DE3609916A1 - 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 Arbeitswalzen axial verschiebbar sind und die Länge der Ballen dieser Ar­ beitswalzen die der Ballen der sie stützenden Walzen min­ destens um den Verschiebeweg der Arbeitswalzen 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 ver­ meiden, Arbeitswalzen bombiert ausgeführt und/oder Walzen durch Biegekraft beansprucht, so läßt sich zwar der Walzspalt über seine wesentliche Länge auf ein vorgegebenes Profil bringen, es sind jedoch unvorteilhaft hohe Biegekräfte aufzu­ bringen, und die über die Länge der Mantellinien der Walzen auftretenden Stützkräfte weisen unerwünscht hohe Extremwerte auf. Im Bandkantenbereich auf das Walzgut ausgeübte Span­ nungsspitzen führen dazu, daß das Profil des Walzspaltes sich im Bereiche der Bandkanten 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, wurden nach der DE-PS 22 60 256 axial ver­ schiebliche Arbeitswalzen und/oder Zwischenwalzen so weit verschoben, daß das Ballenende einer der Walzen über einer der Bandkanten und ein Ballenende der entsprechenden gegen­ überliegenden Walze über der gegenüberliegenden Ballenkante steht. Auch hierbei ergibt sich prinzipiell ein Abfall 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 Längenbe­ reich konvex und in einem anderen konkav verlaufen. In einer der möglichen Stellungen kompensieren sich die in Abhängig­ keit von der Ballenlänge modifizierten Durchmesser, wobei bei der Verschiebung in einer Richtung die Summe der Walzendurch­ messer mittig absinkt, während sie bei der Verschiebung in der Gegenrichtung ansteigt. Hier läßt sich zwar die Form des Walzspaltes im wesentlichen durch axiale Verschiebung 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 Ein­ stellung sowohl der Dickenabfall im Bandkantenbereich ver­ mieden wird als auch die üblichen Spannungsmaxima im Band­ kantenbereich vermieden werden, so daß die hohen Beanspru­ chungen der Walzen im Bandkantenbereich abgesenkt wird und hö­ here Standzeiten derselben erreicht werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem entsprechend der Gattung ausgeführten Walzgerüst durch die Merkmale des Patentanspru­ ches. Insbesondere bei üblichen Walzvorgängen läßt sich die geforderte ringförmige Mulde so über die Bandkante stellen, daß die Arbeitswalze auch unter Belastung in diesem Bereiche nicht in die gewünschte Kontur des Arbeitsspaltes hineinge­ drängt wird, zumal die Abstützung der Arbeitswalze an der sie hintergreifenden Stütz- bzw. Zwischenwalze durch das folgende Ballendende über die Breite des Walzgutes hinaus gesichert ist. Damit ergibt sich nicht nur die gewünschte Vermeidung des Dickenabfalles des Walzgutes im Bandkantenbereich, auch die zwischen der Arbeitswalze und der diese stützenden Walze auftretenden Kräfte weisen keine extremen Spannungsspitzen auf, wenn auch im Bereiche der Mulde eine geringfügige Ent­ lastung und im Bereiche des benachbarten Ballenabschnitte ein geringer Anstieg festzustellen sind. Diese Abweichungen sind jedoch nur lokaler Art, und durch Einhalten der vollen Kon­ taktlänge der stützenden Walze ergibt sich keine wesentliche Änderung der Lastverteilung, und insbesondere werden lokale Spannungsspitzen vermieden, die einen ungünstigen Einfluß auf das Bandprofil haben könnten, und die den Walzenverschleiß unliebsam erhöhen und damit die Standzeit 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 fol­ genden Beschreibung in Verbindung mit diese illustrierenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 schematisch ein Vier-Walzen-Gerüst,

Fig. 2 diagrammatisch mit unterdrücktem Nullpunkt den Ver­ lauf einer Mantellinie der Arbeitswalze

Fig. 3 diagrammatisch das sich hierbei ergebende Walzband­ profil,

Fig. 4 die sich zwischen einer Arbeitswalze der Fig. 1 und der ihr zugeordneten Stützwalze ergebenden Stütz­ kräfte, und

Fig. 5 zum Vergleich eine entsprechend dargestellte Last­ verteilung bei einem üblichen Gerüst mit Arbeits­ walzen, 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 Arbeitswalzen hervorzuheben ist diese übertrieben dargestellt: die Arbeitswalzen 3 und 4 weisen jeweils in einem Endbereich der Ballen 6 eine flache, ringförmige Mulde 8 auf. Diese Mulde 8 ist über jeweils eine Bandkante des Walzgutes 5 derart eingestellt, daß die übliche Neigung zur Verringerung der Dicke des Walzgutes 5 im Band­ kantenbereich kompensiert ist. In der übertriebenen Darstel­ lung der Fig. 1 ergibt sich sogar eine Verstärkung des Walz­ gutes 5 im Bandkantenbereich.

Tatsächlich tritt der Boden der Mulde nur etwa 0,2 bis 1,0 mm unter durchgehend gezeichnete Mantellinien der Ballen 6 der Arbeitswalzen 3, 4 zurück. Diese angegebenen Grenzwerte der Tiefe sind nicht unbedingt bindend; höhere Werte wird man für stärkeres Walzgut, insbesondere aber auch Warmband, vor­ sehen, während bei geringeren Walzgutdicken, insbesondere Kaltband, Tiefen zwischen 0,2 und 0,4 mm bevorzugt. Die Mulde ist also relativ flach ausgebildet, und bei der angegebenen Breite verlaufen ihre Flanken recht flach. Diese Breite kann zwischen einem Achtel des Durchmessers der Arbeitswalze und dem vollen Durchmesser liegen, und der Abstand vom freien Ballenende kann zwischen dem 0,1-fachen und dem einfachen des Durchmessers der Arbeitswalze liegen, aber auch größer ge­ wählt werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Arbeitswalze ist in Fig. 2 dargestellt, wobei zum Erfassen der Höhenunter­ schiede eine Darstellung mit unterdrücktem Nullpunkt gewählt wurde. Bei einer Walzenlänge von 1600 mm und einem Nenndurch­ messer von 500 mm ergibt sich eine Muldentiefe von etwa 1/6 mm bei einer Länge der Mulde von knapp 100 mm und einem Ab­ stand vom benachbarten freien Ballenende von etwa 300 mm.

Unter Belastung ergibt sich, wie Fig. 3 zeigt, ein weitgehend linearisiertes Walzspaltprofil, wobei das Profil an den Band­ kanten, wie die Parameter zeigen, durch geringförmige zusätz­ liche axiale Verschiebung der Walzen einstellbar sind. Das Diagramm zeigt, daß der Dickenabfall im Bereich der Bandkante praktisch völlig vermeidbar ist.

Die Verteilung der die Arbeitswalze abstützenden Stützkräfte ist, ebenfalls für eine vorgegebene Bandbreite B, der Fig. 4 zu entnehmen. Sie steigt von etwa 4,5 kN/mm am Ende der Ab­ stützung flach auf ca. 8 kN/mm etwa in der Bandmitte an, fällt im Bereiche der Mulde auf etwa 3 kN/mm ab und erreicht dann einen Maximum, das etwa der mittigen Belastung ent­ spricht. Bei der Verwendung üblicher, mit den Ballenenden über je eine Bandkante gestellter Arbeitswalzen ergibt sich eine wesentlich ungünstigere Belastung; vom gegenüberliegen­ den Ende her steigt die Belastung fast linear an und erreicht im Bereiche der Bandkante je nach der gewählten geringen zusätzlichen Verschiebung Maxima die 12 kN/mm erreichen kön­ nen.

Es zeigt sich damit, daß gemäß der Erfindung eine symmet­ rische Lastverteilung erreicht wird, die übergroße Lastspit­ zen vermeidet und damit eine vorteilhaft lange Standzeit 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 Bie­ gungen mittels einer zusätzlichen Biegevorrichtung problemlos vornehmbar sind und bei einer Veränderung der Einstellung des Bandkantenabfalles nicht nachzustellen sind.

Eine weitere Linearisierung des Walzspaltes und der in ihm auftretenden Kräfte bzw. Pressungen läßt sich erreichen, wenn, wie in Fig. 1 für nur eine der Arbeitswalzen gestri­ chelt angedeutet, den ringförmigen Mulden 8 benachbart ein etwa ebenso breiter und flacher Bund 7 vorgesehen ist. Üblicher­ weise ist dieser Bund, wie dargestellt, auf der dem nahen Ballenende zugekehrten Seite der Mulde vorgesehen; er verbes­ sert das Spannungsfeld ebenso wie den zentrischen Lauf des Walzbandes. Zur Erreichung besonderer weiterer Effekte jedoch kann er, bspw. beim Walzen von einen geringen Verformungswi­ derstand aufweisenden Leichtmetallen, von der angegebenen Größe abweichen und /oder auf der dem eigentlichen, langen Ballen zugekehrten Seite der Mulde 8 vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Walzgerüst mit mindestens zwei Stützwalzen sowie zwei zwischen diesen angeordneten und über diese abgestützten Arbeitswalzen, bei dem die Arbeitswalzen axial verschieb­ bar sind und die Länge der Arbeitswalzenballen die der Ballen der die stützenden Walzen mindestens um den Ver­ schiebeweg der Arbeitswalzen überschreitet, so daß die Arbeitswalzen in allen Verschiebungsphasen durch die volle Ballenlänge der sie stützende Walze abgestützt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitswalzen (3, 4) jeweils in einem der End­ bereiche ihrer Ballen (6) eine flache, ringförmige Mulde (8) aufweisen,
daß die Mulde eine Tiefe von 0,2 bis 1,0 mm, eine Breite zwischen 1/8 D und 1 D sowie einen Abstand von mindestens 0,1 D vom Ballenende aufweist, wobei D der Durchmesser der Arbeitswalzen (3, 4) ist,
und daß eine der Arbeitswalzen ihre Mulde antriebsseitig und die andere ihre Mulde bedienungsseitig aufweisen.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine beiden Arbeitswalzen (3, 4) mit gleichen Bal­ len- und/oder Konturformen und/oder Abmessungen ausge­ führt sind.

3. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer Mulden (8) zylindrisch ausgeführt sind.

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

5. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer Mulden (8) bombiert ausgeführt sind.

6. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer Mulden (8) einen Durchmesserverlauf aufweisen, der entsprechend der DE-PS 30 38 865 über einen Längenbereich ein konvex und über einen weiteren Längenbereich ein konkav gestaltetes Profil ergibt, und bei dem die Summe der Durchmesser beider Arbeitswalzen bei einander diago­ nal gegenüberstehenden konvex und konkav ausgeführten Profilbereichen in ausschließlich einer Verschiebestel­ lung über die Bundlänge der Walzen konstant ist.

7. Walzgerüst nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulden (8) jeweils innerhalb des konvexen Berei­ ches des Durchmesserverlaufes der Arbeitswalzen (3, 4) vorgesehen sind.

8. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Stützwalzen (1, 2) und/oder Zwischen­ walzen axial verschiebbar ausgebildet sind und, gegebe­ nenfalls zusätzlich, einen Durchmesserverlauf ensprechend Anspruch 6 oder 7 aufweisen.

9. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens den Einbaustücken eines der Walzenpaare Biegevorrichtungen zugeordnet sind.

10. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß neben der flachen, ringförmigen Mulde (8) ein flacher Bund (7) vorgesehen ist.

11. Walzgerüst nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (7) zwischen der Mulde (8) und dem diesem benachbarten Ballenende vorgesehen ist.