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Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf Walzenständer, insbesondere
auf Walzenrahmen.
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Ein Walzstuhl für das Walzen von Stahl und ähnlichen Werkstoffen besteht
im wesentlichen aus einem Walzenpaar (Primärwalzen), durch die das zu
walzende Werkstoffband geführt wird. Die beiden Primärwalzen werden
gegeneinander gedrückt und quetschen das zu walzende Band, so dass sich seine
Dicke reduziert. Die Kompressionsbeanspruchung erfolgt dabei durch direkte
Beaufschlagung dieser beiden Walzen über ihre Achsen, oder es werden
Andruckwalzen verwendet, die außerhalb der Primärwalzen montiert sind und die
Primärwalzen mit der erforderlichen Kraft beaufschlagen. Die verschiedenen
Walzen sind typisch in Form einer lotrechten Säule angeordnet, wobei ihre
Achsen waagerecht verlaufen.
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Die Walzen sind in einem Walzenständer montiert, der sich aus einem Paar
von lotrechten Walzenrahmen zusammensetzt. Jeder Walzenrahmen ist als eine
einzige integrierte Konstruktion ausgeführt, im wesentlichen mit einem Paar von
lotrechten Tragsäulen, die oben und unten mit waagerechten Querträgern
miteinander verbunden sind und so ein vertikales Fenster bilden. Die Achsen der
verschiedenen Walzen verlaufen durch dieses Fenster und sind unter Verwendung
geeigneter Lager in diesem montiert. Mittel für die Beaufschlagung der Achsen
und damit der Walzen mit den erforderlichen Kräften sind an oder neben den
Walzenrahmen angeordnet.
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Die Beaufschlagung mit den auf die Walzen wirkenden Druckkräfte erfolgt
zwischen den Achsen der Wellen und den Enden der Fenster der Walzenrahmen.
Spezifischer ausgedrückt, werden diese Kräfte im wesentlichen in den Mitten der
Querträger der Walzenrahmen aufgebracht. Das bewirkt einen Verzug der
Walzenrahmen; die Querträger der Rahmen haben dann die Neigung, sich nach
außen zu verwölben. Die resultierenden Biegekräfte an den Enden des
Walzenrahmens werden an den Ecken der Walzenrahmen auf die Tragsäulen
übertragen, die daher die Neigung haben, sich nach innen zu verwölben.
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Dieser Verzug der Walzenrahmen ist unerwünscht, weil er die Geometrie
des Walzstuhls verändert. Des weiteren müssen die Halterungen der Walzen im
Fenster der Walzenrahmen in der Lage sein, sich in lotrechter Richtung zu
bewegen. Die sich ändernde Breite der Fenster der Walzenrahmen bedeuten, dass
die Halterungen so gestaltet sein müssen, dass sie sich auch bei
Fenstermindestbreite noch bewegen können, weswegen die Halterungen
unerwünscht großes Spiel aufweisen, wenn die Fenster in ihrer Weite nicht
maximal eingeschnürt sind.
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Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist die Überwindung dieser
Probleme.
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Als Hauptmerkmal weist die gegenwärtige Erfindung einen Walzenrahmen
auf, der ein Paar lotrechte Tragsäulen aufweist, die an ihren Enden mit waagerecht
verlaufenden Querträgern verbunden sind, wobei diese Tragsäulen an ihren
Enden, an denen sie mit den Querträgern verbunden sind, nach außen gewölbt
sind, so dass ein wesentlicher Teil der Verwölbung aufgrund der Biegekräfte in
den Querträgern in den gewölbt ausgeführten Endbereichen der Tragsäulen
auftritt. Die Querträger sind vorzugsweise an ihren Enden verjüngt ausgeführt.
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Es folgt eine Beschreibung eines Walzenrahmens gemäß der Erfindung
anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt eine Stirnansicht eines bekannten Walzenrahmens;
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Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht des gegenwärtigen Walzenrahmens;
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Fig. 3A und 3B erläutern diagrammatisch das Walzenrahmenfenster eines
bekannten Walzenrahmens im unbeanspruchten und im beanspruchten Zustand;
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Fig. 4A und 4B erläutern diagrammatisch das Walzenrahmenfenster des
gegenwärtigen Walzenrahmens im unbeanspruchten und beanspruchten Zustand.
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Fig. 1 zeigt einen bekannten Walzenrahmen, bestehend aus zwei lotrechten
Tragsäulen 10 und 11, die über einen oberen Querträger 12 und einen unteren
Querträger 13 miteinander verbunden sind. In den Tragsäulen 10 und 11 sind
Ansätze 14 für die Montage des Walzenrahmens ausgebildet, sowie Ansätze 15
und 16 für die Montage der Walzenlager und anderer Hilfsvorrichtungen; diese
Ansätze sind für die Zwecke der gegenwärtigen Erfindung ohne Bedeutung. Die
Tragsäulen und die Arme 10-13 definieren ein im wesentlichen rechteckiges
Walzenrahmenfenster 17, in dem die (nicht dargestellten) Lager der
verschiedenen Walzstuhlwalzen angeordnet sind.
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Fig. 3A ist eine diagrammatische Darstellung des Fensters 17 dieses
Walzenrahmens im unbeanspruchten Zustand; in diesem Zustand bildet das
Fenster im wesentlichen ein Rechteck. Fig. 3B zeigt das gleiche Fenster in
beanspruchtem Zustand. Die primäre Beanspruchung wirkt in Richtung des Pfeils
auf der Abbildung gegen die Mitten der Innenseiten der Querträger 12 und 13 (die
Kräfte auf der Fensterunterseite wirken ähnlich). Der obere Querträger ist an
seinen Enden mit den Tragsäulen 10 und 11 verbunden (tatsächlich bildet er mit
ihnen eine integrierte Konstruktion), so dass die Kraft 20 eine Verwölbung des
Querträgers nach oben und wie dargestellt Drehkräfte 21 in ihm verursacht. Diese
Drehkräfte werden an den inneren Ecken 22 des Fensters 17 vorbei auf die oberen
Enden der Tragsäulen 10 und 11 übertragen und verursachen eine entsprechende
Drehung 23 an den oberen Tragsäulenenden. Das Ergebnis der Wirkung dieser
Kräfte (und der entsprechenden Kräfte am unteren Teil des Walzenrahmens) ist
eine Verwölbung des Fensters 17 nach innen, was mit den Pfeilen 24 dargestellt
wird.
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In der Praxis können bekannte Walzenrahmen natürlich aufwendiger als
die hier dargestellte, einfache Form gestaltet sein; so können beispielsweise
unterschiedliche Radien, Fasen und Aussparungen an den Außenecken des
Fensters angeordnet sein, wo die waagerechten Querträger mit den lotrechten
Tragsäulen verbunden sind, sowie an seinen Innnenecken. Keine solche
Änderungen oder Erweiterung ändert jedoch die Verhaltensweise des Rahmens
bei Beaufschlagung mit den Kräften wie gerade erörtert.
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Fig. 2 zeigt den gegenwärtigen Walzenrahmen; Teile, die dem
Walzenrahmen auf Fig. 1 entsprechen, haben die gleiche Bezeichnung, der jedoch
ein Strichindex angefügt wurde. Gegenüber dem bekannten, auf Fig. 1
dargestellten Walzenrahmen weist dieser zwei wesentliche Unterschiede auf.
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Erstens sind die Tragsäulen 10' und 11' an ihren Enden, an denen sie
zusammentreffen, auf der Außenseite kurvenförmig ausgeführt, wie am oberen
Ende 30 von Tragsäule 10' erkennbar ist. Das führt zu einer Wölbung nach außen
31' an der oberen Ecke des Fensters 17' (und natürlich zu entsprechenden
Wölbungen an den anderen Ecken). Wie ersichtlich, verläuft die Wölbung 31
gerundet und erstreckt sich etwas über die untere Kantenlinie des Hauptteils des
Querträgers 12' sowie über die innere lotrechte Kantenlinie des Hauptteils der
Tragsäule 10' hinaus. Effektive weisen die Tragsäulen 10' und 11' somit an ihren
oberen und unteren Enden, an denen sie auf die Querträger 12' und 13' treffen,
trägerähnliche, kurvenförmige Querschnitte auf.
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Zweitens ist die Oberkante des Querträgers 12' kurvenförmig ausgeführt,
so dass dieser Querträger wie mit 32 gekennzeichnet in seiner Mitte dicker als an
seinen mit 33 gekennzeichneten Enden ist.
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Fig. 4A zeigt eine diagrammatische Darstellung des Fensters 17' dieses
Walzenrahmens im unbeanspruchten Zustand; in diesem Zustand bildet das
Fenster im wesentlichen ein Rechteck mit (hier diagrammatisch dargestellten)
Wölbungen 31 an seinen Ecken. Fig. 4B zeigt eine diagrammatische Darstellung
des gleichen Fensters im beanspruchten Zustand. Die Primärbeanspruchung
erfolgt gegen die Mitten der Innenseiten der Querträger 12' und 13', was mit den
Pfeilen 20' dargestellt ist. Der obere Querträger wird an seinen Enden
festgehalten, so dass diese Beanspruchung 20' eine Verwölbung des Querträgers
nach oben und wie dargestellt eine Drehkraft 21' im Querträger verursacht (die
unten am Fenster wirkende Beanspruchung liefert einen ähnlichen Kräfteverlauf).
Diese Drehkräfte werden an den Wölbungen 31 der inneren Ecken des Fensters
17' auf die oberen Enden der Tragsäulen 10' und 11' übertragen und verursachen
wie dargestellt der Drehbewegung entgegenwirkende Kräfte 35 oben an den
Tragsäulen. Das Ergebnis ist, dass in den Bereichen 36 nur eine sehr geringe
Drehung der Tragsäulen auftritt, und dass sich die mit 37 gekennzeichnete Breite
der Mitte des Fensters nur geringfügig verändert.