[0001] Die Erfindung betrifft einen Kaliberwalzensatz zum Walzen von Stabstahl in einem
mit einer Anstellvorrichtung für die eingebauten Walzen versehenen Walzgerüst. Die
Walzen für Profilwalzung haben bisher stets den gleichen Walzballendurchmesser, wobei
die Länge der Walzballen dadurch ausgenutzt ist, daß für die verschiedenen Profile
die entsprechenden Kalibereinschnitte vorgesehen werden. Jedem Walzprofil ist also
ein gleicher Walzendurchmesser zugeordnet, der sich mit Rücksicht auf die Eingriffsverhältnisse
im Walzspalt nach dem dicksten Profil richtet. Nach der Ekelund'schen Formel soll
nämlich die von der Stichabnahme abhängige sogenannte gedrückte Länge im einziehenden
Walzspalt so groß sein, daß das einlaufende Walzgut in den Walzspalt eingezogen wird,
d.h. die Walzen "beißen". Die Auslegung der Walzendurchmesser nach dem dicksten Profil
hat jedoch den Nachteil, daß der Walzendurchmesser für leichtere Profile größer ist,
als es ein ideales Eingriffsverhältnis erfordert. Weiterhin nimmt der Breitungsanteil
beim Walzen mit zu dicken Walzen gegenüber der Streckung zu, so daß die Verlustverformung
zunimmt und leichte Profile unwirtschaftlich gewalzt werden.
[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Walzensatz zum Walzen von Stabstahl
mit profilierten Walzen zu schaffen, bei dem jeder der unterschiedlichen Walzprofile
zumindest annähernd unter idealen Walzverhältnissen gewalzt werden kann. Die Lösung
dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.
[0003] Durch die Gestaltung der Walzen mit stufenweise ansteigenden Durchmesserbereichen
wird der Weg eröffnet, für jedes Walzprofil annähernd den "richtigen" Walzendurchmesser
vorzugeben. Derartige Stufenwalzen gemäß der Erfindung werden in das Walzgerüst so
eingebaut, daß in der axialen Mittellage der Walzballen dem jeweils kleinsten Walzendurchmesser
der größte Walzendurchmesser der anderen Walze gegenüberliegt. Es bedarf dann lediglich
einer relativen Axialverschiebung der die Kalibereinschnitte tragenden Teile einer
jeden Walze sowie einer Veränderung des Achsabstandes der Walzen, um Kalibereinschnitte
in sich ergänzende Wirklage zu bringen.
[0004] Eine Konfiguration der Walzen mit stufenweise ansteigenden Durchmessern kann auch
verwirklicht werden, wenn die mit Kalibereinschnitten versehenen Walzenteile eine
kegelstumpfförmige Konfiguration haben. Dies hat den Vorteil, daß eine Axialverschiebung
zumindest einer Walze begleitet sein kann von einer entsprechenden Korrektur des Achsabstandes
der Walzen durch Betätigen der Anstellvorrichtung, jedoch ergibt sich hierbei der
Nachteil, daß die aufeinandergefahrenen konischen Durchmesserbereiche der Walzen
zu beiden Seiten der sich ergänzenden Kalibereinschnitte aufgrund der Konizität ungleiche
Durchmesser und somit axial unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten erhalten, was
zu Verschleiß führen kann.
[0005] Die Walzen können - wie bekannt - einstückig ausgebildet sein, was wegen der notwendig
großen Axial-Verstellwege es zweckmäßig erscheinen läßt, die Walzenzapfen in axial
unbeweglichen Einbaustücken verschieblich einzusetzen. Dies ist nicht erforderlich,
wenn gemäß der weiteren Er findung die mit Kalibereinschnitten versehenen Walzenteile
aus Hülsen bestehen, die auf durchgehenden Wellen axial verschieblich und mit den
Wellen drehfest verbunden oder verspannbar sind.
[0006] Es ist zweckmäßig, daß die mit Kalibereinschnitten versehenen Walzenteile axial
gegenläufig verschiebbar sind, so daß die Walzlinie konstant bleibt und die ein- und
auslaufseitigen Rollgänge des Walzgerüstes nicht nach Seite und Höhe verlagert werden
müssen.
[0007] Die Beibehaltung der Walzlinie hat auch noch einen anderen Aspekt:
Wenn die Axiallage der Walzen auf das Walzen des leichtesten Profiles eingestellt
sind und somit den kleinsten Achsabstand haben, dürfen die Durchmesserbereiche mit
dem größten Durchmesser nicht an den Walzenzapfen anstoßen. Um jedoch den Grundgedanken
der Erfindung voll zu nutzen, ist es erwünscht, die Durchmesserstufen nicht zu klein
zu wählen. Dies führt dann dazu, daß die Walzenzapfen im Durchmesser so klein werden,
daß sich die Walzen aufbiegen und geschlossene Kaliber sich öffnen. Um dies unter
allen Umständen zu vermeiden, sieht die Erfindung unter der Voraussetzung einer feststehenden
Walzlinie vor, daß der den auf sich ergänzende Wirklage positionierten Kalibereinschnitten
zugeordnete Durchmesserbereich jeder Walze durch anstellbare Stützwalzen abstützbar
ist. Die Walzenzapfen bzw. die durchgehenden Wellen können dann im Interesse einer
deutlichen Durchmesserabstufung im Durchmesser so klein gewählt werden, daß sie gerade
das Walzen-Drehmoment im Rahmen zulässiger Torsionsspannungen übertragen können.
Es ist jedoch auch ein Antrieb über die Stützwalzen denkbar, so daß der Durchmesser
der Walzenzapfen bzw. der durchgehenden Wellen auch unabhängig von Torsionsspannungen
gewählt werden kann.
[0008] Eine vorteilhafte deutliche Durchmesser-Abstufung der erfindungsgemäßen Profilwalzen
kann ohne Rücksicht auf den Durchmesser der Walzenzapfen auch mittels eines Walzgerüstes
erhalten werden, in dem die Stufenwalzen in zwei Antriebsgehäusen spiegelbildlich
fliegend gelagert und angetrieben sind, wobei mindestens eine Walze radial anstellbar
und mindestens die andere Walze axial verschiebbar ist, und wobei das der oberen Walze
zugeordnete Antriebsgehäuse in Achsrichtung der unteren Walze eine Ausnehmung hat,
die den Eintritt von kleineren Durchmesserbereichen der unteren Walze beim Walzen
des dicksten Profils erlaubt. Diese Gerüstbauart ist für Drahtwalzgerüste, d.h. für
Walzen ohne Durchmesser-Abstufung, im Prinzip bekannt.
[0009] Um mit einer Axialverschiebung eines Antriebsgehäuses zugleich den Abstand der Stufenwalzen
entsprechend dem Durchmessersprung beim Profilwechsel zu ändern, empfiehlt es sich,
ein oder beide Antriebsgehäuse auf geneigten Sohlplatten zu verschieben und festzuklemmen
(Patentansprüche 6 und 7). Eine gegenläufige Axialverschiebung der Walzen führt dabei
zur Erhaltung der Walzlinie.
[0010] Statt einer Exzenter-Anstellung für die eine Walze, über die wegen der Durchmesser-Abstufungen
der erfindungsgemäßen Walzen die Walzen vor einer relativen Axialverschiebung radial
vorübergehend gelüftet werden können, können auch verstellbare Anstellkeile zwischen
den geneigten Sohlplatten und den Antriebsgehäusen vorgesehen sein (Patentanspruch
8).
[0011] In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und
zwar zeigen:
Fig. 1 einen Walzensatz mit stufenweise ansteigenden Durchmesserbereichen zum Walzen
von drei unterschiedlichen Profilen in der mittleren Axiallage,
Fig. 2 den Walzensatz nach Fig. 1 in einer gegenläufig verschobenen Axiallage zum
Walzen des dicksten Profils,
Fig. 3 den Walzensatz nach Fig. 1 in einer gegenläufig verschobenen Axiallage zum
Walzen des dünnsten Profils,
Fig. 4 einen Walzensatz entsprechend Fig. 1 mit kegelstumpfförmiger Konfiguration
der mit Kalibereinschnitten versehenen Walzen, und
Fig. 5 die schematische Darstellung eines Walzgerüstes mit fliegend gelagerten und
gegenläufig axial verschiebbaren Kaliberwalzen.
[0012] Um das Wesentliche der Erfindung, die Konfiguration von mit stufenweise ansteigenden
Durchmesserbereichen versehenen, Kalibereinschnitte tragenden Teilen der Walzen näher
zu erläutern, wird auf Fig. 1 bis 3 verwiesen. Die hier dargestellten Walzen 1, 2
sind einstückig und haben mit Kalibereinschnitten a, b und c versehene Walzballen.
Dem Kalibereinschnitt a der oberen Walze 1 ist ein Durchmesserbereich I mit dem kleinsten
Durchmesser Da zugeordnet, der für das leichteste der Walzprofile angemessen ist.
Es folgt nach rechts ein Durchmesserbereich II mit einem Durchmessersprung auf Db,
in den das Kaliber b für ein schwereres Walzprofil B eingeschnitten ist. Zum Walzen
des schwersten Walzprofiles D ist in den nächsten Durchmesserbereich III mit dem größten
Durchmesser Dc im Ausführungsbeispiel ein Rundkaliber c eingeschnitten. Die beschriebene
zunehmende Durchmesser-Abstufung von Da bis Dc braucht nicht linear zu sein, vielmehr
ist entscheidend, welches Walzprofil in welchem Durchmesserbereich gewalzt werden
soll. Hiernach wird unter Berücksichtigung der vom Walzprofil und der Stichabnahme
abhängigen günstigen Eingriffsverhältnisse der Durchmesser der Durchmesserbereiche
gewählt.
[0013] Die untere Walze 2 ist identisch gestaltet, lediglich derart spiegelbildlich umgekehrt
eingesetzt, daß der im Durchmesser größte Durchmesserbereich III links statt rechts
liegt, d.h. bei der mittleren relativen Axiallage der beiden Walzen 1 und 2 in Fig.
1 gegenüber dem Durchmesserbereich I der oberen Walze 1. Wenn bei dieser Axiallage
der Walzen 1, 2 der Achsabstand WAb eingestellt ist, ergänzen sich die Kalibereinschnitte
b beider Walzenteile zu dem quadratischen Walzprofil B. Die Durchmesserbereiche II
mit ihren zylindrischen Flächen liegen sich gegenüber und sind beim Walzen in geschlossenen
Kalibern aufeinandergefahren. Die zylindrischen Flächen der Durchmesserbereiche
I und III sind zweckmäßig soweit geringfügig abgeschliffen, daß sich die in Fig.
1 gegenüberliegenden Flächen wegen ihrer zwangläufig unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten
nicht berühren.
[0014] In Fig. 2 ist die obere Walze 1 nach links und die untere Walze 2 nach rechts soweit
axial verschoben, daß sich die Kalibereinschnitte c für das schwerste Walzprofil C
in Wirklage ergänzen. Vor der Axialverschiebung mußten die Walzen durch Betätigen
der Anstellvorrichtungen des Walzgerüstes weit genug auseinandergefahren werden,
um dann den Achsabstand WAc einzustellen, unter dem die zylindrischen Flächen beiderseits
der Kalibereinschnitte c aufeinandergefahren sind.
[0015] In Fig. 3 sind die Kalibereinschnitte a zum Walzen des leichtesten Walzprofils A
in ergänzende Wirklage positioniert. An dieser Einstellung wird das schon erwähnte
Problem der deutlichen Durchmesserabstufung und der Dicke der Walzenzapfen 1a und
2a deutlich. Soll nämlich in konsequenter Ausnutzung des Erfindungsgedankens eine
deutliche Durchmesser-Abstufung zwischen den Durchmesserbereichen I für das leichteste
und III für das schwerste Walzprofil (A bzw. C) vorgesehen werden, müßte der Wellen-
oder Zapfendurchmesser DW so klein bemessen werden, daß der größte Durchmesserbereich
III einen Walzenzapfen oder ein Wellenende nicht berührt, denn der Achsabsabstand
WAa ist beim Walzen des leichtesten Walzprofils A minimal. Nicht zuletzt diese Überlegungen
führten zu dem vorerwähnten Konzept des Quarto-Profilwalzgerüstes (nicht dargestellt)
mit vorzugsweise angetriebenen Stützwalzen.
[0016] Fig. 4 zeigt die kegelstumpfförmige Konfiguration der Walzeneinschnitte tragenden
Walzen 11, 12 in der Axiallage nach Fig. 1 für das Walzen des mittleren Walzprofils
B. Die durch Pfeile angedeuteten Axialverschiebung und Anstellung der Walzen zur
Einstellung der Wirklagen nach Fig. 2 und 3 können bei dieser "stufenlosen" Durchmesserabstufung
ziemlich gleichzeitig erfolgen.
[0017] Das in Fig. 5 schematisch dargestellte Walzgerüst umfaßt zwei Antriebsgehäuse 3 und
4, in denen die Stufenwalzen 1,2 gemäß der Erfindung spiegelbildlich gelagert sind.
Die beiden Walzen sind in ihrer Axiallage auf das Walzen des dicksten Profils c eingestellt,
wobei die kleineren Durchmesserbereiche I, II (Fig. 1) der unteren Walze 2 in eine
Ausnehmung 5 des Antriebsgehäuses 3 eingetreten sind.
[0018] Die Antriebsgehäuse 3 und 4 sind im Ausführungsbeispiel auf gemeinsamen, geneigten
Sohlplatten 6,7 verschieblich geführt und an diesen mittels vereinfacht dargestellter
Klemmvorrichtungen 8, 9 festklemmbar. In dem Antriebsgehäuse 3 ist die obere Walze
1 mittels nicht dargestellter Exzenterbüchsen radial anstellbar, indem von einem Getriebemotor
10 ein nicht dargestelltes Schneckenradgetriebe zum Drehen der Exzenterbüchsen dient.
[0019] Zum gegenläufigen axialen Verschieben der Antriebsgehäuse 3,4 und damit der Stufenwalze
1,2 dienen im Ausführungsbeispiel ortsfeste hydraulische Stellmotore 13,14, die von
dem Unterbau 15 für die geneigten Sohlplatten 6,7 getragen sind. Über die gegenläufige
Axialverschiebung der Walzen 1,2 kann die Walzlinie erhalten bleiben. Vor jeder Axialverschiebung
der Walzen ist mit Rücksicht auf die Durchmesserabstufungen die obere Walze 1 mittels
der nicht dargestellten Exzenteranstellung soweit vorübergehend anzuheben bzw. zu
lüften, daß die zylindrischen Walzballen-Flächen beiderseits der Kalibereinschnitte
bei der Axialverschiebung auf geneigter Ebene aneinander vorbeikommen. Durch die strichpunktierten
Linienzüge 3ʹ und 4ʹ ist die Axiallage der Antriebsgehäuse 3 und 4 angedeutet, die
diese zum Walzen des kleinsten Profils nach Fig. 3 einnehmen.
[0020] Der Antrieb der oberen Walze 1 erfolgt unmittelbar über eine längenveränderliche
Gelenkspindel 16 von einem nicht dargestellten Kammwalzengerüst. Eine weitere längenveränderliche
Gelenkspindel 17 durchgreift das Antriebsgehäuse 3 und treibt ein gestrichelt dargestelltes
Zahnrad 18 in dem Antriebsgehäuse 4 an, das mit einem Zahnrad 19 der unteren Walze
2 kämmt.
1. Kaliberwalzensatz zum Walzen von Stabstahl in einem mit einer Anstellvorrichtung
für die Walzen versehenen Walzgerüst,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kalibereinschnitten (a,b,c) versehenen Walzen (1,2 bzw. 11,12) eine
Konfiguration mit stufenweise ansteigenden Durchmesserbereichen (I,II,III) haben,
daß korrespondierende Kaliber in walzenweise gleiche Durchmesserbereiche eingeschnitten
sind, und daß die Walzen spiegelbildlich umgekehrt betreibbar sind, so daß korrespondierende
Kalibereinschnitte durch eine relative Axialverschiebung und Anstellung der Walzen
in sich ergänzende Wirklage bringbar sind.
2. Walzensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kalibereinschnitten
versehenen Walzen (11,12) eine kegelstumpfförmige Konfiguration haben (Fig. 4).
3. Walzensatz nach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kalibereinschnitten
versehenen Walzen aus Walzhülsen bestehen, die auf durchgehenden Wellen axial verschieblich
und mit den Wellen drehfest verbunden oder verspannbar sind
4. Walzgerüst für einen Walzensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Walzen gegenläufig axial verschiebbar sind und der den auf sich ergänzende Wirklage
positionierte Kalibereinschnitten zugeordnete Druchmesserbereich jeder Walze durch
anstellbare äußere Stützwalzen abstützbar ist.
5. Walzgerüst für einen Walzensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Walzen (1,2) in zwei Antriebsgehäusen (3,4 ) spiegelbildlich fliegend gelagert und
angetrieben sind, daß mindestens eine Walze (1) radial anstellbar und mindestens
die andere Walze (2) axial verschiebbar ist, und daß das der oberen Walze (1) zugeordnete
Antriebsgehäuse (3) in Achsrichtung der unteren Walze (2) eine Ausnehmung (5) hat,
die den Eintritt von kleineren Durchmesserbereichen (I, II) der unteren Walze beim
Walzen des dicksten Profils (C) erlaubt.
6. Walzgerüst nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein axial verschiebbares
Antriebsgehäuse (4) auf geneigten Sohlplatten (6) geführt und an diesen festklemmbar
ist, und daß die in dem anderen Antriebsgehäuse (3) gelagerte Walze (1) über Exzenterbüchsen
radial anstellbar ist.
7. Walzgerüst nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antriebsgehäuse (3,4)
auf gleichsinnig geneigten Sohlplatten (6,7) geführt und an diesen über Klemmvorrichtungen
(8,9) festklemmbar sind.
8. Walzgerüst nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antriebsgehäuse auf
gleichsinnig geneigten Sohlplatten axial gegenläufig verschiebbar geführt und an
die sen über Klemmvorrichtungen festklemmbar sind, und daß zwischen den Sohlplatten
und den Antriebsgehäusen Anstellkeile angeordnet sind, die bei gelösten Klemmvorrichtungen
........... .....