DE3410160A1

DE3410160A1 - Verfahren zum integralen universalwalzen metallischer walzprofile des h- oder i-traegertyps

Info

Publication number: DE3410160A1
Application number: DE19843410160
Authority: DE
Inventors: Jacques Joeuf Michaux
Original assignee: Sacilor SA
Current assignee: Sacilor SA
Priority date: 1983-03-21
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1984-09-27
Also published as: IN160467B; CA1245598A; IT1178897B; SE8401522D0; GB8407313D0; AU2596284A; SE448525B; LU85222A1; JPS59178102A; ES530677A0; FR2543027A1; BR8401259A; KR910007148B1; SE8401522L; IT8467265A1; IT8467265A0; US4637241A; KR840007832A; FR2543027B1; ZA842095B

Description

- Anmelderin: SACILOR S.A., Hayange (Frankreich)

— Titel: Verfahren zum integralen Universalwalzen metallischer Walzprofile des H- oder I-Trägertyps

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integralen Universalwalzen von Profilstahl des H- oder I-Trägertyps.

Das bekannte Verfahren zum Universalwalzen von Trägern, das von einem Vorblock oder Walzblock mit rechteckigem Querschnitt (Fig. 1) ausgeht, kennzeichnet sich durch zwei unterschiedliche Phasen. Während der ersten nicht universalen Phase wird der Vorblock in einem oder mehreren Duo-Walzgerüsten (break down genannt) mittels einer Mehrzahl von Stichen gewalzt, die in geschlossenen oder Kastenkalibern durchgeführt werden, um zu einem Hundeknochen genannten profilierten Halbzeug (Fig. 1) umgeformt zu werden. Während der zweiten universalen Phase wird der Hundeknochen mit einer Mehrzahl von Stichen gewalzt, die in Universal- und Stauch-Kastenkalibern durchgeführt werden, um zu einem fertigen Träger (Fig. 1) mit H- oder I-Profil umgeformt zu werden (s. Artikel Seite 76 der Zeitschrift IRON AND STEEL ENGINEER Mai-Nr. 1970).

Das oben beschriebene bekannte Universal-Walzverfahren weist zwei größere Nachteile auf. Der erste Nachteil resultiert aus der Notwendigkeit, das Halbzeug während der ersten Phase in geschlossenen Kalibern zu profilieren und das Walzgut im Walzverlauf um 90° drehen zu lassen. Dieser Nachteil äußert sich in einer erheblichen Minderung der Walzgeschwindigkeit und in einem erhöhten Bedarf an Walzen. Der zweite Nachteil resultiert aus dem Zwang,

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daß die Dicke des Vorblocks größer als die Flanschhöhe des Halbzeugs und als die Flanschhöhe des Träger-Endprofils sein muß. Dieser zweite Nachteil könnte hingenommen "werden, soweit die erforderlichen Vorblöcke einer bestimmten Dicke von Blockwalzwerken hergestellt werden, die mit Vorblöcken beschickt werden. Die Blockwalzwerke könnten die Vörblöcke tatsächlich in den durch das Walzprogramm der Träger-Walzenstraße erforderlichen variablen Abmessungen anliefern."Die immer größeren Umfang annehmende Herstellung von Vorblöcken durch Stranggießen bewirkt jedoch, daß dieser zweite Nachteil zu einer wirklichen Behinderung geworden ist.

Das Stranggießen erlaubt es nach dem derzeitigen Stand seiner ^technologischen Entwicklung und der Wirtschaftlichkeit seiner Ausnutzung nicht, in allen Fällen einen ausreichend massiven Vorblock zu erstellen, damit ein Blockwalzwerk ihn in solche Vorblöcke mit variablen Abmessungen umformen kann, wie sie vom Walzprogramm einer Träger-Walzenstraße verlangt werden. Andererseits verringert der Einsatz eines Blockwalzwerks die durch das Stranggießen erzielte Wirtschaftlichkeit. Einige Leute haben empfohlen (sowjetischer Urheberschein Nr. 174 160, veröffentlicht am 27.8.1965), Stranggußbrammen in einem Universal-Umkehrwalzgerüst zu walzen, um Halbzeug herzustellen, das zur Fertigung von Trägern mit großer Steghöhe bestimmt ist. Abgesehen davon, daß dieses Dokument nicht den bei Anwendung der gemachten Empfehlung einzuhaltenden Verfahrensablauf offenbart, erlaubt es die Empfehlung nicht, den zweiten Nachteil des bekannten Verfahrens zum Universalwalzen von Trägern zu unterdrücken. Die Dicke der Bramme müßte tatsächlich stets größer als die oder gleich der Höhe der Flansche des Halbzeugs und der Flansche des Träger-Endprofils sein. Andere Leute haben das IM-versal-Kaltwalzen eines rechteckigen Vorblocks von kleiner Abmessung empfohlen (DE-PS 744 683, erteilt am 22.1.1944), um Vorhangschienen oder Schienen von Spielzeugbahnen herzustellen. Abgesehen davon, daß diese Veröffentlichung wie die zuvor genannte kaum Ausführungen über den einzuhaltenden Verfahrensab-

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lauf gibt, ist wiederum festzustellen, daß sie keine Angabe oder Anregung bezüglich des für die Eliminierung des zweiten Nachteils einzuhaltenden—Verfahrensablaufs gibt. In Fig. 1 und 5 dieser Veröffentlichung zeigt der Vergleich des Maßes der Dicke des Vorblocks (Fig. 1) mit dem der Flanschhöhe des End- ' profils (Fig. 5) zudem, daß die'Dicke des Vorblocks größer als die Flanschhöhe des Endprofils ist. Der zweite Nachteil des bekannten Verfahrens zum "Universalwalzen von Trägern wird dort also nicht unterdrückt. Schließlich haben gewisse Leute empfohlen (FR-PSen 2 346 O6j5 und 2.464 759)," einen Vorblock zwischen Vertikalwalzen zu schieben oder ihn zwischen Horizontalwalzen zu walzen, um ein Halbzeug mit einer Flanschhöhe hervorzubringen, die größer als die Dicke des Vorblocks ist. Selbst wenn eines der Ziele dieser zuletzt genannten Veröffentlichungen dasselbe wie das der vorliegenden Erfindung sein sollte, so sind doch die von ihnen empfohlenen Verfahren und Mittel völlig verschieden. ..

Eines der Ziele der Erfindung ist es, den Walzenbedarf zu verringern, wobei zugleich die Walzgeschwindigkeit durch ein integrales Universal-Walζen eines Vorblocks von rechteckigem Querschnitt erhöht wird, ohne das Zwischenstadium des Halbzeugs zu durchlaufen. Ein weiteres Ziel ist es, die Zahl der Vorblöcke unterschiedlicher Abmessungen zu verringern, die erforderlich sind, um die Herstellung aller Profile des Programms einer Träger-Walzenstraße sicherzustellen, wobei hauptsächlich für den oberen Bereich des Programms, d.h. für die Träger mit großen Steg-' oder Flanschhöhen, die Verwendung eines Vorblocks mit einer Dicke und Breite zugelassen wird, die kleiner als die oder gleich der Steg- und Flanschhöhe des Träger-Endprofils ist, um die Wirtschaftlichkeit der durch Stranggießen erfolgenden Herstellung der Vorblöcke durch die Verringerung der Zahl von Vorblöcken unterschiedlicher Abmessungen zu erhalten, die erforderlich sind, um den vollständigen Produktionsbereich einer Walzenstraße abzudecken.

Um diese Ziele zu erreichen, hat die Erfindung ein Verfahren zum integralen Universalwalzen von H- oder I-Trägern sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt sich aus zwei Teilen zusammen. Ein erster Teil der Erfindung, der ein mindestens ein Universal- und ein Duo-Walzgerüst einsetzendes Universal-Walzverfahren zum Gegenstand hat, ist dazu bestimmt, einen Vorblock von rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt ausschließlich mithilfe von Kastenkalibern zu einem Träger-Vorprofil umzuformen. Der zweite Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus dem Einsatz des bekannten Verfahrens zum Universalwalzen von Trägern, um das Träger-Vorprofil in das Träger-Endprofil umzuformen.

Der erste Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zwei Hauptphasen auf:

- eine erste Phase zum walkenden Bearbeiten des Bereichs des Vorblocks, der den Steg bilden soll, die mithilfe der Horizontalwalzen des Universal-Walzgerüsts bei den ersten Stichen durchgeführt wird;

- bei den folgenden Stichen eine zweite Phase zur gleichzeitigen Reduzierung des Stegs durch die Horizontalwalzen und der Flansche durch die Vertikalrollen.

In der ersten Phase ist die vorweg stattfindende walkende Bearbeitung des Bereichs, der den Steg bilden soll, die eine bevorzugte Reduzierung dieses Bereichs zum Nachteil der Reduzierung der Bereiche bedeutet, welche die Flansche bilden sollen, eines der charakteristischen Merkmale der Erfindung, das es durch ein schnelles anfängliches Vorwalzen erlaubt, die Gesamtstichzahl zu verringern. Wenn das zu formende Profil symmetrisch ist, ist der von den Vertikalrollen während der Walkphase ausgeübte Druck

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- oft nur indirekt und dient dazu, die Querschnittsreduzierung der Bereiche, welche die Flansche bilden sollen, im Zusammen- ~ hang mit der Metalluberführung von den Flanschen zum Steg hin — und die von dem Zug des vorgewalzten Bereichs induzierte Strekkung zu kompensieren. Wenn das Profil asymmetrisch ist, ist es während der Walkphase ratsam, daß eine Vertikalrolle einen bestimmten ergänzenden Direktdruck von der stärksten Seite des Querschnitts her ausübt, damit das Walzgut in der Walzrichtung aus dem Walzgerüst austritt. Die andere Rolle übt auch weiterhin nur einen indirekten Druck aus. Der ergänzende Direktdruck ' ist erforderlich, um eine Querschnittsreduzierung des stärksten Bereichs zu gewährleisten und so das das Walzen zulassende Gleichgewicht der Streckungen herzustellen.

In der zweiten Phase wird eine gleichzeitige Reduzierung des Stegs und der Flansche bewirkt; diesmal üben die Vertikalrollen alle beide einen reduzierenden Direktdruck auf die Seiten des im Entstehen begriffenen Träger-Vorprofils aus. Wenn das Verhältnis der Höhe der Flansche des Träger-Vorprofils zur Dicke des Blocks ^ 1 ist, wird die Formung der Flansche durch Spalten und aufeinanderfolgendes Walzen mittels Rollen mit unterschiedlichen Profilen vorgenommen.

Wenn das Verhältnis der Breite der Kammer des Träger-Vorprofils zur Dicke jedes Bereichs des Blocks, der die Flansche bilden soll, ^ list, wird die Aufweitung der Kammer durch Walzen eines Metallvorrats begünstigt, der in dem Steg des Träger-Vorprofils durch eine besondere Profilgebung der Horizontalwalzen gebildet"worden ist. Das Durchkneten des oberen Bereichs der Flansche, die gute Symmetrierung der symmetrischen Profile und/ oder der gewünschte Wert jedes Halbflanschs werden durch Walzen in einem Kastenkaliber in dem Duo-Walzgerüst erreicht, das dem Urtiversal-Walzgerüst normalerweise zugeordnet ist. Es ist vorteilhaft, das Duo- und Universal-Walzgerüst nebeneinander oder

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-auf versetzten Achsen und nicht hintereinander aufzustellen, um nicht von den Zwängen der Kaliberform oder der Stichfolge abhängig zu sein.

Die Erfindung v/ird heim Lesender folgenden Beschreibung, welche auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, besser verstanden werden. '

Es zeigen

Fig. 1 im Fall des Universalwalzens nach dem Stand der Technik die übereinandergelegten Schnitte eines Vorblocks 1 der Dicke E und der Breite L, eines Halbzeugs 2 der Flanschhöhe h¹ und eines fertigen Trägers 3 der Flanschhöhe H,

Fig. 2 im Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens die übereinandergelegten Schnitte eines Vorblocks 1 der Dicke E und der Breite L, eines Vorprofils eines symmetrischen Trägers 4 (mit der Flanschdicke a, der Flanschhöhe h, der Breite L und der Kammerbreite oder Steghöhe ch) und eines fertigen Trägers 3 der Flanschhöhe H, wobei der fertige Träger dieselbe Abmessung wie der in Fig. 1 darstellte aufweist (A bezeichnet die Breite des Vorblockbereichs, welcher der Bildung der Flanschdicke a dient),

Fig. 3A und 3B schematisch jeweils die beiden Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Formung eines symmetrischen Träger-Vorprofils,

Fig. 4a bis 4C die Reckgrade ß des Stegs und der Flansche in Abhängigkeit von der Zahl N der Stiche und ihrer Folge, und zwar einerseits nach dem Universal-Walzverfahren des Stands der Technik (Fig. 4A) und andererseits nach zwei Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig. 4B und4C),

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Fig. 5 A bis 5C die Halbschnitte dreier Typen von Vertikalrollsi mit offenem Profil, wie sie von der Erfindung verwendet werden (die Fig. 5A und 5B zeigen die zum Spalten der Flansche nach dem erfindungegemäßen Verfahren geeigneten Profile, während die Fig. 5C das Profil der Fertigrollen des Stands der Technik zeigt),

Fig. 6a bis 6F die aufeinanderfolgenden Reduzierungen, die während der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Vertikalrollen unterschiedlicher Profile, wie sie in den Fig. 5A und 5B dargestellt sind, bewirkt werden,

Fig. 7A bis 7D die Profile von Horizontalwalzen von Universal-Walzgerüsten, welche die Kernformung auf dem Steg des Träger-Vorprofils 4 erlauben (das allein dargestellte Profil der oberen Walze stimmt mit dem der unteren Walze überein),

Fig. 8A und 8B das Flachbodenkaliber, das zum Erweitern der Kammer des Träger-Vorprofils mit in den Walzen der Fig. 7A bis 7D geformtem Kern verwendet wird,

Fig. 9A bis 9D die Anwendung auf verschiedenen Straßen von vier Varianten der vollständigen Phasen eines erfindungsgemäßen integralen Universalwalzens vom Vorblock bis zur Erreichung des Träger-Endprofils,

Fig. 10"schematisch eine Stichfolge in der Vorbereitungsgruppe der Fig. 9B,

Fig. 11 eine andere Variante der Stichfolge in der Vorbereitungsgruppe der Fig. 9B bei abgeleiteten Träger-Vorprofilen mit kleinerer Flanschhöhe,

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Fig. 12 eine andere Variante der Stichfolge in der Vorbereitungsgruppe der Fig. 9B bei aufgeweiteten Träger-Vorprofilen mit größerer Kammer,

Fig. 13 die erste. Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Formung eines asymmetrischen Träger-Vorprofils und

Fig. 14 die K-Kurve (Verhältnis h/E) in Abhängigkeit von CL (Verhältnis Ea/eA).

Beim Universal-Walzverfahren des Stands der Technik (Fig. 1) hat das Halbzeug 2 einen grob homothetischen Querschnitt des .Träger-Endprofils 3. Beim Stand der Technik wird im allgemeinen davon ausgegangen, daß die Dicke E des Vorblocks 1 als solche bestimmend ist, um den Wert h¹ der Flanschhöhe des Halbzeugs 2 zu erhalten. Es müssen E ^ 1,5 h' und h^f ^ H χ 1 ,1 sein. Fig. 2 läßt im selben Maßstab wie Fig. 1 deutlich einen der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zutage treten. Die Dicke E des Vorblocks 1 ist kleiner als die beim Verfahren des Stands der Technik erforderliche. Es ist auch zu erkennen, daß es das erfindungsgemäße Verfahren zuläßt, die Flansche ganz beträchtlich zu verbreitern, da die Flansche des fertigen Trägers 3 über den Umfang des Querschnitts des Vorblocks 1 hinausgehen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann sich die Dicke E des Vorblocks 1 inbezug auf das Träger-Vorprofil 2 in dem Verhältnis 0,73 h ζ. E ^ 1,15 h und inbezug auf den fertigen Träger in dem Verhältnis 0,80 H^ E^ 1,2 H bewegen.

Fig. 3A und 3B stellen schematisch die beiden wesentlichen Phasen der erfindungsgemäßen Träger-Vorprofil-Formung dar, und zwar im Falle eines symmetrischen Profils. In der ersten Phase (ELg.3A) läuft der Vorblock 1 von genau rechteckigem Querschnitt (er könn- cⁿ auch trapezförmig sein) zwischen den Horizontalwalzen 5, 6 und den Vertikalrollen 7, 8 eines Universal-Walzgerüsts hindurch, das auf folgende Weise geregelt ist:

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- die Horizontalwalzen 5, 6 werden verwendet, um den Vorblock Jl mitzunehmen und dabei kräftig (z. B. bis zu einem Dickenverhältnis von 1/2) in-mehreren aufeinanderfolgenden Stichen den Bereich zu reduzieren, der den Steg des Profils bilden soll (Walkperiode), ■

- die Vertikalrollen 7, 8 werden nur verwendet, um den Vorbltock 1 in der vertikalen. Walzebene der Linie XX zu zentrieren, die mit der vertikalen Symmetrieebene des Profils zusammenfällt. Die Vertikalrollen 7 und 8 verhindern das Breiterwerden, das ' sich aus dem Walken des Stegs und als Ausgleich des Metallverlustes gemäß der Übertragung eines Teils davon-, der die Flansche bilden soll, zum Steg hin und der durch Zug induzierten Dehnung ergibt. Dieser Ausgleich wird durch eine Reduzierung von 4.bis 5 % der Breite des Bereichs des Vorblocks erzielt, der die Flansche bilden soll. Diese Breitenverminderung des Träger-Vorprofils dient dazu, auf den Flanken der Horizontalwalzen und den Flächen der Vertikalrollen einen Druck der Haut des gewalzten Metalls (Walzhaut) aufrechtzuerhalten, der ausreicht, um das Schwimmen des Träger-Vorprofils im Walzspalt der Horizontalwalzen und Vertikalrollen zu vermeiden. Das "Walken ist tief und aufeinanderfolgend, es wird in mehreren Stichen bewirkt. Das Fließen des Metalls vollzieht sich natürlich quer durch das gesamte Volumen des Walzspalts der Horizontalwalzen und Vertikalrollen. Es stellt sich im Profil des Walz- · stabs ein mittlerer, in allen beidseits der Walzachse XX gelegenen Bereichen gleichwertiger Reckgrad ein, \jas dazu führt, daß die Richtung des Walzstabs bei seinem Austritt aus den Walzen vollkommen auf der Walzachse XX zentriert bleibt.

In der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig. 3B) werden die Reduzierungen des Stegs durch die Horizontalwalzen 5, 6 und der Flansche durch die Vertikalrollen 7, 8 gleichzeitig ausgeführt, wobei die Veränderung des Verhältnisses der Reckgrade bei jedem Stich für den Steg und die Flansche auf eineWei-

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se gewählt wird, um die Formung der Flansche, ihre Verbreiterung oder die Reduzierung ihrer Höhe zu begünstigen oder nicht.

Es ist insbesondere vorteilhaft, eine neue Walzfolge anzuwenden, die sich von der bekannten Folge des Universalwalzens unterscheidet. Bei dieser letzteren.steht der Reckgrad der Flansche bei jedem Stich in einem konstanten Verhältnis mit dem Reckgrad des Stegs (im"allgemeinen ein Verhältnis von 1,05), wie es in Fig. 4A gezeigt ist, wo die Vollinie die konstante Streckung des. Stegs und die unterbrochene Linie die konstante Streckung der Flansche anzeigt, was auch die Zahl N der Stiche sein mag. Bei der neuen Folge der Erfindung können durch Anwendung des Prinzips variabler Streckungen, wobei die großen Dicken der Flansche und des Stegs bei den ersten Stichen ausgenützt werden, welche die Risse oder die Faltung aufgrund der Streckungsunterschiede vermeiden, die Veränderungen der Strekkungen des Stegs und der Flansche im Laufe der ersten Stiche der beiden Walzphasen gemäß der Erfindung freier gewählt werden, wobei der Reckgrad der Flansche zwischen 0,80 und 1,25 mal dem Reckgrad des Stegs gehalten wird. Bei den letzten Stichen wird fortlaufend zu einem Verhältnis der Reckgrade Flansche/Steg von etwa 1,05 zurückgekehrt. Die für die Streckungen des Stegs gewählte Veränderung dient als Bezugsgröße für das Einrichten der Streckungen des Flanschs in den oben angegebenen Grenzen. Fig. 4B illustriert dieses Prinzip: Die voll ausgezogene Kurve zeigt die für die Streckung ß des Stegs gewählte Veränderung in Abhängigkeit von der Zahl N der Stiche, während die unterbrochen gezeichneten Kurven die Grenzen zeigen, innerhalb' welcher sich dann der Reckgmd der Flansche halten muß. Die verschiedenen möglichen Wahlen des Verhältnisses der Reckgrade Steg/Flansche lassen es, ausgehend von einem·Vorblock gleichen Querschnitts, zu, unterschiedliche Träger-Vorprofile und demzufolge unterschiedliche Träger-Endprofile zu erzielen. Bei Erofi- ;_en mit verhältnismäßig großer Flanschbreite (unter Berücksichtigung der Dicke des Tfarblocks j| > T) wird für die zweite Phase des

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erfindungsgemäßen Verfahrens die Methode der Formung durch aufeinanderfolgendes Spalten-und- Walzen der Flansche angewandt, wobei Vertikalrollen mit unterschiedlichen Profilen eingesetzt werden, die abwechselnd gemäß einer besonderen Folge walzen.

Die drei in Fig. 5A, 5B und 5C in Halbprofilen gezeigten Vertikalrollen mit Profilen-a, b und c des offenen Typs können vorteilhafterweise gemäß einer Folge verwendet werden, wie sie in den Fig. 6A bis 6F erläutert ist, wo in Rechtssehräffur die beim betrachteten Stich bewirkten Reduzierungen und in Linksschraffur die von den voraufgegangenen Stichen herrührenden Reduzierungen dargestellt sind. Man sieht, daß die Stiche der Fig. 6a, ÖD und 6E mithilfe der Vertikalrolle mit dem Profil a'der Fig. 5A ausgeführt worden sind, deren spitzes Profil einwandfrei zum tiefen Spalten geeignet ist, während diejenigen der Fig. 6b, 6c und 6F mithilfe der Vertikalrolle mit dem Profil b der Fig. 5B ausgeführt worden sind, wobei diesen Stichen ein Stich folgen kann, der die Vertikalrolle mit dem Profil c der Fig. 5C in dem Fertiggerüst benutzt, dessen Horizontalwalzen . Flanken gleicher Neigung haben, um den Flanschen eine konstante Dicke zurückzugeben. Diese Rollen mit unterschiedlichen Profilen können sich auf mehreren aufeinanderfolgenden Universal-Walzgerüsten oder aber auf einem einzigen Universal-Walzgerüst befinden, das mit besonderen Rollenträgern ausgerüstet ist, die mehrere Vertikairollen-Profile anbieten. In diesem letzteren Fall können die Rollen mit dem für den jeweiligen Stich geeigneten Profil durch Springen bzw. Schwenken der Rollen in eine Vertikalebene oder durch Drehung eines Drehturms in die Walzstellung gebracht werden. Während die oben kommentierte Fig. 4B die Reckgrade bei der Folge zur Formung des Vorprofils ohne Profilwechsel der Vertikalrollen 7 und 8 zeigte, zeigt Fig. 4C eine analoge Graphik für eine Folge zur Formung des Träger-Vorprofils mit Profilwechsel-der Vertikalrollen 7 und 8 gemäß dieser Picfilfolge: a.a.a./b.b./a.a./b.b.b.b.b.b./c., bei welcher das Zeichen/ einen Rollenwechsel nach den Stichen Nr. 3, 5, 7 und 13 anzeigt.

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Falls -die Breite (ch) der Kammer der Profile groß (ch>^ 2A) ist, -werden während der" ersten Phase zum Walken des Stegs und während der zweiten Phase zum gleichzeitigen Reduzieren des Stegs und der Flansche je nach Lage des Falls Horizontalwalzen 5a, 5t), 5c oder 5d (FigT' 7A bis 7D) verwendet, wobei die- -,se Walzen derart profiliert sind, daß sie eine oder mehrere Auskehlungen 16 aufweisen,~~die dazu bestimmt sind, eine oder mehrere Metallreserven oder Längskerne 17 auf dem Steg des Walzprofils zu bilden.

Das Walken des Stegs wird dann zur selben Zeit ausgeführt, da sich ein besonders profilierter Steg bildet, welcher auf jeder seiner Seiten einen oder mehrere Kerne 17 (Fig. 8B) aufweist, der bzw. die eine Art Metallreserve bildet -bzw. bilden, die darauf in dem mit einem flankenlosen Flachbodenkaliber 9 (Fig. 8A) versehenen Duo-Walzgerüst in einer Reihe von Stichen gewalzt werden, die dem Schlußdurchgang in dem Kastenkaliber, welches das gewünschte Träger-Vorprofil formt, vorausgehen. So ist z.B. bei der in Fig. 12 dargestellten Stichfolge das Kaliber 2 ein Kaliber vom Typ 9 der Fig. 8A.

Die Metallkerne, welche' die einzigen bei dieser Stichserie reduzierten Bereiche des Träger-Vorprofils sind, können sich natürlich nicht strecken, weil sie durch die seitlichen massiven unbearbeiteten Bereiche, welche die Flansche bilden sollen, gebremst werden. Diese werden dann unter der Wirkung des vom Steg auferlegten Zugs leicht reduziert.

Das Träger-Vorprofil erweitert sich stark. Die seitlichen Bereiche, die frei unadurch die Flanken des Kalibers nicht gehalten sind, entfernen sich umsomehr, als das Volumen des oder der Kerne im Verhältnis zum Endvolumen des Bereichs des Stegs beträcht- 1 ich ist.

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Die Bildung der Kerne ist notwendig, um, ausgehend von einem Kaliber, dessen flacher Bereich eine definierte Länge 1' (Kaüber 9 der Fig. 8A und_8B)Jaat, die Überdicke der Kerne im Verhältnis zur Dicke des Stegs walzen zu können, ohne diesen zu deformieren, da, während die Aufweitung vor sich geht, das Vorprofil 10 (Fig. 8B) eine Kammerhöhe ch hat, die größer als der Bereich l^f des Kalibers ist. Als Grenzwert kann man ch 1' = 1« - f haben, wobei-f-die- Breite des oder der die Metallreserven im Vorprofil bildenden Kerns bzw. Kerne ist.

Diese Besonderheit erlaubt es also, bei Verwendung von Horizontalwalzen (5a bis 5d) gleicher Breite, deren Profilierung- der Kerne jedoch mehr oder minder wesentlich ist, von dem gleichen Vorblock 1 (E χ L) ausgehend Träger-Vorprofile zu walzen, die Träger-Endprofilen unterschiedlicher Kammerbreite entsprechen, und so die Breite L des für die breitesten Träger-Endprofile notwendigen Vorblocks 1 zu reduzieren.

Außerdem ist zu verstehen, daß die Entwicklung der Flansche während des Formens sehr erleichtert ist, da, wenn das Verhältnis der Gesamtreduzierungen Bereich Steg zu Bereich Flansche abnimnt, die Metallüberleitung von den Flanschbereichen zum Stegtereich hin ebenso abnimmt wie die induzierte Streckung.

Das Walzen des Träger-Vorprofils in Kastenkalibern, durchgeführt in Verbindung mi^rt dem Spalten der Flansche auf Universal-Walzgerüsten, wird in einem Duo-Stauchgerüst gemäß einer geeigneten Wechselfolge aktiver Durchgänge in den beiden Walzgerüsttypen bewerkstelligt nach dem Aufweiten der Kammer durch Walzen des Kerns des Stegs; wenn es stattgefunden hat, sind solche Stichfolgen z.B. in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellt.

Dieses Duo-Stauchgerüst hat zum Ziel, das auf dem Universal-Walzgerüst vorbereitete Träger-Vorprofil auf den gewünschten Wert hinsichtlich der Dicke des Stegs und der Flanschhöhe für das Fertigwalzen zu reduzieren, das nach dem bekannten Uhiversal-

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Walzverfahren auf einer Universal-Walzenstraße erfolgt. Diese Reduzierung findet in einem Kastenkaliber statt.

Sie gewährleistet:

-. ein gutes Durcharbeiten des oberen Bereichs der Flansche durch unmittelbare Reduzierung,

- eine gute Symmetrie der Form entlang der Horizontalebene durch gleichzeitiges Walzen der Flansche und des Stegs in einem Kaliber, das die gewünschte Tiefe der Halbflansche aufweist; die Gesamtreduzierung ist beträchtlich und kann 20 % erreichen,

- eine Flanschhöhe des Träger-Vorprofils, die für das Träger-Endprofil paßt,

- eine Steghöhe, die für das Träger-Endprofil paßt,

- eine für die Beziehung -f korrekte Stegdicke.

Wenn andererseits auf diesem Walzgerüst mehrere Kaliber mit gleicher Kammer, aber unterschiedlichen Flanschhöhen entsprechend den abgeleiteten Träger-Endprofilen angeordnet werden, erhält man die Träger-Vorprofile der vollständigen Serien desselben Träger-Endprofiltyps (z.B. amerikanische Serie).

Wenn auf diesem selben Walzgerüst Kaliber mit unterschiedlichen Profilen angeordnet werden, wird der erforderliche Walzenbestand reduziert.

Wenn eine Straße der in Fig. 9A erläuterten Art vorgesehen wird, sieht man, daß das Duo-Walzgerüst 10, das in der Achse des Universal-Walzgerüsts 11 angeordnet ist, normalerweise nur ein einziges Kastenkaliber aufweisen kann, ohne z.B. ein "Springer" zu sein, und also nur einen spezifischen aktiven Durchgang im Lauf

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der Formgebungsfolge haben kann/ - ^

Darum wird es, wie das™an den drei in den Fig. 9B, 9C und 9D veranschaulichten Walzenstraßen erkennbar ist, vorgezogen, das Duo-Walzgerüst und das (die) Universal-Walzgerüst(e) nebeneinander (Fig. 9B, 9D) oder wenigstens auf versetzten Achsen (Fig. 9C) anzuordnen. In Fig. 9B ist symbolisch der z.B. als Strangguß erhaltene Vorblock T am Eingang der erfindungsgemäßen Vorbearbeitungsgruppe dargestellt, die aus den beiden nebeneinander angeordneten Universal- und Duo-Walzgerüsten 11 und 10 besteht. Die Pfeile 12 symbolisieren die Durchgänge des Walzguts zwischen den Walzgerüsten 11 und 10 während der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dieser Anordnung kann die Walzfolge, wie in Fig. 10 schematisch veranschaulicht, acht Durchgänge auf dem Universal-Walzgerüst 11 und, nach einem Abgang nach oben, einen Schlußdurchgang in dem mittleren Kaliber d^l des Duo-Walzgerüsts aufweisen, um das korrekte Schlußprofil des Vorprofils sicherzustellen.

Bei von unterschiedlichen Flanschhöhen abgeleiteten Profilen · wird die Folge, wie in Fig. 11 veranschaulicht, fünf Durchgänge auf dem Universal-Walzgerüst 11, einen Abgang nach unten zum Duo-Walzgerüst 10 hin für einen Durchgang in einem Kaliber d, einen Abgang nach oben für einen Hin- und Zurückdurchgang auf dem Universal-Walzgerüst 11 und einen von oben erfolgenden Schlußdurchgang auf dem Duo-Walzgerüst 10 in dessen Kaliber d" aufweisen.

Bei Profilstählen mit Aufweitung der Kammer (Fig. 12) werden die Stiche zur Aufweitung „in dem Kaliber e genau vor dem Schlußdurchgang in dem Kaliber f des gewünschten Träger-Vorprofils durchgeführt.

Man wird sich erneut Fig. 9B zuwenden. Auf herkömmliche Weise wird, liegt das passende Träger-Vorprofil erst einmal vor, das

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Walzen dann nach dem Universal-Walzverfahren des Stands der ■Technik in Universal-Walzgerüsten und Stauchgerüsten gemäß den Verfahrensschritten Vorwalzen 13, Zwischenwalzen 14 und Fertigwalzen 15 bis zur Erzielung des fertigen Träger-Profilstahls fortgesetzt.

Das Schema der Fig. 9C unterscheidet sich von dem der Fig. 9B dadurch, daß die beiden Universal-Walzgerüste 11 und 11' eines Tandems verwendet werden, dessen Duo-Walzgerüst versetzt ist,. um die erfindungsgemäße Formung zu realisieren.

Das Schema der Fig. 9D unterscheidet sich von dem der Fig. 9B dadurch, daß das erfindungsgemäß geformte Träger-Vorprofil in einer Tandem-Gruppe 13' vorgewalzt wird.

Das soeben für symmetrische Profile erklärte Verfahren gilt gleichermaßen für die durch Dickermachen eines Flansch= inbezug auf den anderen oder durch Verminderung oder Vermehrung der Höhe des einen Flanschs inbezug auf den anderen Flansch oder durch die Kombination dieser beiden Punkte abgeleiteten asymmetrischen Profile von Trägern.

Es muß dann Jedoch folgenden Phänomenen Rechnung getragen werden :

Bei dem in Fig. 13 veranschaulichten asymmetrischen Walken fällt die Spaltachse XX nicht mehr mit der Symmetrieachse X¹X¹ des Vorblocks 1 zusammen. Das Fließen des Metalls quer durch das Volumen des Walzspalts der Horizontalwalzen und Vertikalrollen ist nicht dasselbe wie beim Walken eines symmetrischen Profils, weil die beidseits der Spaltachse XX gelegenen Profilbereiche nicht mehr ähnlich sind.

Der mittlere Reckgrad stellt sich beidseits der Achse XX nicht mehr auf äquivalente Weise ein.

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Das Fließen des Metalls geht nach einer Richtung vor sich, die sich mehr oder minder von der Walzachse entfernt, je nachdem ob die Abweichung der beidseits der Spaltachse gelegenen Volumina mehr oder minder beträchtlich ist.

Die Austrittsrichtung des Walzstabs'weicht von der Walzebene ab. Man sagt, daß der Walzstab "sichelt".

Um das Zusammenfallen der Austrittsrichtung und der Walzachse' wiederherzustellen, muß eine ergänzende Streckung durch eine zusätzliche Reduzierung im Bereich des größten Anfangsquerschnitts hervorgerufen werden, wie das Fig. 13 zeigt, wo die Vertikalrolle 7 einen gewissen direkten Druck ausübt, der dazu bestimmt ist, das Gleichgewicht wieder herzustellen, während die Vertikalrolle 8 sicher keinen direkten Druck ausübt.

Um in der Praxis die notwendigen ergänzenden Reduzierungen anzuwenden, müssen sie in die Gleichgewichtsbedingungen des Systems der Walzkräfte integriert werden, wobei wahlweise auf die verschiedenen Parameter eingewirkt wird, die sie leiten. Die nützlichsten in Betracht zu ziehenden Parameter sind die Durchmesser der Walzen, diejenigen der Rollen und vor allem ihr Verhältnis, der Druck- und Reduzierungsgrad sowie der Fließkoeffizient. . -

Im großen und ganzen müssen die Stabilitätsbedingungen des Profils im Walzspalt berücksichtigt werden.

Während der zweiten Phase des Verfahrens ist es ratsam, das Gleichgewicht der Streckungen beidseits der vertikalen Walzebene XX zu verwirklichen. Es ist nötig, daß die Seitenkräfte, denen das Träger-Vorprofil durch die Wirkung der Vertikalrollen ausgesetzt ist, gleich sind oder daß der Seitendruck, der von ihrem Unterschied herrührt - den so klein wie möglich zu halten, indem man mit den Parametern spielt, ein Interesse besteht übertragen und absorbiert wird. Es kann daher gesagt werden, das "Verfahren der Erfindung kennzeichne sich dadurch, daß bei den ·

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ersten Stichen das Walken des Bereichs, der den Steg des Profils bilden soll, zum Nachteil der Bereiche begünstigt· wird, welche die Flansche des Profils bilden sollen, wenn die BIkken noch beträchtlich sind, und zwar um die Seitenkräfte klein zu machen mit dem Ziel, sie ganz auszugleichen, und um die Möglichkeiten einer seitlichen Reaktion der Horizontalwalzen in Abhängigkeit von der Walzspalthöhe ihrer Flanken, die bei jedem Stich zunimmt, schnell zu vermehren. Der Vorblock 1 muß in der vertikalen Walzebene vollkommen zentriert sein.

Bei dem Verfahren der Erfindung hängen die Werte ExL des Vorblocks 1, um ein für das Träger-Endprofil passendes Träger-Vorprofil zu erhalten, von dem gewählten Verfahren ab:

a) integrales Universal-Vorwalzverfahren

b) integrales Universal-Vorwalzverfahren mit Spalten der Flansche

c) integrales Universal-Vorwalzverfahren mit Aufweitung der Kammer

d) die drei vorgenannten Verfahren vereinigendes kombiniertes Verfahren.

Bei all diesen Verfahren wird als Wahl- und Rechenkriterium das Verhältnis λ behalten, das der Quotient der Dicken-Reduzierungsrationen einerseits des zur -Bildung des Stegs vorgesehenen Bereichs:

*X Steg = I

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andererseits der zur Bildung der Flansche vorgesehenen Bereiche ist:"

X Flansch = ^

•χ. _ X Steg ' _ ~e , ~ X Flansch ~ A

Dieses Verhältnis X erlaubt es, für Profile mit gleicher Kam mer ch einen Koeffizienten K zu definieren, der die Veränderung des Werts der Höhe h der Flansche des Träger-Vorprofils inbezug auf die Dicke E des Vorblocks 1 darstellt:

Die Praxis der verschiedenen Verfahren erlaubt es, für jedes von ihnen die Kurve der Werte von K - K1 - K2 - usw. zu erstellen (Fig. 14).

Man sieht daher:

_E _ h
^E - K

L = 2A + ch

Bei Anwendung des Verfahrens müssen die Horizontalwalzen, die angetrieben sind, das Walzgut stets mitnehmen, indem sie auf den Steg eine gewisse Reduzierung aufbringen.

Damit das Walzen möglich ist, werden auf eine allgemeine Weise als Anwendungsgrenzen zugelassen:

■π»

1. Reduzierung des Stegs : 2,0 ^ — 4 ^

"2. Reduzierung der Flansche : 1,5 ^ ^ ^ 4

3. Reduzierung des Anstichs : 0,7^ τ ^ 1,5

4. 3.-Werte - Γ 0,5^ % ^ 4,00

C5OPY

2 Hr

- Leerseite

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Claims

DIPL.-1NC. DR. JUR. W. BÖHME "%* 8500 NÜRNBERG 7O. doni 9 . 3 .-[ ₉₈4/

DiPWNO. E. KESSEL . ^ΤβΓΛΐ^^ D-3

DIPL.-ING. V. DUMIVlt Telegrammadresse: PATBOM

PATENTANWÄLTE Telex Nr: oe23638

Bankkonto: Deutsche Bank Nürnberg

(BLZ 76070012) Nr. 0137315 Postscheckkonto: Amt Nürnberg Nr. 448 52-853

Patentansprüche

Verfahren zur Formung eines metallischen Vorprofils des Trägertyps, das von einem Vorblock mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen zwei in einem Universal-Walzgerüst (11) zur Durchführung kommende Phasen aufweist: ."'.'-.^: /.. - : ' ..'.'· "lic;

bei den ,ersten Stichen eine Phase zum walkenden Bearbeiten des Bereichs, der den Steg bilden soll, durch mittels der Horizontalwalzen (5, 6) auf dem zentralen Bereich des Vorblocks (1) bewirkte Reduzierung,

"bei den folgenden Stichen eine Phase zur gleichzeitigen Reduzierung des Stegs durch die Horizontalwalzen (5, 6) und der Flansche durch die Vertikalrollen (7, 8) des Universal-WaIzgerüsts (H), wobei die Reduzierung durch die Vertikalrollen stärker ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Entstehen begriffene Trager-Vorprofil während der zweiten Phase in den Kastenkalibern eines Duo-Walzgerüsts (10) nach einer ausgewählten Wechselfolge gewalzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Universal-Walzgerüst (11) und das Duo-Walzgerüst (10) nebeneinander angeordnet werden.

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h'. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Universal-Walzgerüs^t—(I1")~unldas Duo-Walzgerüst (10) auf
versetzten Achsen angeordnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenii- _____ zeichnet, daß während der zweiten Phase die Formung der

Flansche durch Spalten-und-aufeinanderfolgendes Walzen mittels Rollen mit unterschiedlichem Profil (5a, 5b, 5c) vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 zur Formung eines symmetrischen Vorprofils, dadurch gekennzeichnet, daß während des Walkens des Bereichs, der den Steg bilden soll,
praktisch kein direkter Druck auf die Bereiche ausgeübt
wird, welche die Flansche bilden sollen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5 zur Formung eines asymmetrischen Vorprofils, dadurch gekennzeichnet, daß während des Walkens des Bereichs, der den Steg bilden soll,
direkter Druck auf die Bereiche, welche die Flansche bilden sollen, praktisch nur von der einen Seite des größeren Anfangs querschnitts ausgeübt wird, um die Austrittsrichtung des Walzgutes in der Walzachse zu halten.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Stabilitätsbedingungen des Profils im Walzspalt verwirklicht werden, indem auf den Wert von
Parametern, insbesondere auf das Verhältnis der Durchmes- __ ser der Vertikalrollen, Einfluß genommen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zu diesem Zweck besonders profilierter Horizontalwalzen (5a - 5d) des Universal-Walzgerüsts ein oder mehrere Metallkern(e) in dem Bereich geformt wird bzw. werden, der den Steg des Vorprofils bilden soll, und daß dann

der oder die Kern(e) beim Durchlaufen eines Kastenkalibers (9) mit flachem Boden ohne Flanken eines Duo-Walzgerüsts zwecks Erweiterung der Kammer (ch) reduziert wird bzw. werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckungen des Stegs und der Flansche während der beiden Phasen variieren.

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