DE2514783A1 - Verfahren und vorrichtung zum walzen von metall - Google Patents

Description

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Dr. V/errer Haßler Lüdenscheid, den 3· April 1975

PATENTANWALT

588 LÜDENSCHEID ^A

A«nberg 35-Poitiach 1704

Anmelderin: Firma Nippon Steel Corporation

6-3» Otemachi 2-chome, Chiyoda-ku Tokio, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Walzen von Metall

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Walzen von metallischen Werkstücken, insbesondere Flatten, Stäbe, Stangen, Doppelflanschträger und dergleichen. Dabei soll im Rahmen der Erfindung die relative Abnahme des Querschnitts in einem Stich möglichst groß sein.

Zur Formung von Metall zu Platten, Stäben, Formstahl und dgl. wird in weitem Umfang das Walzen eingesetzt. Denn damit ist eine Massenfertigung im kontinuierlichen Betrieb möglich. Im Hinblick auf Bestrebungen zur Erhöhung der wirtschaftlichen Produktivität in der Stahlindustrie und in anderen Industriezweigen wird die Verbesserung der Wirkungsweise bekannter Verfahren und die Entwicklung neuer Verfahren untersucht.

Herkömmliche Walzverfahren lassen keine hohe relative Querschnittsabnahme der Werkstücke zu, wenn man von Sonderverfahren unter Verwendung eines Planetenwalzwerks oder eines Fendelwalzwerks absieht. Dies beruht darauf, daß das Werkstück zwischen den Arbeitswalzen nicht mehr gegriffen wird und von den Arbeitswalzen abgleitet, wenn die relative Abnahme zu groß gewählt wird. Bei den herkömmlichen Walzverfahren treten dann auch andere Schwierigkeiten auf. Eine Schwierigkeit, die als

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Beispiel für das Verständnis dieser Lage dienen soll, liegt darin, daß die relative Querschnitts abnähme beim V/armwalzen von Stahlplatten nach herkömmlichen Verfahren nicht größer als 30 % in einem Stich ist, wenn das Plattendickenverhältnis nämlich das Verhältnis des Walzendurchmessers D zur Dicke Hq des Werkstücks vor dem Walzen einen Wert von 5 hat und der Reibungskoefizient zwischen Ärbeitswalze und Werkstück 0,36 beträgt.

Wegen der geringen relativen Querschnittsabnahme in einem Stich ist eine Erhöhung der Anzahl der Walzgerüste oder eine Erhöhung der Stichzahl in einem Walzgerüst notwendig. Dieses bedingt einen größeren Bedarf an Gebäudegrundflache für das Walzwerk und für die Zusatzeinrichtungen wie Hallenkran und Rollgang; außerdem benötigt man in weitem Umfang Gerüstwechsel, insbesondere Walzenwechsel für die verschiedenen Walzvorgänge' und zusätzlich benötigt man weitere Einrichtungen; es ist eine große Anzahl von Bedingungspersonal und Wartungspersonal erforderlich. Infolgedesse sind starke Bemühungen zur Lösung dieser Probleme notwendig, damit Der Nutzen des eingesetzten Kapitals und der notwendigen Arbeit erhöht werden kann. Auch im Hinblick auf den Energieverbrauch sind entsprechende Bemühungen zwingend, denn die erhöhte Zahl der Stiche beim Walzen bedingt einen erhöhten Energieaufwand sowie eine verlängerte Bearbeitungsdauer.

Im folgenden werden zunächst einige weitere Schwierigkeiten des herkömmlichen WalzVerfahrens mit geringer Abnahme in einem Stich erläutert. Danach ist die Breite des Walzerzeugnisses beim Walzen in einer Richtung lediglich um einen Paktor 1,1 bis 1,2 gegenüber der Breite vor dem Walzen vergrößert. Wenn deshalb eine stärkere Breitung von Walzgut größerer Dicke erforderlich ist, muß man die betreffenden Werkstücke, etwa Brammen nach dem Walzen oder im Rahmen eines Stiches innerhalb des Walzprogramms innerhalb der Werkstückebene um 90 drehen

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und danach zur Erzielung einer Breitung einen weiteren Walzvorgang durchführen. Diese Arbeitsweise ist als Querwalzen bekannt.

Bei der Herstellung von Bandstahl großer Länge und Breite muß jedoch der Ausgangswerkstoff eine ausreichende Größe haben, um das Bandmaterial entsprechender Größe zu ergeben. Infolgedessen müssen die Blöcke, Brammen und Gußteile genügend große Abmessungen haben. Abgesehen von den erforderlichen umfangreichen Einrichtungen wie Gußformen für den Blockguß, Brammenwal zwerken. Brammenhandhabungseinrichtungen und Ro 11 gangen sowie einem Kran ausreichender Größe, benötigt man umfangreiche technische Hilfsmittel, die laufend Kosten verursachen.

Aus den genannten Gründen kann die maximale Breite von Bandmaterial beim Walzen in einer Richtung nicht größer als 2134- nun sein.

Auch beim Walzen dicker Platten muß das Werkstück senkrecht zur Walzrichtung gedreht werden, damit ein Querwalzen in einem weiteren Walzvorgang möglich ist. Infolgedessen ist die erforderliche Bearbeitungszeit lang und führt zu einer geringen Wirtschaftlichkeit. Der hohe Zeitbedarf macht einen zusätzlichen Brennstoffverbrauch zur Wärmung der Werkstücke erforderlich, damit der Temperaturabfall ausgeglichen wird.

Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, daß man die Werkstücke in zahlreichen Größenabmessungen herstellen muß, damit man Walzerzeugnisse der geforderten Abmessungen erhält. Beim Walzen von Formstahl wird ein Rohling mit quadratischem Querschnitt, etwa ein Vorblock mindestens in einigen zehn Stichen mit Kaliberwalzen gewalzt. Auch beim Walzen von Blöcken, Knüppeln, Stäben oder dergl. ist eine große Anzahl von Stichen notwendig, etwa einigen zehn Stichen. Diese große Stichzahl ist einerseits deshalb notwendig, weil die relative Abnahme maximal 30 % beträgt, wenn man nicht eine zusätzliche Zugkraft

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einsetzt, und andererseits darin begründet, daß das Werkstück von den Kaliberwalzen eingezogen werden muß. Eine Schwierigkeit beim ^TvValzen von Formstahl liegt in der Formung der Flansche. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind zahlreiche Walzenkaliber vorgeschlagen worden, die beim Walzen von Formstahl zur Anwendung kommen.

Die erforderliche große Stichzahl nach herkömmlichen Verfahren führt beim V/armwalzen zu einem großen Platzbedarf, zu einer Erhöhung der Zahl der erforderlichen Walzeinrichtungen, Hilfsmittel, Anlageteile, Gebäude, Hallenkrane und Betriebseinrichtungen.

Bei der Herstellung von Walzprofilen mit komplizierter Form für einzelne Walzprodukte sind besondere Verfahrenstechniken und außerdem eine umfangreiche Erfahrung notwendig. Die notwendige hohe Stichzahl führt zu einer gestörten Temperaturverteilung innerhalb des Werkstückes, wodurch nicht nur Anisotropien in dem Werkstück bedingt sind, sondern auch Eestspannungen und Ungleichmaßigkeiten des Verformungswiderstandes ihre Ursache haben. Dadurch wird die Gestaltung von Profilquerschnitten erschwert.

Nach herkömmlichen Walzverfahren läßt sich eine Verringerung der Flanschbreite des Walzgutes gegenüber dem Ausgangswerkstoff nicht verhindern. Infolgedessen muß man eine Vielzahl von Abmessungen der Werkstücke bereithalten. Dies bedeutet einen hohen Aufwand in der Lagerhaltung der Rohstücke. Beim Blockwalzen nach herkömmlichen Verfahren macht der Unterschied in Größe und Form zwischen dem Gußblock und dem vorgewalzten Block eine große Anzahl von Stichen notwendig, deren jeder eine relative Abnahme von 20 bis zu weniger als 30 % hat, so daß die Größe und Form des Werkstücks schrittweise geändert wird. Beim Walzen eines Blockes von 250 mm aus einem Gußblock von 610 mm sind in einem Duo-Umkehrgerüst 19 Stiche erforderlich. Beim Walzen von großformatigem Formstahl ist ein Vor-

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walzen des Rohblockes in eine der Endform ähnliche Form notwendig, so daß insgesamt 20 bis 30 Stiche erforderlich sind. Dadurch wird die V/irtschaftlichkeit wesentlich herabgesetzt.

Man muß solche V/alzgerüste und Walzen einsetzen, die der Größe und Form des Walzgutes angepaßt sind. Beim Walzen von Knüppeln muß die Zahl der Walzgerüste erhöht werden. Man benötigt Walzen in unterschiedlicher Form. Insgesamt ist ein hoher Investitionsbedarf und eine Großräumigkeit der Produktionsanlage notwendig.

Man kennt Planetenwalzwerke oder Pendelwalzwerke, die eine hohe Abnahme zulassen. Ein Planetenwalzwerk umfaßt zwei Stützwalzen, an deren Umfang eine Anzahl dünner Arbeitswalzen angeordnet sind, die in Käfigen gehalten werden. Da sich die Arbeitswalzen in Walzrichtung um die Stützwalzen bewegen, drehen sie sich dabei, so daß das durch Zuführrollen eingeschobene Werkstück gewalzt wird. Bei einem Planetenwalzwerk ist die durch eine Arbeitswalze bedingte Abnahme klein; jedoch ist die durch eine Vielzahl von Arbeitswalzen bedingte Gesamtabnahme groß.

Bei einem Pendelwalzwerk sitzen die Arbeitswalzen am Ende eines Pendelarms, der periodisch in Richtung der- Walzgutbewegung hin und her schwingt. Dabei wird das Walzgut infolge der Bewegung der schwingenden Arbeitswalzen gewalzt und dabei schrittweise weiterbewegt. Die Abnahme bei einer Schwingbewegung des Pendelwalzwerks ist nur klein. Da jedoch die Abnahme mehrfach wiederholt wird, ergibt sich eine hohe Gesamtabnähme.

Das Planetenwalzwerk und auch das Pendelwalzwerk ermöglichen eine hohe Gesamtabnähme, weisen jedoch die folgenden Nachteile auf. Da die Abnahme pro Arbeitswalze bzw. pro Stich klein ist, erJölgt ein Fließen des Metalls nur in der Nähe der von den Arbeitswalzen beaufschlagten Werkstückbereiche. Dies bedingt

eine ungleichmäßige Fließverteilung in Dickenrichtung. Infolgedessen können an den Enden des Werkstückes Kantenrisse auftreten, wo hohe Spannungen vorhanden sind. Dadurch wird die Güte der Walzerzeugnisse herabgesetzt. Die Walzvorgänge mit einer Vielzahl von Arbeitswalzen oder mit mehrfachen Wiederholungen führen zu einer welligen, ungleichmäßigen Oberfläche des Walzgutes. Da sich die Arbeitswalzen in Walzrichtung bewegen, kann ihr Durchmesser nicht größer gewählt werden. Infolgedessen ist ihre Festigkeit in Breitenrichtung gering. Man kann deshalb nicht breite Stahlplatten nach diesem Verfahren walzen. Die maximale Plattenbreite, die in einem Planetenwalzwerk bearbeitet werden kann, beträgt 1,2 m. Diese Walzwerke haben außerdem einen sehr verwickelten Aufbau und erzeugen starke Geräusche. Beim Betrieb eines Planetenwalzwerks müssen die oberen und unteren Planetenwalzen synchron angetrieben werden, was eine umfangreiche Regeleinrichtung notwendig macht. Diese Walzwerke können nur zum 'Walzen von Platten, jedoch nicht zum Walzen von Stangen oder Formstahl eingesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Walzverfahrens, das eine hohe relative Querschnittsabnahme zuläßt, so daß in einem oder in einigen wenigen Stichen eine Formgebung des Walzgutes möglich ist. Dadurch können die Wirtschaftlichkeit gesteigert, Arbeitsaufwand eingespart, die notwendigen Investitionen herabgesetzt, der Energiebedarf verringert und die Güte der Walzerzeugnisse verbessert werden.

In weiterer Zielsetzung stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, wonach die Breitung von Platten oder von Flanschen bei Formstahl durch Einstellung der kontinuierlichen Einstoßkraft auf das Werkstück zwischen die Walzen und/oder der kontinuierlichen Zugkraft auf das Werkstück aus den Walzen genau geregelt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Walzen von H-Formstahl mit hoher relativer

5-

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- 7 Abnahme und großer Wirtschaftlichkeit.

Weiterhin will die Erfindung ein Verfahren zum Walzen von Strangguß zu Halbzeug oder Fertigprodukten bereitstellen.

Die Erfindung erstrebt die Bereitstellung eines Verfahrens zum falzen von Werkstücken mit hoher Abnahme und zum gleichzeitigen Verbinden der Stoßkanten zweier aufeinanderfolgender Werkstücke miteinander, damit ein Endloswalzen beim Warmwalzen von 7,'erkstücken möglich ist.

Schließlich erstrebt die Erfindung die Bereitstellung einer Walzenstraße mit Walzgerüsten hoher relativer Abnahme zum Walzen von Bandmaterial, Stangen, Stäben, Vorprofilen und anderen Halbzeugen in hoher Güte und mit hoher Wirtschaftlichkeit.

Diese Aufgaben werden bei einem Walzverfahren nach der Erfindun dadurch gelöst, daß in einem Walzgerüst mit in ortsfesten Lagern gelagerten Walzen ein Walzspalt entsprechend einer hohen relativen Querschnittsabnahme so eingestellt wird, daß der Eingriffswinkel -0 einen Wert tan /u ( ,u als Reibungskoeffizient zwischen Walze und Werkstück) hat, und das Werkstück kontinuierlich in den 7/alzspalt mit einer solchen Einstoßkraft eingestoßen wird, die eineFließscheide im Eingriffsbereich zwischen Arbeitswalze und Werkstück sicherstellt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 ein Schaubild des Bereichs möglicher Eingriffswinkel für die Durchführung des Walzbetriebs,

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Fig.	2	- 8 - ein Schaubild der möglichen Eingriffswinkel
		in Abhängigkeit von der Einstoßkraft,
Fig.	3	und 4- schematische Einzeldarstellungen von
		Einstoßvorrichtungen,
Fig.	LTN	eine schematische Darstellung einer elektro
		magnetischen Einstoßvorrichtung,
Fig.	6	ein Schaubild für die Beziehung zwischen Ab
		nahme und Breitung einer Stahlplatte,
Fig.	7	eine schematische Darstellung der Breitung
		an Flanschen eines H-Profils,
Fig.	8	und 9 Querschnitte von Η-Profilen, die nach
		einem herkömmlichen Verfahren und nach der
		Erfindung gewalzt sind,
Fig.	10	und 11 Schaubilder der Beziehung zwischen der
		Einstoßkraft und der Flanschbreite von H-Pro-
		filen,
Fig.	12	ein Schaubild der Beziehung zwischen der Zug
		spannung und der Walzkraft,
Fig.	13	ein schematisches Bild eines Walzwerks mit
		hoher Abnahme und mit Einstoßvorrichtung und
		mit Ausziehvorrichtung,
Fig.	14	ein Schaubild der Beziehung zwischen Zug
		spannung und Breitung einer Stahlplatte,
Fig.	15	ein Schaubild der Beziehung zwischen Zug
		spannung und Breitung der Flansche von
		H-Formstahl,
Fig.	16	eine schematische Darstellung eines Walzwerks
		mit Regelung der Breitung,
Fig.	17	und 18 schematische Darstellungen von Walzwerken
		mit hoher Abnahme und mit Einstoßvorrichtung
		und Ausziehvorrichtung,
Fig.	19	einen Stichplan für das Walzen von H-Form
		stahl in einem Universalwalzgerüst,
Fig.	20	einen Schnitt durch verformte Flanschteile
		eines H-Formstahls,
Fig.	21	und 22 schematische Ansichten eines Universal-

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gerüsts mit Einstoßvorrichtung und Ausziehvorrichtung,

Fig. 23 und 24- schematische Darstellungen des Vorderendes von H-Formstahl, der nach einem herkömmlichen Verfahren und nach der Erfindung gewalzt ist,

Fig. 25 ein Schaubild der Beziehung zwischen Abnahme und Festigkeit des Verbindungsbereichs zweier miteinander verbundener Stahlplatten,

Fig. 26 ein Schaubild der Beziehung zwischen der Einstoßkraft und der Festigkeit des Verbindungsbereichs zweier miteinander verbundener Stahlteile,

Fig. 27 bis 31 Blockdiagramme eines Warmwalzwerkes für

Bandstahl, eines Kaltwalzwerkes für Bandstahl, eines Blockwalzwerkes, eines Stangenwalzwerkes und eines Formstahl-Vorwalzwerkes im Rahmen der Erfindung.

Im Rahmen der herkömmlichen Walztechnik greifen die angetriebenen Arbeitswalzen das Werkstück. Diese Walzen bewegen das Werkstück bei gleichzeitiger Abnahme in Walzrichtung entsprechend der Drehung der Walzen, wobei die Reibungskraft zwischen der Oberfläche des Werkstücks und der Walzoberfläche das Werkstück mitnimmt. Damit der Walzvorgang durchgeführt werden kann, muß das Werkstück vollständig von den sich drehenden Walzen gegriffen werden. Nach dem Greifen darf sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes nicht sprunghaft ändern. Damit diese Bedingungen erfüllt sind, muß die Horizontalkomponente der Reibungskraft zwischen Werkstück und Arbeitswalze, die auf das Werkstück in Austrittsrichtung des Walzspaltes wirkt, größer als die Horizontalkomponente der Reibungskraft sein, die auf das Werkstück in zurückstoßendem Sinne einwirkt. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, gleitet das Werkstück auf den Arbeitswalzen zurück, so daß keine Bewegung in Walzrichtimg erfolgt und ein Walzen nicht möglich ist

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- ίο -

Fach der gültigen Walztheorie ist ein reproduzierbares Walzen nur möglich, wenn der Eingriffswinkel -0 und der Reibungskoeffizient /U zwischen Arbeitswalze und Werkstück der Beziehung genügt

e <tan ~^Λ αϊ (1)

Fig. 1 zeigt in einem Schaubild die Relation der Formel (1), wo die eingetragene Kurve die Blattebene in einem unteren möglichen Walzbereich und einem oberen unmöglichen Walzbereich teilt, wo ein Walzen nicht möglich ist. Da der Eingriffswinkel θ geometrisch durch den Radius der Arbeitswalzen und die Größe der Abnahme bestimmt ist, ergibt sich, daß bei Verringerung des Eingriffswinkels Q unter einen bestimmten Wert die Abnahme nicht größer als ein dadurch festgelegter Wert gemacht werden kann. Infolge dieser Begrenzung ist nach der herkömmlichen Walztechnik ein Walzen mit hoher Abnahme nicht möglich.

Eingehende und umfangreiche Untersuchungen und Versuche zur Vergrößerung der relativen Abnahme in einem Stich haben zu der Erkenntnis geführt, daß ein kontinuierliches Einstoßen des Werkstückes zwischen die Arbeitswalzen einen größeren Eingriffs winkel und damit eine größere Abnahme zuläßt.

In diesem Fall kann der Bereich zulässiger Walzbedingungen unter Benutzung des Eingriffswinkels Θ, des Reibungskoeffizienten /U und der Druckspannung, die durch die Einstoßkraft auf das Werkstück bewirkt wird, folgendermaßen dargestellt werden:

wobei ι,, eine Funktion ist und K die Fließspannung bei der Walztemperatur des Werkstückes ist. Fig. 2 zeigt in einem Schaubild die Relation der Formel (2) für verschiedene Kurven mit der Einstoßkraft als Parameter. Diese Kurven teilen jeweils die Zeichenebene in einen möglichen T/alzbereich und einen oberen,unmöglichen Walzbereich. Man erkennt aus diesem

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Schaubild, daß mit zunehmender Einstoßkraft der Eingriffswinkel 0 und damit die mögliche Abnahme größer werden.

Die Anwendung einer Einstoßkraft auf das Werkstück verhindert ein Zurückgleiten desselben von den Arbeitswalzen und ermöglicht einen kontinuierlichen Walzbetrieb unter Arbeitsbedingungen, wo die Fließscheide, in deren Bereich die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes gleich ist, innerhalb des Eingriffsbereichs zwischen Arbeitswalze und Werkstück verbleibt. Damit dieses gesichert ist, muß die Einstoßvorrichtung immer mit einer Arbeitsgeschwindigkeit synchron zu der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes angetrieben werden. Als bekannte Arbeitsweise zur Aufbringung einer Einstoßkraft auf das Werkstück stehen Einstoßwalzen eines Planetenwalzwerks zur Verfügung.

Nach der Erfindung sind allerdings die Arbeitswalzen des WaIzgerüsts, die jeweils auf eine Oberfläche des Werkstücks in abnehmendem Sinn einwirken, mit ihren Achsen ortsfest gelagert, so daß sich die Walzen nicht in Durchlaufrichtung des Werkstücks bewegen. Infolgedessen unterscheidet sich die Arbeitsweise der Arbeitswalzen nach der Erfindung wesentlich von den Walzen eines Planetenwalzwerks. Es ist auch ein wichtiger Unterschied in der Aufbringung der Einstoßkraft zwischen dem Walzwerk nach der Erfindung und einem Planetenwalzwerk vorhanden. Bekannt ist die Anwendung einer Einstoßkraft auf das Werkstück beim Beginn des Walzvorgangs, damit die Arbeitswalzen das Stirnende des Werkstücks leicht greifen. Diese Arbeitsweise unterscheidet sich von der Erfindung dadurch, daß im Rahmen der Erfindung die Einstoßkraft kontinuierlich auf das Werkstück auch nach dem Greifen aufgebracht wird.

Unter den bekannten Verfahren zum Einstoßen des Werkstücks kennt man die Arbeitsweise des Einstoßens des Werkstücks an ' der Hinterseite zwischen die Arbeitswalzen. Zur Aufbringung der Einstoßkraft stehen ein Hydraulikzylinder oder in Kombination

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ein Elektromotor und eine Koppelanordnung oder die Anordnung einer Zahnstange mit einem Ritzel zur Verfügung.

Die Fig. 3 und M- zeigen jeweils eine Einstoßvorrichtung, wo eine Kolbenstange 3 eines Hydraulikzylinders 2 selbst als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, der eine weitere Kolbenstange 4· enthält. Diese Anordnung nach Fig. 3 arbeitet bis zu einer unmittelbaren Annäherung der äußeren Kolbenstange 3 an die Arbeitswalzen 1, wobei die äußere Kolbenstange 3 zusammen mit der inneren Kolbenstange 4 eine Einstoßkraft auf das 'Werkstück ausübt. Dann wird die äußere Kolbenstange 3 angehalten, wogegen die innere Kolbenstange 4 kontinuierlich eine Einstoßkraft auf das Werkstück W ausübt, bis das Werkstück W aus dem Walzspalt austritt. Dann wird auch diese Kolbenstange angehalten. Die gesamte Hydraulikvorrichtung wird in ihre Ausgangsstellung für den nächsten Arbeitsgang zurückgestellt. " Die Hydraulikzylinder 2 und 3 werden hinsichtlich Druck und Durchfluß des Strömungsmittels und anderer Einflußgrößen geregelt, indem bekannte Regelkreise, Ventile und dergl. benutzt werden.

Außerdem sind Arbeitsweisen zum Einstoßen von Werkstücken zwischen die Arbeitswalzen verfügbar, wo das Werkstück an der Oberfläche und der Unterfläche oder an beiden Oberflächen durch Klemmrollen, Zugketten oder dergl. erfaßt wird.

Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Einstoßen des Werkstücks unter Anwendung einer elektromagnetischen Kraft, wo ein Linearmotor 6 unmittelbar oberhalb des Werkstücks W angeordnet ist, das auf einem Rollgang 5 liegt. Der Kern 7 des Linearmotors 6 ist in Bewegungsrichtung des Werkstücks ausgerichtet. Wenn von einem Speisegerät 9 ein Dreiphasen-Wechselstrom in die Wicklung 8 des Kerns 7 eingespeist wird, wird ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt, das sich linear zur Bewegungsrichtung des Werkstücks bewegt. Die von dem Wanderfeld in dem Werkstück erzeugte elektromagnetische Kraft wirkt als Einstoß-

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- 13 kraft für das Werkstück W.

Als weitere Einstoßtechnik kann man ein Walzwerk einsetzen, wo vor dem Walzgerüst mit hoher Abnahme ein weiteres Walzgerüst angeordnet ist, das das Werkstück unmittelbar in das zweite Walzgerüst mit hoher Abnahme eingibt, Dabei wird die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen der beiden Walzgerüste so geregelt, daß die Werkstückgeschwindigkeit am Austritt des ersten Walzgerüstes höher als die Eintrittsgeschwindigkeit des zweiten Walzgerüstes ist, so daß innerhalb des Werkstückes eine Druckspannung aufgebaut wird. Dadurch wird eine kontinuierliche Einstoßkraft für das Werkstück in die Walzen des zweiten Walzgerüsts mit hoher Abnahme aufgebracht. Als erstes Walzgerüst kann man ein herkömmliches Walzgerüst, ein Walzgerüst mit hoher Abnahme oder ein Stauchgerüst einsetzen.

Nach einer weiteren Einstoßtechnik nutzt man den Drücker aus, der das jeweilige Werkstück aus dem Wärmofen herausdrückt, der vor dem Walzgerüst mit hoher Abnahme angeordnet ist. Dieser Drücker wird gleichzeitig als Einstoßvorrichtung für das Werkstück ausgenutzt.

Beim kontinuierlichen Walzen einer Anzahl von Werkstücken nacheinander kann man die Auslegung so treffen, daß die Hinterseite eines vorausgehenden Werkstücks an der Stirnseite des nachfolgenden Werkstücks anliegt. Die Einstoßkraft wird dann durch dieses nachfolgende Werkstück aufgebracht, so daß das jeweils vorauseilende Werkstück zwischen die Arbeitswalzen eingestoßen wird. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit und die Ausbringung wesentlich erhöht.

Wie noch im einzelnen dargelegt werden wird, muß die Einstoßkraft eine solche Größe haben, daß die in dem Werkstück durch die Einstoßkraft erzeugte Druckspannung kleiner als die Fließspannung des Werkstücks bei der Walztemperatur ist. Dann kann ein Ausknicken oder Ausbeulen des Werkstücks vor dem Greifen

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_ 14 durch die Arbeitswalzen ausgeschaltet werden.

Beim Walzen von Metall, das keine eindeutige Fließgrenze hat, kann anstelle der Fließspannung auch die Streckspannung benutzt werden. Zur Unterdrückung von Ausbeulen kann man auch Halteführungen und Druckrollen wirkungsvoll einsetzen. Damit man eine konstante Einstoßkraft unter gleichbleibenden Regelbedingungen erhält, soll zweckmäßigerweise die Druckspannung 0,01- mal so groß wie die Fließspannung sein. Dann kann das Werkstück unter Einstoßen zwischen die Arbeitswalzen mit hoher Abnahme gewalzt werden. Als Walzen mit hoher relativer Abnahme versteht man ein Walzen des Werkstücks, das zwischen den angetriebenen Walzen gegriffen wird und dessen Querschnitt oder Dicke auf die gleiche Größe wie die Einstellung des Walzspaltes zwischen den Walzen reduziert wird. Dabei hat der Eingriffswinkel einen Wert

Q ^ tan ~¹ Ai (3).

Das Walzen mit hoher Abnahme bedeutet eine hohe Querschnittsverringerung, die sich mit einem herkömmlichen Walzverfahren nicht erzielen läßt, da dann das Werkstück nicht gegriffen wird und leicht von den Arbeitswalzen zurückgleitet.

Beim Warmwalzen von Stahlplatten mit einem D/EU-Verhältnis von 5 (D als -uurchmesser der Arbeitswalzen und Hq als Plattendicke) und einem Reibungskoeffizienten ,u = 0,36, ist die nach einem herkömmlichen Verfahren erzielbare Abnahme kleiner als 30 %. Das Walzen mit hoher Abnahme nach der Erfindung erlaubt eine Abnahme von mehr als 30 %.

Das Verfahren nach der Erfindung ist bei einer Vielzahl von Metallen bei beliebiger Walztemperatur anwendbar, unabhängig von Unterschieden in der Querschnittsform und der Größe der Werkstücke. Im folgenden ist das Verfahren an Einzelbeispielen des Walzens von Stahlerzeugnissen erläutert.

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Die Zinstoßkraft, die auf ein Stahlwerkstück aufgebracht werden muß, wird so festgelegt, daß der durch die Einstoßkraft in dem Werkstück erzeugte Wert der Druckspannung 6l die folgende Beziehung erfüllt:

ce - C₁) - ι > ο

mit K als Fließspannung (kp/mm ) innerhalb des Werkstücks bei

der Walztemperatur,
0 als Eingriffswinkel (rad)
a als Konstante = 1-8
b als Konstante = 1,5 - 0,5
C₁ als Konstante = -0,2 - +0,2.

Der in der oben genannten Formel auftretende Reibungskoeffizient /U wird nach der Formel von Ekelund und A. Geleji für die Kompensation der Walzenschmierung folgendermaßen umgeformt /U = -f C₂(1,05 - 0,0005 · T)- 0,056 - V₁Jc₃ (5)

mit Cp als Konstante in Abhängigkeit von dem Walzenwerkstoff (1,0 für Walzen aus Schmiedestahl, 0,8 für Walzen aus Gußstahl)

C, als Konstante in Abhängigkeit von dem Schmiermittel für die Walzen = 1 bis 0,1

V als Walzgeschwindigkeit (m/sec)

T als Walztemperatur ( C) .

Die Formel (4) gibt die Einstoßkraft an, wie sie in weitem Umfang für Stahlerzeugnisse benutzt werden kann.

Im folgenden wird in Einzelheiten das Walzen mit hoher Abnahme von Stahlplatten und Flanschprofilen aus Stahl erläutert.

Aufgrund zahlreicher Versuche mit einer Vielzahl von Arbeitsbedingungen und unterschiedlichen Werkstücken konnte gezeigt werden, daß die Breitung einer Stahlplatte beim Walzen mit hoher Abnahme viel größer ist, als sie sich anders erzielen

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läßt. Die Breitung B/B_Q (B als Breite der Stahlplatte nach dem Walzen, B_Q als Breite der Stahlplatte vor dem Walzen) hängt von der relativen Abnahme ^ , dem Plattendickenverhältnis ^ = D/H_o (D als Durchmesser der Arbeitswalze, Hq als Dicke der^ Stahlplatte vor dem Walzen), dem Plattenbreitenverhältnis C¹ = B₀/Hq (B₀ wie oben, H_Q wie oben), der Einstoßkraft und dem Reibungskoeffizienten ab. Die relative Breitung wird mit Zunahme der relativen Abnahme und der Einstoßkraft größer bis zu einem Wert 3 als Maximum. Fig. 6 zeigt die Änderung der relativen Breitung in Abhängigkeit von der relativen Abnahme mit der Einstoßkraft als Parameter, woraus man deutlich die Zunahme der Breitung erkennt.

Beim Walzen von Stahlplatten muß die auf das Werkstück einwirkende Einstoßkraft so groß sein, daß der Wert der Druckspannung fr innerhalb des Werkstücks die folgende Beziehung erfüllt:

mit a = d W + f,

b als Konstante = 0,1 - 2,5

c als Konstante = 0,5 - 1,5

d als Konstante = 0,9 -1,2

f als Konstante = 0,2 - 0,4-

n als Konstante = 1,5 - 2,5.

Auch beim Walzen von Formstahl-Flanschprofilen ergibt sich eine große Breitung des Flanschbereichs aufgrund der hohen relativer Abnahme, die auch wie bei Stahlplatten erzielbar ist. Wenn sich die relative Breitung H/H_Q (H als mittlere Flanschbreite, Hq als Dicke des Werkstücks vor dem Walzen, vgl. Fig. 7) in Abhängigkeit von der relativen Querschnittsabnahme, der Größe des Werkstücks vor dem Walzen, dem Reibungskoeffizienten und der Einstoßkraft ändert, wird die relative Breitung insbesondere mit zunehmender Einstoßkraft größer. Fig. 7 gibt den Zusammenhang der verschiedenen Maßzahlen für die relative

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Breitung beim Walzen von H-Formstahl an.

Eine größere relative Breitung beim 7/alzen von Formstahl bedeutet, daß das Werkstück das Walzenkaliber besser ausfüllt, so daß man eine bessere Querschnittsform des Walzerzeugnisses erhält.

Fig. 8 zeigt den Schnitt durch ein Η-Profil, das nach einem herkömmlichen Walzverfahren ohne Anwendung einer Einstoßkraft hergestellt ist. Dieses Walzerzeugnis ist in einem Stich aus einem Werkstück mit quadratischem Querschnitt in einem Universalwalzgerüst hergestellt. Die relative Abnahme war ohne Anwendung einer Einstoßkraft erhalten worden, da das Werkstück aus einem formbaren 7/erkstoff mit großem Reibungskoeffi-zienten /U bestand. Man erkennt aus der Zeichnung, daß die Füllung des Walzenkalibers im Bereich der Flanschkanten offenbar ungenügend ist. Die Flanschteile werden also in eine deformierte Form gewalzt.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch ein Η-Profil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewalzt ist. Das Walzen dieses Profils erfolgt in einem Stück aus einem 'Werkstück mit quadratischem Querschnitt unter Anwendung einer Einstoßkraft. Man erkennt aus dieser Zeichnung, daß das Walzen des Werkstücks unter kontinuierlicher Anwendung einer Einstoßkraft zwischen die Walzen für die Füllung des Walzenkalibers sehr bedeutungsvoll ist, so daß der Flansch im Bereich a eine gute Formgebung aufweist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen die Beziehung zwischen der Druckspannung, die durch die Einstoßkraft in dem Werkstück erzeugt ist und der Flanschbreite des Η-Profils. Für die Versuche wird ein Universalwalzgerüst für die plastische Verformung eingesetzt. Das jeweils benutzte Werkstück ist 55 mm dick und 50 mm breit. Der Steg ist 8 mm breit und 61 mm breit. Die Meßwerte 0 zeigen die maximale Flanschbreite, die Meßwerte ·

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zeigen die minimale Flanschbreite. Die für die Versuche der Fig. 11 benutzten Werkstücke sind 55 mm dick und 50 mm breit, der Steg ist 11 mm dick und 61 mm hoch. In den Zeichnungen ist die maximale Breite der Abstand zwischen den Kaliberwandungen der Walzen.

Damit man eine gute Kaliberfüllung erhält, sind die bevorzugten /v al ζ bedingungen so, daß die relative Querschnitts abnähme mehr als 30 % beträgt. Die Einstoßkraft muß eine solche Größe haben, daß der Wert der in dem Werkstück durch die Einstoßkraft hervorgerufenen Druckspannung <5l der folgenden Gleichung genügt:

C™ = a^+ b (ib/K) + d (7)

mit C- als Koeffizient der Flanschbreite ^cf = iq °B°- b_w ^{w w}

H_n als 7/erkstückdicke vor dem Walzen B₀ als 7/erkstückbreite vor dem Walzen IL Sollflanschbreite

B Stegbreite

T Stegdicke

B innere Stegbreite

als relative Stegabnahme

M- ^(H0 - ^Tw)
( H₀

a als Konstante =0,5-6,0
b als Konstante = -0,1 - -6,0
d als Konstante =1-4.

Das Walzen von Werkstücken mit hoher Querschnittsabnähme läßt sich durch kontinuierliches Einstoßen des Werkstückes zwischen die Arbeitswalzen erzielen. Jedoch soll das Walzen mit hoher relativer Abnahme nicht zu einer Erhöhung der Walzkraft führen. Deshalb wurden Untersuchungen zur Bestimmung der Beeinflußung der Walzkraft durchgeführt, um eine Lösung zu finden. Es hat

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sich gezeigt, daß eine Vergrößerung der Walzkraft durch kontinuierliches Ausziehen des Werkstückes auf der Austrittsseite des 7,'alzgerüsts vermieden werden kann. Fig. 12 zeigt in einem Schaubild die Abnahme der Walzkraft in Abhängigkeit von der Zunahme der Zugkraft. Die aufgebrachte Zugkraft darf nur so groß sein, daß die in dem 7/erkstück erzeugte Zugspannung <?^_ kleiner als die Fließspannung des Werkstücks bei der WaIztemperatur ist.

Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung zum Walzen mit hoher relativer Abnahme, wo das Werkstück V/ durch den Hydraulikzylinder 10 kontinuierlich zwischen die Arbeitswalzen 1 eingestoßen und am Stirnende auf der Austrittsseite des Walzgerüsts durch eine Greifvorrichtung 11 erfaßt und mittels eines Hydraulikzylinders 12 kontinuierlich ausgezogen wird. Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der Einstoßvorrichtung und Auszieh- " vorrichtung begrenzt. Man kann auch andere Vorrichtungen wie Andruckrollen, Zugketten, eine Kombination von Zahnrad und Zahnstange sowie Linearmotor einsetzen, die in Abhängigkeit von den jeweiligen Arbeitsbedingungen zur Anwendung kommen können.

Im kontinuierlichen Walzbetrieb muß die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen jedes Walzgerüsts so eingestellt werden, daß sowohl eine Einstoßkraft als eine Auszugkraft kontinuierlich auf das Werkstück einwirkt. Demzufolge muß die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen der beiden Walzgerüste vor und hinter dem Walzgerüst mit hoher Abnahme höher als die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen dieses Walzgerüsts sein, damit auf das Werkstück auf der Eintrittsseite eine kontinuierliche Einstoßkraft und auf der Austrittsseite eine kontinuierliche Ausziehkraft einwirkt.

In diesem Fall arbeitet das vor dem Walzgerüst mit hoher Abnähme angeordnete Walzgerüst ohne Einstoßkraft. Infolgedessen ist die Abnahme-große dieses Walzgerüsts im wesentlichen gleich

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wie bei einem herkömmlichen Walzgerüst. Man kann jedoch selbstverständlich auch eine Einstoßvorrichtung einsetzen.

Die V/erkstückbreite wird durch das kontinuierliche Ausziehen auf der Austrittsseite des Walzgerüsts etwas verringert. Beim Walzen von Stahlplatten ändert sich die relative Breitung B/Bq (B Werkstückbreite nach dem Walzen, B_Q Werkstückbreite vor dem Walzen) in Abhängigkeit von der relativen Abnahme W , dem Plattendickenverhältnis > , dem Plattenbreitenverhältnis, der Einstoßkraft, der Ausziehkraft, dem Reibungskoeffizienten und anderen Faktoren. Fig. 14- zeigt die Herabsetzung der Breitung in Abhängigkeit von der Ausziehkraft.

Beim Walzen von Formstahl-Flanschprofilen ändert sich die relative Breitung H/Hq (H mittlere Flanschbreite des Walzerzeugnisses, Hq Werkstückdicke vor dem Walzen, vgl. Fig. 15) in Abhängigkeit von der Querschnittsabnähme, der Werkstückgröße, der Größe des Walzerzeugnisses, dem Reibungskoeffizienten, der Einstoßkraft, der Ausziehkraft und anderer Faktoren. Fig. 15 zeigt die Verringerung der Flanschbreitung in Abhängigkeit von der Ausziehkraft bei einem H-Formstahl.

Beim Walzen von Stahlerzeugnissen mit hoher relativer Abnahme unter kontinuierlicher Anwendung einer Einstoßkraft und Ausziehkraft muß man sicherstellen, daß die durch die Einstoßkraft bewirkte Druckspannung 6"! der Gleichung (4) genügt und daß die durch die Ausziehkraft bewirkte Zugspannung 67 innerhalb des Werkstücks der folgenden Gleichung genügt:

mit K als Fließspannung des Werkstückes bei der Walztemperatur (kp/mm )

Q als Eingriffswinkel (rad)
Sq als Querschnittsfläche des Werkstücks vor dem Walzen

-I als Querschnittsfläche des Werkstücks nach dem Walzen

(mm ) '

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- 21 als Walzkraft (kp).

Beim Walzen von Stahlplatten muß man die Breite der Platte durch die Einstoßkraft regeln, wobei die durch die Einstoßkraft bewirkte Druckspannung 0 der Gleichung (9) genügen muß, und durch die Ausziehkraft, wobei die durch die Ausziehkraft bewirkte Zugspannung O^ der folgenden Gleichung (10) genügen muß:

0"

B als Werkstückbreite vor dem Walzen B als Werkstückbreite nach dem Walzen K als Fließspannung des Werkstücks bei der Walztemperatur a = d-rj + f

d als Konstante - 0,9 - 1,2 f als Konstante = 0,2 - 0,4 b als Konstante = 0,1 - 2,5 c als Konstante = 0,5 - 1,5

η als Konstante = 1,5 - 2,5

(b/B_o)/_q-' ^₀V als relative Breitung bei der Zugspannung

g als Konstante = -0,05 - -0,8.

Beim Walzen von Formstahl-Flanschwerkstücken lautet die erwünschte Walzbedingung zur Sicherstellung einer guten Füllung les Walzenkalibers durch das Walzgut, daß die relative Querschnitt sabnahme größer als 30 % ist. Außerdem muß im Hinblick mf die Breiteneinschnürung des Werkstücks die Einstoßkraft so

'oß sein, daß die dadurch bedingte Druckspannung der nachstehenden Formel (11) genügt, und die Ausziehkraft so groß, daß lie dadurch bewirkte Zugspannung (51 der nachstehenden Formel (12)

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genügt.

(5
^a₁ η+ Ta₁ (-^p) +d (11)

H, Ο". H₁

-¹ = a₂ (-*) + (J) (12)

H₀ κ H₀ «r_t=o)

^cf-

H als Werkstückdicke vor dem Walzen

B als Werkstückbreite vor dem Walzen

H als Sollflanschbreite

B als Stegbreite

t als Stegdicke

B als innere Flanschbreite

H-T

^ als relative Stegabnahme -

^Ho

a^ als Konstante = 0,5-6,ο
b. als Konstante = -0,1- -6,0
d als Konstante =1-4
a₂ als Konstante = -0,1 - -0,9

ο) als relative Flanschbreitung bei der Zugspannung Ö. =o

Mach dem vorigen führt das Walzen von Platten oder Flanschprofilen mit hoher Abnahme unter gleichzeitigem Einstoßen des Werkstücks zwischen die Arbeitswalzen zu einer großen Breitung des Werkstücks. Diese Breitung nimmt mit Vergrößerung der Abnahme oder der Einstoßkraft zu. Im Hinblick darauf ist das Walzverfahren nach der Erfindung so ausgelegt, daß die relative Abnahme in einem Stich und/oder die Größe der Einstoßkraft einge-

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teilt werden, um dadurch die Breitung des Werkstückes zu regeln. Dadurch erhält man eine rohe Regelung der seitlichen Breitung, indem die Querschnittsabnahme und die Größe der Einstoßkraft ein-

estellt werden. Eine Feinregelung erhält man durch Einstellung ier Größe der Einstoßkraft. Darüber hinaus kann die Ausziehkraft zusätzlich zur Einstoßkraft und der Abnahme eingestellt werden, lamit man eine möglichst genaue Regelung erhält. Beim Walzen von Platten und rechtkantigen Werkstücken nach der Erfindung kann die Breitung des Walzgutes in einem Verhältnis zwischen 1,1 und 3,0 bezogen auf die Ausgangsgröße des Werkstücks freiügig eingestellt werden.

Vor allem zur Regelung der Fertigbreite von Stahlplatten wird die Einstoßkraft in einem solchen Ausmaß eingestellt, daß die Druckspannung 0~ , die durch die Einstoßkraft hervorgerufen wird, der Formel (6) genügt. Wenn zusätzlich zu der Einstoßkraft auch die Ausziehkraft eingestellt wird, wird die Ausziehkraft auf einen solchen Weet eingestellt, daß die dadurch hervorgerufene ugspannung 6, der Formel (10) genügt.

Zur Regelung der Flanschbreite von Formstahl-Flanschwerkstücken

allein durch Einstellung der Einstoßkraft wird dieselbe so einestellt, daß die dadurch hervorgerufene Druckspannung 6" der

Formel (7) genügt. Wenn außerdem auch die Ausziehkraft eingeteilt wird, so muß die dadurch hervorgerufene Zugspannung 61 der Formel (12) genügen.

Fig. 16 zeigt ein Walzwerk nach der Erfindung mit Steuerung der Breitung des Werkstückes. Dabei wird das Werkstück W durch Druckrollen 13 kontinuierlich in das Walzgerüst 14 mit hoher Abnahme eingestoßen und auch kontinuierlich durch Druckrollen auf der Austrittsseite des Walzgerüsts 14 abgenommen. Unmittelbar im Anschluß an das Walzgerüst 14 ist ein Breitenmeßgerät angeordnet, das einen fotoelektrischen Empfänger enthält und iie Breite des Walzerzeugnisses erfaßt. Die relative Abnahme

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durch die Walzen des Walzgerüsts 14 und/oder die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen und die Umfangsgeschwindigkeit der Druckrollen 13 und 15 werden durch einen Regelkreis 17 geregelt, der als Rückkopplungssignal das Nachweissignal des Breitenmeßgeräts 16 benutzt, so daß man die gewünschte Sollbreite des Walzerzeugnisses erhält.

Bei einem kontinuierlichen Walzen unter Einsatz eines Walzgerüsts vor dem Walzgerüst mit bdber.Abnahme kann die Größe der Einstoßkraft des Werkstücks durch Einstellung der entsprechenden Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzgerüste geregelt werden. Infolgedessen kann auch die Breitung des Werkstückes durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen geregel· werden. Dementsprechend kann man durch Anordnung von Walzgerüsten vor und hinter dem Walzgerüst mit hoher Abnahme eine Steuerung der Breite des Werkstückes durch Einstellung der jeweiligen Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen der drei Walzgerüste erhalten.

Im Hinblick auf die Verformungen beim Walzen mit hoher Abnahme ist zu berücksichtigen, daß der Werkstofffluß in Dickenrichtung des Werkstückes groß und vergleichsweise gleichförmig ist, weil in einem Stich eine hohe relative Abnahme auftritt und das Werkstück kontinuierlich eingestoßen wird, so daß keine Kantenrisse auftreten. Infolgedessen wird die Beschädigung der Oberfläche des Werkstückes im Rahmen der Erfindung weitgehend herabgesetzt. Da die Ausformung des Werkstückes im Kernbereich groß ist, kann man im Rahmen der Erfindung Gußblöcke innerhalb

ines weiteren Bereichs verschiedenartiger Formen und Größen kontinuierlich walzen. Die Oberfläche des Walzgutes ist wellenfrei und ergibt damit eine sehr gute Oberflächengestalt. Die Breitung des Walzgutes kann durch Einstellung der Einstoßkraft und/oder der Ausziehkraft geregelt werden. Die Verformung des Stirnbereichs und der Hinterseite des Werkstückes ist ausreichend ut, so daß man eine hohe Ausbringung an WalζerZeugnissen er-

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hält. Man kann Werkstücke großer Breite walzen. Beim Betrieb wird kein übermäßiger Lärm erzeugt. Die Regelung der Form von gewalzten Platten erfolgt in gleicher Weise wie nach herkömmlichen Walzverfahren.

Unter Berücksichtigung eines hohen Ausnutzungsgrades läßt sich die gewünschte Form in einem Stich oder einer kleinen Anzahl von Stichen erzeugen, so daß die Walzzeit herabgesetzt wird. Wegen der verringerten Stichzahl kommt man mit einer kleineren Anzahl von Walzgerüsten aus.

Das Walzgerüst hoher Abnahme,die Einstoßvorrichtung, die Ausziehvorrichtung und die anderen Hilfseinrichtungen im Rahmen der Erfindung können weitgehend aus herkömmlichen Vorrichtungen aufgebaut sein, so daß das erfindungsgemäße Verfahren keine neuen Vorrichtungen erfordert.

Der Leistungsbedarf beim Walzen wird durch den Leistungsbedarf für das Walzen des Stirnteils aufgrund der hohen Abnahme infolge der Einstoßkraft nicht beeinflußt. Im Gegenteil verringert

ich der gesamte Leistungsbedarf. Die Walzkraft kann durch Anwendung einer Zugkraft in der beschriebenen Weise herabgesetzt werden. Das Walzgerüst nach der Erfindung muß so groß dimensioniert sein, daß ein Walzen mit hoher Abnahme möglich ist. Der durch diese größere Dimensionierung erforderliche Aufwand wird weitgehend durch die Vorteile der Erfindung kompensiert.

Ausführungsbeispiele von Walzverfahren mit hoher Abnahme im Sinne der Erfindung werden in den folgenden Einzelbeispielen erläutert:

Beispiel 1

Das Walzwerk nach Fig. 13 hat Arbeitswalzen mit einem Durchmesser von 1000mm, die mit 9,6 U/min, angetrieben werden. Es werden Gußblöcke eingesetzt, deren Querschnittsabmessungen ?00 χ 900mm betragen und die 1000mm lang sind. Die Gußblöcke

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werden in einem Stich gewalzt, so daß man ein Walzerzeugnis einer Dicke von 40mm und einer Breite von 1090mm bei einer Walztemperatur von 1200⁰C erhält. Die Walzenoberflächen werden mit Wasser gekühlt. Die durch die Einstoßkraft bewirkte Druck-Spannung innerhalb des Werkstücks beträgt 1,5 kp/mm im Moment des Greifens und während des Walzvorgangs. Die Einstoßkraft beträgt 270 to. Die relative Abnahme beträgt 80 %. Der Leistungsverbrauch ist 13000 kW. Man erhält brauchbare Walzerzeugnisse.

Bei gleichen Walzbedingungen wie zuvor wird eine Ausziehkraft zur Einwirkung gebracht, die eine Zugspannung von 1,4 kp/mm in dem Werkstück erzeugt. Dadurch wird der Leistungsbedarf um 13 % herabgesetzt. Man erhält eine zufriedenstellende Abnahme.

Beispiel 2

Es ist ein kontinuierliches Walzwerk mit Walzgerüsten 18 und 19 für hohe Abnahme vorhanden, die nach Fig. 17 hintereinander angeordnet sind. Der Rohling W ist eine Stahlbramme mit Querabnessungen und 100 χ 500mm ynd einer Länge von 5000mm. Die Vorwärmtemperatur des Rohlings beträgt 1280⁰C. Der Rohling wird in einem Stich des ersten Walzgerüsts 18 auf Querschnittsabmessungen 85 x 505mm und eine Länge von 5800mm gewalzt. Dann wird er in einem Stich innerhalb des zweiten Walzgerüsts 19 auf Querabnessungen von 17 x 611mm und eine Länge von 24000mm gewalzt. Die A.bnahme im ersten Walzgerüst beträgt 15 %, die Abnahme im zweiten ifalzgerüst 19 80 %. Die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze ies ersten Walzgerüsts 18 ist 2 % größer gegenüber der spannungsfreien Bedienung. Die Einstoßkraft führt infolgedessen zu einer Druckspannung von 0,5 kp/mm² auf das Walzgut W im Bereich zwischen ien beiden Walzgerüsten 18 und 19. Unter diesen Bedingungen erlält man ein befriedigendes Walzergebnis. Der Leistungsbedarf

rd gegenüber einem herkömmlichen Walzverfahren um 6 % herabgesetzt und die Walzzeit um etwa 62 % verkürzt.

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Beispiel 3

Mach Fig. 18 wird ein zusätzliches Walzgerüst 20 für hohe Abnahme eingesetzt. Der Rohling hat gleiche Abmessungen wie im Beispiel 2. Die Abmessungen des Walzgutes W auf der Austrittsseite jedes Walzgerüst haben Querschnittsabmessungen am Ausgang des ersten Walzgerüste 18 von 72 χ 505mm und eine Längenabmessung von 5800mm, Querschnittsabmessungen am Ausgang des zweiten Walzgerüstes von 17 x 611mm und eine Längenabmessung von 24000mm und Querschnittsabmessungen am Ausgang des dritten Walzgerüstes 20 von 13,6 χ 586mm und eine Längenabmessung von 31400mm. Die Abnahme in jedem Walzgerüst beträgt 15 %, 80 % und 20 %. Die zwischen dem ersten Walzgerüst 18 und dem zweiten Walzgerüst 19 auf das Walzgut W übertragene Druckspannung von 0,5 kp/mm ist ähnlich wie im Beispiel 2. Zwischen dem zweiten Walzgerüst 19 und dem dritten Walzgerüst 20 wird auf das Walzgut. W eine Zugkraft derart übertragen, daß die Zugspannung 1,5 kp/mm^c ausmacht. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze des dritten Walzgerüstes 20 um 7 % größer im Vergleich zu einem

pannungsfreien Betrieb. Damit erhält man ein befriedigendes Walzergebnis. Der Leistungsbedarf des Motors des Walzgerüsts 19 für hohe Abnahme kann gegenüber einem herkömmlichen Walzverfahren um 13 % verringert werden.

Beispiel 4

Das verwendete Walzwerk hatte eine Einstoßvorrichtung zusätzlich zu dem Walzgerüst hoher Abnahme. Es werden Stahlknüppel mit Querabmessungen von 55 x 50mm eingesetzt. Die Vorwärmtemperatur ist 1200⁰C. Der jeweilige Knüppel wird in einem Stich mit hoher Abnahme in einem H-Flanschstahl mit einer Flanschbreite von 55mm, einer Stegdicke von 8mm, einer Steghöhe von 60mm und einer Flanschdicke von 7mm gewalzt. Die Querschnittsabnahme beträgt 53,5 %, die Einstoßkraft für das Walzgut beträgt 5,8 to, was eine Druckspannung in Höhe von 25 % der Fließspannung des Werktoffes bewirkt. Mit diesen Walzbedingungen erhält man gute WaIz-

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- 28 ergebnisse.

Im folgenden werden weitere Walzverfahren unter Verwendung eines Walzgerüsts hoher Abnahme beschrieben»

Zunächst wird das Walzen von H-Flanschprofilen in einem Universalwalzgerüst behandelt. Die Formung des Flanschteils eines H-Formstahls nach herkömmlichen Verfahren erfolgt in der Weise, daß der Werkstofffluß aus dem Steg in den Flansch erfolgt, wenn der Stegteil zwischen den Horizontalwalzen ausgewalzt wird. Demzufolge wird beim Walzen von H-Formstahl in einem Universalwalzgerüst nach Fig. 19 die Flanschbreite allein durch Walzen des Stegteils vergrößert. Wenn der Stegteil allein unter der Wirkung der Horizontalwalzen ausgewalzt wird, wird die Walzkraft der Horizontalwalzen nicht im Flanschteil wirksam. Infolgedessen tritt nach Fig. 20 eine Verformung durch die Reibungskraft auf, die in den Bereichen N an den vertikalen Stirnseiten der Horizontalwalzen auftritt. Eine befriedigende Formung der Flanschteile ist nicht möglich. Unter diesen Umständen wendet man in einem herkömmlichen Walzverfahren eine gewisse Formung des Flanschteils an. Dadurch wird die Abnahme des Flanschteils größer. Man kann auch ein Kaliber anwenden, das eine Verformung durch die Reibungskraft an den Stirnseiten der Horizontalwalzen ausschließt. Doch dann wird die Flanschbreite kleiner im Gegensatz zu der Erwartung. Infolgedessen ergeben sich Probleme bei der Beibehaltung der Form und Abmessung des Flanschteils.

Durchgeführte Untersuchungen haben die Bedeutung der Verformung durch Reibungskräfte an der Innenseite des Flansches aufgezeigt. Denn nach den herkömmlichen Verfahren erfolgt die Auswalzung des 3tegteils zuerst durch die Horizontalwalzen, die zwangsweise an-

etrieben werden und deren Durchmesser größer als derjenige der Vertikalwalzen ist. Sodann wird der jeweilige Flanschteil durch iie Vertikalwalzen ausgewalzt, die als Schleppwalzen ausgebildet ind. Wenn also die Abnahme des Stegteils einsetzt, wirkt auf ien Flanschteil keine Begrenzung in horizontaler Richtung, so daß

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die Verformung durch die im Bereich N nach Fig. 20 wirksamen Reibungskräfte wirksam wird. Aufgrund dieser Erkenntnisse konnte unter Anwendung der Erfindung das folgende Verfahren entwickelt werden. Dieses zeichnet sich dadurch aus, daß die Auswalzung des Stegteils durch die als Schleppwalzen ausgebildeten Vertikalwalzen erfolgt, ohne daß auf dieselben eine Antriebskraft einwirkt. Die Auswalzung und Längung der Flanschteile wird durch die Horizontalflächen an den Stirnseiten der Vertikalwalzen und durch die angetriebenen Horizontalwalzen bewirkt. Infolgedessen beginnt die Abnahme des Flanschteils zuerst unter der Wirkung der Horizontalwalzen, deren Durchmesser vergleichsweise groß ist; ie Abnahme des Stegteils erfolgt durch die Vertikalwalze unter edingungen, wo der Flanschteil zwischen den oberen und unteren orizontalwalzen gehalten ist. Dadurch kann keine Verformung urch die Reibungskraft auf der Innenseite des Flanschteils auftreten.

Wenn beim Walzen von H-Formstahl in einem Universalgerüst die oberen und unteren Horizontalwalzen angetrieben werden und die Vertikalwalzen als Schlappwalzen arbeiten, so bedeutet dies ein Walzen von I-Formstahl anstelle von H-Formstahl. In diesem Fall arbeitet man jedoch mit einer starken Abnahme des Stegteils des Walzgutes durch die geschleppten Vertikalwalzen und bewirkt die geringe Abnahme des Flanschteils durch die angetriebenen Horizontalwalzen, so daß an der Walzenoberfläche ein Gleiten des Walzgutes auftreten kann und besondere Vorkehrungen zur Sicherstellung der Funktion getroffen werden müssen.

as für eine hohe Abnahme bestimmte Walzverfahren nach der Erindung bringt eine Lösung dieses Problems. Denn das Werkstück ird mit hoher Querschnittsabnahme gewalzt, wobei das Walzgut lurch eine Einstoßvorrichtung zwischen die Arbeitswalzen des [Jniversalwalzgerüsts eingestoßen wird. Die Aufbringung der Einstoßkraft auf das Werkstück schaltet ein Gleiten zwischen den Oberflächen der Arbeitswalzen und dem Werkstück aus. Gleichzeitig wird die Breitung des Flanschteils vergrößert, so daß eine

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gute Formgebung des Flanschteils sichergestellt ist. Gleichzeitig nit der Aufbringung der Einstoßkraft auf das Werkstück wird das Werkstück auf der Austrittsseite des Universalwalzgerüsts herausgezogen, wodurch die durch die Einstoßkraft bedingte Zunahme ier Walzkraft kompensiert werden kann.

Die Aufbringung der Einstoßkraft und/oder der Ausziehkraft auf ias Werkstück kann durch Unterstützung der Hinterseite des Werktückes nach den Figuren 3 und 4, durch Greifen des Werkstückes lach Fig. 16, durch Ausübung einer elektromagnetischen Kraft nach ier Fig. 5 oder durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten er Arbeitswalzen in einem kontinuierlichen Walzwerk nach Figuren 7 und 18 erfolgen.

Die Figuren 21 und 22 zeigen eine Ausfuhrungsform eines Walzwerks zum Walzen von H-Formstahl. Ein auf dem Rollengang 5 von inten abgestütztes Werkstück W wird in den Walzspalt zwischen len Horizontalwalzen 24 und den Vertikalwalzen 25 des Universaltfalzgerüsts 23 durch die Einstoßvorrichtung 21 mit dem Hydraulikzylinder 22 eingestoßen. Die Horizontalwalzen 24 sind angetrieben Die Vertikalwalzen 25 sind nicht angetrieben, können jedoch mitgeschleppt werden, indem sie durch die Reibungskraft vonseiten les Werkstücks W gedreht werden. Der Durchmesser der Vertikal-

lzen 25 ist kleiner als derjenige der Horizontalwalzen 24. Der Stegteil des Werkstücks W wird durch die Vertikalwalzen 25 lusgewalzt, der Flanschteil durch die oberen und unteren Oberflächen der Horizontalwalzen 24 und durch die Stirnflächen der /"ertikalwalzen 25. Das Werkstück W wird an seiner Stirnseite lurch die Greifvorrichtung 26 erfaßt und unter der Wirkung des iydraulikzylinders 27 herausgezogen.Im einzelnen erfolgt das falzen von H-Formstahl in folgender Weise.

Beispiel 5

!Der Ausgangswerkstoff sind Stahlknüppel mit einer Dicke von ?5mm und einer Breite von 50mm. Das verwendete Universalwalzge-■üst nach Fig. 22 hat Horizontalwalzen mit einem Durchmesser von

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480mm und Vertikalwalzen mit einem Durchmesser von 300mm. Der tegteil des Werkstücks W wird durch die Vertikalwalzen 25 im Querschnitt vermindert. Der Flanschteil wird durch die Horizontalwalzen 24 im Querschnitt vermindert. Das Walzerzeugnis hat eine Flanschbreite von 60mm, eine Flanschdicke von 1,5mm, eine Stegdicke von 10mm und wird in einem Stich ausgewalzt. Die Walzbedingungen sind folgende ι

relative Querschnittsabnahme	25 %
Leistungsbedarf	45 kW
Drehzahl der Walzen	10 U/min
Einstoßkraft	5,8 to
	(0,25 -faches der Fließ
	spannung)
WalztemOeratur	12000C

Bei dieser Ausführungsform wird ein Rohling mit Rechteckquerschnitt in einem Stich zu einem H-Formstahl ausgewalzt. Diese Arbeitsweise ist nicht auf einen Stich eingeschränkt. Das Ziel der Erfindung läßt sich auch unter Vorsehung mehrerer Stiche erreichen.

Beispiel 6

Auf der Eintrittsseite des Universalwalzgerusts, das im Beispiel 1 beschrieben ist, wird ein Duogerüst mit glatten Walzen und

inem Walzendurchmesser von 200mm angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird ein Rohling mit Rechtecksquerschnitt von 69mm Dicke und 49mm Breite gleicher Werkstoffzusammensetzung wie im Beispiel 1 ausgewalzt. Die Drehzahl der Walzen des Duogerüstes wird so eingestellt, daß das Werkstück von dem Duogerüst in das Universalwalzgerüst eingestoßen wird. Die Arbeitswalzen des Duogerüstes sind in Eingriff mit der oberen und unteren Oberfläche des Werkstückes. Dadurch können Beeinträchtigungen ünc Verformungen des Walzerzeugnisses vermieden werden. Die Walzbedingungen sind folgende:

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Walzwerk	Duowalzgerüst	Universalwalzgerüst
Abnahme	20 %	Querschnittsabnahme 35 %
Walzendreh- zahl	25 U/min	10,0 U/min
Leistungsbe- darf —— ι	10,3 kW	43 kW

Beim Walzen ist die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Duowalzgerüsts um etwa 4 % größer als einer spannungsfreien Walzbedingung entspricht. Die Druckspannung beträgt etwa 1,0 kp/

mm , so daß das Werkstück dadurch zwischen die Arbeitswalzen eingestoßen wird.

Der in Walzrichtung weisende Stirnteil des H-Formstahlerzeugnisses ist in Fig. 24^dargestellt. Die Ausbeute wird verbessert, weil die Länge des stirnseitigen zungenförmigen Bereiches merklich verkürzt wird im Vergleich zu dem in Walzrichtung gelegenen Stirnbereich nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 23.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf ein herkömmliches Universalwalzgerüst erläutert, wo die Anordnung des H-Formstahls auf der Austrittsseite des Universalgerüsts einem I-Formstahl entspricht, damit der Flanschbereich durch die angetriebenen Horizontalwalzen und der Stegbereich durch die geschleppten Vertikalwalzen ausgewalzt wird. Wenn jedoch das Walzen in H-Anordnung mit Horizontalwalzen vergleichsweise kleinen Durchmesser

rfolgt, die angetrieben sind, so liegt auch diese Anordnung im Rahmen der Erfindung.

Das Walzverfahren ist auf das Walzen von H-Formstahl anwendbar. Doch die Erfindung kann auch auf Formstahl mit anderen Querschnitten zur Anwendung kommen, bspw. beim Walzen von Schienen.

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Im folgenden wird das Walzverfahren nach der Erfindung in Anwendung auf das Walzen von kontinuierlich gegossenen Metallwerktoffen unter Ausnutzung der Gußhitze erläutert. Dabei erfolgt las Walzen mit hoher Abnahme unter Einstoßen in einem kontinuierlichen Walzwerk.

3eim kontinuierlichen Guß soll die Gießgeschwindigkeit zur Erlöhung der Produktivität gesteigert werden. Die erhöhte Gießgechwindigkeit kann jedoch infolge des statischen Drucks der Metallschmelze zu Ausbeulungen führen, indem der Oberflächenbereich des Gußstücks sich aufbeult. Wenn ein solches Aufbeulen auftritt, bewirkt derjenige Teil der festen Phase, dessen Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes liegt und der iaher in seinen Eigenschaften der flüssigen Phase angenähert ist, eine Störung der Zugspannungsverteilung infolge der Biegeverfornung aufgrund des Aufbeulens.Dadurch können innere Risse auftreten. Die Metallschmelze, in der sich Schwefel und andere Spurenelemente anreichern, tritt in diese Hohlräume oder Lunker

in und wird fest. Die dadurch bedingten Seigerungseffekte verschlechtern die Güte des Erzeugnisses. Infolgedessen kann die Jieβgeschwindigkeit nicht über einen Grenzwert gesteigert werden. Man greift infolgedessen zu Gegenmaßnahmen, indem man Stützrollen in möglichst geringem Abstand voneinander anordnet.

Die Technik des Walzens unmittelbar im Anschluß an das Stranggießen hat Vorteile, in-dem die Gußwärme ausgenutzt werden kann. Die Abmessungen des Rohwerkstoffs lassen sich durch Einstellung ler Abnahme leicht ändern. Bei der Untersuchung dieser Technik ind zwei Walzverfahren von Bedeutung. Nach einem Verfahren erfolgt das Walzen nach vollständiger Verfestigung des Metalls, flach einem anderen Verfahren erfolgt das Walzen, wenn noch nicht-/erfestigte Bereiche im Mittelteil vorhanden sind, es handelt ich also um ein Walzen mit flüssigem Kern. Beim Walzen mit flüssigem Kern können zusätzliche innere Risse aufgrund des WaIzforgangs auftreten, was von den Walzbedingungen abhängt. Diese Inneren Risse können auch dann auftreten, wenn keine inneren

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aufgrund von Auf beulungen vorhanden sind. Wenn die Abnahme vergrößert wird, ist die Wahrscheinlichkeit zum Auftreten von inneren Rissen größer. Wenn jedoch die Abnahme einen Grenzwert von etwa 30 % übersteigt, treten keine inneren Risse mehr auf. Damit innere Risse ausgeschaltet werden, wendet man bei dieser Technik des direkten Walzens in vielen Fällen das Walzen nach ler Festigung an.

Im Rahmen der Erfindung werden ein oder mehrere Walzenstraßen, die Walzgerüste mit hoher Abnahme enthalten im Anschluß an den Austritt einer kontinuierlichen Gießanlage angeordnet. Zwischen ien Walzgerüsten wird in dem Gußstück eine Druckspannung erzeugt, lamit der flüssige Kern mit hoher Abnahme gewalzt werden kann. Das Auftreten von Rissen aufgrund von Ausbeulung wird dadurch verhindert. Infolgedessen kann nach dieser Technik die Gießgechwindigkeit erhöht werden. Die Qualität des Erzeugnisses ist ehr gut.

inzelbeispiele der Erfindung werden anhand einer Walzenstraße nit drei Walzgerüsten erläutert, wo die Umfangsgeschwindigkeit ler Arbeitswalzen jedes Walzgerüsts eingestellt und eine Druckpannung innerhalb des Gußstücks zwischen den Walzgerüsten erzeugt wird. Beim Walzen des Gußstücks ist die Abnahme in dem srsten und dritten Walzgerüst vergleichsweise gering und im zweiten Walzgerüst vergleichsweise groß, wo die Querschnittsablahme einen Wert von 30 % übersteigt, das erste und/oder dritte Walzgerüst kann weggelassen werden, man kann auch zusätzliche ialzgerüste vorsehen. Das erste Walzgerüst dient zum Einstoßen les Gußstücks in das zweite. Walzgerüst mit hoher Abnahme. Das Einstoßen des Gußstücks kann auch durch die Stützrollen der ontinuierlichen Gießanlage erfolgen, so daß dann das erste WaIzerüst wegfallen kann. In dem zweiten Walzgerüst mit hoher Ablahme ist die Querschnittsabnahme größer als 30 %, damit die Ausbildung innerer Risse unterdrückt wird. Selbst wenn innere Risse auftreten sollten, wird die Verunreinigungen enthaltende und in lie Risse eindringende Metallschmelze infolge der hohen Abnahme

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- 35 ausgequetscht und an den Rissen gebunden.

Die Druckspannung in Walzrichtung wird innerhalb des Gußstückes erzeugt. Infolge dieser Druckspannung tritt in den Innenteilen ies Gußstücks nur eine geringe Zugspannung auf. Infolgedessen läßt sich das Auftreten innerer Risse nicht nur beim Walzen verhindern, sondern auch die Ausbildung innerer Risse durch Ausbeulung kann ausgeschaltet werden. Infolge dieser Druckspannung wird das Einstoßen in das zweite Walzgerüst unterstützt, so daß eine hohe Abnahme möglich ist. Der Leistungsbedarf läßt sich senken.

Das Verfahren des Walzens in unmittelbarem Anschluß an den Guß wird nunmehr für Stahlbrammen mit Querschnittsabmessungen von 200 χ 1000mm erläutert, die in einer kontinuierlichen Gießanlage nit vertikaler Umlenkung in einem Krümmungsradius von 10,5m erzeugt werden. Das erste Walzgerüst ist in dem Bereich angeordnet wo die Brammen jeweils eben ausgerichtet werden und bewirkt eine 3uerschnittsabnahme von 5 %· Die Querschnittsabnahme im zweiten Walzwerk beträgt 66,7 %. Während des Walzvorgangs wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Gußstücks am Ausgang des ersten WaIzgerüsts um 2 % größer als die Eintrittsgeschwindigkeit in das zweite Walzgerüst eingestellt, damit eine Druckspannung in dem Gußstück erzeugt wird.Der Durchmesser der Arbeitswalzen beider Walzgerüste beträgt 1000mm.

Wenn man Brammen ohne Walzen herstellt, treten innere Risse bei einer Gießgeschwindigkeit von 1,2 m/min auf. Im gleichen Gießvorgang treten keine inneren Risse bei derselben Gießgeschwindigkeii auf, wenn der beschriebene Walzvorgang ausgeführt wird. Das Gußstück kann unmittelbar anschließend an das Walzen mit hoher Ablahme gekühlt werden, wodurch die Güte verbessert wird.

Nunmehr wird das kontinuierliche Warmwalzen von Stahlwerkstücken (Brammen, Blöcken, Knüppeln und Halbzeug) unter Verwendung eines Walzgerüstes mit hoher Abnahme im folgenden erläutert. Beim

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herkömmlichen Warmwalzen von Stahlwerkstücken wird ein Werkstück einer üblichen Länge in das Walzwerk eingeführt. Der Betrieb (ist intermittierend, wobei jeweils ein Werkstück bearbeitet wird, Dabei können leicht dann Störungen auftreten, wenn der Stirnteil des Werkstücks in die Eintrittsseite des Walzgerüsts oder die Führungsvorrichtung auf der Eintrittsseite der Haspel eintritt. Zur Unterdrückung dieser Störungen, wird manchmal die Walzgeschwindigkeit herabgesetzt. Wenn eine solche Störung auftritt, ist zur Beseitigung der Folgen ein hoher Zeitaufwand erforderlich. Dies bedeutet nicht nur eine Verschlechterung der Produktivität, sondern auch einen Energieverlust und eine Herabsetzung der Ausbeute.

Im Rahmen der Erfindung war eine Beseitigung der genannten Schwierigkeiten möglich. Die Produktivität kann erhöht werden, indem durch fortgesetztes Verbinden der Stahlwerkstücke vor inführung derselben in das Walzgerüst ein kontinuierliches Warmwalzen durchgeführt wird. Dadurch erreicht man eine Qualitätsverbesserung der Walzwerkerzeugnisse. Auch die Produktivität des Walzwerks wird verbessert. Man scheidet Ungleichmäßigkeiten der Dicke infolge eines Ungleichgewichts der Walzgeschwindigkeit der verschiedenen Walzgerüste am Stirnende und am Hinterende der Werkstücke aus.

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Aufgrund zahlreicher Versuche ließ sich bestätigen, daß die Stirnfläche am Vorderende einer nachfolgenden Stahlplatte unter Druck gegen die Stirnseite am Hinterende der vorausgehenden Stahlplatte gepreßt werden konnte. Die Umfangsbereiche der aneinanderstoßenden Stirnflächen konnten lokal befestigt und miteinander verbunden werden, etwa durch Schweißen. Danach wird mit hoher Abnahme gewalzt, wobei der Druck bestehen bleibt. Dadurch können die Stirnflächen von Stahlplatten vollständig und stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

Damit zwei Stahlplatten auf diese Weise stoffschlüssig miteinander verbunden werden, müssen die Stahlplatten unter vergleichsweise hoher Abnahme gewalzt werden, wobei die Stahlplatten mit einer entsprechenden Einstoßkraft in das jeweilige Walzgerüst eingeführt werden müssen. Die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Stahlplatten wird größer, wenn die Abnahme oder die Einstoßkraft größer werden, wie dies in den Fig. 25 und 26 dargestellt ist. Man muß die Druckspannung "5_D (kp/mm ) aufgrund der Einstoßkraft und die Querschnittsabnahme nach der folgenden Gleichung wählen:

+ C (13)

mit a als Konstante = 0,2 - 2,0
b als Konstante = 0,5 - 3>5
c als Konstante = -1,5 - +1»5
n^ als Konstante = 0,2 - 1,5

n^ als Konstante = 0,5 - 1,5

2 6" als gewünschte Festigkeit der Verbindung (kp/mm ) 6l als Verformungswiderstand des Grundmetalls (kp/mm ) η > 0,3

* 0,02.

Diese Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung wird im

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folgenden in Einzelheiten erläutert. Das Stahlerzeugnis aus einer kontinuierlichen Gießanlage oder aus dem Blockwalzwerk oder das durch Vorwalzen erhaltene Stahlerzeugnis wird durch eine Schervorrichtung an der Austrittsseite der betreffenden Anlage geschnitten. Die Schervorrichtung kann auch im Mittelbereich der ϊ/alzenstraße angeordnet sein. Vorzugsweise wird von der Schnittfläche der Zunder entfernt, bevor die Verbindung erfolgt, und die Oberfläche wird geglättet. Vorzugsweise befinden sich die miteinander zu verbindenden Oberflächen auf einer hohen Temperatur. Die Reinigung oder Glättung oder Zunderentfernung oder die Einstellung einer hohen Temperatur erfolgt mithilfe eines SauerstoffStrahls, eines anderen Gasstrahls oder eines Strömungsmittels. Diese Behandlungen können gleichzeitig für die hintere Stirnfläche des vorhergehenden Werkstücks und für die vordere Stirnfläche des nachfolgenden Werkstücks durchgeführt werden. Die einander zugewandten Stirnflächen werden an ihren Rändern miteinander verschweißt, wobei zusätzlich durch die Einstoßvorrichtung oder das Einstoßwalzgerüst, ein Stauchgerüst oder Druckrollen Druck aufgebracht wird. Sodann wird die erforderliche Druckkraft erzeugt und die Walzung durchgeführt. Durch, diese Behandlung werden eine vorhergehende Stahlplatte und eine nachfolgende Stahlplatte unter Druck miteinander verschweißt. Während der Schaffung der Verbindung ist eine hohe Abnahme vorzuziehen. Die Abnahme soll vorzugsweise über 30 °/o betragen. Die in dem Werkstück erzeugte Druckkraft aufgrund der Einstoßvorrichtung

ο
soll mehr als 0,05 kp/mm betragen.

Einzelne Beispiele für diese Ausführungsform der Erfindung werden nunmehr erläutert. In einer Warmwalzenstraße werden die aus dem Wärmofen kommenden Stahlbrammen in einem Zunderbrecher mit Druckwasser entzundert. Dann erfolgt eine Purkfcschweißung mit Schweißstellen von 20 mm j3 an jeder Seite der Bramme, indem die Stirnseite der nachfolgenden Bramme gegen die Rückseite der vorausgehenden Bramme gedrückt wird. Anschließend

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wird mit einer Abnahme von 50 % in einem Vorwalzgerüst gewalzt, wobei die durch die Einstoßvorrichtung aufgebrachte Druck-

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spannung 1,0 kp/mm beträgt. Die jeweils nachfolgende Bramme wird beim Walzen vollständig mit der vorhergehenden Bramme verbunden. Das anschließende Warmwalzen kann kontinuierlich ohne Unterbrechung durchgeführt werden.

Fig. 27 zeigt den Gesamtaufbau einer Warmbandanlage. Eine Heißputzmaschine 29 zur Entfernung des Zunders von den Brammen befindet sich an der Austrittsseite einer Brammenherstellungsvorrichtung 28, die eine kontinuierliche Gießanlage oder ein Blockwalzwerk ist. Im Anschluß an die Heißputzmaschine 29 befindet sich ein Wärmofen 30 und ein Zunderbrecher 31· Danach gelangen die Brammen in eine Einstoßvorrichtung 32 zur Aufbringung einer Einstoßkraft auf die Brammen, eine Ausbeulunterdrückungsvorrichtung 33» eine Verbindungsvorrichtung 34 und ein Walzgerüst 35 mit hoher Abnahme. Diese Baugruppen sind unmittelbar hintereinander angeordnet. Die Ausbeulunterdrückungsvorrichtung 33 verhindert eine Ausbeulung der Brammen unter der Wirkung der Einstoßkraft. Man kann Druckrollen, seitliche Führungsrollen oder Führungsschuhe benutzen. Die Verbindungsvorrichtung 34· verbindet die aneinanderstoßenden Vorderflächen und Hinterflächen durch Schweißen, damit eine Vorverbindung der Brammen gegeben ist. Als Einstoßvorrichtung 32 kann man ein normales Walzgerüst oder ein Stauchgerüst zum Walzen der Seitenflächen verwenden. Das Stauchgerüst kann glatte Walzen oder Plaliberwalzen haben. Das Walzgerüst 35 mit hoher Abnahme ist als Umkehrwalzgerüst ausgebildet. Im Anschluß daran ist ein Stauchgerüst 36 zur Formung des Werkstücks vorgesehen und schließlich ein Fertigwalzgerüst 37· Im Anschluß an das Fertigwalzgerüst 37 befindet sich ein Warmrollgang 38, ein Bandspeicher 39, eine Schere 40 und eine Haspel 41

In dieser Anlage kann man den Zunderbrecher 31, die Ausbeul- " unterdrückungsvorrichtung 33» das Stauchgerüst 36, den Bandspeicher 39 und die Schere 40 auslassen. Man kann eine Mehrzahl

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von 7/alzgerüsten 35 mit hoher Abnahme und eine Mehrzahl von Fertigwalzgerüsten vorsehen. Der Zunderbrecher 31 kann auch als Einstoßvorrichtung benutzt werden. Ferner kann man unmittelbar im Anschluß an das Walzgerüst 35 mit hoher Abnahme eine Ausziehvorrichtung anordnen. Diese und weitere Abwandlungen einer Warmwalzstraße nach Fig. 27 liegen im Rahmen der Erfindung.

Fig. 28 zeigt eine Kaltbandanlage. Es sind eine Beizmaschine 42 zur Entfernung des Zunders von einer Bramme, eine Verbindungsvorrichtung 43 und ein Kaltwalzgerüst 44 vorgesehen. Hinter dem Kaltwalzgerüst 44 befindet sich eine Ausbeulunterdrückungsvorrichtung 45 und ein Walzgerüst 46 mit hoher Abnahme. Die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des KaItwalzgerüsts 44 wird zum Zwecke der Erzeugung einer Einstoßkraft für die Platten eingestellt. Im Anschluß an das 'walzgerüst 46 mit hoher Abnahme sind ein Mittelgerüst 47, ein Fertigwalzgerüst 48 und eine Haspel 49 vorgesehen. Alle Walzgerüste 44, 46, 47, 48 können mehrfach vorhanden sein. Das Mittelgerüst 47 kann in Wegfall kommen. Hinter dem Kaltwalzgerüst 44 kann man eine Einstoßvorrichtung anordnen, durch die die Bramme in das Walzgerüst 46 mit hoher Abnahme eingestoßen wird.

Eine abgewandelte Kaltbandanlage nach Fig. 29 umfaßt eine Entzunderungsvorrichtung 50 zum Entzundern von Warmband, eine Verbindungsvorrichtung 51» einen Bandspeicher 52 und ein übliches Kaltwalzgerüst 53. Im Anschluß an das Kaltwalzgerüst 53 sind eine Ausbeulunterdrückungsvorrichtung 54 und ein Kaltwalzgerüst 55 mit hoher Abnahme vorgesehen. Das Band wird in das Walzgerüst 55 mit hoher Abnahme durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze des Kaltv/alzgerüsts eingestoßen. Im Anschluß an das Walzgerüst 55 mit hoher Abnahme befinden sich ein Fertigwalzgerüst 56 und eine Haspel Jedes der Walzgerüste 53, 55, 56 kann gegebenenfalls mehrfach vorhanden sein. Das Kaltwalzgerüst kann entfallen. Anstelle

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des Bandspeichers 52 kann man eine Haspel vorsehen. Das aufgewickelte Band kann dann in dem Kaltwalzgerüst 55 gewalzt werden.

Eine Blockstraße ist in Fig. 50 dargestellt. Dort ist ein Blockwalzwerk 60 im Anschluß an einen Wärmofen 58 zum Wärmen der Blöcke auf Walztemperatur und im Anschluß an eine Entzunderungsvorrichtung aufgestellt. Das Blockwalzwerk 60 ist ein herkömmliches Duogerüst oder Triogerüst oder ein Universalwalzgerüst. Im Anschluß an das Blockwalzwerk 60 sind eine Einstoßvorrichtung 61 und ein Walzgerüst 62 mit hoher Abnahme vorgesehen. Sodann folgen eine Heißputzmaschine 65 und eine Schere 64. Ein Vertikalwalzgerüst kann vor dem Walzgerüst 62 mit hoher Abnahme angeordnet sein. Dieses Vertikalwalzgerüst kann die Einstoßvorrichtung 61 ersetzen. Das Walzgerüst 62 kann als Umkehrwalzgerüst ausgebildet sein. In diesem Fall kann man glatte Walzen oder Kaliberwalzen für das Vertikalwalzgerüst einsetzen. Das Blockwalzwerk 60 kann auch entfallen. Die Heißputzmaschine kann auch an anderer Stelle eingebaut werden, etwa vor der Einstoßvorrichtung 61.

Fig. 51 zeigt ein Stabwalzwerk. Im Anschluß an einen Wärmofen 65 zum Aufheizen der Blöcke auf Walztemperatur und eine Entzunderungsvorrichtung 66 sind eine Einstoßvorrichtung 67, eine Ausbeulunterdrückungsvorrichtung 68 und ein Walzgerüst 69 mit hoher Abnahme vorgesehen. In dem Walzgerüst mit hoher Abnahme werden die Stangen mit fester Querschnittsform und Abmessung unmittelbar durch Walzen der Blöcke erhalten. Im Anschluß an das Walzgerüst 69 mit hoher Abnahme befinden sich eine Entzunderungsvorrichtung 70, ein Vorwalzwerk 71, ein Zwischenwalzwerk 72 und/oder ein Stauchgerüst 75 und ein Fertigwalzwerk 74. Das Vorwalzwerk 71 kann durch ein oder mehrere Walzgerüste hoher Abnahme ersetzt werden. Das Vorwalzwerk, das Zwischenwalzwerk und/oder das Stauchgerüst 75 können entfallen. Hinter dem Zunderbrecher 66 kann man ein Walzgerüst zur KaIi-

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brierung der Form der Blöcke anordnen.

Fig. 32 zeigt ein Walzwerk für Trägervorprofile. Ein Wärmofen 76 zum Wärmen der Gußstücke auf Walztemperatur und eine Heißputzmaschine 77 sind auf der Austrittsseite einer kontinuierlichen Gießanlage, etwa einer Stranggießmaschine 75 angeordnet. Im Anschluß daran sind Druckrollen 78 zur Erzeugung einer Einstoßkraft für die Gußstücke, eine Ausbeulunterdrückungsvorrichtung 79 und ein Walzgerüst 80 mit hoher Abnahme vorgesehen. Anstelle der Druckrollen 78 kann man ein Vertikalwalzgerüst, ein üniversalwalzgerust oder ein Stauchgerüst verwenden. -Das Walzgerüst 80 mit hoher Abnahme walzt die Gußstücke in einem Stich auf die gewünschte Querschnittsform und Abmessung.

Das beschriebene Walzgerüst mit hoher Abnahme setzt die Anzahl· der notwendigen Vorrichtungen wesentlich herab und verkürzt die Walzenstraße. Die Produktivität kann gesteigert werden. Energie läßt sich einsparen, weil die erforderliche Stichzahl verringert wird, weil das Gießen, das Blockwalzen und das Warmwalzen unmittelbar im Anschluß aneinander erfolgen können. Produkte mit unterschiedlichen Querschnittsformen und Abmessungen können aus einem Rohling gewalzt werden. Diese vielseitige Umformungsmöglichkeit der Rohlinge ist sehr vorteilhaft. Denn dadurch läßt sich die Lagerhaltung von Rohlingen vereinfachen. Die Wärmewirtschaft wird verbessert, weil das Walzen unter Ausnutzung der Restwärme des Gußstücks oder des Blockes erfolgt. Rieht nur die Verbesserung der Produktivität, sondern auch die Verbesserung der Güte der Erzeugnisse und der Ausbringung läßt sich im Rahmen der Erfindung verwirklichen. Vor allem beim Walzen der Seitenflächen des Werkstücks, etwa in einem Stauchgerüst und bei der Einstellung der Breite des Werkstücks durch Einstellung der Einstoßkraft und der Abnahme in dem Walzgerüst mit hoher Abnahme lassen sich feingliedrige Erofile mit schwanzförmigen

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und zungenförmigen Teilen erhalten. Dadurch wird die Ausbringung verbessert.

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Claims (45)

25H783 Pat entansprüche:

1.!Verfahren zum Warmwalzen von Metallwerkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Walzgerüst mit in ortsfesten Lagern gelagerten Walzen, die sich in Bewegungsrichtung des Werkstücks nicht bewegen, ein Walzspalt entsprechend einer hohen relativen Querschnittsabnahme so eingestellt wird, daß der Eingriffswinkel θ einen Wert 0 ^tan /u ( /u. als Reibungskoeffizient zwischen Walze und 'Werkstück) hat und daß das Werkstück kontinuierlich in den Walzspalt mit einer solchen Einstoßkraft eingestoßen wird, die eine Fließscheide im Eingriff sbereich zwischen Arbeitswalze und Werkstück sicherstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstoßkraft auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß die in dem .Verkstück erzeugte Druckspannung kleiner als die Fließ- grenze des Werkstücks bei der Walztemperatur ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück kontinuierlich zwischen die Arbeitswalzen eingestoßen wird, indem der Endteil eingestoßen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche Λ bis J, dadurch gekennzeichnet, daß das Y/erkstück kontinuierlich zwischen die Arbeitswalzen eingestoßen wird und daß das Werkstück gegriffen wird.

5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück durch eine elektromagnetische Kraft, die aufgrund eines Magnetfeldes erzeugt wird, eingestoßen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe in einem Walzwerk mit einem ersten Walzgerüst und einem zweiten Walzgerüst durchgeführt wird, wobei das zweite Walzgerüst eine hohe Querschnittsabnähme ermöglicht, daß die Walzgerüste hintereinander angeordnet sind, so daß

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. - 45 -

das erste Walzgerüst die Werkstücke "unmittelbar in das zweite Walzgerüst eingibt und die Einstoßkraft für die Werkstücke in das zweite Walzgerüst erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstoßkraft durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des ersten Walzgerüsts auf einen größeren Wert als die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des zweiten Walzgerüsts aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzprogramm ohne Einstoßen in eine erste Gruppe von mehr als einem Walzgerüst und danach Einstoßen zwischen die Arbeitswalzen eines jeden Walzgerüsts einer zweiten Gruppe von mehr als einem Walzgerüst durchgeführt wird, damit eine hohe Querschnittsabnahme innerhalb der Walzenstraße erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Stirnseite eines nachfolgenden Werkstücks an der Bückseite eines vorhergehenden Werkstücks ansteht und daß dieses nachfolgende Werkstück dadurch die Einstoßkraft für das vorhergehende Werkstück liefert.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von Stahlplatten, Stangen, Stäben oder Draht die Einstoßkraft einen Wert (kp/mm ) nach der folgenden Formel hat:

mit K als Fließgrenze (kp/mm ) des Werkstücks bei der Walztemperatur

-θ als Eingriffswinkel der Arbeitswalze (rad) a als Konstante
b als Konstante
Cy, als Konstante

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/U als Reibungskoeffizient zwischen den Arbeitswalzen und dem Werkstück

_/U ={c₂ (1,05 - 0,005 · τ) - 0,056 - v_rJg₃

Cp als Materialkonstante der Arbeitswalzen (1,0 für

Walzen aus Schmiedestahl, 0,8 für Walzen aus Gußstahl)

C-T als Konstante bestimmt durch die Walzenschmierung =1-0,1

V_R als Walzengeschwindigkeit (m/sec)

T als Walzentemperatur (⁰G).

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabnahme mehr als 30 % beträgt.

12. Walzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf der Austrittsseite des Walzgerüsts mit hoher Abnahme kontinuierlich ausgezogen wird und daß die Ausziehkraft eine Zugspannung kleiner als die Fließgrenze des Werkstücks bei der Walztemperatur erzeugt.

13· Walzverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausziehkraft durch Einstoßen des Werkstückes auf der Rückseite unter Verwendung der Einstoßvorrichtung als Greifvorrichtung, unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft zur Erzeugung einer Linearbewegung des Werkstücks aufgebracht wird und daß die Ausziehkraft kontinuierlich aufgebracht wird, indem man entweder eine. Ausziehvorrichtung für das V/erkstück, etwa eine Greifvorrichtung oder eine elektromagnetische Ziehvorrichtung einsetzt.

14. Verfahren nach Anspruch 6 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzprogramm zusätzlich in einem dritten Walzgerüst durchgeführt wird, das in Reihe zu den beiden ersten Walzgerüsten angeordnet ist, wobei während einer Zeitdauer des Walzvorgangs alle Arbeitswalzen der Walzgerüste das Werkstück erfassen,und daß das Werkstück zusätzlich zum Einstoßen in das zweite Walzgerüst auch kontinuierlich aus dem zweiten Walzgerüst ausgezogen wird, indem die Umfangsgeschwindigkeit des

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dritten Walzgerüsts so eingestellt wird, daß die Werkstückgeschwindigkeit beim Eintritt in das dritte Walzgerüst größer als beim Austritt aus dem zweiten Walzgerüst ist, so daß innerhalb des Werkstücks eine Zugspannung erzeugt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück ohne Einstoßen in die erste Walzengruppe einer Walzenstraße und dann mit Einstoßen in die Arbeitswalzen eines jeden Walzgerüsts der zweiten Gruppe der Walzenstraßen gewalzt wird, so daß die Walzgerüste der zweiten Gruppe eine hohe Querschnittsabnahme bewirken.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils vorhergehende Werkstück zwischen die Arbeitswalzen durch die Einstoßwirkung des nachfolgenden Werkstücks eingestoßen wird, wobei die Stirnflächen aufeinanderfolgender Werkstücke stumpf aneinanderliegen.

17· Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch ge-

ie Druckspannung auf einen Wert (rl (kp/mm nach der Beziehung:

kennzeichnet, daß die Druckspannung auf einen Wert (rl (kp/mm )

und die Zugspannung auf einen Wert ^L nach der Beziehung:

mit K als Fließgrenze (kp/mm ) des Werkstücks bei der Walztemperatur

θ als Eingriffswinkel (rad)
a als Eonstante =1-8
b als Konstante = 1,5 - 0,5
C₁ als Konstante =-0,2 - +0,2

Sq Querschnittsfläche des iferkstücks vor dem Walzen (mm )

Sy, Querschnittsfläche des Werkstücks nach dem Walzen (mm )

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- 48 I_t Walzkraft (kp)

_/U = G₂(I,05 - 0,005 · τ) - 0,056 · v_r C₃

Cp als Materialkonstante der Walzen (1,0 für Walzen aus Schmiedestahl; 0,8 für Walzen aus Gußstahl).

C₅, als Konstante entsprechend der Walzenschmierung =1-0,1

V Walzgeschwindigkeit (m/sec)

T als Walztemperatur(°C).

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18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabnahme bei Stahlstangen oder Stäben mehr als 30 % beträgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabnahme und die Einstoßkraft zur Festlegung der seitlichen Breitung des Werkstücks eingestellt werden, damit beim Walzen eine bestimmte Breite und die sonstigen gewünschten Abmessungen erhalten werden können.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstoßkraft im Sinne einer Erzielung einer Druckspannung von CT und die relative Abnahme I^ nach der folgenden Gleichung eingestellt werden:

+ a (7^-) f (b>7 ⁿ + c)

mit: a = d/£ + f

b als Konstante = 0,1 - 2,5

c als Konstante = 0,5 - 1,5

d als Konstante = 0,9 - 1,2

f als Konstante = 0,2 - 0,4

η als Konstante = 1,5 - 2,5

damit die Breitung der Platte gesteuert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von Formstahl-Flanschteilen die Einstoßkraft im Sinne der Erzielung einer Druckspannung (T nach der folgenden Beziehung eingestellt wird:

b-b_w

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mit: H als Dicke des Werkstücks vor dem Walzen B als Werkstückbreite vor dem Walzen EL als Sollflanschbreite

B als Stegbreite

t als Stegdicke

B als innere Stegbreite

a als Konstante = 0,5 - 6,0
b als Konstante = -0,1 - -6,0 d als Konstante =1-4

als Stegabnahme = -%——

damit die Breitung des Flansches eingestellt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gegekennzeichnet, daß im Betrieb des Walzwerks mit einem ersten und einem zweiten Walzgerüst mit hoher Abnahme dieselben so gesteuert werden, daß das Werkstück aus dem ersten Walzgerüst unmittelbar in das zweite Walzgerüst unter kontinuierlichem Einstoßen abgegeben wird, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen der beiden Walzgerüste so gesteuert werden, daß die Werkstückgeschwindigkeit am Austritt des ersten Walzgerüstes größer als am Eintritt des zweiten Walzgerüstes ist, damit eine Druckspannung innerhalb des Werkstücks erzeugt wird, wobei das Werkstück durch Einstellung der Querschnittsabnahme und der Einstoßkraft in Breitenrichtung gebreitet wird und wobei die Werkstückbreite durch die Größe der Einstoßkraft festgelegt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf der Austrittsseite des Walzgerüsts mit hoher Abnahme ausgezogen wird, wobei die Größe der Ausziehkraft im Sinne einer Festlegung der Breitung des Werkstücks gesteuert wird.

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24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von Stahlplatten die Einstoßkraft und die Ausziehkraft im Sinne der Erzielung einer Druckkraft 0 nach der Beziehung

B

B ~

mit: a = d^ + f

b als Konstante = 0,1 - 2,5 c als Konstante = 0,5 - 1,5 d als Konstante = 0,9 - 1,2 f als Kenstante = 0,2 - 0,4

H t i£ als Stegabnahme =

ο η als Konstante = 1,5 - 2,5

und einer Zugspannung öl eingestellt werden

mit: B als Werkstückbreite vor dem Walzen B als Werkstückbreite nach dem Walzen (B/B )/£< _qn : relative Breitung für die Zugspannung

g als Konstante = -0,05 - -0,8 damit die relative Breitung der Platte gesteuert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von Formstahl-Flanschprofilen die Einstoßkraft und die Ausziehkraft im Sinne der Erzielung einer Druckspannung Öl nach der Formel

1 ^Ho^Bo"^Tw^Bw

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mit: Cp = a^ + b

a^ als Konstante = 0,5 - 6,0 b^ als Konstante = -0,1 - -6,0 d als Konstante =1-4 „ ,

η — T

η als relative Stegabnahme = -^r—-

H als Werkstückdicke vor dem Walzen ο

B_Q als Werkstückdicke nach dem Walzen

EL als Sollflanschbreite

B als Stegbreite

t als Stegdicke

B_T, als innere Stegbreite

und einer Zugspannung (51 nach der Formel eingestellt werden:

^H1 Öl „

mit: K als Fließspannung bei der Walζtemperatur H als Werkstückdicke vor dem Walzen EL als Sollflanschbreite

H₁
(g-)/q~ _q\: relative Breitung des Flansches bei der

⁰ Zugspannung Öl=0 damit die Breitung des Flansches geregelt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzbetrieb in einem ersten Walzgerüst, einem zweiten Walzgerüst mit hoher Querschnittsabnahme und einem dritten Walzgerüst durchgeführt wird, wobei alle Walzgerüste in Reihe angeordnet sind und das Werkstück während einer Zeitdauer von allen Arbeitswalzen der Walzgerüste erfaßt wird, daß das Werkstück durch Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des ersten Walzgerüstes kontinuierlich zwischen die Arbeitswalzen des zweiten Walzgerüstes eingestoßen wird, indem die Werkstückgeschwindigkeit am Austritt des ersten Walzgerüstes größer als am Eintritt des zweiten Walzgerüstes ist und dadurch eine Druck-

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spannung innerhalb des Werkstücks zwischen dem ersten Lind dem zweiten Walzgerüst erzeugt wird, und daß das Werkstück kontinuierlich aus dem zweiten Walzgerüst durch Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des zweiten Walzgerüsts und des dritten Walzgerüsts derart ausgezogen wird, daß die Arbeitsgeschwindigkeit am Eintritt des dritten Walzgerüsts größer als am Austritt des zweiten Walzgerüsts ist, wodurch eine Zugspannung innerhalb des Werkstücks zwischen dem zweiten und dem dritten Walzgerüst erzeugt wird, wodurch die Werkstückbreite durch Einstellung der Größe der Einstoßkraft und der Ausziehkraft geregelt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche Ί bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von H-Formstahl in einem Universalwalzgerüst die Flansche des Werkstücks zwischen zwei angetriebenen Arbeitswalzen und der Steg des Werkstücks zwischen zwei Schleppwalzen gewalzt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der angetriebenen Arbeitswalzen kleiner als der der geschleppten Arbeitswalzen ist.

29. Verfahren nach Anspruch 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Universalwalzgerüst ein herkömmliches Walzgerüst angeordnet wird, daß das Werkstück kontinuierlich zwischen die Arbeitswalzen des Universalwalzgerüsts durch Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Vorwalzgerüsts eingestoßen wird, wobei die Werkstückgeschwindigkeit am Austritt des Vorwalzgerüsts größer als beim Eintritt in das Universalwalzgerüst im Sinne einer Erzeugung einer Druckspannung innerhalb des Werkstücks ist.

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30. Verfahren nach einem der Ansprüche 12, 27 "bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von H-Formstahl die Flansche zwischen zwei angetriebenen Arbeitswalzen eines Universalwalzgerüsts und der Steg zwischen zwei geschleppten Walzen des Universalwalzgerüsts geformt werden.

31. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der angetriebenen Arbeitswalzen etwas kleiner als der Durchmesser der geschleppten Arbeitswalzen ist.

32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorgerüst vor dem Universalwalzgerüst und ein zweites Normalgerüst hinter dem Universalwalzgerüst angeordnet werden, daß das Werkstück durch das Vorgerüst kontinuierlich zwischen die Arbeitswalzen des Universalwalzgerüsts eingestoßen wird, indem die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Vorgerüsts und des Universalwalzgerüsts so eingestellt werden, daß die Werkstückgeschwindigkeit am Austritt des Vorgerüsts größer als am Eintritt des Universalwalzgerüsts ist, damit eine Druckspannung in dem Werkstück zwischen den beiden Walzgerüsten erzeugt wird, und daß das Werkstück durch das zweite Normalgerüst aus dem Universalwalzgerüst ausgezogen wird, indem die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Universalwalzgerüsts und des zweiten Normalgerüsts so eingestellt werden, daß die Werkstückgeschwindigkeit am Eintritt in das zweite Normalgerüst schneller als am Austritt des Universalwalzgerüsts ist, damit eine Zugspannung in dem Werkstück zwischen den beiden Walzgerüsten erzeugt wird.

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33. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einem kontinuierlichen Gießverfahren hergestelltes Gußstück· unter Ausnützung der inneren Gießwärme in einem Walzgerüst mit hoher Abnahme gewalzt wird, nachdem es mit einer Querschnittsabnahme von mehr als 3 % gewalzt worden ist.

34. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim kontinuierlichen Warmwalzen von Stahlwerkstücken dieselben nacheinander mit ihren Vorderflächen und Hinterflächen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstückes ausgerichtet bewegt werden, daf dieselben entzundert oder entzundert und erwärmt werden und dann ein vorhergehendes Werkstück fest mit dem nachfolgenden Werkstück verbunden wird, indem die vordere Stirnfläche des Werkstückes gegen die hintere Stirnfläche des vorderen Werkstückes gedrückt wird, daß dann ein Walzvorgang mit hoher Querschnittsabnahme durchgeführt wird, wobei eine Einstoßkraft auf die genannten Werkstücke einwirkt und daß jedes Werkstück in Verbindung mit dem folgenden Werkstück zusammengewalzt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werkstücken durch Schweißen eines Teils des Umfangs der Berührungsfläche vorbereitet wird.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von Stahlwerkstücken die Druckspannung 0~ und die Querschnittsabnahme ν der folgenden Beziehung genügen:

j^(f)² ₊C

a als Konstante = 0,2 - 2,0

b als Konstante = 0,5 - 3,5

c als Konstante = -1,5 - +1,5

n^als Konstante = 0,2 - 1,5

n_?als Konstante = 0,5 - 1,5

<£> als Sollfestigkeit der Verbindung (kp/mm ) <ol als Verformungswiderstand des Grundmetalls (kp/mm )

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Ά. > 0,3

1>0 /K = 0,02

37. Warmbandstraße zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch einen Wärmofen zur Erwärmung der Brammen auf Walztemperatur, eine Einstoßvorrichtun, zur Erzeugung einer in Walzrichtung wirkenden Stoßkraft auf eine Bramme, ein Walzgerüst mit hoher Abnahme, in das die jeweilige Bramme eingestoßen wird und das eine so hohe Querschnittsabnahme hat, daß der Eingriffswinkel θ zwischen Arbeitswalze und Werkstück einen Wert θ *tan~ μ (μ als Reibungskoeffizient zwischen Arbeitswalze und Werkstück) hat, durch ein Fertigwalzgerüst zum Fertigwalzen des in dem Walzgerüst mit hoher Abnahme gewalzten Bandes und durch eine Haspel zum Aufwickeln des Bandes

38.Kaltwalzstraße zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch eine Vorwalzstraße, durch eine Einstoßeinrichtung zur Erzeugung einer in Walzrichtung wirkenden Stoßkraft auf ein vorgewalztes Werkstück, durch

in Walzgerüst hoher Abnahme zum Walzen der eingestoßenden Werkstücke und mit einer Querschnittsabnahme entsprechend einem Eingriffswinkel θ zwischen Arbeitswalze und Werkstück θ = tan~¹/u (/u als Reibungskoeffizient zwischen Arbeitswalze und Werkstück) durch eine Fertigwalzstraße zum Fertigwalzen des Bandes und durch eine Bandhaspel.

39. Kaltbandstraße zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch eine Entzunderungsyorrichtung zur Entfernung von Zunder von dem Warmband und durch

in Kaltwalzgerüst hoher Abnahme zum Walzen des entzunderten Bandes mit einer so großen Querschnittsabnahme, daß der Eingriff swinkel θ zwischen Werkstück und Band einen Wert θ = tan" V (/u als Reibungskoeffizient zwischen Werkstück und Band hat).

509850/0276

25H783

40. Blockwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch einen Wärmofen zur Erwärmung eines Gußblockes auf Walztemperatur, durch eine Einstoßvorrichtung zur Erzeugung einer in Walzrichtung auf den erwärmten Block wirkenden Stoßkraft, durch ein Walzgerüst mit hoher Abnahme zum Walzen des durch die Stoßvorrichtung eingestoßenden Blockes und mit so hoher Querschnittsabnahme, daß der Eingriffswinkel θ zwischen der Arbeitswalze und dem Werkstück einen Wert θ = tan yu ( fix als Reibungskoeffizient zwischen Arbeitswalze und Werkstück) hat, durch eine Heißputzmaschine zur Entfernung von Oberflächenfehlern an dem Werkstück und durch eine Schere zum Schneiden des Werkstückes in gewünschten Längenabschnitten.

41 ν Blockwalzwerk nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch ein Blockwalzgerüst zum Walzen der heißen Gußblöcke, das zwischen dem Wärmofen und der Stoßvorrichtung angeordnet ist.

42. Stabwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch einen Wärmofen zum Erwärmen der Werkstücke auf Walztemperatur, durch eine Stoßvorrichtung zur Erzeugung einer in Walzrichtung wirkenden Stoßkraft auf die Werkstücke durch ein Walzgerüst hoher Abnahme zum Walzen der eingestoßenden Werkstücke und mit so hoher Querschnittsabnahme, daß der Eingriffswinkel zwischen Arbeitswalze und Werkstück einen Wert θ ^tan~]/u (ja als Reibungskoeffizient zwischen Werkstück und Arbeitswalze) hat, und durch ein Fertigwalzgerüst zum Fertigwalzen der in einem Mittelgerüst gewalzten Werkstücke .

43. Stabwalzwerk nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch ein Vorwalzgerüst zum Vorwalzen der Werkstücke, die in dem Walzgerüst hoher Abnahme gewalzt sind, wobei das Vorwalzgerüst zwischei dem Walzgerüst hoher Abnahme und dem Fertigwalzgerüst' angeordnet ist.

S098BO/0276

44. Stabwalzwerk nach Anspruch 43, gekennzeichnet durch ein Mittelgerüst zum Walzen der vorgewalzten Werkstücke, das zwischer dem Vorwalzgerüst und dem Fertigwalzgerüst angeordnet ist.

45. Anlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Profilhalbzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Metallgießanlage, einen Ofen an der Austrittsseite der Gießanlage zur Erwärmung der kontinuierlich gegossenen Werkstücke auf die erforderliche Temperatur, Druckrollen zur Erzeugung einer Stoßkraft in Walzrichtung auf das aus dem Ofen austretende Gußstück, durch ein Walzwerk hoher Abnahme zum Walzen der eingestoßenden Gußstücke mit einer so. hohen Querschnittsabnahme, daß der Eingriffswinkel

ν. — 1 zwischen Arbeitswalze und Werkstück einen Wert θ =tan /a (/u als Reibungskoeffizient zwischen Arbeitswalze und Werkstück) hat, damit man ein Werkstück der gewünschten Querschnittsform erhält.·

509850/0276

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