Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Walze für ein Ringwalzwerk. - Bei einem Ringwalzwerk handelt es sich um ein Walzwerk, mit dem Ringrohlinge durch radiales Aufweiten zu Ringen mit gewünschtem Querschnitt ausgewalzt werden. Die Ringrohlinge erhält man z. B. durch Stauchen, Lochen und/oder Schmieden. Ein solches Ringwalzwerk weist in der Regel zumindest eine auf die Ringaußenseite wirkende, angetriebene Hauptwalze bzw. Tellerwalze und eine auf die Ringinnenseite wirkende Dornwalze bzw. einen Walzendorn auf. Auf die Ringstirnflächen wirken in der Regel zwei Axialwalzen, die z. B. als obere Axialwalze und untere Axialwalze bezeichnet werden. Diese Axialwalzen sind in der Regel kegelförmig ausgebildet, sie werden auch als Kegelwalzen bezeichnet. Aufbau und Funktionsweise derartiger Ringwalzwerke sind seit langem bekannt. Dieses gilt auch für die üblichen Antriebe.

Ringwalzwerke der eingangs beschriebenen Art sind z. B. aus der DE 1 188 544 oder der DE 1 019 635 bekannt.

Mit einem solchen Ringwalzwerk wird in der Praxis nicht nur Normalstahl verarbeitet, sondern es wird zunehmend auch im Hochtemperaturbereich gearbeitet. Dieses gilt beispielsweise, wenn Rohlinge aus Titanlegierungen oder Nickelbasislegierungen umgeformt werden. Die Temperatur der Walzenoberflächen beträgt bei solchen Verfahren zum Teil mehr als 500 °C. Es versteht sich, dass die Walzen werkstofftechnisch dafür ausgelegt sein müssen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es sich um groß bauende, schwere Komponenten und Werkzeuge handelt, ist dieses mit hohen Kosten verbunden. Dieses ist insbesondere deshalb nachteilig, weil die Walzen regelmäßig einem

Verschleiß unterliegen und folglich ausgetauscht werden müssen. - Hier setzt die Erfindung ein.

Im Übrigen kennt man aus der DE 54 323 ein Radreifenwalzwerk, bei welchem eine nicht angetriebene Walze lose auf einer Welle dreht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze für ein Ringwalzwerk zu schaffen, welche sich wirtschaftlich und variabel herstellen und einsetzen lässt. Insbesondere soll eine wirtschaftliche Bearbeitung im Hochtemperaturbereich möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Walze für ein Ringwalzwerk, dass die Walzen einen Walzengrundkörper und eine auf den Walzengrundkörper aufgesetzte Walzenkappe aufweisen. Diese Walzenkappe ist lösbar und austauschbar auf den Walzengrundkörper aufgesetzt, z. B. aufgesteckt oder aufgeschoben. Dieses Prinzip lässt sich grundsätzlich bei allen Walzen des Ringwalzwerkes einsetzen. Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung jedoch eine Axialwalze und folglich Kegelwalze eines solchen Ringwalzwerkes. In diesem Fall weist die Walzenkappe eine kegelförmige Außenfläche auf, welche die Arbeitsfläche bildet. Außerdem weist die Walzenkappe eine Innenfläche auf, welche gegen die Außenfläche des Walzengrundkörpers anliegt. Auch diese Innenfläche ist vorzugsweise kegelförmig ausgebildet, so dass die Walzenkappe in besonders bevorzugter Ausführungsform hohlkegelförmig bzw. kegelringförmig mit vorgegebener Wandstärke ausgebildet ist.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch Realisierung der Walzenkappe ein separat austauschbares Bauteil zur Verfügung gestellt wird,

welches optimal an die gegebenen Anforderungen angepasst werden kann. So besteht insbesondere für die Warmumformung bei hohen Temperaturen die Möglichkeit, die Walzenkappe aus einem höher legierten Warmarbeitsstahl oder einer Nickelbasislegierung herzustellen, ohne dass es erforderlich ist, den Walzengrundkörper und insbesondere auch die Welle aus einem solchen Material herzustellen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass höher legierte Warmarbeitsstähle und insbesondere Nickelbasislegierungen deutlich teurer als "einfache" Arbeitsstähle bzw. Warmarbeitsstähle sind, lassen sich die Walzen insgesamt deutlich günstiger herstellen. Dabei muss berücksichtigt werden, dass herkömmliche Walzen, z. B. Kegelwalzen insgesamt ein Gewicht von mehreren Tonnen, z. B. mehr als 10 Tonnen aufweisen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Walzenkappe weist ein deutlich geringeres Gewicht auf, so dass sie auch deutlich kostengünstiger produziert werden kann. Dieses ist insbesondere deshalb interessant, weil es sich bei der Walze um ein Verschleißteil handelt. Erfindungsgemäß ist nun nicht mehr der Austausch der gesamten Walze (einschließlich der daran üblicherweise einstückig angeformten Welle) erforderlich, sondern es muss lediglich die Walzenkappe ausgetauscht werden. Dieses ist nicht nur bei der Verwendung von höher legierten Warmarbeitsstählen und Nickelbasislegierungen, sondern auch bei anderen Werkstoffen vorteilhaft. Die Erfindung beschränkt sich daher nicht nur auf Ringwalzwerke für Hochtemperaturanwendungen, sondern sie umfasst auch Ringwalzwerke für das Walzen von Normalstahl. Denn auch wenn sich dabei nicht das Problem der hohen Temperaturen der Walzenoberflächen stellt, so vereinfacht die Ausgestaltung mit Walzenkappe doch den Austausch, da lediglich die Kappe auszutauschen ist, die ein deutlich geringeres Gewicht aufweist, als die gesamte Walzenanordnung einschließlich Welle.

Bei Hochtemperaturanwendungen hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit separat austauschbarer Walzenkappe darüber hinaus den Vorteil, dass durch die Trennstelle bzw. Trennfläche zwischen Walzenkappe und Walzengrundkörper der Wärmeübergang verringert wird, so dass verhindert werden kann, dass hohe Temperaturen in die Lager der Walzenanordnung wandern.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es bislang in der Praxis üblich war, die Walze mit der Welle einstückig zu fertigen, schlägt die Erfindung in bevorzugter Weiterbildung vor, dass der Walzengrundkörper einstückig mit der Welle ausgebildet ist, wobei der Walzengrundkörper dann von einem kegelförmigen Wellenende gebildet wird. Auf diese einstückige Anordnung aus Welle und Walzengrundkörper lässt sich dann die Walzenkappe als Austauschteil aufsetzen. Die Walzenkappe ist vorzugsweise mit zumindest einem Spannmittel gegen den Grundkörper verspannt. Dazu kann die Walzenkappe mit zumindest einer Zugstange gegen den Walzengrundkörper verspannt sein, z. B. hydraulisch verspannt sein, bevorzugt mit zumindest einer Hydraulikmutter. Damit lassen sich hohe Spannkräfte realisieren, die aufgrund der hohen auftretenden Kräfte und der hohen Massen der Werkzeuge erforderlich sind.

Wie bereits erläutert kann die Walzenkappe hohl kegelförmig bzw. kegel ringförmig ausgebildet sein und eine kegelförmige Innenfläche aufweisen, welche gegen eine kegelförmige Außenfläche des Walzengrundkörpers bzw. der Welle anliegt. Um die Walzenkappe mit dem Grundkörper verspannen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass die Walzenkappe einen inneren zylindrischen Gewindeabschnitt aufweist, an den sich vorzugsweise die kegelförmige Innenfläche der Walzenkappe anschließt. In diesen zylindrischen

Gewindeabschnitt lässt sich eine zylindrische Zugstange einschrauben, welche dann den Walzengrundkörper und die Welle durchgreift und getriebeseitig verspannt wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Walzenkappe einerseits und der Walzengrundkörper andererseits aus demselben Material gefertigt sind. Die Erfindung ermöglicht jedoch in besonders vorteilhafter Ausgestaltung, dass die Walzenkappe aus einem anderen Material gefertigt ist als der Walzengrundkörper und die Welle. Dieses ist insbesondere für Hochtemperaturan- Wendungen zweckmäßig, weil die Walzenkappe dann - wie bereits erläutert - aus temperaturfesten Legierungen, z. B. einem hochlegierten Warmarbeitsstahl oder einer Nickelbasislegierung hergestellt werden kann. Die Kosten lassen sich damit insgesamt erheblich reduzieren. Die Kappe kann aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein, wobei dann eine Aufheizung zur Vermeidung von Wärmeverlusten möglich ist. Alternativ kann die Kappe aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bzw. einem wärmeisolierenden Material ausgebildet sein, um Wärmeverluste zu vermeiden.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Ringwalzwerk mit zumindest einer Walze der beschriebenen Art. So betrifft die Erfindung insbesondere ein Ringwalzwerk mit zumindest Hauptwalze, Dornwalze und oberer Axialwalze sowie unterer Axialwalze, wobei vorzugsweise zumindest die obere Axialwalze und/oder die untere Axialwalze in der erfindungsgemäßen Art mit Walzenkappe ausgestaltet sind.

Inn Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch ein Ringwalzwerk mit erfindungs- gemäßen Axialwalzen und

Fig. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht auf eine Axialwalze.

In Fig. 1 ist ein Ringwalzwerk in seinem grundsätzlichen Aufbau vereinfacht dargestellt. Das Ringwalzwerk dient der Herstellung nahtloser Ringe, die aus einem Ringrohling ausgewalzt werden. Der Ringrohling Rist in Fig. 1 lediglich ausschnittsweise angedeutet.

Das Ringwalzwerk weist in seinem grundsätzlichen Aufbau eine Hauptwalze 1 , eine Dornwalze 2, eine obere Kegelwalze 3 und eine untere Kegelwalze 4 auf. Die Hauptwalze 1 , die auch als Tellerwalze bezeichnet wird, arbeitet auf die Ringaußenseite, während die Dornwalze 2, die auch als Walzendorn bezeichnet wird, auf die Ringinnenseite arbeitet. Die Kegelwalzen 3, 4 arbeiten auf die Ringstirnflächen. Zwischen diesen Kegelwalzen wird ein Axialwalzspalt gebildet. Die Kegelwalzen 3, 4 werden daher auch als Axialwalzen 3, 4 bezeichnet. Die Hauptwalze 1 und die Dornwalze 2 bilden folglich ein Walzenpaar, während die Axialwalze 3 und die Axialwalze 4 ein weiteres Walzenpaar bilden, wobei zumindest jeweils eine Walze dieser Walzenpaare angetrieben ist. Dies ist grundsätzlich bekannt. Die Antriebe sind in den Figuren lediglich angedeutet, sie können in herkömmlicher Weise ausgestaltet sein. Für die Walze 4 ist ein Antrieb 16 dargestellt, welcher über ein Getriebe 17 auf die Walze arbeitet.

Erfindungsgemäß weist zumindest eine der Axialwalzen 3, 4 einen Walzengrundkörper 5 und eine auf den Walzengrundkörper 5 aufgesetzte Walzenkappe 6 auf. In der Fig. 1 ist dieses am Beispiel der unteren Axialwalze 4 dargestellt. Die obere Axialwalze 3 kann jedoch identisch ausgestaltet werden und folglich ebenfalls mit Walzenkappe 6 (und ggf. ebenfalls mit Antrieb) ausgerüstet sein. Die Walzenkappe 6 ist lösbar und austauschbar auf dem Walzengrundkörper 5 aufgesetzt, nämlich aufgeschoben bzw. aufgesteckt. In der Figur ist erkennbar, dass die Walzenkappe 6 mit einem Spannmittel 10 gegen den Grundkörper 5 verspannt ist, nämlich mit einer Zugstange 10, welche im Ausführungsbeispiel hydraulisch mit einer Hydraulikmutter 15 gegen den Walzengrundkörper gespannt wird. Dabei ist erkennbar, dass der Walzengrundkörper 5 einstückig mit der Welle 7 der Walze ausgebildet ist und dass auf diese einstückige Einheit aus Walzengrundkörper 5 und Welle 7 die separat hergestellte Walzenkappe 6 aufgesetzt ist.

Die Walzenkappe 6 weist nicht nur eine kegelförmige Außenfläche 8 als Arbeitsfläche, sondern auch eine kegelförmige Innenfläche 9 auf, d. h., die Walzenkappe 6 ist als kegelringförmige Kappe mit vorgegebener Wandstärke ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel weist der Walzengrundkörper 5 eine kegel- förmige Außenfläche 12 auf, d. h., der Walzengrundkörper 5 wird von dem kegelförmigen Ende der Welle 7 gebildet, so dass die Walzenkappe 6 mit anderen Worten auf das kegelförmige Ende 5 der Welle 7 aufgesetzt ist. Die Erfindung stellt folglich ein separat austauschbares Verschleißteil als Walzenkappe 6 zur Verfügung.

Walzengrundkörper 5 bzw. Welle 7 sind mit einer zentralen Durchbrechung 13 versehen, durch welche die Zugstange 10 hindurchgeführt ist. Die Walzenkappe 6 weist innenseitig einen zylindrischen Gewindeabschnitt 1 1 auf.

In diesen zylindrischen Gewindeabschnitt 1 1 ist die Zugstange 10, welche endseitig mit einem Außengewinde versehen ist, einschraubbar. An dem der Walzenkappe 6 gegenüberliegenden Ende der Zugstange 10 ist eine Hydraulikmutter 15 angedeutet, mit welcher die Walzenkappe mit Hilfe der Zugstange 10 gegen den Walzengrundkörper 5 verspannt wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit separat austauschbarer Walzenkappe 6 ermöglicht es insbesondere, die Walzenkappe 6 aus einem anderen Material zu fertigen, als den Walzengrundkörper 5 und die Welle 7. Dieses ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Gesamtanordnung der Walze 3, 4 ein hohes Gewicht von z. B. mehr als 10 Tonnen aufweist. Im Zuge des üblichen Verschleißes ist es dann nicht erforderlich, die gesamte Walze 3, 4 auszutauschen, sondern es muss lediglich der Austausch der Walzenkappe 6 erfolgen. Die Handhabung wird vereinfacht, so dass der Austausch einfacher und schneller realisiert werden kann. Die Betriebskosten lassen sich insgesamt verringern, da sich das Verschleißteil, nämlich die Kappe, deutlich günstiger herstellen lässt. Dieses ermöglicht es im Gegenzug, eine Walzenkappe in hoher Qualität herzustellen, da die Mehrkosten für hochwertiges Material nur für die Walzenkappe und nicht für die gesamte Walzenanordnung aufgebracht werden müssen. Dieses ermöglicht es wiederum, insgesamt eine Walze mit einer Walzenkappe mit hervorragenden Werkstoffeigenschaften zu verwenden, so dass sich insbesondere eine Warmumformung bei hohen Temperaturen wirtschaftlich realisieren lässt. Die Walzenkappe weist z. B. eine Wandstärke von mehr als 50 mm, vorzugsweise mehr als 100 mm auf. Die endseitige Öffnung der Kappe, in welche das kegelförmige Ende der Welle bzw. der Walzengrundkörper eintaucht, weist einen Durchmesser von mehr als 200 mm, vorzugsweise mehr

als 400 mm auf. Die Zugstange kann einen Durchmesser von mehr als 100 mm, vorzugsweise mehr als 150 mm aufweisen. Es wird deutlich, dass es sich bei den Walzen bzw. Walzenkappen um groß bauende, schwere Bauteile handelt.