DE3619295A1 - Verfahren und vorrichtung zum walzen von rohlingen fuer profileisentraeger aus stranggegossenen brammen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Walzen von Rohlingen für Profileisenträger aus stranggegossenen Brammen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Walzen von Rohlingen für Profileisenträger aus stranggegossenen Brammen, wobei zu Beginn in jede der Seitenflächen der Bramme durch Warmwalzen mittels Nuten, die in der Mitte ihres Bodens mit Ansätzen versehen sind, eine längsverlaufende Kerbe gebildet wird. Danach wird das Walzen an dem Vorrohling, der keine Verformung des Steges erfahren hat, in bekannter Weise durch die abwechselnden Profilwalzstiche und die Stauchwalzstiche fortgesetzt.

Das angewendete Prinzip einer tiefen Kerbe in der Fläche eines Halbzeuges und des Umbiegens der Flanken der Kerbe durch Stauchwalzstiche bis die gewünschte Form erreicht ist, ist seit etwa 50 Jahren bekannt (siehe insbesondere DE-PS 607 321). Das aus diesem Patent, das hauptsächlich die Herstellung von Schienen beschreibt, bekanntgewordene Verfahren kann auch zum Walzen von Profileisenträgern angewendet werden. In diesem Fall wird im Hinblick auf

Snhlossbleiche 20, Postfach 130113 · D-5600 Wuppertal 1 Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A. SoIf (München)

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die Formung der zwei Trägerflansche des Rohlings die Verformung symmetrisch auf zwei Seitenflächen eines Halbzeugs mit rechteckigem Querschnitt aufgebracht.

Gemäß DE-PS 32 20 666 ist es bekannt, die Schmalseitenflächen einer Bramme durch Stauchen pilzförmig zu verformen. Die erste Nut kann gegebenenfalls mit zwei Gegensegmenten ausgestattet sein, die zum Zentrieren der Bramme in der zweiten Nut gebraucht werden, oder die Bramme wird zur freien Erweiterung Stauchwalzstichen unterworfen. Dieses Verfahren basiert im wesentlichen auf einer kontrollierten Erweiterung der Kanten der Bramme unter Wirkung von mehr oder weniger beträchtlichen Stauchwalzstichen.

Es ist ebenfalls bekannt (siehe DE-PS 32 33 930), mehrere, mit spitz zulaufenden Ansätzen mit einem konstanten Spitzenwinkel A aber zunehmender Höhe versehene Nuten zu verwenden. Ebenso nimmt die Breite des Bodens der Nuten zu. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht dem Grundsatz nach darin, unter Verwendung unterschiedlicher Nuten eine Kerbe mit einem Winkel A und einer Tiefe von mindestens 40 % der Breite des Trägerflansches des fertigen Profileisenträgers in den Rändern der Bramme auszubilden.

Der Walzvorgang wird derart verwirklicht, daß die Enden der Flanken der Kerbe die Böden der Nuten nicht berühren.

Der Nachteil der bekannten Verfahren ist, daß ein Teil 0 der Verformung der Bramme in übermäßige Verlängerung umgesetzt wird. Infolgedessen erfordert das Walzen von Profileisenträgern, die z. B. eine Steghöhe von 1 m und eine Trägerflanschbreite von 4 50 mm aufweisen,

Brammen mit einer anfänglichen oberen Breite von 2,1m. Nun ist es aber nicht mehr möglich, Brammen mit einer derartigen Breite in herkömmlichen Einrichtungen zu walzen. Ebenso ist es unmöglich, erhöhte Trägerflanschdicken ausgehend von einer bestimmten Steghöhe zu erhalten.

Angenommen, H_Q (Höhe),-. B_Q (Breite), S_Q (Querschnitt) kennzeichnen die anfängliche Bramme 4 und H-, B_Q, S-kennzeichnen die gleichen Größen des Vorrohlings 40, so kann die Wirksamkeit eines Walzverfahrens durch die folgenden Überlegungen definiert werden (siehe Fig. 1):

- die Größe Δ Hl drückt die gesamte, während der ersten Phase durchgeführte Staucharbeit aus, die darin besteht, die Bramme in einen Vorrohling umzuformen:

Δ H₁ = H₀ - H₁

- der Verbreiterungsfaktor (spread ratio) bedeutet E = B₁ZB₀

- die theoretische Verlängerung λ th = ^S _o/^Sth ^stellt Verlängerung dar, die man in dem fiktiven Fall eines vollständigen Fehlens von Verbreiterung hat

- die tatsächliche Verlängerung bedeutet Ar= ^sq/^si

- der Teil der in Verlängerung umgeformten Verformung ergibt sich durch:

\ th S₁

- der Teil der in Verbreiterung umgeformten Verformung ist: (1 - S^-u/St) · Dies ist der Faktor, der den Wirkungsgrad eines Verfahrens ausdrückt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die einen gesteigerten Wirkungsgrad aufweisen, d. h. die die Verwendung von schmaleren und dünneren Brammen erlauben, was im Stand der Technik zur Herstellung von gegebenen Profileisenträgern nicht möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, bei dem der Radius und der Spitzenwinkel der Längskerbe mittels mindestens zwei Paaren von keilförmigen Nuten und eventuell erhabenen Teilen, die jeweils Ansätze aufweisen, progressiv vergrößert werden, und daß anschließend die Kerbe durch Stauchen in einem Paar Nuten mit abgeflachtem Boden entfernt werden, deren Breite in Abhängigkeit von der Breite und der Dicke der Trägerflansche des zu walzenden Profileisenträgers ausgewählt wird. Die Vorrichtung ist durch ein Paar Zylinder gekennzeichnet, die jeweils mindestens zwei Nuten und mindestens ein erhabenes Teil aufweisen, die jeweils mit einem Ansatz mit unterschiedlichen Radien und Spitzen winkeln ausgestattet sind. Ausführungsvarianten und bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

5 Die Erfindung wird nun genauer anhand einer Zeichnung erklärt, die eine Ausführungsform darstellt.

Die Fig. 2 zeigt in schematischer Weise einen Querschnitt einer Hälfte eines Walzzylinders gemäß der Erfindung. 0

Eine erste Nut 1 des Zylinders 0 weist einen dreieckförmigen Ansatz 2 mit einem Spitzenwinkel Al, einem Oskulationsradius Rl und einer Höhe El auf. Auf der

Höhe der Spitze des Ansatzes ist die Breite des Bodens der Nut 1 gleich der um einige Zentimeter vergrößerten Dicke B_Q der Bramme 4. Diese Abmessung muß insbesondere im Hinblick auf die folgenden zwei Bedingungen ausgewählt werden:

- die in zwei bis drei ersten Walzstichen in den Flächen der Bramme 4 angeordnete Kerbe muß genau mittig sein.

- die Flanken der Kerbe müssen eine maximale Dicke aufweisen. Weiterhin muß die Geometrie der Nut eine einwandfrei Führung der Bramme in vertikaler Position gewährleisten.

Die Verformung in der Nut 1 erfolgt bis zu dem Moment, in dem die Bramme den Boden der Nut berührt, wodurch eine maximale Tiefe der Kerbe sichergestellt ist. Diese Phase wird in einigen zwei bis drei Walzstichen durchgeführt, je nach der Höhe der verwendeteten Bramme (Entzündungsgefahr). Das Walzen in der Nut 1 darf wegen der Gefahr eines seitlichen Überfließens sowie einer unbrauchbaren Verlängerung der Kanten der Bramme, was die Bildung eines "Fischschwanzes" an den Enden hervorrufen würde, generell nicht in mehr als drei Walzstichen durchgeführt werden.

Die zweite "Nut" ist im wesentlichen durch ein erhabenes Teil 6 gebildet, das in einem Trennringsteg zwischen der ersten und der dritten Nut angeordnet ist. Der an diesem Teil 6 angeformte Ansatz 5 besitzt einen Spitzenwinkel A2 und einen Radius R2, die größer sind als Al bzw. Rl.

Die zwei in dieser zweiten "Nut" 6 durchgeführten Walzstiche dienen dazu, die in der ersten Nut 1 hergestellte

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Kerbe zu verbreitern und zu vertiefen. Gleichzeitig wird der Radius Rl des Bodens der Kerbe in R2 vergrößert. Die Geometrie dieser Nut, die durch das Fehlen von äußeren Flächen gekennzeichnet ist, erlaubt ein freies Aufweiten der Flanken der Kerbe. Es muß darauf hingewiesen werden, daß bei dieser Phase keine Probleme der Instabilität auftreten, obwohl die Bramme nur von den Ansätzen gehalten wird.

Danach werden zwei Walzstiche in einer dritten Nut 7 durchgeführt, die im wesentlichen zum Öffnen der Nut bis zu einem Winkel A3, der größer als der Winkel A2 ist, und zum Vergrößern des Radius des Bodens der Kerbe von R2 nach R3 dient. Es sei bemerkt, daß der Ansatz 8 mit einem Spitzenwinkel A3 und einem Radius R3 im wesentlichen die gleiche Höhe wie der Ansatz 2 der ersten Nut aufweist.

Der größte Teil der Kerbe wird durch Stauchwalzstiche in der vierten Nut 9 beseitigt. Diese Stauchwalzstiche und die Breite der Nut werden in Abhängigkeit von der Breite und der Dicke der Trägerflansche des zu walzenden Profileisenträgers ausgewählt. Das geringfügige Gegensegment 10 hat vor allem eine Zentrierfunktion und ist nicht unbedingt notwendig.

Der erhaltene Vorrohling wird dann durch Profilwalzstiche und einige dazwischen liegende Stauchwalzstiche in einen Profileisenträger-Rohling unter Verwendung eines 0 bekannten Verfahrens gewalzt. Die entsprechenden Nuten sind normalerweise auf dem gleichen Zylinderpaar angeordnet. Der Rohling wird dann zu der abschließenden Walzstraße geleitet.

Der Wirkungsgrad eines Walzverfahrens von einer Bramme in einen Vorrohling wird durch den sehr bedeutenden Faktor (1 - ^s _th/^si) ausgedrückt, der den Teil der Verformung angibt, der in Verbreiterung umgeformt wird. Dieser Faktor erreicht für das erfindungsgemäße Verfahren Werte von 0,35 gegenüber 0,18 bis 0,24 für bekannte Verfahren. Dies macht das Walzen von Profileisenträgern mit extremen Abmessungen möglich, z. B.:

- Profileisenträger mit einer Höhe von 1 000 mm und einer Trägerflansch-Breite von 450 mm ausgehend von Brammen 1 990 χ 300 mm

- Profileisenträger mit einer Höhe von 570 mm, einer Breite von 450 mm und einer Trägerflansch-Dicke bis 125 mm.

-JO-

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Claims (8)

Ansprüche

1. Verfahren zum Walzen von Rohlingen von Profileisenträgern aus stranggegossenen Brammen, wobei zunächst eine Längskerbe in jede der Seitenflächen der Bramme durch Warmwalzen mittels Nuten, die in der Mitte ihres Bodens mit Ansätzen versehen sind, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius und der Spitzenwinkel der Längskerbe mittels mindestens zwei Paaren von keilförmigen Nuten und eventuell erhabenen Teilen, die jeweils Ansätze aufweisen, progressiv vergrößert werden, und daß anschließend die Kerbe durch Stauchen in einem Paar Nuten mit abgeflachtem Boden entfernt werden, deren Breite in Abhängigkeit von der Breite und der Dicke der Trägerflansche des zu walzenden Profil-

15 eisenträgers ausgewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzen in dem ersten Nutenpaar beendet wird, wenn das beiderseits der Kerbe angeordnete Material die Nuten zum größten Teil ausfüllt.

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3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
während mindestens einem Abschnitt der Vergrößerung des Radius und des Spitzenwinkels sich die Flanken der Kerbe frei verbreitern.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Paar Zylinder, die jeweils mindestens zwei Nuten (1,7) und mindestens ein erhabenes Teil

(6) aufweisen, die jeweils mit einem Ansatz mit unterschiedlichen Radien (Rl, R2, R3) und Spitzenwinkeln (Al, A2, A3) ausgestattet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch (4), dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Ansätze etwa gleiche Höhen aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet, daß das erhabene Teil (6) zwischen zwei keilförmigen Nuten (1,7) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unterschiedliehen Spitzenwinkel (Al, A2, A3) und Radien (Rl,
R2, R3) progressiv vergrößern.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

Zylinder horizontal angeordnet sind und einen Teil
eines reversiblen Zweiwalzen-Duogerüstes bilden.