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Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung für die Walzen,
insbesondere die Arbeitswalzen eines Mehrwalzengerüstes mit
in den Ständerfenstern blockweise
angeordneten Stellgliedern, die auf die Walzeneinbaustücke Biegekräfte zum
positiven und negativen Biegen der Walzen ausüben.
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Die
DE 196 20 704 C1 beschreibt ein Sextowalzgerüst mit einer
oberen und einer unteren Stützwalze,
einer oberen und einer unteren Arbeitswalze und einer oberen und
einer unteren Zwischenwalze, einer Einrichtung zum Ausbalancieren
der Stützwalzen,
einer Biegevorrichtung der gattungsgemäßen Art für die Arbeitswalzen und die
Zwischenwalzen, Einrichtungen zur gegenseitigen axialen Verschiebung
der Arbeits- und/oder Zwischenwalzen sowie mit Einrichtungen für eine horizontale
Parallelverschiebung der Arbeitswalzen oder Zwischenwalzen. In die
Fenster der beiden Walzenständer
des Sextowalzgerüstes
sind Funktionseinheiten mit je vier symmetrisch und parallel zur
Walzenachsenebene angeordneten, hydraulischen Stellzylindereinheiten
integriert, wobei jede Stellzylindereinheit aus einem oberen Stellzylinder
mit einem oberen, auf das Einbaustück der oberen Stützwalze
wirkenden Stellkolben und einem unteren Stellzylinder mit einem
unteren, auf das Einbaustück
der unteren Stützwalze
wirkenden Stellkolben zum Ausbalancieren der oberen Stützwalze
besteht. Die beiden Stellzylinder jeder Stellzylindereinheit sind
koaxial in einem gemeinsamen Zylindergehäuse eingebaut, das durch einen Boden
in zwei Zylinderkammern aufgeteilt ist. Auf den Stellzylindern der Stellzylindereinheiten
sind hydraulisch verschiebbare, doppeltwirkende, eine Biegung der
Zwischenwalzen und der Arbeitswalzen bewirkende Stellhülsen angeordnet,
die mittels Nasen an den Einbaustücken der Zwischenwalzen und
der Arbeitswalzen angreifen.
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Aus der
DE 199 38 217 C2 ist eine
Biegevorrichtung für
die Arbeitswalzen eines Walzgerüstes bekannt
mit in seitlichen Walzenständern
vorgesehenen Führungsblöcken für je zwei
vertikal verstellbare Druckübertragungskörper, an
denen die Arbeitswalzen über
Einbaustücke
abgestützt
sind, und mit je zwei zwischen den Druckübertragungskörpern angeordneten
Biegezylindern, die eine an einem Druckübertragungskörper angreifende
Kolbenstange und einen vom jeweils anderen Druckübertragungskörper gebildeten
Zylinder aufweisen.
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Das in der
EP 1 181 114 B1 beschriebene Warmwalzgerüst ist mit
in den Ständerfenstern
angeordneten Blöcken
ausgestattet, die als Biegevorrichtungen vorgesehene hydraulische
Kolbenzylindereinheiten aufweisen, die über linear verschiebbare Führungsstücke auf
die Arbeitswalzeneinbaustücke Biegekräfte übertragen.
Je Block ist eine doppeltwirkende hydraulische Zylindereinheit vorgesehen,
deren beide Enden mit den Führungsstücken verbunden
sind, und die Führungsstücke umgreifen
mit Führungsnuten
beidseitig die freien Enden von Nasen der Arbeitswalzeneinbaustücke, wobei
die Führungsnuten
der Führungsstücke eine
axiale Verschiebung der Arbeitswalzen zulassen.
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In der WO 99/65621 A1 ist eine Walzenbiegevorrichtung
mit einer hydraulischen Kopplung der oberen und unteren Ansteuerung
zur positiven und negativen Biegung der Arbeitswalzen eines Quartowalzgerüstes beschrieben,
die gleichzeitig eine Vorrichtung zum Einspannen und zur Freigabe
der an den Arbeitswalzeneinbaustücken
befindlichen Stützansätze besitzt.
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Die Walzenbiegevorrichtungen für Walzgerüste nach
dem Stand der Technik erfordern einen verhältnismäßig großen Platzbedarf. Die hydraulischen
Stellzylindereinheiten zum Aufbringen der Biegekräfte auf
die Arbeitswalzeneinbaustücke
sind technisch aufwendig, und die Montage der Walzgerüste erfordert
infolge der benötigten
zahlreichen Hydraulikanschlüsse
einen großen
Zeitbedarf, was wiederum zu einem entsprechenden Anstieg der Montagekosten
führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Walzenbiegevorrichtung, insbesondere eine Arbeitswalzenbiegevorrichtung
für Mehrwalzengerüste mit
einem minimalen Platzbedarf und einfachen hydraulischen Stellgliedern
mit einer hohen Betriebssicherheit zum Aufbringen der Biegekräfte auf
die Walzeneinbaustücke
zu entwickeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Biegevorrichtung für
die Walzen, insbesondere die Arbeitswalzen eines Mehrwalzengerüstes mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Die Unteransprüche beinhalten zweckmäßige und
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Walzenbiegevorrichtung zeichnet
sich durch folgende Vorteile aus:
Die Verwendung von druckölbetätigten,
miteinander verschachtelten Stellhülsen als Stellglieder zum Übertragen
der durch das Drucköl
erzeugten Biegekräfte
auf die Walzeneinbaustücke,
insbesondere die Arbeitswalzeneinbaustücke für eine positive und eine negative
Biegung der Arbeitswalzen ermöglicht
eine kompakte Bauweise der Biegevorrichtung und eine große Führungslänge der
Stellhülsen
beim Biegevorgang, die eine optimale Abstützung der als Stellglieder
eingesetzten Stellhülsen
und der Arbeitswalzeneinbaustücke
bewirkt. Durch eine hydraulische Verbindung der durch die Stellhülsen gebildeten
Druckkammern für
eine positive und eine negative Arbeitswalzenbiegung sowie der von
den Stellhülsen
gebildeten Druckkammern zum Lösen
der Nasen und Anschlagkanten der an Stützansätzen der Arbeitswalzeneinbaustücke angreifenden
Stellhülsen
beim Arbeitswalzenwechsel wird eine erhebliche bauliche Vereinfachung
der Arbeitswalzenbiegevorrichtung erreicht, die zu einer vereinfachten,
schnelleren Montage und somit zu einer Minimierung der Montagekosten
der Walzgerüste
führt.
Schließlich
können
die durch Drucköl
in Axialrichtung beaufschlagten Ringflächen der Druckkammern der Stellhülsen zum
vertikalen Verschieben derselben derart dimensioniert werden, daß die Walzenbiegevorrichtung
mit Niederdruck betrieben werden kann. Dies hat den Vorteil, daß als Druckmedium
für den
Betrieb der Walzenbiegevorrichtung Walzöl verwendet werden kann. Durch die
Verwendung von Walzöl
wird wiederum ausgeschlossen, daß bei in der Walzenbiegevorrichtung gegebenenfalls
auftretenden Leckagen eine unerwünschte
Vermischung des für
den Walzbetrieb erforderlichen Walzöls mit einem Fremdöl erfolgt,
wie dies bei Walzwerken der Fall ist, bei denen für den Betrieb
der Walzenbiegevorrichtungen ein besonderes Hydrauliköl zum Einsatz
kommt.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand
der Arbeitswalzenbiegevorrichtung eines Quartowalzgerüstes erläutert. Die
Beschreibung nimmt Bezug auf schematische Zeichnungsfiguren, die
folgendes darstellen:
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1 bis 3 Vertikalschnitte einer
Stellhülseneinheit
der in das Fenster eines Walzenständers eines Quartowalzgerüstes eingebauten
Arbeitswalzenbiegevorrichtung mit den Betriebsstellungen neuer Walzen
sowie abgeschliffener Walzen und mit der Ausbaustellung der Walzen,
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4 einen
Horizontalschnitt der Stellhülseneinheit
nach Linie IV-IV der 1,
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5 einen
Horizontalschnitt der Stellhülseneinheit
nach Linie V-V der 1 und
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6 einen
der 1 entsprechenden
Vertikalschnitt einer mit Vorspannzylindern ausgerüsteten Stellhülseneinheit
der Arbeitswalzenbiegevorrichtung.
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Das Quartowalzgerüst 1 nach den 1 bis 3 ist mit einer oberen und einer unteren
Arbeitswalze 2, 3 ausgerüstet, die in Arbeitswalzeneinbaustücken 4, 5 gelagert
sind, sowie mit einer oberen einer unteren Stützwalze 6, 7,
die in Stützwalzeneinbaustücken 8, 9 lagern.
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In die Fenster 12 der beiden
Walzenständer 10, 11 des
Quartowalzgerüstes 1 sind
jeweils zwei Stellhülseneinheiten 13, 13 einer
Arbeitswalzenbiegevorrichtung integriert.
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Die Stellhülseneinheiten 13 weisen
eine parallel zur vertikalen Walzenachsenebene 14-14 eingebaute
Führungssäule 15 auf,
die aus einem oberen und einem unteren feststehenden Kolben
16, 17 besteht,
die an Halterungen 18, 19 der Walzenständer 10, 11 befestigt
sind und deren Kolbenstangen 20, 21 zusammengeschraubt
sind.
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Jede Stellhülseneinheit 13 umfaßt ferner eine
obere und eine untere innere Stellhülse 22, 23 mit
einer eine Greifnase 26 aufweisenden viereckigen Kopfplatte 24, 25,
einem zylindrischen Mittelteil 27, 28 und einem
zylindrischen Schaft 29, 30. Die inneren Stellhülsen 22, 23 besitzen
abgestufte, zylindrische Bohrungen 31a, 31b; 32a, 32b zum
vertikalen Verschieben auf dem oberen und dem unteren Kolben 16, 17 und
deren Kolbenstangen 20, 21.
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Der obere Kolben 16, dessen
Kolbenstange 20 und die obere innere Stellhülse 22 bilden
eine obere Ringkammer 33, und der untere Kolben 17, dessen
Kolbenstange 21 und die untere innere Stellhülse 23 bilden
eine untere Ringkammer 34. Die über Kanäle 35, 36 in
den Kolbenstangen 20, 21 miteinander verbundenen
Ringkammern 33, 34 der Stellhülseneinheiten 13 sind
mit Drucköl
zur Ausführung
einer in Pfeilrichtung a, b nach innen gerichteten Stellbewegung
der mittels der Nasen 26 an den Außenflächen 39 von Stützansätzen 37, 38 der
Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 angreifenden
inneren Stellhülsen 22, 23 für eine negative
Biegung der Arbeitswalzen 2, 3 beaufschlagbar.
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Jede Stellhülseneinheit 13 ist
ferner mit zwei weiteren koaxial zu den beiden inneren Stellhülsen 22, 23 zwischen
deren Kopfplatten 24, 25 angeordneten äußeren Stellhülsen 40, 41 mit
einer viereckigen Außenkontur 42 ausgerüstet, wobei
beide Stellhülsen 40, 41 einen
nach innen gerichteten, zylindrischen Ansatz 43, 44 aufweisen,
die untere äußere Stellhülse 41 mit
ihrem Ansatz 44 und einem Dichtring 45 in einen
Ringraum 46 der oberen äußeren Stellhülse 40 eintaucht
und mit diesem eine geschlossene Ringkammer 47 bildet,
die obere äußere Stellhülse 40 mit
ihrer abgestuften Bohrungswand 48a, 48b auf dem
Mittelteil 27 und dem Schaft 29 der oberen inneren
Stellhülse 22 und
mit dem zylindrischen Ansatz 43 auf dem Schaft 30 der
unteren inneren Stellhülse 23 und
die untere äußere Stellhülse 41 mit
ihrem zylindrischen Ansatz 44 auf dem Mittelteil 28 der
unteren inneren Stellhülse 23,
dem zylindrischen Ansatz 43 der oberen äußeren Stellhülse 40 und
in dem Ringraum 46 derselben vertikal verschiebbar ist.
Die von den beiden äußeren Stellhülsen 40, 41 gebildete
Ringkammer 47 ist mit Drucköl zur Ausführung einer in Pfeilrichtung
c, d gerichteten Stellbewegung der mittels Anschlagkanten 49, 50 an den
Innenflächen 51 der
Stützansätze 37, 38 der
Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 angreifenden äußeren Stellhülsen 40, 41 für eine positive
Biegung der Arbeitswalzen 2, 3 beaufschlagbar.
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Die Arbeitswalzenbiegevorrichtung
ist mit einer Einrichtung zum Lösen
der Greifnasen 26 der inneren Stellhülsen 22, 23 und
der Anschlagkanten 49, 50 der äußeren Stellhülsen 40, 41 der
Stellhülseneinheiten 13 von
den Stützansätzen 37, 38 der
Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 beim
Ausbau der Arbeitswalzen 2, 3 ausgestattet. Die
Einrichtung zur Freigabe der Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 weist
eine von der oberen inneren Stellhülse 22 und der oberen äußeren Stellhülse 40 gebildete
Ringkammer 52 und eine in dem Ringraum 46 der
oberen äußeren Stellhülse 40 mit
dem zylindrischen Ansatz 44 der unteren äußeren Stellhülse 41 gebildete
Ringkammer 53 auf, die durch den Dichtring 45 am zylindrischen
Ansatz 44 der unteren äußeren Stellhülse 41 gegen
die Ringkammer 47 für
die positive Biegung der Arbeitswalzen 2, 3 und
durch einen weiteren Dichtrahmen 54 an der oberen äußeren Stellhülse 40 nach
außen abgedichtet
ist.
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Die beiden Ringkammern 52, 53 sind
durch einen Kanal 55 in der oberen äußeren Stellhülse 40 miteinander
verbunden und mit Drucköl
beaufschlagbar. Die in Axialrichtung druckbeaufschlagten Ringflächen 52a, 52b der
von der oberen inneren Stellhülse 22 und
der oberen äußeren Stellhülse 40 gebildeten
Ringkammer 52 sind größer als
die in Axialrichtung druckbeaufschlagten Ringflächen 53a, 53b der von
dem zylindrischen Ansatz 44 der unteren äußeren Stellhülse 41 und
der oberen äußeren Stellhülse 40 gebildeten
Ringkammer 53, derart, daß die auf die obere innere
Stellhülse 22 und
die obere äußere Stellhülse 40 wirkende
Stellkraft größer als
die auf die untere äußere Stellhülse 41 wirkende
Stellkraft ist. Dieses Stellkraftverhältnis bewirkt, daß beim Beaufschlagen
der beiden Ringkammern 52, 53 mit Drucköl für einen
Arbeitswalzenwechsel die obere innere Stellhülse 22 in Pfeilrichtung
c nach oben gegen den feststehenden oberen Kolben 16 und
die beiden äußeren Stellhülsen 40, 41 zusammen
mit der unteren inneren Stellhülse 23 gegen
den feststehenden unteren Kolben 17 in Pfeilrichtung d
nach unten verschoben werden, so daß sich die Greifnasen 26 der oberen
und der unteren inneren Stellhülse 22, 23 und die
obere äußere Stellhülse 40 mit
der Anschlagkante 49 von den Stützansätzen 37, 38 des
oberen und des unteren Arbeitswalzeneinbaustücks 4, 5 lösen und
anschließend
die untere äußere Stellhülse 41 durch
die auf diese wirkende, durch den Druck in der Ringkammer 53 erzeugte
Stellkraft und die obere äußere Stellhülse 40 entgegen
der auf diese wirkenden, durch den Druck in der Ringkammer 52 erzeugten Stellkraft
um einen kleinen Stellhub von wenigen Millimetern in Pfeilrichtung
c nach oben angehoben werden und sich die untere äußere Stellhülse 41 mit
ihrer Anschlagkante 50 von dem Stützansatz 38 des unteren
Arbeitswalzeneinbaustückes 5 löst (3).
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Beim Aus- und Einbau der Arbeitswalzen 2, 3 werden
sowohl die Ringkammern 33, 34 für die negative
Arbeitswalzenbiegung als auch die Ringkammer 47 für die positive
Arbeitswalzenbiegung drucklos bzw. in Schwimmstellung geschaltet.
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Die Ringkammern 52, 53 werden
für bzw. während des
kompletten Walzenwechselvorgangs unter Druck gesetzt, um die Aus-
bzw. Einbaustellung der Stellhülsen 22, 23; 40, 41 zu
fixieren und einen ausreichenden Freiraum zu den Stützansätzen 37, 38 der
Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 zu
gewährleisten.
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Die inneren Stellhülsen 22, 23 und
die äußeren Stellhülsen 40, 41 der
Stellzylindereinheiten 13 der Biegevorrichtung sind mit
Verschleißplatten 56–59 auf
Führungen 60 in
den Fenstern 12 der Walzenständer 10, 11 des
Quartowalzgerüstes 1 verschiebbar
angeordnet (3).
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Die äußeren Stellhülsen 40, 41 mit
ihrer viereckigen Außenkontur 42 weisen
Anlage- und Führungsflächen 61, 62 für die Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 auf,
wobei die Anlage- und Führungsflächen 61, 62 der
Stellhülsen 40, 41 zusätzlich als
Verdrehsicherung für
die Stellhülseneinheit 13 dienen.
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Die Nasen 26 der unteren
inneren Stellhülsen 23 der
Stellhülseneinheiten 13 für die negative Arbeitswalzenbiegung
bilden Schienenabschnitte der Innenschienen zum Aus- und Einfahren
der Arbeitswalzen 2, 3 mit den mit Doppelrädern ausgestatteten Arbeitswalzeneinbaustücken 4,
5 beim Arbeitswalzenwechsel. Lücken
und Kantenbrüche
an den Innenschienen werden durch die Doppelräder der Arbeitswalzeneinbaustücke überwunden.
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Die von der Führungssäule 15, den beiden inneren
Stellhülsen 22, 23 und
der oberen äußeren Stellhülse 40 gebildete
Kammer 63 sowie die von der unteren inneren Stellhülse 23 und
den beiden äußeren Stellhülsen 40, 41 gebildete
Kammer 64 der Stellhülseneinheiten 13 werden über Kanäle 65, 66 in
der Führungssäule 15 und
in der unteren inneren Stellhülse 23 entlüftet (1).
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Gemäß 6 kann die Arbeitswalzenbiegevorrichtung
mit paarweise in die Führungssäulen 15 der
Stellhülseneinheiten 13 in
den Fenstern 12 der beiden Walzenständer 10, 11 des
Quartowalzgerüstes 1 eingebauten
hydraulischen Vorspannzylindern 67, 68 ausgerüstet werden,
deren Zylinderkammern 69, 70 über nicht dargestellte Kanäle in den
Führungssäulen 15 miteinander
verbunden sind und deren Stellkolben 71, 72 auf
die Einbaustücke 8, 9 der oberen
und der unteren Stützwalze 6, 7 wirken.
Die Vorspannzylinder 67, 68 sind mit Rückstellfedern 73 für eine Rückstellung
der Stellkolben 71, 72 beim Ausbau der Stützwalzen 6, 7 ausgestattet.
Die Vorspannzylinder 67, 68 dienen zum Vorspannen
des Quartowalzgerüstes 1,
zum Ausbalancieren der oberen Stützwalze 6 und
zum Anheben der oberen Stützwalze
6 beim Aus- und Einbau der Arbeitswalzen 2, 3.
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Die vorbeschriebene in ein Quartowalzgerüst eingebaute
Walzenbiegevorrichtung ist ferner für Sextowalzgerüste geeignet,
wobei dann die Zwischenwalzenbiegevorrichtung mit Vorspannzylindern,
deren Stellkräfte
auf die Stützwalzeneinbaustücke des
Sextowalzgerüstes
wirken, ausgerüstet
ist, und eine zweite Walzenbiegevorrichtung den Arbeitswalzen zugeordnet
wird.
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- 1
- Quartowalzgerüst
- 2
- obere
Arbeitswalze
- 3
- untere
Arbeitswalze
- 4
- oberes
Arbeitswalzeneinbaustück
- 5
- unteres
Arbeitswalzeneinbaustück
- 6
- obere
Stützwalze
- 7
- untere
Stützwalze
- 8
- oberes
Stützwalzeneinbaustück
- 9
- unteres
Stützwalzeneinbaustück
- 10
- Walzenständer von 1
- 11
- Walzenständer von 1
- 12
- Fenster
von 10, 11
- 13
- Stellhülseneinheit
- 14-14
- Walzenachsenebene
von 2, 3 und 6, 7
- 15
- Führungssäule
- 16
- oberer
Kolben
- 17
- unterer
Kolben
- 18
- Halterung
für 16
- 19
- Halterung
für 17
- 20
- Kolbenstange
von 16
- 21
- Kolbenstange
von 17
- 22
- obere
innere Stellhülse
- 23
- untere
innere Stellhülse
- 24
- Kopfplatte
von 22
- 25
- Kopfplatte
von 23
- 26
- Greifnase
an 24, 25
- 27
- zylindrisches
Mittelteil von 22
- 28
- zylindrisches
Mittelteil von 23
- 29
- zylindrischer
Schaft von 22
- 30
- zylindrischer
Schaft von 23
- 31a
- Bohrung
von 22
- 31b
- Bohrung
von 22
- 32a
- Bohrung
von 23
- 32b
- Bohrung
von 23
- 33
- obere
Ringkammer (negative Arbeitswalzenbiegung)
- 34
- untere
Ringkammer (negative Arbeitswalzenbiegung)
- 35
- Verbindungskanal
in 20
- 36
- Verbindungskanal
in 21
- 37
- Stützansatz
an 4
- 38
- Stützansatz
an 5
- 39
- Außenfläche von 37, 38
- 40
- obere äußere Stellhülse
- 41
- untere äußere Stellhülse
- 42
- viereckige
Außenkontur
von 40, 41
- 43
- zylindrischer
Ansatz von 40
- 44
- zylindrischer
Ansatz von 41
- 45
- Dichtring
von 41
- 46
- Ringraum
von 40
- 47
- Ringkammer
in 46 (positive Arbeitswalzenbiegung)
- 48a
- Bohrungswand
von 40
- 48b
- Bohrungswand
von 40
- 49
- Anschlagkante
von 40
- 50
- Anschlagkante
von 41
- 51
- Innenfläche von 37, 38
- 52
- Ringkammer
(Lösevorrichtung
für 4, 5)
- 52a
- Ringfläche von 52
- 52b
- Ringfläche von 52
- 53
- Ringkammer
(Lösevorrichtung
für 4, 5)
- 53a
- Ringfläche von 53
- 53b
- Ringfläche von 53
- 54
- Dichtrahmen
an 40
- 55
- Verbindungskanal
von 52, 53 in 40
- 56
- Verschleißplatte
von 22
- 57
- Verschleißplatte
von 23
- 58
- Verschleißplatte
von 40
- 59
- Verschleißplatte
von 41
- 60
- Führung in 12 für 22, 23; 40, 41
- 61
- Anlage-
und Führungsfläche von 40 für 4
- 62
- Anlage-
und Führungsfläche von 41 für 5
- 63
- Kammer
gebildet von 15, 22, 23, 40
- 64
- Kammer
gebildet von 23, 40, 41
- 65
- Kanal
in 15 zum Entlüften
von 63
- 66
- Kanal
in 23 zum Entlüften
von 64
- 67
- Vorspannzylinder
in 15
- 68
- Vorspannzylinder
in 15
- 69
- Zylinderkammer
von 67
- 70
- Zylinderkammer
von 68
- 71
- Stellkolben
von 67
- 72
- Stellkolben
von 68
- 73
- Rückstellfeder
von 71, 72
- a,
b
- Stellbewegung
von 22, 23 (negative
-
- Arbeitswalzenbiegung)
- c,
d
- Stellbewegung
von 40, 41 (positive
-
- Arbeitswalzenbewegung)