DE2629802C2

DE2629802C2 - Mit einem Arbeitsmantel aus Hartmetall armierte Warmwalze

Info

Publication number: DE2629802C2
Application number: DE2629802A
Authority: DE
Inventors: Karl Gustav Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Hertel jun.; Günther Hertel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1982-11-18
Also published as: US4105264A; IT1076693B; GB1542806A; FR2349371B1; CA1060237A; DE2629802A1; SE7702425L; LU77214A1; DE2618884A1; JPS52133065A; CA1054833A; US4115910A; SE423973B; BE853440A; JPS5421302B2; FR2349371A1; ES457571A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine mit einem Arbeitsmantel aus Hartmetall armierte Warmwalze nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Warmwalzen sind beispielsweise aus der US-PS 35 77 619 bekannt Der Winkel zwischen dem Walzenkern und den Spannflächen des Arbeitsmantels beträgt gemäß dieser Vorveröffentlichung 90°, was zur Folge hat, daß der Hartmetallmantel ausschließlich auf Druck beansprucht wird. Die beim Walzen auftretenden Druckkräfte nüssen folglich über den Reibschluß zwischen den Stirnflächen des V'ilzenmantels und den gegen diese anliegenden Teilen des Walzenkernes auf den letzteren übertragen werden. Dies bereitet insbesondere bei hohen Walztemperaturen Schwierigkeiten, da der Ausdehnungskoeffizient des Hartmetalles kleiner ist als der der Siahl-Gegenlager. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Hartmetalles beträgt durchschnittlich etwa 5 ... 7,5 · 10"⁶grad-' und der des Strahles etwa 13... 18 · 10-⁶grad-'.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten, mit Hartmetall armierten Walzen derart weiterzuentwickeln, daß auch bei höheren Walztemperaturen die Gefahr der Lockerung des Hartmetall-Walzenmantels gering und die Walzbeanspruchung des Arbeitsmantels minimiert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. In Patentanspruch 2 ist eine bevorzugte Bemessung für den Winkel, den die Spannflächen des Arbeitsmanu s mit dem Walzenkörper bilden, angegeben.

Aus den deutschen Patentschriften 2 22 601 und 4 83 178 sind Walzen bekannt, deren Walzenmantel aus Stein oder Keramik besteht und der über Lagerscheiben auf dem metallischen Walzenkern gelagert ist. Die Verbindungsflächen der Walzenscheiben mit dem Walzenmantel sind dabei ebenfalls winklig zur Walzenachse angeordnet. In den Vorveröffentlichungen ist aber nicht die Aufgabe beschrieben und gelöst, die unterschiedlichen Ausdehnungen aufzufangen, die eine mit Hartmetall armierte Wälze beim Arbeiten bei höheren Temperaturen erfährt.

In der deutschen Patentschrift 4 71571 ist dem Problem der unterschiedlichen Ausdehnungen bei Erwärmung zwischen keramischem Walzenmantel und metallischem Walzenkern Rechnung getragen. Die unterschiedlichen Ausdehnungen werden gemäß dieser Vorveröffentlichung aber durch Federn aufgefangen, weiche Lagerscheiben entsprechend der Ausdehnung nachstellen. Dieses bei Keramikwalzen mit naturgemäß geringerem Walzendruck anwendbare Prinzip läßt sich aber nicht auf Warmarbeitswalzen, die mit Hartmetall armiert sind, übertragen.

Aus der britischen Patentschrift 7 98142 wird ebenfalls auf das Problem unterschiedlicher Ausdehnungen von Walzenmantel und Kern eingegangen. Die Vorveröffentlichung bezieht sich aber vorzugsweise auf Walzenmantel aus Aluminium und Walzenkerne aus Stahl. Auf Warmwalzen, welche mit Hartmetall armiert sind, läßt sich diese Schrift nicht ohne weiteres übertragen, insbesondere dann nicht wenn zwischen dem Arbeitsmantel und dem Walzenkörper ein durchgehender Ringspalt vorhanden sein soll und die entstehenden Walzdrücke, wie bei Hartmetall erforderlich, durch die Mantelspanndrücke kompensiert werden müssen. Der Grund hierfür liegt u. a. in der Unsicherheit, die mit der Bestimmung der Zugfestigkeitswerte von Hartmetallen verbunden ist Diese Unsicherheit ist bekanntlich groß, wie u. a. auch aus dem Buch »Hartmetalle« von Kieffer und Benesovski, Springer-Verlag 1965, Seite 175 hervorgeht Es muß deshalb als überraschend angesehen werden, daß eine derartige Walzdruckkompensation durch Vorspannung über die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wuikelspannflächen so weit möglich ist, daß praktisch keine unzumutbare Zugbelastung im Innern des Hartmetallmantels auftritt. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine hartmetallarmierte Warmarbeitswalze mit halbrundem Arbeitsprofil;

F i g. 2 und 3 jeweils ein schematisches Diagramm, welches das Verhältnis der Walzkraft P zu der in Richtung der Längsachse wirkenden Aufnahmekraft p' zeigt.

Die dargestellte Walze besteht aus dem Walzenkörper 1, dessen Lager- und Anuicbszapfen in der Zeichnung fortgelassen sind. Der Walzenkörper 1 ist mit einem aus Hartmetall, Warmarbeitsstahl, Sinterwerkstoff o. dgl. bestehenden Arbeitsmantel 5 armiert. Dieser Arbeitsmantel weist in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ein halbrundes Walzprofil 6 auf, welches von der Walzkraft P beaufschlagt wird. Der Arbeitsmantel 5 ist so dimensioniert, daß sich zwischen seiner inneren Mantelfläche 8 und der äußeren Mantelfläche 9 des Walzenkörpers 1 ein durchgehender Ringspalt 10 befindet. Die Höhe 11 dieses Ringspaltes ist wenigstens so groß, daß sich beim Betrieb der Walze die äußere Mantelfläche 9 des Walzenkörpers 1 und die innere Mantelfläche 8 des Arbeitsmantels 5 nicht berühren.

Um den Arbeitsmantel 5 in der dargestellten Stellung zu halten, ist es erforderlich, ihn in Richtung der Längsachse unter Druckspannung zu setzen. Es geschieht dies mit Hilfe einer Andruckvorrichtung, die beispielsweise eine Schraubenpresse sein kann und die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Mit Hilfe dieser Presse ist es möglich, einen leicht einstellbaren Druck p' zu erzeugen, der in Richtung der Längsachse über die Spannscheibe 17 auf den Arbeitsmantel 5 einwirkt.

Der Arbeitsmantel 5 wird unter dem Einfluß des auf ihn wirkenden Druckes p' gegen eine Weitere Spannscheibe 18 Und schließlich gegen ein federelastisches Glied 19 gedrückt. Das federelastische Glied 19 stützt sich seinerseits gegen die Schulter 4 ab, die sich am Arbeitsmantel 1 befindet

F i g. 1 liiißt erkennen, daß die Spannflächen 20; 21 der Spannscheiben 17 und 18 derart geneigt angeordnet sind, daß diese Spannflächen mit dem Walzenkörper jeweils einen spitzen Winkel β bilden. Hierdurch wird erreicht, daß der Arbeitsmantel 5 satt aufliegt und unter Aufrechteirhaltung des Ringspaltes von den Spannscheiben 17 und 18 getragen wird. Erwärmt sich der Walzenkörper 1 im Zuge der Walzarbeit geringfügig, so dehnt er sich in radialer Richtung aus, was zur Folge hat, daß eine gelinge Zugkraft auf den Arbeitsmantel 5 übertragen wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Zugkraft jedoch bei der in Betracht kommenden gegenüber der Arbeitstemperatur geringfügigen Erwärmung in keinem Fall zur Sprengung des Arbeitsmantels führt, da — wird ein gewisses Maß dieser Kraft überschritten — der Spannkörper 18 in allen Fällen gegen nie Kraft des elastischen Gliedes 19 ausweichen kann.

Überdies wird durch die Wahl des spitzen Winkels β erreicht, daß sich der Arbeitsmantel 5 bereits in unmittelbarer Nähe der Arbeitsfläche, also dort, wo der Walzdruck Peinwirkt, auf die Spannscheiben 17 und 18 abstützen kann. Die Wahl der Größe dieses Winkels stellt zudem sicher, daß das Verhältnis der Drücke P: p' in weiten Grenzen eingestellt werden kann. Hierdurch ist es möglich, mit verhältnismäßig geringem technischen Aufwand Kompensationsvorrichtungen für den Walzdruck P zu bauen, welche verhältnismäßig große Walzdrücke kompensieren können.

F i g. 2 zeigt in schematischer Weise die Abhängigkeit des Kompensationsdruckes p' (X-Koordinate) vom Walzdruck PfK-Koordinate) bei einer Anordnung nach dem älteren Vorschlag gemäß DE-OS 26 18 884.1. Gemäß der dort erhobenen Forderung nach Einhaltung eines stumpfen Winkels zwischen den Spannflächen 20; 21 und der Mantelfläche des Walzenkörpers ist in das

ίο Diagramm der Betrag β — 90° eingezeichnet. Das Diagramm läßt erkennen, daß auch bei dieser Anordnung grundsätzlich eine Verbesserung des Kräfteverhältnisses zu erreichen ist, nämlich durch Vergrößerung des Winkels ß. Der Wirksamkeit dieser Vergrößerung sind aber Grenzen gesetzt, da infolge der Wahl eines stumpfen Winkels der Walzdruck Pum den Umfang der Walze geleitet und erst auf der gegenüberliegenden Seite abgefangen werden kann. Der Weg des Kraftflusses ist also verhältnismäßig groß.

Fig.3 gibt die Verhältnisse wieder, wie sie beim Gegenstand der vorliegenden Er^r .'dung vorliegen. In diesem Fall verkleinert eine Vergrößer jng des (spitzen) Winkels β unmittelbar die Größe des Kompensationsdruckes p', ein Effekt, der sich ohne weiteres realisieren läßt, da der Kraftflußweg gering ist und die Abstützung in unPMttelbarer Nähe der beaufschlagten Stelle erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Arbeitsmantel aus Hartmetall armierte Warmwalze, deren Arbeitsmantel über Spannringe mit zum Walzenkern winklig angeordneten Spannflächen in Richtung der Walzenlängsachse durch Druck vorgespannt ist und bei dem sich zwischen dem Arbeitsmantel und dem Walzenkörper ein durchgehender Ringspalt befindet, dessen Höhe wenigstens so groß ist, daß sich bei Betrieb der |₀ Walze die äußere Mantelfläche des Walzenkörpers und die innere Walzenfläche des Arbeitsmantels nicht berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (20; 21) des Arbeitsmantels (5) mit dem Walzenkörper (1) jeweils einen spitzen Winkel (ß) bilden.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ß) etwa 45° beträgt