DE3410161A1

DE3410161A1 - Verfahren zur formung eines metallischen schienenvorprofils

Info

Publication number: DE3410161A1
Application number: DE19843410161
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: LU85223A1; JPS59179203A; GB8407314D0; IT8467266A1; SE8401523L; SE8401523D0; IT8467266A0; ZA842099B; AU558779B2; SE448832B; US4615200A; CA1239041A; SU1246880A3; IN160466B; FR2543028B1; GB2138725B; GB2138725A; AU2596184A; IT1178898B; FR2543028A1

Description

Anmelderin; SACILOR S.A^ Hayange (Frankreich)

Titel; Verfahren zur Formung eines metallischen Schienenvorprofils.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung eines metallischen Schienenvorprofils, das anschließend nach dem Universal-Schienenwalzverfahren gewalzt werden soll.

Diese Vorprofile, die einaigrob profilierten Querschnitt haben, sind bislang meistens durch Walzen in Duo-Walzgerüsten geformt worden.

Zweck der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Vorprofilformung vorzuschlagen, das das Vorhandensein einer Gruppe von Universal-Walzgerüsten und Stauchgerüsten (Universal-Walzgerüst und Duo-Walzgerüst) in einem Walzwerk maximal ausnutzt, wobei das oder die herkömmliche (n) '»breakdown" unterdrückt wird bzw. werden.

Das Verfahren der Erfindung weist zwei Hauptphasen auf:

bei den ersten Stichen eine erste Phase zum walkenden Bearbeiten des Bereichs, der den Steg bilden soll, bewirkt mittels der Horizontalwalzen des Universal-Walzgerüsts, begleitet von einer Reduzierung des Schienenkopfs durch eine der Vertikalrollen}

bei den folgenden Stichen eine zweite Phase zur gleichzeitigen Reduzierung des Stegs und der Flanken des Schienenkopfs .durch diejHorizontalwalzen und des Schienenfußes durch eine der Vertikalrollen des Universal-Walzgerüsts, wobei die andere Rolle unwirksam ist.

Das zunächst stattfindende walkende Bearbeiten des Bereichs, der den Steg bilden soll, bedeutet eine vorrangige Reduzierung dieses Bereichs zum Nachteil der Bereiche, die den Schienenfuß oder -kopf bilden sollen, und erlaubt, durch eine rasche anfängliche Grobbearbeitung die Gesamtstichzahl herabzusetzen.

Wenn das Verhältnis zwischen der Breite des' Schienenfußes und der Dicke des Vorprofils beträchtlich ist, kann die Formung des Schienenfußes durch aufeinanderfolgendes Spalten und Walzen mittels unterschiedlicher Profilrollen vorgenommen werden.

Das Durchkneten und die gute Symmetrierung des Vorprofils werden durch Walzen in einem Kastenkaliber in dem .normalerweise dem Universal-Walzgerüst zugeordneten Duo-Walzgerüst erhalten. Es ist vorteilhaft, das Duo-Walzgerüst und das Universal-Walzgerüst nebeneinander oder auf versetzten Achsen anstatt in Reihe aufzustellen, um nicht auf die Formbeanspruchungen der Kaliber oder auf die ,Stichfolgen Rücksicht nehmen zu müssen.

Für die Durchführung der beiden Phasen des Verfahrens der Erfindung wird dasselbe Paar Horizontalwalzen mit abgestuften Ballen verwendet, wobei die Stufe zwischen den beiden Ebenen gleich der Tiefe der walkenden Stegbearbeitung der ersten Phase ist.

Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden Beschreibung, welche auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, besser verstanden werden. Es zeigen

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Fig. 1 den Anfangsquerschnitt im Walzspalt des Universal-Walzgerüsts der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt des Anfangsquerschnitts mit - in Rechtsbzw. Linkssehraffur - den während der ersten bzw. zweiten Phase des Verfahrens der Erfindung aufgebrachten
Reduzierungen,

Fig. 3A bis 3C drei Vertikalrollentypen mit offenem Profil,
die zum Spalten des Fußes gemäß dem Verfahren der Erfindung geeignet sind,

Fig. 4A und 4B das Spalten und Walzen des Fußes mit den Rollen der Fig. 3A und 3C, bewirkt während der ersten (Fig. 4A) und zweiten Phase (Fig. 4b) des Verfahrens der Erfindung,

Fig. 5A bis 5D vier Varianten sämtlicher Schritte eines vollständigen Universal-Walzens gemäß der Erfindung vom Anfangsquerschnitt bis zur Erlangung des Endprofils,

Fig. 6 das Walzen des exakten Vorprofils im Duo-Walzgerüst und Fig. 7 die Lage des exakten Vorprofils im Anfangsquerschnitt.

Der Anfangsquerschnitt 1 geht in das Walzgerüst der Erfindung, das aus zwei Horizontalwalzen 2, 3 mit einen Absatz aufweisenden Ballen und aus zwei Vertikalrollen 4, 5 gebildet ist.

Jede Horizontalwalze 2, 3 weist einen zylindrischen Bereich 2a, 3a größeren Durchmessers auf, der zum walkenden Bearbeiten des den Steg bildenden Bereichs während der ersten Phase und zu
dessen Reduzierung während der zweiten Phase dient. Der Bereich ^.o, 3b kleineren Durchmessers dient ausschließlich während der zweiten Phase zur Reduzierung der Flanken des Schienenkopfs.

Im Laufe der ersten Phase werden also

die Horizontalwalzen 2a, 3a verwendet, um das Produkt 1 mitzunehmen, wobei im wesentlichen der Bereich reduziert wird (Reduzierung 4.1 A), der den-Steg des Profils bilden soll (Walkphase), und die Vertikalrollen 4, 5 hauptsächlich verwendet, um das Produkt 1 in der vertikalen Walzebene der Linie XX zu zentrieren, die im allgemeinen mit der vertikalen Symmetrieebene des Profils auseinanderfällt. Da die auf beiden Seiten der Walzachse XX gelegenen Profilbereiche nicht ähnlich sind, entsteht der mittlere Streckgrad tatsächlich nicht von selbst auf beiden Seiten gleichartig.

Das Fließen des Metalls neigt dazu, in einer Richtung vor sich zu gehen, die von der Walzachse mehr oder minder abweicht, je nachdem ob der Unterschied der auf beiden Seiten der Walkachse gelegenen Volumina mehr oder minder bedeutend ist. Ohne Kompensation weicht die Austrittsrichtung des Walzguts von der Walzrichtung ab. Man sagt, daß der Walzstab "sichelt".

Um das Zusammenfallen der Austrittsrichtung wiederherzustellen, muß eine ergänzende LängsStreckung durch eine zusätzliche Reduzierung im Bereich des stärksten Anfangsquerschnitts bewirkt werden, d.i. im allgemeinen auf der Schienenkopfseite, wo die Rolle 5 einen bestimmten direkten Druck ausübt, der dazu bestimmt ist, das Gleichgewicht wiederherzustellen, während die Fußrolle 4 nur einen indirekten, dem Walken des Stegs gemäßen Gegendruck ausüben kann.

Unter Berücksichtigung der Tatsache jedoch, daß die Kopfrolle 5 nur während der ersten Phase des Verfahrens arbeitet, bis der Kopf gegen die Horizontalwalzen 2, 3 zur Anlage gekommen ist, ist es ratsam, während dieser ersten Phase die gesamte für den Schienenkopf bestimmte Reduzierung ^₁C durchzuführen.

Da diese Reduzierung im Prinzip über der bloßen ergänzenden Reduzierung liegt, welche die Aufrechterhaltung der Austrittsrichtung des Produkts bezweckt, muß durch direkten Druck auch der Fuß mit der Vertikalrolle 4 reduziert werden (Reduzierung

In der Praxis ist es notwendig, die angemessenen Reduzierungen anzuwenden, indem auf die verschiedenen Parameter eingewirkt wird, welche die Gleichgewichtsbedingungen des Systems der Walzkräfte leiten. Die geeignetsten in Betracht kommenden Parameter sind die Walzendurchmesser, und zwar vor allem diejenigen der Rollen, deren Verhältnis untereinander durch die Reduzierungs-4 definiert ist, sowie der Druck- und Reduzierungsgrad und der Fließwert.

Die erste Phase endigt, wenn das Walken iLA des Stegs bis zu einer Tiefe bewirkt worden ist, die dem Absatz der Bereiche 3a, 3b (2a, 2b) der Walzen entspricht.

Im Laufe der zweiten Phase:

bewirken die Horizontalwalzen, 2, 3 eine Reduzierung ApA an dem Steg mittels ihres Bereichs 2a, 3a und eine gleiche Reduzierung /J JF an den Flanken des Schienenkopfs mittels ihres Bereichs 2b, 3b.

ist die Kopfrolle 5 unwirksam, während die Fußrolle 4 eine Reduzierung 4pP bewirkt.

Bei Schienen von verhältnismäßig großer Fußbreite wird (mit Rücksicht auf die Dicke des Anfangsquerschnitts) das Verfahren zur Formgebung durch aufeinanderfolgendes Spalten und Walzen des Schienenfußes angewandt, wobei unterschiedliche Rollen benutzt werden, die wechselweise gemäß einer Teilfolge walzen.

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So können die drei Rollen 4a, 4b, 4c des offenen Typs, wie sie in den Fig. 3A, 3B, 3C in Halb-profilen gezeigt sind, vorteilhafterweise z.B. gemäß einer Folge a, a, c, c, angewandt werden, wo das von der Rolle 4a (Fig. 4A) bewirkte tiefe Spalten, die.den Grund des Stegs aufspaltet, von einem Walzen durch die Rolle 4c (Fig. 4B) während der Reduzierung des Stegs gefolgt ist.

Diese unterschiedliche Profile aufweisenden Rollen können sich auf mehreren aufeinanderfolgenden Walzgerüsten oder auch auf speziellen Rollenträgern befinden wie auf an sich bekannten Spring-Rollenträgern oder auf Turm-Rollenträgern, wie sie Gegenstand der französischen Patentanmeldung No. bilden.

Während der zweiten Phase des Verfahrens ist es erforderlich, das Gleichgewicht der Längsstreckungen beiderseits der vertikalen Walzebene zu realisieren. Der seitliche Schub, dem das Vorprofil durch die Wirkung der Vertikalrolle ausgesetzt ist, muß von den Horizontalwalzen übertragen und auf an sich bekannte Weise (z.B. Anschläge der Walzen) von dem Walzgerüst absorbiert werden.

Das gemäß einer geeigneten Wechselfolge mit dem Spalten bewirkte Walzen wird in einem Stauchgerüst ausgeführt, und zwar in dem dem Universal-Walzgerüst bei einem Universal-Walzwerk üblicherweise zugeordneten Duo-Stauchgerüst. Dieses Duo-Walzgerüst 7 (Fig. 6) hat zum Ziel, das Vorprofil 1' in dem Kastenkaliber der Walzen 12, 13 zu walzen, um ein gutes Durchkneten der Enden des Schienenfußes und eine gute Symmetrie der Form entlang der Horizontalebene YY zu gewährleisten sowie ihm die genaue Form des Schienenrohlings zu geben.

Fig. 7 zeigt die Lage des Vorprofils 1' im Anfangsquerschnitt 1 und den relativen Standort (inbezug auf den Anfangsquerschnitt 1) der Walzen 2, 3 und Rollen 4, 5 des Universal-Walzgerüsts sowie der Walzen 12, 13 des Duo-Walzgerüsts.

Wie in Fig. 5A dargestellt, können das Duo-Walzgerüst und das Universal-Walzgerüst in Reihe aufgestellt werden. Bevorzugt werden jedoch, wie es die drei in den Fig. 5B, 5C, 5D dargestellten Walzenstraßen erkennen lassen, obschon das nicht obligatorisch ist, das Duo-Walzgerüst und das (die) Universal-Walzgerüst(e) nebeneinander (Fig. 5B, 5D) oder zumindest auf versetzten Achsen aufgestellt (Fig. 5C).

In Fig. 5B ist der bsp. durch Stranggießen erhaltene Anfangsquerschnitt 1 symbolisch am Eingang der Vorbearbeitung gemäß der Erfindung dargestellt, die von dem nebeneinander aufgestellten Universal-Walzgerüst 6 und Duo-Walzgerüst 7 gebildet ist. Die Pfeile 8 symbolisieren die abwechselnden Durchgänge des Blocks zwischen den Walzgerüsten 6 und 7 während der zweiten Phase.

Das Walzen wiKl dann auf herkömmliche Weise gemäß dem Universal-Verfahren in Universal-Walzgerüsten und Stauchgerüsten gemäß einem Vor- 9, Zwischen- 10 und Fertigwalzschritt 11 bis zur Erzielung des Endprofils gemäß dem Verfahren des DBP 1 452 fortgesetzt.

Das Schema der Fig. 5C unterscheidet sich von dem der Fig. 5B dadurch, daß die beiden Universal-Walzgerüste 6 und 6¹ eines Tandems verwendet werden, dessen Walzgerüst 7 versetzt angeordnet ist, um die erfindungsgemäße Formgebung zu verwirklichen.

Das Schema der Fig. 5D unterscheidet sich von dem der Fig. 5B dadurch, daß das geformte Vorprofil erfindungsgemäß in einem Tandem 9* vorgewalzt wird.

Wie gesagt kennzeichnet sich das Verfahren der Erfindung also dadurch, daß bei den ersten Stichen die walkende Bearbeitung des zur Bildung des Stegs der Schiene bestimmten Bereichs zum Nachteil der Bereiche gefördert wird, welche den Schienenfuß

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und -kopf bilden sollen, wenn Stärken bzw. Dicken noch beträchtlich sind, und.zwar um die Seitenkräfte klein zu machen, wobei man zugleich darum bemüht ist, sie auszugleichen, und um schnell die Möglichkeiten seitlicher Reaktion der Horizontalwalzen in Abhängigkeit von der Walzspalthöhe ihrer Flanken zu verstärken, die bei jedem Stich steigt.

Der Anfangsquerschnitt muß vollkommen in der vertikalen Walzebene zentriert sein. Deshalb ist es vorteilhaft, im Anfang der ersten Phase ein Rollenführungssystem aufwärts und abwärts der Achse der Rollen zu verwenden, die das Walzgut führen, wenn es, schon zwischen den Bereichen 2a, 3a der Horizontalwalzen erfaßt, noch nicht von den Vertikalrollen 4 und 5 des WaIzgerüsts geführt ist.

Claims

DIPL.-ING. DR. JUR. W. BÖHMEN 8500 N Ü RN B E"RG 7O, den 19-3.1984/

DIPL.-ING E.KESSEL Frauentorgraben 73 (am Plarrar) D-3

, , BAUME Telefon: (0911) 227362, 204296

DIPL.-ING. V. DWΓΙIVIt Telegrammadresse: PATBOM

PATENTANWÄLTE ^{TeIex Nr} °*^236S8

Bankkonto: Deutsche Bank Nürnberg

(BLZ 76070012) Nr. 0137315 Postscheckkonto: Amt Nürnberg Nr. 44852-653

Patentansprüche

.j Verfahren zur Formung eines Schienenvorprofils, ausgehend von einem rechteckigen Anfangsquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen zwei in einem Universal-Walzgerüst (6) verwirklichte Phasen aufweist:

bei den ersten Stichen eine Phase zum walkenden Bearbeiten des Bereichs, der den Steg bilden soll, durch mittels der Horizontalwalzen (2, 3) bewirkte Reduzierung, begleitet von einer Reduzierung des Schienenkopfs durch eine der Vertikalrollen $

bei den folgenden Stichen eine Phase zur gleichzeitigen Reduzierung des Bereichs, der den Steg bilden soll, und des Bereichs, der die Planken des Schienenkopfs bilden soll, durch die Horizontalwalzen (2, 3)> sowie des Bereichs, der den Schienenfuß bilden soll, durch eine (4) der Vertikalrollen des Universal-Walzgerüsts (6), wobei die andere Rolle (5) unwirksam ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Entstehung befindliche Vorprofil während der zweiten Phase in den Kastenkalibern eines Duo-Walzgerüsts (7) nach einer für seinen Durchgang in dem Universal-Walzgerüst (6) geeigneten Wechselfolge gewalzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Universal-Walzgerüst (6) und das Duo-Walzgerüst (7) nebeneinander angeordnet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Universal-Walzgerüst (6) und das Duo-Walzgerüst (7) auf versetzten Achsen angeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase die Formung des " Schienenfußes durch aufeinanderfolgendes Spalten und Walzen mittels unterschiedlicher Profilrollen (4a, 4b, 4c) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bearbeitens des Stegs eine seitliche Führung des in der Entstehung befindlichen Vorprofils vorgesehen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß Horizontalwalzen mit abgestuften Ballen verwendet werden, die einen zylindrischen Bereich (2a, 3a) größeren Durchmessers, der während der ersten Phase des Verfahrens zum Bearbeiten des Stegs und während der zweiten Phase zu dessen Reduzierung dient, und einen zylindrischen Bereich (2b, 3b) kleineren Durchmesser aufweisen, .der ausschließlich zur Reduzierung der Flanken des Schienenkopfs während der zweiten Phase des Verfahrens dient.