DE3816840A1 - Kalibrierung fuer die walzen von walzgeruesten mit drei oder mehr walzen - Google Patents
Kalibrierung fuer die walzen von walzgeruesten mit drei oder mehr walzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kalibrierung für die Walzen von
Walzgerüsten zum Walzen von Vollquerschnitten, z. B. Stab
stahl oder Draht.
Für Walzwerke mit Dreiwalzenkalibern ist es bekannt, zunächst
in einer Flachkaliberreihe Sechskantquerschnitte mit in abwech
selnder Reihenfolge drei kurzen und drei langen Seiten zu wal
zen, bevor sich Maßwalzkaliber anschließen. Die wesentlichen
Stichabnahmen finden in der Flachkaliberreihe statt, und zwar
unter Breitung an den kurzen Seiten der Sechskantquerschnitte,
die den Teilungsebenen der Walzen bzw. den Walzspalten lage
mäßig zugeordnet sind (DE-PS 10 73 990 und DE-OS 20 35 482).
Es sind auch Walzwerke mit vier Walzen bekannt (DE-AS 24 62 279),
um Vierkantknüppel in Achtkantquerschnitte umzuformen, die in
gleicher Weise wie Rundquerschnitte als Ausgangsmaterial für
das Vorwalzen in einem Schrägwalzwerk mit Planetenantrieb ver
wendbar sind. Da die Vierkantknüppel über ihre vier Ecken
durch stumpfwinklig keil- bzw. dreieckförmige Kalibereinschnit
te mit 135° Flächenneigung streckreduziert werden und dort
exakte Achtkantecken geformt werden, ist dies an den vier sich
diagonal gegenüberliegenden Stellen im Bereich der Walzspalte
nicht der Fall. Da die hergestellten Achtkantknüppel jedoch
nur ein zur Weiterverarbeitung dienendes Zwischenprodukt
darstellen, ist die Abweichung der Profilform von einem
exakten Achtkantquerschnitt bedeutungslos. Der Schwerpunkt
dieser Entwicklung beruht auf dem Grundprinzip des Schräg
walzwerkes an sich, das eine gleichmäßige Streckung des
Walzgutes, d. h. ohne Breitung und mit allen dazugehörigen
Vorteilen, erlaubt.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die dem
Walzgut beim Walzen aufgezwungene Dicken- oder Höhenabnah
me normalerweise ein hergeht mit einer Längenzunahme und
einer Breitenzunahme, und daß die Breitenzunahme eigent
lich eine Verlustverformung ist, nicht nur weil nur ein
Teil der Höhenabnahme in Verlängerung umgesetzt wird, son
dern darüber hinaus die Breitung zu einer größeren Höhenab
nahme in den folgenden Stichen und damit letztlich zu einer
größeren Stichzahl bzw. Anzahl von Walzgerüsten führt.
Für das Vorwalzen ist das breitungsfreie Walzen durch das
bekannte Schrägwalzverfahren gelöst, d. h. für einen Quer
schnitt, der selbst noch in weiteren Walzgerüsten nit einer
bestimmten Kaliberreihe fertiggewalzt werden muß.
Der Erfin
dung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Kalibrie
rung anzugeben, mit der dem Walzgut wesentliche Höhenabnah
men ohne nennenswerte Breitenzunahme aufgezwungen werden
können, um die Vorteile des einstichigen Schrägwalzverfah
rens bei einer mehrstichigen Verformung und Profilierung von
Walzgut zu realisieren.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1. Sie beruht auf der Er
kenntnis, daß die Geometrie des neuartigen Kleeblatt-
Kalibers im Bereich seiner Einbuchtungen auf dem weitaus
größten Umfang des jeweiligen Einlaufquerschnittes zu einer
wesentlichen Höhenabnahme mit entsprechender Längenzunahme
führt, die sich den zwischen den Einbuchtungen liegenden
vergleichsweise kleineren Umfangszonen mitteilt, in denen
keine oder keine nennenswerte Breitung noch Höhenabnahme
stattfinden. Da ein Kleeblatt mindestens drei Blätter hat,
ist das Kleeblatt-Kaliber gemäß der Erfindung an die bekann
te Bauart von Walzgerüsten mit mindestens drei Walzen ge
bunden, denn die Anzahl der "Blätter" bzw. Ausbuchtungen
des Kleeblatt-Kalibers bestimmt die Anzahl der Walzen, die
in der Kaliberreihe abwechselnd um einen halben Teilungswin
kel gegeneinander versetzt sind, wobei die den Ausbuchtungen
zugeordneten Arbeitsflächen symmetrisch zu den Teilungsebe
nen bzw. Walzspalten verlaufen. Da im Bereich der Ausbuchtun
gen keine oder keine nennenswerte Breitung stattfindet, können
sich im Bereich der Teilungsebenen oder Walzspalte auch keine
Grate ausformen, die in einem Maßwalzkaliber ausgebügelt wer
den müßten. Indem die Arbeitsflächen, die den Teilungsebenen
zugeordnet sind, in einer Entfernung von der Kalibermitte
verlaufen sollen, die gleich oder etwas größer ist als die
ihnen zugeordnete Umfangsfläche des Einlaufquerschnittes bzw.
des Vorkalibers (Kleeblatt oder Rund), wird dem Umstand
Rechnung getragen, daß im breitungsfreien bzw. breitungs
armen Bereich der Ausbuchtungen eines Kleeblatt-Kalibers
eine Drückverformung nicht notwendig ist, da unter Einwir
kung der benachbarten Einbuchtungen ohnehin eine Längenzu
nahme mit "durchgezogen" wird.
Im Ergebnis führt die Kalibrierung gemäß der Erfindung dazu,
daß die Gefahr der Kantenrissigkeit ausgeschlossen ist,
weil keine nennenswerte Breitung stattfindet. Die Auflager
kräfte in den Lagern werden beim Walzen mit gleicher Ver
längerung kleiner, da das Abwalzen von Breitenzunahmen ent
fällt. Aus dem gleichen Grund des Wegfalls von Verlustver
formungen wird der Energiebedarf geringer und letztlich
auch die Stichzahl bzw. die Anzahl der erforderlichen Walz
gerüste.
Vorzuziehen ist ein Kleeblatt-Kaliber mit vier Ausbuchtun
gen und damit eine Verformung des Walzgutes mit vier Walzen
in zwei Ebenen. Da eine Längenzunahme in etwa gleichmäßig
über den gesamten Querschnitt erfolgt, ist diese Art der
Verformung besonders für hochlegierte Edelstähle vorteil
haft geeignet, z. B. für solche Qualitäten, die wegen der
Gefahr von Kantenrissigkeit oder verbleibender Eigenspannun
gen im Querschnitt bisher nicht walzbar waren.
Wenn die geometrischen Regeln des Patentanspruches 3 ein
gehalten werden, werden die der Höhenabnahme zugeordneten
Einbuchtungen des Kleeblatt-Kalibers gegenüber den Zonen der
breitungsarmen Ausbuchtungen relativ groß, so daß umso mehr
sichergestellt ist, daß in diesen Zonen eine Längenzunahme
quasi durch Mitziehen der nicht unter direktem Druck befind
lichen Querschnittsteile stattfindet.
Das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius der Einbuchtun
gen und demjenigen der Ausbuchtungen eines Kleeblatt-Kalibers
sollte für vier Walzenkaliber mindestens 1,4 : 1 betragen.
Da die erfindungsgemäße Kalibrierung insbesondere auf die
Herstellung von runden Vollquerschnitten gerichtet ist, emp
fiehlt es sich, außer dem oder den Maßwalz-Rundkalibern am
Ende der Kaliberreihe weitere Rundkaliber auch innerhalb der
Kaliberreihe an den Stellen vorzusehen, an denen Rundquer
schnitte mit handelsüblichen Durchmessern als Fertigquerschnitt
walzbar sind. Es können dann beliebige Fertigquerschnitte
unter Stillegung nachfolgender Walzgerüste abgezogen werden,
da aus jedem Kleeblattquerschnitt Rundmaterial walzbar ist.
Die Rundquerschnitte können auch als Ausgangsquerschnitte
für Profilquerschnitte benutzt werden, z. B. Vierkant,
Winkel usw.
Für besonders enge Toleranzen des Walzgutes ist es empfeh
lenswert, daß zwei Rundkaliber als Maßwalzkaliber aufein
ander folgen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer Kalibrie
rung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 ein Vierwalzengerüst als bevorzugtes Ausführungsbei
spiel für die Anwendung von Kleeblatt-Kalibern,
Fig. 2 ein Kleeblatt-Kaliber in vergrößertem Maßstab im An
schluß an einen runden Einlaufquerschnitt,
Fig. 3 ein Kleeblatt-Kaliber im Anschluß an einen kleeblatt
förmigen Einlaufquerschnitt,
Fig. 4 ein Rundkaliber im Anschluß an einen kleeblattförmi
gen Einlaufquerschnitt, und
Fig. 5 ein Dreiwalzenkaliber in Kleeblattform im Anschluß an
einen runden Einlaufquerschnitt.
Das an sich bekannte Vierwalzengerüst 1 gemäß Fig. 1 besteht
aus einem kassettenartigen Ständer 2 mit einem Horizontal
walzenpaar 3 und einem Vertikalwalzenpaar 4, wobei alle Walzen
in einer gemeinsamen Vertikalebene angeordnet sind. Dabei sind
nur die Horizontalwalzen 3 1 und 3 2 des Horizontalwalzenpaares 3
angetrieben, wogegen die Vertikalwalzen 4 1 und 4² des Vertikal
walzenpaares 4 als Schleppwalzen arbeiten.
Sämtliche Walzen 3 1, 3 2 und 4 1, 4 2 haben - wie aus Fig. 2
deutlicher hervorgeht - voll ausgezogene Kalibereinschnit
te, die ein Kleeblatt-Kaliber 5 mit vier Ausbuchtungen 5 a
ergeben, die den Teilungsebenen E der Walzen zugeordnet
sind. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis Fig. 5
sind die Walzen mit ihren kaliberfreien Kegelflächen 6 nicht
anstellbar gegeneinander gefahren, was ein Vorspannen der
Walzen erlaubt. Im Rahmen der Erfindung ist dies jedoch
nicht zwingend erforderlich, denn - wie Fig. 1 zeigt -
können zwischen den Walzenpaaren 3 und 4 auch Walzspalte 7
vorhanden sein.
Die den Ausbuchtungen 5 a eines Kleeblatt-Kalibers 5 zugeord
neten Begrenzungsflächen 8 sind stets den Teilungsebenen E
bzw. den Walzspalten 7 lagemäßig zugeordnet und verlaufen
symmetrisch zu diesen Teilungseben bzw. Walzspalten. Die Be
grenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5 a sind mit einem Krüm
mungsradius 9 gleichmäßig gekrümmt, der kleiner ist als die
Entfernung 10 der Begrenzungsflächen 8 von der Kalibermitte M.
Einen vergleichsweise größeren Krümmungsradius 11 haben die
Arbeitsflächen 12 der zwischen den Ausbuchtungen 5 a liegenden
Einbuchtungen 5 b des Kleeblatt-Kalibers 5, die sich damit
über einen größeren Bogenwinkel α erstrecken als die Summe
der benachbarten Anteile der Begrenzungsflächen 8 der Aus
buchtungen 5 a einer jeden Walze. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 ist das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius 11 und
dem Krümmungsradius 9 etwa 1,4 : 1.
Die Lage des Krümmungsmittelpunktes 13 für den Krümmungs
radius 11 der Arbeitsflächen 12 der Einbuchtungen 5 b eines
jeden Kleeblatt-Kalibers 5 bestimmen die Höhenabnahme 14
gegenüber dem gestrichelt angedeuteten runden Einlaufquer
schnitt 15, der ein Anstichquerschnitt sein kann. Die Ab
messungen des Kleeblatt-Kalibers 5 sind so gewählt, daß die
Begrenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5 a in einer Entfer
nung 10 von der Kalibermitte M verlaufen, die gleich oder
- wie Fig. 2 zeigt - etwas größer ist als die ihnen zugeord
nete Umfangszone 15 a des Einlaufquerschnittes 15 bzw. des
Vorkalibers.
Für die benachbarten Walzen 3 2 und 4 1 sind in Fig. 2 die dem
Bogenwinkel α und der Höhenabnahme 14 zugeordneten Umfangs
zonen des Einlaufquerschnittes 15 schraffiert dargestellt,
die einer kräftigen Drückverformung mit entsprechender Längen
zunahme unterliegen. Wie durch Versuche festgestellt wurde,
finden in den Umfangszonen 15 a des Einlaufprofils 15 im Be
reich der Ausbuchtungen 5 a des Kleeblatt-Kalibers 5 keine
nennenswerten Breitenzunahmen statt, da das Kaliber 5 im Be
reich der Begrenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5 a unterfüllt
bleibt, d. h. daß hier auch keine Höhenabnahme stattfindet.
Dieses Phänomen ist nur so zu erklären, daß die Längenzunah
men, die den schraffierten Bereichen der Drückverformung auf
dem größten der Summe der vier Bogenwinkel α der Einbuch
tungen 5 b entsprechen, die benachbarten Bereiche der Ausbuch
tungen 5 a mitziehen, d. h. auch hier zu einer Längenzunahme
führen. Daher wird der Einlaufquerschnitt 15 nahezu breitungs
frei unter wesentlicher Drückverformung reduziert.
Zurückkommend auf das Verhältnis zwischen den Krümmungs
radien 11 und 9 ist zu bemerken, daß eine Vergrößerung des
Krümmungsradius 11 für die Arbeitsflächen 12 der Einbuchtun
gen 5 a bei gleicher Höhenabnahme 14 zu einer Vergrößerung des
Bogenwinkels α führt, unter dem sich die Arbeitsflächen 12
erstrecken, und zwar auf Kosten der den Ausbuchtungen 5 a zu
geordneten Umfangszonen 15 a des Einlaufquerschnittes 15.
Eine Vergrößerung des Verhältnisses zwischen dem Krümmungs
radius 11 und dem Krümmungsradius 9 führt somit zu einer
Verbreiterung der schraffiert dargestellten drückverformten
Zonen mit primärer Längenzunahme, die dann umso mehr auf die
schmaleren Bereiche der Ausbuchtungen 5 a ausstrahlt.
In Fig. 3 ist die Aufeinanderfolge von zwei Kleeblatt-Kali
bern für ebenfalls vier aufeinandergefahrende Walzenpaare 16
und 17 dargestellt. Auch hierbei laufen die Begrenzungsflä
chen 19 im Bereich der Ausbuchtungen 18 a des eingeschnittenen
Walzenpaare 16, 17 und in größerer Entfernung von der Kaliber
mitte M als die zugeordneten Umfangszonen 20 a des kleeblatt
förmigen, gestrichelt dargestellten Einlaufquerschnittes 20.
des Einlaufquerschnittes 20 im vorgeordneten Walzgerüst symme
trisch zu dessen Teilungsebenen E 1 verlaufen, sind die Walzen
paare 16, 17 nach Fig. 3 gegenüber den Walzenpaaren des nicht
dargestellten Vorgerüstes um den halben Teilungswinkel β
versetzt.
Die Aufeinanderfolge von Kleeblatt-Kalibern 20, 18 nach Fig. 3
zeigt deutlich, wie groß die drückverformten, schraffierten
Zonen in der Summe werden können, deren partielle Längenzu
nahmen auf die Bereiche der Kaliber-Ausbuchtungen 18 aus
strahlt.
Fig. 4 zeigt eine Kaliberfolge "Kleeblatt-Rund", wobei der ge
strichelt dargestellte kleeblattförmige Einlaufquerschnitt 22
das dem Kleeblatt-Kaliber 18 nach Fig. 3 entsprechende Auslauf
profil sein kann. Die das Rundprofil 23 tragenden Walzenpaa
re 24 und 25 sind mit ihren Teilungsebenen E 2 wiederum um
den halben Teilungswinkel β gegenüber den Teilungsebenen E
der Walzenpaare 16, 17 nach Fig. 3 versetzt. Auch für das
Rundkaliber 23 gilt, daß die den Teilungsebenen E 2 zuge
ordneten Begrenzungsflächen 26 in gleicher oder etwas
größerer Entfernung von der Kalibermitte M verlaufen als
die ihnen zugeordneten Umfangsflächen des Einlaufquerschnit
tes 22 mit der Zonenbreite 27.
Der die Walzenpaare 24, 25 verlassende Rundquerschnitt, ent
sprechend dem Rundkaliber 23, kann vom Durchmesser her ein
handelsüblicher runder Fertigquerschnitt sein, so daß es
sich empfiehlt, noch mindestens ein Rundkaliber als Maßwalz
kaliber nachzuordnen, um den Fertigquerschnitt in besonders
enger Toleranz abziehen zu können.
Fig. 5 zeigt drei aufeinandergefahrene Walzen 30, 31, 32,
in die ein Kleeblatt-Kaliber 33 mit drei Ausbuchtungen 33 a
eingeschnitten ist. Der gestrichelt dargestellte Einlauf
querschnitt 34 ist ein Rundquerschnitt.
Claims (5)
1. Kalibrierung für die Walzen von Walzgerüsten zum Walzen
von Vollquerschnitten, z. B. Stabstahl und Draht,
gekennzeichnet durch Kleeblatt-
Kaliber (5, 18, 33) mit gekrümmten Ausbuchtngen (5 a)
und Einbuchtungen (5 b) innerhalb einer auch Rundkali
ber (15, 23) umfassenden Kaliberreihe von Walzgerüsten (1)
mit drei oder mehr Walzen (3 1, 3 2, 4 1, 4 2; 16, 17; 24, 25;
30, 31, 32), die in der Kaliberreihe abwechselnd um einen
halben Teilungswinkel (β) gegeneinander versetzt sind,
wobei die Anzahl der "Blätter" oder Ausbuchtungen (5 a,
33 a) der Kleeblatt-Kaliber die Anzahl der Walzen bestimmt
und die den Teilungsebenen (E) bzw. den Walzspalten (7)
zugeordneten Begrenzungsflächen (8, 19, 26) eines Klee
blatt-Kalibers oder Rundkalibers (23) symmetrisch zu die
sen und in einer Entfernung von der Kalibermitte (M) ver
laufen, die gleich oder etwas größer ist als die den Be
grenzungsflächen zugeordnete Umfangsfläche (15 a, 20 a, 27)
des Einlaufquerschnittes (15, 20, 22) bzw. des Vorkalibers.
2. Kalibrierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Kleeblatt-Kaliber (5, 18) mit vier Ausbuchtungen (5 a, 18 a).
3. Kalibrierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Krümmungsradius (11) der Arbeits
flächen (12) der Einbuchtungen (5 b) der Kleeblatt-
Kaliber (5) größer ist als der Krümmungsradius (9)
der Begrenzungsflächen (8) der Ausbuchtungen (5 a) des
gleichen Kalibers, der seinerseits kleiner ist als die
Entfernung (10) zwischen dem ihm zugeordneten Kaliber
grund und der Kalibermitte (M).
4. Kalibrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rundkaliber am Ende der Kaliberreihe und in
nerhalb der Kaliberreihe an den Stellen (23) vorgese
hen sind, an denen Rundquerschnitte mit handelsüblichen
Durchmessern als Fertigquerschnitte walzbar sind.
5. Kalibrierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Rundkaliber aufeinander folgen.
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1988
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1989
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