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Hydraulische Spreizeinrichtung für Zuganker-Walzgerüste Die Erfindung
betrifft eine hydraulische Spreizeinrichtung für Walzgerüste mit einer aufeinandergleitende
Teile umfassenden mechanischen Anstellvorrichtung für die Walzen, deren durch den
Walzdruck belastete Teile zur Verringerung des Walzensprunges schon im Leerlauf
oder Stillstand des Gerüstes durch die zwischen den Einbaustücken wirkende Spreizeinrichtung,
die auf die Einbaustücke im Sinne eines Gewichtsausgleiches eine veränderliche Kraft
ausübt, höher vorgespannt sind, als es zum Gewichtsausgleich üblicherweise erforderlich
ist. Mit der höher als zum Gewichtsausgleich bemessenen Spreizkraft trägt man einer
Tatsache Rechnung, die wie folgt erläutert wird: Durch Messungen hat man die Beziehung
zwischen Walzdruck und Walzensprung untersucht und dabei festgestellt, daß diese
Beziehung in drei Stufen unterteilt werden kann, und zwar: 1. Die Beseitigung des
Spieles, wobei der Sprung bei geringer Druckzunahme schnell wächst und dickere Ölfilme
zusammengepreßt werden.
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2. Ein weiteres Zusammendrücken der Berührungsflächen und Beginn der
elastischen Verformung in den Bauteilen des Walzgerüstes. Hierbei nimmt der Sprung
langsamer zu als der Walzdruck.
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3. Ausschließlich elastische Verformung der Gerüstteile, wobei die
Zunahme des Sprunges im wesentlichen proportional zur Walzdruckzunahme erfolgt.
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Diese Erkenntnisse haben dazu geführt, die durch den Walzdruck belasteten
Teile zur Verringerung des Walzensprunges schon im Leerlauf oder Stillstand des
Gerüstes durch eine im Sinne eines Gewichtsausgleiches für die oberen Einbaustücke
samt Walzen wirkende, veränderliche Kraft höher vorzuspannen, als es zum Gewichtsausgleich
üblicherweise erforderlich ist.
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Eine über die Forderung nach reinem Gewichtsausgleich hinausgehende
Spreizkraft für die Einbaustücke hat jedoch zur Folge, daß die Kräfte zum Betätigen
der Anstellvorrichtungen wegen der vergrößerten Reibungskraft erheblich ansteigen,
die Anstellmotoren also stärker und schwerer werden. Daran ändert sich auch nichts,
wenn man die Spreizkraft bzw. Vorspannkraft während des Walzens verändert, was zum
toleranzarmen Walzen in Abhängigkeit des Walzdruckes bekannt ist. Zur Betätigung
von Anstellvorrichtungen im Leerlauf oder Stillstand des Gerüstes mußte man bisher
immer die durch die hohe Vorspannkraft erhöhte Reibungskraft überwinden. Der Höhe
der Vorspannkraft war hierdurch eine Grenze gesetzt, wollte man nicht auch bei Warmwalzgerüsten
außerordentlich starke Anstellmotoren vorsehen, wie sie bei Kaltwalzgerüsten üblich
sind. Aber auch bei Kaltwalzgerüsten müßten die Motoren noch stärker ausgelegt werden,
wenn man die durch den Walzdruck belasteten Teile des Gerüstes schon im Leerlauf
oder Stillstand im Sinne eines Gewichtsausgleiches für die oberen Einbaustücke höher
vorspannen wollte, als es zum Gewichtsausgleich üblicherweise erforderlich ist.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist demnach sowohl für Warmwalz- als
auch für Kaltwalzgerüste akut.
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Durch die Erfindung soll erreicht werden, daß ein geringerer Walzensprung
- hervorgerufen gewissermaßen durch einen überdimensionierten Gewichtsausgleich
für die oberen Einbaustücke -nicht durch eine überdimensionierung der Anstellmotoren
erkauft werden muß. Mit anderen Worten, soll die Vorspannung der durch den Walzdruck
belasteten Teile des Gerüstes, wozu neben den aufeinandergleitenden Teilen der Anstellvorrichtungen
auch andere Trennstellen gehören, unabhängig von der zu installierenden Leistung
der Anstellmotoren beliebig hoch gewählt werden können. Ist man erst frei in der
Bemessung der Vorspannkraft, so kann man sie so hoch wählen, daß der Walzdruck ganz
oder überwiegend in den ausschließlich elastischen Verformungsbereich der Gerüstteile
fällt, also Beziehungen zwischen dem Walzdruck und dem Walzensprung vorliegen, wie
sie eingangs unter Punkt 3 definiert wurden. Wenn durch eine Vordehnung der Zuganker
ständerloser
Walzgerüste die Vorspannung genügend hoch eingestellt wird, so gilt für solche Gerüste
hinsichtlich der Beziehung zwischen Walzdruck und Walzensprung der eingangs erwähnte
Punkt 3, d. h., der Walzdruck fällt in den ausschließlich elastischen Verformungsbereich
der Gerüstteile. Die effektive Dehnung des Gerüstes ist gleich der theoretischen
Dehnung.
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Es ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, daß es bei ständerlosen
vorgespannten Walzgerüsten mit einer mechanischen Artstellvorrichtung, die in der
Höhe verstellbare Distanzstücke umfaßt, bekannt ist, die Zuganker vor jedem Anstellvorgang
hydraulisch zu dehnen, um die Reibungskraft in den Gewindegängen der Artstellvorrichtungen
herabzusetzen und mit tragbaren Leistungen der Artstellmotoren auskommen zu können.
Geht die Vorspannung aber über Distanzstücke, so ist keine Einrichtung zum Gewichtsausgleich
für die Einbaustücke der Oberwalze vorhanden und erforderlich.
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Die Erfindung aber will die vorstehend skizzierten Erkenntnisse bei
einem Walzgerüst mit durch Zuganker verbundenen Gerüstteilen und auf den Zugankern
verstellbaren Artstellmuttern verwerten und die Aufgabe lösen, trotz einer hohen
Spreizkraft mit Artstellmotoren geringer Leistung Anstellbewegungen schnell ausführen
zu können.
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Ferner sollen die Teile der eigentlichen Spreizvorrichtung gegen Zunder
und Spritzwasser geschützt angeordnet werden. Bei einem bekannten ständerlosen Zugankergerüst
ohne Distanzstücke, aber äußeren Artstellmuttern sind nämlich Spreizzylinder wie
bei Ständergerüsten zwischen den Gerüstteilen wirkend angeordnet und somit Zunder
und Spritzwasser ausgesetzt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß für Walzgerüste mit durch
Zuganker verbundenen Gerüstteilen und auf den Zugankern verstellbaren Artstellmuttern
die Spreizeinrichtung aus zu den Zugankern konzentrischen Ringkolben und Ringzylindern
besteht und eine Steuerung für den Spreizdruck vorgesehen ist, durch die die Spreizkraft
von einem die Anstellung blockierenden Höchstwert bis auf einen zum Gewichtsausgleich
gerade noch erforderlichen Wert verringerbar ist. Es ist somit ein Kriterium der
Erfindung, daß die Leistung des Artstellmotors oder der Artstellmotoren nicht ausreicht,
die Artstellvorrichtung zu betätigen, solange die volle Spreizkraft durch die Einrichtung
zum Gewichtsausgleich wirksam ist. Die Steuerung soll ein schnelles Ändern der Vorspannkraft
zwischen einem höchsten und einem niedrigsten-Grenzwert ermöglichen, um im Leerlauf
oder Stillstand des Gerüstes -- wenn man zunächst nur die Verhältnisse beim Warmwalzen
einsetztden Walzspalt zu verändern. Den größten Effekt hinsichtlich der Verringerung
des Walzensprunges erhält man nach dem Vorhergesagten, wenn die Vorspannkraft so
hoch ist, daß der Walzdruck ganz oder überwiegend in den ausschließlich elastischen
Verformungsbereich der Gerüstteile fällt.
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Normalerweise legt man den Gewichtsausgleich so aus, daß die dem Gewicht
der Einbaustücke entgegenwirkende Kraft um 20 ö höher ist als das Gewicht der Einbaustücke
und Walze beträgt. Mit einer Steuerung gemäß der Erfindung kann man den unteren
Grenzwert der Spreiz- oder Hubkraft für die oberen Einbaustücke genau deren Gewicht
anpassen, so daß bei Anstellvorgängen die zu überwindende Reibungskraft in der Artstellvorrichtung
theoretisch gleich Null ist.
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Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß die aus Ringzylindern und Ringkolben
bestehende Spreizeinrichtung nunmehr gegen Zunder und Spritzwasser geschützt ist.
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In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß eine aus solchen Ringkolben
und Ringzylindern bestehende hydraulische Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen
von Zugankern eines Walzgerüstes zwecks Walzspaltregelung patentiert ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der zu den Zugankern konzentrischen Ringkolben
liegt auch darin, daß die Zuganker, von den Spannkräften aus betrachtet, biegemomentenfrei
beansprucht werden, wie auch die Kolben-Zylinder-Anordnungen zwischen den Gerüstteilen
die sonst an dieser Stelle vorhandenen höhenverstellbaren starren Distanzstücke
ersetzen.
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Der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein ständerloses Walzgerüst
mit den unteren, U-förmig ausgebildeten Einbaustücken 1 und den oberen Einbaustücken
2 zugrunde gelegt. Der Walzdruck wird von kurzen, massiven Zugankern 3 aufgenommen,
die in Ausschnitten 1 a der unteren Einbaustücke mittels Querbolzen 4 befestigt
sind. Am oberen Ende tragen die Zuganker 3 Druckmuttern 5, deren Innengewinde mit
dem Außengewinde einer mit dem Zugankerende drehfest verbundenen Hülse 6 im Eingriff
steht. Die Hülse 6 stützt sich in Richtung des Walzdruckes an einem geteilten Ring
7 ab, der unter den Kopf 8 eines in Verlängerung des Zugankers 3 eingesetzten Brechgliedes
mit einer Sollbruchstelle 8 a greift. Der Walzdruck wird übertragen vom oberen Einbaustück
2 über Druckmutter 5, Mutterngewinde und Hülse 6, geteilter Ring 7 auf das Brechglied
8 und den Zuganker 3.
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Die Druckmutter 5 trägt einen Außenzahnkranz 5 a, der über
ein Zwischenrad 9 mit einem für beide Druckmuttern eines Einbaustückes gemeinsamen,
zentralen Stirnrad 10 kämmt. Die Stirnräder 10 beider Gerüstseiten werden über Schneckenräder
11 und eine gemeinsame Schneckenwelle 12 vom Aasstellmotor angetrieben.
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Zwischen den unteren Einbaustücken 1 und den oberen Einbaustücken
2 ist in bekannter Weise eine hydraulische Spreizeinrichtung vorgesehen, die erfindungsgemäß
konzentrisch zu den Zugankern 3 angeordnet ist und aus Ringzylindern 13 mit Ringkolben
14 besteht. Die hydraulische Spreizeinrichtung dient nicht nur zum Gewichtsausgleich
für die oberen Einbaustücke 2 sannt Walzen, sondern der hy-
draulische Spreizdruck
ist so hoch eingestellt, daß alle Teile der Artstellvorrichtung, über die beim Walzen
der Walzdruck geht, schon im Leerlauf oder Stillstand des Gerüstes unter hohe Vorspannung
gesetzt sind. Die für den Walzensprung schädlichen Trennstellen im Zuge des Walzdruckes,
als da sind die Berührungsflächen zwischen Einbaustück 2 und Druckmuttern 5, Hülse
6 und geteilter Ring 7, Ring 7 und Kopf 8, und nicht zuletzt die aufeinanderliegenden
Flanken des Mutterngewindes, sind so stark aufeinandergepreßt, daß deren progressive
Federcharakteristik, hervorgerufen durch Beärbeitungsrauhigkeiten oder Ölfilme,
beseitigt ist und das gesamte System dehnungsmäßig als ein einziges, starres Stück
angesehen werden kann, dessen Formänderung im Idealfalle rein proportional zum Walzdruck
erfolgt.
Unter einer so hohen Vorspannung der Anstellteile läßt
sich die Anstellvorrichtung nicht betätigen, wenn die Leistung des Anstellmotors
zur überwindung der Reibungskräfte im Mutterngewinde auf Grund einer normalen Gewichtsentlastung
ausgelegt ist. Um trotzdem bei begrenzter Motorleistung in der Bemessung der Vorspannung
frei zu sein, ist erfindungsgemäß eine Steuerung vorgesehen, um den Spreizdruck
planmäßig beim Betätigen der Anstellvorrichtung zu vermindern. Zu diesem Zwecke
stehen die Druckräume der Ringzylinder 13 zumindest einer Gerüstseite mit einer
gemeinsamen Ringleitung 15 in Verbindung. Der Ringleitung 15 ist ein magnetisches
Umsteuerventil 16 vorgeschaltet, so daß entweder die Leitung 17 oder die Leitung
18 auf die Ringleitung 15 geschaltet werden können. Die Ringleitung 17 ist an eine
Hochdruckquelle und die Ringleitung 18 an eine Niederdruckquelle angeschlossen.
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Die Spule des Magnetventils 16 erhält beim Einlegen des Schalters
19 Strom vom Hilfsnetz mit den Leitungen 20, 21. Abzweigungen 22 und 23 können zu
einem Magnetventil der anderen Gerüstseite geführt sein, dem dann ebenfalls ein
Rückschalter 19 zugeordnet ist. Beide Schalter können indessen auch gemeinsam betätigt
werden. Parallel zum Umsteuerventil 16 liegt ein Schütz 24 zum Einschalten des Motorstromes
für den Anstellmotor 25, der vom Hauptnetz 26, 27 geliefert wird. Das Schütz
24 arbeitet zweckmäßig mit einer gewissen Verzögerung, um den Anstellmotor
erst einzuschalten, nachdem die Umsteuerung des hydraulischen Spreizdruckes vollzogen
ist.
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Statt eines oder zweier magnetischer Umsteuerventile 16 kann selbstverständlich
auch eine rein hydraulisch wirkende Zwei-Wege-Steuerung vorgesehen sein.
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Da die Motorleistung bei weitem nicht ausreicht, die Anstellvorrichtung
zu betätigen, wenn ein Walzstab zwischen den Walzen steckengeblieben ist, sind die
Querbolzen 4, die die Zuganker 3 mit den unteren Einbaustücken 1 verbinden, etwas
exzentrisch gelagert. Mittels Handgriffen 30 kann die Exzentrizität um einen kleinen
Betrag nach oben verstellt werden. Hierdurch werden die Walzen etwas gelüftet, so
daß ein steckengebliebener Stab zurückgezogen werden kann.