DE1912350C3 - Verfahren zum Walzen von Schienen sowie UniversalwalzenstraBe zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Walzen von Schienen sowie UniversalwalzenstraBe zur Durchführung dieses Verfahrens

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DE1912350C3
DE1912350C3 DE1912350A DE1912350A DE1912350C3 DE 1912350 C3 DE1912350 C3 DE 1912350C3 DE 1912350 A DE1912350 A DE 1912350A DE 1912350 A DE1912350 A DE 1912350A DE 1912350 C3 DE1912350 C3 DE 1912350C3
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Hidehiko Abe
Kanichi Kishikawa
Koe Nakajima
Hisashi Naoi
Kazunari Tanaka
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B1/085Rail sections

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen Von Schienen aus Blöcken in einer Universalwalzen-Straße, bei dem nach dem Blockwalzen in einem ersten Stich im Mittelteil des Schienenkopfes eine V-förmige Eindrückung gestaucht wird und in weiteren Stichen unter Verringerung der Stauchkraft eine Glättung der Eindrückung erfolgt.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Universal-Walzenstraße zur Durchführung des genannten Verfahrens, bei dem die Kaliber der Vertikalwalzen einen konvexen Mittelteil aufweisen.
Beim Walzen von Schienen bereitet das vollständige Ausschmieden des Schienenkopfes die größte Schwierigkeit. Ein vollständiges Ausschmieden des Schienenkopfes ist jedoch für die Güte des Walzgutes Entscheidend.
Die deutsche Patentschrift 607 321 beschreibt ein Walzverfahren zur Herstellung von Schienen, wo im Mittelteil des Kopfes eine V-förmige Eindrückung erieugt wird. Die Formung erfolgt in einem kastenartigen Kaliber, so daß die Breitendehnung sehr stark eingeschränkt ist. Es hat sich gezeigt, daß damit eine nichtausgeschmiedete Zone im Mittelteil des Kopfes nicht unterdrückt werden kann.
Nach der USA.-Patentschrift 674 222 erfolgt das Walzen von Schienen in aufeinanderfolgenden Stichen innerhalb eines Universalwalzgerüstes und eine Stauchgerüstes. Die Vertikalwalzen des Universalge riistes haben einen konvexen Mittelteil. Allerdings is auch bei diesem bekannten Verfahren die Breitenden nung des Kopfes in dem Universalwalzgerüst einge schränkt, so daß auch hier die Ausschmiedung de: Mittelteils des Kopfes ungenügend ist.
Aufgabe der Erfindung ist eine vollständige Aus schmiedung des Mittelteils des Schienenkopfes.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurcl gelöst, daß während der Formung der Eindrückunj beim ersten Stich eine ungehinderte Breitendehnunj des Schienenkcpfes zugelassen wird, anschließend eil zweiter Stich mit einer verstärkten Einschränkung de Breitendehnung und ein dritter Stich mit nochmal: verstärkter Einschränkung der Breitendehnung durch geführt wird.
Die Erfindung sieht also vor, daß in einem erster Stich innerhalb des Universalwalzgerüstes bei der For mung der V-förmigen Eindrückung die Breitenden nung im wesentlichen ungehindert ist. In weiteren Sti chen wird die Breitendehnung immer mehr einge schränkt. Es hat sich gezeigt, daß damit eine vollstän dige Vermeidung einer nichtausgeschmiedeten Zone im Mittelteil des" Kopfes möglich ist. Die Erfindmii ermöglicht damit eine Abstimmung der Steuchkraf zur Erzeugung der V-förmigen Eindrückung im Mit· telteil und der zugelassenen Breitendehnung währenc der aufeinanderfolgenden Stiche.
Eine Universalwalzenstraße zur Durchführung de« beschriebenen Verfahrens ist nach der Erfindung da durch gekennzeichnet, daß die Vertikalwalzen de: ersten Gerüstes ein Kaliber mit an dem konvexer Mittelteil jeweils anschließenden konkaven Teiler aufweisen, wobei die Endabschnitte der konkaver Teile eine kleinere Krümmung als die Kanten de; Fertigerzeugnisses haben, und die Vertikalwalzen de: zweiten Walzgerüstes ein vergleichbares Kaliber mil geringerer Konvexität des Mittelteils und stärkerei Krümmung der Endabschnitte der konkaven Teil« haben und die Vertikalwalzen des dritten Walzgerüstes ähnliche Kaliber mit einer nochmals verstärkter Krümmung der Endabschnitte aufweisen.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellen
F i g. 1 und 2 Diagramme zur Erläuterung de: Werkstoffflusses beim Walzen in einer bekannter Walzenstraße,
F i g. 3 und 4 Diagramme zur Erläuterung des Werkstoffflusses bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
F i g. 5 eine Teilansicht einer Vertikalwalze zui Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit einem Werkstück,
F i g. 6 eine schematische Darstellung einer Vertikalwalze in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1,
F i g. 7 eine abgewandelte Form der Vertikalwalze nach der Erfindung,
F i g. 8 bis 10 verschiedene Stationen beim Durchgang durch ein Universalwalzgerüst nach der Erfindung und
Fig. 11 eine schematische Darstellung des gesamten Arbeitsablaufs im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung.
Beim Fertigwalzen vom Schienen in einem herkömmlichen Universalwalzgerüst und einem Stauch-
3 1 4
gerüst bildet sich nach den F i g. 1 und 2 eine nicht- Vertikalwalzen eintritt, die jeweils im Sinne der Er-
durchgeschmiedete Zone aus. Es ist ein Netzwerk findung eine konvexe Form haben. F i g. 4 zeigt das
innerhalb des Querschnitts des Blocks eingezeichnet. fertige Walzprodukt. Beim Vergleich des Werkstoff-
Durch Untersuchungen hat sich ergeben, daß im Ver- Busses nach F i g. 3 mit dem Fertigteil nach der her-
gieich mit dem Mittelteil der Oberflächenteil einige 5 kömmlichen Technik gemäß F i g. 2 besitzt der Fer-
Netzwerkrechtecke aufweist, deren Höhe ebenso groß tigteil nach der Erfindung eine viel kleinere nicht-
wie vor dem Walzen bleibt. Daraus ergibt sich, daß durchgeschmiedete Zone, woraus sich ergibt, daß die
dieser Oberflächenteil kaum gebreitet worden ist. Diese Erfindung ein sehr brauchbares Walzverfahren bein-
Zone ist schraffiert eingezeichnet. Sie hat normaler- haltet. Wenn ein sehr breiter Schienenkopf gemacht
weise keine scharfe Begrenzung, doch reicht sie im io werden soll, kann die Vertikalwaks mehr als zwei
Mittelteil des Kopfes am tiefsten und steigt nach bei- konvexe Abschnitte aufweisen, damit die nichtdurch-
den Seiten chs Kopfteils an. Die schraffierte Fläche geschmiedete Zone vollkommen ausgeschaltetwird-
ändert sich in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwi- Zur vollständigen Unterdrückung der nichtdurcn-
schen Dicke und Breite des Werkstücks, Querschnitts- geschmiedeten Zone nach F i g. 4 muß man die Ein-
verringerung u. dgl. Dieses gilt auch dann, wenn im 15 schränkung in der Breitenrichtung berücksichtigen,
Mittelteil zunächst bei eingeschränkter Breitendeh- ebenso wie die Bereitstellung eines oder mehrerer
nung eine V-förmige Eindrückung gestaucht wird. konvexer Abschnitte.
Das Vorhandensein einer solchen nichtdurchge- Beim Walzen einer Schiene in einem Universal-
schraiedeten Zone bedingt eine geringe Güte oder gar walzgerüst ist es insbesondere für die starken Verfor-
einen Bruch in dem Fertigteil. Dies füh-t zu folgen- ao mungskräfte im Kantenbereich (B) des Schienenkop-
denSchwierigkeiten: fes (Fig.5) wichtig, daß die Vertikalwalze des Um-
1 Das Vorhandensein dieser nichtdurchgeschmie- versalwalzgerüstes und die Stauchwalzen vor und tundeten Zone erfordert eine große Walzkraft für die ter demselben mit dem Kantenbereich (B) wahrend Querschnittsverringerung. Wenn man im einzelnen der gesamten Dauer des Walzvorgangs in Berührung die Abnahme Δ Η der Dicke H des Werkstoffes mit a5 bleiben. Dies macht eine Einschränkung der Breiten- und ohne Vorhandensein einer nichtdurchgeschmie- dehnung des Werkstoffes erforderlich.
deten Zone der Dicke / vergleicht, ist das Abnahme- Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Einschränkung
verhältnis im ersteren Falle Δ HjH und im letzteren der Breitendehnung beim Walzvorgang in einem uni-
Falle ΔΗ/Η-Ι. Dieser Vergleich zeigt deutlich, daß versalwalzgerüst der genannten Unterdrückung der
zur Erzielung einer Abnahme Δ H im letzteren Fall 30 nichtdurchgeschmiedeten Zone widerspricht, wenn
ein wesentlich größeres Abnahmeverhältnis und ent- die Breitendehnung beim Walzvorgang soweit emge-
sDrechend eine größere Walzkraft als im ersteren Fall schränkt ist, daß auch bei konzentrierter EmdrucKung
erforderlich ist. durch den konvexen Abschnitt der Vertikalwalze, be-
2 Infolge des Unterschiedes des Dehnungsverhält- zogen auf den Schienenkopf, die nichtdurchgescnmienisses zwischen dem Oberflächenteil, der die nicht- 35 dete Zone nicht vollständig vermeidbar ist, denn oer durcheeschmiedete Zone umfaßt und anderen Teilen restliche Teil bewegt sich in den Eckenbereicn W, wie können Verformungen des Walzwerkstückes auf- dies im Bereich (C)1 in Fi g. 6[^^ 1S ϊ™<%* Z" ten also die Profilkurve im Abschnitt FG des Kahbers der
3 Es können sich Fehler ausbilden. Vertikalwalze üblicher Bauart, die mit dem Eckenbe-4' Da eine quantitative Bestimmung des Einflusses 40 reich (B) in Berührung ist, normalerweise so scn^ri
der nichtdurchgeschmiedeten Zone auf die Dehnungs- umgebogen ist, daß eine Ausschmieduni5 des faefcen-
verhältnisse in Kopfteil, Steg und Fußteil nicht mög- bereiches (B) erfolgt, wird die Breitendehnung insbe
Hch ist, ist es schwierig, die Abnahmewerte unterein- sondere für den Bereich (H) emgesc!?.ra"KV. . „
ander äbzueleichen. Im Gegensatz dazu wird durch die Erfindung ge ■TliSfESSingiverhiütiiii des Oberflächenteils 45 maß F ig" 7 die Anwendung einer Vertikalwalze: nut
klein ist, treten leicht ungleichmäßige Verformungen konvexer Randkurve im Mittelbereich jedbch owie
von einer Stelle zur anderen innerhalb des gleichen Begrenzung der Breitendehnung ^^ij* ^
Querschnitts auf, was zu Restspannungen führt. geschlagen. Diese ermöglicht einen
6 Auch info ge der genannten ungleichmäßigen mit einer Ausschaltung der ™**
des Ferti8tells bd stoß" SSSÄSSÄSÄ SJ
K:^SSSÄSSÄSÄ SJ
F iTs ze igT den Schienenkopf, der durch die Ver- Horizontalwalze,des Universalgerustes, d»^ormalertikalwalzen des Universalwalzengerüstes nach der Er- 55 weise auf die Oberflache des Wa^uschfi^usgefindung geformt ist. Der Teü A der Vertikalwalze 10 richtet ist, die Kante des V entsprechend dem Mittelteil des Kopfe, der Schiene 5 drückt, wenn dasselbe über
sitsSäS itHlftS
drückt ist. Man muß jedoch darauf achten, daß keine schmiedung erzielt wird, indem der in den Kopf ver-
zu starke Unterdrückung der Breitenausdehnung des formte Teil des Werkstoffes einer Verringerung der
Werkstoffes auftritt. V-förmigen Konzentrierung ausgesetzt ist und damit
Nach der Erfindung zieht man es vor, ein solches eine genügende Durchschmiedung erhält und indem Universalwalzgerüst in einer möglichst frühen Stufe 5 der Spitzenbereich D des konkaven Abschnitts entdes Walzvorgangs einzuschalten, da der Walzspalt in sprechend dem Eckenbereich des Schienenkopfes des der mittleren Bearbeitungsstufe ein Kaliber erhalten Fertigteils einen spitzen Winkel gegenüber dem Besollte, das möglichst genau der Profilform des Fertig- grenzungsrand bildet. Dadurch wird es unnötig, die teils ähnlich sein soll. Auch würde die neuerliche Vertikalwalze und die Stauchwalzen des Universal-Ausbildung eines konkaven Abschnitts im Mittelteil io walzgerüstes mit dem Kantenbereich des Schienendes Schienenkopfes in einer solchen Verfahrensstufe kopfes in Berührung zu halten, wie dies bereits ereinen zusätzlichen Vorgang darstellen, der nicht wähnt ist. Doch die Verjüngungskurve TTE der Verzweckmäßig ist. Denn wenn der Walzvorgang in tikalwalze ist vergleichsweise größer und der Form einem beträchtlichen Ausmaß fortgeschritten ist, wird des Fertigteils im Zwischenstich nach F i g. 9 und es unmöglich, einen konkaven Abschnitt zu erzeugen, 15 schließlich im Fertigstich nach F i g. 10 immer mehr der zur Ausschaltung der mchtdurchgeschmiedeten angepaßt, indem allmählich die Einschränkung der Zone groß genug wäre. Breitendehnung verstärkt wird. Wenn beispielsweise
Ein weiterer Grund liegt darin, daß in den nach- die Verjüngung D1E2 den Wert V* hat, wählt man für folgenden Stichen zeitweilig Falten und Unebenheiten die Verjüngung D 2E2 den Wert Vi-Vi 5 und für die auftreten können, wie dies in den F i g. 8 bis 10 für ao Verjüngung D3E3 den Wert Vi.
die verschiedenen Stiche bei der Herstellung einer Fig. 11 zeigt schematisch den Gesamtaufbau einer Schiene erläutert ist. F i g. 8 zeigt dies für den ersten Walzenstraße nach der Erfindung. Ein Blockwalzge-Stich, Fig. 9 für den mittleren Stich und Fig. 10 für riistß.D. dient zur rohen Formung der Blöcke, die den Fertigstich. Nach der Erfindung sind herkömm- jeweils mehrmals durchlaufen und in das Vorwalzliche Stauchwalzen vor und hinter dem Universal- »5 gerüst V1 eingeführt werden. Dann erfolgt das Walwalzgerüst vorgesehen, was in F ig. 11 gezeigt ist. zen des Walzgutes in dem Universalwalzgerüst V2
Die Vertikalwalze 10 des Universalwalzgerüstes und den Stauchwalzen E1, was die erste Stufe des bedes ersten Stiches besitzt einen W-förmigen Walz- schriebenen Walzverfahrens darstellt. Nach Auslauf spalt, der die Gesamtheit des zu walzenden Werk- aus den Stauchwalzen wird das Walzgut in das Unistoffs 6-1 zurückdrückt, der in den Schienenkopf ge- 30 versalwalzgerüst F3 eingeführt, das als mittlere Befonnt werden soll, und im Mittelteil desselben eine arbeitungsstufe gilt. Nach einmaligem Durchlauf Konzentration bewirkt. Gleichzeitig werden die Dik- durch das Walzgerüst V, wird der Werkstoff durch ken der Steg- und Fußabschnitte durch zwei Horizon- die Stauchwalzen E2 verformt sowie durch das Unitalwalzen 1 und 2 und die Vertikalwalze 11 verrin- versalwalzgerüst F4. Dieses stellt die letzte Verforgert. 35 mung dar. Dann wird das Werkstück zur Formung
In dem mittleren Stich unterliegt der Werkstoff des Kopfteils in die Stauchwalzen E3 mit Vertikal-
nach Durchgang durch die vorhergehende Stufe einer walzen eingeführt und durchläuft schließlich das Fer-
Zuriickdriickung im Kopfteil von Seiten der Vertikal- tigwalzgerüst F zur Endbearbeitung. Die einzelnen
walze 12 mit einem Kaliber zur Glättung dieses Kopf- Formvorgänge in den verschiedenen Walzgerüsten
teils. In diesem Stich ist es wichtig, daß gleichzeitig 40 sind in den zugehörigen Skizzen schematisch ange-
mit dem Glättungsvorgang eine hochgradige Aus- deutet
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Walzen von Schienen aus Blöcken in einer Universalwalzenstraße, bei dem flach dem Blockwalzen in einem ersten Stich im Mittelteil des Schienenkopfes eine V-förmige Eindrückung gestaucht wird und in weiteren Stichen Unter Verringerung der Stauchkraft eine Glättung der Eindrückung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß während der Formung der Eindrückung beim ersten Stich eine ungehinderte Breitendehnung des Schienenkopfes zugelassen Wird, anschließend ein zweiter Stich mit einer verstärkten Einschränkung der Breitendehnung und «in dritter Stich mit nochmals verstärkter Einschränkung der Breitendehnung durchgeführt Wird.
2. Universalwalzenstraße zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei dem die Kaliber der Vertikalwalzen einen konvexen Mittelteil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalwalzen des ersten Gerüstes ein Kaliber mit an dem konvexen Mittelteil jeweils anschließenden konkaven Teilen aufweisen, wobei die Endabschnitte der konkaven Teile eine kleinere Krümmung als die Kanten des Fertigerzeugnisses haben, und die Vertikalwalzen des zweiten Walzgerüstes ein vergleichbares Kaliber mit geringerer Konvexität des Mittelteils und stärkerer Krümmung der Endabschnitte der konkaven Teile haben und die Vertikalwalzen des dritten Walzgerüstes ähnliche Kaliber mit einer nochmals verstärkten Krümmung der Endabschnitte aufweisen.
35
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