DE1960891A1 - Verfahren zum Walzen von Formstahl-Flanschteilen - Google Patents

Description

iinF.elderin: Firraa Ya-.vata Iron & oteel Gomo^ny Ltä. • Γο. 1, 1-choine, Marunouchi, Onijoda-ku

•Tokyo, Japan

Verfahren zum walzen von Formstahl-Flanschteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum falzen von Formstahl-S¹I ans enteilen wie Stahlteilen mit Η-Querschnitt, und Schienen unter .anwendung eines Universalwalzgerüsts .mit Vertikal- und Hcrisontolwalzen im wesentlichen innerhalb der gl^ei^c^^er!· Vertikalebene.

Das «alzen von H-Profilteilen und Schienen mit Flanschen unter Anwendung eines Univercalwalzrerüstes mit Vertik-alvvn] zen zum balzen des V/alzfrutes von beiden Seiten und mit Horizontalvralzen zum '..'alZen des 'Walzgutes von oben und unter ist bekannt.

Las Universalvvnlagerüat dieser Art ist hinsichtlich eier V^aIztechnik weit vorteilhafter als das herkömmliche Walzgerüst mit Cberfahrunßskaliber; außerdem sind Vorteile hinsichtlich der Kosten, der Wartung und der Auslegung der Überfahrungskaliber vorhanden. Da neuerdings Formstahlteile in grof.en Abmessungen hergestellt werden, ist das \valzverfahren unter Anwendung des Universalwalzgerüstes sehr wichtig und unentbehrlich. Ein Kachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß die erhaltenen Stahlteile normalerweise nicht genau größen- und formhaltig sind. Häufig treten Fehler im Verzweigungsbereich zwischen

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Flansch und Step dieser Teile auf. ₍

.lUfgabe der Erfindung ist "die Bereitstellung eines Verfahrens zum. V.^: al ζ en von Formstahl-Flanschteilen zur Sichernteilung oiner OrÖf.en- und Formhaltigkeit der V.'alzerzengniGne. Dieses Verfahren soll möglichst wirtschaftlich arbeiten.

jJiese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dair. beim Durchgang durch das Universalwalzgerüsfc die Eingriffslinie der liorizontalwalzen an dem Steg des Walzgutes der Eingriffslinie der Yertikalv/alzen an den Flanschen vorauseilt, wobei die Vorauseilung durch das Halbmesserverhältuis von Vertikal- und ::orizontalv/alzen und/oder den Stichplan für jede ^berfahrung des Flansches und des Steges des Jalzgutes festgelegt wird.

Iias erfindungsgemäffe Verfahren liefert 7/alzerzeugnisse mit hoher Formhfiltigkeit. Außerdem kennen sich keine '.Valzfehler ausbilden.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im Vergleich sum Stand der Technik erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1Ä und B das '«alzen eines H-Querschnitt-Stahlteils in einem herkömmlichen Universalwall zgerüst,

Fig. 2A und B den ^"alzvorgang nach dem herkömmlichen Verfahren,

Fig. Ja und B das Walzen eines H-^uerschnitt-Ctahlteils in einem UniversalwaIzgerüst nach der Erfindung, eine schematische Darstellung des V/alzvorgann nach dem Stand der Technik, eine schematische Darstellung des Waizvorgangs nach der Erfindung,

eine Darstellung der Reibungskraft zvn.sc.en den verschiedenen ',.alzen und dem ./alzpjut, ein Histogramm für die Verset;;u:j^ a^r. jt-i-zes aus der Littellinie bei.Ti ".Valzen eines

Fig. 4

JJ"ig. 6

Fin;. ?

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K-^uerschnitt-Stahlteils nach der herkömmlichen Technik,
8 ein Histogramm entsprechend Fig. 7 bei Anwendung-

der Erfindung und

Fig. 9 ein Diagramm für die Verschiebung des Gteges rererüber der Γ-ittellinie bei eine™ H-Chierschnitt-Stahl-.teil für einen Vergleich der herkömmlichen VtIz- · technik und der Walztechnik nach der iLrfinlunr.

■.»in Untersuchungen der Ursache von V/alzfehlern bei Verwendung iines herkömmlichen UniversalwalzpOrüstec hai", es sich ror:oi;-t, la.?- V.alzfeliler hauptsächlich auftreten, wenn das ;ialh"iesserverjjjltrJs zwischen dem Halbmesser der Horizontalwalze KH und dem- ;ieniren der Vertikalwalze KV rreirer als 0,7 (KV/RII> 0,7) ist: in dieso;:: Fall befindet sich die Einrrrif fiäinie der Vertikalv.—i?¹ ze an de:r. Flansch -"e^em'iber der Einrriffclinie der Horizont αϊ"; ^?Π r-e m dem Steg weit voraus«

iiiese VerKüfcni.^se sind in foln-enden für das Walzen eines H-c_uuernclmitt-ötahlteils in Einzelheiten erläutert. Fi₁-. 1A und B zei.-or iie Verhältnisse zwischen dem ',Vulzrut und den Vertikalw-il^en .:owie den Horizontalwalzen in einem Universalwnlagerüct. Innerh'-^b den UniversalwDlz^eriistes sind alle V.'alzen in der gleichen Vertikalebene angeordnet; doch üblicherweise ist die ^eziehun?: zwischen den Vertikal walken V una dem '.Velztfut sowie den ilorizon-Ii und dem ./alz^ut unterschiedlich, wie dies die Fir.1.. und 1B zeif-en.

Ir. der. Figuren lepen die Vertikalwalzen V peirenüber den ?l-anr.chon des ..'alw_r"utes eine ICinrrrffs!) xnie Yy-Y,_r fest und die '^:or i ze nt alanine η rl regen^ber den Gter eine Eingriff slinie Y₇₇-Y₁,. Sie ,iewei¹. ige Tro.iektion der Eingrif fslänpe ist IdV und ldrl. 'crnialerweise hat das Verhältnis idV/ldH einen V*ert von etwa 1,-1, Die Eingriffslinie der Vertikalwalzen V an den Flanschen eilt ier Zingriffslinie der Horizontalwalzen an dem Steg um einen τ voraus, der durch das obige -Verhältnis sn>~epeben ist.

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Hierdurch ergeben sich die folgenden Nachteile.

Einmal wird nach den Fig. 2A und B der Fl_anschwerkstoff durch die Vertikalwalzen V in den Zwischenraum 1 zwischen der oberen Horizontalwalze 1L· und der unteren Horizontalwalze'Hp hineingeschoben, bevor die Horizontalwalzen H mit dem Steg des Walzgutes in Eingriff"kommen; Die Horizontalwaisen pressen dann diesen '..erkstoff zusammen, wodurch sich Lagenrisse ausbilden.

Ferner v/erden die Innenseite 3 des Flansches 1 des Walzgutes und die Seiten;vandung der Horizontalwal sen H in Berührung mit dieser Innenseite 3 durch die Wirkung der Vertikalwalzen V auf die Flanschaußenseite zusammengepreßt. Die Seitenwandung der Morizontalwalzen H gleitet auf der Innenseite 3 der Flansche nach unten in Richtung des Steges, so daß Kratzer auftreten.

i-erlern fehlt eine Gleichmäßigkeit der Form des Walzgutes. I-ilne solche fehlende Gleichmäßigkeit rührt hauptsächlich von der Verschiebung des Steges gegenüber den Flanschen. Es fehlt d-'bei eine Gleichförmigkeit der Größe eines jeden Teiles, also dor -'--bmessungen a_n, a , f_n und f des K-^uerscKtlitt-Stahlteils n.-ich Fic-. 4. ITach Fig. 4 liegt die Eingriffslinie der Vertikal- ;.alzen an dem Flansch Λ vor der Eingrif fs linie der Horizontal- -.valzen an dem Ster °. Infolgedessen erfaßt das Walzgerüst, das auf dein RollentiscL 4 aufgrund seiner Trägheit läuft zuerst den Flansch 1 mit den Seitenwandungen der Vertikalwalzen V und anschließend kommen die Horizontalwalzen H mit dem Steg 2 des

j «Valznutes in Mn.-;riff. Die jeweiligen Eingriffslinien dieser '.'.alzen Yy und Yj. sind angegeben. Wenn der Abstand hx von der Oberfläche 'des Rollentisches 4 zu der Mittellinie X-X des V/alz-

{ Spaltes der Horizontalwalzen H^. und H^ gleich dem Abstand von

ι der Oberfläche des Rollentisches 4 zu der Kittellinie Z-Z des Steges 2 ist, ergibt sich keine Schwierigkeit, doch anderenfalls wird der Steg 2 gep:enüber der Mittellinie verschoben. Dies be-

• ruht darauf, da.^r; nach Fig. 6 zwischen der Sei,tenwandung der fiorizcntalwalzen H und der Vertikalwalzen V jeweils gegenüber dem

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Flansch Λ eine Reibungskraft up entsteht, wenn die Eingriffslinie des Flansches vorauseilt, wodurch die Lage des Flansches in einer unteren Stellung gehalten wird. Der Steg 2 wird in den Spalt zwischen Horizontalwalzen H_x, und Hp hineingezogen in der jeweils vorgegebenen Ausrichtung. Doch sucht der Steg 2 eine zentrale Ausrichtung in dem Spalt zwischen dei. Horizontalwalzen, er versucht also nach oben auszuweichen.·

Infolgedessen hat das fertige Walzgut einen Querschnitt entsprechend dem rechten Teil der Fig. 4, wo die Mittellinie Z-Z des Steges 2 gegenüber der Mittellinie Y-Y des Flansches Λ noch oben verschoben ist. Es ist im allgemeinen praktisch unmöglich die Walzen so einzustellen, daß die Oberfläche des Rollen- . tisches 4 vor und hinter dem Walzgerüst auf die Mittellinie X-X des Walzspaltes zwischen der oberen Herizontalwalze H_x. und der unteren Horizontalwalze H₂ nivelliert ist. Es sind bereits Einrichtungen entwickelt worden, womit der Rollentisch 4.nach oben und unten zum Zwecke der Höheneinstellung des Walzspaltes verschiebbar ist, damit der Walzspalt möglichst genau auf dar Walz-i gut ausgerichtet ist. Doch wird beim Betrieb einer solchen Einrichtung die Breite des Flansches 1 des Walzgutes allmählich j stärker, wenn das Walzgut durch die Walzen läuft. Eine genaue Höheneinstellung des Rollentisches ist infolgedessen sehr schwierig, v/eil die Flanschbreite ansteigt.

Das Verfahren nach der Erfindung dient zur Behebung dieser Schwierigkeiten in der folgenden Weise. Die Erläuterung erfolgt für eine Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung. Fip·. 5

j zeigt eine J-usführungsform der Erfindung, wo der Halbmesser der j 'iorizontalwalzen H größer als derjenige der Vertikal'.valzen V iob, so daß die Eingriffslinie Y-u-Yrr sb. dem Steg der Eingriffslinie Yy-Yy an den Flansch 1 vorauseilt. Dos Verhältnis der ;'evveinigen Projektion der 'vlngriffsstreckc-n an den V.alzen ist no eingestellt, daß IdH ^ IdV. Dabei eilen räch I'ip;. 5 die uin^rif r": linien ~/_R-Yp den Steges ? den Eingriffslinien des Flansches ' voraus. Der Steg 2 dos Walzgutes wird zwinch.cn die Horizontal-

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".valzen H,. und Hp hineingezogen und zwar unabhängig von der .löheneinstellung des Rollentisches 4. Der Flansch 1, der mit cleir Cteg 2 einteilig zusammenhängt, wird in unveränderter Form ange-'■loben und rechtwinklig zur .achse der Horizontalwalzen H^ und H.-, ausgerichtet, ^ann tritt der Flansch 1 in der. Spalt zwischen den Horizontalv/alzen IL· und Hp sowie den Vertikalwalzen V- ein, womit das »'alzen des Flansches beginnt. Ilach Durchlauf dui'ch das ,Walzgerüst hat der austretende Stahlteil eine sehr gute ■^uerschnittsform, Fig. 5·

Im folgenden wird das nalbmesserverhältnis der Walzen im Rahmen der Erfindung nach Fig. 3 erläutert.

Flanscheinschnürung: Δ hf = TF_Q - TF
Stegeinschnürung : Z!^hw = T;V'_O - Τ;κ^Γ

Das Verhältnis zwischen der Einschnürung des Flanscnes und des Steges beträgt

TF _ Z^ hf

T.< ~ Zihw

Dieses Verhältnis soll einen Wert 1,6 haben. Dann gilt

hf = 1,6hw

Die Projektion des Eingriffsbogens einer V.^;alze für das ./alzgut betragt Id = "^Ah*R,mit ZIh als Einschnürung und R als Halbmesser der V/alze. Infolgedessen sind die Projektionen der 3inrriffsbögen der jeweiligen ./alzen IdH = l/A hw»RH und IdV = > "¹/i\hf*2RV, mit RH als Radius der Horizontal^T-val ze und RV als Radius der Vertikalwalze. Da beim falzen ir.ifc den Vertikalwalzen die Innenseite des Flanscnes nicht eingeschnürt wird, wird in der obigen formel der durchmesser der 7er ti kaiwalze anstelle -les Halbmessers benutzt, während für die Horizontalwalze der Halbmesser eingesetzt ist. Es sei vorausgesetzt IdV = IdH und

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Eg _f:ilt dann

KH > 2d'hf > 2 χ 1,6AIiW >
^? - 2T" ~ ~

Dannch mufi man zur Erzielung eines Einschnürunpsverhältnisses von -.veniper als 1,6 zwischen dem Flansch und dem Steg ein Verhf't-nis von mehr als 3»2 für den Durchmesser der Horizontalwalsen un.l der Vertikal/walzen anwenden. Damit sind alle £chv^rierir;":aiten beseitigt; es erreben sich keine Faltunjrsrinse, Kratzer, eine lJr.;;loichförmiQkeit der Form des V/olzputes ist nicht mehr vorhanden .

In- folrenien sind ^iap-ramme zum Vergleich der Viirkun^s-.veise des herkömmlichen Verfahrens und des Verfahrens nach der Srfindunp angegeben. Fi^. 7 zeigt ein Historramm Tür die Littendes Steges eines H-.^uerschnitt-Stahlteils der Ahmit 300 mm Flanschbreite und 3GC nun Steßhöhe, - ·β in einen herkönmlichen Universalwalz'-qvV-st hergestellt ist.lir. Verrj«:ich dazu fcibt Fig. 8 ein Histogramm unter Anvvendunr «ies V.'aln^erüst nach der Erfindung an. i,Tan erkennt daraus, Λα · axe !,littcnverschiebunf; des Steges in diesem Fall nur etwa die :r^:.irte der nach dem Stand der Technik erhaltenen Mittenverr-cr J er ίγ.γ pus-iacht. In Fit> 7 und 8 pibt dit^j 7· :.'tiV;_;i,-;_Ch_;-_{e t}|?o TR-Vr¹Il ir-p .-iiisr.hl 1« der H-:_vuerschxiitt-Ötahl!:e:.le der -'eweilipen Torsuchr.- «erie an, die äorizontalachse die ^eweilipe "irci:e 5er :.i⁺;nor.-A^errichiebunp GVi. Fig. 9 zei^t die Unrleiclifcrn-ickeit ler Verschiebunrsrröiie in Längsrichtung, des V.alzrutes für den Fall der Anwendunr der I2rfindunp penVii; i-urve A und Xiir die j-in'.venaunrr des

der Technik pemäfi Kurve E. L'ie Kurve κ zeift vrel ^erinrere Ab7;eichuncen der Ivlittenverschiebunp als die Kurve B. In Fife. Q zeift die Vertikal achse die ".ittenver2chiebunr 3V/ der, Steres und die Horizontalachse die 1 an-e von Kopf I, Litte I. und Ende B des nalzputes in Längsrichtung LD. I

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Die obige Erläuterung der Erfindung betrifft ein H-Querschnitt-Stahlteil als Beispiel für.das Walzgut. Die Erfindung ist jedoch auch zum 7/alzen anderer Formstahlteile mit ähnlichem Querschnitt 7/ie ein Η-Querschnitt geeignet, bspw. Schienen, sowie für I-Querschnitt-Stahlteile.

:ie.i der Erläuterung der Vorauseilung der Eingriffslinie des Steges wurde ein Dickenverhältnis 1,6 zwischen Flansch und Steg argenommen. Doch ein Verfahren zur Bestimmung des Einschnürungsplanes für jeden Stich aufgrund des vorgegebenen Halbmesserverhältnisses der Walzen sowie die Kombination dieses Verfahrens und des obengenannten Verfahrens liegen .ebenfalls im Rahmen des Erfindungsgedankens.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von 'Formstahlteilen mit Flanschen, die sehr wenige Fehler aufweisen, deren Fbrmhaltigkeit gut ist und die sich wirtschaftlich und leicht herstellen lassen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   'i) Verfahren zum Walzen von Formstahl-Flanschteilen wie Stanlteilen mit Η-Querschnitt und Schienen unter Anwendung eines Universalwalzgerüstes mit Vertikal- und Horizontalwaisen im wesentlichen innerhalb der gleichen Vertikalebene, dadurch, gekennzeichnet, daß beim Durchgang durch das Universalwalzgerüst die Eingriffs linie der Horizontalwalzen an dem Steg des '.VaIzguts der Eingriffslinie der Vertikalwalzen an den Flanschen vorauseilt, wobei die Vorauseilung durch das Halbmesserverhaltnis von Vertikal- und Horizoiitalwalzen und/oder den Stichplan für jede.überfahrung des Flansches und des Steges des"Walzguts festgelegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbmesserverhaltnis zwischen den Eorizontalwalzen und den Vertikalwalzen auf einen Wert von mehr als etwa 3,2 beim Walzen eines Stahlteils mit Η-Querschnitt und mit einem Sinschnürungsverhältnis zwischen Flansch und Steg von weniger als 1,6 eingestellt wird.

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