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Verfahren zur Verringerung der Dicke von Metallen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Dicke von Metallen in Brammen-, Platten- oder Streifenform.
In dem Patent Nr. 212248 ist vorgeschlagen worden, die Dicke von Metallen zu verringern, indem das Metall fortschreitend zwischen zwei frei drehbaren Arbeitswalzen vorwärtsbewegt wird, die synchron miteinander pendelartig längs einer bogenförmigen Bahn vor-und zurückschwingen, wobei die Dicke des Metalls zwischen den Arbeitswalzen nur während der Schwingbewegung der Arbeitswalzen in einer Richtung entgegengesetzt zur Vorschubbewegung des Metalls verringert wird, während der Schwingbewegung der Arbeitswalzen in der andern Richtung aber unverändert bleibt.
Es ist auch schon bekannt, Metall in einer Maschine zu walzen, die mit zwei einander gegenüberliegenden, an einem verschiebbaren Schlitten schwenkbar gelagerten Sektoren ausgestattet ist, wobei jeder Sektor dem andern Sektor eine exzentrisch gekrümmte Umfangsfläche zukehrt, gegen welche eine Arbeitswalze mittels einer Feder angedrückt wird. Eine horizontale Verschiebung des Schlittens bewirkt eine Verschwenkung der Sektoren und eine Bewegung der Arbeitswalzen über das Werkstück, wobei der gegenseitige Abstand der Arbeitswalzen und damit das Ausmass der Verringerung der Dicke des Metalls durch die exzentrischen Umfangsflächen der Sektoren kontinuierlich verändert wird. Das Werkstück wird nur nach einer Richtung deformiert und der Schlitten wird intermittierend verschoben, während das Werkstück ruht.
Bei einem andern bekannten Verfahren zur Verringerung der Dicke von Metallen sind in der Vorrichtung je ein Paar von Arbeitswalzen und Stützwalzen an einem horizontal bewegbaren Schlitten gelagert, wobei die Stützwalzen mit horizontalen Leitschienen in Berührung stehen. Beim Verschieben des Schlittens folgen die Stützwalzen und die Arbeitswalzen den Führungsflächen der Leitschienen ; diese Führungsflächen sind am Anfang der Leitschienen konvergent, dann parallel und am Ende divergent. Die Arbeitswalzen werden durch die an den Leitschienen abrollenden Stützwalzen in Drehung versetzt und die Verformung des Metalls kann nur bei der Bewegung der Arbeitswalzen in einer der beiden Richtungen erfolgen.
Es wurde nun gefunden, dass durch eine Abänderung des Verfahrens nach dem Patent Nr. 212248 die Verformung des Metalls sowohl während des Vorwärtsganges als auch des Rückwärtsganges der Arbeitswalzen durchgeführt werden kann. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erzielt, dass bei dem Verfahren nach dem Stammpatent das Metall kontinuierlich zwischen den Arbeitswalzen vorgeschoben wird und dass die beiden Arbeitswalzen dauernd mit dem Metall in Berührung gehalten werden und das Metall sowohl während der Vorwärtsbewegung als auch während der Rückwärtsbewegung der Walzen durch diese verformt wird.
Da die Arbeitswalzen frei drehbar sind, kann das Metall zwischen diesen Walzen und hinter ihnen mit einer von der Schwingfrequenz der Walzen vollkommen unabhängigen Geschwindigkeit vorwärts bewegt werden, wobei für diese Geschwindigkeit jeder Wert zwischen Null und einem durch die Verfahrensbedingungen begrenzten Maximum zulässig ist. Dieses Merkmal, das eine weitgehende Anpassung des Verfahrens an die jeweiligen Erfordernisse ermöglicht, ist von besonderer Wichtigkeit bei der Bearbeitung von sehr unterschiedlichen Materialien, die in einen weiten Härtebereich fallen, oder, wie später erläutert, bei der Herstellung von Erzeugnissen mit komplizierten Querschnittsformen und ergibt ausserdem günstige Anlaufverhältnisse beim Arbeitsbeginn.
Bei der Verringerung der Dicke von Streifen oder Platten muss das Metall wenigstens über jenen Bereich, in dem die Dickenverringerung vor sich geht, gespannt gehalten werden, um Ausbeulungen oder Auswölbungen des Streifens oder der Platte zu verhüten.
Gewünschtenfalls kann bei der Durchführung des Verfahrens die angewendete Walzvorrichtung durch Einbau eines elastischen Elementes zwischen dem Rahmen und den Lagern der die Arbeitswalzen tragenden Schwingarme mit einer elastischen Einrichtung ausgestattet werden, durch welche der Walz-
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druck während eines Teiles der Schwingbewegung der Walzen herabgesetzt werden kann. Eine solche
Einrichtung kann zweckmässig aus Federn bestehen, die zwischen dem Druckschraubengetriebe für die
Verstellung des Walzenspaltes und jenem Teil der Vorrichtung eingeschaltet ist, auf dem das bzw. die
Lager eines der beiden Schwingarme montiert ist bzw. sind.
Durch eine solche Einrichtung kann während des Hubes der Walzen eine zwar kleine, aber regelbare Verschiebung der Schwenkachse eines Schwing- armes auftreten, die Arbeitswalzen bleiben aber hiebei mit dem Werkstück in Berührung.
Beim Auswalzen einer Platte oder eines Streifens kann das Werkstück zweckmässig während des Walz- vorganges unter Zugspannung gehalten werden, indem es vor seinem Eintritt in die Walzvorrichtung zwischen zwei Klemmwalzen durchgeführt wird und das ausgewalzte Metall auf eine übliche Aufwickel- einrichtung aufgewickelt wird. Diese Verfahrensweise ist zweckmässig, wenn das zu verformende Metall in genügend langen Abschnitten vorliegt. Bei der Dickenverringerung von Brammen ist jedoch wegen der relativ kurzen Längenabmessungen der einzelnen Werkstücke eine Abänderung der Arbeitsweise erforderlich.
Bei Brammen oder Streifen muss das Material entweder auf der Eintrittsseite durch Schub, z. B. mittels angetriebener Klemmwalzen, oder auf der Austrittsseite der Walzvorrichtung durch Zug weiterbefördert werden.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die auf das zu verformende Material einwirkende Resul- tierende der Walzkräfte stets gegen die Vorschubbewegung des Materials gerichtet ist. Dies kann gemäss der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Arbeitswalzen mit grosser Geschwindigkeit längs eines
Bogens schwingen, der zur Gänze eingangsseitig in bezug auf jene Mittellinie liegt, die die Schwenkachsen verbindet, um welche die Arbeitswalzen pendelartig schwingen, so dass die Achsen der Arbeitswalzen während ihrer Schwingbewegung diese Mittellinie nicht erreichen. Auf diese Weise ist dauernd eine
Komponente der Walzkräfte vorhanden, die das Material gegen die Vorschubrichtung drückt.
Dies er- möglicht das Auswalzen von Brammen oder Streifenplatten, ohne dass das Material zwischen Klemm- walzen gehalten wird, beispielsweise auch dann, wenn das Ende der Bramme oder der Streifenplatte die
Klemmwalzen an der Eintrittsseite der Walzvorrichtung bereits verlassen hat und das Material durch die Aufwickelvorrichtung zwischen den Arbeitswalzen durchgezogen wird. Bei Fehlen der erwähnten
Schubwirkung der Walzkraftkomponente besteht die Möglichkeit, dass das Metall beim Durchgang durch die Arbeitswalzen stark geknickt oder verzogen wird.
Beim Auswalzen von hintereinander folgenden Brammen gleicher Dicke werden die Brammen mit aneinanderstossenden Enden vorwärts bewegt und zwischen den Arbeitswalzen durchgeführt. Der Über- gang von einer Bramme auf die nächste erfolgt ganz glatt, und es ist nicht erforderlich, die Brammen an ihren Enden zusammenzuschweissen.
Beim Durchgang der aneinanderstossenden Enden der Brammen laufen die Arbeitswalzen vorwärts und rückwärts über die Stossstelle und hiebei kann an den Enden des heissen Metalls eine Tendenz auftreten, während des Walzvorganges miteinander zu verschweissen. Dies ist aber kein Nachteil, weil es ein kontinuierliches Aufwickeln des entstandenen Streifens ermöglicht.
Die Vorrichtung zum Walzen von Brammen kann mit einer lotrechten oder geneigten Durchlaufbahn so ausgebildet sein, dass das verformte Metall nach oben wandert und die Bramme sich unterhalb der Arbeitswalzen befindet. In diesem Falle kann die Schwingweite der Arbeitswalzen grösser als bei horizontaler Durchgangsbahn sein, weil bis zu einem gewissen Ausmass die Schwerkraft als gegen die Vorschubrichtung des Materials wirkende Kraft ausgenützt werden kann. Anderseits kann bei lotrechter Durchgangsbahn das zu verformende Material auch von oben her gegen die Arbeitswalzen hin bewegt werden ; in diesem Falle kann die Walzvorrichtung direkt unter einer Stranggiessmaschine angeordnet werden, wobei das eben erst erstarrte Metall kurz nach dem Austritt aus der Giessmaschine ausgewalzt werden kann.
Die bereits erwähnte elastische Einrichtung kann auch in eine Vorrichtung zur Verringerung der Dicke von Brammen eingebaut werden.
Die Arbeitswalzen zum Auswalzen eines Streifens oder einer Platte sind im allgemeinen glatte Walzen.
Die Kontur der Walzen kann aber, wie in der Walztechnik allgemein üblich, abgewandelt werden, um Erzeugnisse mit andern gewünschten Querschnittsprofilen herzustellen. Hiebei können die Walzen genutet sein, um verschiedene Querschnitte, z. B. mit Leisten oder Flanschen versehene Streifen, oder Stäbe mit Winkel-, U- oder I-Profil herzustellen. In diesen Fällen ist es nicht möglich, das fertige Erzeugnis auf Trommeln aufzuwickeln und das ausgewalzte Metall kann, wenn erforderlich, auf andere Weise aus der Walzvorrichtung abgeführt werden.
Ein seitliches Ausquetschen des Streifens kann durch Verwendung von Arbeitswalzen mit Flanschen verhindert werden, wobei diese Flanschen zweckmässig weniger als die halbe Dicke des ausgewalzten Streifens hoch sind und so angeordnet sind, dass sie im Walzenspalt die Seitenränder des Streifens begrenzen. Diese Walzenform gewährleistet, dass der fertige Streifen einwandfreie Ränder hat.
Gemäss einer abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Herstellung von Streifen mit in Längsrichtung abnehmender Dicke ermöglicht. Dies kann dadurch erreicht werden, dass während des Walzvorganges das Druckschraubengetriebe für die Veränderung des Walzenspaltes in einem bestimmten Ausmass betätigt wird. Gemäss einer weiteren Abänderung des Verfahrens können auch Streifen mit einer in Längsrichtung variierenden Dicke hergestellt werden, indem der Mindestabstand der Arbeitswalzen entsprechend verändert wird. Diese Veränderung wird zweckmässig dadurch erzielt,
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dass durch Betätigen des Druckschraubengetriebes während des Auswalzens des Metalls die Schwenkachsen der eine Arbeitswalze tragenden Schwingarme in Richtung zu-oder voneinander verschoben werden.
Nach dieser abgewandelten Verfahrensweise können auch Streifen hergestellt werden, die abwechselnd dünnere und dickere, quer zur Längsachse des Streifens liegende Abschnitte haben, oder Streifen, deren Dicke stufenweise zunimmt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Verringerung von dicken Brammen, weil es sehr grosse Dickenverringerungen, z. B. bis 90%, ohne Wiedererhitzung des Werkstückes ermöglicht, so dass Brammen in einem einzigen Durchgang zu dünnen Streifen ausgewalzt werden können. Gewünschtenfalls können so hergestellte Streifen anschliessend in einer üblichen Walzvorrichtung durch Kaltwalzen auf die endgültigen Abmessungen gebracht werden.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindunggemässen Verfahrens veranschaulicht. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Vorrichtung mit der zugehörigen Ausstattung. Fig. 2 zeigt einen Teil der Vorrichtung in Seitenansicht und Fig. 3 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht der Vorrichtung.
Gemäss Fig. 1 wird ein Streifen 1 aus Metall, dessen Dicke verringert werden soll, zwischen zwei Zu- führungswalzen 2, 3 durch eine Heizkammer 4 hindurchgeführt und tritt zwischen zwei frei drehbare Arbeitswalzen 5, 6 ein, die an gegenüberliegenden Oberflächen des Streifens auf diesen einwirken. Der verformte Streifen geht anschliessend zwischen zwei Klemmwalzen 7, 8 durch und wird nach Durchgang zwischen zwei Führungswalzen 9, 10 auf einer Trommel 11 aufgewickelt.
Die frei drehbaren Arbeitswalzen 5, 6 sind an Endteilen von Verbundpendeln oder Schwingarmen 12, 13 gelagert. Beim Betrieb der Vorrichtung wird das Verbundpendel durch eine mit einer angetriebenen Kurbel 15 verbundene Stange 14 in Schwingbewegung versetzt. In gleicher Weise wird das Verbundpendel. M durch eine mit einer angetriebenen Kurbel 17 verbundene Stange 16 synchron mit dem Verbundpendel in Schwingbewegung versetzt.
Auf diese Weise wird, wenn die Verbundpendel von links nach rechts und wieder zurückschwingen und der Streifen kontinuierlich, z. B. von rechts nach links, vorgeschoben wird, durch die Arbeitswalzen 5 und 6, die bei ihrer grössten gegenseitigen Annäherung durch einen Walzenspalt getrennt sind, dessen Weite im wesentlichen gleich der Dicke des fertig gewalzten Streifens ist, der Streifen bei der in Fig. 1 dargestellten Lage ausgestreckt.
Beim Auswalzen von Brammen wird die Länge der Stangen 14 und 16 vergrössert, so dass die Bögen, längs der die Achsen der Arbeitswalzen schwingen, gegen die Eingangsseite der Walzvorrichtung hin in eine solche Lage verschoben werden, dass bei der Schwingbewegung der Schwingarme oder Pendel 12, 13 die Achsen der Arbeitswalzen 5 und 6 die die Schwenkachsen der Pendel 12 und 13 verbindende Mittel- linie nicht mehr erreichen. Hiebei kann auch eine Änderung des Hubes der Kurbeln- ? J und 7 erforderlich werden.
Bei einer solchen Anordnung ist, wenn die Pendel schwingen, stets eine Komponente der Walzkräfte vorhanden, die gegensinnig zur Vorschubrichtung der Bramme wirkt.
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gelagert ist, welche Lager 24 und 25 für ein Verbundpendel trägt, das aus Armen 26, 27, 28 und 29 besteht, die durch ein Querstück 30 miteinander verbunden sind. Die unteren Endteile der Arme 26 und 29 tragen Lager 31 und 32, in denen eine Arbeitswalze 33 frei drehbar gelagert ist. Diese Arbeitswalze ist durch drei Paare von Stützwalzen 34, 34 bzw. 35, 35 bzw. 36, 36 abgestützt, die zwischen den Armen 26 und 27 bzw. 27 und 28 bzw. 28 und 29 frei drehbar montiert sind.
Das Verbundpendel wird durch eine Zug- und Schubstange 37 in Schwingbewegung von links nach rechts und zurück versetzt. Die Stange 37 ist an einem Ende bei 38 mit dem Verbundpendel und am andern Ende mit dem Kurbelzapfen 39 einer Kurbelwelle 40 gelenkig verbunden. Die Kurbelwelle 40 wird durch irgendeine geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebseinrichtung in Drehung versetzt.
Am unteren Teil 19 des Rahmenwerkes ist ein Verbundpendel 41 schwenkbar angeordnet, das gleich dem aus den Armen 26, 27, 28, 29 und dem Querstück 30 bestehenden Verbundpendel ausgebildet, auf einer Welle 42 montiert ist und eine frei drehbare Arbeitswalze 43 trägt, die durch Stützwalzen 47, 48, 49 abgestützt ist. Dieses Verbundpendel wird durch eine Zug- und Schubstange 44 und die Kurbel 45 einer synchron mit der Kurbelwelle 40 angetriebenen Kurbelwelle 46 in Schwingbewegung versetzt.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eignen sich insbesondere zur Verringerung der Dicke von Werkstücken aus Titan oder dessen Legierungen, sie sind aber ebenso zur Verringerung der Dicke von Werkstücken aus andern Metallen geeignet. Das auszuwalzende Titan oder andere Metall kann die Form von Brammen, Platten oder Streifen haben.
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