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Die Erfindung betrifft ein hydraulisch regelbares Walzgerüst mit den
Walzdruck aufnehmenden Zugankern und einer mechanischen Anstellvorrichtung, bestehend
aus höhenverstellbaren Distanzstücken in Form von die Zuganker umgebenden, undrehbaren
Gewinderingbolzen und mit diesen zusammenarbeitenden drehbaren Gewinderingmuttern,
die das obere Gerüsteil bzw. die Ständerkappe tragen, und mit einer hydraulischen
Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen der Zugankerlänge während des Walzens, die
aus sich an den unteren Gerüstteilen abstützenden, die Zuganker umgebenden Ringzylindern
und gegen die feststehenden Gewinderingbolzen drückenden Ringkolben besteht. Regeltechnisch
hat ein solches Walzgerüst mit zwischen den die Walzen tragenden Bauteilen angeordneter
hydraulischer Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen der Zugankerlänge den Vorteil,
daß - weil der Walzdruck nicht über das hydraulische Druckmittel geht - die aus
Walzdruck herrührenden Druckänderungen in der hydraulischen Spanneinrichtung schon
bei Auftretender Walzdruckänderung das Vorzeichen haben, unter dem der Spanndruck
zur Wiederherstellung des ursprünglichen Walzenspaltes durch die Regeleinrichtung
geändert wird. Erhöht sich beispielsweise der Walzdruck, so wird der Druck in der
hydraulischen Spanneinrichtung durch Entlastung verringert. Da nach dem für derartige
Regelgerüste anzuwendenden Regelgesetz die aus Walzdruck und hydraulischer Spannkraft
gebildete Summe der auf die Zuganker einwirkenden Kräfte im wesentlichen konstant
zu halten ist, um über eine Konstanz der Zugankerspannung gleichbleibenden Walzenspalt
zu erzielen, geht die Regelgröße zum Ausregeln des Einflusses einer Walzdruckerhöhung
in Richtung auf Verringerung des hydraulischen Spanndruckes für die Zuganker. Genau
in dieser Richtung ging vor dem Ansprechen der Regeleinrichtung die erwähnte Entlastung
des hydraulischen Spanndruckes.
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Die behandelten Regelgerüste haben also einen sogenannten Selbstregeleffekt
in dem Zeitintervall zwischen dem Auftreten einer Störgröße und dem Ansprechender
Regelung.
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Es wurde erkannt, daß das Dehnungsverhalten eines Walzgerüstes der
beschriebenen Art während des Zeitintervalls des Selbstregeleffektes der Vorspanntheorie
folgt, d. h., die durch die Zugankerspannung gedrückten und bei Walzdruckzunahme
aufatmenden Querschnitte der Gerüstbauteile nehmen durch ihre Entlastung maßgebend
an der Lastaufnahme teil, und zwar um so mehr, je steifer sie sind. Da die Erfindung
nun von einem Walzgerüst ausgeht, dessen hydraulische Spanneinrichtung von bei Walzdruckzunahme
aufatmenden Gerüstteilen umgeben ist, ist das hydraulische Druckmittel den gedrückten
Querschnitten eines Vorspannsystems gleichzusetzen. Der Vorspanneffekt während des
Selbstregelvorganges wird hierdurch gegenüber nur aus Stahl bestehenden gedrückten
Querschnitten verschlechtert. An der Tatsache, daß der »Elastitzitätsmodul« von
Öl etwa 100mal schlechter ist als der von Stahl, läßt sich nichts ändern. Die Steifheit
der gedrückten Querschnitte mit Ölkomponente ist aber auch von der Höhe der Ölsäule
in den Drucktöpfen der hydraulischen Spanneinrichtung abhängig. Diese Ölsäule wird
dann unnötig groß, wenn - wie es bei einem Walzgerüst der eingangs erläuterten
Art der Fall ist - der hydraulischen Spanneinrichtung sowohl die Aufgabe des Vordehnens
des Gerüstes als auch der Walzspaltänderung zugewiesen ist. Schließlich muß ein
Regelgerüst der behandelten Art mit einer den maximalen Walzdruck übersteigenden
Kraft vorgedehnt werden, um auch beim reversierenden Walzen den beim Anstieg auftretenden
Walzensprung ausregeln zu können.
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In Erkenntnis dieser Zusammenhänge hat sich die Erfindung die Aufgabe
gestellt, bei einem vorgedehnten Walzgerüst mit Walzspaltregelung über die Zugankerlänge
die hydraulische Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen der Zugankerlänge von der
Aufgabe zu entlasten, selbst die Vordehnung der Zuganker einstellen zu müssen. Hierdurch
wird nämlich die Ölsäule in den Druckräumen der SpanneinricTitung höher als zum
Ausregeln von Dickenänderungen des Walzdruckes erforderlich ist. Damit zielt die
Erfindung ab auf eine Verbesserung des Selbstregeleffektes oder - wenn die Regeleinrichtung
einmal ausgefallen sein sollte - auf die Verbesserung des Vorspannverhaltens überhaupt.
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Die Erfindung kennzeichnet sich durch eine in bekannter Weise zum
Dehnen massiver Zuganker unabhängig von der Spannmutter dienende weitere hydraulische
Spanneinrichtung, die zwischen den feststehenden Gewinderingbolzen und den Zugankerenden
angeordnete, die Zuganker umgebende Druckräume hat, die unabhängig von den Druckräumen
der Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen der Zuganker steuerbar sind.
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Bei der erfindungsgemäß angewandten hydraulischen Spanneinrichtung
zum Dehnen massiver Zuganker unabhängig von der Spannmutter handelt es sich um eine
Einrichtung, bei der die Streckkraft unter Umgehung eines oder mehrerer der zu verspannenden
Bauteile über ein die Zuganker umgebendes und beispielsweise eine Ständerkappe durchgreifendes
Rohrstück fortgeleitet ist. Dieses Rohrstück wird im Rahmen der Erfindung durch
den feststehenden Gewinderingbolzen der mechanischen Anstellvorrichtung gebildet.
Dies ist auch der Fall beim Gegenstand eines älteren Schutzrechtes, das auf die
Ausbildung des undrehbaren Gewinderingbolzens als Ringzylinderteil der hydraulischen
Spanneinrichtung gerichtet ist. Hierauf kommt es jedoch bei der Lösung der gegenständlichen
Aufgabe im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht an.
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Die erfindungsgemäße räumliche Trennung zwischen einer hydraulischen
Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen der Zugankerlänge und einer hydraulischen
Spanneinrichtung zum Einstellen einer Gerüstvorspannung, bei der ja bekanntlich
der hydraulische Spanndruck nach dem spielfreien Anziehen einer Spannmutter abgelassen
wird, führt in Verbindung mit der mechanischen Anstellvorrichtung für das obere
Gerüstteil dazu, daß die Ölsäule in den Drucktöpfen der hydraulischen Spanneinrichtung
zum Regeln stets auf die minimale Höhe eingestellt werden kann, die zum Ausregeln
zu erwartender Walzgutänderungen ausreicht. Bei einem Warmblech-Quartogerüst, beispielsweise
für eine Breitbandstraße, würde eine Höhe der Ölsäule in den Regeldrucktöpfen von
2 bis 3 mm genügen. Unter Berücksichtigung des Elastizitätsmodul von 01 verschlechtert
sich die Steifheit des Gerüstes durch die Ölkomponente innerhalb der gedrückten
Querschnitte nur in dem Maße, als ob die Dehnlänge der den Walzdruck aufnehmenden
Teile um 200 y bis 300 mm größer
wäre, was selbstverständlich nur
in dem Zeitintervall des Selbstregelvorganges zum Tragen kommt oder wenn die Regeleinrichtung
ausgefallen ist und das Gerüst als reines Vorspanngerüst eingesetzt wird.
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Eine weitere Maßnahme zur Verringerung der Ülsäule in der hydraulischen
Spanneinrichtung zum Regeln besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Steuerventile
für die hydraulische Spanneinrichtung zum geregelten Dehnen der Zugankerlänge in
möglichst geringer Entfernung von deren Druckräumen angeordnet sind, z. B. unmittelbar
an die Ringzylinder angeflanscht sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Walzgerüstes gemäß
der Erfindung in Quarto-Bauart teilweise im senkrechten Schnitt durch einen Zuganker
und teilweise im senkrechten Schnitt durch die Walzballen dargestellt. Es handelt
sich um ein Kappenständergerüst, bestehend aus zwei Gerüstunterteilen 22, den durch
Zuganker 23 befestigten Ständerkappen 21 sowie den Stützwalzen-Einbaustücken 55,
56 und den Arbeitswalzen-Einbaustücken 57, 58.
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Die Anstellvorrichtung umfaßt ein oberes Antriebsrad 27 für Kettenantrieb,
einen rohrförmigen Fortsatz 27 a, der über eine Zahnkupplung 47 drehfest, aber längsverschieblich
mit einer verstellbaren Gewinderingmutter 30 verbunden ist, und einen undrehbaren
Gewinderingbolzen 45, der sich auf einer Säule eines unteren Ständerteiles 22 abstützt.
Der Zuganker 23 ist im unteren Ständerteil 22 in nicht näher dargestellter Weise
undrehbar festgelegt.
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Die hydraulische Spanneinrichtung zum Einstellen der Vorspannung besteht
aus einer lösbaren Einheit mit einem Zylinder 59 und einem Kolben 60, die einen
Druckraum 52 bilden. Der Druckraum 52 ist über eine Bohrung 61 im Gewinderingbolzen
45 und eine Leitung 62 mit der Druckquelle zum Vorspannen verbunden. Die hydraulische
Spanneinrichtung liegt zwischen dem Gewinderingbolzen 45 und einer den Spanndruck
vom Ringkolben 60 aufnehmenden Hülse 63, die auf das Zugankerende 23 b aufgeschraubt
und außen zylindrisch ist. Die zylindrische Hülse 63 trägt eine Gewindehülse 50,
die über einen Stift 51 undrehbar mit der Hülse 63 verbunden ist. Auf das
Außengewinde der Gewindehülse 50 ist eine Muttter 64 aufgeschraubt, die über
einen Stift 65 mit dem Antriebsrad 27 drehfest verbunden ist und eine Kappe 66 zur
Anbringung einer Skala trägt. Als Spannmutter des Zugankers, die zur Einleitung
der Vorspannkraft in die Ständerkappe 21 und die Ständerteile 22 spielfrei angedreht
werden muß, bevor der hydraulische Streckdruck vermindert wird, dient ein an sich
bekannter Reißbolzen 24, der in die glatte Hülse 63 eingeschraubt ist und mit seinem
Kopf an der oberen Stirnfläche der Gewindehülse 50 anliegt. Nach Lösen des Reißbolzens
24 kann die Gewindemutter 50 mit Mutter 64 abgehoben werden, so daß nach dem Losschrauben
der glatten Hülse 63 die hydraulische Spanneinrichtung mit dem Zylinder 59 und dem
Kolben 60 leicht entfernt werden kann, ohne daß der Zuganker ausgebaut werden muß.
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Zwischen den Gewinderingbolzen 45 und den unteren Ständerteilen 22
sind weitere ringförmige hydraulische Drucktöpfe vorgesehen, die aus Zylindern 67
und Kolben 68 bestehen. Die Druckräume 69 der zusätzlichen Drucktöpfe sind in der
Höhe auf nur wenige Millimeter cingestellt, auf einem We#,, der nach Einstellung
der Vorspannung gerade noch so groß ist, daß durch eine dementsprechende maximale
Verkürzbarkeit der Zugankerlänge alle zu erwartenden Dickenzunahmen des Walzgutes
ausgeregelt werden können, ohne daß der Druck der abgesperrten ölsäule im Druckraum
69 Null wird. Zweckmäßig werden die Verhältnisse so eingestellt, daß der
Druck im Druckraum 69 einen Mindestwert nicht unterschreitet, um beim Selbstregelvorgang
im linearen Bereich der Druckdehnungskennlinie des Vorspanndreiecks zu bleiben.
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Um auch die außerhalb des Druckraumes 69 befindliche Ölsäule möglichst
klein zu halten, ist ein Steuerventil 70 in möglichst geringer Entfernung vom Druckraum
angeordnet, nämlich unmittelbar an eine ebene Spannfläche des Zylinders 67 angeflanscht.
In das Steuerventil 70 gehen zwei Leitungen ein, nämlich eine Druckleitung
71 und eine Rückölleitung 72.
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Um die Vorspannung einzustellen, wird der Druck im Druckraum 52 der
oberen hydraulischen Spanneinrichtung erhöht, wodurch der Kopf des Reißbolzens 24
sich von der oberen Stirnfläche der Gewindehülse 50 abhebt und spielfrei angezogen
werden kann. Nach Ablassen des Druckes im Druckraum 52 stellt sich dann eine Vorspannung
ein, indem über die Gewindehülse 50, die Mutter 64, das Antriebsrad 27, die Ständerkappe
21, die Gewinderingmuttter 30 sowie der Gewinderingbolzen 45, das Drucköl in dem
Druckraum 69 sowie die unteren Ständerteile 22 unter Druckvorspannuung kommen. Weil
zwischen allen gedrückten Stahlteilen ein hydraulisches Medium im Druckraum 69 eingeschaltet
ist, dessen Elastizitätsmodul 100mal schlechter ist als der von Stahl, wird die
Druckdehnungskennlinie im Vorspanndreieck zwar flacher, jedoch wegen der geringen
Höhe der kompressiblen Ölsäule nur so weit flacher, wie es einer um 200 bis 300
mm verlängerten Höhe der gedrückten Querschnitte entsprechen würde. Da aber das
Walzgerüst keine normale, mittige Druckspindeln besitzt und die Einbaustücke 55,
56 der Stützwalzen sich außermittig an je zwei Auflagen 75, 76 kippbar an den Ständerteilen
abstützen, wird erheblich mehr an Bauhöhe des Gerüstes gewonnen, wodurch dieses
leichter und billiger wird, auch gegenüber einem Regelgerüst mit Zugankern und normaler
Anstellvorrichtung mit Druckspindeln als Grobanstellung für eine Walze.
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Als Vorspannkraft wird etwa das Zweieinhalbfache des Walzdruckes Gewählt.
Wenn auf konstante Zuuankerlänge geregelt wird und beim Anstich eines Bandes die
durch den Walzensprung hervorgerufene Zugankerlängung durch Öffnen des Steuerventils
70 wieder zurückgeholt wird, so daß der eingestellte Walzspalt konstant bleibt,
so steht noch der 1,5fache Betrag des Walzdruckes als Spannkraftreserve für Regelzwecke
zur Verfügung.
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Zum Betätigen der Anstellvorrichtung wird der Druck im Druckraum 52
der hydraulischen Spanneinrichtung so weit erhöht, bis die Vorspannung verschwunden
ist und die Gewinderingmutter 30 sich auf dem Gewinderingbolzen 45 leicht drehen
kann. Das Steuerventil 70 ist dabei geschlossen. so daß die Ölsäule vom Druckraum
69 bis zum Ventil abgesperrt ist. Der Antriebsmotor für die Anstellvorrichtum2 kann
schwach ausgelegt werden. da die Anstellbewegunuen unter Walzdruck hvdraulisch erfolgen.
Eine jeringe ,Antricbslcistun- für den Anstellmoto r @cnü;;t auch zum Auseinanderfahren
festgefahrener Walzen, da die Gewindeteile der Anstellvorrichtung beim
Strecken
des Zugankers auf seine maximal zulässige Dehnung zuvor entlastet werden.