EP0049771B1 - Walzscheibe - Google Patents

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EP0049771B1
EP0049771B1 EP81107317A EP81107317A EP0049771B1 EP 0049771 B1 EP0049771 B1 EP 0049771B1 EP 81107317 A EP81107317 A EP 81107317A EP 81107317 A EP81107317 A EP 81107317A EP 0049771 B1 EP0049771 B1 EP 0049771B1
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EP
European Patent Office
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ring
working
supporting ring
disc roll
roll according
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EP81107317A
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EP0049771A2 (de
EP0049771A3 (en
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Heribert Labouvie
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ThyssenKrupp Technologies AG
Original Assignee
Thyssen Industrie AG
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Publication date
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Publication of EP0049771A3 publication Critical patent/EP0049771A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls
    • B21B27/035—Rolls for bars, rods, rounds, tubes, wire or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls

Definitions

  • the invention relates to a roller for the rolling of profiles, tubes and round material, which is constructed in several parts from at least two concentric rings, an inner support ring and an outer working ring, which has mutually adapted, mutual contact surfaces and in which the two rings are glued together.
  • Rolling disks of this type work in pairs, often also in groups of three, at a mutual angle of 120 ° to one another and form the profile between their appropriately designed end faces. The resulting load is high, which leads to short downtimes.
  • connection technique for a connection between the support ring and the working ring of a roller.
  • the roller is designed for rolling copper and copper alloys, which solves the problem of corrosion.
  • the object of the invention is seen in improving the strength of the connection between the two rings of a roller plate with regard to sudden loads, such as occur when rolling profiles, round and flat material.
  • connection between the supporting ring and the working ring is made by adhesive shrinking, the outer diameter of the supporting ring being 0.1 to 0.4%. is larger than the inner diameter of the working ring before it is pressed onto the supporting ring.
  • the adhesive shrinking results in a particularly secure connection between the support ring and the working ring. Because the support ring has a slightly larger diameter than the inner diameter of the working ring before assembly, there is only a minimal adhesive gap and therefore a very rigid connection.
  • the clamping of the support ring by the work ring has a clamping effect, whereby the tensile stresses in the work ring can be kept lower than in the case of pure shrink connections because of the supportive effect of the adhesive by appropriate choice of the diameter of the support and work ring.
  • This gives freedom of movement to choose harder or through-hardened and therefore more wear-resistant materials for the work ring despite their greater brittleness. It is even possible to choose hard metal and hard material connections for the working ring.
  • the very small layer thickness of the adhesive layer during adhesive shrinking leads to only a very low heat transfer resistance between the working ring via the supporting ring and the roller axis holding it.
  • the strength of the connection is significantly increased.
  • the roughening ensures that the adhesive is not sheared off, but rather is introduced into the gap; in addition, the increase in surface area, which is an increase in the area acted upon by the shear force when the rollers are working, acts in the sense of a reduction in the specific shear force.
  • One-component epoxy-based adhesives with phenolic resin or nylon resin addition are ideally suited with regard to shear tensile strength, deformability and aging resistance; Hardening is more difficult than with the likewise suitable silicone-phenol-modified two-component epoxy adhesives in the case of one-component adhesives based on epoxy, which is only satisfactory under heat of 100 to 150 ° C under the appropriate contact pressure is done. This makes this one-component adhesive particularly suitable for adhesive shrinking when the working ring is heated to be pulled on. The heat brings the necessary heating of the adhesive, the contraction when cooling the contact pressure.
  • a good centering and exactly aligned alignment of the axes of the supporting ring and the working ring are achieved in that the mutual contact surfaces of the supporting ring and the working ring are essentially cylindrical surfaces and one of the cylindrical surfaces on the edge has a flange projection and the other cylindrical surface on the corresponding edge is adapted to the flange Has groove.
  • the execution is simpler in terms of processing, in which the supporting ring has a flange and the groove is fitted in the working ring.
  • the contact surface of the support ring has a central cylindrical, a subsequent frustoconical section and an adjoining circular section
  • a retaining ring has an inner cylindrical surface adapted to the support ring and an outer truncated cone surface
  • the working ring is cylindrical, conical and adapted to the annular surface of the support ring and the truncated cone surface of the retaining ring.
  • the locking ring is then screwed to the support ring.
  • Such a roller disc has good emergency running properties even after the bond between the supporting ring and the working ring has been destroyed because of the captivity and the spatial fixation of the working ring.
  • the support ring can consist of a normal structural steel, such as St 37, which has good strength and toughness properties, since the steel is not subjected to wear.
  • the invention recommends high-alloy, through-tempered qualities such as e.g. B. high-speed steel, with alloy proportions up to 60%, possibly even carbide.
  • the supporting ring 1 and the working ring 2 have mutually adapted, mutually contact surfaces 3, 4, namely cylindrical surfaces 3 on the supporting ring 1 and 4 on the working ring 2.
  • the cylindrical surface 3 has a flange projection 5 on the edge and the cylindrical surface 4 has a groove adapted to the flange 6.
  • the diameter of the support ring 1 is 0.3 ° / ° larger than the inside diameter of the work ring 2.
  • the contact surfaces of the work ring 2 and the support ring 1 have been ground to a roughness of 15 to 20 f Lm.
  • the working ring 2 has been heated, the support ring 1 has been thinly coated with siliconphenol-modified two-component epoxy adhesive and the parts have been joined together.
  • the contact surface of the support ring 1 has a central cylindrical section 7, a subsequent conical stocking section 8 and an adjoining annular section 9.
  • a locking ring 10 has an inner, the support ring 1 adapted cylindrical surface 11 and an outer truncated cone surface 12.
  • the working ring 2 is adapted to the cylindrical surface 7, the cone-shaped surface 8 and the annular surface 9 of the support ring and the truncated cone surface 12 of the locking ring 10.
  • the locking ring 10 is connected to the support ring 1 by a screw 13. The connection between the support ring 1 and the working ring 2 is carried out as described above for FIG.
  • This roller disc which is made up of a total of 3 rings, has been used for a long time in production, the adhesive shrink connection between the support ring 1 and the working ring 2 having persisted, so that the securing ring 10 did not have to come into operation.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzscheibe für das Walzen von Profilen, Rohren und Rundmaterial, die mehrteilig aus mindestens zwei konzentrischen Ringen, einem inneren Tragring und einem äußeren Arbeitsring aufgebaut ist, die aneinander angepaßte, gegenseitige Anlageflächen aufweist und bei der die beiden Ringe miteinander verklebt sind. Derartige Walzscheiben arbeiten zu zweit, häufig auch zu dritt mit einem gegenseitigen Winkel von 120° gegeneinander und formen das Profil zwischen ihren entsprechend ausgebildeten Stirnflächen. Die dabei auftretende Belastung ist hoch, was zu kurzen Standzeiten führt. Bei einteiligen Scheiben mußte wegen der nicht unerheblichen, zum Teil stoßweise auftretenden Beanspruchung auch in axialer Richtung mit verhältnismäßig zähen Materialien für die Walzscheiben gearbeitet werden, die bezüglich ihres Verschleißverhaltens nicht günstig lagen. Um dem abzuhelfen, hat man die Walzscheiben mehrteilig gemacht, so daß eine größere Freizügigkeit hinsichtlich der Materialauswahl und der Auswechslung des äußeren Arbeitsrings bestand. Nach der AT-B-326 079 wird bei einer mehrteiligen Walzscheibe der obigen Gattung, bei der Belastungsstöße und axiale Beanspruchungen wie z. B. bei asymmetrischen Profilen auftreten, eine Verbindung zwischen den beiden Ringen mittels Preßsitz, Hartlötung, Klebung o. dgl. durchgeführt, wobei bestimmte Dimensionierungsvorschriften für den Tragring und den Arbeitsring eingehalten werden müssen.
  • In der DE-A 2 536 354 wird für eine Verbindung zwischen dem Tragring und dem Arbeitsring einer Walze als Verbindungstechnik Kleben und Hartlöten genannt. Die Walze ist für das Auswalzen von Kupfer und Kupferlegierungen bestimmt, wobei das dabei auftretende Problem der Korrosion gelöst wird.
  • Nach der DE-A 1 627 759 ist das Klebschrumpfen an sich bekannt bei Verbundwalzen für Vierfachwalzwerke. Bei diesen Walzen stellt sich das Problem der Widerstandsfähigkeit gegen das Abblättern der Oberfläche bei Deformation der Walze, jedoch nicht das der stoßweisen, zum Teil axial gerichteten Belastung von Walzscheiben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Ringen einer Walzscheibe hinsichtlich schlagartigen Belastungen, wie sie beim Walzen von Profilen, Rundsowie Flachmaterial auftreten, zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Walzscheibe obiger Gattung dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen dem Tragring und dem Arbeitsring durch Klebschrumpfen hergestellt ist, wobei der Außendurchmesser des Tragrings um 0,1 bis 0,4%. größer ist als der Innendurchmesser des Arbeitsrings vor dessen Aufdrücken auf den Tragring. Das Klebschrumpfen ergibt eine besonders sichere Verbindung zwischen dem Tragring und dem Arbeitsring. Dadurch, daß der Tragring vor dem Zusammenbau einen geringfügig größeren Durchmesser hat als der Innendurchmesser des Arbeitsrings, entsteht nur ein minimaler Klebspalt und dadurch eine sehr starre Verbindung. Außerdem wirkt die Einspannung des Tragrings durch den Arbeitsring klemmend, wobei man wegen der unterstützenden Wirkung durch die Klebung durch entsprechende Wahl der Durchmesser von Trag-und Arbeitsring die Zugspannungen im Arbeitsring geringer halten kann als bei reinen Schrumpfverbindungen. Das gibt die Freizügigkeit, für den Arbeitsring härtere bzw. durchvergütete und damit verschleißfestere Materialien trotz deren größerer Sprödigkeit zu wählen. Es ist sogar möglich, für den Arbeitsring Hartmetall und Hartstoffverbindungen zu wählen. Die nur sehr geringe Schichtdicke der Klebstoffschicht beim Klebschrumpfen führt zu einem nur sehr geringen Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Arbeitsring über den Tragring und die diesen haltende Walzenachse. Dadurch entstehen nur geringfügige Temperaturunterschiede beim Walzen zwischen dem Arbeitsring und dem Tragring, was den festen Verbund zwischen beiden auch bei temperaturmäßiger Belastung fördert. Dabei wird durch die Maßnahme, daß der Außendurchmesser des Tragrings um 0,1 bis 0,4 %o größer ist als der Innendurchmesser des Arbeitsrings vor dessen Aufdrücken auf den Tragring zuverlässig einerseits eine genügende Flächenpressung erreicht und andererseits das Auftreten zu hoher, den Arbeitsring gefährdender Zugspannungen in diesem vermieden. Ein zusätzlicher Vorteil gegenüber der Walzscheibe nach der AT-B-326 079 besteht noch darin, daß das Einhalten bestimmter Dimensionierungsvorschriften hinsichtlich der Abmessungen des Arbeitsrings und des Tragrings zur Herstellung einer sicheren Verbindung nicht erforderlich ist und hier weitgehende Flexibilität besteht.
  • Dadurch, daß die Anlageflächen des Tragrings und des Arbeitsrings aufgerauht sind, wird die Festigkeit der Verbindung wesentlich gesteigert. Beim Zusammenfügen des Tragrings und des Arbeitsrings sorgt die Aufrauhung dafür, daß der Klebstoff nicht abgeschert wird, sondern in den Spalt eingetragen wird ; außerdem wirkt die Oberflächenvergrößerung, die eine Vergrößerung der von der Scherkraft beim Arbeiten der Walzen beaufschlagten Fläche darstellt, im Sinne einer Verminderung der spezifischen Scherkraft.
  • Einkomponentenkleber auf Epoxidbasis mit Phenolharz oder Nylonharzzugabe sind bezüglich der Scherzugfestigkeit, der Verformbarkeit und der Alterungsbeständigkeit bestens geeignet ; schwieriger als bei den ebenfalls geeigneten silikon-phenol-modifizierten Zweikomponenten-Epoxidklebern ist bei den Einkomponentenklebern auf Epoxidbasis die Aushärtung, die nur unter Wärme von 100 bis 150 °C unter entsprechendem Anpreßdruck befriedigend erfolgt. Dadurch ist dieser Einkomponentenkleber besonders geeignet für das Klebschrumpfen, wenn der Arbeitsring zum Aufziehen erwärmt wird. Die Wärme bringt die notwendige Erwärmung des Klebers, das Zusammenziehen bei der Abkühlung den Anpreßdruck.
  • Eine gute Zentrierung und genau fluchtende Ausrichtung der Achsen des Tragrings und des Arbeitsrings werden dadurch erreicht, daß die gegenseitigen Anlageflächen des Tragrings und des Arbeitsrings im wesentlichen Zylinderflächen sind und eine der Zylinderflächen am Rand einen Flanschvorsprung und die andere Zylinderfläche am entsprechenden Rand eine dem Flansch angepaßte Nut aufweist. Von der Bearbeitung her einfacher ist die Ausführungsart, bei der der Tragring einen Flansch hat und die Nut im Arbeitsring angebracht ist.
  • In einer anderen Ausführung weist die Anlagefläche des Tragrings einen zentralen zylindrischen, einen anschließenden kegelstumpfmantelförmigen und einen daran anschließenden kreisringförmigen Abschnitt auf, ein Sicherungsring eine innere, dem Tragring angepaßte zylindrische Fläche und eine äußere Kegelstumpfmantelfläche, und der Arbeitsring ist der zylindrischen, der kegelmantel- und der kreisringförmigen Fläche des Tragrings und der Kegelstumpfmantelfläche des Sicherungsringes angepaßt. Der Sicherungsring ist dann mit dem Tragring verschraubt. Eine derartige Walzscheibe hat selbst nach Zerstörung des Verbandes zwischen dem Tragring und dem Arbeitsring wegen der Unverlierbarkeit und der räumlichen Fixierung des Arbeitsrings gute Notlaufeigenschaften.
  • Der Tragring kann aus einem normalen Baustahl, etwa St 37 bestehen, der gute Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften hat, da der Stahl nicht auf Verschleiß beansprucht wird.
  • Man kann auch abgedrehte Walzscheiben für den Tragring nehmen, was sich vor allem dann empfiehlt, wenn alte, sonst der Verschrottung zuzuführende Walzscheiben zur Verfügung stehen.
  • Für den Arbeitsring eignen sich sowohl herkömmliche Walzenqualitäten wie Indefinite, GGG (Sphräroguß) oder Hartguß.
  • Bei stärkeren bis hohen Beanspruchungen empfiehlt die Erfindung für den Arbeitsring hochlegierte, durchvergütete Qualitäten wie z. B. Schnellstahl, mit Legierungsanteilen bis zu 60 %, gegebenenfalls sogar Hartmetall.
  • Bei geringeren Beanspruchungen können aus Wirtschaftlichkeitsgründen für den Arbeitsring auch normale Baustähle eingesetzt werden.
  • Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen im einzelnen
    • Figur 1 eine Walzscheibe im Schnitt,
    • Figur 2 eine andere Ausführungsform der Walzscheibe im Schnitt.
  • Die Walzscheibe für das Walzen von Profilen nach Fig. 1 ist aus zwei konzentrischen Ringen, einem inneren Tragring 1 und einem äußeren Arbeitsring 2 aufgebaut. Der Tragring 1 und der Arbeitsring 2 weisen aneinander angepaßte, gegenseitige Anlageflächen 3, 4 auf und zwar Zylinderflächen 3 auf dem Tragring 1 und 4 auf dem Arbeitsring 2. Die Zylinderfläche 3 hat am Rande einen Flanschvorsprung 5 und die Zylinderfläche 4 eine dem Flansch angepaßte Nut 6. Der Durchmesser des Tragrings 1 ist 0,3°/° größer als der Innendurchmesser des Arbeitsrings 2. Die Anlageflächen des Arbeitsrings 2 und des Tragrings 1 sind auf eine Rauhigkeit von 15 bis 20 fLm geschliffen worden. Zum Aufziehen ist der Arbeitsring 2 erwärmt worden, der Tragring 1 mit siliconphenol-modifiziertem Zweikomponenten-Epoxidkleber dünn bestrichen und die Teile ineinander gefügt worden.
  • Bei der Ausführungsart nach Figur 2 weist die Anlagefläche des Tragrings 1 einen zentralen zylindrischen Abschnitt 7, einen anschließenden Kegelstrumpfmantelabschnitt 8 und einen daran anschließenden kreisringförmigen Abschnitt 9 auf. Ein Sicherungsring 10 hat eine innere, dem Tragring 1 angepaßte Zylinderfläche 11 und eine äußere Kegelstumpfmantelfläche 12. Der Arbeitsring 2 ist der zylindrischen Fläche 7, der kegelmantelförmigen Fläche 8 und der kreisringförmigen Fläche 9 des Tragrings und der Kegelstumpfmantelfläche 12 des Sicherungsringes 10 angepaßt. Der Sicherungsring 10 ist durch eine Schraube 13 mit dem Tragring 1 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Tragring 1 und dem Arbeitsring 2 ist, wie oben zu Figur 1 beschrieben, ausgeführt. Diese insgesamt aus 3 Ringen aufgebaute Walzscheibe ist längere Zeit in der Produktion eingesetzt worden, wobei die Klebschrumpfverbindung zwischen dem Tragring 1 und dem Arbeitsring 2 durchgehalten hat, der Sicherungsring 10 also nicht in Funktion treten mußte.

Claims (7)

1. Walzscheibe für das Walzen von Profilen, Rohren und Rundmaterial, die mehrteilig aus mindestens zwei konzentrischen Ringen, einem inneren Tragring (1) und einem äußeren Arbeitsring (2) aufgebaut ist, die aneinander angepaßte, gegenseitige Anlageflächen (3, 4, 7 bis 9, 11, 12) aufweist, und bei der die beiden Ringe miteinander verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Tragring (1) und dem Arbeitsring (2) durch Klebschrumpfen hergestellt ist, wobei der Außendurchmesser des Tragrings (1) um 0,1 bis 0,4 %o größer ist als der Innendurchmesser des Arbeitsrings (2) vor dessen Aufdrücken auf den Tragring (1).
2. Walzscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (3, 4) des Tragrings (1) und des Arbeitsrings (2) aufgerauht sind.
3. Walzscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff ein Einkomponentenkleber auf Epoxidbasis mit Phenolharz- oder Nylonharzzugabe ist.
4. Walzscheibe nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Anlageflächen des Tragrings (1) und des Arbeitsrings (2) im wesentlichen Zylinderflächen (3, 4) sind und eine der Zylinderflächen (3) am Rand einen Flanschvorsprung (5) und die andere Zylinderfläche (4) am entsprechenden Rand eine dem Flansch (5) angepaßte Nut (6) aufweist.
5. Walzscheibe nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (1) aus Baustahl gefertigt ist.
6. Walzscheibe nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsring (2) aus herkömmlichen Walzenqualitäten wie leichtlegierten CrNi-Stählen, z. B. Indefinite oder aus Sphäroguß oder Hartguß besteht.
7. Walzscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsring (2) aus Schnellstahl oder ähnlichen bis zu 60 % legierten Stählen besteht.
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