DE2815892A1

DE2815892A1 - Huelsenfoermige arbeitswalze mit einstallbarer ueberhoehung fuer ein walzwerk

Info

Publication number: DE2815892A1
Application number: DE19782815892
Authority: DE
Inventors: Junichi Kida; Toshiji Takigawa
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1979-09-06
Also published as: US4242781A; JPS5720041B2; CA1072376A; JPS54116364A

Description

ί O O O München 22 S t e i η s ti ο r f s 11 a I) e 21 22 T e I e I ο η 089 / 22 94 41

SUMITQMO METAL INDUSTRIES, LTD. 15, 5-chome, Kitahama,-Higashi-ku, Osaka, Japan

Hülsenförmige Arbeitswalze mit einstellbarer Überhöhung

für ein Walzwerk

B 8668-c/G 909836/0453

Hülsenförmige Arbeitswulze mit einstellbarer Überhöhung

für ein Walzwerk

Die Erfindung betrifft eine hülsenförmige Walze mit einstellbarer Überhöhung für ein Walzwerk entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches

Die Erfindung kann zusammenfassend und gekürzt wie folgt beschrieben werden:

Bei einer hülsenförmigen Arbeitswalze mit einstellbarer Überhöhung ist die Hülse mit ihrer inneren Mantelfläche an den gegenüberliegenden Enden auf der äußeren Mantelfläche eines Zapfens ebenfalls an dessen gegenüberliegenden Enden abdichtend so aufgesetzt, daß eine Kammer einer bestimmten Form im mittleren Bereich zwischen der inneren Mantelfläche der Hülse und der äußeren Mantelfläche des Zapfens gebildet wird. In diese Kammer wird über einen Kanal in den Zapfen ein Druckmedium zugeführt, so daß das Ausmaß der Überhöhung der Arbeitswalze geregelt werden kann. Die Werte der kleinsten Stärke der Hülse in dem axialen Mittelbereich derselben, die Länge des druckaufnehmenden Teils der Hülse und der Winkel des konischen Verlaufes der Hülsenstärke, um die Kammer zu definieren, werden entsprechend bestimmten Randgleichungen gewählt.

Die zwischen der Außenmantelfläche des Zapfens oder des wellenförmigen Trägers und der Innenmantelf lache der Hülse gebildete Kammer dient also dazu, das Ausmaß der Ausdehnung der Hülse, also der Vergrößerung des Außendurchmessers, zu regeln, indem der Kammer ein Druckmedium zugeführt wird.

8668 909836/0453

28Ί5892

-Jr-

In der folgenden Beschreibung wird das Ausmaß der durchmessermäßigen Vergrößerung der Arbeitswalze als "überhöhung" bezeichnet. Die zu walzende Stahlplatte wird im allgemeinen als "Blech" bezeichnet, wobei verständlich ist, daß die Platte stärker sein kann als ein Blech im üblichen Sinn. Der angestrebte Effekt, nämlich eine gleichmäßige Blechstärke zu erzielen und sprunghafte örtliche Änderungen des Walzdruckes abzuschwächen, wird als "Milderungseffekt" bezeichnet.

Bei Walzarbeiten, z.B. beim Kaltwalzen, sind die Arbeitswalzen einer extrem großen WaIzlast ausgesetzt, welche auf die Walzen durch Lager an den gegenüberliegenden Stirnenden übertragen wird. Wenn also ein Blech ein Walzenpaar durchläuft, dann biegen sich die Achsen der oberen und der unteren Walze in der Mitte nach außen, so daß also der gewalzte Blechstreifen in dem mittleren Bereich seiner Breite stärker ist als an den Randstellen. Um diese Durchkrümmung der Achsen der Arbeitswalzen zwecks Erreichung einer einheitlichen Blechstärke auszugleichen, werden üblicherweise die Walzen mit einer "überhöhung" hergestellt, d.h. die Walzen sind tonnenformig ausgebildet, wobei der Außendurchmesser der Walze von den gegenüberliegenden Stirnenden gegen den Mittelteil nach und nach zunimmt. Die Walzenüberhöhung nach den üblichen Verfahren hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß das entsprechend einer bestimmten Walzarbeit festgelegte Ausmaß der Walzenüberhöhung nicht in Abhängigkeit von Änderungen der Walzbedingungen oder der Blechbreite geändert werden kann.

Zur Überwindung dieses Nachteils wird eine hülsenförmige Arbeitswalze vorgesehen, bei der man das Ausmaß der Überhöhung regeln kann und die einen "Milderungseffekt" besitzt. Bei dieser Arbeitswalze ist ein hülsenförmiger Körper mit seiner inneren Mantelfläche auf die

⁸⁶⁶⁸ 909836/0453

2615892

Außenmantelfläche eines Zapfens oder einer Welle aufgepaßt, wobei an den gegenüberliegenden Enden der Paßfläche Dichtniittel und Befestigungsmittel vorgesehen sind. Aus der Innenmantelfläche der Hülse oder aus der Außenmantelfläche des Zapfens oder aus beiden sind in der Mitte der Paßfläche stufenförmige Abschnitte herausgearbeitet, so daß im mittleren Bereich eine abgedichtete zylindrische Kammer entsteht. Von dem einen Stirnende des Zapfens erstreckt sich ein Kanal für ein Druckmedium, im allgemeinen eine axiale Bohrung und von dieser abzweigende radiale Bohrungen, die in die abgedichtete zylindrische Kammer münden.

Das erste charakteristische Merkmal in der Arbeitsweise dieser Arbeitswalze besteht darin, daß der abgestufte Teil im wesentlichen parallel zu den Paßflächen verläuft, d.h. mit anderen Worten, die Höhe des abgestuften Teils ist relativ zu der axialen Richtung der Walze konstant. Die zylindrische Kammer wird mit einem Druckmedium, vorzugsweise Drucköl, von außen her über eine mit dem Druckmediumkanal verbundene Drehverbindung beaufschlagt, wobei die Außenmantelfläche der Walze elastisch verformt wird. Es läßt sich also das Ausmaß der Überhöhung durch Einstellung des Druckes des Druckmediums steuern.

Das zweite charakteristische Merkmal der Arbeitsweise dieser Walze betrifft das Anwalzen eines Wulstes oder Grates. Wenn die Oberfläche des Bleches eine gratförmige örtliche Erhöhung aufweist, dann wurde bisher diese Erhöhung durch den Walzdruck flach eingedrückt, wobei sich in dem Blech Walzfehler in Form von Gratfalten mit unterschiedlicher Erstreckung in der Walzrichtung in dem unebenen Bereich ergeben. Bei der beschriebenen Walze wird dagegen die Oberfläche der

⁸⁶⁶⁸ 909836/0453

Walze beim Durchlaufen der Blecherhöhung aufgrund des "Milderungseffektes" eingedrückt. Es ergibt sich also eine Entlastung der ausgeprägten örtlichen Änderung des Lineardruckes zwischen der oberen und der unteren Walze mit den durchlaufenden Blechstreifen, so daß dementsprechend der Blechstreifen gleichförmig flachgepreßt wird.

Bei der beschriebenen Walze ist in einem relativ breiten Bereich, welcher sich von der Mitte der Breite der Walze bis zu den einander gegenüberliegenden Stirnenden derselben erstreckt, die Überhöhungskrümmung im wesentlichen flach.

Nach eingehenden Studien der Beziehung zwischen der Überhöhung der Walze und der Form des erzeugten Blechstreifens wurde nun gemäß der vorliegenden Erfindung überraschenderweise eine neue Beziehung aufgefunden. Wenn ein Blechstreifen gleichförmiger Stärke erzeugt werden soll, dann ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Walzenüberhöhung eine Krümmung besitzt, bei der der im wesentlichen flache Teil in der Mitte der Breite der Walze schmal gehalten wird.

Die hülsenförmige Arbeitswalze für ein Walzwerk wurde nun auf der . Basis der obigen Feststellungen dahingehend verbessert, daß die Walzenüberhöhung nach und nach von den Stirnenden der Hülse in der Stärke derselben gegen das Mittelteil abnimmt oder, anders ausgedrückt, die Höhe der abgeschlossenen Kammer nimmt von den Stirnenden gegen die Mitte hin zu.

Weitere Untersuchungen der Erfinder ergaben nun, daß das Walzgut nicht in eine zufriedenstellende Form ausgewalzt werden kann, wenn

⁸⁶⁶⁸ 909836/0453

nicht die Stärke der hülsenförmigen Arbeitswalze, der Konuswinkel der Hülsenstärki! und die den Innendruck aufnehmende Länge innerhalb bestimmter Grenzen entsprechend den Wcilzarbeitsbedingungen, z.B. der Querschnittsform des Walzgutes, der Breite des Walzgutes und der Walzlast, festgelegt werden.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine hülsenförmige Arbeitswalze vorzuschlagen, welche die optimale Steuerung der Walzenüberhöhung ermöglicht und bei der der optimale "Milderungseffekt" entsprechend den Walzbedingungen auftritt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1.

Zusammengefaßt kann also festgestellt werden, daß bei einer hülsenförmigen Arbeitswalze gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hülse mit ihrer inneren Mantelfläche an gegenüberliegenden Enden auf der Außenmantelfläche eines Zapfens ebenfalls an gegenüberliegenden Enden desselben abdichtend angeordnet ist, so daß in dem Mittelteil zwischen den Mantelflächen eine Kammer einer bestimmten Form definiert wird. In diese Kammer wird durch einen in dem Zapfen vorge- . sehenen Kanal ein Druckmedium eingeführt, um so das Ausmaß der Überhöhung der Arbeitswalze zu kontrollieren. Die Form der Kammer wird bestimmt, indem die minimale Stärke der hülsenförmigen Arbeitswalze, die druckaufnehmende Länge der inneren Mantelfläche der Hülse und der konisch verlaufende Winkel der Hülsenstärke so gewählt werden, daß bestimmte Grenzformeln erfüllt werden.

Der Längsschnitt der Hülsenwandung, welche die Kammer der bestimmten Form definiert, liefert grundsätzlich an sich gerade Linien.

8668

909836/0453

Die Rißlinie kann jedoch auch ein Bogen oder eine Sinuskurve oder eine Kombination aus denselben und einer geraden Linie sein. Wenn irgendeine dieser Kurven benutzt wird, dann sollte vorzugsweise die maximale Abweichung der Kurve von der ursprünglichen geraden Linie nur ein Zehntel oder weniger der maximalen Stärke der Hülsenwand betragen. Die beiliegenden Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen;

Fig. 1 einen Längsschnitt der hülsenförmigen Arbeitswalze

gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht, aus welcher die Form der

Hülse ersichtlich ist;

Fig. 3 eine Längsschnitteilansicht der Hülse gemäß Fig. 2;

Fig. 4 und 5 Ansichten zur Erläuterung von Ausführungsformen,

bei denen die Hülsen durch etwa kreisförmige Zylinder ersetzt sind;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Ausmaßes der

Überhöhung;

Fig. 7 eine Ansicht zur Erläuterung der Verformung eines

Strukturfehlers in einem ausgewalzten breiten Streifen;

Fig. 8 eine Ansicht zur Erläuterung der Verformung, die

sich ergibt, wenn der konische Winkel der Hülse Null ist;

8668 909836/0453

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung des Verhältnisses der

Änderung der Walzenüberhöhung· in Abhängigkeit mit der Änderung des Konuswinkels der Hülse;

Fig. 10(A) Teillängsschnittansichten der Hülsen von anderen Aus-

^ führungsformen, welche in Übereinstimmung mit dem

Konuswinkel der Hülse verwendet werden können, und

Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung der Ergebnisse der

Steuerung der Walzform bei Verwendung einer Walze gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei den dargestellten Ausführungsformen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen. Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer hülsenförmigen Arbeitswalze gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Arbe its walze ist an den Außenmantelflächen eines Zapfens 1 an dessen gegenüberliegenden Stirnenden eine Hülse 2 mit deren inneren Mantelflächen ebenfalls an den gegenüberliegenden Stirnenden im Paßsitz aufgesetzt, wobei O-Ringe 4 und Stützringe 4a als Abdichtmittel an den Paßflächen 3 und Systemringanleger als Mittel 5 zur Halterung der Hülse 2 auf dem Zapfen 1 dienen. Als Halterungsmittel 5 kann auch eine übliche Schwundanpassung anstelle der Systemringanleger Verwendung finden. Der Umfang des Zapfens 1 ist in der Mitte bei 101 abgestuft. Die Hülse 2 ist mit einem konisch eingezogenen Teil versehen, der sich um die gesamte mittlere innere Mantelfläche 201 erstreckt, so daß also die Wandstärke der Hülse 2 gegen den axialen Mittelteil derselben nach und nach abnimmt. Auf diese Weise wird eine abgeschlossene Kammer 7 einer bestimmten Form zwischen dem mittleren Außen-

8668

909836/0453

mantel 101 des Zapfens 1 und dem mittleren Innenmantel 201 der Hülse 2 gebildet. In dem Zapfen 1 ist ein Mediumkanal ausgebildet, der aus einer sich von einer Stirnfläche des Zapfens 1 durch die Mittelachse desselben erstreckenden Bohrung 8 und aus von der Bohrung 8 sich abzweigenden und bis zu der abgedichteten und abgeschlossenen Kammer 7 erstreckenden Bohrungen 9 besteht. Der Zapfen 1 ist in seinen Lagern 102 durch Zapfenlager 12 des Walzwerkes mittels üblicher Lagerungen 13 gelagert. An das Ende der den Flüssigkeitskanal bildenden Bohrung 8 ist ein üblicher Druckerhöher 10 angeschlossen. Der Druckerhöher 10 wird mit einem Druckmedium von außen her über eine übliche Drehkupplung 11 beaufschlagt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 werden nun die ausschlaggebenden Bedingungen für die bestimmte Form der abgedichteten Kammer 7 beschrieben.

Die Abmessungen der verschiedenen Bestandteile der in Fig. 2 dargestellten Hülsenwalze und für die Walzbedingungen derselben werden wie folgt definiert:

R: Mittlerer Innenradius der Hülse an der in axialer Richtung gesehenen Mittelstelle derselben (mm);

D: Außendurchmesser der Hülse oder Durchmesser der Walze (mm);

t min: minimale Stärke der Hülse an der in axialer Richtung gesehenen Mittelstelle derselben (mm);

L: die Gesamtlänge der Hülse oder die Walzkörperlänge (mm);

£: die druckaufnehmende Länge der Hülse (mm);

α : der Konuswinkel der Hülsenwandstärke in Grad;

W: die Walzlast (kg);

8668

909836/0453

■^42.

B: die Breite des gewalzten Stahlstreifens (Bleches) in mm;

q: die WalzUist je Breiteneinheit (W/B) (kg/min);

2 P: der Druck des Druckmediums (kg/mm ).

Die minimale Stärke der Hülse t min, die druckaufnehmende Länge der Hülse/ und der Konuswinkel der Hülsenwandstärke werden bestimmt je durch die Formeln (1), (2) und (3):

0,3 Hf^ - tmin -ΠΓ^- (1)

B - D/4 -.£'- L - D/2 (2)

1° < α < 5° (3)

I. Bestimmung der Hülsenwandstärke

Wenn die Hülsenwandstärke zu klein ist, dann wird die Konkavität zu groß, d.h. die innere Mantelfläche der Hülse kommt in Anlage mit der AußenmanteIflache des Zapfens, so daß eine Walzarbeit unmöglich wird. Wenn auf der anderen Seite die Hülsenwandstärke zu groß ist, dann wird die Hülsenkonkavität die gleiche wie diejenige einer massiven Walze, so daß der Milderungseffekt oder Ausgleichseffekt verschwindet. Dementsprechend muß es eine obere und eine untere Grenze für die Wandstärke der Hülse geben.

Das Walzprofil oder die Breitenverteilung des Blechstreifens δ (χ) während der Walzarbeit ist die Summe der Durchbiegung der Walzenachse Y (χ), die Ausgangswalzen Überhöhung Cr(x), die Walzen Überhöhung Yp(x) bei Vorliegen eines Innendruckes und der Walzenkonkavi tät Y (x) bei der Walzbelastung.

⁸⁶⁶⁸ 909836/0453

Der Zusammenhang wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

δ (χ) = Y₁₃(X) ₊ Cr{x) "■+ Y_c(x)-ι Y₀(Xy,- ' ^;i- " ^:;:

wobei χ die Koordinate in der Walzenachs richtung ist.

Wenn angenopimen wird, daßdie^Durchfederung.djejE,Walzenachse Yp(x) ;:/>;?: durch die Ausgangswalzenüberhöhung Cr(x) Jtompensiert wird^r dann _::

wird eine gleichförmige Stärke über die gesamte Breite durch den Überhöhungssteuer effekt erzielt, wenn Y (x) > Ϋ (x)List. Da es unmöglich ist, die Überhöhung und die Konkavität als Funktionen von χ unter Berücksichtigung des Konkavitätswinkels mathematisch darzustellen, wird die Hülse hier als Zylinder mit einer mittleren Stärke t , ' m⁷

also mit dem Mittelwert aus der minimalen Stärke t min und der maximalen Stärke t max angenommen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, und der Wert der mittleren Wandstärke t festgelegt. :

Entsprechend den Formeln für Stress und Strain (R,J. Roark;: ;; McGraw-Hill Book Company, Inc.; 1938) ergibt sich die Konkavität Y^(x), wenn eine konzentrierte Last q' auf einen Zylinder.mit dem mittleren Radius R und einer Wandstärke t wirkt, wie dies in Fig. dargestellt ist, aus der folgenden Formel (4):

2
γ (x) = e'^cos ax + sin ax) ....... (4)

E t m

wobei a= 0,3125/R.

E: Modul der Längselastizität

Auf der anderen Seite ergibt sich die Überhöhung Y_c(x) durch den Innendruck P, wie in Fig. 5 dargestellt ist, durch die folgende Formel (5):

8668 909836/0453

ORIGINAL INSPECTED

2615892

Y_c(x) = e" ^X(cos λχ + sin λ χ) ...... ... . (5)*, ;._,■.Λ βίο

... , 3(1-ν ) 1/4
wobei λ =<-4-ö —>

Y t m J

ν : Poisson'sche Zahl

. _-«■-- " sirs V

Wenn die Last längs einer beliebigen axialen Richtung des Zylinders verteilt wird, dann wird die konzentrierte Last q' der Formel.|4Xdurch.. „ qdx ersetzt und" über die Breite des zu walzenden Streif ens integriert. Die Formel (5) wird mit der druc kauf nehmenden Lange des Zylinders integriert, wobei die Konstanten so bestimmt werden, daß sie die Randbedingungen der einander gegenüberliegenden Enden erfüllen - welch letztere bei der Walzeihrichturig: gemäß der vorliegenden Erfindung näherungsweise feststehend sind.

Die maximalen Werte Y max und Y_nmax der Konkavität Y_(x) bzw. der Überhöhung Y_n(x) werden an der axialen Mittelstellung der Walze durch die folgenden Cleichungeh ausgedrückt: ^ 5":^ — --. i· ...,u.r,i..-

.-.--·-- rs-· .-i -" i .■"--? " · ^{r ίΛ}" '=■; eifo

Y_n.max =ii -%- (-τ—) (4*)

m "7~

Y^max =|

wobei et und β Konstante sind, die durch die Abmessungen des ders, die Längenverteilung der Last und die Randbedingungen bestimmt

sind. ... -it .=-

Um eine gleichmäßige Stärke des gewalzten Streifens über die gesamte Länge zu erhalten, muß zumindest die maximale Überhöhung Y_max

8668 909 836/0453

ORIGINAL INSPECTED

2615892 -AS.

die folgende Beziehung erfüllen:

Yp max > Y max

Dementsprechend ergibt sich die mittlere Stärke tm durch die folgende Gleichung:

tm > K f~B~^- (K = lT^j-, konstant)

Gemäß der Erfindung wurde nun mit verschiedenen Hülsenwandstärken Versuche unternommen, um die Hülsendeformation bei den Werten von R, tm, P und q festzulegen. Um eine ausreichende Arbeitsfestigkeit zu erzielen, ergab sich dabei, daß der Wert K sein muß K * 0,3. Dementsprechend muß die mittlere Hülsenwandstärke tm so bestimmt werden, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:

Gemäß der Erfindung zeigte es sich nun durch Walzversuche, daß, wenn die mittlere Hülsenwandstärke im folgenden Bereich liegt:

der Milderungseffekt im wesentlichen derselbe wie bei einer massiven Walze ist, d.h. die Hülsenstärke ist zu groß und der örtliche Konkavitätseffekt der Walze verschwindet.

Dementsprechend muß die mittlere Hülsenwandstärke so bestimmt wer den, daß sie die folgende Formel erfüllt:

0,3 \ΊΠ^~ < tm <

⁸⁶⁶⁸

909836/0453

Da sich jedoch die Walze abnützt und dementsprechend die Hülsenwandstärke proportional zur durchlaufenden Walzmenge abnimmt, muß mit Rücksicht auf die Arbeilsfestigkeit der Walze die mittlere Wandstärke trn in der obigen Formel ersetzt werden durch die minimale Hülsenstärke t min und dementsprechend muß die Hülse so ausgebildet werden, daß sie die folgende Formel erfüllt:

0,3 "fR"3L- £ t min i fk -%-

II. Bestimmung des Druckes

Aufnahmelänge der Hülse

Da die Walzenüberhöhungsform an den Stellen, an denen die Hülse an dem Zapfen befestigt ist, mathematisch diskontinuierlich wird, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, wurde es bisher für erforderlich gehalten, die Breite B des Bleches schmaler zu halten als die druckaufnehmende Länge Z der Hülse. Tatsächlich wird, wenn die Breite B eines Blechstreifens beträchtlich größer ist als die druckaufnehmende Länge -6 der Hülse, der zu walzende Blechstreifen örtlich an denjenigen Stellen ausgedehnt, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, an denen die Überhöhung der Enden der druckaufnehmenden Länge £ diskontinuierlich wird. Es zeigte sich jedoch, daß, wenn die Breite B des Blechstreifens lediglich etwas größer ist als die druckaufnehmende Länge &, nämlich wenn die Breite des Streifens im Bereich B ^ ⁺~τ~~ liegt, sich keine Ausformung des Streifens ergibt. Es wird angenommen, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß der seitliche Fluß des Metalles leichter in den Randbereichen des Streifens als in dem Mittelteil auftritt.

8668

909836/0453

2615892

Bei der Walzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung muß die Hülse mit der Welle durch Mittel, wie eine Schwundanpassung oder einen Systemringanleger oder dgl., befestigt werden. Damit die Hülse eine ausreichende Festigkeit erhält, um der Walztorsionskraft zu widerstehen und um entsprechende Hochdruckabdichtungsmittel vorzusehen, muß die druckaufnehmende Längender Hülse die Beziehung -t < L - D/2 erfüllen. Dementsprechend bestimmt sich die druckaufnehmende Länge (■ aus der folgenden Formel:

R ^D < / τ < ^D

ΠΙ. Bestimmung der Hülse

Konizitätswinkel der Wandstärke

Wenn die Konizität klein ist, dann nimmt die Walzen überhöhung im wesentlichen irgendeine der gestrichelt in den Fig. 6 und 8 dargestellten Trapezformen an. Unter einer Walzlast nimmt das Walzenprofii die Form an, die in Fig. 8 durch die durch zwei Punkte unterbrochene Linie dargestellt ist, wobei die Dachstrecke der Trapezform, wie sie gestrichelt in Fig. 8 dargestellt ist, im wesentlichen konkav wird. Dementsprechend wird der Blechstreifen mehr an denjenigen Stellen gestreckt, die etwa 1/4 von den gegenüberliegenden Rändern des Streifens liegen als in den anderen Teilen der Breite, so daß dort ein Walzformfehler entsteht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es erforderlich, die Walzen überhöhung so zu wählen, daß die durch die festen Linien in Fig. 6 dargestellten weich erhöhten Formen entstehen. Aus diesem Grund muß der Konizitätswinkel u. die Bedingung cc - 1 erfüllen.

909836/0453

Wenn der Konizitätswinkel α nach und nach unter lastfreien Bedingungen erhöht wird, jedoch der Flüssigkeitsdruck konstant gehalten wird, dann kommt das Walzonüberhöhungsprofil nach und nach in die weich erhöhte Form. Wenn der Konizitätswinkel χ zu groß wird und das Walzenüberhöhungsprofil von der sanft erhöhten Form in die in Fig. 9 dargestellte Form kommt, dann wird die Walzen überhöhung lediglich in demMittelteil zu stark. Eine Walze mit einem derartigen Überhöhungsprofil reckt den Streifen im mittleren Teil stärker als in den Randbereichen, so daß ein Formfehler in der Mittelfalte entsteht. Dementsprechend muß der Konizitätswinkel u auf den Bereich ^ ^- 5 beschränkt werden. Dementsprechend muß also der Konzitätswinkel α im Bereich 1 ^ α ^ 5 liegen.

Entsprechend der Bestimmung der Hülsenwandstärke, der den Druck aufnehmenden Länge und des Konizitätswinkels wie oben beschrieben, wird die Form der Hülse, wie in Fig. 3 dargestellt, bestimmt. Dieselben Ergebnisse können erzielt werden, wenn die geradlinie konische Form durch eine Bogenform mit dem Radius P oder durch eine Sinuskurvenform ersetzt wird, wobei sich die Wandstärke der Hülse nach und nach reduziert, wie dies in den Fig. 10(A) und 10(B) dargestellt ist. Es kann auch irgendeine Form gewählt werden, die sich aus einer Kombination von Bögen oder von Bögen und geraden Linien ergibt, wie dies in Fig. 10(C), 10(D) und 10(E) dargestellt ist. Wenn in diesen Fällen die Abweichung jeder der Kurven von den geraden Linien des Konizitätswinkels je dargestellt wird durch At, wird der maximale Wert Atmax der Abweichung At so bestimmt, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:

M max = 0,1 t max
wobei t max die maximale Wandstärke der Hülse ist.

⁸⁶⁶⁸ 909836/0453

Es werden nun Arbeitsbeispiele der Hülsenwalze mit variabler Überhöhung entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Ein Durchlauf walzwerk mit warmer Außenhaut wurde entsprechend den in der Tabelle 1 angegebenen Werten hergestellt.

Tabelle 1

Walzlast (W) 500 t (max)

2 Innendruck (P) 500 kg/cm (max)

Breite des gewalzten Streifens (B) 1.300 mm (max) Walzendurchmesser (D) 825 mm

Länge der Walzenmantelfläche (L) 1.980 mm

druckaufnehmende Länge der Hülse (^) 1.200 mm minimale Hülsenwandstärke (t min) 80 mm

Konizitätswinkel (α ) 3,34°

Zwei Blechstreifen, die eine Stärke von 3,2 mm und eine Breite von 1.157 mm bzw. von 2,3 mm und 1.231 mm hatten, wurden mit den in der Fig. 11 dargestellten Ergebnissen durch dieses Walzwerk gewalzt.

Wenn der Druck der Druckflüssigkeit Null ist, biegt sich die Walze durch. Der durch die Walze gewalzte Streifen wird stärker in den Randbereichen gereckt als in anderen Teilen, so daß wellige Ränder entstehen. Wenn jedoch die Walzenüberhöhung vergrößert wird, dann ändert sich die Form des Streifens, wobei die welligen Kanten verschwinden und in der Mitte Falten auftreten. Bei entsprechendem Druck der Druckflüssigkeit wird ein zufriedenstellend flacher Blechstreifen erzielt. Eine Gratrolle bei der Gratwellen auftreten, wenn sie mit einer massiven Walze gewalzt wird, konnte mit der Walze gemäß der vorlie-

⁸⁶⁶⁸ 909836/0453

genden Erfindung in eine zufriedenstellend flache Form gewalzt werden. Es braucht nicht besonders erwähnt werden, daß sich Vorteile in der Festigkeit und in der Abnutzung der Walze ergeben, je größer die minimale Hüisenstärke t min gewählt wird.

Die vorliegende Erfindung hat bei der großtechnischen Anwendung Vorteile nicht nur in der Hinsicht, daß sie die bisher unmögliche Formsteuerung möglich macht, sondern auch in der Hinsicht, daß sie den beschriebenen "Milderungseffekt" ermöglicht. Es ist nicht erforderlich, daß die Walze gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl für die obere als auch für die untere Walze eines Walzwerkes verwendet wird. Es ergeben sich auch die entsprechenden Vorteile, wenn nur eine der Walze des Walzwerkes gemäß der Erfindung ausgebildet wird. In einem Vierwalzengerüst kann die Walze gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv nicht nur als Arbeitswalze, sondern auch als Andruckwalze verwendet werden. Die Wandstärke der Walze braucht nicht linear aufgeteilt sein; es werden auch zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, wenn die Aufteilung der Walzenstärke in einer Kurve erfolgt.

8668 909836/0453

Leerseite

Claims

München 22 S t e i η s d ο r f s t r λ (1 e 2 1 2 2 Telefon 089 / 22 94 41

Patentansprüche

l.j Hülsenförmige Arbeitswalze mit einstellbarer Überhöhung für ein Walzwerk, wobei die Walze mit ihrer inneren Mantelfläche an den gegenüberliegenden Stirnenden an der Außenmantelfläche eines Zapfens abdichtend befestigt ist, so daß im mittleren Bereich zwischen der hülsenförmigen Arbeitswalze und dem Zapfen eine Kammer mit bestimmter Form gebildet wird, wobei durch einen Druckflüssigkeitskanal in dem Zapfen Druckflüssigkeit der Kammer zugeführt werden kann, um so das Ausmaß der Überhöhung zu regehi, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Stärke (t min) der hülsenförmigen Walze in der axialen Mitte, die druckaufnehmende Länge (^) der Hülse und der Verjüngungswinkel ( α ) der Hülsenstärke in Richtung auf die Mitte entsprechend der folgenden Formel gewählt ist:

0,3 f R-^— - t min - VR^- P D < j < D

1° i -JL i 5°
wobei bedeutet:

R: mittlerer Innenradius der hülsenförmigen Walze in der axialen Mitte,

D: der Außendiirchmesser der Hülse (Walzendurchmesser),

L: die Gesamtlänge der Hülse (Walzzylinderbreite),

B: fJreite des gewalzten Dlechbandes bzw. Stahlkörpers,

q: Brfiiteneinhfüt der Walzlast,

P: Druck des Druckmediums.

B 8668 -C/G 909836/CUS3

ORIGINAL INSPECTED
2. Hülsenw.ilze nach Anspruch 1, dadur c h gekennzeichnet, daß ein geradlinier Anstieg bzw. Abnahme der Hülsenstärke entsprechend dem konischen Winkel (.i ) durch eine Kurve ersetzt ist, so daß die Hülsenstärke längs einer gekrümmten Linie von den gegenüberliegenden Stirnenden gegen die axiale Mittelstelle fortschreitend abnimmt, unddaß die maximale Abweichung (At max) der Kurven von einem geradlinigen Verlauf entsprechend dem konischen Winkel (α ) und die maximale Stärke der Hülse (t max) die folgende Bereichsgleichung erfüllt:

At max = 0,1 t max.
3. Arbeitswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven Kreisbögen sind.
4. Arbeitswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven Sinuskurven sind.
5. Arbeitswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven aus einer Kombination von Kreisbögen und geraden Linien bestehen.
6. Arbeitswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven aus einer Kombination von Sinuskurven und geraden Linien bestehen.

909836/0453