DE69210552T2 - Walzwerk - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ganz allgemein Walzwerke, und betrifft insbesondere eine Verbesserung bei Einstrang-Finishing-Blockwalzwerken, so wie verwendet bei dern verdrehungsfreien Walzen von Stangen, Stäben und anderen Produkten.
• Ein Beispiel eines bestens bekannten Einstrang-Walzwerkes vom Blocktypus gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6 ist in US-A-4 537 055 beschrieben. Bei Walzwerken dieser Art sind aufeinanderfolgende Walzengerüste ST&sub1; bis ST&sub1;&sub0; abwechselnd entlang einander gegenüberliegender Seiten der Walzwerk-Laufweglinie P angeordnet, so wie in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellt. Die Rolenpaare R&sub1; bis R&sub1;&sub0; von aufeinanderfolgenden Walzengerüsten sind entgegengesetzt geneigt und entsprechend genutet, um das Produkt in einer Oval-Rundensequenz und verdrillungsfrei zu walzen.
• Die Abtriebswelle 10 des Walzwerk-Antriebsmotors 12 treibt das Zentral- Zahnrad 14 eines Hochganges 16 an. Zahnrad 14 greift seinerseits ein Paar von Nebenrädem 18, 20, die von Wellen 22, 24 getragen sind, die sich ihrerseits parallel zur Walzwerk-Laufweglinie P erstrecken. Abschnitte der Wellen erstrecken sich durch die Walzengerüste hindurch und sind in diesen gelagert, wobei ihre einander benachbarten, hervorstehenden Enden durch Kupplungen 26 angekoppelt sind. Aufgrund der versetzten Anordnung der Walzengerüste ist Walzengerüst ST&sub9; zum Hochgang 16 in einem Abstand angeordnet, der durch einen Kardanwellenabschnitt 24a überbrückt ist.
• Wie man insbesondere aus den Fig. 2 und 3 erkennt, zeigt jeder innerhalb eines Rollengerüstes angeordnete Wellenabschnitt ein Antriebskegel rad 28, das mit einem angetriebenen Kegelrad 30 kämmt, das seinerseits auf einem und zwei zueinander parallelen Zwischenantriebswellen sitzt. Die Zwischenatriebswellen tragen miteinander kämmende Spurräder 34. Die Arbeitswalzen R sind auf den Enden paralleler Walzenwellen 36 cantileverartig und entfembar gelagert. Jede Walzenwelle trägt ein Ritzel 38, das mit einem der Spurräder 34 kämmt. Die Spurräder und die Ritzel 34, 38 sind somit in einem Vier-Rad-Nest angeordnet. Wenn auch nicht gezeigt, so versteht es sich, daß in jedem Rollengerüst intern Justiermittel vorgesehen sind, um die Aufteilung zwischen den Walzen zu justieren. Solche Justiermittel verschieben üblicherweise die Walzenwellen 36 sowie ihre Ritzel 38 symmetrisch in entgegengesetzten Richtungen in Bezug auf die Walzwerk-Laufweglinie, während sie es ermöglichen, daß die Zwischenantriebswellen 32 sowie ihre miteinander kämmenden Spurräder 34 unangetastet bleiben. Nicht dargestellte Führungen sind zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitswalzenpaaren vorgesehen, um das Produkt entlang der Walzwerk- Laufweglinie zu führen. Der Abstand C zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitswalzenpaaren (im allgemeinen als "Gerüstzentrumsabstand" bezeichnet) ist in der Größenordnung von 600 bis 800 mm.
• Bei einem typischen modernen Stangenwalzvorgang hoher Geschwindigkeit wird von einem stromaufwärtigen, nicht gezeigten Zwischenwalzwerk ein 16 bis 24 mm-Rundling im Gerüst ST&sub1; bei einer Geschwindigkeit von etwa 8 bis 18 mis zugeführt; es tritt aus dern letzten Gerüst ST&sub1;&sub0; als fertiger 5,5 mm- Rundung mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s aus. Die Verhältnisse der aufeinanderfolgenden Kegelradsätze 28, 30 sowie der Vier-Rad-Nester 34, 38 werden derart ausgewählt, daß sie das sich rasch beschleunigende Produkt aufnehmen und daß sichergestellt wird, daß sich das Produkt unter einer geringfügigen Spannung bei seinem Durchlauf durch das Walzwerk befindet. Üblicherweise liegt der Querschnitt des aus dern Finishingblock austretenden Produktes in den Toleranzen, die für einige, jedoch nicht für alle Zwecke akzeptabel sind. So hat ein sauber gewalzter 5,5 mm-Rundling eine Toleranz von in den Grenzen von ±0,15 oder darunter, so wie angegeben in ATSM-A 29. Derartige Produkte können bei zahlreichen Anwendungen, z.B. für Schweißdraht, Hühnerdraht usw. so angewandt werden, wie sie sind. Für andere Zwecke, wie beispielsweise Ventilstähle, werden viel engere Toleranzen in der Größenordnung von 1/4 ASTM verlangt. Derartige Produkte werden im allgemeinen "Präzisionsrundlinge" genannt. Bisher wurde dieses Maß an Präzision entweder dadurch erzielt, daß man die Stäbe einem getrennten Bearbeitungsvorgang unterwarf, nachdem das Walzen erledigt war, oder durch kontinuierliches Walzen der Stäbe durch zusätzliche, separat angetriebene Nachwalzgerüste.
• Getrennte Bearbeitungsvorgänge, im allgemeinen "Peeling" genannt, tragen erheblich zu den Kosten des Fertigproduktes bei. Wenn auch das fortgeführte Walzen durch Nachwalzgerüste weniger kostspielig ist, so scheinen doch die relativ geringen Reduktionen bei jedem Nachwalzgerüstdurchgang stromabwärts vom Finishingblock ein nicht-akzeptables Maß des Kornwachstums zu begünstigen, was in extremen Fällen nach einem Abhilfevorgang in Gestalt separater und kostspieliger Wärmebehandlungen verlangt.
• Die wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Walzen von Präzisionsrundlingen mit Rundlingen verbesserter Toleranzen im Finishingblock zu ermöglichen und damit die Notwendigkeit nachfolgender getrennter Bearbeitungsvorgänge oder zusätzlichen Walzens in separat angetriebenen stromabwärtigen Nachwalzgerüsten zu vermeiden.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Präzisionsrundlinge zu walzen, ohne nicht-akzeptable Werte des Kornwachstums zu begünstigen. Begleitende Aufgaben beinhalten die Gesamtverbesserung der Toleranzen von Produkten, die im letzten Gerüst des Blocks fertigbearbeitet wurden, wie auch das Walzen von Rundlingen kleinerer Durchmesser im Finishingblock.
• Diese und weitere Ziele und Vorteile werden erreicht durch die Kombination der Merkmale gemäß der Ansprüche 1 und 6, wobei wenigstens ein modifiziertes Walzengerüst in den herkömmlichen Walzwerk-Finishingblock eingeführt wird. Das modifizierte Walzengerüst beinhaltet die herkömmlichen Zwischenantriebswellen, die die miteinander kämmenden Spurräder tragen, wobei eine der Zwischenantriebswellen mechanisch an eine entsprechende Welle eines Kegelradsatzes angeschlossen ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen sind jedoch die Zwischenantriebswellen zwischen zwei Paaren von Walzenwellen angeordnet und mechanisch an diese angekoppelt. Jedes Paar von Walzenwelen trägt Ritzel, die mit den Spurrädem der Zwischenantriebswellen kämmen und damit ein "Sechs-Rad- Nest" bilden. Die ersten oder stromaufwärtigen Walzenwellen tragen Arbeitswalzen, die derart beschaffen sind, daß sie eine relativ geringe "Nachwalz"-Reduktion vornehmen. Diese Walzen sind relativ nahe bei den Arbeitswalzen des vorausgegangenen Gerüstes angeordnet. Die zweiten oder stromabwärtigen Walzenwellen tragen Arbeitswalzen, die derart beschaffen sind, daß sie eine Normalverringerung in der Größenordnung von 20% durchführen.
• Es lassen sich ein oder mehrere modifizierte Walzengerüste an verschiedenen Stellen entlang des Finishing-Blocks verwenden, um verschiedene Zwecke zu erfüllen. So kann beispielsweise irgendeines der herkömmlichen Gerüste ST&sub3; ST&sub5; oder ST&sub9; durch ein einziges modifiziertes Gerüst ersetzt werden. Bei dieser Anordnung können die stromaufwärtigen Nachwalz-Walzen des modifizierten Gerüstes verwendet werden, um den Rundling, der aus dern vorausgegangenen Gerüst erhalten wurde, zu kalibrieren, wobei das zweite oder stromabwärtige Walzenpaar des modifizierten Gerüstes wie auch die Walzenpaare aller nachfolgender Gerüste im Block inoperativ gemacht werden, so daß der Block einen Präzisionsrundling größeren Durchmessers abgibt. In derselben Anordnung können alle Walzenpaare operativ bleiben, in welchem Falle der kalibrierte Rundling durch den verbleibenden Block weiterhin gewalzt wird; das Nettoergebnis ist ein Produkt kleineren Enddurchmessers mit verbesserten Toleranzen.
• Bei einer weiteren Anordnung sind der Kardanwellenabschnitt 24a und das letzte Walzengerüst ST&sub1;&sub0; durch zwei modifizierte Walzengerüste ersetzt. Verwendet man bei diesen modifizierten Walzengerüsten geeignete Kombinationen operativer und nicht-operativer Walzenpaare, so ermöglicht es diese Anordnung, entweder den normalen Rundung, der aus dern zehnten modifizierten Gerüst kommt, zu kalibrieren oder ein kleineres Produkt zu erzeugen, z.B. eine 4,5 mm Stange aus dern elften modifizierten Gerüst. Es folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen:
• Figur 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen herkömmlichen Einstrang- Walzwerkblock gemäß US-A-4 537 055.
• Figur 2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht der Antriebskomponenten der Walzengerüste ST&sub2;, ST&sub3; und ST&sub4; des in Figur 1 gezeigten Walzwerks.
• Figur 3 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie 3-3 in Figur 2.
• Figur 4 ist eine schematische Teildraufsicht eines Einstrang-Walzwerkblocks mit einem modifizierten Walzengerüst MST&sub3; gemäß einer bevorzugten Ausfühmngsform der Erfindung anstelle des herkömmlichen dritten Walzengerüstes ST&sub3;.
• Figur 5 ist eine vergrößerte schematische Darstellung der Antriebskomponenten der Walzengerüste von Figur 4.
• Figur 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Figur 5.
• Figur 7 ist eine weitere schematische Teiraufsicht eines Einstrang- Walzwerkblocks und zeigt, wie das letzte herkömmliche Walzengerüst ST&sub1; und der Kardanwellenabschnitt 24a ersetzt sind durch zwei modifizierte Walzengerüste MST&sub1;&sub0; und MST&sub1;&sub1; gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
• In den Figuren 4 bis 6 ist anstelle des herkömmlichen Walzengerüstes ST&sub3; ein modifziertes MST&sub3; gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das modifzierte Gerüst beinhaltet den zuvor beschriebenen Satz von Kegelrädern 28, 30 zum Herstellen einer Triebverbindung zwischen Welle 24 und einer der beiden zueinander parallelen Zwischenantriebswellen 32. Die Zwischenantriebswellen sind wiederum mechanisch durch miteinander kämmende Spurräder 34 verbunden. Ein erstes und ein zweites Paar von Walzenwellen 36a, 36b sind jeweils auf der stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Seite der Zwischenantriebswellen 32 angeordnet. Die Walzenwellen 36a, 36b sind jeweils mit Ritzeln 38a, 38b ausgerüstet, die mit entsprechenden Spurrädern 34 kommen, die dazwischen angeordnet sind. Die resultierende Anordnung kann somit als "Sechs-Rad-Nest" bezeichnet werden. Die Walzenwellen 36a, 36b tragen jeweils Arbeitswalzen R&sub3;a und R&sub3;b.
• Die Arbeitswalzen R&sub3;a sind derart beschaffen, daß sie einen Rundling kalibrieren, der von einem vorausgehenden Walzengerüst ST&sub2; kommt. Die Ausdrucksweise "kalibrieren" bedeutet das Herstellen einer Reduktion in der Größenordnung von 0,2 bis 10 % in einem Durchgang, was relativ geringfügig ist, verglichen mit der normalen durchschnittlichen Reduktion in der Größenordnung von 20 % beim unmittelbar vorausgehenden Walzengerüst ST&sub2;.
• Aus Figur 4 erkennt man, daß zufolge des Einführens der beiden Walzenpaare R&sub3;a, R&sub3;b statt eines herkömmlichen einzelnen Walzenpaares R&sub3; der Gerüstabstand 2C zwischen den Gerüsten ST&sub2; und 5T&sub4; zu einem engen Abstand "A" zwischen den Walzen R&sub2; und R&sub3;a führt sowie zu willkürlichen Abständen "B" zwischen Walzen R&sub3;a und R&sub3;b sowie "E" zwischen den Walzen R&sub3;b und R&sub4;.
• Wird bei normal durchschnittlichen 20%-Reduktionen bei einer Oval-Rund- Durchgangssequenz gearbeitet, so neigen die Rundwalzabschnitte zum Verdrillen. Einem solchen Verdrillen wird entgegengewirkt durch die stabilisierende Wirkung des stromabwärtigen ovalen Walzendurchganges. Bei einem Kalibriervorgang, bei welchem die Durchgangssequenz rund-rund ist, besteht kein entsprechender Stabilisierungseffekt. Somit ist es wesentlich, daß der Kalibrierdurchgang so nahe wie möglich beim vorausgehenden Walzendurchgang liegt, um das Kalibrieren durchzuführen, bevor ein Verdrillen stattfinden kann. Die Erfindung erfüllt dieses Erfordernis dadurch, daß zwischen den Kalibrierwalzen R&sub3;a und den vorausgehenden Walzen R&sub2; ein Abstand "A" in der Größenordnung von 100-150 mm vorgesehen wird, was erheblich weniger als der normale Gerüstabstand "C" ist.
• Der somit kalibrierte Rundung läßt sich als Fertigprodukt des Walzwerkes betrachten, in welchem Falle das andere Walzenpaar R&sub3;b des modifizierten Gerüstes wie auch die Walzen R&sub4; bis R&sub1;&sub0; der verbleibenden Gerüste nichtoperativ gemacht werden. Alternativ kann der derart kalibrierte Rundling mittels der Walzen R&sub3;b weiter gewalzt werden und eine oder mehrere der nachfolgenden Walzen durchlaufen, um einen zunehmend kleineren Rundling zu erzeugen, der aufgrund des Zwischenkalibriervorganges an den Walzen R&sub3;a gekennzeichnet ist durch verbesserte Toleranzen, wenn auch wahrscheinlich nicht in dern Maße, das notwendig ist, um als Präzisionsrundling zu gelten.
• Eine weitere Ausführungsform ist in Figur 7 veranschaulicht. Hier wurden das letzte Gerüst ST&sub1;&sub0; und der Kardanwellenabschnitt 24a ersetzt durch modifizierte Gerüste MST&sub1;&sub0; und MST&sub1;&sub1;. Abgesehen von ihren modifizierten äußeren Gestaltungen und anderen Übersetzungsverhältnissen sind die Gerüste MST&sub1;&sub0; und MST&sub1;&sub1; gekennzeichnet durch denselben Grundaufbau wie die vorausgehend beschriebenen modifizierten Gerüste MST&sub3;. Diese Ausführungsform bietet die folgenden Möglichkeiten:
• a) durch Außerbetriebsetzen der Walzen R&sub1;&sub1;a lassen sich die Walzen R&sub1;&sub0;a, R&sub1;&sub0;b und R&sub1;&sub1;b dazu verwenden, die normal durchschnittlichen Reduktion in der Größenordnung von 20 % in einer Rund-Oval-Rund- Durchgangssequenz durchzuführen, um einen kleineren Rundung, z.B. mit 4,5 mm Durchmesser, zu erzeugen;
• b) durch Außerbetriebsetzen der Walzen R&sub1;&sub1;b findet an den Walzen R eine normale Durchschnittsreduktion von 20 % statt, um einen 5,5 mm Rundling zu erzeugen, wobei eine geringfügige Reduktion in der Größenordnung von 2 % an den Walzen R&sub1;&sub0;b erfolgt, um ein sehr geringfügiges Oval zu erzeugen (im allgemeinen als "Führungsrundling" bezeichnet); bei Anwendung der Walzen R&sub1;&sub1;a beim normalen Kalibrieren läßt sich ein 5,5 mm Präzisionsrundling erzeugen.
• Man sieht somit, daß durch Einsatz eines oder mehrerer Walzengerüste bei einem Einstrangblock einer im übrigen konventionellen Konfiguration erhebliche Vorteile erzielbar sind, bei relativ bescheidenem Aufwand, verglichen mit jenem Aufwand, der erforderlich ist, um vergleichbare Ergebnisse bei herkömmlicher Ausrüstung und/oder herkömmlichen Verfahren zu erzielen.

Claims (8)

1. Walzwerk vom Blocktypus mit einer Mehrzahl von Walzengerüsten (ST&sub1;-ST&sub1;&sub0;), angeordnet entlang einer Walzwerk-Laufweglinie (P), wobei jedes Walzengerüst ein Paar Arbeitswalzen (R&sub2;, R&sub4;) aufweist, die auf einem Paar von Walzenwellen (36) cantileverartig gelagert sind und die Zwischenantriebskomponenten zum mechanischen Anschließen zweier Walzenwellen mit einer von zwei Wellen (22, 24) aufweisen, die sich parallel zur Walzwerk-Laufweglinie erstrecken, wobei die Wellen angetrieben sind von einem gemeinsamen Antrieb und die Arbeitswalzen aufeinanderfolgender Walzengerüste derart angeordnet sind, daß sie ein Einstrang-Produkt verdrillungsfrei walzen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Walzengerüste mit einem Paar zusätzlicher Arbeitswalzen (R&sub3;a) versehen ist, die cantileverartig auf einem Paar zusätzlicher Walzenwellen (36a) gelagert sind, daß die zusätzlichen Arbeitswalzen Kalibrierwalzen sind, die eine relativ geringe Reduktion erzeugen, verglichen mit den stromaufwärts befindlichen Arbeitswalzen, und mechanisch an entsprechende Wellen mittels der Zwischenantriebskomponenten des genannten einen Walzengerüstes angeschlossen sind.

2. Walzwerk nach Anspruch 1, wobei die Zwischenantriebskomponenten ein Paar von miteinander kämmenden Zahnrädern (34) aufweisen, die von Zwischenantriebswellen getragen sind, wobei eine der Zwischenantriebswellen ihrerseits mittels eines Paares von miteinander kämmenden Kegerädern (28, 30) mit einer der Wellen (24) gekoppelt ist, und wobei jede Walzenwelle ein Ritzel (38a, 38b) trägt und die Ritzel jedes Paares der Walzenwellen jeweils mit den miteinander kämmenden Spurrädern auf einander gegenüberliegenden Seiten kämmen.

3. Walzwerk nach Anspruch 2, wobei die Ritzel der Walzenwellenpaare unterschiedliche Zähnezahlen haben.

4. Walzwerk nach Anspruch 3, wobei die Arbeitswalzen der Walzenwellenpaare unterschiedliche Durchmesser haben.

5. Walzwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitswalzenpaaren des genannten wenigstens einen Walzengerüstes anders ist als der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Walzenpaaren der Walzengerüste mit einzelnen Paaren von Arbeitswalzen.

6. Walzwerk vom Blocktypus mit Paaren von Arbeitswalzen (R&sub2;, R&sub4;), die aufeinanderfolgend entlang einer Walzwerk-Laufweglinie (P) angeordnet sind, um ein Einstrangprodukt verdrillungsfrei zu walzen, nach Cantileverart auf den Enden der Paare von Walzenwellen (36) getragen sind, die drehbar in Walzengerüsten (ST&sub1;-ST&sub1;&sub0;) gelagert sind, wobei die Walzengerüste ebenfalls drehbar Paare von Zwischenantriebswellen (32) tragen, die ihrerseits miteinander kämmende Spurräder (34) tragen, und wobei die Walzenwellen Ritzel (38) tragen, die voneinander getrennt sind, und die jeweils mit einem der Spurräder kämmen, wobei eine der Zwischenantriebswellen eines jeden Walzengerüstes mechanisch mit einem Abschnitt eines der beiden Wellen (22, 24) verbunden sind, die sich parallel zur Walzwerk-Laufweglinie erstrecken, und die mechanisch an einen gemeinsamen Antrieb angeschlossen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Walzengerüste ein Paar zus-tzlicher Walzenwellen (36a) drehbar lagert, die ihrerseits zusätzliche Arbeitswalzen (R&sub3;a) sowie zusätzliche Ritzel (38a) tragen, die voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem entsprechenden der Spurräder kämmen, wobei die zusätzlichen Arbeitswalzen Kalibrierwalzen sind, die eine relativ geringfügige Reduktion erzeugen, verglichen mit den stromaufwärtigen Arbeitswalzen.

7. Walzwerk nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Arbeitswalzen stromabwärts des genannten Paares zusätzlicher Arbeitswalzen nichtoperativ gemacht werden können.

8. Walzwerk nach Anspruch 6, wobei der Abstand zwischen den genannten zusätzlichen Walzen und den unmittelbar vorausgehenden Walzen geringer als der Abstand zwischen den Walzen der normalen Walzengerüste ist.