DE3606857A1 - Walzgeruest - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit mindestens zwei Stützwalzen sowie zwei zwischen diesen angeordneten und über diese abgestützten Arbeitswalzen, bei dem die Ar­ beitswalzen axial verschiebbar sind und die Länge der Ballen dieser Arbeitswalzen die der Ballen der sie stützen­ den Walzen mindestens um den Verschiebeweg der Arbeits­ walzen überschreitet, so daß die Arbeitswalzen in allen Verschiebungsphasen durch die volle Ballenlänge der sie stützenden Walzen abgestützt sind.

Beim Walzen von Bändern werden die Arbeitswalzen, auch wenn sie durch sie hintergreifende Walzen abgestützt sind, unter Einwirkung der Walzkraft nach außen durchgebogen. Werden, um eine Verformung des Walzspaltes zu kompensieren bzw. zu vermeiden, Arbeitswalzen bombiert ausgeführt und/oder Walzen durch Biegekraft beansprucht, so läßt sich zwar der Walzspalt über seine wesentliche Länge auf ein vor­ gegebenes Profil bringen, es sind jedoch unvorteilhaft hohe Biegekräfte aufzubringen, und die über die Länge der Mantellinien der Walzen auftretenden Stützkräfte weisen unerwünscht hohe Extremwerte auf. Im Bandkantenbereich auf das Walzgut ausgeübte Spannungsspitzen führen dazu, daß das Profil des Walzspaltes sich im Bereiche der Band­ kanten zu diesen hin nachteilig verengt.

Im Zuge der Bestrebungen, ein planes bzw. spannungsfreies Produkt auch unter Anwendung nur geringer Biegekräfte zu erreichen und den Austausch von Arbeitswalzen gegen solche mit geänderter, anderen Belastungen angepaßter Bombierung unnötig zu machen und wurden nach der DE-PS 22 60 256 axial verschiebliche Arbeitswalzen und/oder Zwischenwalzen so weit verschoben, daß das Ballenende einer der Walzen über einer der Bandkanten und ein Ballenende der entsprechenden gegenüberliegenden Walze über der gegenüberliegenden Ballen­ kante steht. Auch hierbei ergibt sich prinzipiell ein Ab­ fall der Dicke des gewalzten Materiales im Kantengebiet, der sich jedoch durch geringes zusätzliches Verschieben der Walzen modifizieren läßt.

Ein weiteres Walzgerüst nach der DE-PS 30 38 865 weist Walzen besonderer Form auf, deren Querschnitte in einem Längenbereich konvex und in einem anderen konkav verlaufen. In einer Mittelstellung kompensieren sich die in Abhängig­ keit von der Ballenlänge modifizierten Durchmesser, während bei der Verschiebung in einer Richtung die Summe der Walzen­ durchmesser mittig absinkt, während sie bei der Verschiebung in der Gegenrichtung ansteigt. Hier läßt sich zwar die Form der Walzspaltes im wesentlichen durch axiale Verschie­ bung der Walzen direkt beeinflussen, die Kräfteverteilung entlang der Mantellinien führt aber auch hier zu einem Spannungsanstieg im Bereiche der Bandkanten und damit zu einem Absinken der Banddicke im Kantenbereich.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, Arbeitswalzen zu schaffen, durch deren Verwendung bei optimaler axialer Einstellung sowohl der Dickenabfall im Bandkantenbereich vermieden wird als auch die üblichen Spannungsmaxima im Bandkantenbereich vermieden werden, so daß eine Über­ beanspruchung der Walzen vermieden und eine längere Stanz­ zeit derselben erreicht werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem entsprechend der Gattung ausgeführten Walzgerüst durch die Merkmale des Patentanspruches.

Insbesondere bei üblichen Walzvorgängen läßt sich die geforderte ringförmige Mulde so über die Bandkante stellen, daß die Arbeitswalze auch unter Belastung in diesem Be­ reiche nicht in die gewünschte Kontur des Arbeitsspaltes hineingedrängt wird, zumal die Abstützung der Arbeits­ walze an der sie hintergreifenden Stütz- bzw. Zwischen­ walze durch den folgenden Bund über die Breite des Walz­ gutes hinaus gesichert ist. Damit ergibt sich nicht nur die gewünschte Vermeidung des dicken Abfalles des Walz­ gutes im Bandkantenbereich, auch die zwischen der Arbeits­ walze und der diese stützenden Walze auftretenden Kräfte weisen keine extremen Spannungsspitzen auf, wenn auch im Bereiche der Mulde eine geringfügige Entlastung und im Bereiche des benachbarten Bundes ein geringer Anstieg fest­ zustellen sind. Diese Änderungen sind jedoch nur lokaler Art, und durch Halten der vollen Kontaktlänge der stützen­ den Walze ergibt sich keine wesentliche Änderung der Last­ verteilung, und insbesondere werden lokale Spannungsspitzen vermieden, die einen ungünstigen Einfluß auf das Bandprofil haben könnten, insbesondere aber den Walzenverschleiß un­ liebsam erhöhen und damit die Stanzzeit der Walzen nach­ teilig verkürzen.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit diese illustrieren­ den Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbei

Fig. 1 sche­ matisch ein Vier-Walzen-Gerüst,

Fig. 2 diagramatisch den Verlauf einer Mantellinie der Arbeitswalze mit unter­ drücktem Nullpunkt,

Fig. 3 diagramatisch das sich hierbei ergebende Walzbandprofil,

Fig. 4 die sich zwischen einer Arbeitswalze der Fig. 1 und der ihr zugeordneten Stütz­ walze ergebenden Stützkräfte und

Fig. 5 zum Vergleich eine entsprechend dargestellte Lastverteilung bei einem üblichen Gerüst mit Arbeitswalzen, deren Ballenenden auf Bandkanten eingestellt sind.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Vier-Walzen-Gerüst dar­ gestellt, bei dem Stützwalzen (1 und 2) Arbeitswalzen (3 und 4) abstützen, die zwischen sich das Walzgut (5) einschließen. Um die erfindungsgemäße Kontur der Ar­ beitswalzen hervorzuheben, ist diese übertrieben dar­ gestellt: die Arbeitswalzen (3 und 4) weisen jeweils in einem Endbereich der Ballen (6) diesem Ballenende zuge­ wendet einen abgerundete Flanken aufweisenden Bund (7) auf, dem in Richtung auf das gegenüberliegende Ballenende eine ringförmige Mulde (8) folgt. Diese Mulde (8) ist über jeweils eine Bandkante des Walzgutes (5) derart einge­ stellt, daß die übliche Neigung zur Verringerung der Dicke des Walzgutes (5) im Bandkantenbereich kompensiert ist. In der übertriebenen Darstellung der Fig. 1 ergibt sich sogar eine Verstärkung des Walzgutes (5) im Band­ kantenbereich.

Tatsächlich erheben sich die Scheitel der Bunde (7) nur etwa 0,2 bis 1,0 mm über durchgehend gezeichnete Mantel­ linien der Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4), während die ringförmigen Nuten etwa ebenso tief in den Ballen (6) eingreifen. Diese Grenzen sind nicht unbedingt bindend; höhere Werte wird man für stärkeres Walzgut, insbesondere aber auch Warmband, vorsehen, während bei geringeren Walz­ gutdicken, insbesondere Kaltband, Scheitelhöhen bzw. Ver­ tiefungen zwischen 0,2 und 0,4 mm bevorzugt werden. Die Mulde und der Bund sind also relativ flach ausgebildet, und ihre Flanken verlaufen recht flach. Ihre Breiten ent­ sprechen etwa einander, und die durch Mulde und anschließen­ den Bund gebildete Kontur erstreckt sich insgesamt über eine Breite, die zwischen einem Viertel des Durchmessers der Arbeitswalze und dem vollen Durchmesser liegen kann, und der Abstand vom freien Ballenende kann zwischen dem 0, einfachen und dem Einfachen des Durchmessers der Ar­ beitswalze liegen. Ein Ausführungsbeispiel einer Arbeits­ walze ist in Fig. 2 dargestellt, wobei zum Erfassen der Höhenunterschiede eine Darstellung mit unterdrücktem Nullpunkt gewählt wurde. Bei einer Walzenlänge von 1600 mm und einem Nenndurchmesser von 500 mm ergeben sich eine Scheitelhöhe und Muldentiefe von je etwa ¹/₆ mm bei einer Länge der Gesamtkontur von knapp 200 mm und einem Ab­ stand vom freien Ballenende in etwa der gleichen Abmessung.

Unter Belastung ergibt sich, wie Fig. 3 zeigt, ein weit­ gehend linearisiertes Walzspaltprofil, wobei das Profil an den Bandkanten, wie die Parameter zeigen, durch gering­ fügige zusätzliche Verschiebung einstellbar sind. Das Diagramm zeigt, daß der Dickenabfall im Bereich der Band­ kante praktisch völlig vermeidbar ist.

Die Verteilung der die Arbeitswalze abstützenden Stütz­ kräfte ist, ebenfalls für eine vorgegebene Bandbreite B, der Fig. 4 zu entnehmen. Sie steigt von etwa 4,5 kN/mm am Ende der Abstützung flach auf ca. 8 kN/mm etwa in der Bandmitte an, fällt im Bereiche der Mulde auf etwa 3 kN/mm ab und erreicht im Bereiche des Bundes einen Maximum, das etwa der mittigen Belastung entspricht. Bei der Verwendung üblicher, mit Ballenende über eine Bandkante gestellter Arbeitswalzen ergibt sich eine wesentlich ungünstigere Belastung; vom gegenüberliegenden Ende her steigt die Be­ lastung fast linear an und erreicht im Bereiche der Band­ kante jener genauer Einstellung maximal, die 12 kN/mm er­ reichen können.

Es zeigt sich damit, daß gemäß der Erfindung eine symmetrische Lastverteilung erreicht wird, die übergroße Lastspitzen ver­ meidet und damit eine vorteilhaft lange Stanzzeit der Walzen erreicht. Durch die Konstanz dieser Lastverteilung wirkt sich die axiale Verschiebung der Arbeitswalzen beim Einfahren der ringförmigen Mulden auf die Bandkanten nicht auf die Biegung der Arbeitswalzen aus, so daß gesteuerte Biegungen mittels einer zusätzlichen Biegevorrichtung problemlos vornehmbar sind und bei einer Veränderung der Einstellung des Band­ kantenabfalles nicht nachzustellen sind.

Claims (12)

1. Walzgerüst mit mindestens zwei Stützwalzen sowie zwei zwischen diesen angeordneten und über diese abge­ stützten Arbeitswalzen, bei dem die Arbeitswalzen axial verschiebbar sind und die Länge der Arbeits­ walzenballen die der Ballen der sie stützenden Walzen mindestens um den Verschiebeweg der Arbeitswalzen über­ schreitet, so daß die Arbeitswalzen in allen Ver­ schiebungsphasen durch die volle Ballenlänge der sie stützenden Walze abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzen (3, 4) jeweils in einem der Endbereiche ihrer Ballen (6) eine eine ringförmige Mulde (8) sowie einen an diese anschließenden Bund (7) enthaltende Kontur aufweisen, daß die Scheide des Bundes 0,2 bis 1,0 mm unter bzw. über der im Bereiche der Kontur liegenden Mantellinien der Ballen liegen, daß die Kontur eine Breite zwischen 1/4 D und D sowie einen Abstand von 0,1 D bis D vom Ballenende aufweist, wobei D der Durchmesser der Arbeitswalzen (3, 4) ist, und daß eine der Arbeitswalzen ihre Kontur antriebs­ seitig und die andere ihre Kontur bedienungsseitig aufweisen.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bunde (7) der Arbeitswalzen (3, 4) jeweils dem benachbarten Ende des Ballens (6) zugewandt und die ringförmigen Mulden (8) zum gegenüberliegenden, entfernten Ballenende hin vorge­ sehen sind.

3. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmigen Mulden (8) der Arbeitswalzen (3, 4) jeweils den benachbarten Enden der Ballen (6) zugewandt und die Bunde (7) zum gegenüber­ liegenden, entfernten Ballenende hin vorgesehen sind.

4. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der ring­ förmigen Mulden (8) der Scheitelhöhe der Bunde (7) ent­ spricht.

5. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzen (3, 4) mit gleichen Ballen- und/oder Konturformen und/oder -Ab­ messungen ausgeführt sind.

6. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen (6) der Ar­ beitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer Konturen zylindrisch ausgeführt sind.

7. Walzgerüst nach einem der Ansprüch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzen (3, 4) über Zwischenwalzen gegen die Stützwalzen (1, 2) abgestützt sind.

8. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer Konturen bombiert ausgeführt sind.

9. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer Konturen einen Durchmesserverlauf ausweisen, der ent­ sprechend der DE-PS 30 38 865 über einen Längen­ bereich ein konvex und über einen weiteren Längen­ bereich ein konkav gestaltetes Profil ergibt, und bei dem die Summe der Durchmesser beider Arbeits­ walzen beieinander diagonal gegenüberstehenden konvex und konkav ausgeführten Profilen in ausschließlich einer Verschiebestellung über die Bundlänge der Walzen konstant ist.

10. Walzgerüst nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konturen jeweils innerhalb des konvexen Bereiches des Durchmesserverlaufes der Arbeitswalzen (3,4) vorgesehen sind.

11. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Stütz­ walzen (1, 2) und/oder Zwischenwalzen axial verschiebbar ausgebildet sind und, gegebenenfalls zusätzlich, einen Durchmesserverlauf entsprechend Anspruch 9 aufweisen.

12. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens den Einbau­ stücken eines der Walzenpaare Biegevorrichtungen zuge­ ordnet sind.