Walzgerüst

Abstract

 Ein Vier-, Fünf- oder Sechs-Walzen-Walzgerüst für Walzband (5) mit axial verschiebbaren Arbeitswalzen (3, 4) soll so weiter­gebildet werden, daß bei Vermeiden des Dickenabfalles an den Kanten des Walzbandes (5) hohe Spitzenwerte der Flächenpressung im Bandkantenbereich ebenso unterbunden werden, wie der aus diesen resultierende unerwünscht hohe Verschleiß.
Erreicht wird dieses, indem die Arbeitswalzen (3, 4) jeweils im Bereiche eines ihrer Ballenenden mit einer flachen Ringmulde (8) so ausgestattet werden, daß diese bei einer der Arbeits­walzen antriebs- und bei der anderen bedienungsseitig stehen und beim Walzen die Ringmulden (8) jeweils über eine der ein­ander gegenüberstehenden Kanten des Walzgutes (5) in axialer Richtung schiebbar sind. Unterstützt werden kann dieses durch Anordnung einer flachen ringförmigen Verstärkung (7) zwischen der Ringmulde (8) und dem dieser zugekehrten Ballenende der betreffenden Walze.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit mindestens zwei Stützwalzen sowie zwei zwischen diesen angeordneten und über diese abgestützten Arbeitswalzen, bei dem die Arbeitswalzen axial verschiebbar sind und die Länge der Ballen dieser Ar­beitswalzen die der Ballen der sie stützenden Walzen min­destens um den Verschiebeweg der Arbeitswalzen überschreitet, so daß die Arbeitswalzen in allen Verschiebungsphasen durch die volle Ballenlänge der sie stützenden Walzen abgestützt sind.

[0002] Beim Walzen von Bändern werden die Arbeitswalzen, auch wenn sie durch sie hintergreifende Walzen abgestützt sind, unter Einwirkung der Walzkraft nach außen durchgebogen. Werden, um eine Verformung des Walzspaltes zu kompensieren bzw. zu ver­meiden, Arbeitswalzen bombiert ausgeführt und/oder Walzen durch Biegekraft beansprucht, so läßt sich zwar der Walzspalt über seine wesentliche Länge auf ein vorgegebenes Profil bringen, es sind jedoch unvorteilhaft hohe Biegekräfte aufzu­bringen, und die über die Länge der Mantellinien der Walzen auftretenden Stützkräfte weisen unerwünscht hohe Extremwert auf. Im Bandkantenbereich auf das Walzgut ausgeübte Span­nungsspitzen führen dazu, daß das Profil des Walzspaltes sich im Bereiche der Bandkanten zu diesen hin nachteilig verengt.

[0003] Im Zuge der Bestrebungen, ein planes bzw. spannungsfreies Produkt auch unter Anwendung nur geringer Biegekräfte zu erreichen und den Austausch von Arbeitswalzen gegen solche mit geänderter, anderen Belastungen angepaßter Bombierung unnötig zu machen, wurden nach der DE-PS 22 60 256 axial ver­schiebliche Arbeitswalzen und/oder Zwischenwalzen so weit verschoben, daß das Ballenende einer der Walzen über einer der Bandkanten und ein Ballenende der entsprechenden gegen­überliegenden Walze über der gegenüberliegenden Bandkante stehen. Auch hierbei ergibt sich prinzipiell ein Abfall der Dicke des gewalzten Materiales im Kantengebiet, der sich jedoch durch geringes zusätzliches Verschieben der Walzen modifizieren läßt. Die hier auftretenden Flächenpressungen jedoch sind in erheblichem Maße asymmetrisch und weisen in Hinblick auf die Standzeit der Walzen unvorteilhaft hohe Extremwerte auf.

[0004] Ein weiteres Walzgerüst nach der DE-PS 30 38 865 weist axial gegeneinander verschiebbare Walzen besonderer Form auf, deren Querschnitte in einem Längenbereich konvex und in einem an­deren konkav verlaufen. In einer der möglichen Stellungen der Walzen kompensieren sich die in Abhängigkeit von der Ballen­länge modifizierten Durchmesser, wobei bei einer relativen Verschiebung der Walzen in einer Richtung die Summe der Wal­zendurchmesser mittig absinkt, während sie bei einer Ver­schiebung in der Gegenrichtung ansteigt. Hier läßt sich zwar die Form des Walzspaltes im wesentlichen durch axiale Ver­schiebung der Walzen im wesentlichen hinsichtlich ihrer pa­rabolischen Komponente direkt beeinflussen, die Kräftevertei­lung entlang der Mantellinien führt aber auch hier zu einem Spannungsanstieg im Bereiche der Bandkanten und damit zu einem Absinken der Banddicke im Kantenbereich.

[0005] Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, Arbeitswalzen zu schaffen, durch deren Verwendung bei optimaler axialer Ein­stellung sowohl der Dickenabfall im Bandkantenbereich als auch die üblichen Spannungsmaxima im Bandkantenbereich ver­mieden werden, so daß die hohen Beanspruchungen der Walzen im Bandkantenbereich abgesenkt und höhere Standzeiten derselben erreicht werden.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe bei einem entsprechend der Gattung ausgeführten Walzgerüst durch die Merkmale des Patentanspru­ches. Insbesondere bei üblichen Walzvorgängen läßt sich die geforderte Ringmulde so über die Bandkante stellen, daß die Arbeitswalze auch unter Belastung in diesem Bereiche nicht in die gewünschte Kontur des Arbeitsspaltes hineingedrängt wird, zumal die Abstützung der Arbeitswalze an der sie hintergrei­fenden Stütz- bzw. Zwischenwalze durch das folgende Ballen­ende über die Breite des Walzgutes hinaus gesichert ist. Damit ergibt sich nicht nur die gewünschte Vermeidung des Dickenabfalles des Walzgutes im Bandkantenbereich, auch die zwischen der Arbeitswalze und der diese stützenden Walze auftretenden Kräfte weisen keine extremen Spannungsspitzen auf, wenn auch im Bereiche der Mulde eine geringfügige Ent­lastung und im Bereiche des benachbarten Ballenabschnitte ein geringer Anstieg festzustellen sind. Diese lokal auftretende Abweichungen weisen jedoch nur geringe Beträge auf, und durch Einhalten der vollen Kontaktlänge der stützenden Walze ergibt sich keine wesentliche Änderung der Lastverteilung, und insbesondere werden lokale hohe Spannungsspitzen ver­mieden, die einen ungünstigen Einfluß auf das Bandprofil haben könnten, und die den Walzenverschleiß unliebsam erhöhen und damit die Standzeit der Walzen nachteilig verkürzen. Unterstützt werden kann diese Wirkung durch den Ringmulden zweckmäßig zum äußeren Walzenende hin vorgelagerte ringför­mige Verstärkungen.

[0007] Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0008] Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der fol­genden Beschreibung in Verbindung mit diese illustrierenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Figur 1 schematisch ein Vier-Walzen-Gerüst,

Figur 2 diagrammatisch mit unterdrücktem Nullpunkt den Ver­lauf einer Mantellinie einer Arbeitswalze der Fig. 1,

Figur 3 schematisch ein weiteres Vier-Walzen-Gerüst mit modifizierten Arbeitswalzen,

Figur 4 diagrammatisch mit unterdrücktem Nullpunkt den Ver­lauf einer Mantellinie einer der Arbeitswalzen der Fig. 3,

Figur 5 diagrammatisch das sich bei einer Walzenkontur nach Fig. 3 ergebende Walzbandprofil,

Figur 6 die sich zwischen einer Arbeitswalze der Fig. 3 und der ihr zugeordneten Stützwalze ergebenden, auf die Längeneinheiten bezogenen Stützkräfte, und

Figur 7 zum Vergleich eine entsprechend dargestellte Last­verteilung bei einem üblichen Gerüst mit Arbeits­walzen, deren Ballenenden auf Bandkanten eingestellt sind.

[0009] In der Figur 1 ist schematisch ein Vier-Walzen-Gerüst dar­gestellt, bei dem Stützwalzen 1 und 2 Arbeitswalzen 3 und 4 abstützen, die zwischen sich das Walzgut 5 einschließen. Um die erfindungsgemäße Kontur der Arbeitswalzen hervorzuheben ist diese übertrieben dargestellt: die Arbeitswalzen 3 und 4 weisen jeweils in einem Endbereich ihrer Ballen 6 eine fla­che, Ringmulde 8 auf. Diese Ringmulde 8 ist über jeweils eine Bandkante des Walzgutes 5 derart gestellt, daß die übliche Neigung zur Verrringerung der Dicke des Walzgutes 5 im Band­kantenbereich kompensiert ist. In der übertriebenen Darstel­lung der Fig. 1 ergibt sich sogar eine Verstärkung des Walz­gutes 5 im Bandkantenbereich.

[0010] Tatsächlich tritt der Boden der Ringmulden jeweils nur etwa 0,2 bis höchstens 1,0 mm hinter durchgehend gezeichnete Man­tellinien der Ballen 6 der Arbeitswalzen 3, 4 zurück. Diese angegebenen Grenzwerte der Tiefe sind nicht unbedingt bin­dend; höhere Werte wird man für stärkeres Walzgut, insbeson­dere aber auch Warmband, vorsehen, während bei geringeren Walzgutdicken, insbesondere Kaltband, Tiefen zwischen 0,2 und 0,4 mm bevorzugt werden. Die Ringmulden sind also relativ flach ausgebildet, und bei der angegebenen Breite verlaufen ihre Flanken recht flach. Diese Breite kann zwischen einem Zehntel des Durchmessers der Arbeitswalze und dem vollen Durchmesser liegen, und der Abstand vom freien Ballenende kann zwischen dem 0,1-fachen und dem einfachen des Durchmes­sers der Arbeitswalze liegen, aber auch größer gewählt wer­den. Ein Ausführungsbeispiel einer Arbeitswalze ist in Fig. 2 dargestellt, wobei zum Erfassen der Höhenunterschiede eine Darstellung mit unterdrücktem Nullpunkt gewählt wurde. Bei einer Walzenlänge von 1600 mm und einem Nenndurchmesser von 500 mm ergibt sich eine Muldentiefe von etwa 1/6 mm bei einer Breite der Mulde von knapp 100 mm und einem Abstand vom benachbarten freien Ballenende von etwa 300 mm.

[0011] Unter Belastung ergibt sich ein weitgehend linearisiertes Walzspaltprofil, wobei das Profil an den Bandkanten durch geringförmige zusätzliche axiale Verschiebungen der Walzen einstellbar ist. Damit aber ist der Dickenabfall im Bereich der Bandkanten praktisch völlig vermeidbar.

[0012] Eine Verbesserung der Abstützung des freien, über die Walz­gutkante hinausreichenden Ballenendes einer Arbeitswalze läßt sich noch erreichen, indem die durch die Ringmulde gegebene Kontur durch eine der Ringmulde zum freien Ballenende hin folgende ringförmige Verstärkung ergänzt wird. In Fig. 3 ist schematisch ein Vier-Walzen-Gerüst dargstellt, das weitgehend dem der Fig. 1 entspricht, deren Bezeichnungen auch hier verwendet werden. Die Ballen 6 der von Stützwalzen 1 und 2 abgestützten Arbeitswalzen 3 und 4 weisen auch hier Ringnute 8 auf, die, um in der Zeichnung überhaupt erkennbar zu wer­den, übertrieben stark dargestellt sind. Auch hier sind die Arbeitswalzen 3 und 4 gegenläufig so verschoben, daß die Ringnut 8 jeweils im Bereiche einander gegenüberliegender Bandkanten des Walzgutes 5 stehen. Nach der Figur erfolgt die Abstützung der Arbeitswalzen 3 und 4 scheinbar allein durch die ringförmigen Verstärkungen 7; da diese in der Praxis eine nur sehr geringe Höhe von etwa 0,2 bis höchstens 1,2 mm auf­weisen, liegen die Ballen 6 der Arbeitswalzen praktisch durchgehend auf den Ballen der Stützwalzen 1, 2 auf, und durch die Elastizität der Walzen sowie die elastische Walzen­abplattung erfolgt selbst im Gebiete der Ringmulden 7 meist nur eine Entlastung, nicht aber ein Abheben vom Ballen der Stützwalzen.

[0013] Für die Breite der ringförmigen Verstärkung ergeben sich Maße, die praktisch denen der Ringnut entsprechen.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel einer Arbeitswalze nach Fig. 3 ist in Fig. 4 gezeigt, welche diagrammatisch den Verlauf einer Man­tellinie einer der Arbeitswalzen darstellt. Um die Höhendif­ferenzen deutlich aufzeigen zu können, ist wie in der Fig. 2 eine Darstellung mit unterdrücktem Nullpunkt gewählt worden. Bei einer Walzenlänge von 1600 mm und einem Nenndurchmesser der Walze von 500 mm ergeben sich damit eine Scheitelhöhe der ringförmigen Verstärkung von etwa 1/6 mm, die auch etwa der Muldentiefe der Ringmulde entspricht. Die die Verstärkung und die Ringmulde erfassende Kontur weist eine Länge von knapp 200 mm auf, und der Abstand der Kontur vom freien Ballenende liegt in der gleichen Größenordnung.

[0015] Unter Belastung ergibt sich auch hier, wie die Fig. 5 zeigt, ein weitgehend linearisiertes Walzspaltprofil, wobei das Profil an den Bandkanten, wie die Parameter zeigen, durch geringförmige zusätzliche Verschiebungen einstellbar ist, de­ren Wirkungen durch Verästelungen der Kurve aufgezeigt sind. Das Diagramm zeigt, daß ein Dickenabfall im Bereiche der Bandkanten praktisch völlig vermeidbar ist.

[0016] Die Verteilung der die Arbeitswalzen abstützenden Stützkräfte ist, ebenfalls für eine vorgegebene Bandbreite B, der Fig. 6 zu entnehmen. Sie steigt von etwa 4,5 kN/mm am Ende der Ab­stützung flach auf ca. 8 kN/mm etwa in der Bandmitte an, fällt im Bereiche der Ringmulden auf etwa 3 kN/mm ab und erreicht im Bereiche der ringförmigen Verstärkung 7 ein Maximum, das etwa der mittigen Beslastung entspricht. Auch hier ist durch eine Verästelung der Kurve in eine Kurvenschar der Einfluß geringfügiger axialer Verschiebungen aufgezeigt.

[0017] Bei der Verwendung üblicher, mit den Ballenenden über je eine Bandkante gestellter Arbeitswalzen ergibt sich eine wesent­lich ungünstigere Belastung; vom gegenüberliegenden Ende her steigt die Belastung fast linear an und erreicht im Bereiche der Bandkante bei einer vergleichbaren Reduktion je nach der gewählten geringen zusätzlichen Verschiebung Maxima, die 12 kN/mm erreichen können.

[0018] Es zeigt sich damit, daß gemäß der Erfindung eine symmetri­sche Lastverteilung erreicht wird, die übergroße Lastspitzen vermeidet und damit eine vorteilhaft lange Standzeit der Walzen sichert. Durch die Konstanz dieser Lastverteilung wirkt sich die axiale Verschiebung der Arbeitswalzen beim Einfahren der ringförmigen Mulden auf die Bandkanten nicht auf die Biegung der Arbeitswalzen aus, so daß gesteuerte Bie­gungen mittels einer zusätzlichen Biegevorrichtung problemlos vornehmbar sind und bei einer Veränderung der Einstellung des Bandkantenabfalles nicht nachzustellen sind, wie dies bei üblichen axial verschiebbaren, mit ihren Ballenenden auf Bandkanten einzustellenden Arbeitswalzen erforderlich ist.

[0019] Der sonst übliche Dickenabfall des Walzgutes im Bereiche der Bandkanten wird in Verbindung mit einer Normalisierung des Walzspaltes und einem Abbau von Maxima der auftretenden Pres­sungen durch die erfindungsgemäß vorgesehenen und eingestell­ten Ringmulden erreicht.

[0020] Eine weitere Linearisierung des Walzspaltes sowie der in ihm auftretenden Kräfte bzw. Pressungen läßt sich erreichen, wenn, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, den Ringmulden 8 benachbart jeweils eine etwa ebenso breite und flache Ver­stärkung 7 vorgesehen ist. Üblicherweise ist diese Verstär­kung, wie dargestellt, auf der dem nahen Ballenende zugekehr­ten Seite der Ringmulde vorgesehen; sie verbessert das Span­nungsfeld ebenso wie den zentrischen Lauf des Walzbandes. Zur Erreichung besonderer weiterer Effekte jedoch kann sie. bspw. beim Walzen von einen geringen Verformungswiderstand aufwei­senden Leichtmetallen, von der angegebenen Größe abweichen und /oder auf der dem eigentlichen, langen Ballen zugekehrten Seite der Ringmulde 8 vorgesehen sein.

[0021] Die erfindungsgemäßen Konturen können auf sonst zylindrische Arbeitswalzen aufgebracht sein. Die Arbeitswalzen können aber auch zusätzlich bombiert sein und/oder einen sogenannten CVC-Schliff aufweisen, wie auch gegebenenfalls zusätzlich Zwischenwalzen vorgesehen sein können und die unterschiedli­chen Walzenprofilierungen in beliebiger Kombination vorge­sehen sein und in gegebenenfalls beliebiger Kombination auf beliebige der Walzen verteilt aufgebracht sein können.

[0022] In allen diesen Fällen wird auf relativ einfache, problemlose Weise der unerwünschte Dickenabfall in den Bandkantenberei­chen ebenso vermieden wie unvorteilhafte Belastungsmaxima der zwischen den Walzen auftretenden Pressungen unterbunden werden.

Ansprüche

1. Walzgerüst mit mindestens zwei Stützwalzen sowie zwei zwischen diesen angeordneten und über diese abgestützten Arbeitswalzen, bei dem die Arbeitswalzen axial verschieb­bar sind und die Länge der Arbeitswalzenballen die der Ballen der die stützenden Walzen mindestens um den Ver­schiebeweg der Arbeitswalzen überschreitet, so daß die Arbeitswalzen in allen Verschiebungsphasen durch die volle Ballenlänge der sie stützende Walze abgestützt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitswalzen (3, 4) jeweils in einem der End­bereiche ihrer Ballen (6) eine flache Ringmulde (8) auf­weisen,
daß die Ringmulde eine Tiefe von 0,2 bis 1,0 mm, eine Breite zwischen 0,1 D und 1 D sowie einen Abstand von mindestens 0,1 D vom Ballenende aufweist, wobei D der Durchmesser der Arbeitswalzen (3, 4) ist,
und daß eine der Arbeitswalzen ihre Ringmulde antriebs­seitig und die andere ihre Ringmulde bedienungsseitig aufweisen.

2. Walzgerüst nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils neben der flachen Ringmulde (8) eine flache ringförmige Verstärkung (7) vorgesehen ist, deren Breite vorzugsweise zwischen 0,15 D und 1 D und deren Stärke vorzugsweise 0,2 bis 1,2 mm betragen.

3. Walzgerüst nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Verstärkung (7) zwischen der Ringmul­de (8) und dem dieser benachbarten Ballenende vorgesehen ist.

4. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß seine beiden Arbeitswalzen (3, 4) mit gleichen Bal­len- und/oder Konturformen und/oder Abmessungen ausge­führt sind.

5. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer durch die Ringmulde (8) sowie gegebenenfalls ring­förmige Verstärkung (7) gegebenen Kontur zylindrisch ausgeführt sind.

6. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrer durch die Ringmulde (8) sowie gegebenenfalls ring­förmige Verstärkung (7) gegebenen Kontur bombiert aus­geführt sind.

7. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ballen (6) der Arbeitswalzen (3, 4) außerhalb ihrerdurch die Ringmulde (8) sowie gegebenenfalls ring­förmige Verstärkung (7) gegebenen Kontur einen Durchmes­serverlauf aufweisen, der entsprechend der DE-PS 30 38 865 über einen Längenbereich ein konvex und über einen weiteren Längenbereich ein konkav gestaltetes Profil ergibt, und bei dem die Summe der Durchmesser beider Arbeitswalzen bei einander diagonal gegenüberstehenden konvex und konkav ausgeführten Profilbereichen in aus­schließlich einer Verschiebestellung über die Bundlänge der Walzen konstant ist.

8. Walzgerüst nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konturen (7, 8) jeweils innerhalb des konvexen Bereiches des Durchmesserverlaufes der Arbeitswalzen (3, 4) vorgesehen sind.

9. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich mindestens die Stützwalzen (1, 2) und/­oder Zwischenwalzen axial verschiebbar ausgebildet sind und, gegebenenfalls zusätzlich zu einer Bombierung, einen Durchmesserverlauf ensprechend Anspruch 7 oder 8 aufwei­sen.

10. Walzgerüst nach einem der Anpsrüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens den Einbaustücken eines der Walzenpaare Biegevorrichtungen zugeordnet sind.

Zeichnung