DE2823071C2

DE2823071C2 -

Info

Publication number: DE2823071C2
Application number: DE2823071A
Authority: DE
Inventors: Michio Nishikubo; Sei Muroran Hokkaido Jp Miura; Kouki Nogata Fukuoka Jp Nambu; Matsuo Kitakyushu Fukuoka Jp Ataka; Samon Kodaira Tokio/Tokyo Jp Yanagimoto; Koshiro Aoyagi; Susumu Kitakyushu Fukuoka Jp Mizunuma; Kuniteru Nakama Fukuoka Jp Ota; Katsunori Muroran Hokkaido Jp Jonishi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1977-05-28
Filing date: 1978-05-26
Publication date: 1990-08-16
Also published as: AU3652678A; IT7823928A0; SE7806058L; IT1094862B; AU520817B2; DE2823071A1; CA1086105A; LU79718A1; FR2391785A1; BR7803380A; GB1602088A; SE432542B; FR2391785B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren für eine kontinuierliche Walzstraße gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Walzen von Platinen, Knüppeln, Stäben und Stangen mit hoher Querschnittsabnahme pro Stich.

Für ein sicheres Greifen muß der Eingriffswinkel R der Beziehung R < tan^-1 μ (μ als Reibungskoeffizient zwischen Walzgut und Arbeitswalzen im Zeitpunkt des Greifens) genügen. Üblicherweise wird die Obergrenze der Flächenabnahme innerhalb des durch diesen Eingriffswinkel R bestimmten Bereichs festgelegt.

Andererseits gilt nach dem Greifen unter kontinuierlichen Walzbedingungen ein Reibungskoeffizient R′ zwischen Werkstück und Arbeitswalzen. Unter diesen Bedingungen gilt die Beziehung

tan^-1 μ′ < tan^-1 μ .

Unter stationären Walzbedingungen ist ein Walzen mit einem größeren Eingriffswinkel im Vergleich zum Greifvorgang möglich, R tan^-1 μ, so daß auch eine größere Flächenabnahme möglich ist.

Nach einem bekannten Verfahren zum Walzen von Metallwerkstücken mit hoher Flächenabnahme werden die Arbeitswalzen abgestützt, so daß sich die Arbeitswalzen nicht in Transportrichtung des Walzguts verschieben können. Der Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen ist so eingestellt, daß für den Eingriffswinkel R die Beziehung R tan^-1 μ gilt. Das Walzen erfolgt unter kontinuierlichem Einstoßen des Walzguts in die Arbeitswalzen mit der genannten Anstellung und mit einer solchen Größe der Druckspannung, daß eine Fließscheide in der Berührungsebene zwischen Walzgut und Arbeitswalzen erzeugt wird. Im Rahmen dieses Verfahrens ist eine Einstoßvorrichtung großer Dimension erforderlich, damit das Walzgut kontinuierlich und gleichmäßig über die gesamte Länge zwischen die Arbeitswalzen eingestoßen werden kann. Damit ergibt sich der Nachteil, daß ein kontinuierliches Walzen mit hoher Flächenabnahme pro Stich über eine Mehrzahl von Walzgerüsten außerordentlich schwierig ist. Als Einstoßvorrichtung zur Ausschaltung dieses Nachteils ist eine führungsgesteuerte Einstoßvorrichtung verfügbar. Bei dieser Anordnung wird das Walzgut durch die Bezugseinstoßvorrichtung in das erste Walzgerüst eingestoßen. Das Walzgut wird in das zweite Walzgerüst durch das erste Walzgerüst in einem kontinuierlichen Stich eingestoßen. Diese Anordnung ist auf zwei Stiche eingeschränkt; die Durchführung von mehr als zwei kontinuierlichen Stichen ist unmöglich. Dadurch ergibt sich eine Begrenzung für die Größe der Walzstraße beim Walzen mit hoher Abnahme. Als Einstoßverfahren kennt man ein Verfahren zum Einstoßen des Walzguts in den Walzspalt mit Hilfe von Einführungswalzen oder durch die Walzstraße selbst; damit lassen sich die genannten Schwierigkeiten, die auf der Anwendung einer Einstoßvorrichtung beruhen, ausschalten. Wenn jedoch die Einstoßkraft zwischen den Einführungsrollen und den Arbeitswalzen oder zwischen den verschiedenen Walzgerüsten verschwindet, wird das Walzgut unter instabilen Bedingungen gewalzt. Aufgrund dieser Erscheinung besteht die Gefahr eines Fehlgreifens; insbesondere kann eine größere Schwankung der Breitenabmessungen auftreten, was darüber hinaus zu einem nachteiligen Einfluß auf den Walzvorgang, die Ausbringung und die Produktqualität führt. Zur Lösung dieser Schwierigkeiten kann das Walzen durch Verbindung vorhergehender und nachfolgender Werkstücke mittels Schweißen durchgeführt werden; für diesen Arbeitsgang ist jedoch eine weitere Einrichtung erforderlich, die im Hinblick auf technische und anlagemäßige Gesichtspunkte außerordentlich kompliziert ist. Die auf das Walzgut einwirkende Einstoßkraft übt auch einen Einfluß auf die Verformung des Walzguts zwischen den Walzen auf. Infolgedessen wird die Breitung über die gesamte Länge des Walzguts vergrößert, was zu einer Verschlechterung des Verformungswirkungsgrades führt.

"AEG-Mitteilungen" 56, (1966), S. 54 bis 57 beschreibt eine Anordnung zur Regelung der Spannung durch Änderung der Umfangsgeschwindigkeit des jeweils nachfolgenden Gerüsts. Die Behandlung während des Einstoßens und Greifens ist nicht beschrieben. Da jeweils das nachfolgende Walzgerüst in der Walzengeschwindigkeit geregelt wird, kann die Walzengeschwindigkeit am Ende einer Walzenstraße den zulässigen Grenzwert überschreiten, so daß dann ein Gleiten auftritt. Auch zur Vermeidung dieser Maßnahme läßt sich dieser Veröffentlichung nicht entnehmen.

Die US-PS 35 53 997 beschreibt ein Walzverfahren in Verbindung mit dem Stranggießen, wobei das Stirnende des Walzguts zwischen Arbeitswalzen in einem bestimmten Ausmaß unter Öffnen des Walzspaltes eingestoßen wird, so daß das Walzgut durch die Arbeitswalzen gegriffen wird. Dann wird der Walzspalt verkleinert, damit das Walzen mit einem großen Eingriffswinkel erfolgt. Nach diesem Walzverfahren kann man das Werkstück mit hoher Flächenabnahme walzen; jedoch wird das Stirnende des Walzguts nicht maßhaltig, so daß die Ausbringung herabgesetzt wird. Dieses Verfahren bringt weitere Probleme mit sich, weil der Walzspalt für jedes einzelne Werkstück geändert werden muß. Infolgedessen wird die Walzstraßeneinrichtung außerordentlich kompliziert und umfangreich. Bei diesem Walzverfahren wird der Querschnitt des Walzguts am Stirnende größer als in den übrigen Teilen. Der Querschnitt ändert sich außerdem sehr stark, infolgedessen ist eine dynamisch verstellbare Führung an der Einführungsseite des nächstfolgenden Walzgerüsts erforderlich. Die Walzengeschwindigkeit muß entsprechend der Querschnittsänderung verändert werden. Es ist also eine außerordentlich umfangreiche Regeleinrichtung erforderlich. Beim Walzen in Kalibern wird das Stirnende des Walzguts, dessen Querschnitt zu groß ist, nicht in das Kaliber passen, so daß ein Walzen von Knüppeln, Stäben und Stangen im wesentlichen unmöglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzverfahren der eingangs genannten Art (US-PS 35 53 997) derart zu verbessern, daß es über die gesamte Länge des Walzgutes ein einwandfreies Walzergebnis sicherstellt, das zum Walzen von Platinen, Knüppeln, Stangen oder Stäben mit hoher Ausbringung und hoher Wirksamkeit brauchbar ist und das fehlerfreie Walzprodukte liefert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als sowohl eine Herabsetzung des Durchmessers der Arbeitswalzen als auch eine Verringerung der Anzahl der Walzgerüste innerhalb einer Walzstraße möglich ist. Das Walzgut wird mit hoher Querschnittsabnahme in wenigen kontinuierlichen Stichen fertiggewalzt. Eine gleichmäßige Ausbringung der Walzstraße ist sichergestellt. Das Walzgut hat über die gesamte Länge die vorgeschriebenen Abmessungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 die Beziehung zwischen der Druckspannung und dem äquivalenten Eingriffswinkel,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des äquivalenten Eingriffswinkels in Fig. 2a beim Kaliberwalzen und des Eingriffswinkels am Grund des Kalibers in Fig. 2b,

Fig. 3 eine Kurve zur Darstellung der Änderungen der Walzenbelastung in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 4 die Beziehung zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen und dem äquivalenten Eingriffswinkel,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Walzstraße nach der Erfindung,

Fig. 6 im Schnitt Beispiele von Führungsrollen für eine Walzstraße nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Kaliberreihe für Rautenkaliber,

Fig. 8 eine Kaliberreihe für Kasten- und Ovalkaliber,

Fig. 9 Walzstraßenpläne für ein Knüppelwalzwerk (Fig. 10a), ein Stabwalzwerk (Fig. 10b) und ein kontinuierliches Stangen-Vorwalzwerk (Fig. 10c),

Fig. 10 ein Blockschaltbild der Regelvorrichtung für eine Walzstraße nach der Erfindung,

Fig. 11 Einzeldarstellungen von Kalibern und

Fig. 12 Beispiele von Kaliberreihen in einer Stab- oder Stangenwalzstraße.

Fig. 1 zeigt schematisch die Beziehung zwischen der Druckspannung zum Einstoßen des Walzguts in die Arbeitswalzen und dem Eingriffswinkel an den Arbeitswalzen gegenüber dem Walzgut. In dem Schaubild wird die Druckspannung durch die Größe σ/k als Verhältnis der in dem Walzgut beim Einstoßen erzeugten Druckspannung gegenüber der in dem Walzgut beim Walzen wirksamen Streckspannung dargestellt. Der Eingriffswinkel ist durch den äquivalenten Eingriffswinkel R _e dargestellt, der den Neigungswinkel des Kalibers der Arbeitswalzen berücksichtigt. Nach Fig. 2a wird der Winkel zwischen der Arbeitsfläche 3 des Kalibers 2 der Arbeitswalze 1 mit der Linie l parallel zu der Walzenachse mit der Größe α bezeichnet; nach Fig. 2b ist der Eingriffswinkel am Grunddurchmesser D _o des Walzenkalibers gleich R; der äquivalente Eingriffswinkel R _e wird durch die folgende Beziehung dargestellt:

R _e = tan^-1 (cos a × tan R)

Im Falle eines ovalen Kalibers wird das ovale Kaliber durch ein Winkelkaliber ersetzt, und der Neigungswinkel des Winkelkalibers wird als Neigungswinkel des Ovalkalibers eingesetzt. Die Fläche des substituierten Winkelkalibers und die längere Diagonale sind der Fläche des Querschnitts des Ovalkalibers und der längeren Achse desselben gleich. Beim Walzen mit ebenen Walzen ist eine entsprechende Darstellung durch den äquivalenten Eingriffswinkel R _e möglich, da α = 0 und cos α = 1 ist; infolgedessen können die Verhältnisse beim Walzen in Kalibern und beim Flachwalzen in gleicher Weise dargestellt werden.

Die Kurve I in Fig. 1 gibt den jeweiligen äquivalenten Grenzeingriffswinkel beim Einstoßen des Walzguts an. Der Punkt A stellt den äquivalenten Grenzeingriffswinkel beim Einstoßen des Walzguts in Arbeitswalzen ohne Einstoßkraft dar; der Betrag ist nach der vorstehenden Beschreibung R _e = tan^-1 μ. Die Kurve II zeigt die Grenze für ein Walzen des Walzguts unter kontinuierlichen Bedingungen nach vollständigem Greifen des Walzguts durch die Arbeitswalzen; diese Kurve gibt die Gleitgrenze zwischen Walzgut und Arbeitswalzen an. Wenn zum Beispiel die Einstoßkraft b vorgegeben ist, ist ein Walzen mit hoher Querschnittsabnahme unter einem maximalen äquivalenten Eingriffswinkel D möglich. Für diesen Fall zeigt die Kurve II, daß nach dem Greifen des Walzguts durch die Arbeitswalzen das Walzen kontinuierlich mit einer Einstoßkraft b′ fortgesetzt werden kann. Der Punkt B gibt den äquivalenten Grenzeingriffswinkel für ein kontinuierliches Walzen ohne Einstoßkraft nach dem Greifen des Walzguts wieder; der Betrag des Eingriffswinkels ist in diesem Fall R _e = tan^-1 μ′.

Der Bereich, innerhalb dessen der äquivalente Eingriffswinkel R _e zwischen O und A liegt, ist ein Bereich, in dem das Walzgut durch die Arbeitswalzen bei einer Einstoßkraft O gegriffen wird. Das Walzen mit herkömmlicher Flächenabnahme bestimmt die Walzenbedingungen im Hinblick auf den äquivalenten Eingriffswinkel innerhalb dieses Bereichs. Auch der Bereich B-C ist ein Bereich, innerhalb dessen das Walzgut unter Anwendung einer Einstoßkraft gegriffen wird, die innerhalb der Streckgrenze beim Walzen des Walzguts liegt, und auch nach vollständigem Greifen wird die Einstoßkraft kontinuierlich aufgebracht, damit ein Walzen möglich ist; das genannte Verfahren mit hoher Flächenabnahme gehört in diesen Bereich. Wenn man weiter annimmt, daß sie Einstoßkraft den Wert 1,0 hat, kann das Greifen mit dem äquivalenten Eingriffswinkel im Punkt C erfolgen. Für diesen Fall wird die minimale Einstoßkraft zur kontinuierlichen Walzung durch den Wert c dargestellt, entsprechend dem Schnittpunkt der Linie senkrecht zur Abszissenachse durch den Punkt B′ der Kurve II mit der Abszisse. Wenn dabei die Einstoßkraft den Wert 1,0 übersteigt, erfährt das Walzgut im Zeitpunkt des Greifens eine Einstoßkraft oberhalb der Streckgrenze, so daß es unmittelbar vor dem Walzgerüst deformiert wird. Infolgedessen ist der Bereich des äquivalenten Eingriffswinkel oberhalb des Punktes C ein solcher Bereich. In diesem Bereich arbeitet zum Beispiel das Verfahren mit hoher Flächenabnahme beim Walzen von erwärmtem Walzgut innerhalb eines Aufnehmers, wobei das Einstoßen in das Walzgerüst durch eine Einstoßvorrichtung erfolgt.

Das Walzverfahren nach der Erfindung ist so ausgelegt, daß der Bereich des äquivalenten Eingriffswinkels zwischen den Werten A und B gemäß Fig. 1 liegt. Der Betrag des äquivalenten Eingriffswinkels ist nicht mit den Werten eines herkömmlichen Walzverfahrens mit hoher Abnahme oder eines Extrusionsverfahrens mit hoher Abnahme vergleichbar; jedoch übersteigt der Betrag der Flächenabnahme den bei bekannten Verfahren üblichen Wert. Auch bei dem Extrusionsverfahren mit hoher Abnahme ist das kontinuierliche Walzen in mehr als 2 Stichen im wesentlichen unmöglich. Und auch im Walzverfahren mit hoher Abnahme ist ein kontinuierliches Walzen im wesentlichen auf 2 Stiche eingeschränkt. Demgegenüber hat das Verfahren nach der Erfindung den Vorteil, daß ein kontinuierliches Walzen des Walzguts in mehr als 2 Stichen möglich ist.

Normalerweise beträgt beim Walzen von Knüppeln, Stäben und Stangen die Gesamtlängung vom Ausgangsgut bis zum Endprodukt 400 bis 500. Auch dabei gilt zwischen der Gesamtlängung λ und den Einzellängungen λ _i eines jeden Stiches die folgende Beziehung:

λ _total = λ₀ λ₁ λ₂ . . . λ _n

Das wichtige technische Problem liegt darin, wie groß die Längung in jedem Stich gemacht werden kann oder wie ein kontinuierliches Walzen in mehreren Stichen mit hoher Längung möglich ist. Der Kern der Erfindung ist auf diesen Punkt gerichtet.

Die Einstoßkraft im Rahmen des Walzverfahrens nach der Erfindung liegt grundsätzlich im Bereich zwischen O und a in Fig. 1. Auch in diesem Fall ist der Bereich der Flächenab nahme, der erzielbar ist, der Bereich zwischen A und B, bezogen auf den äquivalenten Eingriffswinkel, wie im vorstehenden beschrieben, nämlich tan^-1 μ < R _e tan^-1 μ′. Wenn dementsprechend das Walzgut von den Arbeitswalzen gegriffen wird, kann der äquivalente Eingriffswinkel B durch Aufbringung der Einstoßkraft a erzielt werden.

Im Rahmen der Erfindung wird nach dem vollständigen Greifen des Walzguts zwischen den Arbeitswalzen der Walzvorgang auch dann fortgesetzt, wenn keine Spannung in Walzrichtung innerhalb des Walzguts aufgebracht wird. Der Zeitpunkt, zu dem der Stirnabschnitt des Walzguts die Walzenebene m (vgl. Fig. 2b) innerhalb des gesamten Querschnitts erreicht, ist der Zeitpunkt, zu dem das Greifen des Walzguts abgeschlossen ist. Auch wenn der lokale Bereich des Stirnendes des Walzguts (z. B. ein Schopfende) die Walzenebene m erreicht, ist das Greifen des Walzguts noch nicht abgeschlossen.

Fig. 3 zeigt schematisch die Änderung der Walzenbelastung während des Walzvorgangs. Der Punkt e zeigt den Beginn des Greifens, nämlich den Beginn des Kontakts zwischen Walzgut und Arbeitswalzen. Der Punkt f zeigt den Abschluß des Greifens und der Punkt g ist der Punkt, wo die Spannung in Walzrichtung nicht länger innerhalb des Walzguts wirksam ist; der Punkt h zeigt den Beginn des Austritts des Walzguts und der Punkt i zeigt den Abschluß der Ausgabe des Walzguts. In Fig. 3 ist der Abschnitt zwischen dem Punkt e und dem Punkt g der Abschnitt eines ungleichmäßigen Walzens, wo sich die Walzenbelastung stark ändert. Der Bereich zwischen dem Punkt g und dem Punkt h ist ein Abschnitt, wo die Walzenbelastung einen festen Wert F hat; innerhalb dieses Abschnitts erfolgt ein gleichmäßiges Walzen. Nachdem der Walzvorgang diese gleichmäßigen Bedingungen erreicht hat, liegt der äquivalente Eingriffswinkel gemäß Fig. 1 innerhalb des Bereichs unterhalb der Kurve II, auch wenn die Einstoßkraft den Wert 0 hat. Infolgedessen tritt kein Gleiten zwischen Walzgut und Arbeitswalzen auf.

Die Walzbedingungen im Punkt f können durch einen Kraftmesser, einen Warmmetalldetektor oder dergleichen erfaßt werden. Der Punkt g verschiebt sich entsprechend der Zeitdauer für die Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen; z. B. kann das folgende Verfahren für das Arbeiten innerhalb dieser Zeitdauer zur Anwendung kommen. Die mittlere Walzenbelastung F für den Zeitpunkt gleichmäßiger Walzenbedingungen ist aus dem frühreren Walzbetrieb bekannt; jeweils, wenn das Werkstück von den Arbeitswalzen gegriffen wird, steigt die Walzenbelastung F an. Wenn die Walzenbelastung einen Wert von 0,8 F erreicht, wird die Zeitschaltung ausgelöst. Nach Ablauf einer entsprechenden Zeit wird die Umfangsgeschwindigkeit der Walze eingestellt, um Spannungen in Walzrichtung innerhalb des Walzguts auszuschalten.

Danach ist die Größe der Einstoßkraft grundsätzlich ein Wert innerhalb des Bereichs zwischen O und a gemäß Fig. 1. Um jedoch eine stabile Einstoßkraft zu erreichen, ist die Größe der Einstoßkraft zweckmäßigerweise eine Größe, bei der die Druckspannung innerhalb des Walzguts 1% der Streckgrenze übersteigt. Die Einstoßkraft kann die Größe oberhalb des Punktes a haben, damit das Walzgut sich gegriffen wird. Bevor jedoch das Walzgut zwischen den Arbeitswalzen gegriffen wird, muß man die Druckspannung innerhalb des Walzguts unter die Streckgrenze während der Walzperiode absenken, so daß gilt σ/k < 1,0, damit verhindert wird, daß die innerhalb des Walzguts erzeugte Spannung die Streckgrenze übersteigt und eine plastische Verformung auftritt.

Nach Abschluß des Greifens des Walzguts erfolgt ein gleichmäßiges Walzen, jedoch die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß kein Gleiten zwischen den Arbeitswalzen innerhalb des Walzspaltes auftritt, wenn der äquivalente Eingriffswinkel R _e der Bedingung genügt: tan^-1 μ < R _e tan^-1 μ′. Nach Fig. 4 besteht zwischen der Walzengeschwindigkeit V _m und dem äquivalenten Eingriffswinkel R _e eine enge Beziehung. Die Werte der Fig. 4 sind mit Warmstahlwalzgut gemessen.

Die Kurve III der Fig. 4 ergibt sich aus den Werten verschiedener Versuche. Wenn die Einstoßkraft den Wert 0 hat, zeigt die Kurve einen Grenzwert für das Auftreten von Gleiten zwischen Walzgut und Arbeitswalzen unter gleichmäßigen Walzbedingungen an. Der Oberbereich K oberhalb der Kurve III ist ein Bereich, wo ein kontinuierliches Walzen infolge des Auftretens von Gleiten schwierig ist. Die Kurve IV zeigt das Ergebnis von Versuchen beim Warmwalzen unter Verwendung von Arbeitswalzen mit rauher Walzenoberfläche. Aus der Kurve erkennt man einen Grenzwert für das Greifen, wenn die Einstoßkraft den Wert 0 hat. Der Oberbereich L oberhalb der Kurve IV gibt denjenigen Bereich an, in dem das Greifen schwierig ist, wenn nicht eine Einstoßkraft wirksam ist; der untere Bereich M unterhalb der Kurve IV ist ein Bereich, in dem ein Greifen ohne Anwendung einer Einstoßkraft möglich ist. Diese Kurve IV stimmt nahezu vollständig mit den Ergebnissen von W. Tafel ("Stahl und Eisen" 1921) überein. Die Kurve V gibt den Maximalwert für den äquivalenten Eingriffswinkel beim Warmwalzen an; man erkennt einen großen Bereich für den Eingriffswinkel. Die Kurve VI zeigt keine Schwierigkeiten hinsichtlich des Gleitens, doch innerhalb des Bereichs N oberhalb der Kurve VI ergeben sich Kratzer und Risse aufgrund des Umschlagens oder Ausbeulens des Walzguts; diese Kurve stellt die Grenzkurve dar, welche kaum eine praktische Bedeutung hat.

Nach Fig. 4 entspricht die Walzengeschwindigkeit im Rahmen der Erfindung dem durch die Kurven III, IV und VI eingeschlossenen Bereich. Unter gleichmäßigen Walzenbedingungen zeigt sich nach den Ergebnissen der vorstehenden Beschreibung bei dieser Geschwindigkeit kein Gleiten zwischen Walzgut und Arbeitswalzen. Wenn die Walzengeschwindigkeit in einem Knüppelwalzwerk oder Stangenwalzwerk der Walzengeschwindigkeit nach Fig. 4 entspricht, hat die Walzengeschwindigkeit einen Bereich von etwa 2,5 m/sec. Nach Fig. 4 stimmt die im Rahmen der Erfindung angewandte Walzengeschwindigkeit genau mit der in vorhandenen Walzwerken für Knüppel, Stäbe und Stangen verfügbaren Walzengeschwindigkeit überein. Umgekehrt ausgedrückt zeigt das Walzverfahren nach der Erfindung seine besondere Wirksamkeit vor allem beim Vorwalzen von Knüppeln, Stäben und Stangen. Nach hohen Geschwindigkeitswerten hin nähern sich die Kurven III und IV gegenseitig an, so daß kein merklicher Unterschied zwischen diesen Kurven erkennbar ist. Diese Walzengeschwindigkeit liegt normalerweise zwischen 2 und 5 m/sec.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Walzstraße für eine Arbeitsweise im Rahmen der Erfindung. Der Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen 6 des ersten Gerüsts 5 wird in herkömmlicher Weise eingestellt, so daß der äquivalente Eingriffswinkel R _e tan^-1 μ ist. Jedoch wird der Walzspalt der Arbeitswalzen 6 a und 6 b des zweiten und dritten Gerüsts 5 a und 5 b so eingestellt, daß der äquivalente Eingriffswinkel R _e der Bedingung genügt tan^-1 μ < R _e tan^-1 μ′.

Zunächst wird das Walzgut dem ersten Walzgerüst 5 über Zufuhreinrichtungen zugeführt, z. B. über einen Rollgang. Da der Walzspalt entsprechend der vorliegenden Beschreibung eingestellt ist, wird das Walzgut zwischen den Arbeitswalzen 6 des ersten Walzgerüsts 5 unabhängig von irgendwelchen zusätzlichen Maßnahmen gegriffen. Das Walzgut tritt durch das erste Walzgerüst 5 hindurch und erreicht das zweite Walzgerüst 5 a, wobei es durch die Ausbeulverhinderungsvorrichtung 16 geführt wird. Bis das Vorderende des Walzguts das zweite Walzgerüst 5 a erreicht, ist keine Spannung in Walzrichtung innerhalb des Walzguts vorhanden. Wenn jedoch das Stirnende des Walzguts das zweite Walzgerüst 5 a erreicht, wird das Walzgut nicht unmittelbar von den Arbeitswalzen 6 a gegriffen, da der Walzspalt der Arbeitswalzen 6 a des zweiten Walzgerüsts 5 a entsprechend eingestellt ist. Infolgedessen bildet sich innerhalb des Walzguts in Walzrichtung eine Druckspannung zwischen dem ersten Walzgerüst 5 und dem zweiten Walzgerüst 5 a aus. Da unter diesen Bedingungen das Walzgut kontinuierlich aus dem ersten Walzgerüst 5 heraustritt, wird die Druckspannung innerhalb des Walzguts zunehmend größer und überschreitet schließlich einen Wert entsprechend der Kurve I in Fig. 1. Das Walzgut wird dann zwischen den Arbeitswalzen 6 a des zweiten Walzgerüsts 5 a gegriffen.

Der Punkt f, an dem das Walzgut vollständig von den Arbeitswalzen 6 a des zweiten Walzgerüsts 5 a gegriffen ist, kann nach Fig. 3 mit Hilfe des Kraftmessers 8 a zur Messung der Walzenbelastung bestimmt werden. Das Nachweissignal dieses Kraftmessers 8 a wird in einem Spannungs-Nachweissignalverstärker 11 a übertragen. Ferner sind Kraftmesser 9 und 10 am ersten Walzgerüst 5 und Kraftmesser 9 a und 10 a am zweiten Walzgerüst 5 a vorhanden; die Spannung des Walzguts zwischen dem ersten Walzgerüst 5 und dem zweiten Walzgerüst 5 a, also die Spannung in Walzrichtung und der Minimalwert der Druckspannung, werden durch die Kraftmesser 10 und 9 a erfaßt. Das Spannungs-Nachweissignal wird durch den Spannungs-Nachweissignalverstärker 11 a verstärkt und in eine Spannungssteuerstufe 12 übertragen. Das Ausgangssignal der Spannungssteuerstufe 12 wird mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 13 a in einem Vergleicher 13 verglichen. Auch die Drehzahl des Antriebmotors 7 wird in einem Drehzahlgeber 15 erfaßt. Das Signal liegt zusammen mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 13 an einem automatischen Drehzahlregler 14 an. Der automatische Drehzahlregler 14 regelt die Drehzahl des Antriebsmotors 7, so daß keine Spannung auf das Walzgut zwischen dem ersten Walzgerüst 5 und dem zweiten Walzgerüst 5 a wirksam ist.

Das aus dem zweiten Walzgerüst 5 a austretende Walzgut wird in dem dritten Walzgerüst 5 b gegriffen. Während des kontinuierlichen Walzbetriebs erfolgt eine ähnliche Spannungssteuerung in dem Walzgut zwischen den Walzgerüsten durch Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors 7 a mit Hilfe von Einrichtungen wie einem Spannungs-Nachweissignalverstärker 11 b, einer Spannungssteuerstufe 12 a, eine Drehzahlgeber 15 a oder dergleichen, wobei die Steuerung jeweils aufgrund von Signalen der Kraftmesser 8 b, 10 a und 9 b erfolgt. In diesem Fall ändert sich die Spannung zwischen dem ersten und zweiten Walzgerüst. Damit die Änderung unterdrückt wird, wird das Ausgangssignal, das das Ausgangssignal des Vergleichers 13 a ausgleicht, in den Vergleicher 13 übertragen, um die Drehzahl des Antriebsmotors 7 a zu regeln und gleichzeitig erfolgt eine Drehzahlregelung des Antriebsmotors 7. Wie im vorstehenden beschrieben, ändert sich in diesem Fall die Drehzahl der vorhergehenden Walzgerüste, wobei sich die Drehzahlen der vorhergehenden Walzgerüste jeweils nacheinander anpassen. Fig. 5 zeigt eine Straße mit nur drei Walzgerüsten. Doch wenn eine größere Anzahl von Walzgerüsten hintereinander angeordnet ist, kann die Spannung des Walzguts zwischen dem dritten Walzgerüst 5 b und einem nächstfolgenden Walzgerüst durch eine Geschwindigkeitsregelung des Antriebsmotors 7 b mit entsprechenden Einrichtungen geregelt werden. Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Regelverfahren mit Rückwärtsregelung. Die Erfindung kann auch bei einem Regelverfahren mit Vorwärtsregelung für die nachfolgenden Gerüste eingesetzt werden. Innerhalb dieser Regelkreise ist jede Anordnung bekannt. Die Drehzahl der Arbeitswalzen kann von Hand eingestellt werden, so daß die Spannung auf einen Nullwert in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung gebracht werden kann. Wenn das Walzgut zwischen den Arbeitswalzen 6 a des zweiten Walzgerüsts 5 a gegriffen ist, ist die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen 6 a des zweiten Walzgerüsts 5 a näherungsweise in Übereinstimmung mit dem Wert v _{R 2} < λ₂ · v _{R 1} und während des normalen Walzbetriebs ist die erzeugte Druckkraft verschwunden. In diesen Ungleichungen sind v _{R 1} und v _{R 2} die jeweiligen Umfangsgeschwindigkeiten entsprechend dem arbeitenden Durchmesser der Arbeitswalzen des ersten und des zweiten Walzgerüsts im spannungsfreien Betrieb und λ₂ gibt die Längung im zweiten Walzgerüst unter spannungsfreien Bedingungen an. Wenn auch das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen der beiden Walzgerüste auf den Wert v _{R 2} ≒ λ₂ · v _{R 1} eingestellt ist, wobei im wesentlichen keine Spannung und keine Druckkraft während des normalen Walzbetriebs erzeugt wird, wird das Vorderende des Walzguts schließlich in den Arbeitswalzen gegriffen, weil in der oben beschriebenen Weise eine Druckkraft erzeugt wird. Wenn das Walzgut in den Arbeitswalzen gegriffen wird, bildet sich in jedem Fall zwischen den beiden Walzgerüsten zeitweilig kein Gleichgewicht des Massenflusses aus. Wenn also die Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen 6 und 6 a gleich der Umfangsgeschwindigkeit im stationären Fall oder gleich einem entsprechenden Wert gemacht werden, haben die Korrekturgeschwindigkeiten für die Arbeitswalzen 6 und 6 a nach Abschluß des Greifens einen minimalen Betrag.

Die Ausbeulverhinderungsvorrichtung 16 besitzt mehrere Paare drehbar gelagerter Führungsrollen 17. Diese Führungsrollen 17 erstrecken sich unmittelbar bis zu den Arbeitswalzen 6 a bzw. 6 b jeweils in Transportrichtung des Walzguts. Da das Walzgut durch diese Führungsrollen 17 geführt wird, kann bis unmittelbar vor den Walzgerüsten 5 a bzw. 5 b keine Ausbeulung auftreten, und das Walzgut ist entsprechend zwischen die Arbeitswalzen 6 a und 6 b geführt. Die Querschnittsform des durch die Führungsrollen 17 gebildeten Durchgangs ist ähnlich der Querschnittsform des Walzguts gemäß Fig. 6b; doch können beide Querschnittsformen untereinander verschieden sein, solange nur die Ausbeulverhinderungswirkung und die Führungswirkung erhalten bleiben, vgl. auch Fig. 6c. Für das Walzgerüst mit hoher Flächenabnahme wird der entsprechende äquivalente Eingriffswinkel R _e an der Untergrenze normalerweise mit einem gewissen Spielraum in bezug auf den Punkt B nach Fig. 1 ausgewählt. Der Grund hierfür liegt darin, daß es notwendig ist, die Einstoßkraft, sei es nur momentan, in dem Gerüst unmittelbar auf der Austrittsseite mit Ausnahme des Endgerüsts aufzubringen. Das Auftreten von Schwierigkeiten aufgrund einer wirklichen Störung beim Walzvorgang läßt sich dadurch ebenfalls vermeiden.

Anstelle des ersten Walzgerüsts 5 können auch Führungsrollen zum Einstechen des Walzguts in das zweite Walzgerüst 5 a eingesetzt werden. Anstelle eines Nachweises des vollständigen Greifens des Walzguts mittels der Kraftmesser 8 a und 8 b kann der Nachweis auch mittels bekannter Warmmetalldetektoren erfolgen.

Bei Kaliberwalzen wird das Kaliber der Walzen durch ein Drehwerkzeug geformt; dabei ist ein Kalibersystem Raute-Raute oder Raute-Quadrat nach Fig. 7 hinsichtlich der Arbeitsweise und der Erzielung eines qualitativ hochwertigen Produkts oder hinsichtlich der Erzielung einer hohen Längung vorzuziehen. Daneben kann man mit Kasten-Kasten-Kaliberreihen oder Oval-Quadrat-Kaliberreihen nach Fig. 8 eine hohe Längung erzielen; dabei besteht jedoch die Gefahr, daß das Walzgut umschlägt oder daß sich innerhalb des Kalibers Faltungen oder Risse ausbilden; es ist eine hochentwickelte Betriebstechnik erforderlich, die auch mit beträchtlichen Schwierigkeiten behaftet ist. Wenn der Fertigquerschnitt ein Quadratquerschnitt wie bei einem Knüppel ist, wird ein Quadratkaliber mit normaler Abnahme nach der herkömmlichen Technik im Anschluß an ein Rautenkaliber angeordnet. Im Falle einer Rundstange werden nach der herkömmlichen Technik im Anschluß an ein Rautenkaliber ein Quadratkaliber und ein Rundkaliber mit normaler Abnahme eingesetzt. Wie man der vorstehenden Einzelbeschreibung entnimmt, kann die hohe Abnahme bei kontinuierlicher Walzung entsprechend der kontinuierlichen Walzung mit herkömmlicher normaler Flächenabnahme durchgeführt werden, ohne daß Zugkräfte oder Druckkräfte auf das Walzgut in einem Bereich aufgebracht werden müssen, wo eine Störung des Walzbetriebs möglich ist. Dieses bedeutet die Ausschaltung einer Walzung unter instabilen Bedingungen und ist vorteilhaft aus dem Gesichtspunkt der Sicherstellung einer Abmessungsgenauigkeit und einer hohen Ausbringung. Da das Walzen kontinuierlich mit hoher Flächenabnahme, die über die herkömmlichen Maßstäbe hinausgeht, durchgeführt werden kann, ist das Verfahren nach der Erfindung im Hinblick auf die Verbesserung der Gesamtlängung außerordentlich vorteilhaft.

Wenn die hohe Flächenabnahme erreicht werden soll, kann das Walzen mit hoher Flächenabnahme durch Verringerung des äquivalenten Eingriffswinkels bei vergleichsweise großem Durchmesser der Arbeitswalzen ermöglicht werden. In diesem Fall wird jedoch der Gesamtaufbau unnötig groß und ist daher nicht praktikabel. In dieser Hinsicht kann nach der Erfindung das Walzen mit hoher Flächenabnahme in einer kompakten Walzeinrichtung mit hoher Wirksamkeit durchgeführt werden, bei der der erforderliche Durchmesser der Arbeitswalzen minimal ist.

Nunmehr soll das Verfahren nach der Erfindung und nach der herkömmlichen Technik unter dem Gesichtspunkt des In vestitionsaufwandes zum Walzen von Produkten mit einem Quadratquerschnitt von 100 mm Seitenlänge aus einem Ausgangs-Quadratmaterial von 230 mm Seitenlänge betrachtet werden. Tabelle 1 zeigt den Vergleich der Durchmesser der Arbeitswalzen einer Walzenstraße zum Walzen dieses Erzeugnisses.

Tabelle 1

In dieser Tabelle ist der Walzendurchmesser im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung nach der Kurve III in Fig. 4 bestimmt, der Walzendurchmesser nach dem herkömmlichen Verfahren ist nach Kurve V bestimmt. Danach erfolgt im Gerüst Nr. 5 nach der Erfindung das Walzen mit einer herkömmlichen Querschnittsabnahme. Wie aus dieser Tabelle erkennbar ist, ist der Walzendurchmesser im Rahmen des Verfahrens der Erfindung außerordentlich klein im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren. Im Rahmen des herkömmlichen Verfahrens werden die angegebenen Walzendurchmesser nicht tatsächlich benutzt, sondern üblicherweise bleibt der Walzendurchmesser unter 800 mm und zum Ausgleich für diesen geringen Durchmesser wird die Anzahl der Gerüste auf 7 bis 8 Gerüste erhöht.

Die vorstehende Beschreibung gilt für den Fall eines Stahlwalzguts. Jedoch erkennt man aus der Anlage, der Arbeitsweise und der Wirkungsweise der Erfindung, daß das Verfahren nach der Erfindung auch bei Walzgut aus einem anderen Material als Stahl zur Anwendung kommen kann, z. B. bei Walzgut aus einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung.

Fig. 9 zeigt eine Walzstraße nach der Erfindung. Die Fig. 9a, b, c zeigen jeweils in schematischer Darstellung den Gesamtplan einer Walzstraße zur Her stellung von Knüppeln, Rundstäben oder Stangen aus Brammen, Blöcken oder Stranggußblöcken.

Das auf eine vorgegebene Temperatur erwärmte oder wärmeisoliert gehaltene Walzgut M wird durch eine Ausziehvorrichtung, die nicht dargestellt ist, aus dem Wärmeofen 21 ausgezogen und durch die Führungsrollen 27 geleitet, die in einem solchen Grad zur Aufbringung einer Einstoßkraft angestellt sind, die ausreicht und notwendig zur Ermöglichung eines Walzens mit hoher Querschnittsabnahme im Anschluß an die nächsten Gerüste mit einer geringen Querschnittsabnahme ist. Oder das Walzgut M wird zunächst durch ein Walzgerüst 27 mit normaler Querschnittsaufnahme von etwa 10 bis 30% geleitet, das ein leichtes Einstechen des Walzguts M ohne zusätzliche Einstoßkraft in die Straße der Walzgerüste 28 mit hoher Längung und hoher Flächenabnahme ermöglicht. Der Grund für die Erwähnung dieses grundsätzlichen Verfahrens liegt darin, daß die Anordnung zum Transport des Walzguts M zu dem ersten Walzgerüst und zur Führung des Walzguts M unter leichter Erfassung durch die Rollen, z. B. den Rollgang oder einfache Führungsrollen, häufig im normalen Walzbetrieb zur Anwendung kommen.

Die Anzahl der Walzgerüste innerhalb der Walzstraße mit hoher Längung und hoher Querschnittsabnahme wird durch die gewünschte Gesamtquerschnittsabnahme des Ausgangswalzguts im Hinblick auf das Endprodukt festgelegt sowie auch im Hinblick auf die effektive maximale Austrittsgeschwindigkeit aus der Gruppe der Walzgerüste, denn es gibt einen wirksamen Geschwindigkeitsbereich für das Verfahren mit hoher Längung gemäß Fig. 4. Dann wird das Walzgut M durch die Gruppe der Walzgerüste 29 geleitet (nämlich mehr als ein Gerüst mit sehr geringer Querschnittsabnahme ist in diese Gruppe zum Zwecke der Ausrichtung von Abmessungen eingeschaltet), das normalerweise eine Flächenabnahme von etwa 10 bis 20% hat, damit eine Fertigwalzung und Kalibrierung des Walzguts M erfolgt.

Auf diese Weise wird innerhalb des Walzverfahrens das Walzgut M in das Fertigprodukt umgeformt und durch die nicht dargestellte Schervorrichtung und Kühlvorrichtung geleitet. Diese Ausführungsform wird nunmehr in Einzelheiten erläutert.

Nach Fig. 10 sind Walzgerüste 31 und 61 mit einem Eingriffswinkel R₁ tan^-1 μ und Walzgerüste 41 und 51 mit einem Eingriffswinkel der Bedingung tan^-1 μ < R₂ < tan^-1 μ′ vorgesehen. Das Fertiggerüst 51 mit einem Eingriffswinkel R₂ ist als Führungsgerüst vorgesehen, dessen Drehzahl der Arbeitswalzen als Bezugsdrehzahl innerhalb des Bereichs L nach Fig. 4 eingestellt ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Grenzbedingung für das Walzen mit dem Eingriffswinkel R₂ nach Fig. 4 auch eine Begrenzung für die Walzengeschwindigkeit bedeutet und infolgedessen ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl der Arbeitswalzen (Walzengeschwindigkeit) der anderen Walzgerüste davor und dahinter durch Überwachung der maximalen Drehzahl der Arbeitswalzen des Fertigwalzgerüsts 51 vorzuziehen ist, das die höchste Walzengeschwindigkeit aufweist.

Das Regelverfahren ist in Fig. 10 unter Verwendung eines spannungsfreien und druckfreien Regelsystems mit einem Stromspeichersystem als Beispiel erläutert. In der Zeichnung sind jeweils Stromgeber 32, 42, 52, 62, Stromspeicher 33, 43, 53, 63 und Drehzahlgeber 34, 44, 54, 64 sowie Walzengeschwindigkeits- Überwachungsstufen 45 und 55 und Signalgeber 46 und 56 zur Vorgabe einer Grenze des Walzgeschwindigkeitsbereichs und schließlich Tachogeneratoren 48, 58 und Warmmetalldetektoren 49 und 59 erkennbar.

Das Walzgut M wird durch das Walzgerüst 31 gegriffen und in diesem Augenblick wird der Konstantstromwert ausschließlich des Stoßanteils durch den Stromgeber 32 erfaßt und in dem Stromspeicher 33 gespeichert. Dann wird das Walzgut M durch das Walzgerüst 41 gegriffen, nachdem es eine Hilfseinstoßkraft von seiten des Walzgerüsts 31 erfahren hat. In diesem Zeitpunkt wird zwischen den Walzgerüsten 31 und 41 zeitweise eine Druckkraft aufgebaut und der Strom des Antriebsmotors des Walzgerüsts 31 steigt bis zum Abschluß des Greifens an, er erreicht einen festen Stromwert, und dieser Wert wird erfaßt und mit dem zuvor gespeicherten Stromwert zur Regelung der Drehzahl der Walzen des Walzgerüsts 31 mittels des Drehzahlreglers 34 verglichen, damit der spannungsfreie und druckfreie Zustand gewährleistet wird. In diesem Fall erfolgt die Betätigung des Abschlusses der Greifperiode durch die Warmmetalldetektoren 49, 59. Man kann die Regelung unter Verwendung dieser Signale einleiten. Auch beim Auftreten von Störungen, wie einem Fehlgreifen, kann man die Signale als Gegenwirkungen für die vorhergehenden Schritte ausnutzen.

Dann wird das Walzgut M durch das Walzgerüst 51 gegriffen, wobei eine Hilfseinstoßkraft von seiten des Walzgerüsts 41 wirkt. Die Regelung zwischen den Walzgerüsten 51 und 41 erfolgt im wesentlichen ähnlich wie die Regelung zwischen den Walzgerüsten 31 und 41. Bevor jedoch die Regelung der Walzgerüste 41 und 51 einsetzt, ist es vorteilhaft, die Regelung zwischen den Walzgerüsten 31 und 41 abzuschließen.

Selbstverständlich ändert sich in Abhängigkeit von der Regelung der Walzgerüste 41 und 51 auch die Drehzahl der Arbeitswalzen des Walzgerüsts 31, indem eine Nachfolgeregelung in Abhängigkeit von der Änderung der Drehzahl der Arbeitswalzen des Walzgerüsts 41 erfolgt.

Sodann wird das Walzgut M durch das Walzgerüst 61 gegriffen. In diesem Fall ist jedoch eine Hilfseinstoßkraft unnötig, da das Walzgerüst auf die Bedingung R₁ tan^-1 μ eingestellt ist. Die Regelung der spannungsfreien und druckfreien gleichmäßigen Walzbedingungen erfolgt ähnlich wie nach der vorstehenden Beschreibung.

In diesem Fall ist das Walzgerüst 51 das Führungsgerüst, so daß die Regelung der Ungleichgewichtsdrehzahl durch die Regelung der Drehzahl der Arbeitswalzen des Walzgerüsts 51 ausgeglichen wird.

Eine ähnliche Regelung erfolgt für nachfolgende Walzgerüste. Auf diese Weise bleibt die Drehzahl des Führungsgerüsts 51 konstant und wird durch die Walzengeschwindigkeits- Überwachungsstufe 55 überwacht und mit dem Sollwert eines Signalgebers 56 verglichen, dessen Sollwert aus der Beziehung zwischen der Walzengeschwindigkeit V _m und dem äquivalenten Eingriffswinkel R _e nach Fig. 4 festgelegt ist. Die Regelung erfolgt innerhalb dieses Bereichs. Wenn in diesem Fall die Regelung der Walzengeschwindigkeit des Walzgerüsts 51 erforderlich ist, wird ein Verfahren zur Änderung der Gesamtgeschwindigkeit der Walzenstraße angewandt.

Nach der vorstehenden Beschreibung findet ein Stromspeichersystem Anwendung. Unter Arbeitsbedingungen, wonach eine gleichförmige Erhitzung in ausreichendem Maße innerhalb eines Hubbalkenofens durchgeführt wird, ist das beschriebene Regelverfahren ausreichend. Wenn jedoch die Regelung unter Arbeitsbedingungen erfolgt, bei denen eine Schleppermarkierung auftritt oder die gleichförmige Erhitzung außerordentlich schlecht ist, ist ein bekanntes Stromspeicher-Belastungskorrektursystem vorzuziehen, bei dem der Belastungswert zusätzlich zu dem Stromwert zur Anwendung des Verhältnisses benutzt wird oder ein System zum Abschluß der Kontrolle zwischen den Walzgerüsten 31 und 41 für eine Durchführung der Kontrolle zwischen den Walzgerüsten 41 und 51 in der beschriebenen Weise. Dabei besteht keine Notwendigkeit, an diesem System festzuhalten. Unter Bedingungen, bei denen das Walzgut M in einer Vielzahl von Walzgerüsten, nämlich mehr als 2 Walzgerüsten, gegriffen wird, kann man ein bekanntes Gesamtlängenregelsystem anwenden, bei dem die Regelung über die Gesamtlänge erfolgt.

Man kann auch ein bekanntes Regelverfahren einsetzen, wonach die zwischen den Walzgerüsten auftretende Spannung unmittelbar gemessen und dann auf den Wert 0 zurückgeführt wird.

Fig. 9a zeigt den Walzstraßenplan für eine Walzstraße zum Walzen von Knüppeln mit 120 mm Seitenlänge aus Stranggußblöcken von 300 mm Seitenlänge. Bei einem Beispiel dieser Knüppelwalzstraße ist eine Gesamtlängung von 6,25 erforderlich, hier wird die Längung als Kenngröße benutzt, da der genannte Wert einer Flächenabnahme von 84% entspricht. In diesem Fall ist eine Gesamtanzahl von 4 bis 5 Walzgerüsten vorgesehen, womit dieses Beispiel verwirklicht werden kann. Die Verteilung der Längung auf diese Walzgerüste ist in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Danach ist im ersten Gerät eine geringe Längung vorgesehen; die Walzstraße hat einen kompakten Aufbau im Vergleich zu einer herkömmlichen Walzstraße. Die Erfindung ist hauptsächlich darauf gerichtet, daß das Werkstück im zweiten Walzgerüst sicher gegriffen wird.

Tabelle 2

In den Walzgerüsten Nr. 2 und Nr. 3 erfolgt eine große Längung, die den herkömmlichen Wert weitgehend übersteigt. Im Walzgerüst Nr. 4 ist zwar auch eine hohe Längung vorhanden, damit jedoch das Walzgut M dem quadratischen Fertigquerschnitt angenähert wird, wird dort ein Rautenkaliber eingesetzt, dessen Achsenverhältnis in der Nähe von 1,0 liegt. Demzufolge ist für das Fertiggerüst Nr. 5 nur eine kleine Längung erforderlich. Die Maßschwankungen infolge von Änderungen der Breitung des Walzguts M am Austritt des Walzgerüsts Nr. 4 sind vollständig beseitigt. Damit kann man ein Walzprodukt herstellen, dessen Abmessungsgenauigkeit hoch ist und das eine außerordentlich gute Formhaltigkeit hat. Darüber hinaus kann das Walzgerüst Nr. 5 einen kompakten Aufbau haben. Diese Auslegung führt zu einer außerordentlich kleinräumigen Knüppelwalzstraße im Hinblick auf die Walzwerkgruppe, da die Gerüste 1 und 5 sehr kompakt sein können; die gesamte Längung wird mit 3 Walzgerüsten erzielt.

Die Walzengeschwindigkeit kann im Hinblick auf die Abmessungen der Walzstraße festgelegt werden. Bei Walzstraßen mit einer Ausbringung von 50 000 Tonnen pro Monat bis 200 000 Tonnen pro Monat mit normalen Betriebsgrößen kann die Walzengeschwindigkeit innerhalb des in Fig. 4 angegebenen Bereichs liegen und dort frei ausgewählt werden.

Tabelle 3 zeigt, daß die Längung der Walzgerüste Nr. 1 und Nr. 4 in einem herkömmlichen Bereich liegt. Die hohe Längung ist auf die Walzgerüste Nr. 2 und Nr. 3 verteilt. Die Abmessungsgenauigkeit ist geringfügig geringer als nach Tabelle 2. Die Walzgerüste Nr. 1 und Nr. 4 haben übliche Abmessungen und Arbeitsparameter. Insgesamt ist eine Gruppe von 4 Walzgerüsten zur Durchführung der Arbeitsweise ausreichend. Man erzielt so eine Auslegung mit hohen Vorteilen, insbesondere einer Vereinfachung der Anlage und einer Verkürzung der Länge der Walzstraße.

Tabelle 3

Bei Anwendung der herkömmlichen Technik in einer Walzstraße sind zum Vergleich zur Herstellung eines Produkts mit 120 mm Seitenlänge des Quadratquerschnitts aus einem Vorprodukt von 300 mm Seitenlänge des Quadratquerschnitts etwa 8 Stiche erforderlich, die Walzstraße ist ein Kombinationswalzwerk aus 1 Vorwalzgerüst und 4 kontinuierlichen Walzgerüsten oder aus 7 bis 8 kontinuierlichen Walzgerüsten, wobei üblicherweise die herkömmliche Walzstraße einen außerordentlich hohen Investitionsaufwand im Vergleich zum Verfahren nach der Erfindung erfordert.

Als nächstes wird der Walzstraßenplan eines Rundstabwalzwerks gemäß Fig. 9b erläutert. Das Walzgut M mit Quadratquerschnitt ist aus dem Block unter Anwendung der Arbeitsweise nach Fig. 9a geformt; die beiden letzten Walzgerüste haben normale Querschnittsabnahme und sind in den nachfolgenden Stufen eingesetzt, so daß die Herstellung von Rundstäben grundsätzlich möglich ist.

Die gewünschte Größe der Rundstäbe schwankt normalerweise um einige mm und reicht über verschiedene Arten; in Abhängigkeit von dem jeweils gewünschten Größenbereich muß man die Walzgerüste vergrößern. Auch bei Rundstäben, deren Querschnitt dem Querschnitt des Ausgangswalzguts ähnelt, besteht keine Notwendigkeit einer übermäßig hohen Längung. In diesem Fall wird in die Arbeitsweise nach Fig. 9 das Kaliber zur Herstellung der Rundstäbe eingebaut, so daß die Herstellung möglich ist.

Zur Herstellung von Rundstäben sind als Kaliber in dem letzteren Halb-, Oval- und Rundkaliber notwendig. Zwei Arten dieser Kaliber sind in den Fig. 12a und 12b angegeben. Jede dieser Kaliberreihen kann zum Einsatz kommen.

Wenn eine hohe Längung in einem Stich erfolgen soll, wird diese Kaliberreihe im Vergleich zu Rauten- oder Quadratkalibern unzweckmäßig.

Es wird nunmehr eine Walzstraße für Stab- und Stangenstahl gemäß Fig. 9c erläutert. In dieser Walzstraße soll z. B. Vormaterial mit einer Kantenlänge von 120 mm in Fertigmaterial mit einer Kantenlänge von 5,5 mm verarbeitet werden, so daß eine außerordentlich hohe Gesamtlängung von etwa 500 erforderlich ist. Demzufolge wird die Anzahl der Walzgerüste 28 mit hoher Längung innerhalb der Walzstraße durch die Größe des Werkstücks und die maximale Walzengeschwindigkeit bestimmt. Typische Beispiele für Stangen- und Stabstahl, der auf einer Vorwalzstraße verarbeitet wird, ist die Herstellung von 20-mm-Stabstahl aus 200-mm-Quadratstahl und von 5,5-mm-Rundstangen aus 120-mm-Quadratstahl, wobei die Fertiggeschwindigkeit 20 m/sec (1200 m/min), 60 m/sec (3600 m/min) beträgt, wie dies in den Tabellen 4 und 5 angegeben ist.

Tabelle 4

Die in Klammern angegebenen Zahlen geben die Größe nach Umwandlung in einen entsprechenden Quadratquerschnitt an.

Tabelle 5

Tabelle 4 zeigt ein Beispiel einer Stabstahl-Walzstraße, in der die Walzgerüste Nr. 2 bis Nr. 5 eine hohe Längung haben. Der Grund für die Anordnung der Walzgerüste hoher Längung bis zur Nr. 5 liegt darin, daß die Walzengeschwindigkeit im Anschluß an das Walzgerüst Nr. 5 den nutzbaren Walzengeschwindigkeitsbereich nach Fig. 4 übersteigt. Demzufolge ist für das Walzgerüst Nr. 6 eine Einstellung des äquivalenten Eingriffswinkels auf einen Bereich entsprechend der Kurve IV erforderlich.

Auch Tabelle 5 zeigt ein Beispiel für eine Stangen- Walzstraße, bei der die Gerüste Nr. 2 bis Nr. 6 eine hohe Längung aufweisen. In diesem Fall übersteigt die Walzengeschwindigkeit bei dem Gerüst im Anschluß an das Gerüst Nr. 7 den nutzbaren Bereich gemäß Fig. 4.

Nach Tabelle 4 sind 4 Walzgerüste mit hoher Längung von 1,8 vorhanden und nach Tabelle 5 sind dieses 5 Walzgerüste. Die Gesamtlängung mit der Walzstraße der Vorwalzgerüste beträgt 1,2×1,8⁴ = 12,6 im Beispiel der Tabelle 4 und 1,2×1,8⁵ = 22,7 im Beispiel der Tabelle 5. In einer herkömmlichen Walzstraße mit einer Längung von 1,25 pro Stich sind 11 bis 14 Walzgerüste erforderlich. Im Gegensatz dazu ist die Anzahl der Walzgerüste im Rahmen der Erfindung innerhalb der Vorwalzstraße auf 5 bis 6 Walzgerüste herabgesetzt, damit können 6 bis 8 Walzgerüste eingespart werden, was einen überraschenden Effekt darstellt. Man erhält einen außerordentlich günstigen Walzstraßenplan, wodurch die Investitionskosten und die Betriebskosten in hohem Maße herabgesetzt werden. Darüber hinaus ist eine Verkürzung der Walzstraße möglich.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen waren der Walz straßenwirkungsgrad und die Verkleinerung der Walzstraße berücksichtigt worden. Das Walzen mit einem maximalen Eingriffswinkel gemäß Fig. 4 stellt das Grundprinzip dar. Der Durchmesser der Walzen bleibt vergleichsweise klein, ebenso wie die gesamte Einrichtung. Damit ergeben sich außerordentlich wichtige Vorteile.

Claims

Regelverfahren für die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen jeweils benachbarter Paare von Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße mit mehreren Walzgerüsen, wobei der Walzspalt jedes nachfolgenden Walzgerüsts eines Paares so eingestellt wird, daß für die äquivalenten Eingriffswinkel R _e (R _e = tan^-1 (cos α×tan R) mit R als Eingriffswinkel zwischen den Arbeitswalzen im Grund des Kalibers und dem Walzgut und mit α als Neigungswinkel des Kaliberprofils) die Beziehung gilt tan^-1 μ′ < R _e < tan^-1 μmit μ als Reibungskoeffizient zwischen Walzgut und Arbeitswalzen im Zeitpunkt des Greifens und mit μ′ als Reibungskoeffizient zwischen Walzgut und Arbeitswalzen unter der Durchziehbedingung, gekennzeichnet durch die Kombinatiion folgender Verfahrensschritte:
- a) das Walzgut wird dem jeweils nachfolgenden Walzgerüst durch das vorhergehende Walzgerüst oder die Führungsrollen beim Greifvorgang mit einer Druckspannung zugeführt, die unter der Streckgrenze des Walzguts liegt, bis die Walzen des jeweils nachfolgenden Walzgerüsts das Vorderende des Walzguts gegriffen haben,
- b) nach vollständigem Greifen des Walzguts durch die Arbeitswalzen des jeweils nachfolgenden Walzgerüsts wird die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des diesem vorgeordneten Walzgerüsts so eingestellt, wobei die Größe des Walzspaltes jeweils konstant gehalten wird, daß in Walzrichtung die Druckspannung auf das Walzgut ausgeschaltet und spannungsfrei gewalzt wird, und
- c) die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen wird unterhalb des Geschwindigkeitsgrenzwertes gehalten, bei dem Gleiten zwischen Walzgut und Arbeitswalzen auftritt.