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Dokumentenidentifikation DE69916732T2 21.04.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000987067
Titel Modulanwalzwerkzeug
Anmelder Morgan Construction Co., Worcester, Mass., US
Erfinder Shore, Michael T., Princeton, Massachusetts 01605, US
Vertreter Dr. Weitzel & Partner, 89522 Heidenheim
DE-Aktenzeichen 69916732
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.09.1999
EP-Aktenzeichen 993070754
EP-Offenlegungsdatum 22.03.2000
EP date of grant 28.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.04.2005
IPC-Hauptklasse B21B 35/02
IPC-Nebenklasse B21B 45/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einstrang-Modularwalzwerke zum Walzen von langen Produkten, wie Riegeln, Stangen und Ähnlichem.

Wobei zunächst Bezug auf die 1 genommen wird, ist ein bekanntes Modularwalzwerk des Typs gezeigt, welcher in dem US-Patent mit der Nummer 5,595,083 beschrieben wird, welches wenigstens drei und in diesem Fall fünf Walzeinheiten RU1 bis RU5 aufweist, welche in einer Abfolge auf einer Walzdurchgangsbahn PL angeordnet sind. Jede Walzeinheit weist mehrere Paare von Arbeitswalzen 10a, 10b auf. Die Arbeitswalzen können derart in der Größe bemessen und genutet sein, dass sie eine typische oval-runde Durchgangsabfolge zur Verfügung stellen, wobei aufeinander abfolgende Walzenpaare um 90 Grad versetzt sind, um eine verwindungsfreie Walzabfolge an einem Produkt zu bewirken, welches entlang der Walzdurchgangsbahn geleitet wird.

Mit Ausnahme der Größe und/oder der Nutenausbildung der Arbeitswalzen sind die Walzeinheiten identisch und eine ist durch eine andere an jeglicher Position entlang der Walzdurchgangsbahn austauschbar. Mit Bezug auf die 2, welche eine schematische Darstellung der internen Antriebskomponenten einer typischen Walzeinheit ist, kann man sehen, dass die Arbeitswalzen 10a in einer freitragenden Anordnung (cantilever fashion) auf den Enden der Walzenwellen 12 montiert sind, wobei die letzteren durch Lager 14 getragen werden. Zahnräder 16 auf den Walzenwellen kämmen mit miteinander in einem kämmenden Eingriff stehenden mittleren Antriebszahnrädern 18, wobei die letzteren auf mittleren Antriebswellen 20 getragen werden, welche für eine Drehung zwischen den Lagern 22 achsgelagert sind. Die Arbeitswalzen 10b sind montiert und werden angetrieben durch spiegelbildliche Komponenten, welche mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Eine von jedem Paar von mittleren Antriebswellen 20 ist zudem mit einem Kegelrad 24 versehen, welches mit einem Kegelrad 26 auf einer Eingangswelle 28 kämmt. Die Eingangswellen 28 erstrecken sich ausgehend von einer „Antriebsseite" der Walzeinheit, wo sie in Kupplungshälften 30a enden.

Die zwei Eingangswellen sind zudem mit Zahnrädern 32 versehen, welche mit einem mittleren Zahnrad 34 mit einem größeren Durchmesser kämmen. Man kann somit erkennen, dass die Arbeitswalzenpaare 10a, 10b von jeder Walzeinheit mechanisch untereinander verbunden sind, als ein Ergebnis des Eingriffs untereinander zwischen den Zahnrädern 32 auf den Eingangswellen 28 und dem mittleren Zahnrad 34.

Zurückkehrend zu der 1 kann man sehen, dass die Antriebseinheiten DU1 bis DU4 in einer Abfolge längsseitig der Walzdurchgangsbahn PL angeordnet sind. Jede Antriebseinheit umfasst ein Getriebe 36, welches durch einen Antriebsmotor 38 angetrieben wird. Die Getriebe weisen in Triebverbindung stehende Ausgangswellen 40 auf, welche in den Kupplungshälften 30b enden. Man wird verstehen, dass die Kupplungshälften 30a auf den Eingangswellen 28 der Walzeinheiten derart ausgelegt sind, dass sie mit den Kupplungshälften 30b auf den Ausgangswellen 40 der Getriebe 36 zusammenpassen, um leicht trennbare Antriebsverbindungen zur Verfügung zu stellen, wodurch sie ein leichtes Anschließen und Abnehmen der Walzeinheiten von den Antriebseinheiten ermöglichen. Die Eingangswellen 28 von jeder der Walzeinheiten RU2, RU3, RU4, das heißt von allen bis auf die erste und die letzte Walzeinheit, sind an die Ausgangswellen 40 von zwei aufeinander folgenden Antriebseinheiten DU1 bis DU4 angeschlossen. Die erste und die letzte Walzeinheit RU1, RU5 sind jeweils und ausschließlich an die erste und die letzte Antriebseinheit DU1, DU5 gekoppelt.

Man kann somit erkennen, dass die Antriebseinheiten DU1 bis DU4 eine an der anderen angeschlossen sind, über die internen Antriebskomponenten der Walzeinheiten RU1 bis RU5, um dadurch einen kontinuierlichen Antriebszug von einem Ende zu dem anderen Ende des Modularwalzwerks auszubilden. Durch diese Anordnung wird, wenn das vordere Ende eines Produktes in jeden der aufeinander folgenden Walzdurchgänge eintritt, die resultierende momentane Geschwindigkeitsverminderung auf alle Walzeinheiten übertragen, wodurch es ermöglicht wird, eine im wesentlichen konstante Produktzugspannung zwischen den Ständern auf eine selbsteinstellende Art zu erreichen, ohne auf externe Steuerungen auszuweichen. Dies treibt die Antriebszüge der aufeinanderfolgenden Arbeitswalzenpaare kontinuierlich mit zunehmend größeren Geschwindigkeiten an, wie graphisch in der 3 dargestellt ist.

Modularwalzwerke des oben beschriebenen Typs werden weit verbreitet verwendet, um Produkte aus kohlenstoffarmen Stahl, Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, kohlenstoffreichen Stahl/Hartstahl und niedriglegiertem Stahl zu walzen, wobei der Wärmeaufbau zwischen den Walzenpaaren relativ moderat ist. Wenn beispielsweise ein 16,8 Millimeter Zwischenprofil (process section) zu einer Stange von 5,5 Millimetern gewalzt wird, bei Zuführgeschwindigkeiten von 100 m/s, liegt der Wärmeaufbau zwischen den ersten und letzten Walzenpaaren des Modularwalzwerkes in etwa in der Größenordnung von 100 bis 150°C. Exotischere Produkte, wie zum Beispiel nickelbasierte Legierungen, Hochgeschwindigkeitsstähle, Waspalloy-Legierungen etc. können jedoch solche Temperaturanstiege nicht ertragen. Weil es keinen ausreichenden Raum zwischen den Walzeinheiten gibt, um eine ausreichende Wasserkühlung durchzuführen, ist es bis heute eine Option gewesen, ausgewählte Walzeinheiten durch Wasserkästen zu ersetzen. Obwohl dies eine hinzugefügte Kühlung zur Verfügung stellt, wird dies durch Opfern der Kontinuität des Antriebszuges erreicht.

Eine andere Option ist es gewesen, die Drehgeschwindigkeit des Walzwerks zu reduzieren, um den Energieaufbau in dem Produkt, welches gewalzt wird, zu vermindern. Dies ist zu unzufriedenstellend, weil es in einer Verminderung der Ausgabe des Walzwerkes führt. Thermomechanische Walzen mit niedrigerer Temperatur waren ebenfalls schwer zu erreichen, wiederum aufgrund der Unfähigkeit, eine geeignete Kühlung zwischen die aufeinander abfolgenden Walzeinheiten einzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lücke in der Walzenabfolge des Modularwalzwerks zur Verfügung zu stellen, um das Einführen einer zusätzlichen Kühlung zu ermöglichen, ohne die Kontinuität des Antriebszuges zu unterbrechen.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden Getriebeeinheiten zwischen ausgewählten Walzeinheiten an der Stelle von anderen Walzeinheiten installiert, welche „aus dem Betrieb herausgenommen" („dummied") worden sind, das heißt von der Walzdurchgangsbahn entfernt worden sind, um dadurch eine Lücke in der Walzabfolge zur Verfügung zu stellen. Jede Getriebeeinheit ist an die Antriebseinheiten gekoppelt, welche zuvor an die jeweilige herausgenommene Walzeinheit gekoppelt waren, und ist derart ausgebildet, dass sie eine Fortsetzung des Walzwerkantriebszugendes zur Verfügung stellt, um den Betrieb der nächsten abfolgenden Walzeinheit mit der Geschwindigkeit der jeweiligen herausgenommenen Walzeinheit zu ermöglichen. Die Getriebeeinheiten können Wasserkästen oder andere gleichartige Kühleinrichtungen tragen, welche dazu dienen, die Temperatur des Produktes zwischen den aufeinander abfolgenden Walzdurchgängen abzusenken.

Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun in größerem Detail mit zusätzlichem Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei in den letzteren:

Die 1 eine Draufsicht auf ein bekanntes Modularwalzwerk ist;

die 2 eine schematische Darstellung der internen Antriebskomponenten einer typischen Walzeinheit ist;

die 3 ein Graph ist, welcher die Geschwindigkeitsbeziehung zwischen den aufeinander abfolgenden Walzenpaaren des Modularwalzwerkes, welches in der 1 gezeigt ist, darstellt;

die 4 eine Ansicht ähnlich zu der 1 ist, welche das Modularwalzwerk mit Getriebeeinheiten, welche zwischen ausgewählte Walzeinheiten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zwischengeschaltet sind, zeigt;

die 5 eine schematische Darstellung der internen Komponenten einer typischen Getriebeeinheit ist; und

die 6 ein Graph ist, welcher die Geschwindigkeitsbeziehung zwischen aufeinander abfolgenden Walzenpaaren des Modularwalzwerkes, welches in der 4 gezeigt ist, darstellt.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind, wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, Getriebeeinheiten GU1, GU2 entlang der Walzdurchgangsbahn PL anstelle von herausgenommenen Walzeinheiten RU2, RU4 installiert, wobei die letzteren quer versetzt worden sind von der Walzdurchgangsbahn PL auf die „Arbeitsseite" des Walzwerks. Wie man am besten in der 5 sehen kann, umfasst jede Getriebeeinheit Eingangswellen 42, welche durch die Lager 44 drehbar getragen werden. Die Eingangswellen 42 tragen Zahnräder 46, welche mit einem mittleren Zahnrad 48 kämmen, das auf einer mittleren Welle 50 getragen wird, die ebenso durch die Lager 52 drehbar getragen wird. Die Wellen weisen hervorstehende Enden auf, welche in Kupplungshälften 30c enden.

Die Kupplungshälften 30c sind derart angepasst, dass sie mit den Kupplungshälften 30b der Antriebseinheiten zusammenpassen, welche zuvor an die herausgenommenen (dummied) Walzeinheiten gekoppelt waren. Die Getriebezüge 46, 48, 46 der Getriebeeinheiten ersetzen die Getriebezüge der herausgenommenen Walzeinheiten, wodurch sie Lücken in der Walzabfolge einbringen, ohne den Gesamtgetriebezug des Walzwerkes zu unterbrechen.

Der Getriebezug von jeder Getriebeeinheit ist derart ausgeführt, dass er den Betrieb der nächsten abfolgenden Walzeinheit mit der Geschwindigkeit der herausgenommenen Walzeinheit ermöglicht beziehungsweise gewährleistet. Somit ist es durch einen Vergleich der 3 und 6 ersichtlich, dass durch Einfügen der Getriebeeinheit GU1 an der Stelle der Walzeinheit RU2, mit einer geeigneten Einstellung der Geschwindigkeiten der Antriebsmotoren 38, die Walzeinheit RU3 mit der Geschwindigkeit der herausgenommenen/ersetzen Walzeinheit RU2 betrieben werden kann. Auf ähnliche Art und Weise ermöglicht das Einfügen der Getriebeeinheit GU2, dass die Walzeinheit RU5 mit der Geschwindigkeit der herausgenommenen beziehungsweise ersetzten Walzeinheit RU4 betrieben wird.

Wie in der 4 gezeigt ist, sind die Getriebeeinheiten GU1 und GU2 vorteilhaft mit Wasserdüsen 54 und zugeordneten ausgleichenden Führungsrohren 56 zum Kühlen des Produktes versehen. Die resultierende Temperaturverminderung zwischen aufeinander abfolgenden Walzeinheiten ermöglicht, dass die exotischeren Produkte, welche oben genannt wurden, mit größeren Geschwindigkeiten. gewalzt werden als es anderweitig mit der kontinuierlichen Walzabfolge der Walzwerkkonfiguration, welche in der 1 gezeigt ist, möglich wäre. Das Ergebnis wird erreicht, ohne die Kontinuität des Walzwerkantriebszuges zu unterbrechen.


Anspruch[de]
  1. Modularwalzwerk, welches wenigstens drei Walzeinheiten (RU1–RU5) umfasst, welche in einer Abfolge auf einer Walzdurchgangsbahn (PL) angeordnet sind, wobei die gesagten Walzeinheiten Arbeitswalzenpaare (10a, 10b) umfassen, welche in einer Abfolge angeordnet sind, um eine Walzabfolge an einem Produkt zu bewirken, welches entlang der gesagten Walzdurchgangsbahn geleitet wird, mit einer Vielzahl von Antriebseinheiten (DU1–DU4), welche in einer Abfolge längsseitig der gesagten Walzdurchgangsbahn angeordnet sind, und mit einem Kupplungsmittel zum Herstellen eines kontinuierlichen Antriebszuges, durch Anschließen von allen bis auf die erste und die letzte der gesagten Walzeinheiten an zwei aufeinander abfolgende Antriebseinheiten und ferner zum Anschließen der ersten und der letzten der gesagten Walzeinheiten an die erste und letzte der gesagten Antriebseinheiten, wobei der gesagte Antriebszug derart arbeitet, dass er die aufeinander abfolgenden Arbeitswalzenpaare mit zunehmend höheren Geschwindigkeiten antreibt, gekennzeichnet durch das Vorsehen einer Vorrichtung zum zur Verfügung stellen einer Lücke in der gesagten Walzabfolge, ohne die Kontinuität des gesagten Antriebszuges zu unterbrechen, wobei die gesagte Vorrichtung eine Getriebeeinheit (GU1–GU2) umfasst, welche derart aufgebaut ist, dass sie zwischen zwei Walzeinheiten in einem Raum installiert werden kann, welcher durch das Entfernen von einer anderen der gesagten Walzeinheiten aus der gesagten Walzdurchgangsbahn erzeugt wird, wobei die gesagte Getriebeeinheit an die Antriebseinheiten angeschlossen ist, die zuvor an die entfernte Walzeinheit angeschlossen waren, und derart aufgebaut ist, dass sie den Betrieb der nächsten abfolgenden Walzeinheit mit der Geschwindigkeit der gesagten entfernten Walzeinheit bewirkt.
  2. Walzwerk, wie beansprucht in Anspruch 1, wobei die gesagte Getriebeeinheit ferner ein Mittel (54, 56) zum Kühlen des gesagten Produktes umfasst.
  3. Walzwerk, wie beansprucht in einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Antriebseinheiten ein Getriebe (35) umfassen, welches antreibbar an Ausgangswellen (40) angeschlossen ist, wobei die gesagten Ausgangswellen an eine benachbarte Walzeinheit und/oder Getriebeeinheit angeschlossen sind.
  4. Walzwerk, wie beansprucht in Anspruch 3, wobei jede Getriebeeinheit einen Getriebezug umfasst, umfassend Zahnräder (46), welche an die Ausgangswellen (40) angeschlossen sind, und ferner umfassend ein mittleres Zahnrad (48), um eine Kontinuität des Antriebs von einer der gesagten Ausgangswellen zu der nächsten in der Abfolge zur Verfügung zu stellen.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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