DE1452117A1

DE1452117A1 - Verfahren zur Verringerung der Breite von Halbzeug aus Metallguss

Info

Publication number: DE1452117A1
Application number: DE1965U0012298
Authority: DE
Inventors: Tindall Edwin Lamar; Jenks Stephen Moore; Howard Smith
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1964-12-31
Filing date: 1965-12-20
Publication date: 1968-11-14
Also published as: AT275767B; NL6516974A; DE1452117C3; GB1117952A; DE1452117B2; US3358358A; ES320649A1; FR1462031A; BE674248A; NL151276B; BR6576065D0

Description

Verfahren zur Verringerung der Breite von Halbzeug aus Metallguss

CsI ID

OO CD CO

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur kontinuierlichen Formgebung von Halbzeug aus Metall und betrifft insbesondere solche Verfahren, mit denen die Breite derartiger Metallteile auf das gewünschte Mass verringert wird. Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes befasst sich mit Verfahren zur kontinuierlichen Reduzierung von geformten Stahlgussstücken auf Plattenformat gewünschter Breite.

Gegenwärtig erfolgt die Herstellung von Stahlblech, Bandstahl und dünnen Stahlplatten durch Walzen eines Barrens, der durch Vergiessen einer bestimmten Menge flüssigen Stahls in einer Barrenform hergestellt wird.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon.- 292102 · Telegramm-Adresse: Lipatli/Mönchen

Die in der Hüttentechnik "bekannten Walzvorgänge zur Verarbeitung eines solchen Barrens in Stahlblech oder Stahlband beruhen im allgemeinen darauf, den Barren in einer Bramme und diese dann bei hoher Geschwindigkeit in mehreren Schritten in ein kontinuierliches, glühendes Stahlband zu walzen und dadurch ein Blech oder ein Band gewünschter Breite und Dicke zu erzeugen. Die Bleche werden gewöhnlieh zum Transport an die Verbraucher auf Spulen aufgewickelt.

Die Herstellung von Stahlblech und dünnen Stahlplatten auf der Basis eines kontinuierlichen Giessvorganges ist mit einem wesentlich günstigeren Wirkungsgrade verbunden als die Herstellung in der gewöhnlichen Weise, bei der ein Abguss in Barrenformen oder Kokillen erfolgt. Die Vorteile des kontinuierlichen Giessens sind jedoch bisher nicht vollständig realisiert worden, da man der Ansicht war, die einzigen Wege zur Erzeugung einer Spule mit aufgewickeltem Stahlband gewünschter Breite beständen darin, entweder ein Gussteil bestimmter Breite zu schaffen mit der Möglichkeit, die Abmessungen des Teils während des Walzens und des Abkantens zu verändern, den Gussteil in Brammen zu schneiden und diese dann gemäss der gewöhnlichen Walztechniken zu walzen. Die letztgenannte Möglichkeit würde eine Vielzahl von Formen erfordern, und zwar für jede Brammenbreite eine bestimmte Form und eine weitere Wechselform. Sin noch grösserer Nachteil als der der Vielzahl

80 9 808/0522

der erforderlichen Formen "besteht darin, dass der kontinuierliche G-iessvorgang jedes Mal, wenn von der einen Brammenbreite auf eine andere übergegangen werden soll, notwendigerweise für einen zeitraubenden Formenwechsel unterbrochen werden muss. Darüber hinaus sind vom Gesichtspunkt der Leistungsfähigkeit bei der Formgebung des Gusses die erforderlichen Spulenbreiten nicht auch notwendigerweise gewöhnlich die vorteilhaften Breiten. Die Verarbeitung der Gussblöcke in Bleche durch Walzen in den gewöhnlichen Verfahrensweisen würde die von dem kontinuierlichen Giessen erwarteten Vorteile erheblich vermindern und sogar noch eine geringere Leistungsfähigkeit besitzen als das Giessen des Stahls in der gewünschten Rollenbreite.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung gegossener Brammen in einer Vielzahl verlangter Breiten zu schaffen, wobei von einem einzigen, kontinuierlich geformten Gussblock ausgegangen wird, der mindestens so breit ist wie die breiteste, gewünschte Bramme.

Die Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe bildet ein Verfahren zur Reduzierung eines Halbzeugs in Form eines Metallgussblockes, der in einem kontinuierlichen Giessvorgang hergestellt wurde. Das neuartige Verfahren kann dabei einen Teil des kontinuierlichen Giessprozesses bilden und besteht aus den folgenden Verfahrensschritten:

809808/052

In Durchführung des Gussteils durch eine Vorrichtung aus Walzengerüsten mit Kantenwalzen und Austrittsflächen-

walzen, während die Temperatur des ganzen Gussteils für den Warmwalzvorgang hoch genug ist und Ausübung eines Druckes durch die Rollen am Austrittsende der Vorrichtung während 'des Kantenwalzens.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung "beispielsweise dargestellt. Es sind:

H¹Ig. 1 eine schematische Ansicht einer kontinuierlichen, zum' Betrieb des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Giesseinrichtung mit allen Vorrichtungen, angefangen von der Form,in der das Gussteil hergestellt wird, bis zu den Walzen, zwischen denen der erfindungsgemässe Kantenwalzvorgang stattfindet,

Pig. 2 eine schematische Ansicht der Kantenwalzvorrichtung in Draufsicht, mit der das erfindungsgemässe Verfahren ausgeführt wird,

Pig. 3 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung für das erfindungsgemässe Verfahren und

Pig. 4 eine schematische Ansicht der Querschnittsformen, die eine typische Bramme während verschiedener Stadien^vdes erfindungsgemässen Walzprozesses annimmt.

In Pig. 1 wird ein Stahlgussblock 10' kontinuierlich in einer gewöhnlichen, rohrförmigen und mit offenen Enden versehenen, senkrechten und ununterbrochenen Giessform 11 geformt, durch eine Wassersprühvorrichtung 12 gekühlt

809808/0522

und "bei seiner Abwärtsbewegung unterhalb der Form 11 mit Hilfe von Führungsrollen 13 geführt, wobei die Abwärtsbewegung von Andruckrollen 14- gesteuert wird. Der Stahlgussblock wird dann durch eine Biegevorrichtung, die mit einer Gelenkrolle 15 und einer Schubrolle 16 versehen sein kann, gebogen und zur Vorbereitung auf den Kantenwalzvorgang in einem Ofen 17 von neuem erwärmt. Schliesslich wird der wiedererwärmte Gussblock erfindungsgemäss zu einem Band gewalzt, dessen Breite geringer ist als diejenige des Gussbloeks. Dies wird in einer Kantenwalzvorrichtung durchgeführt, die ganz allgemein bei 20 gezeigt ist und aus einem Horizontalwalzgerüst 21, mehreren Vertikalwalzgerüsten 22, 23 und 24 und einem zweiten Horizontalwalzgerüst 25 besteht, das auf die Vertikalwalzgerüste folgt. Wird der Gussblock in der Walzvorrichtung 20 gewalzt, wird er unter Spannung^halten, so dass wesentliche Veränderungen und Verformungen in Sichtung seiner Dicke vermieden werden.

Die Form 11, die Wassersprühvorrichtung 12, die PÜhrungsrollen 13, die Andruckrollen 14, die Gelenkrolle 15 und die Schubrolle 16, sowie der Anwärmofen 17 sind Bestandteile bekannter kontinuierlicher Giessvorriehtungen. Daher sind Einzelheiten dieser Elemente und ihre Betriebsweise für die Erfindung ohne Bedeutung.

Es ist sehr wichtig, dass die Temperatur des Gussbloeks in der Walzvorrichtung 20 während des ganzen

809808/0522

Warmwalzvorganges hoch genug ist. Kaltwalzen hat Eissbildung und innere Spannungen zur Folge, die der Qualität des hergestellten, gewalzten Bandes abträglich sind. Der ganze Gussblock muss, sowohl was seine Oberfläche als auch was sein Inneres anbelangt, Warmwalztemperatur aufweisen. Diese Warmwalztemperatur muss in der ganzen Walzvorrichtung 20 aufrechterhalten werden. Das setzt voraus, dass die Temperatur des Gussblocks beim Eintritt in die Walzvorrichtung 20 hoch genug liegt, damit durch Wärmeverluste in der Walzvorrichtung kein zu starkes _; Absinken erfolgt. Solche Verluste stellen sich auf Grund der Wärmeleitung der Walzen innerhalb der Vorrichtung und der Wärmeabgabe an die umgebende Atmosphäre ein. Der Begriff "Warmwalzen", der hier benutzt wird, bezieht sich auf eine bleibende Verformung des Metalls durch einen Walzvorgang bei Temperaturen, die so hoch gewählt sind, dass im Metall nach seiner Abkühlung auf Raumtemperatur keine Kaltverfestigung auftritt. Anders ausgedrückt, das Warmwalzen ist ein Walzvorgang bei einer Temperatur, die über der Rekristallisationstemperatur des Metalls liegt.

Die Durchschnittstemperatur des Gussblocks ist bei seinem Eintritt in den Erwärmungsofen 17 auf Grund der hohen Temperatur des Gussblockinneren für den Warmwalzvorgang ausreichend. Der Begriff "Durchschnittstemperatur" bezieht sich auf die Temperatur eines äquivalenten Gussteils, das pro Gewichtseinheit denselben Wärmeinhalt

809808/0522

besitzt und eine einheitliche Temperaturverteilung aufweist. Die Temperatur der Oberfläche des Gussblocks und insbesondere diejenige seiner Ecken könnte jedoch unter der Warmwalztemperatur liegen. Die Wasserstrahlvorrichtung 12 kann unter Umständen die Gussblockoberfläche unter die Warmwalztemperatur abkühlen. Währenddessen tritt in dem Masse, wie die Wärme zur Oberfläche transportiert wird, eine schrittweise Verfestigung des Gussblockinneren ein. Wenn der Gussblock bezüglich der Wasserstrahlvorrichtung 12 weiter abwärts bewegt wird, hält der Wärmestrom aus seinem Inneren zur Oberfläche an, wodurch die Oberfläche wieder etwas erwärmt wird. Diese Wiedererwärmung ist jedoch gewöhnlich nicht so gross, dass dadurch die Gussblockoberfläche auf die erforderlichen Walztemperaturen gebracht wird. Deshalb wird der Erwärmungsofen 17 vorgesehen. Auf diesen Ofen kann jedoch verzichtet werden, wenn sowohl die Durchschnittstemperatur als auch die Oberflächentemperatur des Gussblocks einen Wert aufweisen, der für den Warmwalzvorgang hoch genug liegt.

Obgleich jede Warmwalζtemperatur geeignet ist, werden doch vorzugsweise solche Temperaturen verwendet, die beträchtlich über der Rekristallisationstemperatur liegen. Die Temperatur des Gussblocks muss bei seinem Eintritt in die Walzvorrichtung 20 mindestens etwa 1038⁰C betragen, wenn der Stahl einen niedrigen Kohlenstoffgehalt von annähernd 0,04 bis 0,08# besitzt. Bei höheren Kohlenstoffgehalten

809808/0522

liegt die niedrigste mögliche Temperatur des in die Walzvorrichtung 20 eintretenden Gussblockbandes tiefer, da die Rekristallisationstemperatur mit steigendem Kohlenstoffgehalt im unteren Kohlenstoffgehaltsbereieh sinkt. Obgleich die Durchschnittstemperatur des in die Walzvortfichtung 20 eintretenden Gussblocks bei nur 1038⁰C zu liegen braucht, ist es doch im allgemeinen vorteilhafter, den Gussblock bei einer höheren Temperatur, beispielsweise etwa 1149 bis 1204⁰C in die Walzvorrichtung 20 ' einzuführen. Pie bei dem Walzvorgang zu verrichtende Arbeit verdoppelt sich näherungsweise für jede Senkung der Giesstemperatur um 167⁰C (300⁰P). Deshalb wird der Leistungsbedarf auf ein Mindestmass beschränkt, wenn der Gussblock auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Ein Metall beliebiger Zusammensetzung, das sich kontinuierlich in Halbzeugteile formen lässt, kann dem erfindungsgemässen bekannten Walzvorgang unterworfen werden. Der Begriff "Metall" umfasst hierbei die metallischen Elemente und deren Legierungen gleichermassen. So lassen sich beispielsweise Kupfer, Messing, Aluminium, Titan, Eisen und Stahl mit Hilfe des erfindungsgemässen Kantenwalzverfahrens bearbeiten. Insbesondere aber eignet sich das neuartige Verfahren zur Bearbeitung von niedriglegierten Kohlenstoffstählen, rostfreien Stählen, beruhigten und halbberuhigten Stählen und für alle anderen Stähle, die sich kontinuierlich giessen lassen.

809808/0522

Der Gussblock 10 weist "bei seinem Eintritt in die Walzvorrichtung 20 vorzugsweise einen rechteckigen oder im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die Seiten des Gussblocks brauchen nicht völlig flach zu sein, sondern können beispielsweise auch eine leicht konkave oder konvexe Form aufweisen. Gussblöcke mit derartigen Seitenwänden lassen sich mit Hilfe des neuartigen Verfahrens leicht walzen, wobei angenommen wird, dass ihre Querschnittsform im wesentlichen rechteckig ist. Häufig nehmen die Seitenwände des Gussblocks bei der Abkühlung infolge der ungleichen Abkühlungsgeschwindigkeiten auf verschiedenen Teilen der Gussblockoberfläche eine leicht konkave Form an. Im allgemeinen ergeben sich vom Zeitpunkt der Formung des Gussblocks bis zu seinem Eintritt in die Walzvorrichtung 20 keine grösseren Formveränderungen, obgleich eine merkliche Schrumpfung des Gussblocks beim Abkühlen erfolgt.

Obgleich vorzugsweise Gussblöcke Verwendung finden, die vor dem Walzvorgang eine rechteckige oder im wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen, lässt sich selbstverständlich das erfindungsgemässe Verfahren auch auf Metallteile mit anderen Querschnittsformen, beispielsweise ovale, kreisförmige oder sogar unregelmässig geformte Teile anwenden. Zum Walzen von nicht rechteckigen Metallteilen können im Walzwerk 20 speziell geformte Walzen erforderlich sein.

809808/0522

- ίο -

Das Verhältnis von Breite zu Dicke der Gussblöcke kann zwischen etwa 2 : 1 bis etwa 20 : 1 variieren. Das Verhältnis von Breite zu Dicke des Gussblocks bei seinem Eintritt in die Walzvorrichtung 20 entspricht etwa demjenigen in der Form 11, obgleich zwischenzeitlich infolge der Abkühlung eine gewisse Schrumpfung eintritt. Gussblöcke mit einem Breiten-Dicken-Verhältnis im Bereich von 2 : 1 bis 20 : 1 lassen sich leicht zur !Reduzierung ihrer Breite mit Hilfe des neuartigen Verfahrens walzen, und zwar ohne dass dadurch ihre Dicke wesentlich verändert wird. Im allgemeinen wird das neuartige Verfahren nicht ; für Gussblöcke verwendet, deren Breiten-Dicken-Verhältnis geringer als 2 : 1 ist, z.B. für quadratische Gussblöcke, die sich vorteilhafter mit Hilfe der bekannten Verfahren, beispielsweise solcherart, wie sie in Knüppelwalzwerken Verwendung finden, auf eine kleinere Abmessung walzen lassen. Andererseits ist es im allgemeinen schwierig, mit Hilfe des neuartigen Verfahrens die Breite solcher Gussblöcke zu reduzieren, deren ursprüngliches Breiten-Dicken-Verhältnis den Wert von etwa 20 : 1 übersteigt. Bei solchen Breiten und dünnen Gussblöcken bewirkt die Anwendung vertikaler Walzen ein Ausbeulen des Materials.

Die minimale Dicke von StJahlgussblöcken, die sich ohne Schwierigkeiten mit dem neuartigen Verfahren walzen lassen, beträgt etwa 76,2 mm. Dünnere Gussblöcke zeigen einen zu schnellen Wärmeverlust, so dass ihre Temperatur

809808/0522

während des Walzvorganges unter die Warmwalztemperatur absinkt. Darüberhinaus weisen derartig dünne Gussblöcke im allgemeinen nicht eine ausreichende strukturelle Festigkeit auf, die notwendig ist, damit sie den Kantenwalzdrücken widerstehen können, die zur Erzeugung der gewünschten Breitenreduzierung angewendet werden müssen. Die geringste Dicke, die üblicherweise gewalzt werden kann, variiert etwas von Metall zu Metall und kann von dem Fachmann festgelegt werden. Die maximale, in dem erfindungsgemässen Walzverfahren zu verarbeitende Dicke der' Gussblöcke ist nur durch die grösstmögliche Dicke begrenzt, in der sich die G-ussblöcke kontinuierlich giessen lassen. Wie bekannt ist, bilden die gsringe Wärmedurchgangsgeschwindigkeit des Stahls und die daraus entstehenden Kühlungsprobleme für die Gussblockdicke eine obere Grenze, jenseits der ein kontinuierliches Giessen nicht mehr durchführbar ist.

Aus Gründen der einfacheren Handhabung hat sich als zweckmässig erwiesen, den Gussblock dem erfindungsgemässen Walzvorgang zu unterwerfen, wenn er sich in horizontaler Richtung bewegt. Dementsprechend werden die Kantenwalzen 22, 23 und 24 als senkrechte Walzen bezeichnet und die Flächenwalzen 21 und 25 als waagerechte Walzen. Durch irgendwelche gewünschte Vorrichtungen, beispielsweise durch die hier gezeigte Gelenkrolle 15 und die Schubrolle 16, lässt sich der Gussblock aus seiner ursprünglichen, vertikalen Richtung in eine horizontale Richtung umlenken.

80980 8/0522

Es können aber auch, falls gewUnseht, andere Biegevorrichtungen Verwendung finden.

Der Gussblock läuft mit stetiger Geschwindigkeit von der Giessf orm 11 der Kantenwalzvorrichtung 20 zu. Demzufolge bestimmt die Giessgeschwindigkeit die Geschwindigkeit, bei der der Walzvorgang in der Walzvorrichtung 20 stattfindet. Die maximale Walzgeschwindigkeit in der Kantenwalzvorrichtung 20 wird damit durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der ein Gussblock gewöhnlich herzustellen ist. Die Austrittsgeschwindigkeit des Gussblocks beim Verlassen des letzten horizontalen Walzgerüstes 25 in der Kantenwalzvorrichtung 20 wird selten mehr als 16,5 m/min betragen. Im allgemeinen wird jedoch die Austrittsgeschwindigkeit weit unter diesem Wert liegen, denn die Herstellung eines Gussblocks mit einer Geschwindigkeit, die so gross jst, dass sie eine Stahlbandaustrittsgeschwindigkeit von 16,5 m/min, bewirkt, ist selten möglich. Man wird erkennen, dass die Geschwindigkeit des Stahlbandes beim Austritt aus dem letzten horizontalen Walzengerüst 25 erheblich grosser ist als diejenige, mit der der Gussblock 10 sieh von der Giessform 11 abwärts bewegt, da in der Kantenwälzvorrichtung 20 eine beträchtliche Querschnittsverminderung des Gussblocks stattfindet.

Die hier beschriebene Walavorrichtung 20 besteht aus einem am Sintrittsende der Walzzone angeordneten Horizontal-

809808/0522

walzengerüst 21, einem zweiten am Austrittsende der Walzenzone angeordneten Horizontalwalzengerüst 25 und mehreren dazwischen befindlichen Vertikalwalzengerüsten 22, 23 und 24. Jedes Walzengerüst weist zwei gegenüberliegende Walzen auf, je eine auf einer Seite des Gussblocks. Die hier gezeigten drei Vertikalwalzengerüste 22, 23 und 24 sind nur aus Beschreibungsgründen dargestellt. Zwischen den Horizontalwalzengerüsten 21 und 25 können sowohl, falls gewünscht, nur zwei aber auch mehr als drei Vertikalwalzengerüste vorgesehen werden. Tatsächlich hat sich häufig als vorteilhaft herausgestellt, nur zwei Vertikalwalzenstühle zu verwenden. Eine beträchtliche !Reduzierung der Gussblockbandbreite lässt sich durchaus mit nur zwei Vertikalwalzengerüsten durchführen, wodurch der Wärmeverlust verringert wird.

In den Fällen, in denen eine beträchtliche Breitenreduzierung, insbesondere um 60$ oder mehr der ursprünglichen Breite, verlangt wird, kann es vorteilhaft sein, drei oder mehr Horizontalwalzengerüste mit je zwei zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Gerüste liegender Vertikalwalzengerüste anzuordnen. Die ganze Länge der erfindungsgemässen Walzvorrichtung wird durch die Abkühlung des Gussblockbandes auf seinem Wege durch die Vorrichtung begrenzt, da das Gussblockband während cfes ganzen Verfahrens auf Warmwalztemperatur gehalten werden muss.

809808/0522

Beide Horizontal walzenge rüste 21 und 25 und vorzugsweise auch alle Vertikalwalzengerüste 22, 23 und 24 werden durch Kraftmaschinen angetrieben. Pur diesen Zweck haben'sieh regelbare Gleichstrommotoren als besonders geeignet erwiesen.

Die Grosse der in der Walζvorrichtung 20 erzielten Querschnittsreduzierung ist annähernd direkt proportional der der Vorrichtung bei einer bestimmten Temperatur zugeführten Leistung. Wie schon erwähnt, verdoppelt sich die zur Erreichung einer bestimmten Querschnittsreduzierung erforderliche leistung etwa für jeden Temperaturabfall um 165⁰C (300⁰P). Obgleich die der Walzvorrichtung 20 zugeführte Leistung als Ganzes gleich der zur Reduzierung der Querschnittsfläche des Gussblockbandes erforderlichen sein muss, kann die Leistungszufuhr an jedes einzelne Walzgerüst grosser oder geringer sein als die zur Querschnittsflächenreduzierung in dem Walzgerüst verbrauchte Energie.

Bs ist wichtig, dass der Gussblock, wenn er gewalzt wird, unter Spannung gehalten wird, um zu erreichen, dass das Walzgut beim Verlassen der Walzvorrichtung 20 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt. Indem der Gussblock beim Walzen in der Walzvorrichtung 20 unter Spannung gehalten wird, ist eine beträchtliche Reduzierung seiner Breite, beispielsweise um 50$ oder noch mehr, möglich, während ein Gussblockband von rechteckigem Querschnitt hergestellt wird. Wird der Gussblock dagegen nicht

809808/Ü522

unter Spannung gehalten, so weist das Gussbloekband, sobald es von den horizontalen Austrittswalzen 25 freigegeben wird, eine unregelmässige Form auf, die oft etwa mit der eines Stäbchens oder eines Knüppels vergleichbar ist. Der Gussblock kann unter der gewünschten Spannung in sehr einfacher Weise dadurch gehalten werden, dass den horizontalen Austrittswalzen 25 und dem letzten Vertikalwalzgerüst 24- eine grössere Energie zugeführt wird, während das erste Horizontalwalzgerüst 21 und das erste Vertikalwalzgerüst 22 mit einer relativ ' geringen Energie betrieben werden. Dadurch ist die zur Reduzierung der Gussblockquerschnittsflache in dem ersten Horizontalwalzgerüst 21 und dem ersten Vertikalwalzgerüst 22 verbrauchte Energie grosser als die ihnen zugeführte. Andererseits ist die dem letzten Vertikalwalzgerüst 24 und dem horizontalen Austrittswalzgerüst zugeführte Energie grosser als die in diesen Gerüsten zur Querschnittsreduzierung verbrauchte. Das hat zur Folge, dass die Walzgerüste 24 und 25 den Gussblock durch die ganze Walζvorrichtung 20 ziehen und auf ihn dadurch eine Spannung ausüben.

Es ist aber auch möglich, jedoch im allgemeinen nicht ratsam, in der Reihe der Vertikalwalzgerüste ein Leerlaufwalzgerüst anzuordnen. Eine solche Anordnung besteht beispielsweise darin, beide Horizontalwalzgerüste 21 und 25 und das erste und letzte Vertikalwalzgerüst

80980 8/052 2

22 und 24 durch Motoren anzutreiben, das mittlere Walzgerüst 23 jedoch als Leerlaufwalzgerüst zu "betreiben. Die Verwendung von Leerlaufwalzgerüsten ist jedoch ±_m allgemeinen unerwünscht, da in derartigen Gerüsten nur eine beschränkte Reduzierung der Gussblockbreite erzielt werden kann. Darüberhinaus verursacht ein Leerlaufwalzgerüst im Gussblock einen Spannungsverlust.

Die Walzen des ersten Horizontalwalzgerüstes 21 sind vorzugsweise konkav, um die Gussblockdicke an den Kanten zu reduzieren, ohne dass dabei eine merkliche Reduzierung der Materialdicke in Gussblockmitte erfolgt. Dieser Vorgang bildet einen Ausgleich für die Verdickung nahe der Kanten, die in dem darauffolgenden Kantenwal ζ Vorgang in den Vertikalwalzgerüsten 22, 23 und 24 eintritt. . Die horizontalen Austritts walzen 25 sind im wesentlichen zylindrisch, um dadurch ein rechteckiges Gussblockband zu erhalten.

Die Kantenwalzen 22, 23 und 24 sind an ihrem unteren Ende mit Kragen versehen, die verhindern, dass das Gussblockband herunterfällt. Um zu vermeiden, dass das Gussblockband hochsteigt, können die Kantenwalzen auch an ihrem oberen Ende mit Kragen versehen sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Kantenwalzen zu diesem Zweck leicht kegelstumpfförmig auszubilden, wobei die Seiten abwärts und nach innen um einen kleinen Winkel, beispielsweise etwa 3,5° bis 4°, zur Vertikalen geneigt

809808/0522

sind. Alle Walzen weisen vorzugsweise rauhe, z.B. geriffelte, Oberflächen auf, um dadurch den Reilmngswiderstand zwischen den Walzen und dem Gussblock zu erhöhen.

Da der nach dem erfindungsgemässen Verfahren gewalzte Gussblock kontinuierlich hergestellt und gewalzt wird, ohne durchgeschnitten zu werden, bis der Walzvorgang beendet ist, ist seine Länge unendlich. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich aber auch Gussblöcke endlicher Länge walzen, obgleich die dadurch erreichten Vorteile weniger gross sind als bei Gussblöcken unendlicher Länge, die kontinuierlich aus der Giessform, in der sie hergestellt werden, zu der Walzvorrichtung laufen, ohne Torher in bestimmte Längen unterteilt zu werden. GusBblockbänder endlicher Länge sollten wesentlich länger sein als die Walzvorrichtung 20. Wie bereits erwähnt, hat sich als notwendig erwiesen, den Gussblock, solange er gewalzt wird, unter Spannung zu halten. An jedem hinteren Ende des Gussblocks befindet sich deshalb ein Materialstück, dessen Länge dem Abstand zwischen den Walzgerüsten 24 und 25 entspricht, welches während des Walzvorganges nicht unter Spannung gehalten werden kann. Biese Materiallängen zeigen gewöhnlich unregelmässige Querschnitteformen, wenn das Gussblockband die Walzvorrichtung 20 verlässt, und müssen deshalb abgeschnitten und ausgeschieden werden. Je länger deshalb der Gussblock bezüglich der Walzvorrichtung 20 ist, desto geringer ist somit der anteilmässige Materialverlust.

ORIGIN.*¹ !V?^CTF.

809808/0522

U5211-V

Die Gussblockformen, wie sie in verschiedenen Walzstadien unter Spannung in der Walzvorrichtung 20 auftreten, sind schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Schemata dieser Zeichnung zeigen die aufeinanderfolgenden Querschnittsformen, die ein typischer Gussblock während des Walzvorganges annimmt. Wenn der Gussblock in die Walzvorrichtung 20 eintritt, weist er eine regelmässige Form 30 auf. Durch Druckeinwirkung auf seine Oberflächen mittels der konkaven, horizontalen Walzen 21 wird eine geringe Ausbeulung der Gussblocks in der Weise bewirkt, _; dass seine Seiten eine leicht konvexe Form annehmen. Sobald der Gussblock die Walzen 21 verlässt, besitzt er eine typische Querschnittsform 31. Durch die Einwirkung der horizontalen Walzen 21 wird seine Dicke etwas reduziert. Im allgemeinen ist erwünscht, diesen Betrag der Dickenverringerung so klein wie möglich zu halten, um für das fertige Gussblockband eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform zu erzielen.

Durch den Walzvorgang im ersten Vertikalwalzgerüst 22 wird eine erhebliche Reduzierung der Breite des Gussblockbandes erreicht, wobei das Band gleichzeitig nahe seiner Kanten etwas dicker wird, ohne dass die Materialdicke entlang der mittleren Längsachse auf beiden Seiten des Bandes in irgendeiner Weise zunimmt. Die Form 32 des Gussblockes gleicht in diesem Stadium der Herstellung in etwa der eines Hundeknochens. Das Walzen der Materialkanten

8 0 980 8/05 22

hat ein Fliessen des Metalls zur Folge, wodurch sich das Material in der Nähe der Kanten verdickt. Ein weiteres Walzen in den folgenden Vertikalwalzgerüsten 23 und bewirkt eine weitere merkliche Reduzierung der Breite, wie dies aus den Querschnittsformen 33 "bzw. 34 entnommen werden kann. Das G-ussblockband "behält in diesem Stadium der Fertigung im allgemeinen noch die Querschnittsform eines Hundeknochens. Schliesslich wird durch den Walzvorgang in dem zweiten horizontalen Walzenpaar 25 die Oberfläche des G-ussblocks gestreckt, so dass das gewalzte G-ussblockband wieder eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform 35 annimmt. Die Kanten des G-ussblocks können beim Verlassen der horizontalen Walzen etwas unregelmässig oder gewellt sein, meistens sind sie in der Nähe der Ecken leicht konvex und in Nachbarschaft der länglichen Mittellinien jeder Kante leicht konkav gebogen.

Wenn der Gussblock beim Walzen nicht unter Spannung gehalten wird, so wird er die Form eines Hundeknochens aufweisen, sobald er am Austrittsende der Walzvorrichtung 20 die horizontalen Walzen 25 verlässt.

Obgleich der Erfindungsgegenstand unter besonderer Berücksichtigung des Walzens von Stahlgussblöcken mit im wesentlichen rechteckiger Querschnittsform beschrieben wurde, ist diese Beschreibung jedoch nur als ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform anzusehen. Verschiedene

8098ÜÖ/U522

Abänderungen, die teilweise schon angedeutet wurden, sind denkbar und von Fachleuten leicht durchzuführen.

Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand bestimmter Beispiele beschrieben. Auch diese Beispiele dienen jedoch nur zur Illustration und zur Verdeutlichung dafür, dass vielfache Abänderungen möglich sind, ohne den Schutzumfang des Erfindungsgegenstandes zu verlassen.

BEISPIEL· 1

• Die in diesem Beispiel benutzte Vorrichtung ist diejenige, die in den Pig. 2 und 3 der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Die Vorrichtung besteht aus den horizontalen Walzenpaaren 21 und 25 und den drei zwischen diesen angeordneten, aufeinanderfolgenden Vertikalwalzgerüsten 22, 23 und 24. Jedes Walzgerüst 21, 22, 24 und 25 wurde von einem Gleichstrommotor angetrieben. Die Motoren ihrerseits wurden von Gleichstromgeneratoren getrieben. Dem mittleren Vertikalwalzgerüst 23 wurde keine Antriebsenergie zugeführt.

Durch die Kantenwalzvorrichtung 20 wurde ein kontinuierlich hergestellter Stahlgussblock mit stetiger Geschwindigkeit vorgeschoben. Die Durchschnittstemperatur des Gussblockbandes betrug beim Eintritt in die Vorrichtung etwa 1204⁰C, und die Oberflächentemperatur des Blockes lag im Bereich zwischen etwa.1038⁰C und 1149⁰C.

Der unten angeführten Tabelle I sind die Abmessungen, Querschnittsflächen und die Geschwindigkeit des Gussblock-

809808/0522

bandes beim Eintritt in die Vorrichtung 20 und nach dem Durchgang durch jedes Walzengerüst 21, 22, 23, 24 und 25 zu entnehmen. Aus dieser Tabelle gehen außerdem der Walzendurchmesser, der Abstand zwischen aufeinander folgenden Walzen und die Walzendrehzahl in jedem Gerüst hervor. Ebenso sind die Spannung, Stromstärke und die Eingangsleistung (in Kilowatt und H* P.) für jedes Walzgerüst angegeben.

809808/0522

Tabelle I

Gerüst Nr. anfänglich 21 22 23 24 25

Bandbreite (cm) 68,60 71,37 57,15 55,15 36,81 37,48

Banddicke (cm) 18,40 l6,12 19,68 19,68 20,15 16,20

Bandfläche (cm²) 1264 1154 1110 IO9I 748 6o6,4

Bandgeschwindigkeit (m/min) 0,953 1,041 1,079 1,104 1,606 1,981

Walz in Durchmesser (cm) - 107 53,3 53,3 78,7 107

Walz in Drehzahl (UPM) - 0,31 0,64 0,66 0,65 0,59

Walzgerüstabstand (cm) - 0 150,5 59,7 72,8 158,5

A-bstand vom ersten

Eorizontalwalzge-

rüst (cm) - 0 150,5 210,3 283,3 442,5

Seitfolge (min) - - 1,44 0,55 0,66 0,99

Seitfolge (min)

Summe - - 1,44 1,99 2,65 3,64

lotorstrom-

!tärke (A) - 200 480 0 790 400

Iotorspannung (V) - 110 75 0 70 220

lotorleistung (KW) - 22.0 36.0 0 55.3 88.0

[otorleistung (H.P.) - 29.6 48.5 0 74.4 118.4

809808/0 522

U52117

Beispiel 2

Die in diesem Beispiel benutzte Vorrichtung bestand aus den horizontalen Walzen 21, den beiden Vertikalwalzgerüsten 22 und 2h und den horizontalen Austrittswalzen 25. Das Walzgerüst 23 wurde weggelassen. Jedes Walzgerüst 21, 22 > 24 und 25 wurde von einem Gleichstrommotor angetrieben, der seinerseits durch einen Gleichstromgenerator gespeist wurde.

Ein kontinuierlich hergestellter Stahlgußblock wurde mit stetiges. Vorschub durch die Kantenwalzvorrichtung 20 gefördert, die äurch Weglassen des Yertikalwalsgerüstes 23 eine Veränderung erfahren hatte. Die Durchschnittstemperatur des Gußblockbandes beim Eintritt in die Walzvorrichtung 20 betrug annähernd 1204 C und «eine Obsrflächentemperatur lag im Bereich von etwa IO38 C und etwg Ji49 C,

Aus der unten angeführten Tabelle II sind die Abmessungen, Quersciinittsflächen und die Bandgeschwindigkeit beim Eintritt in di« Vorrichtung 20 und nach Durchgang durch jedes Walzgerüst 21, 22, 2k und 25 zu entnehmen. Aus dieser Tabelle gehen auch der Walzendurchmesser, der Abstand, zwischen den aufeinander folgenden Waisen und die Walzendrehzahl in jedem Gerüst hervor. Ebenso sind die Spannung Stromstärke und die Eingangsleistung (in IQi und H.P.) für jedes Wal gerüst angeführt.

ORlGIi-SAL !NOPEOTED 809808/0522

Tabelle II

Gerüst Nr. anfänglich Bandbreite (cm) 68,60 Banddicke (cm) 18,40 Bandflache (cm ) Bandgeschwindigkeit (m/min)

Walz in Durchmesser (cm)

Walz in Drehzahl (UPM)

Walzgerüs tabstand (cm)

Abstand vom ersten Horizontalwalzgerüst (cm)

Zeitfolge (min)

.Zeitfolge (min) Summe

Motorstromstärke (A) Motorspannung (V) Motorleistung (KIi) Motorleistung (H.P.)-

1264 1,308

21 22 24 25

71,37 55,90 34,29 34,94

16,12 19,68 20,15 17,13

1154 1096 696 600

1,432 1,510 2,372 2,755

107

53,3 78,7 107

0,43 0,90 0,96 0,82

150,5 132,7 158,5

0 150,5 283,3 442,5 0 1,05 0,88 0,67

1,05 1,93 2,60

75	5	380	580	240
140	1	115	115	300
10,	43.7	66.7	72.0
14.	58.6	89.4	96.5

809808/0522

, 25

Die Temperaturmessungen in den Beispielen 1 und 2 zeigen einen durchschnittlichen Oberfläehentemperaturverlust von etwa 165° C (300° P), wenn das Gußblockband durch die falzvorrichtung 20 hindurchtritt.

Aus den Tabellen I und II ist zu entnehmen, daß dem letzten Vertikalwalzgerüst 24 und dem horizontalen Austrittswalzengerüst 25 die meiste Energie zugeführt wird. Obgleich der zur Erreichung einer Querschnittsreduzierung um eine bestimmte Flächengröße erforderliche Energiebetrag diesen Walzgerüsten infolge des Wärmeverlustes des Gußblockes größer ist als in den Walzgerüsten 21 und 22, fällt doch auf, daß die den Walzgerüsten 24 und 25 zugeführte Energie größer ist als die zur Reduzierung der Querschnittsgröße notwendige. Andererseits reicht die Energiezufuhr zu den Yalzgerüsten 21 und 22 und zu dem Leerlaufwalzgerüst 23 nicht aus, um die Größenreduzierung zu erreichen, die tatsächlich in jedem dieser Gerüste erzielt wird. Daraus ergibt sich, daß die den WaIzgerüsten 24 und 25 zugeführte Energie auch dazu verwendet wird, den Gußblock durch die Walzgerüste 21, 22 und 23 hindurchzuziehen. Durch diese Zugbeanspruchung wird die Spannung erzeugt, die dazu notwendig ist, damit am Austrittsende der Walzvorrichtung 20 ein Gußblockband von im wesentlichen rechteckigen Querschnitt empfangen werden kann. Eine genaue Berechnung der Größe der Spannung ist wegen des komplexen Zusammenhangs zwischen der erforderlichen Energie und der Walztemperatur und wegen nicht vorhandener präziser Temperaturangaben unmöglich.

Die Größe der Kantenreduzierung kann geringer sein, als in den obigen Beispielen angegeben ist. Sie kann jedoch ebenso etwas größer sein. Sie wird durch die Einstellung der Walzen in jedem Walzgerüst auf die gewünschte Austrittsbreite oder -dicke bestimmt, 809808/0522

die vorhanden sein soll, wenn der Gußblock aus der Walzvorrichtung austritt. Durch Steuerung der Energieabgabe an jedes walzgerüst läßt sich die Größe der auf den Gußblock ausgeübten Spannung bestimmen. Natürlich muß die den einzelnen Walzgerüsten zugeführte Gesanitenergie gleich derjenigen sein, die zur Erzeugung der gewünschten Größeiireduzierung erforderlich ist.

/lus den oben beschriebenen Beispielen ist ersichtlich, daß die Erfindung ein wirkungsvolles Verfahren zur Reduzierung der Querschnittsabmessung kontinuierlich hergestellter Gußblöcke schafft, die eine einheitliche Breite aufweisen, welche annähernd derjenigen der Gießform für irgendeine verlangte Gußblockbreite entspricht.

809808/0522

Claims

IVi IHNIANS PiIUCIIi:

iiJ Verfahren zur Reduzierung von Halbzeug aus Metallguß, das durch einen kontinuierlichen Gießprozeß erzeugt würde, wobei das Verfahren selbst ein Teil eines kontinuierlichen Gießprozesses sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (10) durch eine Vorrichtung aus Kantenwalzen und Austrittsflächenwalzen aufweisenden Walzgerüsten (21, 22, 23, 24, 25) geführt wird, während die Temperatur des Gußkörpers (iO) für den ganzen Warmwalzvorgang ausreichend hoch gehalten wird, und daß durch die Walzen (25) am Austrittsende der Vorrichtung (20) während des Kantenwalzvorgangs dem Gußkörper (lO) eine Spannung erteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Austrittsflächenwalzen (25) und den davor liegenden Kantenwal-

ο cr> cc ο

**■* Patentanwälte Dipl.-lng. Martin Licht, Dipi.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

O 8 MÖNCHEN 2, THERESI ENSTRASSE 33 · Telefon: 292102 · Telegramm-Adresse.- Lipotli/München

ij-j Bankverbindungen: Deutsche Bank AG, Filiale Mönchen, Dep.-Kasse Viktualienmarkt, Konto-Nr. 716728

j,- Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto: München Nr. 1633 97

K> Oppcnauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

zen (24) zur Herstellung eines Spannungszustandes mehr Energie zugeführt wird, als zur Querschnittsreduzierung von den Walzen benötigt wird,
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite eines Metallgußkörpers mit rechteckigem Querschnitt reduziert wird, wobei der Gußkörper (10) anfänglich durch Eintrittsfläehenwalzen (21) geführt wird, und daß die Spannung dem Gußkörper (lO) vor und nach der Berührung mit den Kantenwalzen (22, 23, 24) erteilt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß iie Eintrittsfläehenwalzen (2l) so geformt sind, daß sie die Dicke des Gußkörpers (lO) an dessen Kanten verringern.
5. Verfahren nach Anspruch, 4, dadurch gekennzeichnet, daß lie Breite des Gußkörpers (lO) durch das erste, mit Kantenwalzen versehene Gerüst (21) verringert wird, wodurch die Dicke des Gußcörpers in der Nähe seiner Kanten zunimmt, ohne daß irgendeine Vergrößerung der Dicke auf beiden Seiten des Gußkörpers, entlang seiner Mittellinien in Längsrichtung erfolgt, und daß darauf die Jreite des Gußkörpers unter der Spannung aufeinander folgender, lit Kantenwalzen versehener Walzgerüste wesentlich vermindert rird, wodurch im allgemeinen eine Querschnittsform erzielt wird, Lie an den Kanten eine größere Dicke aufweist, und daß die größere )icke von den Austrittsflächenwalzen (25) abgeflacht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

Lie Breite eines rechteckigen, ununterbrochenen und nach Austritt

809808/0522

χμ

aus einer kontinuierlich betriebenen Gießform gekühlten Formkörpers verringert wird, wobei der ununterbrochene Gußkörper vor seinem Durchlauf durch die Walzvorrichtung (20) zur Erhöhung seiner Oberflächentemperatur erwärmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche i- 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Stahlgußkörpers reduziert wird, während seine Temperatur über der Rekristallisationtemperatur liegt.

809808/0522