DE2848440C2 - Walzgerüst - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum Walzen von schwer verformbaren, wenig bildsamen Metallen und Legierungen auf der Grundlage von beispielsweise Nickel, Wolfram, Molybdän und Niob.

Die industrielle Verarbeitung solcher Werkstoffe ist arbeitsaufwendig und mit hohen Verlusten an den knappen und teuren Metallen und Legierungen W verbunden. Stäbe aus warmfesten Nickellegierungen werden durch Walzen auf Duo-Walzwerken nur bis zu einem Durchmesser von 35 bis 40 mm unter industriellen Bedingungen hergestellt, während kleinere Querschnittsabmessungen durch Freiformschmieden und foindkneten erhalten werden. Diese Verfahren sind arbeitsaufwendig und wenig leistungsfähig.

Schwer verformbare, wenig bildsame Metalle und Legierungen lassen sich erfolgreich durch Walzen in Vielwalzenkalibern aus drei, vier oder mehr in einer gemeinsamen Ebene liegenden Walzen umformen. In diesen Kalibern stellen sich durch allseitiges Zusammendrücken günstige Spannungszustände ein, die die Bildsamkeit der Werkstoffe steigern. Das Walzen in Vielwalzenkalibern zeichnet sich durch eine geringe Breitung und eine hohe Stichabnahme aus. Diese Besonderheiten erlauben ein Walzen von hochwertigen Erzeugnissen wie Formprofile und Drähte.

Jedoch sind die bekannten Walzgerüste mit Vielwalzenkalibern nur zum Walzen von niedriglegierten Stählen gedacht und eignen sich nicht für das Walzen von Metallen und Legierungen mit einem Formänderungswiderstand, der um ein 4- bis 8faches höher ist als der von niedriglegierten Stählen. Zu den konstruktiven Besonderheiten der Walzgerüste mit Vielwalzenkalibern gehört der begrenzte Raum, in welchem die Lager für die Arbeitswalzen unterzubringen sind. Bei üblichen Walzgerüsten mit Vielwalzenkalibern sind die Lager zu beiden Seiten der die Arbeitswalze tragenden Achse angeordnet, wodurch sich eine Verminderung der Maße der Lager und mithin der Belastbarkeit der Arbeitswalze ergibt

Es sind jedoch auch Walzgerüste bekannt, an deren Ständern Einbaustücke mit daran fliegend befestigten Achsen für die Arbeitswalzen angebracht sind. Von einem solchen geht die vorliegende Erfindung aus und betrifft konkret ein Walzgerüst zum Längswalzen von Stäben und Knüppeln usw. mit radial zum Walzgut angeordneten Walzen, die auf aus Einbaustücken herausragenden Achsen drehbar sind und von denen mindestens eine über eine Antriebswelle antreibbar ist, die an dem das Achsende überragenden Teil des Walzenkörpers über eine Stirnverzahnung angreift Ein solches Walzgerüst ist aus dem SU-Erfinderschein 2 08 643 bekannt

Bei der bekannten Ausbildung sind die fliegenden Achsen hohl ausgeführt und nehmen die Antriebswellen auf, die mit den Arbeitswalzen mittels Keilwellenverbindungen gekoppelt sind.

Zwar können wegen der Unterbringung der Lager innerhalb der Arbeitswalzen des bekannten Walzgerüstes die Lagermaße recht groß gewählt werden und somit eine Erhöhung der Belastbarkeit der Arbeitswalzen erzielt werden, jedoch unterliegt die Wahl der Abmessungen der Antriebswellen erheblichen Einschränkungen, da diese im Hohlraum der fließenden Achsen untergebracht -werdet: müssen und eine Vergrößerung dices Hohlraumes zu einer Festigkeitsverminderung der fliegenden Achse führen würde.

Dieser Nachteil macht es schwierig, in die Arbeitswalzen die großen Drehmomente einzuleiten, die zum Walzen von schwer verformbaren Metallen und Legierungen erforderlich sind.

Aus der DE-OS 23 03 467 ist noch ein Walzgerüst bekannt, in dem fliegend angeordnete Walzen auf einem fest in einem Einbaustück angeordneten massiven Zapfen gelagert sind. Hier hande!: z~> sich jedoch um die Stützwalzen eines Quartogerfcis, so daß sich die Probleme der Einleitung großer Drehmomente nicht stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Walzgerüst zu schaffen, in dem die Arbeitswalzen sowohl große Kräfte aufnehmen können, als auch große Drehmoment-: in sie eingeleitet werden können, so daß das Walzen von schwer verformbaren Metallen und Legierungei möglich wird.

Ausgehend von dem gattungsgemäß vorausgesetzten Walzgerüst wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Achse ein fest am Einbaustück angeordneter Zapfen ist und daß die Antriebswelle vom Zapfen wegführend angeordnet ist.

Bei einer solchen Ausbildung hat der Konstrukteur weitestgehende Freiheit in der Dimensionierung der Arbeitswalzenlager und deren Achszapfen sowie der Antriebswellen.

Es ist zweckmäßig, wenn mindestens eines der

Einbaustücke unter einem Winkel zusammenlaufende Seitenflächen aufweist, an deren jeder ein Arbeitswalzenzapfen rechtwinklig aufragt Diese Bauart verringert die Zahl der Bauelemente des Walzgerüstes, wobei der Aufbau des Walzgerüstes vereinfacht und der Betrieb erleichtert wird. .

Ebenso zweckmäßig ist die Einleitung des Drehmoments von der Antriebswelle in die Arbeitswalze Ober eine Hülse, an deren Innenfläche Zähne ausgebildet sind, die mit tonnenförmigen Zähnen der Antriebswelle in Eingriff stehen, wobei an der Außenfläche der Hülse KeOe vorhanden sind, welche mit Keilen der Arbeitswalzen in Eingriff stehen. Dabei sollen die Berührungsflächen zwischen den Keilen der Hülse und der Arbeitswalze größer sein als die Berührungsfläche zwischen den tonnenförmigen Zähnen der Antriebswelle und den Zähnen der Hülse.

Eine solche Hüls»· ids Zwischenelement der Drehmomentübertragung ν -rringert erheblich die Flächenpressungen zwischen der Antriebswelle und dem Walzenkörper. Verschlissen iverden nur die leicht ersetzbaren Hülsen, während die Arbeitswalzen einen verhältnismäßig geringen Verschleiß erfahren - und eine hohe Lebensdauer erreichen.

Es ist schließlich vorteilhaft, in dem die Arbeitswalze tragenden Zapfen eine zentrale Gewindebohrung auszuführen, in die ein Bolzen einschraubbar ist, dessen Kopf einen größeren Durchmesser als der der Antriebswelle aufweist und der den Innenring des Lager; der Arbeitswalze hält Bei einer solchen Ausbildung wird ein verhältnismäßig schneller und einfacher Zusammenbau und Auseinandernehmen der Arbeitsweise und der auf dem fliegenden Achszapfen sitzender Lager möglich.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt .

Fig. 1 ein Walzgerüst mit einem Kaliber aus vier angetriebenen Arbeitswalzen in einem parallel zur Walzrichtung-gelegten Schnitt;

F i g. 2 den Querschnitt nach der Linie IMI der F i g. 1;

Fig.3 ein Walzgerüst mit einem Vierwalzenkaliber, in dem zwei Arbeitswalzen angetrieben sind, im Querschnitt;

Fig.4 ein Walzgerüst mit einem Kaliber aus drei angetriebenen Arbeitswalzen im Querschnitt;

Fig.5 ein Walzgerüst mit einem Dreiwalzenkaliber, bei dem eines der Einbaustücke zwei Arbeitswalzen trägt, im Querschnitt;

Fig.6 ein Walzgerüst mit einem Vierwalzenkaliber und zwei je zwei Arbeitswalzen tragenden Einbaustükken im Querschnitt;

Fig.7 die Baugruppe A in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 8 ein fliegend gelagerter Achszapfen mit einer mittels eines Bolzens arretierten Arbeitswalze;

F i g. 9 die Anordnung nach F ΐ g. 8 bei der Abnahme der Arbeitswalze vom Achszapfen.

Das Walzgerüst mit einem Vierwalzenkajiber gemäß F i g. 1,2 besitzt einen rahmenartigen Ständer 1, in dem ein Wechselrahmen 2 zur Unterbringung von vier Einbaustücken 3 befestigt ist Die Einbaustücke 3 sind innerhalb des Wechselrahmens 2 mit Hilfe von Keilwerken 4 gehalten, die gleichzeitig eine Verstellung der Lage der Einbaustücke in Querrichtung relativ zu der Walzachse a ermöglichen. Die Abstützung der Einbaustücke 3 innerhalb des Ständers 1 erfolgt ebenfalls über Keilwerke 25, die eine Verstellung der Einbaustücke in zur Walzenachse a radialer Richtung ermöglichen. ,. '^?

An jedem Einbaustück 3 ist ein Zapfen S fliegend befestigt, der die Achse einer Arbeitswaize darstellt und diese trägt Dabei ist jede Arbeitswalze 6 aus einem Reifen 7 und einem Walzenkörper 8 mittels in dessen Innerem sitzenden Lagern 9 auf dem Achszapfen 5 angeordnet und durch einen Bolzen 10 festgehalten.

Die Übertragung der Antriebsdrehmomentes auf

to jede Arbeitswalze 6 geschieht durch Antriebswellen 11, die vom Achszapfen 5 wegführend angeordnet sind. Die freien Enden des Achszapfens 5 und der Antriebsweile 11 liegen in unmittelbarer Nähe einander gegenüber, wobei die Antriebswelle am Körper 8 der Arbeitswaize 6 angreift

Das andere Ende der Antriebswelle 11 ist nut der Hohlwelle 12 eines Untersetzungsgetriebes 13 verbunden. Die Hohlwelle 12 .wird über ein' Zahnrad 14 von einem Ritzel 15 getrieben, das auf einer Welle 16 sitzt, die über ein«? Kupplung" 17 mit einer an ihrem Ende ein Kegelritzel 19 tragenden Welle 18 v^bunden ist Das Kegelritzel IS kämmt mit einem Kegesrstl·20, !Bit dem ein Stirnrad 21 koaxial verbunden ist, das mit einem auf der Eingangswelle 23 eines Verteilergetriebes 24 sitzenden Ritzel 22 im Eingriff steht Die Eingangswelle 23 wird von einem nicht gezeigten Elektromotor angetrieben. :

Durch die Anordnung der Antriebswelle 11 auf der Seite des freien Endes des fliegenden Achszapfens 5 hat der Konstrukteur weitgehende Freiheii in der Festlegung der Abmessungen der Antriebswelle gelassen, so daß auch sehr hohe Drehmomente auf die Arbeitswalzen 6 übertragen werden können, was es wiederum möglich macht, auch hochfeste, schwer verformbare Metalle und Legierungen zu walzen,'

F i g. 3 zeigt ein Walzgerüst mit vier Walzen, in dem zwei Arbeitswalzen 6 angetrieben sind. Deren Konstruktion ist ähnlich der vorstehend geschilderten. Die Arbeitswalzen 26 verfügen über keinen Antrieb un^sind auf in Einbaustücken 28 befestigten Achsen 27 gelagert Bei dieser Auslegung ist der Aufbau des Walzgerüstes

besonders einfach. Auch hier sind die Abmessungen der Antriebswellen 11 wegen ihrer Anordnung seitens der freien Enden der fliegenden Achszapfeii 5 nicht

•*5 beschränkt, und es können die für das Walzen von schwer verformbaren Metallen und Legierungen erforderlichen Drehmomente übertragen werden.

F i g. 4 zeigt ein Walzgerüst mit drei Arbeitswälzen 6 in einem Ständer la. Alle drei Arbeitswalzen 6 sind über Antriebswellen 11 mit einem nicht gezeigten Antrieb verbunden.

F i g. 5 zeigt ein Dreiwalzengerüst mit zwei angetriebenen Arbeitswalzen 6, die von einem gemeinsamen, am Ständer \b befestigten Einbaustück 29 mit zwei unter einem Winke) konvergenten Flächen 30 getragen werden. Von jeder Fläche 30 ragt rechtwinklig zu dieser der die Arbeitswalze 6 tragende fliegend befestigte Achszapfen 5 auf, wobei diese Achszapfen in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Die Arbeitswalze Jl ist nicht angetrieben.

Diese konstruktive Gestaltung des Einbaustflckes 29 gestattet es, die Anzahl der Bauteile innerhalb aus Walzgerüstes ohne Beeinträchtigung der Belastbarkeit zu verringern, den Aufbau zu vereinfachen und den Betrieb zu erleichtern.

F i g. 6 zeigt ein Walzgerüst mit einem Vierwalzenkaliber, das zwei am Ständer Ic abgestützte Einbaustücke 32 mit konvergenten Flächen 33 hat Von diesen Flächen

ragen die die Arbeitswalzen 6 und 31 tragenden Achszapfen 5 auf. Hierbei sind die Arbeitswalzen 6 angetrieben und die Arbeitswalzen 31 nicht angetrieben. Diese Konstruktion vereinfacht den Aufbau des Walzgerüstes und erleichtert den Einsatz desselben.

Die drehfeste Verbindung der Antriebswelle 11 sowohl mit dem Körper 8 der Arbeitiwalze 6, als auch andemends mit der Hohlwelle 12 erfolgt durch eine Kombination einer Stirnverzahnung und einer Keilwellenverbindung. Bei der Übertragung von verhältnismä- <° Big hohen Drehmomenten, die beim Walzen von schwer verformbaren Metallen und Legierungen auftreten, kommt es in einer Keilwellenverbindung zum Verbinden einer Antriebswelle mit einer Arbeitswalze bzw. einem drehmomenteinleitenden Element zu hohen " Flächenpressungen, die einen intensiven Verschleiß der großen und teuren Bauteile verursachen. Der Verschleiß nimmt noch zu, wenn im Betrieb bei radialer Anstellung der Arbeitswalzen Schiefstellungen der Antriebsweile auftreten. *>

Zur Verminderung des Verschleißes des Walzenkörpers 8 und der Hohlwelle 12 des Antriebes sind diese Bauteik mit den stirnverzahnten Köpfen der Antriebswelle 11 über eine Hülse 34 (Fig. 7) verbunden. An der Innenfläche der Hülse 34 sind Zähne 35 ausgeführt, die in Eingriff stehen mit tonnenförmigen Zähnen 36 der Antriebswellenköpfe. An der Außenfläche der Hülse 34 sind Keile 37 vorgesehen, die mit am Körper 8 der Arbcitswalze 6 vorhandenen Keilen 38 im Eingriff stehen. Die Keile 37,38 sind derart ausgeführt, daß die Berührungsfläche zwischen ihnen die Berührungsfläche zwischen den tonnenförmigen Zähnen 36 der Antriebswellenköpfe und den Zähnen 35 der Hülse 34 übertrifft, wodurch die Flächenpressungen in den Keilen 38 des Körpers 8 abnehmen und sich ihr Verschleiß verringert. «

Die tonnenförmigen Zähne 36 an den Köpfen der Antriebswelle 11 erlauben Schiefstellungen der Antriebswelle bezüglich der geometrischen Achse b der Arbeitswalze 6, wie sie während der radialen Anstellung der Arbeitswalzen 6 auftreten.

Zum Halten eines Schmierstoffdepots innerhalb der Hülse 34 ist diese an einem Ende mit einem Deckel 39, der mittels einer Schraube 40 arretiert ist, und an dem anderen mit einer Dichtung 41, die von einem Ring 42 festgehalten wird, abgeschlossen.

Zur lösbaren Halterung der Arbeitswalze 6 auf dem fliegenden Zapfen 5 hat dieser ein zentrales Gewindeloch 43, in das «Mn Bolzen 10 eingeschraubt ist, dessen Kopf 44 einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 11 samt der Hülse 34 hat Der Bolzenkopf 44 hält ^Μ den Innenring des Lagers 9 auf dem Achszapfen 5. Er ist mittels Schrauben 45 gesichert

Zur Abnahme der Arbeitswalze 6 vom Achszapfen 5 wird der Bolzen 10 mit einem Schlüssel 46 herausgeschraubt, dessen Kopf 47 mit Stiften 48 versehen ist, die darauf in ähnlicher Weise wie die Locher für die Sicherungsschrauben 45 im Kopf 44 des Bolzens 10 angeordnet sind. Beim Herausschrauben des Bolzens 10 mittels des Schlüssels 46 drückt der Kopf 44 des Bolzens 10, wie in F i g. 9 ersichtlich, gegen den Körper 8 der Arbeitswalze 6 und schiebt ihn samt den Lagern 9 vom Achszapfen 5 herunter.

Der Reifen 7 ist auf dem Körper 8 der Arbeitswalze 6 mittels einer Mutter 49 befestigt, die durch eine Scheibe 50 gesichert wird. Die Lager 9 sind im Körper 8 mit Hilfe eines Flansches 51 mitsamt Dichtungen 52 festgelegt.

Der Betrieb der beschriebenen Walzgerüste verläuft wie folgt:

Das Drehmoment eines nicht gezeigten elektrischen Antriebsmotors wird über die Eingangswelle 23 in das Verteilergetriebe 24 eingeleitet und treibt das Kitzel ZZ. Dieses dreht das Stirnrad 21 und damit auch das koaxial angebrachte Kegelrad 20.

Mit diesem stehen die vier Kegelritzel 19 im Eingriff, welche über die Wellen 18 und die Kupplungen 17 das Drehmoment auf die vier Untersetzungsgetriebe 13 über die Wellen 16 übertragen, an deren Enden die Ritzel 15 sitzen, die das Drehmoment auf die Stirnräder 14übe"tragen.

In den Hohlwellen 12 der Stirnräder 14 befinden sich die Hülsen 34, die die Übertragung des Drehmomentes der Hohlwelle 12 auf die Antriebswelle 11 bewirken. Diese leiten das .Drehmoment in die Körper 8 der Arbeitswalzen 6 ein.

Der Walzvorgang selbst verläuft wie auch in bekannten Walzwerken mit Vielwalzcnkalibern.

Ein Versuchswalzgerüst mit einem Vierwalzenkaliber hat Arbeitswalzen mit einem Durchmesser von 200 mm. iede Arbeitswaize nimmt einen Wälzdniek von es. 14 000kp auf, was doppelt so hoch ist wie die Belastabarkeit von gleich großen b ikannten Walzgerüsten mit Vierwalzenkalthern.

Alle vier Arbettswalzen des Walzgerüstes werden mit einem maximalen Drehmoment von 2500 Nm angetrieben. Das auf die vier Arbeitswalzen wirkende summarische Drehmoment von mithin 10 000 Nm ist viermal so hoch wie das Drehmoment, das auf die Arbeitswalzen von gleich großen bekannten Walzgerüsten mit Vierwalzenkalibern übertragen wird. Damit können schwer verformbare Metalle und Legierungen wie warmfeste Nickellegierungen, hochschmelzendes Wolfram, Molybdän und andere Metalle erf^'greich gewalzt werden.

Aus Rohlingen mit einem Durchmesser von 30 mm wurden Stäbe mit einem Durchmesser von 8 bis 4 mm aus besonders warmfesten Nickellegierungen, Wolfram, Molybdän und anderen Metallen gewalzt. Die Strekkung in einem Stich belief sich auf 1,4 bis 1,8.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Walzgerüst zum Längswalzen von Stäben und Knüppeln usw. mit radial zum Walzgut angeordneten Walzen, die auf aus Einbausiücken herausragen- den Achsen drehbar sind und von denen mindestens eine über eine Antriebswelle antreibbar ist, die an dem das Achsende überragenden Teil des Walzenkörpers über eine Stirnverzahnung angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse ein fest am Einbaustück (3,29,32) angeordneter Zapfen (5) ist und daß die Antriebswelle (II) vom Zapfen (5) wegführend angeordnet ist

2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Einbaustücke (29)" i; unter einem Winkel zusammenlaufende Flächen (30) aufweist, an deren jeder ein Arbeitswalzenzapfen (5) rechtwinklig abgestützt ist

3. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Einleitung des Drehmoments von der Antriebswelle (11) in die Arbeitswalze (6) über eine Hülse (34) geschieht, an deren Innenfläche Zähne (35) ausgebildet sind, die mit tonnenförmigen Zähnen (36) der Antriebswelle (11) im Eingriff stehen, und an der Außenfläche der Hülse (34) Keile (37) vorhanden sind, welche mit Keilen (38) der Arbeitswalzen (6) im Eingriff stehen, wobei die Berührungsfläche zwischen den Keilen (37, 38) der Hülse (34) und der Arbeitswalze (6) größer ist als die Berührungsfläche zwischen den tonnenförmigen Zähnen (38} der Antriebswelle (11) und den Zähnen (35) der Hülse (34).

4. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem'difc-Arbeitswalze (6) tragenden Zapfen (5) eine zentrale Gewindebohrung ausgeführt ist, in die ein Bolzen (10) einschraubbar ist, dessen Kopf (44) einen größeren Durchmesser als der der Antriebswelle (11) aufweist und der den

Innenring des Lagers (9) der Arbeitswalze (6) hält.

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