DE2902825C2 - Walze für Warmgut, insbesondere Stütz- und/oder Transportwalze für Stahl-Gießstränge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze für Warmgut, insbesondere Stütz- und/oder Transportwalze für Stahl-Gießstränge von mittlerer bis großer Breite, die nur an beiden Enden mittels ihrer Lagerzapfen gestützt ist.

Derartige Walzen werden zum Stützen, Ausziehen, Biegen, Richten und/oder Verformen von heißen Metallsträngen benötigt und in Warmwalzwerken sowie in Stranggießanlagen eingesetzt. Reaktionskräfte zu den Stütz-, Biege-, Rieht- und Verformungskräften beanspiuchen die Walze im Kern auf Biegung und aufgrund der Drehbewegung auf Wechselbiegung. Jeweils nach Struktur von Walzenkern und Walzenmantel überträgt sich die Biegebeanspruchung selbstverständlich auch auf den Walzenmantel der damit abwechselnd auf Zug und Druck beansprucht wird. Die Hitze des Metallstrangs beansprucht den Mantelwerkstoff der Walze zusätzlich und bewirkt im Laufe der Betriebsdauer Brandrisse bis in tiefere Schichten des Werkstoffes, wodurch letztlich die Unbrauchbarkeit der Walze eintritt.

Besonders gefährdet sind an der Oberfläche mehr oder weniger mit Wasser gekühlte Walzen, die eine sehr geringe Umfangsgeschwindigkeit entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit eines Metailstranges in Stranggießanlagen (ca. 0,6 bis 3 m/min) aufweisen und entsprechend der Verarbeitungswärme des metallischen Werkstoffes (bis ca. 1000 bis 1350° C) besonders stark beansprucht sind.

Bekannte Maßnahmen zielen auf eine besondere Werkstoffzusammensetzung ab. Die hierbei mit Chrom, Molybdän und Vanadium legierten Stähle konnten jedoch nicht immer zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen.

Ein anderer bekannter Vorschlag, der der verbesserten Haltbarkeit und Lebensdauer von Walzen für Warmgut dient, sowie einen hohen Widerstand gegen Biegebeanspruchung, einen großen Verschleißwiderstand und eine hohe Rißunempfindlichkeit aufweist (DE-OS 20 30 322) sieht vor, daß der Ballen der Walzen bzw. Rollen aus einer Vielzahl von nebeneinander mit Spiel angeordneten Segmenten gebildet ist. Die Segmente weisen federartige Fortsätze auf, die in entsprechend ausgebildete, am Walzen- bzw. Rollenkern vorgesehene Führungsnuten eingreifen. Dieser Vorschlag geht von einer freien Wärmedehnung der benachbarten Segmente in jeder Richtung aus und stellt darauf ab, daß keine Wärmerisse mehr entstehen sollen. Ferner stellt der bekannte Vorschlag darauf ab, daß derartige Risse nicht mehr auf den Kern der Walze übergreifen könnten und somit ein Ballenbruch vermieden werden kann.

Der Erfindung liegt gleichfalls die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit und Lebensdauer einer Walze für Warmgut zu erhöhen, wobei jedoch ein anderer Weg eingeschlagen wird. Diese Aufgabe wird bei einer Walze der eingangs angegebenen Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Rohrabschnitt oder die Ringe bilden hier den Rollenmantel, der lediglich Druckspannungen (neben Querkräften in geringerem Umfang) aufzunehmen hat.

Die Druckspannungen wechseln während einer vollen Umdrehung der Walze um 360° nicht wie bisher zwischen einer maximalen positiven Druckspannung und einer sogenannten maximalen negativen Druckspannung, d. h. zwischen einer maximalen Druckspannung und einer maximalen Zugspannung, sondern bleiben nunmehr innerhalb des Bereiches einer maximalen Druckspannung und einer minimalen Druckspannung. Die Größe des Bereiches der pro Umdrehung an- und abschwellenden Druckspannung kann mit Hilfe der Höhe der Vorspannung der Spannbolzen beeinflußt werden. Die Walze nach der Erfindung hat somit den Vorteil, daß ihr Mantel ausschließlich unter Druckspannung und die Spannbolzen ausschließlich unter Zugspannung stehen. Diese klare Trennung der jedem Bauteil auferlegten Beanspruchungsart gestattet es ferner, die Werkstoffe des Walzenmantels unter dem Gesichtspunkt der Wärmebeständigkeit in Abhängigkeit der Druckfestigkeit auszuwählen, wofür eine erheblich höhere Anzahl von Werkstoffen in Betracht kommt. Solche Werkstoffe sind zudem billiger als die erwähnten Chrom-Wolfram-Vanadium-legierten Stähle. Für die Spannbolzen können ebensolche Werkstoffe ausgewählt werden, da diese nunmehr eine besondere Warmfestigkeit nicht mehr

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:rfordern und im übrigen nur auf Zug ohne Wechselbe- schnitte eingeteilt, die im gezeichneten Ausf ührungsbeimspruchung ebenfalls in einem Bereich der Zugspan- spiel aus den Walzenballen-Ringen 4 besteht Die Aniung zwischen einer maximalen und einer minimalen zahl der Walzenballen-Ringe 4 bestimmt die Länge des Vorspannkraft stehen. In der gekennzeichneten Gestal- Walzenballens 1. die entsprechend der jeweils getung liegen die Spannbolzen gegen die unmittelbare 5 wünschten Stützbreite eines Metallstranges von qua-Einwirkung der Wärme des Mctallstranges geschützt dratischem oder rechteckigem Querschnitt Werte von innerhalb der Walze. Durch die Erfindung wird außer- 2600 mm und mehr annehmen kann. Die Walzenbailendem die Walze leichter und erfordert daher geringere Ringe 4 bilden den Walzenhohlraum 5. Die Enden 5a Kräfte für den Transport und für die Bewegung. Einen und 5b sind mit den Schildplatten 6a und 6b verschlosweiteren Vorteil der Erfindung bildet der Aufbau des io sen. Die Lagerzapfen 2 und 3 können getrennt oder Walzenmantels aus mehreren Ringen. Aufgrund der einstückig bezogen auf die Schildplatten 6a, 6b yorgese-Anzahl der Ringe kann leicht die Länge der Walze hen sein. Über den Ringumfang 6c liegen in gleichmäßischon während der Planung einer Gesamtanlage fesige- gen Abständen verteilt angeordnet Spannbolzen 7 legt v/erden, und bereits fertige Walzen können unter (F i g. 2). Die Spannbolzen 7 können wie gezeichnet innoch zu erläuternden Voraussetzungen in ihrer Länge 15 nerhalb der Walzenballen-Ringe 4, d. h. im Walzenhohlverändert werden. raum 5 verlaufen. In jedem Fall sind die Spannbolzen

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese- unter der Walzenballenoberfläche la angeordnet, wohen, daß die Walzenballen-Ringe jeweils an einer Stirn- bei innerhalb der Breite der Walzenballen-Ringe 4 entseite einen gegenüber deren Arbeitsdurchmesser ver- sprechende Bohrungen parallel zur Walzenachse \b kleinerten ringförmigen Absatz aufweisen, der in einen 20 verlaufen, deren Durchmesser größer als der Durchpassenden ringförmigen Hohlraum des Nachbarringes messer der Spannbolzen 7 sein muß.
bzw. der Schildplatten ragt. Eine solche Verbindung Die Walzenballen-Ringe 4 weisen Stirnseiten 4a auf

nimmt die Festigkeit eines einstückigen Rohrabschnit- mit einem ringförmigen Absatz 4i> (F i g. 1). Der ringförtes an. mige Absatz Ab kann sowohl mittels eines zurücktreten-

Der schädliche Einfluß der Wärme des heißen Metall- 25 den Absatzes (Hohlraum 4c, F i g. 2) oder mit einem vorstranges kann weiter dadurch vermieden werden, daß springenden Absatz Ad gebildet sein. Die vorgespannten die Spannbolzen innerhalb des Walzenhohlraumes und Spannbolzen 7 besitzen Stauchköpfe 7a, deren Funktion mit geringem Abstand zum Innendurchmesser der Wal- auch durch Nietköpfe oder durch eine Schrauben-Mutzenballen-Ringe verlaufen. Eine solche Anordnung der ter-Verbindung erfüllt werden kann.
Spannbolzen außerhalb des Querschnitts der Waken- 30 Die Lagerzapfen 2 und 3 und die Schildplatten 6a, 6f> ballen-Ringe, d. h. im gebildeten Walzenhohlraum, er- weisen Kanäle 8 auf, durch die Kühlmittel strömt Eine laubt einen guten Schutz der hochwertigen Spannbol- andere Art, die Walze mehr oder weniger gekühlt, d. h. zen. auf einem höheren Temperaturniveau zu betreiben, ver-

Für eine dauerhafte Verbindung des Walzenballens, ziehtet auf die Kanäle 8, so daß die Schildplatten 6a, 6b der sowohl für eine bestimmte Ballenlänge als auch für 35 und die Walzenballen-Ringe 4 einen abgeschlossenen eine spätere Längenänderung oder für den Ersatz ein- Walzenhohlraum 5 bilden. In diesem Fall wird ein hitzezelner, unbrauchbar gewordener Walzenballen-Ringe beständiges Korrosionsschutzmittel, wie z. B. Graphit- I

vorgesehen werden kann, dient in weiterer Verbesse- pulver, vor dem Verschließen eingefüllt. I

rung der Erfindung, daß die Spannbolzen an ihren En- Zum Aufbringen der Vorspannung auf die Dehnbol-

den innerhalb der Schildplatte mit Nietköpfen, Stauch- 40 zen 7 werden bekannte Pressen verwendet in denen das köpfen oder dgl. versehen sind. Paket der Walzenballen-Ringe 4 zusammengedrückt

Eine völlige Befreiung von thermischen Belastungen wird.

tritt an den vorgespannten Spannbolzen ein, wenn die _ .

Lagerzapfen und die Schildplatten mit Kanälen für den Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Walzenhohlraum von Lagerzapfen zu Lagerzapfen 45
durchströmendes Kühlmittel versehen sind.

Das Arbeitesi der Spannbolzen in einem niedrigen
Temperaturbereich, der sich im Lauf der Betriebsdauer
relativ gleichmäßig über den Umfang der Walze erstreckt, wird analog einer den Erfindungsgedanken er- 50
gänzenden Maßnahme erreicht, indem der abgeschlossene Walzenhohlraum mit einem wärmebeständigen,
bei Betriebstemperatur flüssigen oder halbflüssigen
Korrosionsschutzmittel zumindest teilweise gefüllt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 55
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Walze
von der Seite mit einseitig geschnitten gezeichnetem
Walzenballen, 60

F i g. 2 einen Querschnitt senkrecht zur Walzenachse
gemäß der Schnittangabe I-I in F i g. 1.

Die erfindungsgemäße Walze für Warmgut besteht
aus den Grundbauteilen Walzenballen 1 sowie Lagerzapfen 2 und 3. Der Walzenzapfen 2 trägt einen nicht 65
näher dargestellten Antrieb. Ebenso sind die Drehlager,
in denen die Walze gelagert ist, nicht gezeichnet
fF i a. \). Der Walzenballen 1 ist in mehrere Ballenab-

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Walze für Warmgut, insbesondere Stütz- und/ oder Transportwalze für Stahl-Gießstränge von mittlerer bis großer Breite, die nur an beiden Enden mittels ihrer Lagerzapfen gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenballen (1) aus einem Rohrabschnitt oder aus mehreren aneinander anschließenden Ringen (4) gebildet ist. daß der somit gebildete Walzenhohlraum (5) an den beiden Enden (5a, 5b) jeweils mittels Schildplatten (6a, 6b), an denen die Lagerzapfen (2,3) befestigt sind, abgeschlossen ist und daß über den Ringumfang (6c) der Schildplatten (6a, 6b) verteilte, parallel zur Walzendrehachse von.Schildplatte (6a) zu Schildplatte (fib) verlaufende Spannbolzen (7) vorgesehen sind, die zu dem Rohrabschnitt oder den Ringen (4) berührungsfrei unter der Walzenballenoberfläche angeordnet sind und durch welche der Rohrabschnitt oder die Ringe (4) so vorgespannt sind, daß sie auch bei Betriebsbelastung über ihren gesamten Querschnitt unter Druckspannung stehen.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenballen-Ringe (4) jeweils an einer Stirnseite (Aa) einen gegenüber deren Arbeitsdurchmesser verkleinerten ringförmigen Absatz (4b) aufweisen, der in einen passenden ringförmigen Hohlraum (4c,)des Nachbarringes (4) bzw. der Schildplatten(6a,6tyragt.

3. Walze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbolzen (7) innerhalb des Walzenhohlraums (5) und mit geringem Abstand zum Innendurchmeser der Walzenballen-Ringe (4) verlaufen.

4. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbolzen (7) an ihren Enden innerhalb der Schildplatte mit Nietköpfen, Stauchköpfen (7ajoder dgl. versehen sind.

5. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen (2, 3) und die Schildplatten (6a, 6b) mit Kanälen (8) für den Walzenhohlraum (5) von Lagerzapfen (2) zu Lagerzapfen (3) durchströmendes Kühlmittel versehen sind.

6. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Walzenhohlraum (5) mit einem wärmebeständigen, bei Betriebstemperatur flüssigen oder halbflüssigen Korrosionsschutzmittel zumindest teilweise gefüllt ist.