DE2656934A1 - Fuehrungsrolle zum walzen - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 21. Sept. 1976 . > 167

Ugihe-Cärbone, 54,' avenue Rhin-et-Danube, 381oo Grenoble (Frankreich)

Führungsrolle zum Walzen

Die vorliegende Erfindung betrifft Führungsrollen zum Warmwalzen von langgestreckten metallurgischen Erzeugnissen.

Zum Warmwalzen von metallurgischen Produkten wie Drähten oder Stangen mit irgendeinem runden, ovalen, hexagonalen, quadratischen Querschnitt oder dergleichen verwendet man am Eintritt der Walzgerüste leer laufende Führungsrollen. Diese Führungsrollen werden gewöhnlich paarweise angeordnet, um eine Führung zu bilden.

Diese Führungsrollen drehen sich mit sehr großer Geschwindigkeit und werden beträchtlichen mechanischen und thermischen Belastungen unterworfen, die durch die Abkühlung noch vergrößert werden. In Drahtstraßen können beispielsweise die geführten Drähte Temperaturen in der Größenordnung von 11oo C und Ziehgeschwindigkeiten von 9o m/s erreichen, was am Eintritt von Walzgerüsten mit sehr großer Geschwindigkeit wie den Endgerüsten Rotationsgeschwindigkeiten entspricht, die 25.OOO U/min erreichen oder überschreiten können. Diese Führungsrollen werden als Leerlaufrollen montiert, d.h. ohne Antrieb, wobei sie bei jedem Durchgang des gewalzten Drahtes

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extrem großen Geschwxndxgkextsänderungen unterworfen werden. Diese Arbeitsbedingungen führen zu einem beträchtlichen Verschleiss sowohl physikalisch chemischer Art als auch durch Abrieb. Diese Führungsrollen, die aus Stahl oder Guss hergestellt und selbst mit harten Auftragslegierungen auf Kobaltbasis beschichtet sind, weisen eine meistens ungenügende Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung auf. Es wurden daher Führungsrollen aus sehr hartem Material wie harten Carbiden auf der Basis von Wolframcarbid hergestellt. Jedoch führte die Verwendung dieser Materialien zu schweren Führungsrollen, die daher ein größeres Trägheitsmoment aufweisen. Die Stabilisations zeit bei der Rotation wird zu lang und führt zu einem Gleiten zwischen der Führungsrolle und dem geführten Material, wodurch sowohl eine beschleunigte Zerstörung der Führungsrolle und überhaupt der mit der Achse verbundenen Bauteile wie der Lager oder Rollen, als auch Fehler beim Walzen hervorgerufen werden. Andere harte und feuerfeste Materialien wie Metallkeramik auf der Basis von Carbiden, Nitriden, Carbonitriden, metallischen Boriden und/oder Metalloxiden wurden verwendet, jedoch sind diese Materialien offenbar sehr schwierig durch Schmieden, Kaltverformen oder spanabhebende Bearbeitung zu formen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Führungsrolle zu schaffen, bei der diese Nachteile vermieden und die Lebensdauer beträchtlich vergrößert wird, so daß die Ausfallzeiten beim Walzen reduziert und die Qualität des gewalzten Produktes nicht beeinträchtigt wird.

Gegenstand der Erfindung ist 'daher eine Führungsrolle zum Warmwalzen lang gestreckter metallurgischer Erzeugnisse, die einen hohlen Rollenkörper aufweist, in dem die feste Rotationsachse und die Lager angeordnet sind, sowie einen Ring, der am Rollenkörper fest ist und eine Auskehlung für den

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Kontakt mit dem Walzerzeugnis aufweist, wobei der Rollenkörper aus einem leicht durch bekannte Verformungstechniken, insbesondere durch Bearbeitung mit einem Werkzeug zu handhabenden Material hergestellt ist, während der Ring aus einem harten und feuerfesten Material besteht, das zu der Gruppe gehört, die aus Carbiden, Nitriden, Carbonitriden und metallischen Boriden und keramischen Materialien auf der Basis von Metalloxid oder von metallischen Metall-Oxid-Mischungen besteht.

Um die Nachteile zu vermeiden, die mit einer Führungsrolle erhöhtem Gewicht verbunden sind, wird der Rollenkörper vorzugsweise aus einem Material mit geringer Dichte, beispielsweise mit geringerer Dichte als diejenige von Stählen hergestellt. Dieses Material muß ausreichende Eigenschaften besitzen, um die Montage und das Halten der Lager sicherzustellen und ein leichtes Formen durch bekannte Formungstechniken wie Schmieden, Kaltverformen, Gießen und bearbeiten mit einem Werkzeug in solcher Weise ermöglichen, daß sich keine übermäßigen Fabrikationskosten ergeben.

Daher wird der Rollenkörper vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das zu der Gruppe von Aluminium, Magnesium, Titan und Legierungen auf der Basis eines dieser Elemente besteht.

Die Verbindung zwischen dem Rollenkörper und dem Ring kann auf sehr verschiedene Weisen sichergestellt werden. Die Verbindungen können durch Hartlöten, Verkleben, Schrauben, Aufschrumpfen oder Einfassen vorgenommen werden. Eine Mitnahme des Rings durch den Rollenkörper kann beispielsweise aufgrund einer Verzahnung durch Einschnitte auf wenigstens einer der Kontaktflächen vorgesehen werden. Jedenfalls darf die Art der Verbindung keine Versprödung des Rings hervorrufen und muß das Auftreten von Zugbeanspruchungen oder von Scherkräften vermeiden.

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Eine bevorzugte Verbindungsform zwischen dem Ring und dem Rollenkörper besteht darin, daß der Rollenkörper zwei Schultern aufweist, die den Ring umfassen.

Zum weiteren Vermindern des Auftretens plötzlicher Geschwindigkeitsänderungen und der mit dem Trägheitsmoment verbundenen Effekte ist es zusätzlich möglich, eine Rotationsbewegung der Führungsrolle abgesehen von der gesamten Mitnahme durch das gewalzte Erzeugnis hervorzurufen oder zu unterhalten. In diesem Fall weist die Führungsrolle ein Antriebsmittel auf, das wenigstens teilweise mit einer der Stirnflächen der Führungsrolle verbunden ist.

Gemäß einer bevorzugten Äusführungsform besteht dieses Antriebsmittel darin, daß wenigstens eine der Stirnflächen der Rolle Schaufeln aufweist, die durch einen Fluidstrahl in Rotation in der Weise wie bei einer hydraulischen oder pneumatischen Turbine versetzt werden. Diese Schaufeln können entsprechend den Turbxnenschaufeln sehr verschiedene Formen aufweisen. Sie können aufgesetzt oder einstückig mit dem Rollenkörper oder dem Ring entsprechend der Geometrie der Führungsrolle geformt sein.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Führungsrolle, bei der der Ring zwischen zwei Schultern eines Rollenkörpers eingesetzt ist und die gegebenenfalls Schaufeln auf wenigstens einer der Stirnflächen aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Nabe gebildet wird, die an einem ihrer Enden mit einer Schulter mit einem Durchmesser versehen ist, der sehr wenig kleiner als derjenige des Rings ist, auf der Nabe der Ring montiert wird, der vorher auf einer seiner Seitenflächen mit einer Rastung versehen wurde, die zweite Schulter durch Schmieden oder Kaltverformen gebildet und das Innere der Nabe in der Weise

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kalt kalibriert wird, daß ein radiales Spiel zwischen der Nabe und dem Ring beseitigt wird.

Dieses Verfahren schließt eine thermische Behandlung nicht aus.

Die Erfindung wird.im folgenden anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 stellen einen Schnitt durch die Rotationsachse bzw. eine Seitenansicht einer erfxndungsgemäßen Führungsrolle dar.

Die Führungsrolle besitzt eine Rotationsachse 1 und einen Rollenkörper 2 aus leichtem Material, in dessen Inneren Sitze 3, 4 für Kugellager eingearbeitet sind. Die Führungsrolle besitzt Stirnflächen 5 und 6 sowie einen Ring 7 aus Carbid oder einem anderen harten Material. Der Ring 7 besitzt eine Auskehlung 8, die die Führung des zu walzenden Erzeugnisses ermöglicht. Der Rollenkörper 2 umfasst zwei Schultern 9, 1o, zwischen denen der Ring 7 eingeschlossen ist.

Die Seitenfläche 5 des Rollenkörpers 2 besitzt Schaufeln in Form von Turbinenschaufeln, die mit einem Fluidstrahl beaufschlagt werden, der den Antrieb der Rolle unabhängig von irgendeinem Durchgang des zu walzenden Erzeugnisses sicherstellt.

Zum Herstellen einer derartigen Führungsrolle geht man von einer Nabe aus, die eine zylindrische Schulter besitzt und aus einer leichten Legierung mit einem Durchmesser D besteht, der geringfügig unterhalb desjenigen des Rings liegt.

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Dann bildet man durch Kaltverformen die Stirnfläche 5 in der Weise, daß die Schulter 9 und gegebenenfalls ebenso die Schaufeln 11 geformt werden.

Der Ring 7, der vorher mit einer Rastung versehen wurde, wird auf einer der Seitenflächen montiert, bis er gegen Schulter 9 in Anschlag kommt. Schließlich bildet man durch Kaltverformen die zweite Stirnfläche 6 des Rollenkörpers. Der Ring 7 befindet sich dann zwischen Schultern 9 und 1o eingeschlossen und seitlich des Rollenkörpers 2 aufgrund des Eindringens der Rastung in die entsprechende Schulter des Rollenkörpers fest angeordnet. Danach wird eine Kugelkaltkalibrierung des Inneren des Rollenkörpers vorgenommen, wodurch das radiale Spiel zwischen aern Ring und dem Rollenkörper beseitigt und der Rollenkörper und der Ring radial fest miteinander verbunden werden.

Aus dem nachfolgenden Beispiel ergeben sich die Vorteile einer erfxndungsgemäßen Führungsrolle.

Es wurde eine Führungsrolle hergestellt, die einen Rollenkörper aus einer leichten Legierung des Typs AZ 8 GU und einen Ring aufwies, der auf einer Seitenfläche eine Rastung besaß und aus Wolframcarbid bestand. Diese Führungsrolle hatte eine Länge von 3o mm und einen äußeren Durchmesser von 56 mm. Ihr Gewicht einschließlich Lager betrug 29o g. Die gleiche Führungsrolle gänzlich aus Wolframcarbid bestehend würde ein Gewicht von 45o g aufweisen.

Die Führungsrolle wies auf einer ihrer Stirnflächen 12 Schaufeln auf, die durch einen Luftstrahl beaufschlagt wurden, wobei der Luftdruck 6oo bar betrug. Die Rotationsgeschwindigkeit von 2o.ooo U/min, die stroboskopisch gemessen wurde, wurde in 23 see beginnend bei der Geschwindigkeit Null erreicht.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   M yFührungsrolle zum Warmwalzen von langgestreckten metallurgischen Erzeugnissen, gekennzeichnet durch einen hohlen drehbaren Rollenkörper (2), in dem die Rotationsachse und die Lager angeordnet sind,"und durch einen Ring (7), der fest auf dem Rollenkörper (2) sitzt und eine Auskehlung (8) zum Kontakt mit dem zu walzenden Erzeugnis aufweist, wobei der Rollenkörper (2) aus einem leicht mittels bekannter Formungstechniken, insbesondere durch Bearbeitung mit einem Werkszeug, handhabbaren Material von geringer Dichte, die unterhalb derjenigen von Stahl liegt, besteht, während der Ring (7) aus einem harten und feuerfesten Material aus der Gruppe, die aus den Carbiden, Nitriden, Carbonitriden und metallischen Boriden und keramischen Werkstoffen auf der Basis von Metalloxiden oder metallischen Metall-Oxid-Mischungen gebildet wird, besteht.
2. 2. Führungsrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper (2) aus einem Material aus der Gruppe, die durch Al, Mg, Ti und den Legierungen auf der Basis eines dieser Elemente gebildet wird, besteht.
3. 3. Führungsrolle nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung, die wenigstens teilweise mit wenigstens einer der Stirnseiten der Führungsrolle verbunden ist.
4. 4. Führungsrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stirnseiten Schaufeln aufweist, die durch einen Fluidstrahl in Rotation versetzbar sind.
5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Führungsrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine

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   an einer Seite mit einer Schulter versehene Nabe mit einem Durchmesser geformt wird, der sehr wenig kleiner als derjenige des Rings ist, auf die Nabe der vorher mit einer
   Rastung auf wenigstens einer seiner Seitenflächen versehene Ring montiert, die zweite Schulter durch Schmieden oder Kaltverformen gebildet und das Innere der Nabe derart
   kalt kalibriert wird, daß das radiale Spiel zwischen der
   Nabe und dem Ring beseitigt wird.

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