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Dokumentenidentifikation DE60009453T2 19.08.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001147831
Titel Eingangsrollenführung
Anmelder Fabris, Mario, Stoney Creek, Ontario, CA
Erfinder Fabris, Mario, Stoney Creek, Ontario L8E 5C4, CA
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Aktenzeichen 60009453
Vertragsstaaten AT, CH, DE, GB, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.04.2000
EP-Aktenzeichen 003033628
EP-Offenlegungsdatum 24.10.2001
EP date of grant 31.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.08.2004
IPC-Hauptklasse B21B 39/16

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Leistungsfähigkeit einer Eingangsrollenführung, die bei Stahlwalzwerken verwendet wird, um den Durchgang eines Stahlblocks von einem Rollenstand zu dem nächsten Rollenstand beim Vorgang der Verringerung des Querschnitts durch Walzen mit mehreren Rollenständen zu erleichtern.

Stand der Technik

Die Arbeitsweise eines Walzwerks mit zunehmender Reduktion des Querschnitts mit mehreren Walzständen ist für einen Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet bekannt. Im Betrieb kann ein Walzwerk mehr als 25 Stufen aufweisen, wobei ein erhitzter Metallblock, der einen anfänglichen Querschnitt von 16–20 Quadratinch aufweist, auf 40 Tausendstel eines Inch im Durchmesser reduziert wird, während er durch das Walzwerk hindurchgeht. Die Geschwindigkeit des heißen Werkstücks aus Stahl erhöht sich in direktem Verhältnis zu der Verringerung in der Querschnittsfläche. Daher beträgt die Ausgangsgeschwindigkeit eines typischen Stangenmaterials, das in der vorstehend beschriebenen Weise im Querschnitt reduziert wird, das Vierhundertfache der Eintrittsgeschwindigkeit des Blocks, und kann nahezu 100 m pro Sekunde betragen. Da die Stange auf die nächste Eingangsrollenführung und auch auf die Rollen, die in der Eintrittsführungsvorrichtung angebracht sind, mit beträchtlicher Kraft und erheblichem Impuls auftrifft, ist es wünschenswert, daß sich die Rollen in der Eintrittsführungsvorrichtung mit einer Drehzahl drehen, die gleich groß ist wie die Geschwindigkeit der Stange, die in die Eingangsrollenführung eintritt, oder geringfügig größer als diese. Dies verringert die Beschädigungen, die als Lochbildung am vorderen Ende bekannt sind, und die durch das vordere Ende der sich schnell bewegenden Stange verursacht werden, wenn diese durch die Rollen in der Eintrittsführungsvorrichtung aufgefangen wird. Wenn sich die Rollen nicht drehen, und das Ende der Stange mit hoher Geschwindigkeit eintrifft, tritt ein Gleitvorgang zwischen der Rolle und der Stange auf, wodurch eine Beschädigung an den Rollen in der Eintrittsführung hervorgerufen wird. Eine Beschädigung an den Lagern kann ebenfalls auftreten, wenn das vordere Ende der Stange wiederholt auf die Rollen in der Eingangsrollenführung auftrifft bzw. aufschlägt.

Es kommt häufig vor, daß die Lagerungen in der Eingangsrollenführung durch das wiederholte Auftreffen des sich schnell bewegenden Endes der Stange beschädigt werden, so daß sich die Rollen exzentrisch drehen, wenn die Stange zwischen diesen hindurchgeht, so daß Durchmesserabweichungen produziert werden, durch die die Verwendbarkeit des fertigen Stangenmaterials beeinträchtigt wird.

Hersteller von Stahlwalzeinrichtungen arbeiten ständig daran, die Durchsatzleistung einer jeden einzelnen Stahlwalzwerkanlage zu vergrößern. Aufgrund von Verbesserungen in der Steuerungstechnologie ist es heute möglich, daß mehr als 25 Walzstände in einer einzelnen Walzwerkanlage arbeiten. Während heutzutage Austrittsgeschwindigkeiten des Stangenmaterials von 100 m pro Sekunde nicht unüblich sind, werden zur Zeit zukünftige Walzwerke geplant, bei denen Austrittsgeschwindigkeiten des Stangenmaterials von nahezu 150 m pro Sekunde auftreten werden.

Dies bedeutet, daß sämtliche Rollen bzw. Walzen in den unterschiedlichen Walzwerkstufen zunehmenden Betriebsgeschwindigkeiten unterworfen sein werden und daß aus diesem Grunde die vorab eingestellte Rotationsgeschwindigkeit von jedem einzelnen Rollensatz der Eingangsrollenführungen in einem Verhältnis erhöht werden muß, das unmittelbar proportional zu der Geschwindigkeit des Erzeugnisses ist, das durch diese hindurchgeführt wird.

Für die letzte Stufe eines Walzwerks nach dem heutigen Stand der Technik stellt eine Ausgangsgeschwindigkeit des Stangenmaterials von 100 m pro Sekunde eine Drehzahl von etwa 40000–45000 U.p.M. der Führungsrollen dar. Für Ausgangsgeschwindigkeiten von 150 m pro Sekunde müssen die Eingangsführungsrollen eine vorab eingestellte Drehzahl von etwa 60000 U.p.M. erreichen.

Stand der Technik

Das US-Patent 4,295,356 vom 20. Oktober 1981 zeigt eine Eingangsrollenführung, bei der die Rollen mit einer Reihe von schaufelförmigen Ausnehmungen versehen sind, um eine Anzahl von Reaktionsoberflächen zu bilden, um jede Rolle mit einer Kühlflüssigkeit anzutreiben, insbesondere mit Wasser.

Das US-Patent 4,373,367 vom 15. Februar 1983 ist auf eine Anordnung zum Abgeben eines unter Druck stehenden Fluides, insbesondere Wasser, durch einen Führungsarm gerichtet, auf eine solche Weise, daß das unter Druck stehende Fluid auf die Reaktionsoberflächen, schaufelförmige Ausnehmungen, unter einem geeigneten Winkel auftrifft, um die Rollen auf eine gewählte Geschwindigkeit anzutreiben, bevor das Stangenmaterial in die Führung eintritt.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Profil und die Form der Rolle wird im wesentlichen durch die Form des zu bearbeitenden Erzeugnisses vorgegeben, das zwischen den Rollen in der Eingangsrollenführung hindurchgeht, so daß die Durchmesser (innerer und äußerer Durchmesser) der Rolle im wesentlichen durch feste Bedingungen vorgegeben sind, wie bspw. Standardisierung und Austauschbarkeit von unterschiedlichen Rollen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Eingangsrollenführung zu schaffen, die Rollen aufweist, die bei erhöhten Eingangsgeschwindigkeiten des Stangenmaterials arbeiten, ohne daß wesentliche Modifizierungen an der Konstruktion der Eingangsrollenführung erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Eingangsrollenführiing gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Eingangsrollenführung, bei der die vorliegende Erfindung verwirklicht ist, weist eine Rolle auf, die keine bevorzugte Drehrichtung aufweist und bei der eine erheblich vergrößerte Reaktionsoberfläche vorhanden ist, auf die das Antriebsfluid auftreffen kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Walzwerks, bei dem die vorliegende Erfindung Einsatz findet;

2 zeigt eine repräsentative Ansicht einer typischen Eingangsrollenführungsanordnung, bei der lediglich die Teile dargestellt sind, die für die vorliegende Erfindung wesentlich sind;

3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Rollenanordnung, die in 2 dargestellt ist, und

4 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht der Rolle nach der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist ein Stahlwalzwerk 10 in perspektivischer Ansicht dargestellt, das sich zum Verarbeiten von Stahlblöcken zu Stangenmaterial aus Stahl eignet. Das Stahlwalzwerk 10 ist mit einer Reihe von Stufen zur Verringerung des Querschnitts ausgerüstet, die alle in ein und derselben Linie angeordnet sind, so daß ein eintreffendes Stangenmaterial 12 nach und nach im Querschnitt reduziert wird, während es durch die unterschiedlichen, querschnittsverringernden Stufen des Walzwerks hindurchgeht, wie bspw. die Stufe, die mit 14 bezeichnet ist. Sicherheitsabdeckungen 16 sind vorgesehen, um das Betriebspersonal vor einer Schädigung zu schützen, die durch den Aufschlag von Bruchstücken oder beschädigten Komponenten usw. hervorgerufen werden kann, was sich aus einem Versagen von Bauteilen während eines Arbeitsvorgangs zur Querschnittsverringerung ergeben kann. Das Stangenmaterial tritt an der linken Seite des Walzwerks ein und tritt aus dem Ende auf der rechten Seite des Walzwerks 10 aus.

2 zeigt eine typische Eingangsrollenführung 18, bei der die Rollen nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine trichterförmig ausgebildete Eingangsführung 20 sorgt für den anfänglichen Führungsmechanismus für das Stangenmaterial 12, wenn dieses in die Eingangsrollenführung 18 eintritt. Das Stangenmaterial 12 wird auf diese Weise in die Bohrung 24 der Führung 18 geleitet. Das Stangenmaterial 12 geht danach zwischen einem Paar von angetriebenen Führungsrollen 26 hindurch und tritt in Richtung auf ein Paar von querschnittsverringernden Walzen aus, die im allgemeinen aus Wolframkarbid bestehen und nicht dargestellt sind, wobei diese Rollen den Querschnitt des Stangenmaterials 12 reduzieren.

Jede Rolle ist in einem Schwenkarm 28 gehalten, der in der Eingangsrollenführung 18 auf Zapfen 30 gelagert ist, deren Achsen in einer parallelen, voneinander beabstandeten Beziehung angeordnet sind. Der gegenseitige Abstand zwischen den Rollen (Einbuchtung, bight) ist mit Hilfe einer Keilvorrichtung 32 einstellbar ausgebildet, die in der Eingangsführung 18 an einer Stelle gehalten ist, die den Schwenkzapfen von den Rollen 26 in den Schwenkarmen 28 aus gesehen gegenüberliegt. Die Schwenkarme sind ständig in Richtung auf ihre letztendliche Arbeitsposition vorgespannt, mittels Federn 32 und 34, die dazu neigen, die Rollen 26 in dem maximalen Abstand voneinander zu halten, der durch den Keil 32 ermöglicht wird.

Jede Rolle 26 ist in dem jeweiligen Schwenkarm 28 auf einem Bolzen 36 angebracht, auf dem ein Paar Lager 38 gehalten sind, wobei auf 3 verwiesen sei, die mit der inneren zylindrischen Oberfläche 40 der Führungsrollen 26 zusammenwirken. Die mit dem Stangenmaterial zusammenwirkende Oberfläche 42 der Rollen 26 weist eine Kontur auf, die den speziellen Spezifikationen des Typs des Stangenmaterials entspricht, dessen Querschnitt reduziert werden soll, wie dargestellt ist.

Die Seitenwände 44 der Rollen 26 sind mit einer Vielzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, in etwa geradlinig geformten, im wesentlichen parallelepipedförmigen Fluidreaktionstaschen 46 versehen, die die Reaktionsoberflächen bilden, die dazu dienen, die Rollen 26 anzutreiben.

Jeder Arm 28 ist mit einer Düse 48 versehen, die ermöglicht, daß das Antriebsfluid aus dieser austritt und auf den Rollen 26 an den Taschen 46 auftrifft.

Die Düse 48 ist mit einer geeigneten Bohrung 50 versehen, die mit einer geeigneten Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid verbunden ist, welches der Führung 18 zugeführt wird, um die Führung zu kühlen und um die Rollen 26 zu kühlen und anzutreiben.

Normalerweise wird nur eine Seite der Rollen 26 angetrieben, aber die Taschen 46 ermöglichen eine unbegrenzte Austauschbarkeit von Rollen aufgrund der gewählten Form, die mit dem auftreffenden Strom des Fluids in einer beliebigen Drehrichtung zusammenwirken kann.

Die Befestigung der Rollen 26 in der Führung 18 ist im einzelnen wie folgt aufgebaut.

Der Bolzen 36 ist in der Führung 18 in einer Ausnehmung 54 an dem Kopfende 56 des Bolzens 36 angebracht. Der Bolzen geht durch eine Scheibe 58 und durch die innere Lagerfläche einer der Lagerungen 38 hindurch, durch eine zweite Scheibe 60 und durch eine zweite innere Lagerfläche der Lagerung 32, gegen die die Mutter 62 festgezogen ist.

Die Mutter 62 steht mit einer Ausnehmung 64 in Eingriff. Auf diese Weise spannt die Mutter 62 die gesamte Anordnung aus Rolle und Lagerungen zusammen und stabilisiert auch das mit Gewinde versehene Ende des Bolzens 36 in der Führung 18.

Die Lager 38 sind mit über den Umfang verlaufenden Rändern 66 versehen, mit denen sie in ringförmige Vertiefungen 68 auf der inneren Oberfläche der Rolle 26 eingreifen. Auf diese Weise wirken die Ränder 66 und die Vertiefungen 68 mit dem Abstandselement 60 zusammen, um jede Rolle 26 präzise in der Führung 18 zu befestigen.

Bisher verwendete Rollen waren lediglich in der Lage, in einer Richtung angetrieben zu werden, wobei das wiederholte Auftreffen auf die Arbeitsoberflächen der Rollen 26 eine Abtragung und Verschleiß zur Folge hat, die typisch für die Drehrichtung sind. Eine Umkehr der Drehrichtung der Rollen kann zu einer vergrößerten Lebensdauer und zu reduzierten Betriebskosten für das Walzwerk zum Verringern der Querschnittsfläche führen.

Es wird deutlich, daß die Taschen 46 in den Rollen 26 einen wesentlich geringeren gegenseitigen Abstand aufweisen können als Taschen, die bei Eintrittsführungen zum Stand der Technik bekannt geworden sind. Die Hinzufügung von zusätzlichen Taschen bei den Rollen 26 ermöglicht es, daß jede Rolle mehr Reaktionsoberflächen für den auftreffenden Fluidstrom aufweist und auf diese Weise eine höhere Drehgeschwindigkeit für zunehmende Eintrittsgeschwindigkeiten des Stangenmaterials erreichen kann.

Die Taschen 46 in den Rollen 26 gemäß der vorliegenden Erfindung eliminieren für das Betriebs- und Wartungspersonal des Stahlwalzwerks das Problem des unrichtigen Einsetzens von Eingangsführungsrollen gemäß dem Stand der Technik, die im Hinblick auf die Richtung der Drehung kritisch waren.

In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Angabe „umfaßt" auf „beinhaltet oder besteht aus" und die Angabe „umfassend" bedeutet „beinhaltend oder bestehend aus".


Anspruch[de]
  1. Eingangsrollenführung (18) für ein Walzwerk (10) für stangenförmiges Material, umfassend: einen Grundkörper mit einem in diesem ausgebildeten Durchgang (24) zum Führen eines Stangenmaterials (12), während dieses durch diesen hindurchgeht; ein Paar von Schwenkarmen (28), die auf dem Grundkörper auf einander gegenüberliegenden Seiten des Durchgangs (24) für das Stangenmaterial gehalten sind; ein Paar von Rollenführungselementen (26), die auf den Schwenkarmen (28) an den Enden davon angebracht sind, um mit dem genannten Stangenmaterial (12) zusammenzuwirken, während dieses durch die Führung (18) hindurchgeht; und Mittel (48), um einen Strom von Fluid mit hoher Geschwindigkeit auf die Rollenführungselemente (26) auf eine solche Weise zu leiten, daß eine Drehung der Rollenführungselemente erzeugt wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenführungselemente (26) umgedreht werden können, wobei jedes der genannten Rollenführungselemente (26) eine Anzahl von Fluidreaktionstaschen (46) aufweist, die in einem Ring auf jedem Rollenführungselement angeordnet sind, wobei jede der genannten Taschen (46) im wesentlichen in der Form eines Parallelepipeds ausgebildet ist.
  2. Eingangsrollenführung (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rollenführungselement (22) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei es eine innenliegende Öffnung mit einer solchen Form aufweist, daß ein Lagermittel (38) aufnehmbar ist; wobei jedes Rollenführungselement (26) ein äußeres Oberflächenprofil (42) aufweist, das dazu geeignet ist, um mit dem Stangenmaterial (12) zusammenzuwirken; wobei jedes Rollenführungselement (26) ein Paar von gegenüberliegenden, ebenen ringförmigen Oberflächen (44) aufweist, die sich zwischen der innenliegenden Öffnung und dem äußeren Oberflächenprofil (42) erstrecken; und wobei gleichmäßig beabstandete, im wesentlichen rechteckförmig gestaltete Fluidreaktionstaschen (46) an einem konstanten Durchmesser auf zumindest einer von dem Paar von ringförmigen Oberflächen (44) ausgebildet sind.
  3. Eingangsrollenführung (18) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichmäßig beabstandate Fluidreaktionstaschen (46) an einem konstanten Durchmesser auf jeder von dem Paar von ringförmigen Oberflächen (44) des Rollenführungselements (26) ausgebildet sind.
  4. Umdrehbare Eingangsrollenführung (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fluidreaktionstasche (46) Ecken aufweist, die leicht abgerundet sind.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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