DE410882C

DE410882C - Guss von Walzen

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Publication number: DE410882C
Application number: DEW65032D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-12-06
Filing date: 1923-12-06
Publication date: 1925-03-19

Description

(W65032

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Walzen mit ersetzbarem Arbeitsmantel und eine hierzu geeignete Vorrichtung. Gemäß der Erfindung ist es möglich, derartige Walzen in vollkommen bruchsicheren Teilen anzufertigen, welche während des Betriebes, d. h. beim Auswalzen von Eisen oder Stahl., durch die erfolgende Erwärmung keinerlei schädlicher Spannung und Rißbildung ausgesetzt sind und bei denen der Mantel ohne Verschweißung oder Verkeilung fest mit der Achse verbunden ist.

Es ist schon vorgeschlagen worden, mit Rücksicht auf die Festigkeit, Walzen dadurch herzustellen, daß man schmiedeeiserne Einlagen oder Kerne einfach mit dem Walzenmetall umgießt sowie auch diese schmiedeeiserne Kerne bis auf Schweißhitze erwärmt und mit dem Mantelmetall verschweißt. Durch diese Herstellung erzielt man geschwächte Walzen, deren Mäntel bei der geringsten auftretenden Durchbiegung der Zerstörung ausgesetzt sind; anderseits wird durch die Verschweißung von Mantel und Kern ersterer bereits bei fortschreitender Abkühlung infolge des ungleichen Schrumpfes der beiden Metalle zerstört, oder der schmiedeeiserne Kern trennt sich ab und sitzt lose in dem Mantel.

Man hat auch schon versucht, für Walzen den Achsenteil und den Mantel aus verschiedenartigen Metallen so herzustellen, daß der Mantel um einen noch im flüssigen Zustand befindlichen Stahlkern herumgegossen wird, wobei eine Verschweißunsr von Mantel und Kern erstrebt wird. Wegen des verschiedenen Verhaltens der verschiedenartigen Metalle für Mantel und Kern hinsichtlich der Abkühlungsdauer und des Schwindens kann aber auch bei diesem Verfahren keine Walze erzeugt werden, welche vollkommen spannungsfrei ist und im Betriebe allen auftretenden Kräfte- und Temperaturein Wirkungen standhält.

Durch die vorliegende Erfindung ist nun ein Herstellungsverfahren gegeben, bei welchem das Ergebnis eine unbedingt spannungsfreie Walze ist, deren Laufmantel infolge einer eigenartigen Form der Kernwalze mit letzterer durch Eingriff oder Ineinandergreifen fest verbunden und mit vollkommener Sicherheit auf dem. Kern sitzt. Zur Herstellung der Walze wird nach der Erfindung die Kernwalze vor dem Umgießen des Arbeitsmantels auf etwa "oo^bis 900⁰ C erwärmt, in die Gießform eingesetzt und hierauf der Arbeitsmantel gegossen. Die Höhe der Erwärmung der Kernwalze richtet sich nach den Schwind- oder Schrumpfeigenschaften der Kernwalze selbst und des herumgegossenen: Mantelmetalls. Da z. B. Gußeisen als Mantel ein Schwindmaß von 1 bis go und Schmiedestahl als Kernwalze ein solches von 1 bis 65 hat, die Temperatur des Gußeisens zu Beginn der Schwindung etwa 1100⁰ beträgt, so müßte die Kernwalze in diesem Falle auf etwa 8oo° C erwärmt werden, damit ein gleiches Schwindmaß für Mantel und Walze erreicht wird.

Beim Einbringen der Kernwalze in die

Gießform geht ein Teil der anfänglichen Wärme verloren; diese ist aber ohne Bedeutung, da diese Wärme durch Berührung mit dem flüssigen Metall schnell zurückgewonnen wird, wenn nicht bereits durch höhere Anwärmung dieser Abkühlung Rechnung getragen wurde. Außer den Wirkungen auf 'die Schwindung der beiden miteinander in Verbindung gebrachten Körper erzielt man ίο durch die hohe Anwärmung der Kernwalze einen weiteren, nicht außer acht zu lassenden Vorteil für die feste und dauerhafte Verbindung von Kern und Mantel, indem das Material des Mantels, welches mit derKernwalze in Berührung kommt, keine für das Festhaften schädliche Gefügeveränderungen erleidet. ·

Einige Ausführungsarten von Walzen nach der Erfindung sowie Gießformen zu deren Ausführung sind in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Längsschnitt durch den Arbeitsmantel in der Gießform mit eingegossener Kernwalze.

Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. ϊ.

Abb. 3 zeigt im Längsschnitt den Arbeitsmantel in der Gießform mit eingegossener hohler Kernwalze.

Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Abb.3.

Abb. 5 zeigt im Längsschnitt eine Gießform und einen Arbeitsmantel, der um eine Kernwalze mit Einfassungsrändern gegossen, ist.

Abb. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Abb. 5.

Abb. 7 zeigt eine fertige Walze mit umgossenem Arbeitsmantel im Längsschnitt mit hohler Tragwalze.

Abb. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 der Abb.7.

Abb. 9 zeigt eine Walze mit kalibriert gegossenem Arbeitsmantel und hohler Tragwalze mit Endrändern und aufgeschrumpfter Ortmannskupplung.

Abb. 10 ist ein Schnitt nach der Linie 10-10 der Abb. 9.

Abb. 11 zeigt eine Walze, bestehend aus Tragmantel mit Endrändern und umgossenem Arbeitsmantel; die volle Tragachse ist eingeschrumpft.

Abb. 12 ist ein Schnitt nach der Linie 12-12 der Abb. 11.

Abb. 13 zeigt eine Walze, bestehend a'us Tragmantel mit umgossenem Arbeitsmantel., welcher auf einer mit Bund und Anzugsringen versehenen Tragachse aufgezogen ist.

Abb. 14 ist ein Schnitt nach der Linie 14-14 der Abb. 13.

In der Gießform nach Abb. 1 und 2 wird die Kernwalze α von dem Zapfenstuhl b und der Zentriervorrichtung c genau in Mitte der Form gehalten. Die Zentriervorrichtung c ist durch Einbau einer Feder d beweglich angeordnet, um der Ausdehnung oder Schrumpfung der Kernwalze α folgen zu können. Der Einguß des Materials für den. Arbeitsmantel e erfolgt im Gegensatz zu den bekannten Formen mit nur einem Eingußkanal durch mehrere senkrechte Kanäle /, welche oben durch eine gemeinsame Eingußrinne ,g· miteinander verbunden sind. Durch Anwendung von mehreren Gießkanälen /', welche tangential in einer Ebene in

den mit Formsand ausgekleideten unteren . Formraum / eintreten, wird eine heftige kreisende Bewegung des flüssigen Metalles her- ; vorgerufen, wodurch der enge Raum zwisehen der Kernwalze α und der Kokillen-' wand h (Abb. 1) sehr schnell mit Metall angefüllt wird, poröse und Kaltschweißstellen vermieden und alle Unreinheiten des Metalles j durch die Öffnung / im Überlauf ausgeworfen ! werden. Das im Raum/ zurückbleibende Metall stellt den Saug- oder verlorenen Kopf dar.

Der obere Zapfen k der Kernwalze wird

durch einen aus Form- oder feuerfester Masse

: gebildeten Kragen / geschützt. Um das Eindringen des flüssigen Metalls nach dem un-

! teren Zapfen tn zu verhindern, ist in dem Stuhle b eine Dichtung η aus Asbest o. dgl.

: angebracht. Um eine feste Verbindung zwi-

■ sehen Mantel e und Kernwalze α zu erzielen, ist die Kernwalze in der Mitte verjüngt aus-

■ geführt und mit Nuten ο (Abb. 1 und 2) versehen. _H

Eine besondere Vorrichtung zur Äus- ! führung des Verfahrens zeigt Abb. 3 und 4.

■ Diese Gießform eignet sich vorteilhaft zum ^l- Guß der Arbeitsmäntel· um hohle Kern- oder Tragwalzen. Die Kernwalze α ist auf ihrer j ganzen Länge durchbohrt. Die Größe der Bohrung beträgt etwa 0,50 des Kernwalzendurchmessers. Vor dem Anwärmen wird die Kernwalze im Innern mit RörTrsteinen f¹ aus feuerfester Masse ausgelegt und der untere Teil bei ρ mit Formsand ausgefüllt. Das flüssige Metall für den Arbeitsmantel wird in einen auf dem oberen Zapfen der Kernwalze α befestigten Gießtrichter g eingegossen und fließt durch die von den Rohrsteinen f¹ gebildete Öffnung / nach den Kanälen c und durch diese nach dem Hohlraum e für den Arbeitsmantel.

Um dem einströmenden Metall die notwendige kreisende Bewegung zu geben, wird die Kernwalze α während des Gießens durch ein im unteren Formteil r untergebrachtes Vorgelege s in Drehung versetzt. Von dem. Vorgelege s, welches auf einem Kugellager t

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ruht, wird die Bewegung auf den Zapfenstuhl b. welcher die Kernwalze α trägt, übertragen. Die Abdichtung des Gießraumes e nach dem Zapfenstuhl b erfolgt durch eine Dichtung η aus Asbest, Sand o. dgl. Die genaue Stellung der Kernwalze während, des Gießens wird durch den Zentrierdorn c gesichert.

Die Vorrichtung nach Abb. 5 und 6 zum Gießen von Arbeitsmänteln um Tragwalzen oder Tragmäntel zeigt eine ähnliche Form wie Abb. 3 und 4, nur bleibt hier die Kernwalze α während des Gießens fest stehen. Die kreisende Bewegung des eingegossenen Metalls wird durch die stark gebogenen Auslaufkanäle q (Abb. 6) hervorgerufen. Dia Kernwalze α zeigt an beiden Mantelenden je einen Begrenzungsrand 11, welche den Arbeitsmantel e nach erfolgter Abkühlung in

zo den beiden Achsenrichtungen fest umfassen. Durch diese Umfassung erhält der Arbeitsmantel eine bedeutende Verstärkung und kann infolgedessen in geringerer Stärke ausgeführt werden. Der obere Rand wird zweckmäßig mit kleinen Bohrungen ν versehen, damit beim Auftriebe des flüssigen Metalls die Luft durch diese Öffnungen entweichen kann und so poröse Stellen vermieden werden.

Die Abdichtung gegen den unteren Zapfenstuhl b erfolgt bei der Ausführungsform, nach Abb. 5 und 6 durch einen zweiteiligen Ring w, welcher eine Asbesbelichtung ti trägt. Nach dem Einsetzen der heißen Kernwalze in die Gießform und den Zapfenstuhl δ wird der Ring w durch Schrauben oder Keilbolzen χ (Abb. 6) fest um den unteren Rand α der Kernwalze gepreßt und so die Abdichtung hergestellt.

Die Abb. 7 und 8 zeigen eine fertige Walze.

Die Kernwalze α ist im Durchmesser sehr stark gehalten, um die hohen Biegungs- und Torsionskräfte während des Walzens aufnehmen zu können. Der Mantel e besitzt hingegen nur die notwendige Stärke, um das Eindrehen der Kaliber zu gestatten und gegen Bruch geschützt zu sein. Um 'ein sicheres Festhalten des Mantels e auf der Kernwalze α zu sichern, ist die Kernwalze mit Nuten ο oder ähnlichen Vertiefungen versehen, welche von dem Mantelmaterial ausgefüllt werden. · Durch die sich hierbei bildenden Wulste oder Nocken werden die Kräfte von der Kernwalze auf den Arbeitsmantel übertragen. Diese Wulste oder Nocken verhindern in jedem Fall, daß die Kernwalze während des Betriebes in dem Mantel locker wird und sich drehen könnte. Außerdem ist die Kernwalze α auf die ganze Länge oder Teillänge des Mantelsitzes nach der Mitte zu verjüngt, damit bei eintretendem Schrumpf ein unbedingtes Festsitzen zwischen Arbeitsmante.1 und Kernwalze erfolgt, so daß auch einseitige Beanspruchungen der Manteloberfläche während des Walzens keine Verschiebung des Mantels hervorrufen können.

Bei der Walzenausführung nach Abb, 9 und 10 ist der Arbeitsmantel kalibriert gegossen. Entsprechend ist auch die Tragwalze a mit Formen y versehen, um die Stärke des Arbeitsmantels e annähernd gleich zu halten, damit auch hier Materialspannungen vermieden bleiben. Durch die gleichmäßige Stärke des Arheitsmantels wird auch eine gleichmäßige Dichte, d.h. Kerngröße, des Mantelmaterials erreicht. Letztere trägt außerordentlich zur Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß bei. Um den Arbeitsmantel auch in achsialer Richtung festzuhalten, ist die Kernwalze mit Endrädern 11 versehen, welche kragenartig oder schwalbenschwanzförrnig den Mantel umfassen. Die Endränder tragen Nuten oder Rinnen r', in welche die Schutzkragen der Walzenlager eingreifen, um ein Eintreten von Kühlwasser, Walzensinter oder anderen Unreinlichkeiten in die Lager zuverhindern.

Die Walzenausführung nach Abb. 11 und 12 zeigt eine Kern- oder Tragwalze α mit umgossenem Arbeitsmantel e. Die Kernwalze besteht nur aus einem Rohr mit zwei Endrändem, die Lauf- und Kuppelzapfen sind dagegen durch eine hydraulisch eingepreßte Achse a' ersetzt. Um die Tragwalze gegen Verschiebung zu sichern, besitzt sie hinter den Endrändern u Ansätze b', welche mit Schiitzen c' versehen sind, in welche Haltestifte d' eingreifen. Die Stifte d' sind in der Achsen' in bekannter Weise befestigt und werden, durch die Schrumpfringe e' gesichert.

Die Walzenausführung nach Abb. 13 und 14 besteht aus einem Tragmantel a mit durch Umgießen fest verbundenem Arbeitsmantel e und der Tragachse a'. Der Tragmantel, welcher den Arbeitsmantsl nur mit einem Endbund u begrenzt, wird auf die Achse a' aufgeschoben und gegen den Bund u' der Tragachse mittels Sprengring /' festgepreßt. Der Sprengring /' ist zweiteilig und wird durch den Schrumpf ring g' fest in seiner Lage gehalten. Die Tragachse a' wird an der Stelle ti' bis 0,5 mm schwächer gedreht und vor dem Einsetzen in den Tragmantel etwas angewärmt, so daß nach der Erkaltung ein. kräftiger Zug in der Achsenrichtung entsteht. Hierdurch werden Mantel α und Tragachse g' fest gegeneinandergepreßt, so daß ein einwandfreier Festsitz gesichert ist.

Die bisher benutzten Walzen werden in der Regel nur um etwa ein Neuntel bis ein Zehntel ihres Anfangsdurchmessers abgenutzt, um dann als Schrott wieder eingeschmolzen zu werden, vorausgesetzt, daß sie nicht schon

vorher brachen. Bruch der Zapfen und selbst Brüche des Walzenballens kommen immer wieder vor.

Die nach der Erfindung hergestellten WaI-zen sind in jeder Hinsicht gegen Bruch gesichert. Der im Verhältnis zur Kernwalze sehr leichte Arbeitsmantel wird aus nur hochwertigem, d.h. gegen Verschleiß und Bruch widerstandsfähigem Baustoff hergestellt. Ihre

ίο Zweckmäßigkeit und große Wirtschaftlichkeit stehen daher außer Frage.

Nach Abnutzung des Arbeitsmantels wird dieser von der Kernwalze abgedreht oder abgesprengt. Die Kernwalze, welche geringe oder gar keine Abnutzung erleidet, wird dann wieder in der Gießerei mit einem neuen: Mantel versehen. Die Lebensdauer der Kernwalze ist unbegrenzt, da ein Bruch fast ausgeschlossen ist.

Der Anwendung von Rollen und Kugellagern, weiche bisher wegen der großen Bruchgefahr der Walzen nur in beschränktem Maße in den Eisenwalz werken Anwendung fanden, stehen bei Verwendung von Walzen nach der Erfindung keine Schwierigkeiten und Gefahren, auch in bereits bestehenden Walzenstraßen aller Abmessungen, mehr entgegen. Von großem Vorteil sind ferner die hohlen, durch Bohren, Gießen oder im Schrägwalzverfahren hergestellten Tragwalzen,, weil hierbei eine starke Innenkühlung der Walzen angewandt werden kann.

Als Baustoff für die Kernwalze können geschmiedeter Stahl, Stahlguß oder sonstige zähharte Legierungen verwandt werden. Das Mantelmetall kann aus Gußeisen, Hartguß, Gußstahl oder sonstigen dem Verschleiß wenig unterworfenen Legierungen bestehen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Walzen mit ersetzbarem Arbeitsmantel, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kokille um eine auf Hellrotglut erhitzte Kernwalze (a) ein harter Arbeitsmantel [e) gegossen wird, wobei der Temperaturunterschied zwischen Walze und Mantel bei Beginn der Schwindung in demselben Verhältnis wie ihr Schwindungsvermögen ge-, halten werden, so daß in Walze und Mantel annähernd gleiche Gesamtschwindung erreicht und somit ein vollkommen spannungsfreier Körper erzeugt wird.

2. Kernwalze zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwabe (·α) zur Erreichung eines festen Mantelsitzes mit Rillen oder Nuten (c) versehen ist, welche ,

von dem Mantelmaterial ausgefüllt werden, sowie nach der Mitte zu verjüngt ausgeführt ist, so daß der umgossene Mantel zu einem Festsitz einschrumpft, welcher keine Verschiebung des Mantels zuläßt.

3. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Guß des Mantels (e) durch die hohle Kernwalze (a) erfolgt und die Kernwalze zwecks Erzeugung einer stark kreisenden Bewegung des flüssigen Metalles während des Gießens in Drehung versetzt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Guß des Mantels (e) durch die hohle Kern walze {a) erfolgt und eine kreisende Bewegung des flüssigen Metalles durch stark gebogene Kanäle (q) herbeigeführt wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei kalibriert gegossenen Walzenmänteln die Kernwalzen der Kalibrierung entsprechend geformt sind, um eine gleichmäßige Wandstärke des Mantels und Dichte des Materials zu erzielen (Abb. 9 und 10).

6. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwalze oder der Tragmantel (#) mit Endrändern (u) ausgebildet sind, welche den Arbeitsmantel (e) fest umfassen und verstärken.

7. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endränder (α) der Walzen mit Rinnen (V in Abb. 9) versehen sind, durch welche das Kühlwasser und der Walzensinter aufgegriffen und abgeleitet werden.

8. Einguß mit mehreren tangentialen Kanälen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem gemeinsamen Eingußtrichter versehene tangentiale Kanäle ('/) sämtlich wagerecht und in einer Ebene liegen und der Guß in einer dem Mantelquers'chnitt entsprechenden ringförmigen Rinne (i) erfolgt.

9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kern walze (a) durch eine ,nachgiebige Zentriervorrichtung (c) in der Achse der Kokille gehalten wird, welche der Ausdehnung oder Schwindung der Walze zu folgen vermag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.