DE102011108113A1 - Roller for a ring rolling mill - Google Patents
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Abstract
Walze für ein Ringwalzwerk, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (3, 4) einen Walzengrundkörper (5) und eine auf den Walzengrundkörper (5) aufgesetzte Walzenkappe (6) aufweist.Roller for a ring rolling mill, characterized in that the roller (3, 4) has a roller base body (5) and on the roller base body (5) patch roller cap (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Walze für ein Ringwalzwerk. – Bei einem Ringwalzwerk handelt es sich um ein Walzwerk, mit dem Ringrohlinge durch radiales Aufweiten zu Ringen mit gewünschtem Querschnitt ausgewalzt werden. Die Ringrohlinge erhält man z. B. durch Stauchen, Lochen und/oder Schmieden. Ein solches Ringwalzwerk weist in der Regel zumindest eine auf die Ringaußenseite wirkende, angetriebene Hauptwalze bzw. Tellerwalze und eine auf die Ringinnenseite wirkende Dornwalze bzw. einen Walzendorn auf. Auf die Ringstirnflächen wirken in der Regel zwei Axialwalzen, die z. B. als obere Axialwalze und untere Axialwalze bezeichnet werden. Diese Axialwalzen sind in der Regel kegelförmig ausgebildet, sie werden auch als Kegelwalzen bezeichnet. Aufbau und Funktionsweise derartiger Ringwalzwerke sind seit langem bekannt. Dieses gilt auch für die üblichen Antriebe.The invention relates to a roller for a ring rolling mill. - A ring rolling mill is a rolling mill, with which ring blanks are rolled by radial expansion into rings of the desired cross-section. The ring blanks are obtained z. B. by upsetting, punching and / or forging. Such a ring rolling mill generally has at least one driven main roller or plate roller acting on the ring outer side and a mandrel roller or a roller mandrel acting on the ring inner side. On the ring end faces usually act two axial rolls z. B. be referred to as upper axial roller and lower axial roller. These axial rollers are generally conical in shape, they are also referred to as tapered rollers. Structure and operation of such ring rolling mills have long been known. This also applies to the usual drives.
Ringwalzwerke der eingangs beschriebenen Art sind z. B. aus der
Mit einem solchen Ringwalzwerk wird in der Praxis nicht nur Normalstahl verarbeitet, sondern es wird zunehmend auch im Hochtemperaturbereich gearbeitet. Dieses gilt beispielsweise, wenn Rohlinge aus Titanlegierungen oder Nickelbasislegierungen umgeformt werden. Die Temperatur der Walzenoberflächen beträgt bei solchen Verfahren zum Teil mehr als 500°C. Es versteht sich, dass die Walzen werkstofftechnisch dafür ausgelegt sein müssen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es sich um groß bauende, schwere Komponenten und Werkzeuge handelt, ist dieses mit hohen Kosten verbunden. Dieses ist insbesondere deshalb nachteilig, weil die Walzen regelmäßig einem Verschleiß unterliegen und folglich ausgetauscht werden müssen. – Hier setzt die Erfindung ein.With such a ring rolling mill not only normal steel is processed in practice, but it is increasingly being worked in the high temperature range. This applies, for example, when blanks of titanium alloys or nickel-based alloys are formed. The temperature of the roll surfaces is in some cases more than 500 ° C in such processes. It is understood that the rollers material must be designed for this. Considering the fact that they are large-sized, heavy components and tools, this is associated with high costs. This is particularly disadvantageous because the rollers are regularly subject to wear and therefore must be replaced. - This is where the invention starts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze für ein Ringwalzwerk zu schaffen, welche sich wirtschaftlich und variabel herstellen und einsetzen lässt. Insbesondere soll eine wirtschaftliche Bearbeitung im Hochtemperaturbereich möglich sein.The invention has for its object to provide a roller for a ring mill, which can be economically and variably produced and used. In particular, an economical processing in the high temperature range should be possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Walze für ein Ringwalzwerk, dass die Walzen einen Walzengrundkörper und eine auf den Walzengrundkörper aufgesetzte Walzenkappe aufweisen. Diese Walzenkappe ist lösbar und austauschbar auf den Walzengrundkörper aufgesetzt, z. B. aufgesteckt oder aufgeschoben. Dieses Prinzip lässt sich grundsätzlich bei allen Walzen des Ringwalzwerkes einsetzen. Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung jedoch eine Axialwalze und folglich Kegelwalze eines solchen Ringwalzwerkes. In diesem Fall weist die Walzenkappe eine kegelförmige Außenfläche auf, welche die Arbeitsfläche bildet. Außerdem weist die Walzenkappe eine Innenfläche auf, welche gegen die Außenfläche des Walzengrundkörpers anliegt. Auch diese Innenfläche ist vorzugsweise kegelförmig ausgebildet, so dass die Walzenkappe in besonders bevorzugter Ausführungsform hohlkegelförmig bzw. kegelringförmig mit vorgegebener Wandstärke ausgebildet ist.To solve this problem, the invention teaches in a generic roller for a ring rolling mill, that the rollers have a roller body and a patch on the roller body roller cap. This roller cap is detachably and interchangeably mounted on the roller body, z. B. plugged or postponed. This principle can basically be used for all rolls of the ring rolling mill. However, the invention particularly preferably relates to an axial roller and consequent roller of such a ring rolling mill. In this case, the roller cap has a conical outer surface, which forms the working surface. In addition, the roller cap has an inner surface which rests against the outer surface of the roller body. Also, this inner surface is preferably formed conical, so that the roller cap is formed in a particularly preferred embodiment, a hollow cone-shaped or cone-shaped with predetermined wall thickness.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch Realisierung der Walzenkappe ein separat austauschbares Bauteil zur Verfügung gestellt wird, welches optimal an die gegebenen Anforderungen angepasst werden kann. So besteht insbesondere für die Warmumformung bei hohen Temperaturen die Möglichkeit, die Walzenkappe aus einem höher legierten Warmarbeitsstahl oder einer Nickelbasislegierung herzustellen, ohne dass es erforderlich ist, den Walzengrundkörper und insbesondere auch die Welle aus einem solchen Material herzustellen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass höher legierte Warmarbeitsstähle und insbesondere Nickelbasislegierungen deutlich teurer als ”einfache” Arbeitsstähle bzw. Warmarbeitsstähle sind, lassen sich die Walzen insgesamt deutlich günstiger herstellen. Dabei muss berücksichtigt werden, dass herkömmliche Walzen, z. B. Kegelwalzen insgesamt ein Gewicht von mehreren Tonnen, z. B. mehr als 10 Tonnen aufweisen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Walzenkappe weist ein deutlich geringeres Gewicht auf, so dass sie auch deutlich kostengünstiger produziert werden kann. Dieses ist insbesondre deshalb interessant, weil es sich bei der Walze um ein Verschleißteil handelt. Erfindungsgemäß ist nun nicht mehr der Austausch der gesamten Walze (einschließlich der daran üblicherweise einstückig angeformten Welle) erforderlich, sondern es muss lediglich die Walzenkappe ausgetauscht werden. Dieses ist nicht nur bei der Verwendung von höher legierten Warmarbeitsstählen und Nickelbasislegierungen, sondern auch bei anderen Werkstoffen vorteilhaft. Die Erfindung beschränkt sich daher nicht nur auf Ringwalzwerke für Hochtemperaturanwendungen, sondern sie umfasst auch Ringwalzwerke für das Walzen von Normalstahl. Denn auch wenn sich dabei nicht das Problem der hohen Temperaturen der Walzenoberflächen stellt, so vereinfacht die Ausgestaltung mit Walzenkappe doch den Austausch, da lediglich die Kappe auszutauschen ist, die ein deutlich geringeres Gewicht aufweist, als die gesamte Walzenanordnung einschließlich Welle.The invention is based on the recognition that by implementing the roller cap, a separately replaceable component is provided, which can be optimally adapted to the given requirements. Thus, in particular for hot forming at high temperatures, it is possible to produce the roll cap from a higher-alloyed hot-work steel or a nickel-based alloy, without it being necessary to produce the roll main body and in particular also the shaft from such a material. Taking into account the fact that higher-alloyed hot-work steels and in particular nickel-based alloys are significantly more expensive than "simple" work steels or hot-work steels, the rolls can be produced significantly more cheaply overall. It must be taken into account that conventional rollers, for. B. tapered rollers total weight of several tons, z. B. more than 10 tons. The inventively proposed roller cap has a significantly lower weight, so that it can also be produced significantly cheaper. This is particularly interesting because it is the roller to a wearing part. According to the invention, it is no longer necessary to replace the entire roll (including the shaft, which is usually integrally formed thereon), but instead only replace the roll cap. This is advantageous not only in the use of higher alloyed hot work steels and nickel base alloys, but also in other materials. The invention is therefore not limited to ring rolling mills for high temperature applications, but also includes ring rolling mills for rolling mild steel. Even though this does not pose the problem of the high temperatures of the roll surfaces, the design with roll cap simplifies the exchange since only the cap has to be exchanged, which has a significantly lower weight than the entire roll arrangement including the shaft.
Bei Hochtemperaturanwendungen hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit separat austauschbarer Walzenkappe darüber hinaus den Vorteil, dass durch die Trennstelle bzw. Trennfläche zwischen Walzenkappe und Walzengrundkörper der Wärmeübergang verringert wird, so dass verhindert werden kann, dass hohe Temperaturen in die Lager der Walzenanordnung wandern.In high temperature applications, the inventive design with separately replaceable roller cap also has the advantage that the heat transfer is reduced by the separation point or separation surface between the roller cap and roller body, so that it can be prevented that high temperatures migrate into the bearings of the roller assembly.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es bislang in der Praxis üblich war, die Walze mit der Welle einstückig zu fertigen, schlägt die Erfindung in bevorzugter Weiterbildung vor, dass der Walzengrundkörper einstückig mit der Welle ausgebildet ist, wobei der Walzengrundkörper dann von einem kegelförmigen Wellenende gebildet wird. Auf diese einstückige Anordnung aus Welle und Walzengrundkörper lässt sich dann die Walzenkappe als Austauschteil aufsetzen. Taking into account the fact that it has hitherto been customary in practice to manufacture the roller in one piece with the shaft, the invention proposes, in a preferred embodiment, that the basic roller body is formed integrally with the shaft, wherein the roller body is then formed by a conical shaft end becomes. On this one-piece arrangement of shaft and roller body then the roller cap can be placed as a replacement part.
Die Walzenkappe ist vorzugsweise mit zumindest einem Spannmittel gegen den Grundkörper verspannt. Dazu kann die Walzenkappe mit zumindest einer Zugstange gegen den Walzengrundkörper verspannt sein, z. B. hydraulisch verspannt sein, bevorzugt mit zumindest einer Hydraulikmutter. Damit lassen sich hohe Spannkräfte realisieren, die aufgrund der hohen auftretenden Kräfte und der hohen Massen der Werkzeuge erforderlich sind.The roller cap is preferably clamped with at least one clamping means against the base body. For this purpose, the roller cap can be clamped with at least one pull rod against the roller body, z. B. hydraulically braced, preferably with at least one hydraulic nut. This high clamping forces can be realized, which are required due to the high forces and the high masses of the tools.
Wie bereits erläutert kann die Walzenkappe hohlkegelförmig bzw. kegelringförmig ausgebildet sein und eine kegelförmige Innenfläche aufweisen, welche gegen eine kegelförmige Außenfläche des Walzengrundkörpers bzw. der Welle anliegt. Um die Walzenkappe mit dem Grundkörper verspannen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass die Walzenkappe einen inneren zylindrischen Gewindeabschnitt aufweist, an den sich vorzugsweise die kegelförmige Innenfläche der Walzenkappe anschließt. In diesen zylindrischen Gewindeabschnitt lässt sich eine zylindrische Zugstange einschrauben, welche dann den Walzengrundkörper und die Welle durchgreift und getriebeseitig verspannt wird.As already explained, the roller cap can be designed in the shape of a hollow cone or conical ring and can have a conical inner surface which rests against a conical outer surface of the roller base body or the shaft. In order to clamp the roller cap with the base body, the invention proposes that the roller cap has an inner cylindrical threaded portion, preferably followed by the conical inner surface of the roller cap. In this cylindrical threaded portion can screw a cylindrical tie rod, which then passes through the roller body and the shaft and the transmission side is braced.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Walzenkappe einerseits und der Walzengrundkörper andererseits aus demselben Material gefertigt sind. Die Erfindung ermöglicht jedoch in besonders vorteilhafter Ausgestaltung, dass die Walzenkappe aus einem anderen Material gefertigt ist als der Walzengrundkörper und die Welle. Dieses ist insbesondere für Hochtemperaturanwendungen zweckmäßig, weil die Walzenkappe dann – wie bereits erläutert – aus temperaturfesten Legierungen, z. B. einem hochlegierten Warmarbeitsstahl oder einer Nickelbasislegierung hergestellt werden kann. Die Kosten lassen sich damit insgesamt erheblich reduzieren.It is within the scope of the invention that the roller cap on the one hand and the roller base body on the other hand are made of the same material. However, the invention makes it possible in a particularly advantageous embodiment that the roller cap is made of a different material than the roller body and the shaft. This is particularly useful for high temperature applications, because the roller cap then - as already explained - from temperature-resistant alloys, eg. As a high-alloy hot-work steel or a nickel-based alloy can be produced. The costs can thus be significantly reduced overall.
Die Kappe kann aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein, wobei dann eine Aufheizung zur Vermeidung von Wärmeverlusten möglich ist. Alternativ kann die Kappe aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bzw. einem wärmeisolierenden Material ausgebildet sein, um Wärmeverluste zu vermeiden.The cap may be formed of a material with high thermal conductivity, in which case a heating to prevent heat loss is possible. Alternatively, the cap may be formed of a low thermal conductivity material or a heat insulating material to prevent heat loss.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Ringwalzwerk mit zumindest einer Walze der beschriebenen Art. So betrifft die Erfindung insbesondere ein Ringwalzwerk mit zumindest Hauptwalze, Dornwalze und oberer Axialwalze sowie unterer Axialwalze, wobei vorzugsweise zumindest die obere Axialwalze und/oder die untere Axialwalze in der erfindungsgemäßen Art mit Walzenkappe ausgestaltet sind.The invention also relates to a ring rolling mill with at least one roll of the type described. The invention relates in particular to a ring rolling mill with at least main roll, mandrel roll and upper axial roll and lower axial roll, preferably at least the upper axial roll and / or the lower axial roll in the manner according to the invention are configured with roller cap.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment. Show it
In
Das Ringwalzwerk weist in seinem grundsätzlichen Aufbau eine Hauptwalze
Erfindungsgemäß weist zumindest eine der Axialwalzen
Die Walzenkappe
Walzengrundkörper
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit separat austauschbarer Walzenkappe
Die Walzenkappe weist z. B. eine Wandstärke von mehr als 50 mm, vorzugsweise mehr als 100 mm auf. Die endseitige Öffnung der Kappe, in welche das kegelförmige Ende der Welle bzw. der Walzengrundkörper eintaucht, weist einen Durchmesser von mehr als 200 mm, vorzugsweise mehr als 400 mm auf. Die Zugstange kann einen Durchmesser von mehr als 100 mm, vorzugsweise mehr als 150 mm aufweisen. Es wird deutlich, dass es sich bei den Walzen bzw. Walzenkappen um groß bauende, schwere Bauteile handelt.The roller cap has z. B. a wall thickness of more than 50 mm, preferably more than 100 mm. The end-side opening of the cap, in which the conical end of the shaft or the roller body dips, has a diameter of more than 200 mm, preferably more than 400 mm. The pull rod may have a diameter of more than 100 mm, preferably more than 150 mm. It becomes clear that the rollers or roller caps are bulky, heavy components.
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