es ist daher bekannt, die Walzfläche in Form eines auf dem Walzenkern aufgebauten Ringes aus Hartmetall auszuführen. Solche Verbundwalzen ermöglichen ferner die Verwendung verbrauchter Hartgußwalzen als Walzenkern. Hartmetall ist jedoch sehr spröde und besitzt eine große Zugspannungsempfindlichkeit. Der Walzenkern nimmt im Betrieb in der Regel eine höhere Temperatur als der gut gekühlte Walzenring an und dehnt sich daher stärker aus als dieser. Wenn der Walzenring starr aufgespannt ist, beispielsweise durch Schrumpfen, Kleben oder Konushülsen, können die durch die unterschiedliche Wärmedehnung im Walzenring hervorgerufenen Zugspannungen diesen zum Zerreißen bringen, sofern es sich nicht um Walzen sehr kleinen Durchmessers handelt (DT-OS 24 49 562). Man hat deshalb Konstruktionen entwickelt, die den Walzenring durch axiale Einspannung halten (DT-AS 12 86 490; DT-OS 19 48 424). Da diese aber nicht immer ausreicht, muß man für eine ergänzende radiale Abstützung sorgen, so daß das Problem der unterschiedlichen radialen Wärmedehnung nicht ausgeschaltet ist. Ferner ist es bekannt, den Walzenkern hohl auszubilden und ihn durch im Hohlraum wirkenden Überdruck (DT-OS 23 14 502) oder durch entsprechende radiale Vorspannung (DT-OS 19 61 942) gegen den aufzuspannenden Walzenring zu pressen. Das Problem der unterschiedlichen Wärmedehnungen wird dadurch nicht beseitigt. Durch die Anwesenheit eines flüssigen Druckmittels kenn es sogar verstärkt werden. Diese dem Schrumpfverfahren nicht unähnlichen Methoden erfordern ebenso wie das Schrumpfen eine sehr maßgenaue Bearbeitung der zusammenwirkenden Sitzflächen von Walzenring und Walzenkern, was mit erheblichen Kosten verbunden ist.

Es ist ferner bekannt, die Notwendigkeit einer sehr maßgenauen Bearbeitung durch eine im Längsschnitt wellenförmige Ausbildung der Konushülse (DT-PS 86 98 92) zu vermeiden. Die Hülse wird axial eingespannt, wodurch sich die Wellen der Hülse in radialer Richtung ausdehnen und sich an der Oberfläche der Welle un-.¹ der Bohrung anlegen. Da die Wellen sehr steil ausgeführt werden müssen, um der axialen Spannung nachgeben zu können, können sie in der Radialrichtung nicht nachgeben. Dies entspricht auch dem Sinn solcher Hülsen, da sie eine starre, gut zentrierende Verbindung bewirken sollen. Es bleibt also der Nachteil bestehen, daß bei Wärmeausdehnung der Welle sehr große 2'ugspannungen auf das auf der Welle befestigte Werkstück bzw. den Walzenring ausgeübt werden. Außerdem haben die bekannten Hülsen den Nachteil, daß sie nur für kurze axiale Baulängen brauchbar sind, weil sich die Hülsenwellen nicht mit gleicher Kraft un die zu verbinderden Oberflächen anlegen.

Bei einer weiteren bekannten Konushülse, bei der sich die Wellen in axialer Richtung erstrecken (US-PS 26 12 376), müssen die Wellen ebenfalls sehr steil ausgebildet sein. Die Konushülse ist sonst in Umfangsrichtung nicht genügend nachgiebig, um sich bei axialer Einspannung auf den Konus zu erweitern und dadurch den Walzenring festzuspannen. Auch diese Konushülse kann daher in radialer Richtung nicht nachgeben, so daß bei Erwärmung der Welle sehr große Zugspannungen im Walzenring auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verbundwalze zu schaffen, bei der der Walzenring in radialer Richtung zuverlässig unterstützt ist und bei der auch bei Erwärmung des Walzenkerns am Walzenring keine unzulässigen Zugspannungen auftreten.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Konushülse als Radialfeder mit einem im Längsschnitt im wesentlichen geradlinig verlaufenden Hülsenteil und daran versetzt nach außen und innen vorstehenden Stützvorsprüngen ausgebildet ist.

Durch Verwendung einer solchen Radialfeder mit entsprechender Stärke der Federkraft kann für einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen, wie z. B. Walzengröße, Walzendruck, Wärmeausdehnungsverhalten des Walzenkerns und -rings, Zugfestigkeit des Walzenrings usw., eine zuverlässige Halterung des Walzenrings erreicht werden. Dabei kann gemäß der Erfindung vorgesehen werden, daß die Stärke der Federkraft der Radialfeder einstellbar ist, wodurch eine Anpassung an unterschiedliche Maßverhältnisse, die durch die Herstellungstoieranzen bedingt sein können,

und an verschiedene Arbeitsbedingungen ohne Wechsel der Radialfeder möglich ist. Aufgrund der Ftderwirkung wird der Walzenring nicht nur in radialer Richtung festgehalten. Durch die mit der Stärke der Federkraft anwachsenden Reibungskräfte zwischen Walzenkern, Konushülse und Walzenring wird der Walzenring Luch an axialen Verschiebungen und Drehbewegungen relativ zum Walzenkern gehindert. Dadurch, daß der die Stützvorsprünge tragende Hülsenteil im Längsschnitt eine im wesentlichen geradlinige Erstreckung hat, kann vermieden werden, daß sich Teile der Konushülse beim Einschieben in den Zwischenraum zwischen Walzenring und Walzenkern so verformen, daß daraus eine über den Bereich der Konushülse ungleichmäßige Federkraft resultieren würde, und daß die Federkraft nicht mehr eindeutig aus der zum Einschieben der Hülfe aufgewendeten Kraft berechnet werden kann.

Der zwischen den an dem Walzenkern bzw. am Walzenring anliegenden Stützvorsprüngen befindliche Hülsenteil wirkt als Federkörper. Die Stützvorsprünge sind zweckmäßigerweise ringförmig. Sie können aber auch achsparallel, schraubenförmig oder punktweise angeordnet sein. Dadurch, daß die Konushülse iängsgeschlitzt ist, kann die Federwirkung im Vergleich zu einer ungeschützten Konushülse erfindungsgemäß verbessert werden.

Durch Ausrüstung der Konushülse mit einer Spannvorrichtung, die Mittel zum Ansetzen einer Einrichtung zum Messen der Spannkraft oder des Spannwegs einschließt, kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform die radiale Federkraft genau dosiert werden.

Damit die Federkraft der Hülse durch die zum Einschieben erforderliche Kraft möglichst sicher bestimmt werden kann, sollten beim Einschieben der Konushülse klar definierte Verhältnisse auch bezüglich der Lage der beteiligten Komponenten vorhanden sein. Zweckmäßig ist es deshalb, den Walzenring vorher durch von der Konushülse gesonderte Mittel zu justieren. Dazu können zentrierte Ringe dienen, die den Walzenring beiderseits flankieren und axial zusammengepreßt werden, um über schräge Flanken den Walzenring zu zentrieren. Diese Ringe dichten ferner den Raum zwischen dem Walzenring und den zu seiner Halterung dienenden Teilen gegenüber dem Kühlmedium ab.

Durch eine Spannvorrichtung zum axialen Einspannen des Walzenringes und davon unabhängigen Einspannen der Konushülse wird ein besonders einfacher Aufbau der Verbundwalze erreicht. Diese kombinierte Spannvorrichtung kann nämlich einen auf einem Gewinde des Walzenkerns sitzenden Spannring umfassen, der einerseits unmittelbar auf die den Walzenring zentrierenden Ringe wirkt und andererseits Schrauben enthält, die nach dem Zentrieren des Walzenringes zum Spannen der Konushülse dienen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform wird im folgenden anhand der Zeichnung dargestellt, die in einer einzigen Figur einen Längsschnitt eines Teiles einer erfindungsgemäßen Verbundwalze zeigt.

Der Walzenkern 1 bildet einen Konus 2, in dessen Bereich der Walzenring 3 zu befestigen ist. An das dickere Ende der Konusfläche 2 schließt sich ein Bund 4 an, an dem sich axial ein auf dem Walzenkern zentrierter Ring 5 abstützt, der auf der Konusseite durch eine schräge Schulter 6 begrenzt ibt.

Auf der Konusfläche 2 des Walzenkerns 1 sitzt die Konushülse, die sich aus einem allgemein mit 7 bezeichneten Hülsenteil und einem Ring 8 einstückig zusammensetzt. Der Hülsenteil ist in Längsrichtung 1 lmal geschlitzt. Der dargestellte Längsschnitt ist durch einen solchen Schlitz geführt und daher im Bereich der Hülse nicht schraffiert. Der Ring 8 hält die durch die Schlitze getrennten Hülsenteile zusammen.

Der Hülsenteil 7 besteht aus einem hohlzylindrischen Teil 9, der am Außenumfang ringförmig umlaufende Vorsprünge 10 und am Innenumfang ringförmig

ίο umlaufende Vorsprünge 11 trägt. Die äußeren und inneren Vorsprünge sind in Axialrichtung versetzt angeordnet. Je eine Gruppe von zwei inneren und einem äußeren Vorsprung bildet eine Radialfeder, da der hohlzylindrische Hülsentei! bei gegensinniger Krafteinwirkung auf die äußeren und inneren Vorsprünge biegend nachgeben kann. Die äußeren Vorsprünge 10 der Hüise hegen in einer Zylinderfläche, die der Bohrung des Walzenrings 3 entspricht. Selbstverständlich könnte die Bohrung des Walzenrings auch konisch ausgeführt sein-, im Hinblick auf die Festigkeitseigenschaften des Walzenkerns sowie auf eine leichtere Herstellbarkeit des Walzenrings wird jedoch eine Ausführung vorgezogen, bei der die Konizität auf den Walzenkern beschränkt ist. Der Ring 8 der Konushülse ragt radial nach außen über die von den Vorsprüngen 10 definierte Zylinderfläche in den Bereich des Walzenrings 3 hinaus. In diesem Bereich enthält er Gewindebohrungen 12, die nach dem Einsetzen von Schrauben zum Ausziehen der Hülse bei der Demontage des Walzenrings dienen.

In Abstand angrenzend an das dünnere Ende der Konusfläche 2 ist auf dem Walzenkern ein Gewinde 13 vorgesehen. Dieses Gewinde trägt einen Gewindering 14, der am Umfang Bohrungen 15 zum Angriff eines Werkzeugs zum Verschrauben des Rings enthält. Auf seiner dem Walzenring 3 zugewendeten Seite bildet er eine Anschlagfläche 16, die mit einem auf dem Hülsenring 8 zentrierten Ring 17 zusammenwirkt, dessen dem Walzenring 3 zugewendete Flanke 18 entgegengesetzt gleich schräg verläuft wie die Flanke 6 des Rings 5. Zwischen diesen Flanken ist der Walzenring 3 mit entsprechend geschrägten Seitenflächen 19 und 20 eingespannt und — unabhängig von der Wirkung der Hülse 7 — zentrierbar.

Der Gewindering 14 enthält Gewindebohrungen 21 mit Schrauben 22, die auf einem dem Hülsenring 8 vorgelagerten Druckring 23 wirken, der zur Übertragung der Kräfte der Schrauben 22 au^f den Hülsenring 8 und zu dessen Schonung dient.

Bei der Montage verfährt man, nachdem zunächst die in der Zeichnung dargestellte Anordnung hergestellt wurde, in der Weise, daß zunächst der Gewindering 14 gegen die Anordnung verspannt wird, so daß der Walzenring 3 zwischen den Zentrierringen 5 und 17 zentriert wird. Die dabei hergestellte feste und dichte Verbindung zwischen den Zentrierringen und dem Walzenring bleibt auch im späteren Betrieb erhalten and bewirkt eine Abdichtung der zwischen dem Walzenring und ihn haltenden Teilen eingeschlossenen Räume. Danach werden die Schrauben 22 gleichmäßig unter Messung des zu ihrem Anzug benötigten Drehmoments oder des Verdrehwegs angezogen, bis die Hülse 7 eine Lage erreicht hat, von der man durch vorherige Berechnung festgestellt hat, daß sie die für die Halterung des Walzenrings erforderliche Radialspannung gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche.

1. Verbundwalze mit einem Walzei .n und einem darauf mit Hilfe einer Konushülse befestigten Walzenring aus zugspannungsempfindlichem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Konushülse (7) als Radialfeder mit einem im Längsschnitt im wesentlichen geradlinig verlaufenden Hülsenteil (9) und daran versetzt nach außen und innen vorstehenden Stützvorsprüngen (10, 11) ausgebildet ist.

2. Verbundwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Federkraft der Radialfeder einstellbar ist.

3. Verbundwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorsprünge (10, 11) ringförmig sind.

4. Verbundwalze nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konushülse (7) längsgeschlitzt ist.

5. Verbundwalze nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konushülse (7) mit einer Spannvorrichtung ausgerüstet ist, die Mittel zum Ansetzen einer Einrichtung zum Messen der Spannkraft oder des Spannwegs einschließt.

6. Verbundwalze nach einem der Ansprüche 1 bis

5, gekennzeichnet durch am Walzenkern (1) zentrierte und axial spannbare Ringe (5,17), die über schräge Flanken (6, 18, 19, 20) mit dem Walzenring zusammenwirken.

7. Verbundwalze nach einem der Ansprüche 1 bis

6, gekennzeichnet durch eine Spannvorrichtung zum axialen Einspannen des Walzenrings (3) und davon unabhängigen Einspannen der Konushülse (7).