DE1800569C - Ringwalzwerk mit beidseitig gelagertem Walzdorn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ringwalzwerk mit einer im Walzwerksruhmen drehbar gelagerten Tellerwalze und einem gegen die Tellerwalze zustellbaren, beidseitig gelagerten drehbaren Walzdorn.

Bei derartigen Ringwalzwerken ist der Walzdorn beim Überstreifen des Ringrohlings und beim Abnehmen des fertig gewalzten Ringes fliegend, d. h. einseitig gelagert. Während des eigentlichen Walzprozesses wird sein freies Ende zusätzlich abgestützt, um die Biegebeanspruchung und damit die Abbiegung des Walzdornes — der normalerweise mit Rücksicht auf den beim Lochen des Ringrohlings entstehenden Materialverlust möglichst dünn ausgeführt werden muß — gering zu halten. Zur Abstützung des freien Endes werden insbesondere schwenkbare oder heb- und senkbare Gegenhalter verwendet, (deutsche Auslegeschrift 1188 544 und USA.-Pa';entschrift 2 035 59S) die am die Zustellung des Walzclornes bewirkenden Schlitten gelagert sind. Die für das Be- und Entlader, des Walzdornes notwendige Beweglichkeit des Gegenhalters bewirkt, daß bei vertretbarem konstruktivem Aufwand die Abstützung des freien Walzdornendes in bezug auf ihre Nachgiebigkeit nicht der Lagerung des anderen Walzdornendes gleichwertig ausgeführt werden kann. Das hat zur Folge, daß unter dem Einfluß der Walzkraft das freie Ende des Walzdornes von der Tellerwalze abgedrängt wird und der von den Arbeitsflächen der Tellerwalze und des Walzdornes gebildete Walzspalt trotz der zum Auscleichcn der Walzdorndurchbiegung vorgesehenen Bombierung des Wabdorne^c nicht parallel bleibt. Hierdurch ergeben sich Abweichungen von der gewünschten Ringform, die zu c höhten Bearbeitungszugaben zwingen und insbesondere bei der Herstellung von Ringen aus sehr teuren und schwer zu bearbeitenden Werkstoffen — wie z. B. Titan — die Werkstückkosten stark erhöhen.

Man hat diese Nachteile dadurch zu \ermeiden versucht, daß man die von der Walzkraft hervorgerufenen Verformungen durch zusätzliche Formkorrekturen der Walzflächcn von Walzdorn und/oder Tellerwalze ausgleicht. Man kann hierbei jedoch nur einen bestimmten, aus axialer Ringbreite und Walzkraft resultierenden Belastungsfall berücksichtigen. Daher führt dieser Weg, insbesondere bei universell einzusetzenden Ringwalzwerkcn, die zwar für große axiale Rinu'»reiten und hohe Walzkräfte ausgelegt sind. aber Ringe der verschiedensten Abmi sstiniicn und Werkstoffe wal/cn sollen, nicht zn befriedigender f ormgenauigkeit der gewalzten

I in ver ι liiedcnartiue Mclastungszustandi¹ berücksichtigen zu können, um wahrend des Walzprozesses Korrekturen der Ringquerschnittsform vornehmen /u kennen oder um bei Bedarf ohne Wal/enänderiing einen im hl par-il¹· Ich W.il/spalt einstellen zu können, liai man nach nicht vcrolfcnllichte.il Vorschlügen den dcgcnhalkr für das freie Walzdornende se verstellbar gemacht, daß das freie Wal/dorncndc zur Tcllerwal/.e hin oder von ihr weg vnrgespnnn werden kann.

Bei den bekannten Walzwerken ist der Walzdorn im Sinne de-i Festigkeitslehre als einseitig eingespannter 1¹TU₁UCr anzusehen, dessen freies Lndc während des Walzpro/L'sses zusätzlich abgestützt ist. Das größte l!iej.;einoment liegt im Bereich der [ünspann-MeIIe. in welchem der auswechselbare Waizdorn in seine Aufnahmchi'ilsc eingesetzt ist. Die Lagcrhrlnstungen der die Einspannung bewirkenden Lager sind sehr hoch. Die ungünstige Beanspruchung des Walzdornes vergrößert die Bruchgefahr. Die hohe Lagerbelastung und die aus ihr herrührenden Momente erfordern erheblichen konstruktiven Aufwand, um den die Zustellung des Walzdornes bewegenden Schlitten genügend steif auszubilden. Außerdem sind sehr ßfoße teure Lager mit großen Durchmessern erforderlich, die insbesondere für das Walzen dünnwandiger Ringe einen entsprechend großen Tellerwalzendurchmesser und damit hohe Werkzeugkosten bedingen.

Die aus den früher erwähnten Gründen vorteilhafte Vorspannbarkeit des Walzdornes führt bei ent-

sprechender Richtung der Vorspannung zu einer erheblichen zusätzlichen Erhöhung der Beanspruchungen von Lagern, Walzdorn und Schlitten mit für die einzelnen Betriebszustände nicht sicher rechnerisch erfaßbarer Kraftverteilung auf die einzelnen EIe-

ao mente. Der Vorteil der Vorspannbarkeit des Walzdornes muß also mit einer erheblichen Verteuerung des Walzwerkes erkauft werden.

Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, Ringe stark unterschiedlicher axialer Breite mit stark unterschiedlicher Walzkraft bei gleichbleibend hoher Formgenauigkiit des Ringquerschnittes zu walzen und darüber hinaus nach Wunsch Abweichungen von der Parallelität des Walzspaltes einstellen zu können, bei gegenüber den bekannten Ringwalzwerken we-

sentlich verringerter maximaler Beanspruchung der kritischen Stellen von Walzdorn, Walzdornlagerung und Walzdornschlitten. Durch Verringerung der größten Walzdornlagerbelastung können nicht nur kleinere und billigere Lager verwendet werden, es kann vielmehr auch der Abstand von Walzdorn und Tellerwalze verringert werden. Hierdurch werden neben dem Durchmesser der Tellerwalze auch die Länge des Walzdorngegenhalters und des gesamten Walzwerkes geringer, wodurch Gewicht und Kosten eingespart werden. Das maximale Biegemoment des Walzdornes liegt nicht mehr dort, wo der Walzdorn in seine Befestigungshülse eingesetzt ist und Kerbwirkungen od. dgl. die Festigkeit herabsetztende Einflüsse nicht zu vermeiden sind. Hierdurch werden die Betriebssicherheit erhöht und die Werkzeugkosten herabgesetzt. Schließlich ermöglichen die klar definierten Kraftwirkungen durch Herabsetzung der rechnerischen Sicherheitszuschläge eine w-.itere Verbilligung der Konstruktion.

Erreicht wird dies bei einem Ringwalzv/erk mit einer im Walzwerksrahmen drehbar gelagerten Tellerwalze und einem gegen die Tellerwalze zustellbaren, beidseitig gelagerten drehbaren Walzdorn, dessen eine Lagerung zum Bc- und Entladen des Walzdornes vom Walzdorn abhebbar ist, dadurch, deß beide Walzdornlageningen in der durch die Acl'sen von Tellerwalze und Walzdorn definierten Ebene verschwenkbar sind und wenigstens eine der Walzdornlagorungen unabhängig von der Zustellbewegung (2es

6a Wnlzdornes in ihrem Abstand von der Tellerwalze verstellbar ist. Die vorgeschlagene Verschwenkbarkeit der Walzdornlagcrungcn bewirkt, daß der Waizdorn im Sinne der Festigkeitslehre als beidseitig abgestützter Balken zu betrachten ist. Bei symmetrischer Belastung des Walzdornes durch die Walzkraft erhalten beide Lagerungen die gleiche Belastung. Auch bei unsymmetrischer Belastung ist die Summe der gesamten radialen Lagerkräfte gleich der Gesamt-

walzkraft. Zusätzliche Lqgerkräfte durch das Ein- Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in den

epannmomcnt des Walzdornes und durch das Vor- F i g. 1 bis 4 schematisch dargestellt, Es zeigt

■pannmoment treten nicht mehr auf. Durch den Ver- Fig. I einen Schnitt durch die für die Erfindung

licht auf die Einspannung des Walzdornes wird zwar wesentlichen Teile eines Ringwalzwerkes nach der

bei gleicher Walzkraft die Durchbiegung des Walz- 5 Schnittlinie D-D der Fig. 3,

domes im Bereich zwischen den beiden Walzdorn- Fig. 2 einen Schnitt nach der Schnittlinie A-A der

!«gerungen größer als bei der bisher üblichen Ein- Fig. 1,

•pannung des Walzdornes, doch kann dies durch ent- Fig. 3 einen Teilabschnitt nach der Srhnitt-

sprechende Bombierung des Walzdornes leicht aus- linie B-B der Fig. I₁ die Exzenterstellung ist zur

geglichen werden. Die Verschwenkbarkeit der Walz- »ο Verdeutlichung gegenüber Fig. 1 versetzt ge-

dornlagerungen kann mit allen bekannten Mitteln der zeichnet,

Lagerungstechnik, wie Lager mit balligen Stutz- oder Fig. 4 einen Schnitt nach der Schnittlinie C-C der

Laufflächen od. dgl. erreicht werden. Eine in bezug Fig. 1.

auf die Lagerd-jrchmesser und damit die Gesamt- Im im einzelnen nicht dargestellten Walzwerksrahküsten besonders günstige Ausführung ergibt sich »5 men 1 ist die Tellerwalze 2 um die Achse 3 drehbar dann, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Er- gelagert und durch einen nicht dargestellten Antrieb findung die Lagergehäuse der Walzdornlagerungen antreibbar. Im Walzwerksrahmen 1 ist der Schlit-Itm je eine senkrecht zur durch die Achsen von Teller- ten 4 für die Lagerung und Zustellung des Walzdor-Vrulze und Walzdorn definierten Ebene stehende nes S mit Hilfe des am Walzwerksrahmen 1 befestig-Achse schwenkbar sind. Bei unsymmetrischer BeIa- ao ten Kolbens 6 m»J des ."n Schlitten 4 befestigten Zyttung des Walzdornes, d. h. beim Walzen von Ringen, linders 7 radial zur Telierwaize 2 zustellbar. Die KoI-ticren axiale Breite geringer ist aL die für das Walz- ben und Zylinder für den Rückzug des Schlittens 4 werk größtmögliche, wird die nicht abhebbare Walz- sind nicht dargestellt. Der Walzdorn 5 ist um die ilornlagerung, die auch noch die in axialer Richtung Achse 8 frei drehbar. Sein unteres Ende 9 ist in eine auf den Walzdorn wirkenden Kräfte aufzunehmen -5 Befestigungshülse 10 eingesetzt und mit ihr durch hat, durch größere radiale Kräfte beansprucht als die eine Schraube 11 verbunden. Die Befestigungshülse übhebbare Walzdornlagerung. Um auch bei wechseln- 10 ist mit Hilfe von Querlagern 12 und eines Längsden Walzprogrammen die Lager optimal ausnutzen lagers 13 im Lagergehäuse 14 drehbar gelagert. Das zu können und ungefähr gleiche Lebensdauer aller Lagergehäuse 14 ist duich Zapfen 15, 16, deren Lager bei günstigen Abmessungen zu erreichen, ist 30 Achse 17 senkrecht zur durch die Achsen 3 und 8 es oft vorteilhaft, nach einem weiteren Vorschlag nur von Tellerwalze 2 und Walzdorn 5 definierten Ebene das Lagergehäuse der nicht abhebbaren Walzdorn- steht, im Schlitten 4 um einen kleinen Winkel lagerung^m wenigstens eine der Walzdornlagerungen schwenkbar gelagert. Das obere konische Ende 18 in einem Lagergehäuse angeordnet ist, das um eine des Walzdornes 5 ist in eine abhebbare Lagerhülse senkrecht zur durch die Achsen von Tellerwalze und 35 19 eingesetzt, die mit Hilfe eines Pendelrollenlager. Walzdorn definierten Ebene stehende Achse schwenk- 20 im Gegenhalterarm 21 drehbar ist. Der Gegenbar ist. Bei unsymmetrischer Belastung des Walz- halterarm 21 ist um die zur Achse \7 parallele Achse domes, d. h. beim Walzen von Ringen, deren axiale 22 der Exzenterscheiben 23, 24 durch einen nicht Breite geringer ist als die für das Walzwerk größt- dargestellten Schwenkantrieb schwenkbar. Die mögliche, wird die nicht abhebbare Walzdornlage- 40 Exzenterscheiben 23, 24 sind auf einer Welle 25 berung, die auch noch die in axialer Richtung auf den festigt, welche in Wangen 26,27 des Schlittens 4 dreh-Walzdorn wirkenden Kräfte aufzunehmen hat, durch bar gelagert und mit Hilfe eines in seinen Einzelgrößeie radiale Kräfte beansprucht als die abhebbare heiten nicht dargestellten Antriebs 28 schwenkbar ist. Wplzdornlagerung. Um auch bei wechselnden Walz- 29 ist ein Ring während der Verwalzung, 30 ist ein Programmen die Lager optimal ausnutzen zu können 45 am Schlitten 4 befestigter Walztisch zum Abstützen Und ungefähr gleiche Lebensdauer aller Lager bei der Ringe 29.

günstigen Abmessungen zu erreichen, ist es daher oft Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende: vorteilhaft, nut bei der nicht abhebbaren Walzdorn- Zum Beladen des Walzdornes 5 mit einem Ring-Rohtagerung das Lagergehäuse um eine senkrecht zur ling befindet sich der Schlitten 4 in der in bezug auf dutch die Achsen von Tellerwalze und Walzdorn de- 30 Fig. 1 rechten, nicht dargestellten EnJstellung. De/ linierten Ebene stehende Achse schwenkbar z·· Gegenhalterarm 21 ist durch seinen Schwonkantrieb machen, während die obere Walzdornlagerung hochgeklappt. Zumindest in dieser Stellung des durch Verwendung eines Pendelrollenlagers od. dgl. Schlittens 4 ist die Schwenkbarkeit des Lagergehäuftchwenkbar ist. Die Verstellbarkeit der einen Walz- ses 14 um die Achse 17 so begrenzt, daß der Ringtlornlagerung, unabhängig von der Zustellbewegung 55 Rohling ohne Schwierigkeit über den Walzdorn 5 getlcs Walzdornes, kann mit allen bekannten Mitteln, streift und das Aufsetzen der Lagerhülsj 19 auf das wie Keilverstellurg, Exzenterverstellung, Gewinde- obere konische Ende 18 des Walzdornes 5 beim Herspindeln od. HgI., bewirkt werden. Als besonders ein- unterklappen des Gegenhalterarmes 21 möglich ist. fache, bequem zu betätigende und preisgünstige Nachdem der Gegenhalterarm 21 heruntergeklappt Lösung schlägt die Erfindung für ein Ringwalzwerk 60 ist, wird der Schlitten 4 durch Beaufschlagen des KoI-mit einem Gegenhalterarm für die abhebbare Walz- bens 6 nach links verschoben. Wenn Kraftschluß zwidornlagernng, der am die Zustellung des Walzdornes sehen dtr sich drehenden Tellerwalze I, dem Ring 29 bewirkenden Schlitten befestigt und um eine Achse und dem Walzdorn 5 erreicht ist, beginnt der Walzschwenkbar isi, die rechtwinklig zu der durch die prozeß. Bei symmetrischer Belastung des Walzdor-Achsen von Tellerwalze und Walzdorn gelegten 65 nes 5 durch die Walzkraft erleiden die Querlager 12 Ebene verläuft, vor, daß die Lage der Schwenkachse und das Pendelrollenlager 20 gleiche radiale BeIafür den Gegenhaitearm im Schlitten mittels verstell- stungen. Das Lagergehäuse 14 und das Pendelrollenbarer Exzenter veränderbar ist. lager 20 stellen sich entsprechend der Durchbiegung

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des Walzdornes 5 ein. Zum Walzen von zylindrischen Ringen ist der Walzdorn 5 so gestaltet, daß bei der am häufigsten vorkommenden Belasuing die der Tellerwalze 2 zugekehrte Mantellinie des Wab'.dornes gerade — und bei entsprechender Einstellung der Exzenterscheiben 23, 24 parallel — zur gegenüberliegenden Mantellinic der Tellerwalze 2 bleibt. Beim Walzen von niedrigeren Ringen wird der Wal/.dorn 5 iC/ der Weise·, unsymmetrisch belastet, daß die Querlager 12 höher beansprucht werden als das Pendelrollenlager 20. Diesem Umstand ist durch Auslegung der Querlager 12 für höhere rechnerische Lebensdauer Rechnung getragen. Die unsymmetrische Belastung des Walzdornes S hat eine gegenüber der symmetrischen Belastung geänderte Biegelinie des Walzdornes zur Folge. Um hieraus herrührende Formfehler des gewalzten Ringes so gering wl·; möglich zu halten, kann durch entsprechende Verstellung der Exzenterscheiben 23, 24 mit Hilfe des Antriebes 28 die geometrisch wirksame Länge des Gegenhalter- ao armes 21 — d. h. der Abstand des Pendelrollenlagers 20 von der Welle 25 — so verändert weiden, daß ein nahezu paralleler Walzspalt zwischen Tellerwab'.e und Walzdorn entsteht. Auch wenn bewußt leicht konische Ringe ohne Änderung der Walzen gewalzt werden sollen — etwa um einer Tendenz ;tum Hochsteigen der Ringe beim Walzen entgegenzuwirken — oder während des Walzprozesses erforderlich werdende Formkorrekturen vorgenommen weiden sollen, so ist das durch entsprechende Verdrehung der ₃,₅ Exzenterscheiben 23, 24 mit Hilfe des Antriebs 28 möglich.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ringwalzwerk mit einer im Walzwerksrahmen drehbar gelagerter Tellerwalze und einem ;;egen die Tellerwalze ζ jstellbaren, beidseitig gelagerten drehbaren Wakdorn, dessen eine Lagerung zum ße- und Entladen des Walzdornes vom Walzdorn abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Walzdornlagerungen (14, ;!0) in der durch die Achsen (3, 8) von Tellerwalze (2) und Walzdorn (5) definierten Ebene verschwenkbar sind und wenigstens eine der Walzdornlagerungen (20) unabhängig von der Zu-5tellbewej>ung des Walzdornes (5) in ihrem Abftand von der Tellcrwalz¹; (2) verstellbar ist.

2. Ringwalzwerk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Walzdornlagerungen (U!, 13) in einem Lagergehäuse (14) angeordnet is;t, das um eine senkrecht zur durch die Achsen (3, 8) von Tellerwalze (2) und Walzdorn (5) definierter» Ebene stehende Achse (17) schwenkbar ist.

3. Ringwalzwerk nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit einem Gegcinhalterarm für die abhebbare Walzdornlagerurig, der am die Zustellung de" Walzdornes bewirkenden Schlitten befestigt und um eine Achse schwenkbar ist, die senkrecht zn der durch die Achsen (3, 8) von Tellerwalze (:l) und Walzdorn (5) gelugten Ebene verläuft, dadurch gekennzeichnet, da8 die Lage der Schwenkachse (22) für den Gegenhalterarm (21) im Schlitten (4) mittels veistellbarer Exzenter (23, 24) veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen