DE19525513A1 - Straightening device - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Richten von Flanschprofilen, insbesondere von Doppel- T- oder U-Trägern mit Hilfe mehrerer oberhalb und un terhalb des Richtguts angeordneter Richtwerkzeuge.The invention relates to a device for Straightening flange profiles, especially double T or U beams with the help of several above and un Straightening tools arranged below the leveling material.
Derartige Vorrichtungen dienen dazu, vom Warmwalzen herrührende Abweichungen der Träger-Kontur, insbeson dere Biegungen, Verwindungen und Querschnittsabwei chungen zu beseitigen sowie dem Träger die gewünschte Geradheit zu verleihen. Dies geschieht in der Weise, daß der Träger mit Hilfe abwechselnd oberhalb und un terhalb des Richtguts mit einer bestimmten Teilung bzw. einem bestimmten Abstand der jeweils in derselben Ebene angeordneten Richtachsen mit Hilfe von Richtwal zen oder -scheiben einer Wechselbiegung mit in der Vorschubrichtung abnehmender Amplitude unterworfen wird.Such devices are used for hot rolling resulting deviations of the carrier contour, in particular other bends, twists and cross-section deviations elimination and the carrier the desired To give straightness. This happens in the way that the carrier alternately above and un below the target with a certain division or a certain distance each in the same Leveled alignment axes with the help of straightening whale zen or discs of an alternate bend with in the Feed direction subject to decreasing amplitude becomes.
Dabei erfassen die Richtscheiben oder -walzen den Steg des Doppel-T-Trägers, dessen Höhe sich dabei auf Ko sten seiner Dicke vergrößert. Darüber hinaus übertra gen sich die Wechselbiegungen des Stegs zwangsläufig auf die Flansche des Trägers. Beim Richten eines U- Profils sind die oberen Richtachsen mit Richtscheiben, die unteren mit zylindrischen Richtrollen bestückt.The straightening disks or rollers capture the web of the double-T beam, the height of which is on Ko increased its thickness. In addition, the alternating bends of the web are inevitable on the flanges of the carrier. When straightening a U Profiles are the upper alignment axes with alignment discs, the lower with cylindrical straightening rollers.
Dies ist aufgrund der unterschiedlichen Widerstandsmo mente des Stegs und des Flanschs bzw. der Schenkel mit einer Reihe gravierender Nachteile verbunden. Infolge seines wesentlich geringeren Widerstandsmomentes voll führt der Steg unter dem Einfluß der Richtkraft Rela tivbewegungen zum Flansch oder Schenkel mit seinem we sentlich größeren Widerstandsmoment, aufgrund derer es im Bereich der Stegwurzel, d. h. am Übergang Steg/Flansch bzw. Schenkel zu einer plastischen Ver formung kommt. Beim Richten von U-Profilen ergeben sich im Druckbereich der Richtscheiben am Steg Plasti fizierungen; der Steg erfährt jedoch keine Relativbe wegung gegenüber dem Flansch. Diese plastische Verfor mung führt nicht nur zu einer Vergrößerung der Profil höhe, sondern auch zu einer unerwünschten lokalen Kaltverfestigung und damit zu einem unerwünschten Zähigkeitsverlust. Hinzu kommt eine aus der plasti schen Verformung resultierende Änderung der Eigen spannungen des Profils insbesondere im Bereich der Stegwurzel; dies namentlich bei einer einseitigen Lagerung der Richtscheiben oder -walzen.This is due to the different resistance mo elements of the web and the flange or the legs with a number of serious disadvantages. As a result its much lower section modulus the bridge leads under the influence of the straightening force Rela tiv movements to the flange or leg with its we considerably greater section modulus due to which it in the area of the bridge root, d. H. at the transition Bridge / flange or leg to a plastic Ver formation is coming. When straightening U profiles in the pressure area of the straightening discs on the Plasti bridge decorations; however, the web does not experience any relative impact movement relative to the flange. This plastic deformation mung does not only increase the profile height, but also to an undesirable local Strain hardening and thus an undesirable Loss of toughness. In addition there is one from plasti the resulting change in the eigenmode tensions of the profile especially in the area of Bridge root; this especially with a one-sided Storage of the straightening disks or rollers.
Da die Richtscheiben oder -walzen normalerweise ein seitig gelagert sind, kommt es unter dem Einfluß der Richtkraft zwangsläufig zu einer Neigung der Richt achsen gegenüber der Horizontalen und demgemäß beim Richten von Doppel-T-Trägern und U-Profilen im Bereich der antriebsseitigen Stegwurzel zu einer größeren Bie gungsamplitude als im Bereich der gegenüberliegenden Stegwurzel. Das führt im Bereich der antriebsseitigen Stegwurzel zu Eigenspannungsspitzen, die durchaus die Größenordnung der Fließspannung erreichen und mit der Profilhöhe, d. h. dem Abstand von Flansch zu Flansch qualitätsmindernd zunehmen. Because the straightening disks or rollers are usually one are stored on the side, it comes under the influence of Straightening force inevitably leads to an inclination of the straightening axes opposite the horizontal and accordingly at Straightening double T beams and U profiles in the area the drive-side web root to a larger bend amplitude than in the area of the opposite Bridge root. This leads in the area of the drive side Bridge root to residual stress peaks that are quite the Reach the magnitude of the yield stress and with the Profile height, d. H. the distance from flange to flange increase quality reducing.
Um diese Nachteile zu vermeiden, gibt es Richtschei ben, deren Richtkraft nicht am Steg, sondern am Flansch oder an den Schenkeln eines U-Profils und dem gemäß im Bereich des größten Widerstandsmoments an greift. Das Einleiten der Richtkraft zusätzlich oder ausschließlich am Flansch verringert bzw. vermeidet zwar eine Relativbewegung zwischen Steg und Flansch sowie die damit verbundenen Nachteile, ohne daß die durch das Einleiten der Richtkraft in den Flansch be dingte Änderung des Eigenspannungszustandes im Flansch mit Nachteilen verbunden wäre. Jedoch kommt es infolge des Einleitens der Richtkraft in den Flansch dort zu Aufstauchungen der Flanschkanten sowie zu Ausbauchun gen an der Außenseite des Flanschs und dadurch bedingt zu Maßabweichungen, die mit steigendem Verhältnis Flanschbreite/Flanschdicke zunehmen. Um diese Maßab weichungen in Grenzen zu halten, kommen auch Richt scheiben zur Verwendung, welche die Richtkraft sowohl in den Steg als auch in den Flansch einleiten. Die da bei naturgemäß geringere Richtkraft am Flansch führt zu einer Verringerung, jedoch nicht zu einer weitest gehenden Beseitigung der dort in Erscheinung tretenden Maßabweichungen.In order to avoid these disadvantages, there are straightening marks ben whose directivity is not on the web but on Flange or on the legs of a U-profile and the according to the area of greatest section modulus takes hold. Introducing the straightening force additionally or only reduced or avoided at the flange a relative movement between the web and the flange and the associated disadvantages, without the by introducing the straightening force into the flange change in the internal stress state in the flange would be associated with disadvantages. However, it happens as a result the introduction of the directional force into the flange there Upsetting of the flange edges as well as expansion conditions on the outside of the flange and therefore to dimensional deviations with increasing ratio Increase flange width / flange thickness. To this measure Keeping softenings within limits also comes right washers for use, which both directivity Introduce into the web as well as into the flange. The one there leads to a naturally lower straightening force on the flange to a decrease, but not to the widest ongoing elimination of those appearing there Dimensional deviations.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Richtvorrichtung zu schaffen, die sowohl den Steg als auch - trotz dort angreifender Richtkraft - den Flansch oder die Schenkel eines U-Profils schont und auf diese Weise gerade Flanschprofile mit hoher Richt- und Maßgenauigkeit schafft. The invention is based on the object, a To create straightening device that both the web as also - despite the attacking directives there - the Flange or the legs of a U-profile protects and in this way straight flange profiles with high and creates dimensional accuracy.
Die Erfindung löst dieses Problem mit einer Richtvor richtung, deren Richtwerkzeuge, vorzugsweise Richt scheiben oberhalb des Richtguts angeordnet sind und mindestens zum Teil eine wirksame, d. h. die Richtkraft ausübende Mantelfläche (Preßfläche) besitzen, die winklig in bezug auf die Richtachse bzw. die Schmal seite des Flansches oder Schenkels verläuft. Demgemäß sind die betreffenden Richtscheiben zumindest teil weise kegelstumpfförmig ausgebildet und übertragen die Richtkraft mit ihrer konischen Mantelfläche auf den Flansch oder Schenkel. Unterhalb des Richtgutes können ebenfalls erfindungsgemäße Richtwerkzeuge angeordnet sein.The invention solves this problem with a straightening device direction, their straightening tools, preferably straightening slices are arranged above the target and at least partially effective, d. H. the directivity have exerting lateral surface (pressing surface) that angular with respect to the directional axis or the narrow side of the flange or leg runs. Accordingly the alignment discs in question are at least partially wise frustoconical and transmit the Directivity with its conical surface on the Flange or leg. Can below the level also arranged straightening tools according to the invention be.
Das Richten mit den erfindungsgemäßen Richtscheiben vermeidet eine Relativbewegung zwischen Steg und Flansch sowie jede Kaltverfestigung im flanschnahen Bereich des Stegs.Straightening with the straightening disks according to the invention avoids a relative movement between the web and Flange as well as any work hardening in the near flange Area of footbridge.
Der Neigungswinkel der wirksamen Mantelfläche liegt vorzugsweise in der Größenordnung des Reibungswinkels; er ergibt sich dann aus der folgenden Gleichung:The angle of inclination of the effective lateral surface is preferably in the order of the friction angle; it then results from the following equation:
µR-Scheibe/Profil = tan ρµ R disc / profile = tan ρ
und gewährleistet eine Minimierung der Flanschkanten aufstauchung. Bei richtig bemessenem Reibungswinkel der Mantelflüge werden im Flansch Querspannungen er zeugt, die den in der Kontaktfläche wirkenden Reib schubspannungen entgegenwirken und so ein Flanschkan tenaufstauchen verhindern. and ensures a minimization of the flange edges upsetting. With a correctly dimensioned friction angle the lateral flights are transverse stresses in the flange testifies to the friction acting in the contact surface counteract shear stresses and thus a flange channel Prevent upsetting.
Vorzugsweise liegt der kleine Durchmesser der Richt scheibenstirnfläche auf der vom Flansch oder Schenkel abgekehrten Seite, und zwar auch dann, wenn - beim Richten von Doppel-T-Trägern oder U-Profilen - jeweils zwei Richtscheiben auf einer Richtwelle einander ge genüberliegen. Dabei sollte der Schnittpunkt der Man tellinien der antriebsfernen Richtscheibe antriebsfern und der Schnittpunkt der antriebsnahen Richtscheibe antriebsnah liegen.The small diameter of the direction is preferably disk face on the flange or leg opposite side, even if - at Straightening double T beams or U profiles - each two straightening discs on each other on a straightening shaft opposite. The intersection of the man telllines of the drive disc remote from the drive and the intersection of the drive-oriented straightening disk lie close to the drive.
Um je nach Richtkraft Ausbiegungen des Flanschs in der Horizontalen, bezogen auf die Richtposition, zu ver meiden, weisen die Richtscheiben vorzugsweise flansch stützende Flächen auf, die sich auf der Stegseite und/oder der stegabgewandten Seite des Flanschs befin den. Demgemäß besitzen die Richtscheiben einen U-för migen oder T-förmigen axialen Querschnitt.Depending on the straightening force, the flange in the Ver. Horizontal, based on the target position avoid, the straightening discs preferably have a flange supporting surfaces on the web side and / or the side of the flange facing the web the. Accordingly, the straightening discs have a U-shape migen or T-shaped axial cross section.
Um mit einem Richtrollenpaar gleichzeitig Flansch- oder Schenkelprofile unterschiedlicher Abmessung ohne Richtscheibenwechsel richten zu können, eignen sich Richtscheiben mit einem kammartigen axialen Quer schnitt. Eine derartige Richtscheibe besteht dann, vorzugsweise einstückig, aus einzelnen Scheiben zwi schen denen sich die erfindungsgemäß gegenüber der Ho rizontalen geneigten wirksamen Mantelflächen befinden und deren seitliche Flächen den Flansch oder Steg in der Richtposition ein- oder beidseitig abstützen.In order to use a pair of straightening rollers to or leg profiles of different dimensions without To be able to straighten the target wheel change are suitable Straightening discs with a comb-like axial cross cut. Such a straightening disc is then preferably in one piece, from individual disks between those who, according to the invention, are opposite the ho horizontal inclined effective lateral surfaces are located and the lateral surfaces of the flange or web in support the straightening position on one or both sides.
Die Richtscheiben können auch so beschaffen sein, daß sie zusätzlich eine gewisse, jedoch nicht allzu große Richtkraft in den Steg einleiten, wenngleich der Steg vorteilhafterweise richtkraftfrei bleibt.The straightening discs can also be designed so that they also have a certain, but not too big Introduce straightening force into the web, although the web advantageously remains free of directivity.
Allerdings brauchen nicht sämtliche Richtwerkzeuge mit der erfindungsgemäßen wirksamen Mantelfläche versehen zu sein; im Extremfall genügt jeweils ein erfindungs gemäßes Richtwerkzeug bzw. ein erfindungsgemäßes Richtwerkzeugpaar oberhalb und unterhalb des Richtguts in gegenseitiger Nachbarschaft. Unterhalb des Richtgu tes können auch nur im Auslaufbereich erfindungsgemäße Richtwerkzeuge angeordnet sein.However, not all straightening tools are required provided the effective lateral surface according to the invention to be; in extreme cases one invention is sufficient according straightening tool or an inventive Straightening tool pair above and below the straightening good in mutual neighborhood. Below the Richtgu tes can also be invented only in the outlet area Straightening tools can be arranged.
Insgesamt gesehen gewährleisten die erfindungsgemäßen Mantel- bzw. Schrägflächen der Richtscheiben ein Höchstmaß an Richtgenauigkeit; sie vermeiden insbeson dere das Entstehen von Flanschaufstauchungen und nach außen gerichteten Ausbauchungen im Bereich der Flanschkanten und bewahren den vom Warmwalzen der Pro file herrührenden günstigen Eigenspannungszustand des ungerichteten Profils.Seen overall, ensure the invention Mantle or inclined surfaces of the straightening disks Highest level of accuracy; in particular, they avoid the occurrence of flange upsets and after bulges in the area of the Flange edges and keep the hot rolling of the Pro file resulting from the favorable residual stress state of the undirected profile.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des nä heren erläutert. In der Zeichnung zeigenThe invention is described below in the Drawing shown embodiments of the nä explained. Show in the drawing
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Richtvor richtung mit einem oberen Richtscheibenpaar teilweise in einem axialen Längsschnitt, Fig. 1 is a schematic representation of a Richtvor direction with an upper guide wheel pair partially in an axial longitudinal section,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der beiden Richtscheiben, Fig. 2 is an enlarged view of a portion of the two straightening discs,
Fig. 3 eine Richtvorrichtung mit außenseitiger Flanschführung, Fig. 3 is a straightening device with external side flange guide,
Fig. 4 die vergrößerte Darstellung eines Teils der beiden Richtscheiben, Fig. 4 shows the enlarged representation of a part of the two straightening discs,
Fig. 5 einen axialen Längsschnitt durch eine Richt rolle zum flanschstützenden Richten bei un terschiedlichen Trägerabmessungen, Fig. 5 is an axial longitudinal section through a straightening roller for directing at flanschstützenden un terschiedlichen carrier dimensions,
Fig. 6 einen Teil der Richtrolle nach Fig. 5, Fig. 6 shows a part of the straightening rollers according to Fig. 5,
Fig. 7 eine Richtbuchse mit zylindrischem Mittelteil in einem axialen Längsschnitt, Fig. 7 is a directional connector with a cylindrical central portion in an axial longitudinal section,
Fig. 8 einen Teil der Richtbuchse nach Fig. 7 in vergrößerter Darstellung und Fig. 8 shows a part of the directional bushing according to Fig. 7 in an enlarged view and
Fig. 9 eine zylindrische Richtbuchse. Fig. 9 is a cylindrical directional bushing.
Die Richtvorrichtung besteht aus einem in seinen Ein zelteilen nicht näher dargestellten Antrieb 1 mit dem eine Welle 2 verbunden ist, auf der zwei Richtscheiben 3,4 oberhalb eines Doppel-T-Trägers 5 angeordnet sind. Die Richtscheiben 3,4 besitzen - in axialer Richtung - einen T-förmigen Querschnitt und bestehen aus einem jeweils an der Innenseite der beiden Flansche angrei fenden, den Steg des Flansches jedoch nicht berühren den kreisscheibenförmigen Teil 6, der in einen kegel stumpfförmigen Ansatz 7 übergeht. Die kegelstumpfför migen Ansätze 7 sind mit ihren Kleindurchmesserflächen 8 jeweils nach außen gerichtet und stehen über ihre Mantelflächen in kraftschlüssiger Verbindung mit den Flanschkanten. Dabei verläuft die Mantelfläche bzw. -linie 9 unter einem Winkel ρ in bezug auf die Hori zontale bzw. die Distanzbuchsen 10. Die Distanzbuchsen 10 dienen zum Einstellen des Abstandes der Richt scheiben auf die Profilhöhe (Flanschabstand) des zu richtenden Trägers. Dementsprechend ergibt sich zwi schen der Mantellinie 9 und der Schmalseitenfläche der Flansche der Einschlußwinkel ρ. Die Höhe Z der kegelstumpfförmigen Ansätze ist so bemessen, daß die Schmalseiten der Flansche über ihre ganze Höhe abge stützt sind.The straightening device consists of a individual parts in its A non-illustrated drive 1 is connected to a shaft 2, are arranged on the two straightening disks 3.4 above a double-T-beam. 5 The straightening discs 3.4 have - in the axial direction - a T-shaped cross section and consist of an angrei fenden each on the inside of the two flanges, but do not touch the web of the flange, the circular disc-shaped part 6 , which merges into a frustoconical approach 7 . The kegelstumpfför shaped approaches 7 are directed to the outside with their small diameter surfaces 8 and are non-positively connected to the flange edges via their outer surfaces. The lateral surface or line 9 extends at an angle ρ with respect to the horizontal or the spacer sleeves 10 . The spacers 10 are used to adjust the distance between the straightening discs to the profile height (flange distance) of the beam to be straightened. Accordingly, there is between the surface line 9 and the narrow side surface of the flanges the inclusion angle ρ. The height Z of the frustoconical approaches is dimensioned so that the narrow sides of the flanges are supported abge over their entire height.
Die Richtscheiben 11, 12 der Fig. 3 und 4 sind in prin zipiell gleicher Weise wie im Falle der Fig. 1, 2 ange ordnet und aufgebaut; sie stützen die Flansche jedoch außenseitig ab und besitzen konische Ansätze 7, deren Großdurchmesserflächen 13 nach innen weisen bzw. ein ander zugekehrt sind. Auf diese Weise ergibt sich zwi schen den Mantelflächen bzw. -linien 9 und der Hori zontalen bzw. den Schmalseiten der Trägerflansche je weils der gleiche Einschlußwinkel wie bei den Richt scheiben 3, 4 der Fig. 1, 2.The directional discs 11 , 12 of Figures 3 and 4 are arranged in principle in the same way as in the case of Figures 1, 2, and constructed; however, they support the flanges on the outside and have conical lugs 7 , the large-diameter surfaces 13 of which face inwards or face one another. In this way, there is between the lateral surfaces or lines 9 and the Hori zontal or the narrow sides of the carrier flanges, because the same inclusion angle as in the directional discs 3 , 4 of FIGS. 1, 2.
Die Richtrollen 15, 16 nach den Fig. 5, 6 bestehen aus mehreren, vorzugsweise einstückig miteinander verbun denen flanschstützenden Einzelscheiben 17, 18, 19, 20, zwischen denen sich jeweils ein kegelstumpfförmiger Übergang 21, 22, 23 befindet. Auf diese Weise ergeben sich zwischen den Scheiben 16 bis 20 Rillen 24, 25, 26 zur Aufnahme der Flansche von Trägern mit unter schiedlichen Abmessungen. Die Mantellinien der kegel stumpfförmigen Übergänge 21, 22, 23 ergeben mit den ihnen gegenüberliegenden Schmalseiten der Flansche wiederum den bereits erörterten erfindungsgemäßen Einschlußwinkel ρ.The straightening rollers 15 , 16 according to FIGS . 5, 6 consist of several, preferably integrally connected to each other, those flange-supporting individual disks 17 , 18 , 19 , 20 , between each of which there is a frustoconical transition 21 , 22 , 23 . In this way there are between the disks 16 to 20 grooves 24 , 25 , 26 for receiving the flanges of supports with different dimensions. The surface lines of the frustoconical transitions 21 , 22 , 23 , with the narrow sides of the flanges opposite them, in turn result in the inclusion angle ρ according to the invention already discussed.
Die Richtvorrichtung braucht nicht zur Gänze mit den erfindungsgemäßen Richtscheiben oder -buchsen ausge stattet zu sein; vielmehr reicht es aus, wenn diese im Bereich der größten Biegungsamplituden, also einlauf seitig angeordnet sind, die ohne die erfindungsgemäßen Richtwerkzeuge auch zu den größten Aufstauchungen bzw. Maßabweichungen führen würden. Andererseits können aber auch sämtliche oberen Richtwerkzeuge als Scheiben oder Mehrscheibenrollen ausgebildet sein, während beim Richten mit großer Teilung (Abstand zweier benachbarter Richtachsen) und dementsprechend kleinen Richtkräften unterhalb des Richtgutes zylindrische Richtbuchsen 28 angeordnet sein können, die von Flansch zu Flansch reichen.The straightening device need not be fully equipped with the straightening washers or bushings according to the invention; rather, it is sufficient if these are arranged in the area of the largest bending amplitudes, that is to say on the inlet side, which would also lead to the largest upsetting or dimensional deviations without the straightening tools according to the invention. On the other hand, however, all of the upper straightening tools can be designed as disks or multi-disk rollers, while during straightening with a large pitch (distance between two adjacent straightening axes) and correspondingly small straightening forces, cylindrical straightening bushes 28 can be arranged below the straightening material, which extend from flange to flange.
Hingegen lassen sich bei ausschließlich auslaufseiti ger Anordnung der erfindungsgemäßen Richtscheiben, insbesondere bei einlaufseitiger großer Biegungsam plitude kaum maßgenaue und spannungsarme Profile er zeugen.On the other hand, at exclusively outlet side ger arrangement of the straightening disks according to the invention, especially with a large bend on the inlet side plitude barely accurate and low-stress profiles testify.
Im Hinblick auf möglichst geringe Richtkräfte bei ho her Richtgenauigkeit ist es vorteilhaft, die Richt scheiben mit großer Teilung, d. h. mit möglichst großem Abstand in Richtung der Richtgutbewegung anzuordnen und gegebenenfalls auch mit einer Richtscheibenanstel lung (Scheibenabstand von einer gedachten Nullinie) zu arbeiten, die kleiner ist als beim Richten mit her kömmlichen Richtvorrichtungen und demgemäß auch eine kleinere Amplitude ergibt.With regard to the lowest possible straightening forces at ho straightening accuracy, it is advantageous to straighten large pitch discs, d. H. with the largest possible To arrange distance in the direction of the directional goods movement and if necessary also with a straightening disc (disc distance from an imaginary zero line) work that is smaller than when straightening with conventional straightening devices and accordingly also a results in smaller amplitude.
Claims (14)
- - oberhalb des Richtguts (5) angeordneten Richt werkzeugen (3, 4; 11, 12; 15, 16)
- - zum Einleiten der Richtkraft in den Flansch, deren
- - wirksame Mantelfläche (9) winklig in bezug auf die Richtachse (10) verläuft.
- - Above the leveling material ( 5 ) arranged leveling tools ( 3 , 4 ; 11 , 12 ; 15 , 16 )
- - To introduce the straightening force into the flange, the
- - Effective lateral surface ( 9 ) runs at an angle with respect to the directional axis ( 10 ).
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