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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Draht, insbesondere zur Herstellung von Draht mit
einem Durchmesser von weniger als 5,5 mm.
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Hintergrund
der Erfindung
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Als
herkömmliche
Verfahren zum Herstellen von Metalldraht sind ein Metallziehprozess,
ein Metallwalzprozess und ein kombinierter Prozess der beiden vorgenannten
bekannt. Das Metallziehverfahren ist hauptsächlich zur Herstellung von
Feindraht verwendet worden, wobei ein Werkstück nacheinander durch eine
Mehrzahl von Ziehlochplatten gezogen wird, wobei die Bemesseungswege
bzw. Dimensionierungsdurchgänge
nacheinander abnehmen. Andererseits wird bei dem Metallwalzprozess
ein Werkstück
nacheinander durch eine Mehrzahl von Walzenpaaren gewalzt, welche
abwechselnd so angeordnet sind, dass der Winkel zwischen den Walzenachsen
benachbarter Walzenpaare im Wesentlichen 90° beträgt. Dieser Prozess erreicht
eine höhere
Produktivität
im Vergleich mit dem Metallziehprozess.
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In
vielen Fällen
des Metallwalzprozesses weisen die zwei Walzen jedes Walzenpaares
auf ihren Walzoberflächen
Nuten bzw. Rillen auf, welche jeweils einen Dimensionierungsdurchgang
zum Bestimmen der Querschnittsgestalt des sich ergebenden Drahts
ausbilden. Durch Verwenden einer ovalen Gestalt des Dimensionierungsdurchgangs
für ein stromaufwärtiges Walzenpaar
und einer kreisförmigen
Gestalt eines Dimensionierungsdurchgangs für ein unterstromabwärtiges bei
benachbarten Walzenpaaren wird eine hohe Drahtproduktivität erreicht,
da die Flächenreduktion gegen
das Werkstück
bzw. dessen Material bei jedem Walzdurchgang zunimmt.
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Der
Metallwalzprozess weist jedoch ein Problem dahingehend auf, dass
das Werkstück
(oder der Draht) manchmal verdreht bzw. verdrillt wird, wenn es
von dem stromaufwärtigen
Walzenpaar in das stromabwärtige
eingeführt
wird. Die Tendenz, dass eine solche Verdrehung auftritt, ist in
dem Fall, dass die Gestalten der Dimensionierungsdurchgänge zwischen
stromaufwärtigem
und stromabwärtigem
Walzenpaar unterschiedlich sind, insbesondere in dem Fall einer
Kombination von oval/kreisförmigen
Dimensionierungsdurchgängen,
ziemlich hoch. Jedenfalls kann die Verdrehung bzw. Verdrillung des
Werkstücks
zu solchen Problemen wie einem unregelmäßigen Querschnitt des sich
ergebenden Drahts oder einem Abschneiden des Materials führen.
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Eines
von wirksamen Verfahren zum Verhindern einer Verdrehung des Werkstücks ist
die Verwendung von Hilfswalzenführungen
zum Führen
der Einführung
des Werkstücks
in das Walzenpaar. Die Größe der Walzenführungen
wird jedoch mit abnehmendem Durchmesser des sich ergebenden Drahts kleiner,
und es wird praktisch unmöglich,
solche Walzenführungen
zu verwenden, wenn der Durchmesser des Drahts weniger als 5,5 mm
beträgt,
so dass es als sehr schwierig angesehen wurde, Feindraht mit einem
Durchmesser von weniger als 5,5 mm durch den Metallwalzprozess herzustellen.
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Daher
wird in dem Prozess des Stands der Technik zum Herstellen eines
solchen Feindrahts zuerst das Werkstück auf den Durchmesser von
etwa 5,5 mm gewalzt, und danach durch Verwenden von Ziehlochplatten
auf einen gewünschten
Durchmesser von weniger als 5,5 mm gezogen. Dieser Prozess weist
jedoch einen Nachteil dahingehend auf, dass die hohe Produktivität des Metallwalzprozesses
reduziert ist, da der Metallziehprozess, dessen Produktivität ziemlich
gering ist, kombiniert werden sollte. Darüber hinaus kann der Metallziehprozess
nur für den
Kaltbearbeitungsprozess angewendet werden, so dass zum Herstellen
von Drähten
schwierig zu bearbeitender Materialien wie etwa Schnellarbeitsstahl oder
hochlegiertem Stahl zu jeder gewünschten
Anzahl von Ziehdurchgängen
ein Entspannungsglühen durchgeführt werden
sollte, so dass die Produktivität sich
weiter verschlechtert.
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Die
europäische
Patentoffenlegungsschrift Nr. 0 543 479 A1, deren Merkmale den Oberbegriff des
unabhängigen
Anspruchs 1 bilden, offenbart ein Walzwerk mit einer Mehrzahl von
entlang einer Werksdurchgangslinie angeordneten Walzenständern, wobei
jeder Walzenständer
wenigstens ein erstes Paar von Arbeitswalzen hierauf montiert aufweist. Eine
Oval/Rund-Bearbeitungssequenz wird durch Walzenpaare ausgeführt, die
zueinander um 90° verlagert
sind, so dass eine Oval/Rund-Bearbeitungssequenz durchgeführt wird,
wobei jedes Walzenpaar durch einen einzelnen Walzenständer getragen
wird. Jedes ungeradzahlige Walzenpaar (R1, R3, R5, ...) bearbeitet
einen runden Querschnitt in einen ovalen Querschnitt, während jedes
nachfolgende geradzahlig Walzenpaar (R2, R4, R6, ...) den ovalen
Querschnitt des jeweils vorangegangenen ungeradzahligen Walzenpaars
in einen runden Querschnitt arbeitet. Jeder herkömmliche ungeradzahlige Walzenständer, der
ein (oval walzendes) Walzenpaar aufweist, kann durch einen modifizierten
Walzenständer ersetzt
werden, der zwei Walzenpaare aufweist, welche beide in der gleichen
Richtung arbeiten. Ein Intervall "A" zwischen
dem vorhergehenden geradzahligen (rundwalzenden) Walzenpaarständer und
dem modifizierten Walzenständer
wird verringert, um einer Verdrehungstendenz des Drahts Rechnung
zu tragen.
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Weitere
Informationen über
den Stand der Technik können
in der europäischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 0 519 470 A2 gefunden werden, welche
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Draht eines
Durchmessers von 5 mm oder weniger offenbart, welches ein kontinuierliches
Walzwerk mit einer Mehrzahl von nacheinander angeordneten Ständern mit
vier rund genuteten Walzen verwendet, wobei die vier genuteten Walzen
zwischen benachbarten Vierfachwalzenständern um 45° relativ zueinander um die Durchgangslinie
herum verlagert sind und der Abstand von Mitte zu Mitte der benachbarten
Walzenständer,
gemessen in der Richtung der Durchgangslinie, nicht größer als
das Fünfzigfache des
Durchmessers des Stabs beträgt.
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Die
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen von Draht mit einem Durchmesser von weniger als 5,5
mm anzubieten, welche eine hohe Produktivität und eine hohe Drahtqualität erreichen,
indem eine Verdrillungstendenz des Werkstücks weiter unterdrückt wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und
27 erreicht. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen
der Erfindung bilden den Gegenstand in der von diesen abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung der unabhängigen
Ansprüche 1
und 27 stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
von Draht durch Walzen eines Werkstücks bzw. dessen Materials nacheinander
mit einem ersten Walzenpaar und einem zweiten Walzenpaar, die in
der Zufuhr- bzw. Zuführungsrichtung
des Werkstücks
voneinander entfernt beabstandet angeordnet sind, bereit. Eine Winkellage
von Drehachsen des ersten Walzenpaars unterscheidet sich von der des
zweiten Walzenpaars, so dass das Werkstück jeweils in unterschielichen
Richtungen gewalzt und die Gestalt und/oder Lagebeziehung jeweiliger
Walzen des ersten und des zweiten Walzenpaars derart ausgebildet
ist, dass sich die Gestalt des Querschnitts des gewalzten Drahts
nach dem ersten Walzenpaar von der nach dem zweiten Walzenpaar unterscheidet.
Das erste und das zweite Walzenpaar sind derart angeordnet, dass
ein Verhältnis
von L/D, wobei L der Mittenabstand zwischen dem ersten und dem zweiten
Walzenpaar und D der nach Walzen des zweiten Walzenpaars ist, weniger
als 30 beträgt.
Die Gestalt und/oder Lagebeziehung jeweiliger Walzen des ersten
und zweiten Walzenpaars sind derart ausgebildet, dass nach dem zweiten
Walzenpaar erhaltener Draht einen im Wesentlichen runden oder quadratischen
Querschnitt und einen resultierenden Durchmesser D von weniger als
5,5 mm aufweist.
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Durch
voneinander beabstandetes Anordnen des ersten und des zweiten Walzenpaars
mit L/D von weniger als 30 kann das Werkstück wirksam vor einer Verdrillung
während
eines Walzens geschützt werden,
ohne irgendwelche Walzenführungen
zu verwenden, wodurch eine Herstellung von Draht mit einem Durchmesser
von weniger als 5,5 mm durch einen Metallwalzprozess ermöglicht wird
und eine sehr hohe Effizienz zur Herstellung eines solchen Feindrahts
im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren
wie etwa dem Metallziehprozess erreicht wird.
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Des
weiteren ist die Flächenreduktion
des Werkstücks,
die durch jedes Walzenpaar erreicht wird, in einem Bereich von 5–35% festgelegt.
Die Flächenreduktion
von weniger als 5% führt
zu einer schlechten Drahtproduktivität, und eine solche, die 35% überschreitet,
bewirkt einen übermäßigen Bearbeitungsgrad,
was zur Erzeugung von Fehlern in dem Werkstück oder der Beschädigung der
Walzen führen
kann. Die Flächenreduktions
ist vorzugsweise in einem Bereich von 10–35% festgelegt.
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Die
Vorrichtung dieser Erfindung weist ein erstes und ein zweites Walzenpaar
auf. Wenigstens eines dieses ersten und zweiten Walzenpaares kann so
konstruiert sein, dass es zwei Walzen aufweist, von denen jede eine
Nut bzw. Rille auf der Umfangsoberfläche hiervon zum Ausbilden eines
Dimensionierungsdurchgangs bzw. Bemessungswegs aufweist, welcher
die Querschnittsgestalt des Drahts bestimmt. Gemäß dieser Konstruktion kann
der Querschnitt des Drahts in einer gewünschten Gestalt präzise ausgebildet
werden. Die Optimierung der Gestalten der Dimensionierungsdurchgänge des
ersten und des zweiten Walzenpaars kann bei Aufrechterhalten einer
hohen Maßgenauigkeit
und eines guten Bearbeitungszustands des Drahts die Drahtproduktivität verbessern,
da für
jeden Walzdurchgang eine hohe Flächenreduktion
erzielt werden kann.
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Zum
Erhalten eines Drahtdurchmessers von weniger als 5,5 mm ist die
Breite der Nuten auf weniger als 7 mm für das erste Walzenpaar und
weniger als 6 mm für
das zweite Walzenpaar festgelegt. Andererseits kann der Draht durch
Verwenden eines Walzenpaars mit glatten Walzoberflächen ohne
Nuten hergestellt werden. In diesem Fall beträgt der zwischen zwei Walzen
ausgebildete Zwischenraum weniger als 7 mm für das erste Walzenpaar und
weniger als 6 mm für
das zweite Walzenpaar. In beiden Konstruktionen ist der Mittenabstand
zwischen dem ersten und dem zweiten Walzenpaar L auf weniger als 50
mm festgelegt. Eine benachbarte Anordnung des ersten und des zweiten
Walzenpaars mit dem Mittenabstand L von weniger als 50 mm kann das
Werkstück
wirksam vor einer Verdrehung während
des Walzens schützen.
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Um
das Werkstück
vor einer Verdrehung zu schützen,
wird der Mittenabstand L vorzugsweise so klein wie möglich mit
einem Abstand, in welchem keine gegenseitige Beeinflussung zwischen
den benachbarten Walzenpaaren auftritt, festgelegt. Insbesondere
kann der Mittenabstand L gemäß dem Außendurchmesser
jeder Walze festgelegt werden. Wenn der Außendurchmesser d der Walzen
des ersten Walzenpaars der gleiche ist wie der des zweiten Walzenpaars,
ist das Verhältnis
L/d vorzugsweise auf weniger als 1,2 und in besonders bevorzugter
Weise auf weniger als 1,0 festgelegt.
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Das
erste und das zweite Walzenpaar können abwechselnd so angeordnet
sein, dass der Winkel zwischen den Drehachsen hiervon im Wesentlichen
90° beträgt. Genauer
gesagt, kann das erste Walzenpaar in der Art konstruiert sein, dass
es das Werkstück
so walzt, dass das Querschnittsmaß des Werkstücks in einer
Richtung der Walzreduktion D1 kürzer
wird als in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Walzreduktion
D2, und das zweite Walzenpaar das Werkstück so walzt, dass das Verhältnis der
Maße D2/D1
verringert wird. Gemäß dieser
Konfiguration kann für
jeden Walzdurchgang eine hohe Flächenreduktion
erzielt werden, wodurch sich die Drahtproduktivität verbessert.
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Die
Dimensionierungsdurchgänge
können
in unterschiedlichen Gestalten zwischen dem ersten und dem zweiten
Walzenpaar ausgebildet sein, wodurch sich die Drahtproduktivität verbessert,
während
eine hohe Maßgenauigkeit
und ein guter Bearbeitungszustand aufrecht erhalten werden. Beispielsweise
kann der Dimensionierungsdurchgang für das erste Walzenpaar in einer
ovalen Gestalt und für
das zweite Walzenpaar in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet
sein. Eine solche Konfiguration der Dimensionie rungsdurchgänge erzielt
eine hohe Maßgenauigkeit
und Produktivität
von Draht mit einem kreisförmigen
Querschnitt.
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Die
Vorrichtung kann so konstruiert sein, dass eine Mehrzahl von Walzenpaareinheiten,
von denen jede das erste und das zweite Walzenpaar aufweist, in
der Zufuhrrichtung des Werkstücks
angeordnet sein können,
und das Werkstück
nacheinander durch die Walzenpaareinheiten gewalzt werden kann.
Gemäß einer
solche Konfiguration kann das Werkstück nacheinander so gewalzt
werden, dass Feindraht auch aus einem Werkstück mit einem großen Querschnitt
hergestellt werden kann.
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Der
Enddurchmesser des hergestellten Drahts ist vorzugsweise in einem
Bereich von 1,30–5,40
mm zur Erzielung hoher Maßgenauigkeit des
Drahts und zum Unterdrücken
der Häufigkeit
von Fehlern in dem resultierenden Draht festgelegt, wodurch die Überlegenheit
in der Drahtproduktivität
gegenüber
dem herkömmlichen
Verfahren wie etwa dem Metallziehprozess sehr signifikant wird.
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Obwohl
die Vielfalt des Materials des Werkstücks nicht auf ein bestimmtes
beschränkt
ist, ist diese Erfindung insbesondere vorteilhaft zur Herstellung
von Draht aus schwierig zu bearbeitenden Materialien auf Eisenbasis
wie etwa Hochgeschwindigkeitswerkzeugstählen bzw. Schnellarbeitsstählen, nicht
rostenden Stählen
und anderen hoch legierten Stählen,
deren effiziente Herstellung als schwierig angesehen worden ist.
Jedoch kann diese Erfindung auch auf alle anderen Materialien auf
Eisengrundlage wie etwa Flussstähle,
Kaltarbeits-Kohlenstoffstähle, legierte
Werkzeugstähle
und Metalle, die nicht auf Eisen basieren, wie etwa Ni-Legierung
und Ti-Legierung (beispielsweise Formgedächtnislegierungen auf Ni-Ti-Basis)
usw angewendet werden.
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Die
Walztemperatur des Werkstücks
kann in beliebiger Weise entsprechend der Vielfalt hiervon gewählt werden.
Für ein
Material mit einem hohen Verformungswiderstand bei Raumtemperatur
ist zur Verbesserung der Drahtproduktivität eine hohe Walztemperatur
vorzuziehen, da der Verformungswiderstand abnimmt, wodurch die Flächenreduktion
zunimmt. Ferner kann eine solch hohe Walztemperatur den Anstieg
in den Bearbeitungsspannungen gemäß der Erholung oder der Rekristallisierung
des Werkstückmaterials
während
des Walzens unterdrücken, so
dass kein Prozessglühen
zur Entspannung oder zur Reduzierung der Härte erforderlich ist, wodurch der
Vorteil in der Produktivität
signifikanter wird.
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In
dem Fall eines Werkstückmaterials
auf Eisenbasis wird die Temperatur des Materials, wenn es in das
erste Walzenpaar eingeführt
wird, vorzugsweise in eine Bereich von 400–1300°C eingestellt. Die Temperatur
unterhalb von 400°C
macht die Wirkung einer Verringerung des Verformungswiderstands
unzureichend, und die oberhalb von 1300°C bewirkt eine übermäßige Erweichung
des Werkstücks,
was zu einem Krümmen
oder Verdrehen hiervon führt,
so dass normales Walzen unmöglich
wird.
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In
dem Fall der Verwendung einer Mehrzahl von Walzenpaareinheiten zum
aufeinanderfolgenden Walzen des Werkstücks kann die Temperatur des Materials
in dem zuvor erwähnten
Temperaturbereich aufrecht erhalten werden, wenn es in das erste Walzenpaar
der ersten Einheit eingeführt
wird.
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Verschiedene
Arten von Werkstücken
können
weitere bevorzugte Temperaturbereiche zum Walzen aufweisen. Beispielsweise
wird Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl vorzugsweise in einem Bereich
von 800–1150°C gewalzt.
Eine Walztemperatur unterhalb von 800°C verschlechtert nicht nur den
Verformungswiderstand des Materials, sondern auch die Verformbarkeit,
Zähigkeit
und Härte nach
Abkühlen
des Materials, da aufgrund einer Karbidspaltung Mikroporen in dem
Gefüge
des Materials ausgebildet werden. Andererseits verursacht eine Temperatur
oberhalb von 1150°C
eine Karbidvergröberung
in dem Gefüge
des Materials, was die Festigkeit des erhaltenen Drahts reduziert.
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Der
Walzprozess gemäß dem Verfahren
dieser Erfindung kann Schritte eines kontinuierlichen Entfernens
von auf dem Werkstück
ausgebildetem Zunder bei der Zufuhr durch Verwenden einer in dem Weg
der Bearbeitungszufuhr angeordneten Entzunderungsvorrichtung und
Erwärmen
des Werkstücks nach
der Entfernung des Zunders durch Verwenden einer Heizvorrichtung,
welche eine mit dem Werkstück
in Verbindung stehende Elektrode aufweist, die eine kontinuierliche
Zufuhr hiervon ermöglicht
und zur Widerstandsheizung des Werkstücks einen elektrischen Strom
durch die Elektrode in das Werkstück swendet, aufweisen. Das
erwärmte
Werkstück
wird durch Verwenden eines Walzwerks bzw. einer Walzstraße so gewalzt,
dass der resultierende Durchmesser des Drahts geringer als 5,5 mm
ist. Nachdem der auf dem Werkstück
ausgebildete Zunder vorläufig entfernt
und dann durch ein Widerstandsheizverfahren durch die Elektrode
erwärmt
wird, wird der Kontakt zwischen dem Werkstück und der Elektrode zuverlässig und
stabil, und eine Funkenbildung hierzwischen wird unterdrückt, so
dass eine hohe Qualität eines
Feindrahts mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden kann.
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Der
Erwärmungsschritt
kann so ausgeführt werden,
dass das Werkstück
bei der Zufuhr durch eine Heizvorrichtung erwärmt wird, welche in dem Weg
des Transports angeordnet ist und eine Induktionsheizspule aufweist.
Diese Konfiguration sieht keine Elektrode vor, die mit dem Werkstück in Kontakt ist,
so dass während
Erwärmung
kein Funke ent steht, wodurch ein Feindraht mit hoher Qualität und hoher
Ausbeute hergestellt werden kann.
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Der
Abstand zwischen der Heizvorrichtung und dem Walzwerk ist vorzugsweise
auf weniger als 4 m festgelegt. Bei dem Warmwalzprozess für Feindraht
neigt das erwärmte
Werkstück
aufgrund seines geringen Durchmessers dazu, schnell abgekühlt zu werden.
In diesem Fall weisen schwierig zu bearbeitende Materialien wie
etwa Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstähle bzw. Schnellarbeitsstähle, nicht
rostende Stähle,
Superlegierungen, Ti-Legierungen (beispielsweise Formgedächtnislegierungen auf
Ti-Ni-Basis) usw. ausgesprochen enge Temperaturbereiche auf, die
sich zum Warmwalzen eignen, und sind für das Auftreten von Rissen
oder anderen Fehlern während
des Walzens anfällig,
wenn das Material unter den optimalen Temperaturbereich abgekühlt wird.
Wenn jedoch der Abstand auf weniger als 4 m festgelegt ist, kann
das Werkstück
unmittelbar in die Walzenpaare eingeführt werden, so dass das Abkühlen des
Materials und hiermit in Verbindung stehende Fehler wirksam verhindert
werden können.
Der Abstand zwischen der Heizvorrichtung und einem Walzwerk ist
besonders bevorzugt auf weniger als 3 m festgelegt.
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Die
Vorrichtung zum Durchführen
des oben erwähnten
Walzverfahrens kann das vorgenannte Walzwerk und die nachstehenden
Elemente aufweisen:
- (1) eine Entzunderungsvorrichtung,
welche in dem Zufuhrweg des Werkstücks angeordnet ist und den
auf dem Werkstück
ausgebildeten Zunder in kontinuierlicher Zufuhr kontinuierlich entfernt;
und
- (2) eine Vorrichtung zum Erwärmen
des Werkstücks
nach der Entfernung des Zunders, welche eine das Werkstück berührende Elektrode
aufweist, welche die Zufuhr hiervon und das Senden elektrischen
Stroms in das Werkstück
durch die Elektrode zur Widerstandsheizung des Werkstücks ermöglicht.
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Die
Entzunderungsvorrichtung kann eine Abstrahlvorrichtung aufweisen,
welche den Zunder durch Aufstrahlen eines Stroms abrasiver Partikel
auf die Oberfläche
des Werkstücks
in kontinuierlicher Zufuhr entfernt. Gemäß dieser Konstruktion kann
der Zunder auf der Oberfläche
des Werkstücks
wirksam entfernt werden.
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Die
Heizvorrichtung kann so konstruiert sein, dass sie eine Rollenelektrode
aufweist, die mit dem Werkstück
in Kontakt steht und einen elektrischen Strom in das Werkstück für dessen
Widerstandsheizung sendet, und einen Andrückmechanismus, welcher die
Rollenelektrode gegen das Werkstück drängt. Gemäß dieser
Konstruktion wird der Kontakt zwischen der Rollenelektrode und dem
Werkstück zuverlässiger.
In diesem Fall ist vorzugsweise eine Nut auf der Umfangsoberfläche der
Rollenelektrode ausgebildet, um die Zuführung des Werkstücks zu führen. Der
Andrückmechanismus
kann als ein Federmechanismus oder als ein Druckzylindermechanismus,
der einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder aufweist, konstruiert
sein. Der Druckzylindermechanismus, der einen Luftzylinder aufweist,
ist insbesondere vorzuziehen, da der Andrückdruck der Rollenelektrode
gegen das Werkstück leicht
eingestellt werden kann.
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Die
Heizvorrichtung kann so aufgebaut sein, dass sie eine Induktionsheizspule
zum Erwärmen des
Werkstücks
in kontinuierlicher Zufuhr aufweist, welche auf dem Weg der Zuführung angeordnet
ist.
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Die
Walzreduktion gegen das Werkstück durch
jedes Walzenpaar kann entsprechend der Vielfalt des Werkstücks variiert
werden, und das Verhältnis
R1/R2, wobei R1 und R2 Drehzahlen in dem ersten bzw. dem zweiten
Walzenpaar sind, kann gemäß der Walzreduktion
eingestellt werden. In diesem Fall können die Walzreduktion und
das Verhältnis
R1/R2 gemäß der Torsionssteifigkeit
des Werkstücks
variiert werden. Die Funktion und Wirkung dieser Konfiguration ist
wie folgt.
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Die
Wahrscheinlichkeit eines Auftretens der Drahtverdrehung hängt insbesondere
von der Torsionssteifigkeit des Werkstücks ab. Wie beispielsweise in 30(a) gezeigt, wird das
Werkstück
(A1) dann, wenn die Walzreduktion für das erste Walzenpaar erhöht ist,
in hohem Maße
in der Richtung der Kompression (oder des Walzens) zwischen den
Walzen verformt. Die resultierende Gestalt des Querschnitts des
Werkstücks
hat entlang der Richtung senkrecht zu der Kompression verlängert zu
sein und ein signifikantes Drillmoment auf das Werkstück zu bewirken, wenn
ein sekundäres
Walzen in der Richtung, die die primäre kreuzt, durchgeführt wird.
Dies bedeutet, dass ein Werkstück
mit einer niedrigen Torsionssteifigkeit dafür anfällig ist, verdreht zu werden,
wenn die Walzreduktion für
das erste Walzenpaar erhöht
ist. Daher kann eine solche Verdrehung des Drahts wirksam verhindert
werden, indem die Walzreduktion entsprechend der Vielfalt des Werkstücks, insbesondere der
Torsionssteifigkeit hiervon, eingestellt wird.
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In
diesem Fall bewirkt eine Änderung
in der Walzreduktion an dem ersten Walzenpaar eine Änderung
der an diesem erzielten Flächenreduktion,
so dass die Zufuhrrate des Werkstücks von dem ersten Walzenpaar,
d. h. die Zufuhrrate an das zweite Walzenpaar, auch geändert werden
sollte. Daher kann durch Ändern
der Drehzahl des zweiten Walzenpaars entsprechend der Änderung
in der Zufuhrrate des Werkstücks,
d. h. durch Ändern
des Verhältnisses R1/R2,
das Walzen auf dem Werkstück
glatt durchgeführt
werden, selbst wenn die Walzreduktion variiert wird.
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Andererseits
kann der resultierende Drahtdurchmesser in einem gewünschten
Bereich durch Ändern
der Walzreduktionen in dem ersten und dem zweiten Walzenpaar gegen
das Werkstück
in einem entsprechenden Bereich variiert werden. Gemäß diesem
Aufbau liegt keine Notwendigkeit vor, gegenwärtige Walzen durch andere mit
einer unterschiedlichen Konfiguration des Dimensionierungsdurchgangs
zu ersetzen, um den Drahtdurchmesser zu ändern, wodurch Drähte mit
verschiedenen Durchmessern effizient hergestellt werden können.
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In
dem Fall, dass das Verhältnis
der Walzendrehzahlen R1/R2 auf einen gewünschten Wert festgelegt ist,
kann die Gesamtwalzreduktion gegen das Werkstück durch das erste und das
zweite Walzenpaar so variiert werden, dass die resultierende Änderung
in der Flächenreduktion
des Werkstücks
innerhalb 10% liegt. Selbst wenn die Walzreduktion bei einem festgelegten
Wert R1/R2 geändert
wird, kann das Walzen in einem ausgezeichneten Zustand aufrecht
erhalten werden. Mit anderen Worten, der Drahtdurchmesser kann geändert werden,
ohne den Dimensionierungsdurchgang des Walzenpaars zu ändern, solange
die Änderung
der Flächenreduktion innerhalb
von 10% liegt. Dies trägt
in signifikanter Weise zur Erhöhung
der Produktivität
von Drähten mit
unterschiedlichen Durchmessern bei. In diesem Fall wird die Änderung
in der Flächenreduktion
innerhalb 7% gehalten.
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Falls
das Verhältnis
R1/R2 gemäß dem Wert der
Gesamtwalzreduktion gegen das Werkstück variiert wird, kann die
Gesamtwalzreduktion so variiert werden, dass die resultierende Änderung
in der Flächenreduktion
des Werkstücks
bis zu 40% beträgt. Wenn
die Walzreduktion eine bestimmte obere Grenze überschreitet, steigt die Flächenreduktion
an dem ersten Walzenpaar an, wodurch der Anstieg in der Zufuhrrate
des Werkstücks
von dem ersten Walzenpaar, d. h. an das zweiten Walzenpaar, nicht
länger vernachlässigbar
ist. Falls jedoch das Walzendrehzahlverhältnis R1/R2 gemäß der Änderung
in der Transportgeschwindigkeit geändert wird, kann das Walzen
auch dann glatt durchgeführt
werden, wenn die Walzreduktion in einem solchen weiteren Bereich geändert wird.
In diesem Fall werden die Gestalten und/oder Größen eines Dimensionierungsdurchgangs
des ersten und des zweiten Walzenpaars vorzugsweise gemäß dem Wert
der Gesamtwalzreduktion gegen das Werkstück geändert, um die Querschnittsgestalt
des resultierenden Drahts in einem guten Zustand zu halten.
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In
dem Fall eines Änderns
von R1/R2 kann das erste und das zweite Walzenpaar durch eine gemeinsame
Antriebseinrichtung jeweils durch ein erstes und ein zweites Untersetzungsgetriebesystem angetrieben
werden, und das Untersetzungsverhältnis zwischen Ständern Q1/Q2,
wobei Q1 das Untersetzungsverhältnis
des ersten Untersetzungsgetriebesystems ist und Q2 das Untersetzungsverhältnis des
zweiten Untersetzungsgetriebesystems ist, kann zur Änderung
des Verhältnisses
R1/R2 variiert werden. Gemäß dieser
Ausführungsform
wird für
das erste und das zweite Walzenpaar eine gemeinsame Antriebseinrichtung
verwendet, so dass die Konstruktion der Vorrichtung einfach wird.
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Des
weiteren können
in einer Konfiguration, in welcher eine Mehrzahl von Walzenpaareinheiten, von
denen jede das erste und das zweite Walzenpaar aufweist, in der
Zufuhrrichtung des Werkstücks
angeordnet sind und das Werkstück
in jeder Walzenpaareinheit nacheinander gewalzt wird, die Untersetzungsverhältnisse
zwischen Ständern
Q1/Q2 der Walzenpaareinheiten synchron geändert werden. Mit dieser Konstruktion
werden, wenn das Untersetzungs verhältnis zwischen Ständern auf
einem gewünschten
Wert für
eine der Walzenpaareinheiten festgelegt ist, die Untersetzungsverhältnisse
zwischen Ständern
für andere
Walzenpaare ebenfalls synchron auf entsprechende Werte festgelegt.
Gemäß dieser
Konstruktion können
auch in dem Fall einer Verwendung vieler Walzenpaareinheiten die Walzreduktionen
und Untersetzungsverhältnisse zwischen
Ständern
entsprechend der Torsionssteifigkeit des Werkstücks usw. leicht geändert werden.
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Die
Zwischenräume
zwischen den zwei Walzen des ersten und des zweiten Walzenpaares
können
durch einen Walzenabstandseinstellmechanismus, der die zwei Walzen
jedes Walzenpaars relativ aufeinander zu und voneinander weg in
der Richtung der Walzenreduktion bewegt geändert werden. Ein solcher Walzenabstandeinstellmechanismus
kann so aufgebaut sein, dass er Lagerabschnitte, welche die Wellen
der zwei Walzen jeweils drehbar lagern, und einen Lagerdrehmechanismus,
welcher jeden Lagerabschnitt jeweils um eine jeweils von einer entsprechenden
Walzenachse in entgegengesetzter Richtung abweichende, exzentrische
Achse dreht, aufweist, wodurch die zwei Walzen relativ aufeinander zu
und voreinander weg bewegt werden. Diese Konfiguration erzielt einen
einfachen und kompakten Mechanismus zum Ändern des Walzenabstands.
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Der
Lagerdrehmechanismus für
das erste Walzenpaar kann stromaufwärts des ersten Walzenpaares
angeordnet sein, und der für
das zweite Walzenpaar kann stromabwärts des zweiten Walzenpaares
angeordnet sein. Diese Konfiguration ist zur Erzielung einer nahen
Anordnung des ersten und des zweiten Walzenpaares mit einem Mittenabstand
L innerhalb von 50 mm bevorzugt, da kein Lagerdrehmechanismus zwischen
diesen Walzenpaaren angeordnet ist, so dass es keine Notwendigkeit
gibt, Hilfswalzenführungen
zum Führen
des Werkstücks
in das zweite Walzenpaar vorzubereiten.
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Der
Lagerdrehmechanismus kann so konstruiert sein, dass er erste Zahnradabschnitte,
welche jeweils auf den Umfängen
der Lagerabschnitte der zwei Walzen ausgebildet sind, zweite Zahnradabschnitte,
von denen jeder in einen entsprechenden ersten Zahnradabschnitt
eingreift, und einen Antriebsmechanismus, welcher die zweiten Zahnradabschnitte
sychron in einander entgegengesetzten Richtungen dreht, aufweist.
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Die
zweiten Zahnradabschnitte können
insbesondere als Schnecken ausgebildet sein, welche axial auf einer
Schneckendrehwelle mit einem vorbestimmten Abstand entlang der Längsrichtung
hiervon ausgebildet sind und deren Windungen in einander entgegengesetzten
Richtungen ausgebildet sind. Der Antriebsmechanismus treibt die
Schneckendrehwelle zur gemeinsamen Drehung der Schnecken an. Diese Konfiguration
erzielt eine einfache und kompakte Konstruktion des Lagerdrehmechanismus.
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In
einer weiteren spezifischen Konstruktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung
weist der Lagerabschnitt Lagergehäuse, welche entsprechend beiden
Endabschnitten jeder Walzenwelle angeordnet sind und von denen jedes
ein sich entlang der Walzenwelle erstreckendes Lageraufnahmeloch
aufweist, wobei in jedem der Lageraufnahmelöcher ein Lagerhauptkörper aufgenommen
ist, auf. In dieser Konstruktion ist in jedem Lagerhauptkörper eine
Lagerbohrung derart ausgebildet, dass die Mitte der Lagerbohrung
von der Rotationsachse des Lagerhauptkörpers abweicht. Jeder Endabschnitt
jeder Walzenwelle ist in der Lagerbohrung drehbar gelagert, und der
Lagerhauptkörper
weist den ersten Zahnradabschnitt auf seinem Umfang auf und wird
durch die in den ersten Zahnradabschnitt eingreifende Schnecke um
eine exzentrische Achse, welche von der Rotationsachse der Walze
abweicht, gedreht.
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Die
Lagerbohrung des ersten Walzenpaares kann in dem Lagerhauptkörper in
stromabwärtiger Richtung
von seiner Rotationsachse abweichend ausgebildet sein, und die Lagerbohrung
des zweiten Walzenpaares kann in dem Lagerhauptkörper in stromaufwärtiger Richtung
von seiner Rotationsachse abweichend ausgebildet sein. Zusätzlich kann jede
entsprechende Schneckendrehwelle in gleicher Weise angeordnet sein.
Diese Konfiguration ist zur Erzielung der nahen Anordnung des ersten
und des zweiten Walzenpaares bevorzugt.
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Wenigstens
eines des ersten und des zweiten Walzenpaares kann mit einem Walzenschubeinstellmechanismus
ausgestattet sein, welcher die zwei Walzen relativ in der Schubrichtung
hiervon bewegt und diese zwei Walzen an einer beliebigen Position
in der Schubrichtung hält.
Wie in 19(b) gezeigt,
ist die Schubverschiebung zwischen zwei Walzen des Walzenpaares
einer der Hauptfaktoren bei der Verursachung einer Drahtverdrehung
während eines
Walzens. In diesem Fall wird, wie in 19(a) gezeigt,
falls diese zwei Walzen (101a, 101b) präzise positioniert
sind, die Abstandslinie (U1, U2) zwischen den inneren Oberflächen der
Nuten (161a, 161b) der zwei Walzen durch die Mitte
(O) des Dimensionierungsdurchgangs (161c) einheitlich,
wodurch eine einheitliche Kompression gegen das Werkstück bereitgestellt
wird. Daher wird ein Auftreten der Verdrehung des Werkstücks schwierig,
nachdem des Drillmoment gegen das Werkstück unterdrückt wird.
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Eine
solche Einstellung der zwei Walzen in der Schubrichtung kann durch
Verwendung des Walzenschubeinstellmechanismus durchgeführt werden, und
die Schubverschiebung in diesen zwei Walzen kann durch eine Einstellung
der Po sition jeder Walze (nachstehend: Schubeinstellung) aufgelöst werden. Andererseits
kann eine solche Walzenverschiebung in der Schubrichtung eine Unregelmäßigkeit
der Querschnittsgestalt des resultierenden Drahts verursachen. Die
zuvor erwähnte
Schubeinstellung der Walzen kann jedoch gleichzeitig ein solches
Problem auflösen.
Des weiteren kann auch dann, wenn die Oberflächengenauigkeit des Dimensionierungsdurchgangs
nicht sehr hoch ist, ein bestimmtes Niveau der Maßgenauigkeit
des Drahts durch eine solche Schubeinstellung sichergestellt werden.
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Der
Walzenschubeinstellmechanismus kann so konstruiert sein, dass er
einen feststehenden Lagerabschnitt, welcher für wenigstens eine der zwei Walzen
vorgesehen ist und die Walzenwelle drehbar und in ihrer Schubrichtung
beweglich hält,
und einen Walzenschiebemechanismus, welcher mit einem Endabschnitt
der Walzenwelle verbunden ist und die Walzenwelle in der Schubrichtung
gegen den Lagerabschnitt schiebt, aufweist.
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Der
Walzenschiebemechanismus kann einen Wellenhalter, mit welchem der
Endabschnitt der Walzenwelle verbunden ist und welcher zusammen mit
der Walzenwelle in der Schubrichtung verschieblich ist, und einen
Einstellschraub- bzw. Einstellschraubenmechanismus, welcher mit
dem Wellenhalter direkt oder indirekt mit einem anderen Bauteil verbunden
ist und den Wellenhalter in der Schubrichtung gemäß seiner
Einschraub- oder Ausschraubbetätigung
bewegt, aufweisen. Gemäß der Betätigung eines
solche Einstellschraubenmechanismus kann die Schubeinstellung der
Walzen leicht durchgeführt werden.
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Eine
weitere spezifische Konfiguration kann wie folgt konstruiert sein.
Der Lagerabschnitt weist einen Lagerhauptkörper auf, welcher ein Durchgangsloch
als eine Lagerbohrung in der Richtung der Walzenwelle aufweist und den
einen Endabschnitt der Walzenwelle in dem Durchgangsloch trägt. Der
Wellenhalter ist in dem Durchgangsloch mit der Walzenwelle in der
Schubrichtung beweglich. Der Wellenhalter weist einen wellenartig
hervorstehenden Abschnitt auf, welcher sich entlang der axialen
Richtung der Walzenwelle in dem Durchgangsloch erstreckt und dessen
Endabschnitt außerhalb
von der entsprechenden Öffnung
des Durchgangslochs hervorsteht. Auf der Innenseite des Durchgangslochs
ist ein Muttergewindeabschnitt auf dem Endabschnitt hiervon ausgebildet,
welcher zu der Öffnung
führt.
Ein Schraubengewindebauteil ist in einer Position auf dem Muttergewindeabschnitt
geschraubt, die dem dazwischen liegenden Teil des wellenartig hervorstehenden
Abschnitts entspricht. Ein Stopper ist auf dem wellenartig hervorstehenden
Abschnitt montiert, um eine Relativbewegung des Schraubengewindebauteils
auf dem wellenartig hervorstehenden Abschnitt in der axialen Richtung
hiervon zu verhindern. Der Einstellschraubenmechanismus bewegt den Wellenhalter
und die Walzenwelle in der Schubrichtung zusammen mit dem Schraubengewindebauteil gemäß der Drehung
des Schraubengewindebauteils. Gemäß dieser Konfiguration wird
der Einstellschraubenmechanismus kompakt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den begleitenden Zeichnungen:
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ist 1 eine perspektivische Ansicht,
welche den Hauptteil einer Ausführungsform
der Vorrichtung dieser Erfindung präsentiert;
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ist 2 eine schematische Ansicht,
welche die Querschnittsgestalt des Dimensionierungsdurchgangs des
ersten und des zweiten Walzenpaares präsentiert;
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ist 3 eine Draufsicht, welche
den Hauptteil der Ausführungsform
dieser Erfindung präsentiert;
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ist 4 eine Querschnittseitenansicht,
welche eine Ausführungsform
dieser Erfindung präsentiert;
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ist 5 eine schematische Draufsicht,
welche den Lagerdrehmechanismus in 4 präsentiert;
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ist 6 eine Querschnittsseitenansicht
des ersten Walzenständers;
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ist 7 eine Vorderansicht, welche
die Anordnung des Lagerhauptkörpers
und der Schneckendrehwelle präsentiert;
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ist 8 eine schematische Seitenansicht von 7;
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ist 9 eine schematische Draufsicht,
welche die Zustände
des ersten Walzenpaares zum Walzen von Drähten mit verschiedenen Durchmessern präsentiert;
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ist 10 eine schematische Ansicht,
welche verschiedene Modifikationen der Gestalt des Dimensionierungsdurchgangs
präsentiert;
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ist 11 eine schematische Ansicht,
welche ein anderes Beispiel der Änderung
des Querschnittsprofils eines Werkstücks präsentiert;
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ist 12 eine Draufsicht, welche
eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Walzenpaareinheiten konzeptionell
präsentiert;
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ist 13 eine schematische Ansicht,
welche mehrere Beispiele der Änderung
des Querschnittprofils eines Werkstücks gemäß einem aufeinanderfolgenden
Walzen durch die mehreren Walzenpaareinheiten präsentiert;
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ist 14 eine perspektivische
Ansicht, welche den Hauptteil einer Ausführungsform der Vorrichtung
mit ebenen Walzen präsentiert;
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ist 15 eine Figur, welche die
Funktion des ersten und des zweiten Walzenpaares in 14 erläutert;
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ist 16 eine Querschnittsseitenansicht
einer mit einem Walzenschubeinstellmechanismus ausgerüsteten Vorrichtung;
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ist 17 eine Figur, welche die
Funktion des Walzenschubeinstellmechanismus erläutert;
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ist 18 eine andere Figur, welche
die Funktion des Walzenschubeinstellmechanismus erläutert;
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ist 19 eine Figur, welche den
Einfluss einer Schubverschiebung der Walzen auf das Werkstück erläutert;
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ist 20 eine Schnittansicht,
welche eine Ausführungsform
einer Warmwalzlinie zur Drahtherstellung präsentiert;
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ist 21 eine schematische Ansicht
einer Abstrahlvorrichtung;
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ist 22 eine Figur, welche einen
Hauptteil eines Beispiels einer Widerstandsheizvorrichtung zusammen
mit der Funktion hiervon präsentiert;
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ist 23 eine schematische Ansicht,
welche ein Beispiel einer Heizvorrichtung mit einer beweglichen
Rollenelektrode präsentiert;
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ist 24 eine Figur, welche die
Funktion der Heizvorrichtung in 23 erläutert;
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ist 25 eine Figur einer Induktionsheizvorrichtung;
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ist 26 eine Seitenansicht, welche
eine mit einem Verteiler und einem Untersetzungsgetriebemechanismus
ausgerüstete
Walzvorrichtung konzeptionell präsentiert;
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ist 27 eine schematische Ansicht,
welche den Reduktionsgetriebemechanismus präsentiert;
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ist 28 eine Figur, welche das
Verfahren zum Ändern
des Untersetzungsverhältnisses
zwischen Ständern
erläutert;
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ist 29 eine Figur, welche repräsentiert, wie
die Untersetzungsverhältnisse
zwischen Ständern
mehrerer Walzeneinheiten synchron geändert werden;
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ist 30 eine Figur, welche erläutert, wie die
Drahtverdrillung auftritt;
-
ist 31 eine Figur, welche repräsentiert, wie
der Drahtdurchmesser durch Ändern
des Walzenabstands variiert wird.
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Genaue Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Mehrere
Ausführungsformen
dieser Erfindung werden nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben
werden.
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1 präsentiert den Hauptteil einer
Ausführungsform
der Vorrichtung in Bezug auf die Erfindung zur Herstellung von Draht
durch einen Metallwalzprozeß (nachstehend: "Walzvorrichtung"). In der Walzvorrichtung 1 ist
ein erster Walzenständer
(horizontaler Ständer) 12,
der ein erstes Walzenpaar 101a, 101b aufweist,
auf einem nicht dargestellten Werksboden so angeordnet, dass die
Walzenachsen im Wesentlichen vertikal zu dem Werksboden stehen,
und ein zweiter Walzenständer
(vertikaler Ständer) 14,
der ein zweites Walzenpaar 102a, 102b aufweist,
ist in Bezug auf den ersten Walzenständer 12 benachbart
stromabwärts
hiervon entlang dem Zufuhrweg eines Werkstücks A1 so angeordnet, dass die
Walzenachsen im Wesentlichen horizontal sind. Diese Walzenständer 12 und 14 bilden
eine Walzenpaareinheit S1. Der Winkel zwischen den Walzenachsen
benachbarter Walzenpaare 101a, 101b und 102a, 102b beträgt im Wesentlichen
90°.
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Wie
in 2 gezeigt, weisen
die Walzenpaare 101a, 101b und 102a, 102b Walzoberflächen 151a, 151b und 152a, 152b auf
jeweiligen Umfängen auf,
und auf jeweiligen Walzoberflächen 151a, 151b und 152a, 152b sind
Nuten 161a, 161b und 162a, 162b ausgebildet,
um die Querschnittsgestalt eines resultierenden Drahts zu bestimmen.
Die Breite W1 der Nuten 161a, 161b beträgt weniger
als 7 mm, und die Breite W2 der Nuten 162a, 162b beträgt weniger als
6 mm. Wie in 2(a) gezeigt,
ist in dem ersten Walzenpaar 101a, 101b ein ovaler
Dimensionierungsdurchgang 161c aus der Kombination der
Nuten 161a, 161b ausgebildet, und in dem zweiten
Walzenpaar 102a, 102b ist aus der Kombination
der Nuten 162a, 162b ein kreisförmiger Dimensionierungsdurchgang 162c ausgebildet.
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Wie
in 3 gezeigt, beträgt der Mittenabstand
L zwischen dem ersten und dem zweiten Ständer 12 und 14 we niger
als 50 mm, und das Verhältnis von
Lid, wobei d der Außendurchmesser
der Walzen 101a, 101b und 102a, 102b ist,
ist geringer als 1,2.
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4 ist eine Querschnittsseitenansicht
des ersten und des zweiten Walzenständers 12 und 14. Diese
zwei Walzenständer 12 und 14 weisen
im Wesentlichen die gleichen Konfigurationen auf mit Ausnahme der
Richtung der Walzenachsen. Daher wird die genaue Beschreibung nur
für den
ersten Walzenständer 12 präsentiert,
und die gleichen Abschnitte oder Bauteile des zweiten Walzenständers 14 sind mit
den gleichen Bezugszeichen versehen wie die des ersten.
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In
dem ersten Walzenständer 12 ist
ein Paar von Lagergehäusen 24 auf
beiden Seiten des Zufuhr- bzw. Zuführungswegs (oder der Durchgangslinie)
PL des Werkstücks
A1 angeordnet. Jedes Lagergehäuse 24 weist
ein entlang der die Durchgangslinie PL schneidenden Richtung ausgebildetes
Lageraufnahmeloch 24a auf. Jedes Lageraufnahmeloch 24a nimmt
einen Lagerhauptkörper 26 drehbar
auf, in welchem eine Durchgangsbohrung 26a exzentrisch ausgebildet
ist. In dieser Durchgangsbohrung 26a sind beide Endabschnitte
einer Walzenwelle 28 jeweils drehbar durch ein Lager 30 gelagert.
Auf dem dazwischen liegenden Abschnitt der Walzenwelle 28 ist
eine Walze 101a (oder 101b: nachstehend durch 101a repräsentiert)
integral montiert. Wie in 5(a) gezeigt,
ist die Achse C1 der Walzenwelle 28 um einen bestimmten
Abstand von der Achse C2 des Lagerhauptkörpers 26 abweichend
angeordnet. Die Achsen C1 für
Walzen 101a, 101b in entgegengesetzter Richtung
sind durch die Drehung des entsprechenden Lagerhauptkörpers 26 gemäß dem weiter unten
beschriebenen Mechanismus zu verschieben.
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Wie
in 4 gezeigt, ist stromaufwärts der Walzenwelle 28 ein
Paar von Schneckendrehwellen 32 in einer über die
Walzenwelle 28 kreuzenden Richtung angeordnet. Die Schneckendrehwelle 32 ist auf
jeder Seite bezüglich
dem ersten Walzenpaar 101a, 101b (1) vorgesehen, und wie in 5 gezeigt, sind hierauf
Schnecken 34 entsprechend oberen und unteren Lagerhauptkörpern 26 integral
montiert und greifen in die jeweils auf den Umfängen der entsprechenden Lagerhauptkörper 26 ausgebildeten Zahnradabschnitte 26b ein
(siehe auch 8). Wie in 5 gezeigt, sind die Windungsrichtungen
der zwei Schnecken 34 auf jeder Schneckendrehwelle 32 einander
entgegengesetzt. Andererseits sind, wie in 7 gezeigt, die Windungen der Schnecken 34 entsprechend
beiden Endabschnitten der gleichen Walzenwelle 28 in der
gleichen Richtung ausgebildet.
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Wie
in 7 und 8 gezeigt, sind auf den entsprechenden
Endabschnitten der zwei Schneckendrehwellen 32, 32 Zahnräder 36, 36 befestigt, um
sich jeweils zusammen mit entsprechenden Schneckenantriebswellen 32 zu
drehen. Diese Zahnräder 36 greifen
in ein Einstellzahnrad 38 ein, welches drehbar auf dem
Lagergehäuse 24 montiert
ist. Das Einstellzahnrad 38 wird durch eine nicht dargestellte
Antriebseinrichtung wie etwa einen Motor gedreht, wodurch die zwei
Schneckendrehwellen 32, 32 sich simultan in der
gleichen Richtung drehen. Somit drehen sich, wie in 5(b) gezeigt, die Lagerhauptkörper 26 durch
entsprechende Schnecken 34 um die Achse C2, und die obere
und die untere Walzenwelle 28,28 bewegen sich
aufeinander zu oder voneinander weg, wodurch der Zwischenraum zwischen den
Walzenwellen 28,28, d. h., der Zwischenraum zwischen
den Walzen 101a, 101b, eingestellt wird.
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Wie
in 4 gezeigt, befindet
sich stromabwärts
des Lagergehäuses 24,
wo die Walzenwelle 28 exzentrisch ange ordnet ist, keine
Schneckendrehwelle 32 als ein Lagerdrehmechanismus, so
dass die Dicke des ersten Walzenständers 12 auf dieser
Seite verringert ist. Die Dicke des zweiten Walzenständers 14,
der sich stromaufwärts
des Lagergehäuses 24 befindet,
ist aus dem gleichen Grund ebenfalls verringert. Nachdem die zwei
Ständer 12 und 14 nebeneinander
so angeordnet sind, dass die Seiten kleiner Dicke hiervon einander
gegenüberstehen,
wird der Mittenabstand L zwischen dem ersten und dem zweiten Walzenpaar 101a, 101b und 102a und 102b klein.
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Nun
wird nachstehend die Betriebsweise der Walzvorrichtung 1 erläutert werden.
Wie in 1 gezeigt, wird
das Werkstück
A1 mit einem kreisförmigen Querschnitt
mit einem Durchmesser D0 in den ersten Walzenständer 12 eingeführt und
in dem Dimensionierungsdurchgang 161c so gewalzt, dass
die Gestalt des Querschnitts oval wird, wie in 2(a) gezeigt. Danach wird, wie in 2(b) gezeigt, das Werkstück A1 in
dem zweiten Walzenständer 14 eingeführt (1) und in dem Dimensionierungsdurchgang 162c so
gewalzt, dass die Gestalt des Querschnitts kreisförmig wird.
Somit nimmt der Querschnitt des Werkstücks A1 nacheinander ab, wobei die
Gestalt hiervon, wie in 2(c) gezeigt,
in der Form von kreisförmig-oval-kreisförmig abwechselnd geändert wird.
Das Werkstück
A1 wird in dem ersten Walzenständer 12 so
gewalzt, dass das Querschnittsmaß hiervon in einer Richtung
der Walzreduktion D1 (entsprechend der kurzen Achse eines Ovals)
kleiner wird als das in der Richtung senkrecht zu der Richtung der
Walzreduktion D2 (entsprechend der langen Achse eines Ovals). Dann
wird das Werkstück
A1 in dem zweiten Walzenständer
so gewalzt, dass das Verhältnis
der Maße
D2/D1 abnimmt (d. h., (D2/D1) > (D2'/D1')), wobei D1' und D2' entsprechende Maße nach
Walzen sind), da die Richtung der Walzkompression um 90° geändert wird.
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Nachdem
der erste und der zweite Walzenständer 12 und 14 nebeneinander
so angeordnet sind, dass der Mittenabstand L zwischen dem ersten und
dem zweiten Walzenpaar 101a, 101b und 102a, 102b geringer
als 50 mm ist, wie in 3 gezeigt, kann
das Werkstück
A1 von dem ersten Ständer 12 aus
ohne irgendeine Hilfe von Walzführungen
präzise
dem zweiten solchen 14 zugeführt werden, wobei keine Verdrehung
desselben bewirkt wird. Der Enddurchmesser des erzeugten Drahts
D2 ist vorzugsweise in einem Bereich von 1,30–5,40 mm festgelegt, um eine
hohe Maßgenauigkeit
des Drahts zu erreichen und die Häufigkeit der Fehler in dem
resultierenden Draht zu unterdrücken,
wodurch die Überlegenheit
der Drahtherstellung gegenüber
dem herkömmlichen
Verfahren wie etwa dem Metallziehprozess sehr signifikant wird.
Zu diesem Zweck ist die Breite W1 der Nuten 161a, 161b (2) vorzugsweise auf weniger
als 7 mm festgelegt, und die Breite W2 der Nuten 162a, 162b ist
vorzugsweise auf weniger als 6 mm festgelegt.
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Der
Walzenabstand kann in nachstehender Weise geändert werden (erläutert in
repräsentativer Weise
gemäß einem
Beispiel des ersten Walzenständers 12).
Wie in 9 gezeigt, sollte
dann, wenn das Werkstück
A1 auf ein solches mit einem größeren Querschnittsmaß A2 umgestellt
wird, das Walzenpaar 101a, 101b durch solche 101a', 101b' ersetzt werden,
die eine größere Breite
von Nuten 161a, 161b und einen größeren Durchmesser
aufweisen. Der Abstand zwischen den Wellenachsen wird auch von G1
auf G2 geändert.
Gemäß der zuvor beschriebenen
Konstruktion kann eine notwendige Einstellung in einem sehr einfachen
Vorgang durchgeführt
werden. Das heißt,
wie in 7 gezeigt, die Schneckendrehwellen 32,32 werden
durch die Antriebseinrichtung vermittels der Zahnräder 36 und des
Einstellzahnrades 38 in der gleichen Richtung vorwärts oder
rückwärts gedreht.
Dann drehen sich, wie in 5(a) und (b) gezeigt, die Lagerhauptkörper um
die Achse C2, und die obere und die untere Walzenwelle 28,28 bewegen
sich gemäß der Drehrichtung
der Lagerhauptkörper 26 aufeinander
zu oder voneinander weg, wodurch der Walzenabstand eingestellt wird.
Die Walzenpaare können
durch entsprechende Motoren zur Einstellung des Abstand unabhänging angetrieben
werden.
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Die
Kombination der Dimensionierungsdurchgänge 161c und 162c ist
nicht auf die oval-kreisförmige
beschränkt. 10 präsentiert ein Beispiel einer
Kombination eines rautenförmigen
und eines quadratischen Dimensionierungsdurchgangs 161c und 162c.
Das Werkstück
ist in einen Draht A2 mit einem quadratischen Querschnitt zu walzen.
Ferner kann gemäß der Wahl
einer Kombination von Dimensionierungsdurchgängen 161c und 162c,
die in 11 präsentiert
ist, das Werkstück
A2 nacheinander unter Änderung
des Querschnitts in der Art quadratisch-oval-kreisförmig gewalzt
werden, usw.
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Wie
in 12 gezeigt, kann
der in der ersten Walzenpaareinheit S1 gewalzte Draht A2 durch Verwendung
einer anderen ähnlich
konstruierten Walzenpaareinheit S2, welche Walzenständer 212 und 214 mit
kleineren Dimensionierungsdurchgängen aufweist
und neben der ersten S1 stromabwärts
hiervon angeordnet ist, weiter in einen Draht A3 mit einem geringeren
Durchmesser gewalzt werden. Zur Durchführung weiterer vieler Schritte
aufeinander folgenden Walzens können
mehr als drei Walzenpaare in einer Reihe entlang der Werkstückzufuhrrichtung angeordnet
sein. In diesem Fall sind die mehreren Walzenpaare abwechselnd so
angeordnet, dass der Winkel zwischen den Walzenachsen nebeneinander angeordneter
Walzenpaare im Wesentlichen 90° beträgt.
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In
dem Fall, dass eine Mehrzahl von Walzenpaareinheiten verwendet wird,
können,
obwohl für alle
Walzenpaareinheiten die gleiche Kombination der Dimensionierungsdurchgänge verwendet
werden kann, auch unterschiedliche Kombinationen für jede Walzeneinheit
verwendet werden. 13 präsentiert mehrere
Beispiele einer Verwendung zweier Walzenpaareinheiten. 13(a) und (b) sind
Beispiele einer Verwendung der gleichen Kombinationen für alle Einheite,
wie etwa oval-kreisförmig
oder rautenförmig-rautenförmig. 13(c) präsentiert ein Beispiel einer
Verwendung unterschiedlicher Kombinationen wie etwa rechteckig-quadratisch
für die
stromaufwärtige
Einheit S1 und oval-kreisförmig
für die
stromabwärtige
Einheit S2.
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Wie
in 14 gezeigt, kann
der Draht durch Verwenden erster und zweiter Walzenpaare 101a, 101b und 102a, 102b hergestellt
werden, welche jeweils glatte Walzoberflächen 151a, 151b und 152a, 152b ohne
Nuten aufweisen. In diesem Fall beträgt der Zwischenraum W1 zwischen
den zwei Walzen 101a, 101b (d. h., der Zwischenraum
zwischen den Walzoberflächen 151a, 151b)
weniger als 7 mm, und der Zwischenraum W2 zwischen zwei Walzen 102a, 102b (d.
h., der Zwischenraum zwischen den Walzoberflächen 152a, 152b)
beträgt
weniger als 6 mm.
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In
einer solchen Konstruktion der Vorrichtung wird, wie in 15 gezeigt, das Werkstück A1 aufgrund
der Kompression zwischen den Walzen 101a, 101b so
verformt, dass es einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und wird
dann zwischen den Walzen 102a, 102b in einer Richtung
senkrecht zu der ersten Kompression verformt, wodurch es hieraus
als ein Draht A2 herausläuft.
Wie in 15(c) gezeigt, nimmt
der Querschnitt des Werkstücks
A1 bei wechselweiser Änderung
der Gestalt hiervon in der Form von quadratisch-rechteckig-quadratisch
ab.
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Nun
wird ein Beispiel eines Walzenschubeinstellmechanismus gemäß einem
Beispiel für
Walze 101a in 4 erläutert werden.
Wie in 16 gezeigt, ist
der Walzenschubeinstellmechanismus 170 so konstruiert,
dass er einen feststehenden Lagerabschnitt (oder ein Lager) 30,
welches die Walzenwelle 28 drehbar und in ihrer Schubrichtung
beweglich hält, und
einen Walzenschiebemechanismus 171, welcher mit einem Endabschnitt
der Walzenwelle 28 verbunden ist und die Walzenwelle 28 in
der Schubrichtung zu dem Lagerabschnitt 30 schiebt, aufweist.
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Der
Walzenschiebemechanismus 171 weist einen Wellenhalter 172,
mit welchem der Endabschnitt der Walzenwelle 28 verbunden
ist und welcher zusammen mit der Walzenwelle 28 in der Schubrichtung
beweglich ist, und einen Einstellschraubenmechanismus 173,
welcher mit der Walzenwelle 172 verbunden ist und die Walzenwelle 172 in
der Schubrichtung gemäß ihrer
Einschraub- oder Ausschraubbetätigung
bewegt, auf. Der Wellenhalter 172 weist ein Lager 174,
eine Hülse 175,
einen Halterhauptkörper 176 usw.
auf. Das Lager 174 greift in eine ringförmige Nut 28a ein,
welche auf der Umfangsoberfläche
eines Endabschnitts der Walzenwelle 28 ausgebildet ist,
ein und wird durch die Hülse 175 von
außen,
welche verschieblich in dem Durchgangsloch 26a in ihrer
axialen Richtung vorgesehen ist, gehalten. Des Weiteren ist eine
ringförmige
Rippe 175a so ausgebildet, dass sie von der inneren Oberfläche der
Hülse 175 aus
auf einem Endabschnitt hiervon hervorsteht und in den Kantenabschnitt
der Endoberfläche
des Lagers 174 eingreift.
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Auf
der inneren Oberfläche
der Hülse 175 ist ein
Muttergewindeabschnitt 175b gegenüber der Rippe 175a bezüglich des
Lagers 174 ausgebildet. Der Halterhauptkörper 176 ist
mit der Hülse 175 von innen
mittels des Schraubengewindeabschnitts 176a, der auf dessen
Umfangsoberflä che
ausgebildet ist und in den Muttergewindeabschnitt 175b geschraubt
ist, verbunden. Das Lager 174 ist zwischen der Rippe 175a und
dem Halterhauptkörper 176 geklemmt,
wodurch ein Lösen
in der Schubrichtung verhindert wird. Die Walzenwelle 28 ist
mit dem Wellenhalter 172, der den genannten Abschnitt und
Bauteile 174–176 aufweist,
integral verschieblich, so dass sie in der Lage ist, sich mittels
des Lagers 174 zu drehen.
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Ein
wellenartig hervorstehender Abschnitt 177 ist auf der Endoberfläche des
Halterhauptkörpers 176 integral
ausgebildet. Dieser Abschnitt 177 erstreckt sich entlang
der Axialrichtung der Walzenwelle 28 in dem Durchgangsloch 26a,
und der Endabschnitt hiervon ragt nach außen von der entsprechenden Öffnung 26b der
Durchgangsbohrung 26a hervor. Auf der Innenseite der Durchgangsbohrung 26 ist
auf dem Endabschnitt hiervon, der zu der Öffnung 26b führt, ein
Muttergewindeabschnitt 26c ausgebildet. Ein Schraubengewindebauteil 178 ist
in einer Position, die den dazwischen liegenden Teil des wellenartig
hervorstehenden Abschnitt 177 entspricht, auf den Muttergewindeabschnitt
geschraubt. Das Schraubengewindebauteil 178 weist eine
Durchgangsbohrung 178a auf, in welches sich der wellenartig
hervorstehende Abschnitt 177 in seiner axialen Richtung
erstreckt, und wird um den Abschnitt 177 herum drehbar
gehalten. Dieser Muttergewindeabschnitt 26c und das Schraubengewindebauteil 178 bilden
den Einstellschraubenmechanismus 173.
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Die
Endoberfläche
des Schraubengewindebauteils 178 befindet sich in Kontakt
mit dem Kantenabschnitt einer entsprechenden Endoberfläche des Halterhauptkörpers 176.
Andererseits befindet sich das gegenüberliegende Endoberfläche des
Schraubengewindebauteils 178 in Kontakt mit einer Mutter 179,
die auf den auf der äußeren Oberfläche des
hervorstehenden Abschnitts 177 ausgebildete Schraubengewinde 177a geschraubt
ist. Dieser Halterhauptkörper 176 und
die Mutter 179 fungieren als ein Stopper um zu verhindern,
dass sich das Schraubengewindebauteil 178 relativ zu dem
wellenartig hervorstehenden Abschnitt 177 in der axialen
Richtung hiervon bewegt. Andererseits ist eine Sicherungsmutter 180 auf
das Schraubengewindebauteil 178 geschraubt und in Richtung
des Lagerhauptkörpers 26 gesichert,
um ein Lösen
des Schraubengewindebauteils 178 zu verhindern. Des Weiteren
fungiert die Mutter 179 auch als eine Sicherungsmutter
für das Schraubengewindebauteil 178.
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Der
Einstellschraubmechanismus 173 wird in der nachstehenden
Weise zur Schubeinstelllung der Walze 101a betätigt. Wie
in 17(a) gezeigt, wird
für die
einzustellende Walze (repräsentiert
durch die Walze 101a) die Sicherungsmutter 180 gelöst, und
anschließend
wird die Mutter 179 gelöst,
damit kein übermäßiges Lösen hiervon
in der axialen Richtung auftritt. In dem Fall, dass die Walze 101a auf
den Einstellschraubenmechanismus 173 zu (rechts in der Figur)
bewegt wird, wird das Schraubengewindebauteil 178 so gedreht,
dass es sich nach rechts in der Figur bewegt, wie in 17(b) gezeigt. Das Schraubengewindebauteil 178 drängt den
Wellenhalter 172 und die Walzenwelle 28 durch
die Mutter 179 und bewegt sie zusammen nach rechts. Wenn
die neue Position der Walze 101a bestimmt ist, werden die
Sicherungsmutter 180 und die Mutter 179 nacheinander
in dieser Reihenfolge gesichert, und der Vorgang der Einstellung
ist zu beenden. Andererseits wird in dem Fall, dass die Walze 101a so
bewegt wird, dass sie von dem Einstellschraubenmechanismus 173 zurückweicht
(links in der Figur), das Schraubengewindebauteil 178 in
umgekehrter Richtung gedreht. Wie in 18 gezeigt,
drängt
das Schraubengewindebauteil 178 den Wellenhalter 172 und
die Walzenwelle 28 durch den Halterhauptkörper 176 und
bewegt sie zusammen nach links. Wenn die neue Position der Walze 101a bestimmt
ist, werden die Sicherungsmutter 180 und die Mutter 179 in
dieser Reihenfolge nacheinander gesichtert.
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In
dem Fall, dass schwierig zu bearbeitende Materialien verwendet werden,
wie etwa Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstähle bzw.
Schnellarbeitsstähle,
nichtrostende Stähle,
hochlegierte Stähle oder
Formgedächtnislegierungen
auf der Grundlage von Ti-Ni, ist es vorteilshaft, die Walztemperatur
zu erhöhen,
um den Verformungswiderstand zu verringern, wodurch die Produktivität des Drahts
verbessert wird. Daher kann das Werkstück erwärmt werden, wobei es in dem
ersten Walzenständer 12 gewalzt
wird. Wie in 3 gezeigt,
kann das Werkstück durch
eine Heizvorrichtung erwärmt
werden, welche Elektroden 71a, 71b enthält, die
das Werkstück
A1 berühren,
wobei eine Zuführung
hiervon ermöglicht wird.
Elektrischer Strom wird von der Stromversorgungseinheit 72 aus
durch die Elektroden 71a, 71b in das Werkstück A1 geleitet.
Das Werkstück
ist durch Wärmeerzeugung
aufgrund seines eigenen Widerstands zu erwärmen.
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20 präsentiert eine von bevorzugten Ausführungsformen
einer Warmwalzlinie 401 zur Drahtherstellung. Diese Linie 401 weist
eine Abspuleinrichtung 2 zum Ziehen des Werkstücks A1,
wie etwa aus einem Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl bzw. Schnellarbeitsstahl
oder einem nichtrostenden Stahl, von der Spule hiervon auf. Das
durch die Abspuleinrichtung 2 abgezogene Werkstück wird über eine
Rollen-Niveauregulierungsvorrichtung 3 einer Entzunderungsvorrichtung 4 zugeführt.
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Die
Entzunderungsvorrichtung 4 ist als eine Abstrahlvorrichtung
konstruiert. Wie in 21 gezeigt,
entfernt diese Vorrichtung 4 den Zunder von dem Werkstück A1 durch
Aufstrahlen eines Stroms abrasiver Artikel 114b aus dreh baren
Düsen 114a auf die
Oberfläche
des Werkstücks
A1. Die abrasiven Partikel 114b werden am Boden des Gehäuses 114c gesammelt,
durch ein Becherwerk 114d angehoben, und dann mit einem
Gasstrom aus einer nicht dargestellten Quelle, wie etwa einem Gebläse, gemischt und
dann den drehbaren Düsen 114a erneut
zugeführt.
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Wie
in 20 gezeigt, wird
das Werkstück A1
nach der Entfernung des Zunders der Heizvorrichtung 5 zugeführt. Wie
in 22 gezeigt, weist
die Heizvorrichtung 5 erste und zweite wassergekühlte Rollenelektroden 51, 52 und 53, 54,
welche das Werkstück
A1 berühren
und einen elektrischen Strom zur Widerstandserwärmung hiervon in dieses senden,
entsprechende erste und zweite Luftzylinder 55, 56 und 57, 58 als
einen Andrückmechanismus,
welcher die Rollenelektroden 51, 52 und 53, 54 gegen das
Werkstück
A1 drängt,
und eine Stromversorgungseinheit 59 (20) als eine Quelle des elektrischen
Stroms zu Erwärmung
auf. Auf den Umfangsoberflächen
der Rollenelektroden 51–54 sind jeweils Nuten 51a–54a ausgebildet,
um den Transport des Werkstücks
A1 zu führen.
Die Querschnitte der Nuten 51a–54a sind in einer
Gestalt gemäß der Gestalt des
Werkstücks
A1 ausgebildet, beispielsweise in einer halbkreisförmigen Gestalt
für ein
Werkstück
A1 mit einem kreisförmigen
Querschnitt.
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Wie
in 20 gezeigt, wird
das durch die Heizvorrichtung 5 erwärmte Werkstück A1 durch das Walzwerk 6 (oder
die Walzvorrichtung) gewalzt, in einer Wasserkühlvorrichtung 7 abgekühlt, und
dann durch eine Aufspuleinrichtung 8 in einer Spule aufgewickelt.
In dem Walzwerk 6 sind eine Mehrzahl von zuvor erwähnten Walzenpaareinheiten
S entlang der Richtung der Materialzufuhr angeordnet. Der Abstand
K zwischen der Heizvorrichtung 5 und dem Walzwerk 6 ist
auf weniger als 4 m festgelegt, wobei K als der Ab stand von den
zweiten Rollenelektroden 53, 54 zu dem Eingang
der ersten Walzenpaareinheit S definiert ist.
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Nun
wird die Betriebsweise der Warmwalzlinie 40 nachstehend
erläutert
werden. Nach Verlassen der Rollen-Niveauregulierungsvorrichtung 3 wird in
der Abstrahlvorrichtung 4 der Zunder von dem Werkstück A1 entfernt,
und dieses wird zwischen den ersten und zweiten Rollenelektroden 51, 52 und 53, 54 auf
eine gewünschte
Temperatur widerstandsbeheizt. Die Materialtemperatur kann durch
die Einstellung des elektrischen Stroms zwischen den Elektroden 51, 52 und 53, 54 gesteuert
werden.
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Nachdem
der Zunder durch Verwenden der Abstrahlvorrichtung 4 vorläufig von
der Oberfläche des
Werkstücks
A1 entfernt ist, wird der Kontakt zwischen dem Werkstück A1 und
den Elektroden 51–54 zuverlässiger,
wodurch eine Funkenerzeugung hierzwischen unterdrückt wird.
Darüber
hinaus wird, nachdem die Nuten 51a–54a entsprechend
der Querschnittsgestalt des Werkstücks A1 ausgebildet sind, die
Funkenerzeugung aufgrund eines nicht perfekten Kontakts wirksamer
verhindert. Wenn der Querschnitt des Werkstücks A1 kreisförmig mit
einem Durchmesser von D0 ist, liegt der Radius R des halbkreisförmigen Querschnitts
der Nuten 51a–54a vorzugsweise
in dem Bereich von 1,05 × (D0/2) ≤ R ≤ 5,0 × (D0/2),
um die Funkenerzeugung zu verhindern.
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Wenn
das Werkstück
A1 über
1000°C erhöht wird,
wird der Verformungswiderstand des Materials unerwünscht niedrig,
so dass der Andrückdruck
von den zweiten Rollenelektroden 53, 54 vorzugsweise niedriger
festgelegt ist als der von den ersten Rollenelektroden 51, 52,
um eine unerwünschte
Verformung aufgrund der Reibung von den Elektroden wie etwa ein
Verziehen zu verhindern. Der Andrück druck kann durch Ändern des
Drucks der Luftzylinder 55-58 eingestellt werden.
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Die
Heizvorrichtung 5 kann so konstruiert sein, dass wenigstens
eine der ersten und zweiten Elektrodeneinheiten 51, 52 und 53, 54 in
der Transportrichtung des Werkstücks
A1 beweglich vorgesehen ist, wodurch der Abstand der Elektroden 51, 52 und 53, 54 während des
Erwärmens
wenigstens eines der Endabschnitte am Anfang und am Ende des Werkstücks A1 veränderlich
wird. Gemäß dieser Konstruktion
verbessert sich die Materialausbeute, da ein unzureichend erwärmter Teil
in dem Endabschnitt am Anfang oder am Ende des Werkstücks A1 schwer
ausgebildet wird.
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In
der in 23 präsentierten
Ausführungsform
sind die Rollen 51, 52 und die Rollen 53, 54 drehbar
auf Elektrodenhaltern 121 und 131 montiert und
jeweils durch Motoren 122 und 132 angetrieben. Die
Elektrodenhalter 121 und 131 werden jeweils durch
Luftzylinder 123 und 133 in der Zufuhrrichtung des
Werkstücks
A1 oder in der umgekehrten Richtung hin- und herbewegt.
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Das
Werkstück
A1 aus der Entzunderungsvorrichtung 4 (20) wird der Heizvorrichtung 5 mit einer
Rate v zugeführt.
Wie in 24 gezeigt, wird eine
Zufuhr elektrischen Stroms in das Werkstück A1 begonnen, wenn der Endabschnitt
hiervon am Anfang um eine Länge
l1 von den zweiten Rollenelektroden 53, 54 hervorsteht.
Wie in 24(c) durch den Zustand
von (b) gezeigt, zieht der Luftzylinder 133 (23) eine Stange 133a zurück, wodurch
die Rollenelektroden 53, 54 zusammen mit dem Werkstück A1 mit
einer Rate v' bewegt
werden, und stoppt das Zurückziehen
der Stange 133a, wenn der Abstand zwischen den Elektroden 51, 52 und 53, 54 (nachstehend: "Elektrodenabstand") einen Wert l0 erreicht, welcher
ausreicht, um einen erwünschten
Erwärmungswirkungsgrad
zu erreichen. Dann wird, wie in 24(d) der
Elektrodenabstand auf l0 festgelegt, und es wird damit begonnen,
das Werkstück
A1 widerstandszubeheizen, während
es mit einer Rate v transportiert wird. Der vordere Abschnitt des
Werkstücks
A1 läuft
so durch die Heizvorrichtung 5, als nächstes der Teil mit einer Länge l1,
ohne widerstandsbeheizt zu werden, und gefolgt von einem unzureichend
erwärmten
Teil einer Länge
l2, d. h., insgesamt l1 + l2, werden durch eine nicht dargestellte Schneidvorrichtung
abgeschnitten, und dann wird der Rest des Werkstücks dem Walzwerk 6 zugeführt.
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Andererseits
beginnt, wenn die Länge
des Rests des Werkstücks
A1 die Länge
l1 + l2 wird, der Luftzylinder 123 damit, die ersten Rollenelektroden 51, 52 mit
einer Rate v' in
der Richtung der Werkstückzufuhr
zu bewegen, und wenn der Elektrodenabstand 12 erreicht,
beendet der Zylinder 123 die Bewegung der Elektroden 51, 52.
Dann wird die Zufuhr elektrischen Stroms an das Werkstück unterbrochen, und
der hintere Endabschnitts des Werkstücks A1 mit einer Länge l1 +
l2 wird durch eine Schneidvorrichtung abgeschnitten. Obwohl die
Schnittlänge
des jeweiligen vorderen und hinteren Abschnitts des Werkstücks A1 l0
+ l1 beträgt,
wenn der Elektrodenabstand festgelegt ist, wird die Schnittlänge gemäß der oben
beschriebenen Konstruktion l1 + l2, was viel kürzer ist als die vorgenannte,
wodurch sich die Ausbeute des Werkstücks A1 verbessert.
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Anstelle
einer Widerstandsheizvorrichtung kann das Werkstück A1 mittels einer Induktionsheizung
erwärmt
werden. In diesem Fall wird die Entzunderungsvorrichtung 4 und
die Widerstandsheizvorrichtung 5 in 20 durch eine Induktionsheizvorrichtung 44 ersetzt,
wie in 25 gezeigt. Die
Induktionsheizvorrichtung 44 ist in einer tunnelartigen
Konfiguration mit einem Eintritt 44a und einem Austritt 44b ausgebildet
und weist eine Induktions heizspule 44c auf. Das von dem
Eintritt 44a in diese eintretende Werkstück A1 wird
durch die Induktionsheizspule 44c kontinuierlich erwärmt und
tritt aus dem Austritt 44b aus. In diesem Fall kann, falls
der Abstand von dem Austritt 44b zu dem Walzwerk 6 auf
weniger als 4 m festgelegt ist, die Abkühlung des Werkstücks A1 wirksam
unterdrückt
werden.
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Nun
wird nachstehend ein Beispiel einer Walzvorrichtung, deren Walzenpaare
durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung angetrieben werden, in
seiner Konzeption beschrieben werden. Wie in 26 gezeigt, werden die Walzenpaare 101, 102 der
Einheit S1 und die Walzenpaare 201, 202 des Ständers S2
durch einen Motor 252 als die gemeinsame Antriebseinrichtung
durch einen Verteiler 250 und Untersetzungsgetriebemechanismen 253–256, von
denen jeder einem jeweiligen Walzenpaar entspricht, angetrieben.
Die Drehung des Motors 252 wird bei jedem Untersetzungsgetriebemechanismus 253–256 gemäß einem
bestimmten Untersetzungsverhältnis
reduziert und durch den Verteiler 250 an das entsprechende
Walzenpaar 101, 102, 201, 202 übertragen.
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27 präsentiert schematisch die Untersetzungsgetriebemechanismen 253, 254 für den stromaufwärtigen Walzenständer S1.
Der Untersetzungsgetriebemechanismus 253 weist eine Mehrzahl von
Zahnrädern
J1–J3
(die Zähnezahlen
betragen jeweils N1–N3),
welche auf einer durch den Motor 252 angetriebenen Antriebswelle 300 gesichert
sind, und eine Mehrzahl von Zahnrädern K1–K3 (die Zähnezahlen betragen jeweils
M1–M3),
welche auf einer Übertragungswelle 301 für das Walzenpaar 101 gesichert
sind und jeweils direkt oder indirekt durch andere Zahnräder in die
Zahnräder
J1–J3
eingreifen, auf. Gemäß einer
Relativverschiebung zwischen der Antriebswelle 300 und
der Übertragungswelle 301 wird eines
der Zahnräder
K1–K3
in Eingriff mit einem entsprechenden der Zahnräder J1–J3 gebracht. Die Rotation
des Motors 252 wird so gemäß dem Untersetzungsverhältnis Q1,
welches als das Zähnezahlenverhältnis der
in Eingriff stehenden Zahnräder (N1/M1
in 27) bestimmt ist,
reduziert, wodurch die Drehzahl R1 des Walzenpaares 101 auf
einen entsprechenden Wert zu bestimmen ist.
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Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 254 weist eine Mehrzahl
von Zahnrädern
J4–J6
(die Zähnezahlen
betragen jeweils N4–N6),
welche auf einer durch den Motor 252 angetriebenen Antriebswelle 302 gesichert
sind, und eine Mehrzahl von Zahnrädern K4–K6 (die Zähnezahlen betragen jeweils
M4–M6),
welche auf einer Übertragungswelle 303 für das Walzenpaar 102 gesichert
sind, und jeweils direkt oder indirekt durch andere Zahnräder in die
Zahnräder
J4–J6
jeweils eingreifen. Gemäß einer Relativverschiebung
zwischen der Antriebswelle 302 und der Übertragungswelle 303 wird
eines der Zahnräder
K4–K6
in Eingriff mit einem entsprechenden der Zahnräder J4–J6 gebracht. Die Rotation
des Motors 252 wird so gemäß dem Untersetzungsverhältnis Q2,
welches als das Zähnezahlenverhältnis der
in Eingriff stehenden Zahnräder
(N4/M4 in 27) bestimmt
ist, reduziert, wodurch die Drehzahl R2 des Walzenpaares 102 auf
einen entsprechenden Wert zu bestimmen ist.
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Wie
in 29 gezeigt, weisen
die Untersetzungsmechanismen 255, 256 im Wesentlichen
die gleiche Konstruktion wie die der Mechanismen 253, 254 auf,
mit Ausnahme der Untersetzungsverhältnisse. Der erstere 255 weist
Zahnräder
J7–J9
auf einer Antriebswelle 304 und Zahnräder K7–K9 auf einer Übertragungswelle 305 auf,
und die letztere 256 weist Zahnräder J10–J12 auf einer Antriebswelle 306 und
Zahnräder
K10–K12
auf einer Übertragungswelle 307 auf.
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Beispielsweise
kann bei den Walzenständern
S1 und S2 das Reduktionsverhältnis
zwischen Ständern
Q1/Q2, d. h., das Verhältnis
der Walzendrehzahlen R1/R2 zwischen dem ersten und dem zweiten Walzenpaar 101 und 102 aus
mehreren bestimmten Werten gemäß der Torsionssteifigkeit
des Werkstücks
A1 ausgewählt
werden. Die Drehzahl ist für
das erste Walzenpaar 101 geringer als für das zweite 102,
so dass Q1 > Q2. Daher
nimmt das Untersetzungsverhältnis
zwischen Ständern
Q1/Q2 mit Abnahme der Drehzahl R2 des zweiten 102 ab. Wie in 28 gezeigt, kann das Untersetzungsverhältnis zwischen
Ständern
Q1/Q2 beispielsweise durch Ändern
des Untersetzungsverhältnisses
Q2 für
das zweite Walzenpaar 102 (beispielsweise N4/M4 → N5/M5)
bei Festhalten des Untersetzungsverhältnisses Q1 für das erste
Walzenpaar 101 auf einen bestimmten Wert (beispielsweise
N1/M1) geändert
werden. Ferner wird, wenn das Untersetzungsverhältnis zwischen Ständern Q1/Q2
der Walzenpaareinheit S1 auf Q1/Q2 geändert wird, das Verhältnis Q3/Q4
der Walzenpaareinheit S2 synchron auf Q3'/Q4' geändert, wie
in 29 gezeigt.
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Als
nächstes
wird nachstehend die Betriebsweise der zuvor beschriebenen Walzvorrichtung
erläutert
werden. Zu allererst werden, wie in 29 gezeigt,
die Untersetzungsverhältnisse
zwischen Ständern
für die
erste und die zweite Walzenpaareinheit S1 und S2 jeweils auf bestimmte
Werte festgelegt. Die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer
Drahtverdrehung hängt
insbesondere von der Torsionssteifigkeit des Werkstücks bzw.
dessen Materials ab. Beispielsweise wird, wenn die Walzreduktion
für das erste
Walzenpaar 101 und 201 der Einheiten S1 und S2
erhöht
wird, das Werkstück
A1 in der Richtung der Walzkompression stark verformt, wie in 30(a) gezeigt. Die resultierende
Gestalt des Querschnitts des Werkstücks A1 wird entlang der Richtung
senkrecht zu der Kompression verlängert sein, so dass ein signifikantes
Drillmoment auf das Werkstück
A1 einwirkt, wenn ein zweites Walzen durch die zweiten Walzenpaare 102 und 202 in
der die erste kreuzende Richtung durchgeführt wird.
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Eine
solche Verdrehung kann wirksam unterdrückt werden, indem die Walzreduktion
für das Werkstück mit einer
niedrigen Torsionssteifigkeit verringert wird, wie in 30(b) gezeigt. In diesem
Fall bewirkt die Verringerung der Walzreduktion bei dem ersten Walzenpaar
eine Verringerung der an diesem erzielten Flächenreduktion, so dass die
Zufuhrrate des Werkstücks
A1 von dem ersten Walzenpaar aus, d. h., die auf das zweite Walzenpaar
hin, ebenfalls verringert sein sollte. Daher sind unter einer Annahme,
dass die Drehzahl für
das erste Walzenpaar konstant ist, die Untersetzungsverhältnisse
zwischen Ständern
Q1/Q2 und Q3/Q4 für
ein Werkstück
A1 mit geringerer Torsionssteifigkeit auf geringere Werte festzulegen.
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Andererseits
kann durch Verwendung einer solchen Konstruktion der Walzvorrichtung
der Durchmesser des hergestellten Drahts leicht geändert werden.
Bei den Walzenpaareinheiten S1 und S2 variiert die Walzreduktion
gegen das Werkstück
A1 gemäß der Änderung
des Walzenzwischenraums. 31 präsentiert
ein Beispiel der Einheit S1, wo der Walzenzwischenraum des Walzenpaars 101a, 101b des ersten
Ständers 12 in
der Reihenfolge (a), (b), (c) zunimmt. Die Walzreduktion P1 für das Werkstück A1 nimmt
in dieser Reihenfolge mit Abnahme des Achsenverhältnisses des ovalen Querschnitts
des Werkstücks
A1 nach dem Walzen ab. Daher sollte die Walzreduktion P2 in dem
zweiten Ständer 14 zum Walzen
des Werkstücks
A1 in einen kreisförmigen Querschnitt
in dieser Reihenfolge verringert sein, und der Walzenzwischenraum
des Walzenpaares 102a, 102b sollte dementsprechend
in der Reihenfolge (a), (b), (c) erhöht werden, wodurch der Durchmesser
D des Drahts aus der Einheit S1 in der Reihenfolge (a), (b), (c)
ansteigt. In anderen Worten, eine unterschiedliche Größe des Drahtdurchmessers
D wird leicht erreicht, indem die Walzreduktion jedes Walzenpaars
geändert
wird, ohne die Konfiguration des Dimensionierungsdurchgangs zu ändern.
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Beispielsweise
wird, wenn die Walzreduktion P1 für das erste Walzenpaar 101 und 201 in
den Einheiten S1 und S2 erhöht
wird, das Werkstück
A1 in der Richtung der Kompression (oder des Walzens) zwischen den
Walzen stark verformt, so dass die Transportgeschwindigkeit des
Werkstücks
A1 von dem ersten Walzenpaar aus, d. h., die zu dem zweiten Walzenpaar
hin, ebenfalls verringert sein sollte. Allerdings kann dann, wenn
die Walzreduktion P1 (= (D0 – D1)/D0
für den
ersten Ständer;
= (D2 – D)/D2 für den zweiten
Ständer:
d. h., das Maßänderungsverhältnis in
der Richtung der Walzkompression) innerhalb 20% oder vorzugsweise
innerhalb 10% liegt, das Walzen unter einer feststehenden Drehzahl
des zweiten Walzenpaars durchgeführt
werden. Des Weiteren kann dann, wenn die in allen Walzenpaareinheiten
erreichte Gesamtwalzreduktion (d. h., die Summe von Walzreduktionen
des ersten und des zweiten Walzenpaares) innerhalb 10% oder vorzugsweise
innerhalb 7% liegt, der Durchmesser D des hergestellten Drahtes
leicht geändert
werden, indem nur der Walzenzwischenraum geändert wird, d. h., die Walzreduktion
bei feststehenden Drehzahlen des ersten und des zweiten Walzenpaares
geändert
wird.
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Andererseits
kann dann, wenn die Walzreduktion P1 20% übersteigt, die Drehzahl des
zweiten Walzenpaars mit einer Erhöhung der Zufuhrrate des Werkstücks A1 für das zweite
Walzenpaar erhöht werden,
um den Walzzustand in einem optimalen Zustand zu halten. Eine solche Änderung
in der Drehzahl von Walzenpaaren kann durch Variieren der Untersetzungsverhältnisse
zwischen Ständern
Q1/Q2 und Q3/Q4 durchgeführt
werden. Zum Aufrechterhalten des optimalen Walzzustands werden die
Konfiguration d. h., die Gestalten und/oder Größen von Dimensionierungsdurchgängen des
ersten und des zweiten Walzenpaares vorzugsweise gemäß dem Wert
der Gesamtwalzreduktion gegen das Werkstück A1 geändert. Die Gesamtwalzreduktion
in jeder Walzenpaareinheit kann so variiert werden, dass eine resultierende Änderung
in der Flächenreduktion
des Werkstücks
A1 bis zu 40% beträgt.