EP1179373A2 - Hohlmantelwalze - Google Patents

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EP1179373A2
EP1179373A2 EP01117980A EP01117980A EP1179373A2 EP 1179373 A2 EP1179373 A2 EP 1179373A2 EP 01117980 A EP01117980 A EP 01117980A EP 01117980 A EP01117980 A EP 01117980A EP 1179373 A2 EP1179373 A2 EP 1179373A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core body
lubricant
core
hollow jacket
lubricant supply
Prior art date
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Granted
Application number
EP01117980A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1179373B1 (de
EP1179373A3 (de
Inventor
Thorsten Bode
Helmut Kühn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP1179373A2 publication Critical patent/EP1179373A2/de
Publication of EP1179373A3 publication Critical patent/EP1179373A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1179373B1 publication Critical patent/EP1179373B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B21B27/05—Sleeved rolls with deflectable sleeves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings

Definitions

  • the invention relates to a hollow jacket roller, which has a rotatable around the central axis, hydraulically supported core body as a slide bearing.
  • EP 0 937 515 A1 is based on the object of a to create a rigid roller that can be easily and quickly adapted to a Changing the rolling conditions, especially the strip width, allows.
  • the known roller consists of a rotating roller jacket with an inside of the roller shell arranged slide bearing in the form of a rotating body to influence the bending stiffness of the roll shell.
  • This rotating body should be a to the load zone of the roll shell generated by the rolling stock Counterforce in such a way that this counterforce is evenly over distributes the load zone of the rolling stock and thus the contour of the roll or the work roll in the load area is straight or adapted to the rolling stock profile becomes.
  • the known system is due to the hydrodynamic Pressure development that is not influenced by an external pressure supply can be called a passive system, which is this system not controllable under load.
  • Hollow-shell rollers are also known, which are arranged around an internal, stationary one Rotate the carrier.
  • DE 3119378 describes that between the Carrier and the roll shell a, sealed by sealing strips, hydrostatic Pressure chamber is located and additional stamp-like support elements are provided are connected to at least one pressure medium source and located in the Plane of symmetry of the pressure chamber. With such an arrangement can choose the pressures in the pressure chamber and the forces of the support elements the pressures in their cylinder spaces are determined independently of one another, and thus determine the deflection behavior.
  • the invention has for its object a generic hollow jacket roller to create with an inner core body as a plain bearing, in which the described Disadvantages are avoided and the profile and flatness Allow the rolled flat material to be influenced.
  • the core body is formed with a bale that is variable over the circumference and the core bale length.
  • the setting of a specific outer contour in the load area and under load can thus be achieved.
  • the core body has a crowning that is variable over the circumference and the core bale length, because it can be designed such that a contour is ground from the center of the core body over the core bale length, which in extreme cases can be any crowning n based on experience for normal use corresponds, whose size also depends on the angle of rotation ⁇ .
  • the crowning n generally corresponds to the bending line to be expected under rolling force, which can be pre-calculated; the angle of rotation ⁇ results from the change in position of the core body when it is rotated out of its original position about its central axis to set the crown n between 0 and n.
  • Such a core body can be produced mechanically, the angle of rotation ⁇ is additionally detected and a grinding wheel is set in the X and Y directions becomes.
  • the shape of the core body is freely selectable, for example in the form of an ellipsoid or paraboloides.
  • the core body is cylindrical towards the bearing journal educated.
  • An embodiment of the invention provides that in the core body Lubricant feed hole is provided, from the at least one channel to one leads on the circumference of the core body introduced distributor groove.
  • the channel or the channels between them Bore and the distributor groove introduced on the circumference of the core body can be Lubricant for lubrication in the gap between the load area Insert the hollow jacket and core body.
  • the distributor groove on the circumference is arranged so that the entire range from the minimum to the maximum core crowning is adjustable, the distributor groove in all cases outside the hydrodynamic The bearing area remains and therefore no impairment of the hydrodynamic principle of action occurs.
  • Computer systems for profile and flatness control can be the core crowning also adjust under load. Thus lies with regard to symmetrical flatness errors an active actuator.
  • the Core body In one-way operation, i.e. H. with a certain direction of rotation of the hollow shell, the Core body from its initial position by the twist angle ⁇ from 0 ° to 180 ° twisted out until the core body takes up a position with its spherical contour, which is adapted to the expected bending line.
  • the core body depends on the different Sense of rotation either by the angle of rotation ⁇ from 0 ° to -120 ° or ⁇ by Is rotated 0 ° to + 120 ° out of its original position.
  • An embodiment of the invention provides that the core body over the core bale length is divided into several zones, and in these zones the extent can be divided into several lubricant supply areas.
  • This up and down Subdivision can in particular optimize the hydrostatic bearing principle and due to the individual zones on the one hand an ideal adaptation of the contour of the core body to the existing bending line and on the other hand also a zone-wise Influencing the roll gap and thus the rolling stock profile and the Achieve rolling flatness.
  • an embodiment of the invention provides that the core body for each Zone and lubricant supply holes running to each lubricant supply area which is assigned a channel to one in each zone placed on the circumference of the core body in each lubricant area Distributor groove leads.
  • This configuration of the invention allows one to be targeted effective influencing of the gap of the load area between the core body and achieve the hollow jacket through the selectively switchable lubricant pressure, whereby a desired zone-wise impact on the roll gap and thereby on the rolled profile and on the rolling flatness is possible.
  • the selected switchable Lubricant pressure and the required flow rate can be via known higher-level computer systems for profile and flatness control determine. This computer system controls valves in the connecting lines between a lubricant source and the lubricant supply holes are mounted.
  • Lubricant feed areas are provided in return channels which, on the one hand, in Lubricant collecting pockets delimiting the lubricant supply area and on the other hand to at least one lubricant return hole arranged in the core body are connected, the lubricant over the Return channels and the lubricant return hole can be sucked off.
  • both axial bearings and spherical ones Have the bearing installed.
  • the core body can thereby be rotated under load adjust because a tilt-free storage of the core body is achieved.
  • the angle of twist for setting the crown is determined using known computer systems determined that a control signal to access units for rotating the core body to transfer.
  • the proposed hollow jacket roller is advantageously used as a backup roller, preferably used in four-high and other multi-roll stands.
  • a core body 2 of a hollow jacket roller 1, e.g. as a backup roller in a four-high scaffold, has a circular shape in the middle (see section A - A in FIG. 1) Form on, with the center of the circle on the axis of the cylindrical core body ends 3 lies. Starting from the middle is symmetrical towards both ends over the core bale length 4 of the core body 2 a contour 5 ground in Extreme case corresponds to a crowning n (cf. section BB in FIG. 1), its size on the one hand from the expected bending line under rolling force, and on the other hand also depends on the angle of rotation ⁇ .
  • the expected bending line below Rolling force is based on empirical values, and the twist angle ⁇ results resulting from the change in position of the core body when this to adjust the effective crowning between 0 and n from its original position to its Center axis is rotated.
  • the core body 2 shown in Figure 1 has been manufactured mechanically, for which purpose the angle of rotation ⁇ was also detected and the grinding wheel 6 in the x and y directions was employed accordingly.
  • FIG. 2 shows the core body 2, which is not rotationally symmetrical, in one Hollow jacket 7 existing hollow jacket roller 1 as a backup roller of a four-high stand. It supports a work roll 8 which bears against the rolling stock 9. The Roll arrangement is shown in the unloaded state.
  • FIG. 3 shows the rolling arrangement according to FIG. 2 in the loaded state.
  • the Core body 2 was here adapted to an expected pre-calculated maximum bending line, by twisting by the twist angle ⁇ set so that the core body 2 with its maximum ground Contour 5, i.e. counteracts the crowning n of the maximum bending line.
  • the possible setting range 10 of the core body 2 by the twist angle ⁇ of In FIG. 4a, 0 ° to 180 ° is for the load case of the so-called one-way operation, as a section through the circular center of the core body 1 (see section A-A shown in Figure 1).
  • the one centrally located in the core body 2 lubricant supply hole 11, and branching outwards from this to an outside on the circumference of the Core body 2 provided distributor groove 12 has leading channels 13.
  • the fed Lubricant can be determined by the direction of rotation D of the hollow jacket 7 in Lubricant flow direction 14 to the gap of the load area 15 between Conduct core body 2 and hollow jacket 7.
  • FIG. 4 b shows the course of the distributor groove 12 with the core bale length 4 of the core body 2 distributed several, the lubricant supply bore 11 with the Distribution groove 12 connecting spaced on one side of of the lubricant supply bore 11 branching channels 13 in perspective Longitudinal section of the core body 2.
  • Lubricant supply system in cross section of the core body 2 for the so-called One-way operation shown.
  • the core body 2 for one-way operation can be from a here also shown in Figure 4a for the lubricant supply there underlying neutral position 16 by the angle of rotation ⁇ up to 180 ° accordingly Turn arrow 17 continuously to position 18.
  • the crowning n is infinitely variable between 0 and n.
  • FIG. 5a shows a cross section comparable through a roller arrangement that according to Figures 4a, 4b with the difference that here the load case of so-called reversing operation is shown.
  • the lubricant to the gap of the load area 15 between the core body Promote 2 and 7 hollow jacket.
  • the core body 2 Starting from a neutral starting position 19 can the core body 2 either around the twist angle range ⁇ from 0 ° to Turn + 120 ° to position 20 or around the angle of rotation ⁇ of Turn 0 ° to -120 ° to position 21.
  • the lubricant flow direction 14a or 14b in the gap of the load area 29 between the core body 2 and Hollow jacket 7 corresponds to the direction of rotation D or D '.
  • FIG. 5b shows the arrangement in a perspective longitudinal section of the core body 2 the distribution groove 12 with lubricant supply bore 11 and the channels 13 for the Reversing operation shown (see also section B-B).
  • the core body 2 for the Reversing operation is in accordance with the respective direction of rotation D or D ' Starting position 19 by the angle of rotation ⁇ up to + 120 ° in position 20 or the angle of rotation ⁇ is continuously rotated up to -120 ° to position 21. simultaneously here again the crowning n can be steplessly between 0 and n to adjust.
  • FIG. 6 shows a possible division of the core body 2 into successive ones Zones 2a to 2g, with a lubricant collection pocket 22a in each zone to 22g is arranged, the return channels 23a to 23g with a central Lubricant return bore 24 which contains the lubricant from all zones collects and returns, is connected.
  • lubricant collecting pockets 22a to 22g delimiting the lubricant supply area, which are connected to a lubricant return hole 24 via return channels 23a to 23g.
  • the supply of lubricant can be implemented via a lubricant supply bore 11a to 11g which is separately introduced for each zone 2a to 2g and for each lubricant supply area I to IV.
  • the lubricant pressure that can thus be selected can be used to set, for example in the lubricant supply area I, a minimum core crowning designated as I 1 . If additional lubricant, triggered by the higher-level profile and flatness control, is now applied to the lubricant supply area I through the lubricant supply bores 11a to 11g, the core crowning increases in this area in a targeted manner. In this and each other zone, the individual influence of the lubricant supply areas I to IV formed there can directly influence the roll gap 25 and thus have a direct effect on the rolling stock profile and the rolling stock flatness.
  • FIG. 8 shows a configuration of the lubricant disposal that differs from FIG. 7.
  • the lubricant supply areas I to IV in the circumferential direction of each zone 2a to 2g delimiting lubricant collecting pockets 22a to 22g and the return channels 23a to 23g opening here is a separate one Lubricant return hole 24a to 24g assigned, through which the Lubricant triggered by the higher-level profile and flatness control can be suctioned off separately.
  • An embodiment of a storage of the hollow jacket roller 1 is in longitudinal section represented by the backup roller and a chock 26 in Figure 9.
  • This has on the drive side an axial bearing 27, a spherical bearing 28, sealing devices 29, a lubricant return hole 30 for returning the after Figures 4a, 4b, 5a and 5b supplied lubricant and a device 31 for deriving the lubricant collected in the chock 26.
  • the backup roller can be firmly clamped on both sides by the axial bearing 27, at the same time but the core body 2 rotate at its ends 3 due to the spherical bearing 28 and adjust under load.

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Abstract

Bei einer Hohlmantelwalze die ein um die Mittelachse drehbaren, hydraulisch abgestützten Kernkörper als Gleitlager aufnimmt, wird vorgeschlagen, dass der Kernkörper mit über den Umfang und der Kernballenlänge veränderlichem Ballen ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlmantelwalze, die einen um die Mittelachse drehbaren, hydraulisch abgestützten Kernkörper als Gleitlager aufnimmt.
Derartige Gleitlager sind beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 937 515 A1 bekannt. Der EP 0 937 515 A1 liegt die Aufgabe zugrunde, eine biegesteife Walze zu schaffen, die eine einfache und schnelle Anpassung an eine Veränderung der Walzbedingungen, insbesondere der Bandbreite, ermöglicht.
Die bekannte Walze besteht aus einem rotierenden Walzmantel mit einem innerhalb des Walzenmantels angeordneten Gleitlager in Form eines Rotationskörpers zur Beeinflussung der Biegesteifigkeit des Walzmantels. Dieser Rotationskörper soll zu der durch das Walzgut erzeugten Belastungszone des Walzmantels eine Gegenkraft in der Weise bewirken, daß diese Gegenkraft sich gleichmäßig über die Belastungszone des Walzgutes verteilt und damit die Kontur der Walze bzw. der Arbeitswalze im Belastungsbereich geradlinig ist bzw. dem Walzgutprofil angepaßt wird.
Der Grundgedanke der EP 0 937 515 A1, die Stützbreite des Gleitlagers zwischen Walzenkern und Walzenmantel der vorliegenden Walzaufgabe, das heißt im wesentlichen der Breite des Walzgutes anzupassen, hat sich in der Praxis bewährt.
Da jedoch nicht nur die Walzgutbreiten, sondern auch die Linienlasten variieren können, ergeben sich unterschiedliche Biegelinien des Walzenkernes und damit in einem Teil der Fälle gewisse Einschränkungen.
Die ordnungsgemäße Funktion des hydrodynamischen bzw. des hydrostatischen Lagerprinzips, wie es bei dieser Art von Gleitlagerungen vorgesehen ist, ist nämlich nur dann sichergestellt, wenn die Abweichung von der Parallelität der Schmierfilmdicke über die Breite der Belastungszone gesehen gewisse zulässige Grenzen nicht überschreitet. Dies ist bei der EP 0 937 515 A1 nur dann der Fall, wenn entweder der Walzenkern im Verhältnis zur Belastung sehr biegesteif ausgeführt ist, was aber in vielen Fällen nicht möglich ist, oder aber die Linienlast des Walzgutes der vorgegebenen unveränderbaren Kernballigkeit angepaßt ist.
Da aber die Linienlasten je nach Produktspektrum des Walzgutes unterschiedlich sind, müßten immer wieder andere Walzkerne mit den jeweils entsprechenden festen Balligkeiten benutzt werden, was aber zu einer für den Walzwerksbetreiber nicht zumutbaren Unflexibilität führt.
Außerdem handelt es sich bei dem bekannten System aufgrund der hydrodynamischen Druckentwicklung, die nicht durch eine externe Druckversorgung beeinflußt werden kann, um ein sogenanntes passives System, das heißt dieses System ist nicht unter Last regelbar.
Es sind auch Hohlmantelwalzen bekannt, die um einen innenliegenden, feststehenden Träger rotieren. Die DE 3119378 beschreibt, dass sich zwischen dem Träger und dem Walzmantel ein durch Dichtleisten abgeschlossener, hydrostatischer Druckraum befindet und zusätzlich stempelartige Stützelemente vorgesehen sind, die an mindestens eine Druckmittelquelle anschließbar sind und sich in der Symmetrieebene des Druckraumes befinden. Bei einer solchen Ausgestaltung können die Drücke im Druckraum und die Kräfte der Stützelemente durch Wahl der Drücke in ihren Zylinderräumen unabhängig voneinander bestimmt werden, und somit das Durchbiegungsverhalten bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Hohlmantelwalze mit einem innenliegenden Kernkörper als Gleitlager zu schaffen, bei der die beschriebenen Nachteile vermieden werden und bei der sich das Profil und die Planheit des flach gewalzten Walzgutes beeinflussen lassen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kernkörper mit über den Umfang und der Kernballenlänge veränderlichem Ballen ausgebildet ist. Somit läßt sich die Einstellung einer bestimmten Aussenkontur im Lastbereich und unter Last erreichen. Der Kernkörper besitzt eine über den Umfang und der Kernballenlänge veränderliche Balligkeit, weil er sich nämlich so ausbilden läßt, daß von der Mitte des Kernkörpers über die Kernballenlänge eine Kontur aufgeschliffen ist, die im Extremfall einer beliebigen, auf Erfahrungswerten für den normalen Einsatzfall beruhenden Balligkeit n entspricht, deren Größe zusätzlich von dem Verdrehwinkel ϕ abhängt. Die Balligkeit n entspricht in der Regel der zu erwartenden Biegelinie unter Walzkraft, welche sich vorberechnen läßt; der Verdrehwinkel ϕ ergibt sich aus der Lageveränderung des Kernkörpers, wenn dieser aus seiner Ursprungslage heraus um seine Mittelachse zur Einstellung der Balligkeit n zwischen 0 und n, gedreht wird.
Somit besitzt der Kernkörper in dem einem Extremfall beispielsweise die Balligkeit 0 (ϕ = 0°) und in dem anderen Extremfall die Balligkeit n (ϕ = 180°). In den Zwischenstellungen liegt die Balligkeit zwischen 0 und n.
Ein solcher Kernkörper läßt sich maschinell herstellen, wobei der Verdrehwinkel ϕ zusätzlich erfaßt wird und eine Schleifscheibe in X- und Y-Richtung angestellt wird. Die Form des Kernkörpers ist frei wählbar, zum Beispiel in Form eines Ellipsoides oder Paraboloides. Zu den Lagerzapfen hin ist der Kernkörper zylindrisch ausgebildet.
Die beschriebene Ausbildung des Kernkörpers in Anpassung an die zu erwartende, vorberechnete Biegelinie unter Walzkraft schafft die Voraussetzung für einen möglichst parallelen Ölspalt über die Kernballenlänge.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß in dem Kernkörper eine Schmiermittelzuführbohrung vorgesehen ist, von der mindestens ein Kanal zu einer auf dem Umfang des Kernkörpers eingebrachten Verteilernut führt.
Über die Schmiermittelzuführbohrung, den Kanal oder die Kanäle zwischen dieser Bohrung und der am Umfang des Kernkörpers eingebrachten Verteilernut läßt sich Schmiermittel zur Schmierung in den Spalt des Belastungsbereiches zwischen Hohlmantel und Kernkörper einbringen. Die Verteilernut am Umfang ist so angeordnet, daß der gesamte Bereich von der minimalen bis zu der maximalen Kernballigkeit einstellbar ist, wobei die Verteilernut in allen Fällen außerhalb des hydrodynamischen Tragzonenbereiches bleibt und damit keine Beeinträchtigung des hydrodynamischen Wirkprinzips auftritt.
Abhängig von den Walzbedingungen und eingeordnet in bekannte übergeordnete Rechnersysteme zur Profil- und Planheitsregelung läßt sich die Kernballigkeit auch unter Last einstellen. Somit liegt im Hinblick auf symmetrische Planheitsfehler ein aktives Stellglied vor.
Damit ergibt sich eine optimale Anpassung des Kernkörpers an die jeweilige Betriebsweise wie Einwegbetrieb oder Reversierbetrieb dergestalt, daß sich der Kernkörper für den Einwegbetrieb in einem Verdrehwinkelbereich ϕ von 0° bis 180° und für den Reversierbetrieb, je nach vorliegenden Drehsinn des Hohlmantels, in einem Verdrehwinkelbereich ϕ von 0° bis 120° oder in einem Verdrehwinkelbereich ϕ von 0° bis -120° einstellen läßt.
Im Einwegbetrieb, d. h. bei einem bestimmten Drehsinn des Hohlmantels, wird der Kernkörper aus seiner Ausgangslage um den Verdrehwinkel ϕ von 0° bis zu 180° heraus verdreht, bis der Kernkörper mit seiner balligen Kontur eine Lage einnimmt, die der zu erwartenden Biegelinie angepaßt ist. Nichts anderes geschieht beim Reversierbetrieb, außer daß der Kernkörper abhängig von den verschiedenen Drehsinnen wahlweise um den Verdrehwinkel ϕ von 0° bis -120° oder ϕ von 0° bis +120° aus seiner Ursprungslage heraus verdreht wird.
Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, daß der Kernkörper über die Kernballenlänge in mehrere Zonen aufgeteilt ist, und sich in diesen Zonen über den Umfang in mehrere Schmiermittelzuführbereiche unterteilen läßt. Mit dieser Auf- und Unterteilung läßt sich insbesondere das hydrostatische Lagerprinzip optimieren und aufgrund der einzelnen Zonen einerseits eine ideale Anpassung der Kontur des Kernkörpers an die vorhandene Biegelinie und andererseits auch eine zonenweise Beeinflussung des Walzspaltes und damit des Walzgutprofiles und der Walzgutplanheit erreichen.
Weiter sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Kernkörper zu jeder Zone und zu jedem Schmiermittelzuführbereich verlaufende Schmiermittelzuführbohrungen aufweist, denen je ein Kanal zugeordnet ist der zu einer in jeder Zone in jedem Schmiermittelbereich auf den Umfang des Kernkörpers eingebrachten Verteilernut führt. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung läßt sich eine gezielt wirksame Beeinflussung des Spaltes des Belastungsbereiches zwischen Kernkörper und Hohlmantel durch selektiert aufschaltbaren Schmiermitteldruck erreichen, wodurch eine gewünschte zonenweise Einwirkung auf den Walzspalt und dadurch auf das Walzprofil und auf die Walzgutplanheit möglich ist. Der selektiert aufschaltbare Schmiermitteldruck und die erforderliche Durchflußmenge läßt sich über bekannte übergeordnete Rechnersysteme zur Profil- und Planheitsregelung ermitteln. Über dieses Rechnersystem werden Ventile angesteuert, die in Verbindungsleitungen zwischen einer Schmiermittelquelle und den Schmiermittelzuführbohrungen montiert sind.
Es liegt somit ein aktives Stellglied vor mit dem sich symmetrische und unsymmetrische Planheitsfehler des Walzgutes korrigieren lassen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in jeder Zone der Schmiermittelzuführbereiche Rückführkanäle vorgesehen sind, die einerseits in Schmiermittelzuführbereich begrenzenden Schmiermittelsammeltaschen münden und andererseits an mindestens eine im Kernkörper angeordnete Schmiermittelrückführbohrung angeschlossen sind, wobei sich das Schmiermittel über die Rückführkanäle und die Schmiermittelrückführbohrung absaugen läßt.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß sich bedienungsseitig und antriebsseitig zur Lagerung der Stützwalze gleichzeitig Axiallager und sphärische Lager einsetzen lassen. Der Kernkörper läßt sich hierdurch unter Last drehbar einstellen, weil eine verkantungsfreie Lagerung des Kernkörpers erreicht wird. Der Verdrehwinkel zur Einstellung der Balligkeit wird über bekannte Rechnersysteme ermittelt, die ein Steuersignal an Zugriffseinheiten zur Verdrehung des Kernkörpers übermitteln.
Die vorgeschlagene Hohlmantelwalze wird vorteilhafterweise als Stützwalze, vorzugsweise in Quarto- und anderen Mehrwalzengerüsten, eingesetzt.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
in perspektivischer Längsansicht einen Kernkörper einer Hohlmantelwalze, mit seitlich nebenan schematisch angedeuteter Schleifscheibe zur Herstellung des Kernkörpers sowie zwei Querschnitten des Kernkörpers;
Figur 2
als Einzelheit eines weiter nicht dargestellten Quartogerüstes eine mit einem Kernkörper nach Fig. 1 ausgebildete Stützwalze mit zugeordneter Arbeitswalze, im unbelasteten Zustand;
Figur 3
eine Walzenanordnung nach Fig. 2, im belasteten Zustand;
Figur 4a
einen Querschnitt durch eine Hohlmantel - Stützwalze die kreisförmige Mitte des Kernkörpers mit einer ersten Ausführung einer Schmiermittelzuführung;
Figur 4b
in perspektivischer Längsansicht eine Ausführung eines Kernkörpers für den sogenannten Einwegbetrieb dargestellt mit zwei unterhalb gezeigten Querschnitten;
Figur 5a
einen Querschnitt durch eine Hohlmantel-Stützwalze mit einer zweiten Ausführung einer Schmiermittelzuführung;
Figur 5b
in perspektivischer Längsansicht als Einzelheit der Figur 5a deren Kernkörper;
Figur 6
in der Längsansicht einen Kernkörper mit Zonenaufteilung;
Figur 7
im Querschnitt eine Zone nach Figur 6;
Figur 8
als Querschnitt eine Zone nach Figur 6 eine andere Schmiermittelentsorgung ;und
Figur 9
von einem Ende des Kernkörpers mit Hohlmantelwalze im Längsschnitt die Lagerung.
Ein in Figur 1 gezeigter Kernkörper 2 einer Hohlmantelwalze 1, z.B. als Stützwalze in einem Quartogerüst, weist in der Mitte (vgl. Schnitt A - A in Fig. 1) eine kreisförmige Form auf, wobei die Kreismitte auf der Achse der zylindrischen Kernkörperenden 3 liegt. Von der Mitte ausgehend ist symmetrisch zu beiden Enden hin über die Kernballenlänge 4 des Kernkörpers 2 eine Kontur 5 aufgeschliffen die im Extremfall einer Balligkeit n entspricht (vgl. Schnitt B - B in Fig. 1), deren Größe einerseits von der zu erwartenden Biegelinie unter Walzkraft, und andererseits zusätzlich von dem Verdrehwinkel ϕ abhängt. Die zu erwartende Biegelinie unter Walzkraft beruht hierbei auf Erfahrungswerten, und der Verdrehwinkel ϕ ergibt sich aus der Lageveränderung des Kernkörpers wenn dieser zur Einstellung der wirksamen Balligkeit zwischen 0 und n aus seiner Ursprungslage heraus um seine Mittelachse gedreht wird. Somit bietet der Kernkörper 2 in dem einen Extremfall keine bzw. die Balligkeit 0 (ϕ = 0°) und in dem anderen Extremfall die Balligkeit n (ϕ = 180°). In den Zwischenstellungen liegt die Balligkeit stufenlos zwischen 0 und n.
Der in Figur 1 dargestellte Kernkörper 2 ist mechanisch hergestellt worden, wozu der Verdrehwinkel ϕ zusätzlich erfaßt wurde und die Schleifscheibe 6 in x- und y-Richtung entsprechend angestellt wurde.
Die Figur 2 zeigt die aus dem nicht rotationssymmetrischen Kernkörper 2 in einem Hohlmantel 7 bestehende Hohlmantelwalze 1 als Stützwalze eines Quartogerüstes. Sie stützt eine Arbeitswalze 8 ab, die an dem Walzgut 9 anliegt. Die Walzanordnung ist im unbelasteten Zustand dargestellt.
Die Figur 3 zeigt die Walzanordnung nach Figur 2 im belasteten Zustand. Der Kernkörper 2 wurde hier an eine diesem Belastungsfall entsprechend zu erwartende, vorberechnete maximale Biegelinie, durch Verdrehen um den Verdrehwinkel ϕ so eingestellt, daß der Kernkörper 2 mit seiner maximalen aufgeschliffenen Kontur 5, d.h. der Balligkeit n der maximalen Biegelinie entgegenwirkt.
Der mögliche Einstellbereich 10 des Kernkörpers 2 um den Verdrehwinkel ϕ von 0° bis 180° ist in Figur 4a für den Belastungsfall des sogenannten Einwegbetriebes, als Schnitt durch die kreisförmige Mitte des Kernkörpers 1 (vgl. den Schnitt A-A in Figur 1) dargestellt. Bei der Ausführung nach Figur 4a wird bei Anwendung des hydrodynamischen Lagerprinzips eine Schmiermittelversorgung verwirklicht, die eine zentrisch in dem Kernkörper 2 angeordnete Schmiermittelzuführbohrung 11, und von dieser nach aussen abzweigend zu eine aussen am Umfang des Kernkörpers 2 vorgesehene Verteilernut 12 führende Kanäle 13 aufweist. Das zugeführte Schmiermittel läßt sich bestimmt vom Drehsinn D des Hohlmantels 7 in Schmiermittelflußrichtung 14 zum Spalt des Belastungsbereiches 15 zwischen Kernkörper 2 und Hohlmantel 7 leiten.
Die Figur 4b zeigt den Verlauf der Verteilernut 12 mit über die Kernballenlänge 4 des Kernkörpers 2 verteilt mehreren, die Schmiermittelzuführbohrung 11 mit der Verteilernut 12 verbindenden im Abstand voneinander angeordneten einseitig von der Schmiermittelzuführbohrung 11 abzweigenden Kanälen 13 im perspektivischen Längsschnitt des Kernkörpers 2. Im Schnitt B-B der Figur 4b ist das Schmiermittelzuführsystem im Querschnitt des Kernkörpers 2 für den sogenannten Einwegbetrieb dargestellt. Der Kernkörper 2 für den Einwegbetrieb läßt sich aus einer auch in Figur 4a für die dortige Schmiermittelversorgung gezeigten , hier zugrundeliegenden neutralen Stellung 16 um den Verdrehwinkel ϕ bis 180° entsprechend Pfeil 17 in die Stellung 18 stufenlos verdrehen. Gleichzeitig damit läßt sich die Balligkeit n stufenlos zwischen 0 und n einstellen.
Die Figur 5a zeigt einen Querschnitt durch eine Walzenanordnung vergleichbar der nach den Figuren 4a, 4b mit dem Unterschied, daß hier der Belastungsfall des sogenannten Reversierbetriebes dargestellt ist. Je nach Drehsinn D oder D' läßt sich das Schmiermittel zum Spalt des Belastungsbereiches 15 zwischen Kernkörper 2 und Hohlmantel 7 fördern. Ausgehend von einer neutralen Ausgangslage 19 läßt sich der Kernkörper 2 entweder um den Verdrehwinkelbereich ϕ von 0° bis +120° bis in die Stellung 20 verdrehen oder um den Verdrehwinkelbereich ϕ von 0° bis -120° bis in die Stellung 21 verdrehen. Die Schmiermittelflußrichtung 14a bzw. 14b in den Spalt des Belastungsbereiches 29 zwischen Kernkörper 2 und Hohlmantel 7 entspricht dabei jeweils dem Drehsinn D bzw. D'.
In Figur 5b ist im perspektivischen Längsschnitt des Kernkörpers 2 die Anordnung der Verteilnut 12 mit Schmiermittelzuführbohrung 11 und den Kanälen 13 für den Reversierbetrieb dargestellt (vgl. auch den Schnitt B-B). Der Kernkörper 2 für den Reversierbetrieb wird entsprechend dem jeweiligen Drehsinn D oder D' aus der Ausgangslage 19 um den Verdrehwinkel ϕ bis zu +120° in die Stellung 20 oder um den Verdrehwinkel ϕ bis zu -120° in die Stellung 21 stufenlos verdreht. Gleichzeitig damit läßt sich auch hier wiederum die Balligkeit n stufenlos zwischen 0 und n einstellen.
Die Figur 6 zeigt eine mögliche Aufteilung des Kernkörpers 2 in aufeinanderfolgende Zonen 2a bis 2g, wobei in jeder Zone eine Schmiermittelsammeltasche 22a bis 22g angeordnet ist, die über Rückführkanäle 23a bis 23g mit einer zentralen Schmiermittelückführbohrung 24, welche aus allen Zonen das Schmiermittel sammelt und zurückführt, verbunden ist. In diesem Beispiel wurden sieben Zonen gewählt.
Die Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch eine Zone der Stützwalze bzw. Hohlmantelwalze 1 die im Ausführungsbeispiel in vier Schmiermittelzuführbereiche I bis IV mit ansteigender Balligkeit des Kernkörpers 2 (Schmiermittelzuführbereich I = minimale Kernballigkeit; Schmiermittelzuführbereich IV = maximale Kernballigkeit) unterteilt ist. Ausgehend von der zentralen Schmiermittelrückführbohrung 24 sind den Schmiermittelzuführbereich begrenzende Schmiermittelsammeltaschen 22a bis 22g vorgesehen, die über Rückführkanäle 23a bis 23g mit einer Schmiermittelrückführbohrung 24 verbunden sind. Die Schmiermittelversorgung läßt sich über eine zu jeder Zone 2a bis 2g und zu jedem Schmiermittelzuführbereich I bis IV separat eingebrachten Schmiermittelzuführbohrung 11a bis 11g realisieren. Durch somit selektiert aufschaltbaren Schmiermitteldruck läßt sich z.B. im Schmiermittelzuführbereich I eine als I1 bezeichnete minimale Kernballigkeit einstellen. Wird nun der Schmiermittelzuführbereich I durch die Schmiermittelzuführbohrungen 11a bis 11g mit zusätzlichem Schmiermittel, ausgelöst von der übergeordneten Profil- und Planheitsregelung, beaufschlagt, so nimmt die Kernballigkeit gezielt in diesem Bereich zu. In dieser und entsprechend jeder anderen Zone ist über die individuelle Beeinflussung der dort jeweils ausgebildeten Schmiermittelzuführbereiche I bis IV eine direkte Beeinflussung des Walzspaltes 25 und damit eine direkte Einwirkung auf das Walzgutprofil und die Walzgutplanheit möglich.
Die Figur 8 zeigt eine gegenüber Figur 7 abweichende Ausbildung der Schmiermittelentsorgung. Den in Umfangsrichtung die Schmiermittelzuführbereiche I bis IV einer jeden Zone 2a bis 2g begrenzenden Schmiermittelsammeltaschen 22a bis 22g und den hierin mündenden Rückführkanälen 23a bis 23g ist eine separate Schmiermittelrückführbohrung 24a bis 24g zugeordnet, über welche sich das Schmiermittel ausgelöst von der übergeordneten Profil- und Planheitsregelung separat absaugen läßt.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Lagerung der Hohlmantelwalze 1 ist im Längsschnitt durch die Stützwalze und ein Einbaustück 26 in Figur 9 dargestellt. Diese weist antriebsseitig ein Axiallager 27, ein sphärisches Lager 28, Abdichtungsvorrichtungen 29, eine Schmiermittelrückführbohrung 30 zur Rückführung des nach den Figuren 4a, 4b, 5a und 5b zugeführten Schmiermittels sowie eine Vorrichtung 31 zum Ableiten des im Einbaustück 26 gesammelten Schmiermittels auf. Entsprechend ist die nicht dargestellte Bedienungsseite ausgestaltet. Die Stützwalze läßt sich beidseitig durch die Axiallager 27 fest eingespannt lagern, gleichzeitig aber der Kernkörper 2 an seinen Enden 3 aufgrund der sphärischen Lager 28 drehen und unter Last einstellen.

Claims (6)

  1. Hohlmantelwalze, die ein um die Mittelachse drehbaren, hydraulisch abgestützten Kernkörper als Gleitlager aufnimmt,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkörper (2) mit über den Umfang und der Kernballenlänge (4) veränderlichem Ballen ausgebildet ist.
  2. Hohlmantelwalze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kernkörper (2) eine Schmiermittelzuführbohrung (11) vorgesehen ist, von der mindestens ein Kanal (13) zu einer auf dem Umfang des Kernkörpers (2) eingebrachten Verteilernut (12) führt.
  3. Hohlmantelwalze nach den Ansprüchen 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper (2) über seine Kernballenlänge (4) in mehrere Zonen (2a bis 2g) aufgeteilt ist und in diesen Zonen über den Umfang in mehrere Schmiermittelzuführbereiche (I bis IV) unterteilt ist.
  4. Hohlmantelwalze nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper (2) zu jeder Zone (2a bis 2g) und zu jedem Schmiermittelzuführbereich (I bis IV) verlaufende Schmiermittelzuführbohrungen (11a bis 11g) aufweist, denen je ein Kanal (13a bis 13g) zugeordnet ist, der zu einer in jeder Zone (2a bis 2g) und jedem Schmiermittelbereich (I bis IV) auf dem Umfang des Kernkörpers (2) eingebrachten Verteilnut (12a bis 12g) führt.
  5. Hohlmantelwalze nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zone (2a bis 2g) der Schmiermittelzuführbereiche (I bis IV) Rückführkanäle (23a bis 23g) vorgesehen sind, die einerseits in Schmiermittelsammeltaschen (22a bis 22g) münden und andererseits an mindestens eine im Kernkörper (2) angeordnete Schmiermittelrückführbohrung (24) angeschlossen sind, wobei sich das Schmiermittel über die Rückführkanäle (23a bis 23g ) und die Schmiermittelrückführbohrung (24) absaugen läßt.
  6. Hohlmantelwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper (2) in Axiallagern (27) und sphärischen Lagern (28) gelagert ist.
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