DE1527730A1 - Walzwerk - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. MARTI N LICHT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN ""'

Mönchen 2 · THERES.ENSTRAssE 33 Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXELHANSMANN

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

Dr. iiixpi i^Mönchen'^{den 29}· ^{März 1966}

Ihr Zeichen Unser Zeichen

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UNITED STATES STEEL CORPOiLlTION PITTSBURGH, PENNSYLVANIEN
WILLIAM PENN PLAGE 525
V. St. A.

Walzwerk

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Metallbearbeitung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein besonders für starke Reduzierung von Stahlprofilen geeignetes Walzwerk. Von besonderem Vorteil ist die Verwendung der Vorrichtung in einem sogenannten Einstrangwalz— verfahren bei engen Querschnittsbereichen. Bei solchen Walzverfahren wird das Metall in einem einzigen Durchgang durch das Walzwerk in die gewünschte Querschnittsform gebracht. Die Erfindung ist insbesondere verwendbar für Stranggußstahl, obwohl sie ebenfalls für herkömmliches Profilwalzen in senkrechten oder waagrechten Walzwerken nutzbringend und geeignet ist. Außerdem erzeugt die starke Reduzierung des Querschnittes, welche mit der vorliegenden Erfindung möglich ist, einen metallurgischen Aufbau im Werkstück, welcher sich von dem bei

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

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OppenauerBüro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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auf herkömmliche Weise gewalzten Werkstücken unterscheidet. Das bedeutet, daß das Erzeugnis ein verlängertes Korngefüge aufweist, welches eher dem metallurgischen Aufbau von gepreßtem oder geschmiedetem als von auf herkömmliche Weise gewalztem Material ähnelt.

Die bekannteste Technik beim Stahlstranggußverfahren besteht darin, geschmolzenes Metall in einem genau bemessenen Verhältnis in eine wassergekühlte Gießform hineinzugießen. Die Gestalt der wassergekühlten Gießform bestimmt die Größe des Gußstahlblockes. Im Kühlbereich der Gießform erstarrt der geschmolzene Stahl an der Oberfläche und der Stahlblock tritt aus der Gießform gewöhnlich nach unten aus. Der Stahlblock wird von der Gießform her in ein Paar« von Absenkrollen eingeführt, welche die Absenkung steuern. Gewöhnlich liegen die Absenkrollen nur an zwei Seiten des Gußblockes an und reduzieren den Querschnitt nur soweit, als es notwendig ist, genügend Reibung zur Abstützung des Stahlgewichtes darüber herzustellen. Wegen der unbeschützten und ungestützten Bereiche, in welchen der Stahl sich ausbauchen und sich an den Seiten des Stahlblockes, welche nicht an den Rollen anliegen, verziehen würde, sind solche Rollen nicht zur Reduzierung des Querschnittes von Stahl geeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben angeführten Nachteile und andere durch einen Walzensatz zu vermeiden, welcher zugleich den Stahlstrang an allen Seiten

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abstützt und beschützt. Durch die Ausfülirüngsform des neuen Walzwerkes widersteht es großen Walzkräften; e.s ist deshalb möglich, in einem einzigen Durchgang starke Querschnittsreduzi erungen vorzunehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung mit vier Walzen vorgesehen, welche rechtwinklig zueinander stehen und mit aneinander anliegenden Walzenflachen versehen sind. Hei der bevorzugten \usführungs— for« weist jede der Walzen im Winkel von '«5 abeeschrägte Kanten auf, die so angeordnet sind, daß jeweils aneinander anliegende, geschrägte Flächen einander berühren. Jede der Walzen ist durch eine sich durch die Walze erstreckende Welle abgestützt; diese ist in einer spiiter beschriebenen Weise in eine« besonderen Walzengehäuse gelagert und abgestützt. Die neue Ausführungsform des Walzwerkes gestattet auch den schnellen und leichten Wechsel der Walzen bei einem Minimum an Bet riebsunterbrechung.

Die Verwendung der Erfindung im Zusammenhang mit Strangguflverfahren ermöglicht einen Guß von großem Querschnitt in der Gießform, d.h. 70 χ 70 ca; wegen der Festigkeit und Stärke des Walzwerkes als auch wegen seiner neuen Auslührungsfor» können solch große Gußprofile in einem einzigen Durchgang stark im Querschnitt reduziert werden, z.B. zu einen Knüppel von 30,5 x "0,5 cm. Aus diesem Grunde können zwei Walzwerke dieser Ausführungsform, eines hinter dem anderen verwendet werden, um in einem einzigen Arbeitsgang einen großen Gußblock von z.H. 70 χ 7^(j cm zu einem Knüppel

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von 10,2 χ 1-0,2 era zu reduzieren. Einer der Nachteile des kontinuierlichen Stranggußverfahrens war die Beschränkung des Gußverfahrens durch den begrenzten Anteil der Absenkung dos Stahls durch die Gießform; wenn z.B. nur kleine Knüppel, d.h. 10,2 χ 10,2 cm gegossen werden, ist die Produktion eingeschränkt. Dies kommt natürlich davon, daß das Metall nicht schneller von der Gießform abgezogen werden kann, als die Erstarrung vonstatten geht. Bei Verwendung der Erfindung jedoch können Knüppel von 10,2 χ 10,2 cm 36mal schneller hergestellt werden als zum Gießen des 70 χ 70 cm Stahlblockes nötig ist. Das Walzwerk führt zur Steuerung der Absenkgeschwindigkeit die Funktionen der Absenkrollen aus und führt gleichzeitig die Querschnittsreduzierung des Gußstahlrohlings durch; es hat außerdem die Wirkung, daß die Hitze gleichmäßig über den Querschnittsbereich des Knüppels verteilt wird, wodurch ein Erzeugnis geschmiedeten oder gepreßten Korngefiiges entsteht, was zur Zeit nur durch teuere Verfahren möglich ist

Es zeigen:

P'ig. 1 eine Draufsicht eines waagrechten Schnittes durch die Lager, welche eine erfindungsgemäße Walzensatzanordnung wiedergibt;

Fig. 2 eine Schnittansicht von Linie II-II in Fig. 1, welche die Anordnung der Walzengehäuse und der Walzen wiedergibt;

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Fig. 3 eine Schnittansicht von Linie III-III in Fig. 1, welche die Anordnung des Walzengehäuses, der Walzenwellen und der Walzeneinbaustücke wiedergibt;

Fig. k eine schematische Ansicht eines typischen, erfindungsgemäßen Walzwerkes, welche darstellt, wie das Walzwerk im Zusammenhang mit Stranggußverfahren verwendet wird; und

Fig. 5 eine schematische Ansicht, welche darstellt, wie die Erfindung zum Walzen verschiedener Profile schnell umgestellt werden kann.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, werden vier Walzen 13a, 13b, 13c und 13d in Form eines Walzensatzes angeordnet, wobei die Achsen der Walzen im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehen. Die einander gegenüberliegenden Walzenoberflächen bilden dabei einen vollkommen geschlossenen Durchgang für das Werkstück 11. Jede der Walzen weist eine Primärwelle 15a, 15b, 15c und 15d und eine Sekundärzelle 17a, 17b, 17«ϊ und 17d auf. Diese beiden Wellen erstrecken sich von den gegenüberliegenden Seiten der Walzen 13a, 13b, 13c und 13d nach außen. An jeder Walze befindet sich ein Walzengehäuse 19a, 19b, 19c und 19d, welches die Primärwelle der Walze trägt. So trägt das Walzengehäuse 19a die Primärwelle 15a der Walze 13a» entsprechend trägt das Walzengehäuse 19b die Primärwelle 15b der Walze 13b usw. Innerhalb jeden Walzenge-

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häuses befindet sich eine Vertiefung 21a, 21b, 21c und 21d, welche die Sekundärwelle einer anliegenden Walze aufnimmt. In der Vertiefung 21a des Walzengehäuses 19a wird somit z.B. die Sekundärwelle 17d der Walze 13d geführt, während bei 21b des Walzengehäuses 19b die Sekundärwelle 17a der Walze 13a gehalten wird. Die Sekundärwelle 17b wird in der Vertiefung 21c des zur Walze 13c zugehörigen Walzengehäuses 19c gelagert. Die Sekundärwelle 17c wird von der Vertiefung 2id des Walzengehäuses 19d aufgenommen. Die Primärwellen 15a, 15b, 15c und 15d der Walzen werden unabhängig voneinander, jedoch durch Synchronmotoren angetrieben.

Passende Deckel 25 (am besten in den Fig. 2 und 3 zu
sehen) halten die Wellen der Walzen in den Walzengehäusen. Der Deckel 25 kann aus einem einzigen großen Gußteil bestehen; in der bevorzugten Ausführungsform enthält er jedooh einen Oberteil 27 und sich in das Walzengehäuse erstreckende Einbauteile 29, welche die Wellen für die Walzen festhalten.
Die Verwendung der einzelnen Deckel in dieser Art macht es möglich, die Walzen leicht mit einem Laufkran herausheben zu können; der Laufkran hebt den Deckel und die tinbauteile von dem Walzengehäuse ab, wonach die Walzen aus dem Gehäuse entfernt und neue Walzen eingebaut werden können. Die Walzenerehäuse 19a, 19b) l-9c und 19d können auf herkömmlichen, l'ußplat lon
18, auf welchen sie durch Kopfschrauben 16 befestigt sind, aufgestellt sein. Auf diese »eise werden die Walzengehäuse fest am Grunde verankert. Aus der oben beschriebenen Anordnung

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ist ersichtlich, daü die Walzen/a;«hause keinen Querkräften ausgesetzt sind, da alle Walzenkräfte in gleicher Weise gegen die Walzengehäuse gerichtet sind.

Bei metallurgischer Untersuchung eines stark reduzierten Werkstückes, welches dieses Walzwerk durchlaufen hat, stellt sich heraus, daß das Werkstück ein stark verlängertes Korngefüge aufweist. Außerdem besitzt das Werkstück eine größere Härte als bei herkömmlich gewalztem Material.

Die Anordnung Ίργ Bearbeitungsflachen der Walzen 13a, 13b, 13c und 13d entspricht dem gewünschten Querschnitt des Endproduktes. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ergeben die Arbeitsflächen der Walzen ein quadratisches Erzeugnis. Dies wird, wie dargestellt ist, durch Walzen bewerkstelligt, deren abgeschrägte Kanten 20 eine Neigung von k5 besitzen. Wenn die Walzen so angeordnet sind, daß die jeweils beieinanderliegenden Kanten anliegen, wird ein vollkommen geschlossener Durchgang für das Werkstück erzeugt. Jede seitliche Bewegung wird durch die Stützkraft der anliegenden Walzen ausgeschlossen. Die Walzenwellen 15a, 15b, 15c und 15d, welche in Lagern 23a, 23b, 23c und 23d gehalten werden, sind je für sich mit herkömmlichen Motorantriebs- und Kupplungsvorrichtungen versehen, um die nötige Kraft bei der starken Reduzierung von Stahlprofilen zu erreichen. Die Lager, welche entweder Gleit— oder Wälzlager sein können, ermöglichen das freie Drehen der Walzen. Wegen der Reibung jedoch, welche von den eng anliegenden, geneigten Flächen der Walzen und

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der Kräfte des Querschnittsbereiches währ.end des Walzens herrührt, ist es möglich, das Walzwerk mit einem einzigen Antrieb zu versehen. Der Walzensatz, welcher einen vollkommen geschlossenen Durchgang für das Werkstück bildet, dient als Trichter, in welchen heißer Stahl eingeführt werden kann. Dieser tritt am Ausgang dos Walzwerkes mit demselben Umfang und derselben Gestall der Walzoberflachen hervor.

I]s sollte erwähnt werden, daß das erfindungsgemäße Walzwerk ohne wfileres an ein Stranggußverfahren angeschlossen werden kann. Ks können z.B. zwei Walzensätze 30 und 40, welche der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform entsprochen, so angeordnet werden, wie es in Fig. h zu sehen ist; in dieser Lage nehmen sie einen heißgegossenen Rohblock aus der Gießform 35 auf. Der erste Walzensatz 30 reduziert den Querschnittsbereich des Gußstahlblockes 37. Der Stahl von reduziertem Querschnitt 39 verläßt den ersten Walzensatz 30 und tritt in einen folgenden Walzensatz 40 ein, den er mit einem noch kleineren Querschnitt wieder verläßt. Es ist offensichtlich, daß zusätzliche Walzwerke vorgesehen sein können, um weiterhin den Querschnitt zu reduzieren; es kann auch nach Wunsch nur ein Walzwerk benutzt werden, wenn eine geringere Heduzierung benötigt wird.

Außer bei der Veiwendung beim Stranggußverfahren kann die Erfindung auch als horizontales Walzwerk für Vorblöcke, Stangen, Knüppel und andere Profile verwendet werden. Die Herstellung ge-

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schient auf dieselbe Weise, wie sie bereits beschrieben wurde, ausgenommen, daß das Walzwerk mit einem waagrechten Durchgang versehen ist. Gemäß Pig. 5 kann man die Arbeitsflächen der Walzen in Quadrate, Kreise, Sechsecke oder andere Profile verändern. Bei Verwendung mehrerer Walzwerke dieser Ausführungsform, d.h. einander folgender Walzen, können große Reduzierungen des ursprünglichen Werkstückes durchgeführt werden. Wenn man Walzen mit genau abgekanteten Ecken von 45 Neigung verwendet, und die vier Walzen so in Umdrehung versetzt, daß sie mit derselben Umdrehungsgeschwindigkeit, bezogen auf den Mittelpunkt, umlaufen, wird die Reibung auf ein Minimum reduziert. Alle vier Walzen können in der Geschwindigkeit durch mechanische Verbindungen oder elektrische Schaltungen synchronisiert werden.

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Claims (3)

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN β Mönchen 2 · theres.enstrasse 33 Dipl.-Wirtsch.-Ing. A X E L H A N S M A N N Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN UNITED STATES STEEL CORPORATION PITTSBURGH, PENNSYLVANIEN München, den 29 · März I966 WILLIAM PENN PLACE 525 Ihr Zeichen L^-se* Zeichen v. st. λ. 1527730 /Ilz- Patentanmeldung: Walzwerk M"r. f:„■■'■.?Π Patentansprüche

1. Walzwerk zur starken Querschnittsreduzierung von Metallwerkstücken, gekennzeichnet durch einen Satz von vier Walzen (13a, 13h> 13c, 13d),deren Achsen im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehen, wobei die Walzen mit aneinander anliegenden Flächen, welche einen vollkommen geschlossenen Durchgang für das Werkstück bilden, versehen sind, eine Primärwelle (15a, 15b, 15c, 15d) und eine Sekundärwelle (l7a, 17h, 17c, 17d), welche sich von den gegenüberliegenden Seiten jeder der Walzen erstrecken, ein Walzengehäuse (19a, 19b, 19c, 19d) für jede Walze, welches die Primärwelle der entsprechenden Walze trägt, eine Vorrichtung innerhalb jeden Walzeiigehäuses, um die Sekundärwelle einer anliegenden Walze zu tragen und einen abnehmbaren Deckel (25) zum Zusammenhalten der Walzenwellen in den Walzengehäusen.

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2. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Walzen in einem Winkel von Ί5 ahgeschrägt sind.

3. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch pekenn/eiehnet, daß ein Motor und ein Getriebe an J (»der Walze 1h» few ti et s ind.

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