DE2612744C2

DE2612744C2 - Gleitlager für Walzgerüstwalzen

Info

Publication number: DE2612744C2
Application number: DE2612744A
Authority: DE
Inventors: Koichi Ichihara Ikariishi; Kanji Kondo; Toko Chiba Teshiba
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1975-03-29
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE2612744A1; GB1514871A; US4093321A; JPS51112760A; JPS5411144B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager für Walzgerüstwalzen mit einer auf dem konischen Abschnitt des Walzenzapfens angeordneten, außca zylindrischen Hülse, die in einer in einem Lagergehäuse aufgenommenen Lagerbuchse in einem tragfähigen Sehmiermittelfilm läuft, mit einer Vorrichtung zum Sichern der Hülse gegen Drehung relativ zum Walzenzapfen mit einem in einer walzenzapfenseitigen und in einer hülsenseitigen Ausnehmung mit radialem Spiel aufgenommenen, formschlüssig auf den Walzenzapfen und die Hülse einwirkenden Sicherungselement.

Bekannte Gleitlager der vorstehend bezeichneten Art beispielsweise das Lager gemäß der DE-AS 54 108. verfugen über eine Lageroberfläche mit einem (tragfähigen) Ölfilm, der zwischen einer in einem Lagergehäuse eines Walzgerüsts untergebrachten Lagerbuchse und einer Hülse ausgebildet ist die dicht auf den konischen Walzenzapfen aufgesetzt ist. Dabei ist zwischen der Hülse und dem konischen Laufzapfen der Walze eine Paßfeder vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen der Hülse und dem Laufzapfen verhindert.

Lager dieser Art (Fig. 1) sind mit dem Nachteil behaftet, daß es infolge eines Unrundlaufs der Walzen-Rotationsachse zu Schwankungen der Walzkraft kommt. Man ging bisher davon aus, daß die genannten Schwankungen bei den in Rede stehenden Olflutlagern konstruktionsbedingt unvermeidbar sind.

Bemühungen, die Walzkraftschwankungen in den GJeitlagern zu beseitigen und die auf die Walzenlager einwirkenden Kraftschwankuiigen unter Kontrolle zu bringen, sind unternommen worden, ohne daß bisher befriedigende Ergebnisse erzielt werden konnten.

Bei der Untersuchung von Arbeitswalzen von Zweiwalzengerüsten und von Stützwalzen von Vierwalzengerüsten wurde gefunden, daß die Schwankung der Walzkraft bei jeder Walzenumdrehung durch den Unrundlauf der Walze hervorgerufen wird, wobei im' Verlauf der Walzkraft über der Zeit (Fig.2) extrem -steile Walzkrafteinbrüche auftreten. Es hat sich herausgestellt daß der Unterschied zwischen der maximalen Walzkraft und der minimalen Walzkraft bis zu 180 kN ausmacht Eine derartig plötzliche Änderung der Walzkraft wirkt sich gemeinsam mit einer hohen Verformbarkeit des Walzgutes sehr ungünstig auf die Genauigkeit der Blech-Dickenabmessung aus, was insbesondere dann der Fall ist wenn niedrige Walzgeschwindigkeiten in den eingangsseitigen Walzgerüsten einer Tandemwalzstraße oder die Anfangsstiche in Reversiergerüsten betrachtet werden. Es ist sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, diese kräftigen Schwankungen in der Walzkraft mit Hilfe der gegenwärtigen Technologie zu kompensieren, um auf diese Weise die Dicke der gewalzten Bereiche genau zu steuern. Die infolge der Walzkraftschwankungen hervorgerufenen Ungleichmäßigkeiten in der Blechdikke lassen sich auch nicht durch anschließende wiederholte Walzvorgänge zum Verschwinden bringen.

Von daher lieg* der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es bei einfachem Aufbau und zuverlässiger Funktion eine wesentliche Verririgerung der Walzkraftschwankungen ermöglicht und dadurch das Herstellen von gleichmäßig dicken Blechen mit hoher Genauigkeit gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Ausnehmungen im wesentlichen außerhalb der bei der Übertragung einer Rad^:alkraft von der Lagerbuchse zu der Hülse in dem Sehmiermittelfilm gebildeten Druckzone angeordnet sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Gleitlagern der eingangs genannten Gattung die Schwankungen durch die in der Hülse ausgebildete Nut verursacht werden, welche für die Feder vorgesehen ist, die. wie bereits erwähnt, eine Relativbewegung zwischen dem konischen Walzenzapfen und der Hülse verhindern soll. Mit dem Ausdruck »Feder« wird hier ein Mitnahmeelement, das in eine Nut eingreift, bezeichnet (z. B. eine Paßfeder). Der Ausdruck soll in diesem Zusammenhang nicht auf elastische Eigenschaften hinweisen. Die in der Hülsen-Innenseite ausgebildete Nut ist etwas tiefer als die Federhöhe und erstreckt sich über den konischen Lagerzapfen hinweg, um einen Freiraum zwischen einer Feder und dem Boden der Ausnehmung oder Nut in der Hülse zu bilden. Der Freiraum oder das Spiel ist im Hinblick auf die Wärmedehnung der Feder unabdingbar= Ein derartiges Spiel zwischen der Feder und dem Nutboden gestattet eine elastische Deformierung der Hülse, mit der Wirkung, daß die Walzkraft jäh zu dem Zeitpunkt verringert wird, wenn die Nut der Hülse in Ausrichtung mit einer Ebene gelangt, in welcher die Hülse der Walzkraft ausgesetzt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, das

Sicherungselement, ζ. B. die Paßfeder, das zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen der Hülse und dem konischen Walzenzapfen dient, von dem konischen Walzenzapfen zu entfernen und ihn in einem Bereich anzuordnen, welcher nicht durch die Walzkraft beaufschlagt wirrl.

Das erfindungsgemäße Gleitlager hat gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile. Es weist wegen der Anordnung der Verdrehsicherung zwischen Walzenzapfen und Hülse außerhalb der Druckzone nunmehr sehr geringe Walzkraftschwankungen in Abhängigkeit vom Drehwinkel auf und ermöglicht somit eine Walzblechproduktion mit sehr präzise eingehaltenen Blechdicken. Das erfindungsgemäße Gleitlager ist einfach und kostengünstig herzustellen, leicht zu montieren, zu warten, zu reparieren und auszuwechseln, wobei es sich außerdem durch große Robustheit und lange Lebensdauer auszeichnet.

Aus der DE-OS 18 03 094 ist ein Gleitlager zur Lagerung von Walzen bekannt, die einen Walzenzapfen aufweisen, der auf der von der Walze abgewandten Seite des Gleitlagers über dieses hinausragt uiH dort mit einer Einrichtung gekuppelt ist, mittels derer ein Biegemoment auf die Walze ausgeübt weroen kann, durch das eine Durchbiegung der Walze erzeugt bzw. eine vom Walzgut erzeugte Durchbiegung der Walze kompensiert werden kann. Bei derartigen Walzen ist der mit dem Biegemoment beaufschlagte Walzenzapfen sehr hohen Biegespannungen (zusätzlich zu den Querkräften zur Walzenabstützung) ausgesetzt. Wenn jo in derartigen Walzenzapfen längsverlaufende Nuten für Paßfedern angeordnet sind, dann bedeutet dies, daß der hohen Biegespannungen ausgesetzte Außenbereich des Walzcnzapfens hierdurch stark geschwächt ist. An den Ecken der Nuten treten dabei schädliche Kerbspan- y, nungseffekte auf. die zur Rißbildung und frühzeitig irreversiblen Beschädigung der Walze führen können. Die der Gestaltung des in der DE-OS 18 03 094 beschriebenen Gleitlager, zugrunde liegende Aufgabe war somit ä\f. ein Lager für Walzenzapfen einer Walze mit Balligkeitssteuerung zu schaffen, bei welchem eine hohe Biegebeanspruchbarkeii des Walzenzapfens gewährleistet und das Auftreten von schädlichen Kerbspannungseffekten bei der Biegebeanspruchung des Walzenzapfens verhindert ist. Die Gestaltung dieses bekannten Lagers befaßt sich somit nicht mit dem bei Lagern der eingangs genannten Gattung maßgeblichen Problem. Tragfähigkeitsschwankungen eines Gleitlagers für Walzwerkwalzen in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Walze auszuräumen. Bei dem bekannten Lager ist die Drehsicherung einer sich an die auf den Vonischen Abschnitt des Walzenzapfens aufgeschobene Hülse anschließenden Buchse, deren Länge von der Größenordnung der Länge der Hülse ist. und die relativ dünnwandig ist. in großem Abstand vom π konischen Abschnitt des Walzenzapfens in die Nähe des Angriffspunkts der Biegevorrichtung verlegt, wo im Zapfenquerschnitt noch keine bedeutenden Biegespannungen auftreten. Durch die Konstruktion einer langen dünnwandigen Buchse soll offenbar eine Versteifungs wirkung der Buchse gegenüber der Steuerbiegebeari' spruchung vermieden werden. Eine Verdrehsicherung der Hülse relativ zum konischen Abschnitt des Walzenzapfens ist mit dieser Konstruktion jedoch nicht völlig gewährleistet. Es kann zu relativ großen ίο Verschiebungen zwischen Walzenzapfen und Hülse kommen, die in kurzer Zeit einen solchen Verschleiß des Walzenzanfcns hcrvorruien, daß die Walze unbrauchbar wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Gleitlager für konische Walzenzapfen nach dem Stand der Technik,

Fig.2 die Kraftschwankungen, die in dem in Fig. t dargestellten Gleitlager auftreten,

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Gleitlager gemäß der Erfindung, und

F i g. 4 die Kraftschwankungen, die in dem in F i g. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Gleitlager wirken.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Lager für den Walzenzapfen 4 einer Walzgerüstwalze 2 handelt es sich um eines von zwei symmetrisch zueinander aufgebauten Gleitlagern für konische Zapfen nach dem Stand der Technik, das zwischen einer Lagerbuchse 6. die in einem Lagergehäuse 8 eines Walzgerüstes enthalten ist, und einer Hülse 10. die dicht auf den konischen Zapfen 4 aufgesetzt ist, einen (tragfähigen) Schmier- oder Ölfilm aufweist.

In dem konischen Zapfen 4 und in de. Hülse 10 sind Nuten ausgebildet, in welchen eine Feder 12 aufgenommen ist. die dazu dient, eine Relativdrehbewgung zwischen der Hülse 10 und dem Zapfen 4 der Walze 2 zu verhindern. Wird eine derartige relative Drehbewegung nicht verhindert, so würde durch Reibung der beiden Teile Reibungswärme entstehen, die zu einem Anfressen der Hülse 10 am Walzenzapfen führen könnte.

Gemäß Fig. 1 besitzt die Walze 2 einen nichtkonischen Endabschnitt 14, der mit einem Hülsenhalter 16 bedeckt ist. Zum Halten eines Drucklagers 18 dienen eine Sperrmutter 20, eine durch Bolzen mit dem Lagergehäuse 8 verbundene Lagergehäuse-Endplatte 22 sowie ein Lagerdeckel 24. der mit Hilfe von Schraubbolzen an der Endplatte 22 befestigt ist.

Bei Walzgerüsten, in denen die Walzen in derartigen Lagerungen gelagert sind, sind häufig Walzkraftschwankungen (Fig. 2) aufgetreten, was — wie bereits erwähnt — ungünstige Einflüsse auf die Meßgenauigkeit der Dicke der gewalzen Bleche oder dgl. ausübt. Die durch die Walzkraftschwankungen hervorgerufenen Ungleichmäßigkeiten der Blechdicke können auch durch anschließende und wiederholte Walzbehandlungen nicht vollständig zum Verschwinden gebracht werden. Man hat jedoch angenommen, daß derartige Nachteile bei Lagern der in Rede stehenden Art. bedingt durch deren Konstruktionsprinzipien, in Kauf genommen werden müssen.

Das in F i g. 3 dargestellte Gleitlager entspricht seinem Aufbau nach dem von F i g. I (gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wohingegen abgewandelte oder verbesserte Bauteile mit Hilfe ei *es iietn Bezugszeichen zugefügten Striches kenntlich gemacht sind). Im Unterschied zum bekannten Gleitlager nach Fig. I ist jedoch hier die Feder 12' innerhalb von Nuten angeordnet, die im geraden Endabschnitt 14' und in dem Hosenhalter 16' ausgebildet sind.

Nach F i g. 3 is, die Feder 12' zwischen dem geraden Endabschniti 14' und dem Hülsenhalter 16' angeordnet. Statt dessen kann eine die Feder 12' ersetzende Feder auch in radialer Richtung in Nuten aufgenommen sein, die in einer Schulter des geraden Endabschnitts 14' und in einer inneren Stirnfläche des Hülsenhalters 16' ausgebildc; sind. A'ißerdcm kann eine Feder ,muh zwischen dem Ende des Hülsenhalters 16' und dem Lagerzapfen für das Drucklager 18 angeordnet sein.
Des weiteren kann sich die Hülse 10' in ihrer

Axialrichtung über die von der Walzkraft beaufschlagte Hache hinaus erstrecken. In einem solchen Fall kann die Hülse 10' direkt an dem konischen Walzenzapfen 4' befestigt werden, wozu der vorstehende Hülsenabschnitt dient. Anstelle der Feder kann ein Stift, ein Splint oder auch ein anderes bekanntes Sicherungselement verwendet werden. Je Lager können die Sicherungselemente in der Einzahl oder auch in einer Vielzahl verwendet werden.

Fig. 4 zeigt den gemessenen Walzkraftverlauf im ersten Gerüst einer Sechswalzen-Tandem-Kaltwalzstraße, dessen Stützwalzen in Lagern gemäß Fig. 3 gelagert sind. Die Walzkraft betrug etwa 2500 kN bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 m/min. Die Differenz zwischen der maximalen Walzkraft und der minimalen Walzkraft ist merklich gegenüber Fig. 2 zurückgegangen und liegt im Bereich von etwa 3OkN. Diese Walzkraftschwankung ist vermutlich auf eine Exzentrizität der Walzen-Rotationsachsen zurückzuführen, die eine Folge der unvermeidbaren Maßabweichungen bei der Herstellung der Walzen ist. Die in Fig. 4 dargestellte Kurve zeigt nicht die in Fig. 2 auftretenden Walzkrafteinbrüche. Die Kraftschwankung bei dem in F i g. 3 dargestellten Gleitlager beträgt lediglich V₆ derjenigen des Gleitlagers gemäß Fig. I.

Tafel I stellt Schwankungen in der Dicke von gewalzten Blechen einander gegenüber, die unter Verwendung von Walzenlagern einerseits nach Fig.3, andererseits nach dem Stand der Technik (Fig. I) hergestellt worden waren. Die Abmessungsschwankungen wurden an den Auslaufseiten des ersten und des sechsten Walzgerüstes einer Kaltwalz-Tandemwalzstraße mit 6 Gerüsten gemessen, in dem die Bleche von 2.3 mm auf 0.211 mm Dicke herabgewalzt worden waren. Wie aus Tafel I zu ersehen, betragen die Schwankungen in der Dicke bei Verwendung der Walzenlagerung nach F i g. 3 lediglich die Hälfte der Maßschwankungen, die bei Verwendung herkömmlicher Walzenlagerungen beobachtet werden.
Tafel I

Schwankungen in der Dicke gewaltzer Bleche

Walzenlager	Dicken	Dicken	Total·)
	schwankung	schwankung
	nach dem	nach dem
	ersten Gerüst	sechsten Gerüst
		wegen des Un-
		rundlaufs des
		ersten Gerüstes
Gemäß Fig. 3	ohne	ohne	2-3 ti.
Gemäß Fig. 1	24,2 μηι	4,4 ;im	5-6 μ

*) Die Abweichungen aufgrund des Unrundlaufs des ersten Gerüstes, die Unebenheiten des Ausgangsmaterials und die Meßfehler sind gemeinsam erfaßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleitlager für Walzgerüstwaizen mit einer auf dem konischen Abschnitt des Walzenzapfens angeordneten, außen zylindrischen Hülse, die in einer in einem Lagergehäuse aufgenommenen Lagerbuchse in einem tragfähigen Sehmiermhtelfilm läuft, mit einer Vorrichtung zum Sichern der Hülse gegen Drehung relativ zum Walzenzapfen mit einem in einer walzenzapfenseitigen und in einer hülsenseitigen Ausnehmung mit radialem Spiel aufgenommenen, formschlüssig auf den Walzenzapfen und die Hülse einwirkenden Sicherungselement, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im wesentlichen außerhalb der bei der Übertragung is einer Radialkraft von der Lagerbuchse (6) zu der Hülse (10') in dem Sehmiermittelfilm gebildeten Druckzone angeordnet sind.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die walzenzapfenseitige Ausnehmung in einem eich an den konischen Abschnitt (4') des Walzenzapfens (2') anschließenden Abschnitt (14') vorgesehen ist

3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die walzenzapfenseitige Ausnehmung eine radiale Nut an einer Schulter zwischen dem konischen Abschnitt (4') des V/alzenzapfens (2') und einem sich daran anschließenden Abschnitt (14') ist.

4. Gleitlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die hülsenseitige Ausnehmung eine Nut in einem mit dem äußeren Ende der Hülse (lO')drehfeSi verbundenen Hülsenhalter(16')ist

5. Gleitlager nach \nspru^h 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hüWenseitige Ausnehmung in einem in axialer Richtung über die Lagerbuchse (6) hinausragenden Bereich vorgesehen ist