DE3726691A1

DE3726691A1 - Walze fuer das walzen von metall

Info

Publication number: DE3726691A1
Application number: DE19873726691
Authority: DE
Inventors: John Parnel Cutmore
Original assignee: Copper Refineries Pty Ltd
Current assignee: Copper Refineries Pty Ltd
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1987-08-11
Publication date: 1988-02-18
Also published as: US4924688A; FR2602439A1; BE1000761A5; GB2193670B; FR2602439B1; CA1304965C; JPS6343710A; GB2193670A; ES2008165A6; GB8718908D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung für das Walzen von Barren, Stangen oder Stäben mit verschiedenen Querschnittsflächen aus Metallen und Legierungen, insbeson dere für das Walzen von Kupfer, das für die Drahtherstel lung vorgesehen ist.

Hintergrund der Erfindung

Beim Walzen von Stangen aus Metall oder Metallegierungen laufen metallische Rohlinge nacheinander durch eine Reihe von Walzen, welche das plastische Fließen des Metalls ver ursachen, wodurch eine Längung und Querschnittsreduzierung des Werkstückes erreicht wird.

Die Walzen sind im Betrieb härtesten Beanspruchungen durch Hitze, Druck und Reibung ausgesetzt.

Beim Kupferwalzen zur Produktion von Stangenmaterial für die Drahtherstellung sind die Walzen zylinderförmig und haben normalerweise einen Durchmesser von etwa 220 mm und eine Breite von etwa 110 mm, das heißt eine sehr viel größere Breite als der zu bearbeitende Rohling. Wenn ein Teil der Walzenoberfläche übermäßig verschlissen ist, übernimmt ein anderer Teil die Bearbeitung.

Wenn infolge von Verschleiß kein Teil der Walzenoberfläche mehr in befriedigendem Zustand ist, wird die Walzenober fläche nachgearbeitet.

Die Kosten, die durch den Walzenaus- und -einbau, die Wal zeninstandsetzung, die Ausfallzeit des Walzwerkes durch Walzenverschleiß sowie durch Haltung des notwendigen Lager bestandes an Ersatzwalzen entstehen, sind erheblich.

Bisher wurden die Walzen aus Werkzeugstahl gefertigt. Stahl ist gut zu bearbeiten und nachzuarbeiten. Es hat einen ausreichenden Reibungskoeffizienten, um Kupfer ohne stören den Schlupf zu walzen. Es ist widerstandsfähig gegen thermische und mechanische Beanspruchungen und ausreichend robust und bruchfest für den Einsatz in einem Walzwerk.

Keramik, wie Zirkondioxid, Siliciumnitrid, Siliciumkarbid, Aluminiumoxid sind bekannt für große Härten und hohe Ver schleißfestigkeit und wurden daher schon als Preß- und Ziehformen in der Metallbearbeitung eingesetzt. Bis heute wurden solche Materialien jedoch nicht erfolgreich für Walzen eingesetzt, weil die Schwierigkeiten und Kosten bei der Herstellung herkömmlicher Walzen ganz aus Keramik den Einsatz unwirtschaftlich erscheinen ließen und weil Keramik relativ anfällig für Bruch und Wärmestoß unter den Arbeits bedingungen von Walzwerken ist. Insbesondere wurde es bis her nicht für durchführbar befunden, ein Objekt der Größe, Masse und Präzision einer Walze für das Walzen von Kupfer aus Keramik zu fertigen.

Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Walze zur Ver fügung zu stellen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Walze mit einer Arbeitsfläche aus Keramik zu einem akzeptablen Preis und/oder mit hoher Lebensdauer zu erstel len.

Dementsprechend enthält die vorliegende Erfindung eine Walze, bestehend aus einer Nabe und einem auf die Nabe aufgeschobenen ringförmigen Keramikkörper zur Bildung einer Arbeitsfläche.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Keramik körper Seitenflächen auf, die sich in einem Winkel zur radialen Ebene der Nabe erstrecken und ist mit einer Klemm vorrichtung an der Nabe befestigt, die mit den Seiten flächen zusammenwirkt und den Keramikkörper unter Druck hält.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels beschrieben, welches sich nur auf die Zeichnungen bezieht.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht der Walze nach der Erfin dung,

Fig. 2 zeigt in der rechten Hälfte eine Seitenansicht auf die Walze nach Fig. 1 und in der linken Hälfte eine Seitenansicht der Walze bei abmontiertem Haltekranz.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine Walze für den Einsatz zum Walzen von Kupfer dargestellt.

Die Nabe 10 hat zwei Seiten 11 und 12 und eine sich axial erstreckende Auflagefläche 13, so daß die Nabe 10 frei drehend auf eine Achse montiert werden kann (nicht darge stellt).

Die Nabe 10 hat eine zylindrische Außenfläche 14, über die ein ringförmiger Keramikkörper 20 geschoben werden kann.

Die vorliegende Ausführungsform des ringförmigen Keramik körpers 20 ist aus Siliciumnitrid gefertigt.

Die zylindrische Außenfläche 14 der Nabe 10 weist einen radial nach außen vorstehenden Bund 16 auf, der einen An schlag für den Keramikkörper 20 bildet und eine unterschnit tene Innenwand 17 aufweist.

Der Keramikkörper 20 hat eine radial außenliegende Arbeits fläche 21, eine radial innenliegende Fläche 22, die in axialer Richtung über die beiden Enden der Arbeitsfläche 21 hinausragt und Kantenflächen 24, 25, die sich von der äußeren Arbeitsfläche 21 zur Innenfläche 22 erstrecken und in einem Winkel zur radialen Richtung verlaufen.

Der Keramikkörper 20 hat, wie man in Fig. 1 im Schnitt durch die Mittelebene sieht, eine trapezförmige Querschnitts fläche. Er hat einen Außendurchmesser von etwa 220 mm und eine Wandstärke von 10 mm.

Die Kantenfläche 25 des Keramikkörpers 20 bildet einen Winkel zur radialen Richtung, welcher mit dem Winkel der mit der unterschnittenen Innenwandung 17 übereinstimmt, so daß die Kantenfläche 25 an der vom Bund 16 gebildeten unterschnit tenen Innenwand 17 anliegt.

Der Keramikkörper 20 ist mittels eines Haltekranzes 3 gegen die Innenwand 17 geklemmt. Der Haltekranz 3 ist an der Seite 12 der Nabe 10 mit mehreren Schrauben 31, welche durch Schraubenlöcher 32 im Haltekranz 3 mit Gewinde bohrungen 18 in der Nabe 10 zusammenwirken, befestigt. Da bei wird der ringförmige Vorsprung 33 des Haltekranzes 3 in der ringförmigen Nut der Nabe 10 geführt. Der Haltekranz 3 weist eine Außenfläche 34, eine Innenfläche 35 mit einem etwas größeren Durchmesser als dem der Lagerfläche 13 von der Nabe 10 und eine Klemmfläche 36 auf, welche einen Win kel zur radialen Richtung bildet, der mit dem Winkel der Kantenfläche 24 des Keramikkörpers 10 übereinstimmt.

Beim Anziehen des Haltekranzes 3 gegen die Nabe 10 wird der Keramikkörper 20 über die fest anliegenden schrägen Flächen 17 und 36 unter Druck eingespannt, wobei eine Komponente der Kraft die Innenfläche 22 des Keramikkörpers 20 gegen die zylindrische Außenfläche 14 der Nabe 10 preßt.

In der vorliegenden Ausführungsform sind die Nabe 10 und der Haltekranz 3 aus Werkzeugstahl gefertigt.

Der Keramikkörper 20 ist zum Beispiel aus Siliciumnitrid ringförmig geformt und gebrannt und anschließend auf die er forderlichen Toleranzen bearbeitet, zum Beispiel geschlif fen.

Die Form des Keramikkörpers 20 erleichtert seine Herstel lung und reduziert die maschinellen Bearbeitungsschritte zu einem Minimum.

Vorzugsweise sind alle Oberflächen des Walzwerkes, die mit dem Werkstück in Kontakt kommen, auch aus Keramik gefer tigt, einschließlich der Kühl- und Wachsleitungen, der Vorschubkegel und der Eintrittsführungsrollen des Walz werkes.

Die Lebenszeit von den beschriebenen Bauteilen ist sehr viel höher als die von Stahlbauteilen und die geeignete Keramik ist in der Lage, die Wärmestöße der Kühl- und Beizflüssig keit bei Arbeitstemperaturen von 650°C-850°C zerstörungs frei zu überstehen. Außerdem wurde erwiesen, daß Kupfer, wenn es hauptsächlich ohne Arbeitskontakt zu Stahl gewalzt wurde, bei der Weiterverarbeitung zu Draht erheblich selte ner bricht als Kupfer aus herkömmlichen Werkzeugstahlwalz werken.

Dem Fachmann ist es ohne weiteres möglich, von dieser be schriebenen Ausführungsform der Erfindung abgeänderte Aus führungen der Walze zu bauen, ohne das Konzept und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste 3 Haltekranz
10 Nabe
11 linke Seite
12 rechte Seite
13 Lagerfläche der Nabe
14 zylindrische Außenfläche der Nabe
16 Bundoberfläche
17 unterschnittene Innenwand
18 Gewindebohrung
19 Nut
20 ringförmiger Keramikkörper
21 Arbeitsfläche
22 Innenfläche des Keramikkörpers
24 rechte Kantenfläche des Keramikkörpers
25 linke Kantenfläche des Keramikkörpers
31 Schraube
32 Schraubenloch
33 ringförmiger Vorsprung
34 Außenfläche des Haltekranzes
35 Innenfläche des Haltekranzes
36 Klemmfläche

Claims

1. Walze für das Walzen von Metall, insbesondere Kupfer, gekennzeichnet durch eine Nabe (10) und einen auf die Nabe (10) aufgeschobenen ringförmigen Keramikkörper (20) zur Bildung der Arbeitsfläche (21).

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (20) mittels einer Kantenklemmvorrichtung (3) befestigt ist.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (20) Kantenflächen (24, 25) aufweist, die sich in einem Winkel zur radialen Ebene der Nabe (10) erstrecken und die Kantenklemmvorrichtung (3) mit diesen Kantenflächen (24, 25) zusammenwirkt und den Keramikkörper (20) unter Druck hält.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nabe (10) einen radial nach außen vor stehenden Bund (16) aufweist, der einen Anschlag für eine Kante des Keramikkörpers (20) bildet.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der ringförmige Keramikkörper (20) eine radial außenliegende Arbeitsfläche (21), eine radial innenliegende Fläche (20), die in axialer Richtung über die beiden Enden der Arbeitsfläche (21) hinausragt, und Kantenflächen (24, 25), die sich von der äußeren Arbeitsfläche (21) zur Innen fläche (22) erstrecken und in einem Winkel zur radialen Richtung verlaufen, aufweist.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Keramikkörper (20) mit einer Kantenfläche (25) an einem an der Nabe (10) angeformten Bund (16) an liegt und von einem gegen die andere Kantenfläche (24) des Keramikkörpers drückenden Haltekranz (3) unter Klemmspan nung gehalten ist, wobei der an der Nabe (10) mit einem inneren Bereich anliegende Haltekranz (3) im ringförmigen Außenbereich, in dem die Befestigungsschrauben (31) an geordnet sind, freiliegt bzw. einen Abstand von der Sei tenfläche (12) der Nabe hat, so daß durch unterschiedliches Anziehen der Schrauben (31) die Klemmspannung im Keramik körper (20) einstellbar ist.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Seitenfläche (12) der Nabe (10), an welcher der Haltekranz (3) anliegt, eine Nut (19) angeord net ist, in die zentrierend ein ringförmiger Vorsprung des Haltekranzes (3) eingreift.