EP1433543B1 - Walzenanordnung für ein Walzwerk - Google Patents

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EP1433543B1
EP1433543B1 EP03025515A EP03025515A EP1433543B1 EP 1433543 B1 EP1433543 B1 EP 1433543B1 EP 03025515 A EP03025515 A EP 03025515A EP 03025515 A EP03025515 A EP 03025515A EP 1433543 B1 EP1433543 B1 EP 1433543B1
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EP
European Patent Office
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roller
roller shaft
shaft
mechanism according
rolling mill
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EP03025515A
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EP1433543A1 (de
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Herrmann-Josef Dr. Klingen
Thomas Winterfeldt
Lothar Lückhof
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SMS Group GmbH
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SMS Meer GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/008—Skew rolling stands, e.g. for rolling rounds
    • 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
    • B21B31/08—Interchanging rolls, roll mountings, or stand frames, e.g. using C-hooks; Replacing roll chocks on roll shafts

Definitions

  • the invention relates to a roller assembly for a rolling mill, in particular for a planetary cross rolling mill, having a roller shaft arranged on a roll, which is detachably connected to the roller shaft, wherein between the roller shaft and roller means for positively transferring a drive torque from the roller shaft to the roller are arranged.
  • rollers with a conical outer contour must be arranged on a roller shaft, that a reliable introduction of the drive torque from the roller shaft to the roller is possible, however, a change of the roller can be made.
  • Another solution provides to make the attachment on the frontal claws on the key principle, which are held by a central screw in the roller.
  • the production of the claws is relatively expensive.
  • four evenly distributed over the circumference arranged claws are used, however, usually not uniformly wear, which is due to manufacturing tolerances. This results in a high wear or overloading of the bearing surfaces.
  • the bending forces continue to be absorbed by two short cylindrical seats. The roller sits very firmly on these seats and must therefore be warmed up during assembly. It is particularly disadvantageous that the disassembly is difficult because of the tight fit of the roller; It must be removed immediately after the machine has stopped while still warm.
  • it has been found in the use of the jaw attachment that the bending forces wear the cylindrical seats on the roll shaft very quickly. Due to the relatively complicated production of the claws, the roller is finally very expensive as a wearing part.
  • the invention is therefore the object of developing a roller assembly of the generic type such that the above disadvantages can be avoided.
  • optimum transmission of the torque and bending load in rolling operation and a simple roll change are to be possible; the parts required for the roller arrangement, in particular the roller, should continue to be inexpensive to produce.
  • the means for the positive transmission of the drive torque consist of a first toothed ring which is rotatably connected to the roller shaft, and a second toothed ring which is rotatably connected to the roller, wherein the two toothed rings axial teeth have mutual positive engagement.
  • the toothed rings are each arranged in the axial end region of the roller shaft or roller.
  • the teeth of the toothed rings may be formed as a straight toothing; in particular, a splined tooth according to DIN 5480 comes into question.
  • At least one of the toothed rings can be arranged rotatably in accordance with a further development by means of pins on the roller shaft or on the roller. It is advantageously provided that the axis of the pins is arranged parallel to the axis of the roller shaft or roller.
  • a further advantageous measure provides that the roller is arranged on the roller shaft via a conical centering.
  • the conical centering has a length which is at least 30% of the axial extent of the roller.
  • the roller can be connected by means of a screw connection with the roller shaft.
  • the screw connection preferably consists of a single screw which is arranged coaxially to the roller or roller shaft.
  • roller does not have to be drawn off warm, since the conical seat on the roller shaft is not self-locking. Similarly, no warming of the roller is required when mounting the roller. The roll change is further facilitated by the fact that no tool (hydraulic puller) is needed.
  • the roller as a wearing part has a very simple contour and can therefore be produced cost-effectively. It is also cost-reducing that the existing toothed rings can be reused for new rolls.
  • the roller assembly 1 has a roller shaft 2 which can rotate about a rotation axis D. At one axial end of the roller shaft 2 (in the figure at the right end), a roller 3 is fixed. The centering of the roller 3 to the roller shaft 2 via a conical centering 9, d. H. via a conical seat, which connects the two components. The determination of the roller 3 on the roller shaft 2 via a screw 10, which is formed in the present case as a single screw whose axis is identical to the axis of rotation D.
  • the length L of the conical centering 9 extends over a substantial part of the total axial extent L 0 of the roller 3.
  • the length L of the conical centering 9 should be be at least 30% of the axial extent L 0 of the roller 3. This ensures that the bending forces of the roller 3 are absorbed by the roller shaft 2 through the relatively long conical seat.
  • means 4 for positively transmitting the drive torque from the roller shaft 2 to the roller 3 are provided.
  • These means 4 consist of two toothed rings 5 and 6. These two toothed rings 5, 6 are designed so that they transmit the torque in the cooperating state via a plurality of teeth.
  • a splined toothing according to DIN 5480 is used.
  • the first toothed ring 5 is non-rotatably arranged on the roller shaft 2, while the second toothed ring 6 is secured against rotation on the roller 3.
  • the definition of the toothed rings 5, 6 takes place in each case with pins 7, 8, of which a certain number are distributed over the circumference of the toothed rings 5, 6.
  • the axis of the pins 7, 8 is aligned parallel to the axis of rotation D.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzenanordnung für ein Walzwerk, insbesondere für ein Planetenschrägwalzwerk, mit einer auf einer Walzenwelle angeordneten Walze, die lösbar mit der Walzenwelle verbunden ist, wobei zwischen Walzenwelle und Walze Mittel zum formschlüssigen Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von der Walzenwelle auf die Walze angeordnet sind.
  • Insbesondere in Planetenschrägwalzwerken müssen Walzen mit kegeliger Außenkontur so auf einer Walzenwelle angeordnet werden, dass eine zuverlässige Einleitung des Antriebsdrehmoments von der Walzenwelle auf die Walze möglich ist, trotzdem jedoch ein Wechsel der Walze vorgenommen werden kann.
  • Bekannt ist es, für den genannten Anwendungsfall eine Walzenwelle einzusetzen, auf der die Walze lösbar angeordnet ist, wobei zur Befestigung der Walze in der Regel eine Voith-Stirnverzahnung zum Einsatz kommt, die über einen Zuganker hydraulisch verspannt wird. Solche Stimverzahnungen sind durch die JP 58119406 A, DE 32 30 701 A und DE 30 43 937 bekannt geworden.
  • Eine andere Lösung sieht vor, die Befestigung über stirnseitige Klauen nach dem Passfederprinzip vorzunehmen, die durch eine zentrische Schraube in der Walze gehalten werden.
  • Beide Lösungen haben gewisse Nachteile:
  • Beim Einsatz der Stimverzahnung mit Zuganker entstehen durch die Voith-Stirnverzahnung starke Axialkräfte, die zusätzlich aufgenommen werden müssen. Die Konzeption dieser Lösung ist außerdem relativ aufwendig, was die Fertigung von Hohlwelle, Zuganker und Zahnringen anbelangt, die für die Realisierung benötigt werden. Des weiteren sind Hydraulikwerkzeuge erforderlich, um den Zuganker zu spannen bzw. zu lösen. Nachteilig ist es weiterhin, dass diese Lösung nur dann eingesetzt werden kann, wenn eine Zahnkupplung an der Anstellung des Walzkopfes vorgesehen ist. Beim Einsatz eines Hydrospanndornes an der Anstellung kann der Zuganker nicht verwendet werden.
  • Im Falle der Klauenbefestigung ist es nachteilig, dass die Fertigung der Klauen relativ aufwendig ist. In der Regel werden vier gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Klauen eingesetzt, die jedoch zumeist nicht gleichmäßig tragen, was durch Fertigungstoleranzen bedingt ist. Dadurch ergibt sich ein hoher Verschleiß bzw. eine Überlastung der tragenden Flächen. Bei der Klauenversion werden weiterhin die Biegekräfte durch zwei kurze zylindrische Sitze aufgenommen. Die Walze sitzt sehr fest auf diesen Sitzen und muss deshalb bei der Montage angewärmt werden. Besonders nachteilig ist es, dass die Demontage wegen des strammen Sitzes der Walze schwierig ist; sie muss direkt nach dem Maschinenstillstand im noch warmen Zustand abgezogen werden. Ferner hat sich beim Einsatz der Klauenbefestigung herausgestellt, dass die Biegekräfte die zylindrischen Sitze auf der Walzenwelle sehr schnell verschleißen. Durch die relativ aufwendige Herstellung der Klauen ist die Walze als Verschleißteil schließlich sehr teuer.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walzenanordnung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass die vorstehenden Nachteile vermieden werden können. Es soll insbesondere eine optimale Übertragung der Drehmoment- und Biegebelastung im Walzbetrieb sowie ein einfacher Walzenwechsel möglich werden; die für die Walzenanordnung benötigte Teile, insbesondere die Walze, soll weiterhin kostengünstig herstellbar sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mittel zum formschlüssigen Übertragen des Antriebsdrehmomentes aus einem ersten Zahnring bestehen, der drehfest mit der Walzenwelle verbunden ist, sowie aus einem zweiten Zahnring, der drehfest mit der Walze verbunden ist, wobei die beiden Zahnringe axiale Zähne zum gegenseitigen formschlüssigen Eingriff aufweisen.
  • Bevorzugt ist beim Erfindungskonzept vorgesehen, dass die Zahnringe jeweils im axialen Endbereich der Walzenwelle bzw. Walze angeordnet sind.
  • Die Zähne der Zahnringe können als Geradverzahnung ausgebildet sein; dabei kommt insbesondere eine Vielkeilverzahnung nach DIN 5480 in Frage.
  • Zumindest einer der Zahnringe, vorzugsweise beide Zahnringe, können gemäß einer Weiterbildung mittels Stiften an der Walzenwelle bzw. an der Walze drehfest angeordnet werden. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die Achse der Stifte parallel zur Achse der Walzenwelle bzw. Walze angeordnet ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Maßnahme sieht vor, dass die Walze über eine kegelige Zentrierung auf der Walzenwelle angeordnet ist. Für einen guten Sitz ist dabei vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die kegelige Zentrierung eine Länge aufweist, die mindestens 30 % der axialen Erstreckung der Walze beträgt.
  • Die Walze kann mittels einer Schraubverbindung mit der Walzenwelle verbunden sein. Dabei besteht die Schraubverbindung vorzugsweise aus einer einzigen Schraube, die koaxial zur Walze bzw. Walzenwelle angeordnet ist.
  • Schließlich erhöht es die Betriebssicherheit, wenn zwischen der Walze und der Walzenwelle eine Dichtung angeordnet ist.
  • Mit der vorgeschlagenen Lösung werden verschiedene Vorteile erzielt:
  • Zunächst ist eine bessere Übertragung der Drehmoment- und Biegebelastung gegenüber der eingangs genannten Klauenversion gemäß dem Stand der Technik möglich.
  • Ferner ist ein leichter und schneller Walzenwechsel durchführbar. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass die Walze nicht warm abgezogen werden muss, da der Kegelsitz an der Walzenwelle nicht selbsthemmend ist. Gleichermaßen ist beim Aufziehen der Walze kein Erwärmen der Walze erforderlich. Der Walzenwechsel wird weiterhin dadurch begünstigt, dass kein Werkzeug (hydraulisches Abziehwerkzeug) benötigt wird.
  • Zu wirtschaftlichen Vorteilen führt es, dass die Walze als Verschleißteil eine sehr einfache Kontur hat und dadurch kostengünstig herstellbar ist. Kostenreduzierend ist es weiterhin, dass die vorhandenen Zahnringe bei neuen Walzen wieder eingesetzt werden können.
  • Gegenüber der vorbekannten Befestigung der Walze mit einer Voith-Stirnverzahnung über einen Zuganker ist es vorteilhaft, dass in der Verzahnung keine zusätzlichen Axialkräfte auftreten. Die kegelige Bohrung in der Walze läuft nahezu parallel zur kegeligen Außenkontur. Dadurch besteht eine geringere Rissgefahr der Walze als bei vorbekannten Lösungen.
  • Schließlich ist es auch als vorteilhaft zu vermerken, dass die vorgeschlagene Konzeption ohne großen Aufwand an vorhandenen Walzwerken nachgerüstet werden kann.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt den Schnitt durch eine Walzenanordnung, die in einem Planetenschrägwalzwerk eingesetzt wird.
  • Die Walzenanordnung 1 weist eine Walzenwelle 2 auf, die um eine Drehachse D drehen kann. Am einen axialen Ende der Walzenwelle 2 (in der Figur am rechten Ende) ist eine Walze 3 befestigt. Die Zentrierung der Walze 3 zur Walzenwelle 2 erfolgt über eine kegelige Zentrierung 9, d. h. über einen Kegelsitz, der beide Bauteile miteinander verbindet. Die Festlegung der Walze 3 auf der Walzenwelle 2 erfolgt über eine Schraubverbindung 10, die im vorliegenden Falle als Einzelschraube ausgebildet ist, deren Achse identisch ist mit der Drehachse D.
  • Damit eine gute Zentrierung und ein guter Rundlauf der Walze 3 relativ zur Walzenwelle 2 sichergestellt ist, erstreckt sich die Länge L der kegeligen Zentrierung 9 über einen erheblichen Teil der gesamten axialen Erstreckung L0 der Walze 3. Die Länge L der kegeligen Zentrierung 9 sollte dabei mindestens 30 % der axialen Erstreckung L0 der Walze 3 sein. Damit ist sichergestellt, dass die Biegekräfte der Walze 3 durch den relativ langen Kegelsitz von der Walzenwelle 2 aufgenommen werden.
  • Damit ein in die Walzenwelle 2 eingeleitetes Antriebsdrehmoment in die Walze 3 sicher übertragen werden kann, sind Mittel 4 zum formschlüssigen Übertragen des Antriebsdrehmomentes von der Walzenwelle 2 auf die Walze 3 vorhanden. Diese Mittel 4 bestehen aus zwei Zahnringen 5 und 6. Diese beiden Zahnringe 5, 6 sind so ausgebildet, dass sie im zusammenwirkenden Zustand über eine Vielzahl von Zähnen das Drehmoment übertragen. Im Ausführungsbeispiel kommt eine Vielkeilverzahnung nach DIN 5480 zum Einsatz.
  • Der erste Zahnring 5 ist drehfest an der Walzenwelle 2 angeordnet, während der zweite Zahnring 6 drehfest an der Walze 3 befestigt ist. Die Festlegung der Zahnringe 5, 6 erfolgt jeweils mit Stiften 7, 8, von denen eine gewisse Anzahl über den Umfang der Zahnringe 5, 6 verteilt angeordnet sind. Dabei ist die Achse der Stifte 7, 8 parallel zur Drehachse D ausgerichtet.
  • Zwischen Walzenwelle 2 und Walze 3 ist weiterhin eine Dichtung 11 eingebaut.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Walzenanordnung
    2
    Walzenwelle
    3
    Walze
    4
    Mittel zum formschlüssigen Übertragen eines Antriebsdrehmomentes
    5
    erster Zahnring
    6
    zweiter Zahnring
    7
    Stift
    8
    Stift
    9
    kegelige Zentrierung
    10
    Schraubverbindung
    11
    Dichtung
    D
    Drehachse
    L
    Länge der kegeligen Zentrierung
    L0
    axiale Erstreckung der Walze

Claims (10)

  1. Walzenanordnung (1) für ein Walzwerk, insbesondere für ein Planetenschrägwalzwerk, mit einer auf einer Walzenwelle (2) angeordneten Walze (3), die lösbar mit der Walzenwelle (2) verbunden ist, wobei zwischen Walzenwelle (2) und Walze (3) Mittel (4) zum formschlüssigen Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von der Walzenwelle (2) auf die Walze (3) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mittel (4) zum formschlüssigen Übertragen des Antriebsdrehmomentes aus einem ersten Zahnring (5) bestehen, der drehfest mit der Walzenwelle (2) verbunden ist, sowie aus einem zweiten Zahnring (6), der drehfest mit der Walze (3) verbunden ist, wobei die beiden Zahnringe (5, 6) axiale Zähne zum gegenseitigen formschlüssigen Eingriff aufweisen.
  2. Walzenanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zahnringe (5, 6) jeweils im axialen Endbereich der Walzenwelle (2) bzw. Walze (3) angeordnet sind.
  3. Walzenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zähne der Zahnringe (5, 6) als Geradverzahnung ausgebildet sind.
  4. Walzenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest einer der Zahnringe (5, 6), mittels Stiften (7, 8) an der Walzenwelle (2) bzw. an der Walze (3) drehfest angeordnet ist.
  5. Walzenanordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Achse der Stifte (7, 8) parallel zur Achse der Walzenwelle (2) bzw. Walze (3) angeordnet ist.
  6. Walzenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Walze (3) über eine kegelige Zentrierung (9) auf der Walzenwelle (2) angeordnet ist.
  7. Walzenanordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die kegelige Zentrierung (9) eine Länge (L) aufweist, die mindestens 30 % der axialen Erstreckung (L0) der Walze (3) beträgt.
  8. Walzenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Walze (3) mittels einer Schraubverbindung (10) mit der Walzenwelle (2) verbunden ist.
  9. Walzenanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schraubverbindung (10) aus einer einzigen Schraube besteht, die koaxial zur Walze (3) bzw. Walzenwelle (2) angeordnet ist.
  10. Walzenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Walze (3) und der Walzenwelle (2) eine Dichtung (11) angeordnet ist.
EP03025515A 2002-12-24 2003-11-07 Walzenanordnung für ein Walzwerk Expired - Lifetime EP1433543B1 (de)

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