DE2833990A1 - Walzverfahren - Google Patents
WalzverfahrenInfo
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Description
~ 3 " 2133990
WALZVEKlAHEEN
Die Erfindung betrifft die Herstellung von metallischen Erzeugnissen, vorwiegend von Drähten, Rohren, Blechen und
Bändern, durch falzen.
Es ist ein WaIz-Ziehverfahren zur Herstellung von metallischen
Erzeugnissen bekannt, das in den USA (PS Nr. 3·811. 507) und England (PS IMr, 1343525) patentiert worden ist.
Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, die Walzwirksam— keit auf Grund einer beachtlichen Verminderung des Metalldruckes
auf die Walzen und einer Abnahme der Breitung des Erzeugnisses zu verbessern, die Walzgenauigkeit zu erhöhen,
den Energieverbrauch sinken zu lassen u. ä»
Das "«esen des WaIz-Ziehverfahrens besteht darin, daß
man sich die walzen in entgegengesetzten Eichtungen unter verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten drehen läßt,
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d.h. gewalzt wird bei niciitübereinsfcimmenden Geschwindigkeiten
der Walzen, indem man am Erzeugnis in dessen Austrittsguerschnitt eine Zugkraft T s die im folgenden der
Bequemlichkeit halber 7orderkraft genannt wird, angreifen
läßt. Hierbei wird dem Erzeugnis in dessen Aus— tritts^uerschnitt eine Geschwindigkeit T verliehen, die
gleich der Geschwindigkeit 7 der antreibenden Walze ist, die mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit umläuft, während
man am iiä?seugnis in dessen iiiintrifetsquerschnitt nötigenfalls
eine Zugkraft 1J? , die nachstehend Hinterkraft
genannt wird, angreifen läßt. Im Walz-Ziehvorgang ist das
Verhältnis zwischen den Walzengeschwindigkeiten üblicherweise gleich der Streckung (Dehnung) JL des Erzeugnisses, d. h.
7 /V s Jl . Hier gilt A = h /h„, wobei h die Er-"51
b2 -^ ο I °
zeugnisdicke in der Ebene des Eintritts des Erzeugnisses in
die iOrmänderungszone und h. die Brzeugnisdicke in der Ebene
des Austrittes des Erzeugnisses aus der IOrmänderungszone ist·
Im WaIz-Ziehvorgang liegt der kritische Punkt K (der
Punkt für die gleichen Geschwindigkeiten der antreibenden Walze und des Erzeugnisses) in der Ebene des Austrittes des
Erzeugnisses aus der iOrmänderungszone und der kritische Punkt E für die gleichen Geschwindigkeiten der angetriebenen
Walze und des Erzeugnisses befindet sich in der -tibene des
Eintrittes des Erzeugnisses in die Formänderungszone.
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Unter dieser Voraussetzung ist an der !fläche der Be=
rührung des JSrzeugnisses mit der antreibenden Walze lediglich,
eine Hacheilzone und an der !Fläche der Berührung des
Erzeugnisses mit der angetriebenen Walze bloß eine Vorellzone
feststellbar, während die Reibkräfte beim Berühren,,
welche auf das Erzeugnis seitens jjeäer von den beiden .i
wirken, nach ihrer Sichtung entgegengesetzt sinde Diesem
stand ist gerade zu verdanken s daß der Metalldruck auf die
»Valzen beträchtlich abnimmt«
Das Walz-Ziehverfahren ist überdies auch dann durchführbar,
wenn das Verhältnis der Walzengeschwindigkeiten die Streckung des Gutes übersteigt, denn hierbei wird ein einaonales
Gleiten an den gegenüberliegenden Berührungsflächen der lOrmänderungszone beibehalten und der Einfluß der ReibungsKräfte
auf den Druck praktisch ausgeschaltet» Ss ist dann licht erforderlich, auf ein genaues Verhältnis
zwischen den Walzengeschwindigkeiten zu achten, so daß die Regelung des Walz-Ziehvorganges vereinfacht wird·
Zur Durchführung des Walz-Ziehverfahrens ist am Erzeugnis eine vordere Zugkraft angreifen zu lassen, deren Wert
sich nach dem Formänderungsgrad richtet und mit der Zunahm© der Streckung zunimmt·
Bei einer bestimmten Streckung des Erzeugnisses beläuft
T sich die spezifische Zugspannung G - 1 » wo S^. die
S1
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Fläche des Erzeugnisses in dessen Austrittsqucrschnitt ist,
auf einen Wert,der der Bruchfestigkeit des Metalls nahe kommt, wodurch sich ein Reißen oder eine plastische Dehnung des die
Walzen verlassenden Endes des Erzeugnisses ergehen kann, wobei diese Zugspannung im nachfolgenden als vordere bezeichnet
wird· Ein Reißen kann auch hei einem geringeren Wert der vorderen
Zugkraft geschehen, sobald sich beim Walzen eines Erzeugnisses infolge einer ungleichmäßigen Streckung über dessen
Breite die Kräfte ungleichmäßig über die Breite des Erzeugnisses verteilen und als Folge hiervon di. se Kräfte an den
Stellen des Erzeugnisses mit einer geringeren Streckung zunehmen. Demzufolge gilt als Nachteil des Walz-Ziehverfahrens
eine beachtliche Größe der erforderlichen vorderen Zugkraft
(.bei hohen Streckungen). Der besagte Umstand wirkt in der
Praxis einschränkend auf die Größe der größtmöglichen Strekkung im Walz-Ziebvorgang und verhindert damit, daß dessen
Vorteil in vollem Maße zur Geltung kommt. Das Walz-Ziehverfahren,
dessen Vorzüge und Mangel vorstehend angegeben wurden, kommt der angemeldeten Erfindung am nächsten und gilt folglich
als deren Ausgangspunkt.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Walzverfahren zur Herstellung von metallischen Erzeugnissen
zu entwickeln, bei welchem das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen derart gewählt wird,
daß dadurch die größte Abnahme des Metalldruckes auf die WaI-
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zen und der Breitung des Erzeugnisses "bei einem minimalen
Wert der am !Erzeugnis in dessen Austrittsquerschnitt angreifenden
Zugkraft sichergestellt wird.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß bei einem Walzverfahren zur Herstellung von metallischen Erzeugnissen,
bei welchem man die antreibende und die angetriebene Arbeitswalze in entgegengesetzten Richtungen mit einer jeweils
größeren und kleineren Umfangsgeschwindigkeit umlaufen und am Erzeugnis in dessen Eintritts- und Austrittsquerschnitt
Zugkräfte angreifen läßt, wobei dem Erzeugnis in dessen Austrittsquerschnitt eine Geschwindigkeit verliehen wird, die
gleich der Umfangsgeschwindigkeit der ürbeitswalze mit Rücksicht auf eine eventuelle Geschwindigkeitsänderung der letzteren
ist, gemäß der Erfindung der Walzvorgang bei einem Terhält»
nis zwischen den Umfangsgeschwindigiceiten der Arbeitswalzen
kleiner als die
abläuft, das / Streckung des Erzeugnisses ist , um dadurch die vorbestimmte Größe der am Erzeugnis in dessen Austrittsquerschnitt angreifenden spezifischen ZuglSeaft relativ zu der Bruchfestigkeit des aus den Walzen austretenden Metalls einzuhalten.
abläuft, das / Streckung des Erzeugnisses ist , um dadurch die vorbestimmte Größe der am Erzeugnis in dessen Austrittsquerschnitt angreifenden spezifischen ZuglSeaft relativ zu der Bruchfestigkeit des aus den Walzen austretenden Metalls einzuhalten.
Diese Lösung ermöglicht, die Nachteile des bekannten Walz-Ziehverfahrens zu beheben und hiermit den Wert
der größtmöglichen Streckung des Walzgutes zu erhöhen , obwohl die grundsätzlichen Torteile des
Walz-Ziehverfahrens, nämlich ein beachtlich verminderter
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Metalldruck auf die Walzen und eine wesentliche Abnahme der Breitung (beim Walzen von Drähten und Bohren) erhalten bleiben·
Der sich ergebende Effekt hängt damit zusammen, daß bei dem vorliegenden Walzverfahren sich der kritische Punkt
für die gleichen Geschwindigkeiten des Erzeugnisses und der
Ausgangspunkt
Walzen, welcher beim in der Ebene des Eintritts in die Formänderungszone liegt, an der angetriebenen Walze die eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit hat, (in Walzrichtung) versetzt und eine Stellung innerhalb der Formänderungszone einnimmt·
Walzen, welcher beim in der Ebene des Eintritts in die Formänderungszone liegt, an der angetriebenen Walze die eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit hat, (in Walzrichtung) versetzt und eine Stellung innerhalb der Formänderungszone einnimmt·
Hierbei bildet sich an der angetriebenen Walze eine Nacheilzone aus, in welcher die auf das Erzeugnis seitens der
Walze wirkenden Reibungskräfte in Laufrichtung des Erzeugnisses gerichtet sind und demgemäß eine aktive Rolle spielen,
indem sie die Bewegung des Erzeugnisses begünstigen. Dank dem Entstehen dieser Reibungskräfte ist die gleich gerichtete
Zugspannung zu vermindern, die am aus den Walzen austretenden Ende des Erzeugnisses angreift und die zur
Durchführung des Walzvorganges erforderlich ist . Auf diese Weise wird das gesetzte Ziel, nämlich die Verringerung der
vorderen Zugkraft unoer Beibehaltung der vorbestimmten Streckung des Erzeugnisses, erreicht.
Auf der anderen Seite bietet sich die Möglichkeit, unter Beibehaltung des Wertes der vorderen Zugkraft die Streckung
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des Erzeugnisses ,/I zu vergrößern.
Das für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
notwendige Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen kann anhand der Anzeige von · Geräten
gewählt werden, durch welche die Größe der vorderen Zugkraft T-1, die Geschwindigkeit V^ des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt
und die Umfangsgeschwindigkeit V^ der antreibenden Walze gemessen werden.
Beim Walzen von Blechen kann das Verhältnis zwischen den
Umfangsgeschwindigkeiten der antreibenden und der angetriebenen Walze auf Grund einer vorläufigen Berechnung gemäß der
folgenden, sich aus dem Gesetz der Energieerhaltung ergebenden Beziehung ermittelt und am Walzwerk eingestellt werden»
~'b2
1 +
Dabei ist O^ 0 die spezifische Zugkraft, die am Ec-
2 zeugnis in dessen Austrittsquerschnitt angreift, kp/mm
spezifische Zugkraft, welche am Erzeugnis in dessen
2 Eintrittsquerschnitt angreift, kp/mm \
cödurchschnittlicher Formänderungswiderstand des Metalls,
kp/mm V
JL Streckung des Erzeugnisses;
j Koeffizient für die ungleichmäßige Verformung und die
Schiebung j
durchschnittliche spezifische Reibungskraft in der Nach-
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2 eilzone der angetriebenen Walze, kp/mm ;
R Halbmesser der angetriebenen Arbeitswalze mit Rücksicht auf deren elastische Abplattung, mmj
h Dicke des Erzeugnisses in der iibene des Austrittes aus
der Formänderungszone, mm?
cHr Λ Zentralwinkel, der dem ursprünglichen Punkt der Berüho2
rung des Walzgutes mit der angetriebenen Walze entspricht,
V Umfangsgeschwindigkeit der antreibenden iirbeitswalze,
γ Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Arbeitswalze,
Zentralwinkel, der dem Punkt für die gleichen Geschwindigkeiten
des Erzeugnisses und der angetriebenen Walze entspricht, rad.
In der Beziehung (1) haben die wichtigsten Einflußgrößen des Walzvorganges ihren Niederschlag gefunden· Dank einer
Verberechnung des Verhältnisses zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten
der Arbeitswalzen ausgehend von der Beziehung (1) können im Projektierungsstadium eines Walzwerkes Energie-
und Kraftwerte richtig errechnet und günstige Umformbedingungen
für ein beliebiges Sortiment von Walzgütern festgelegt
werden,,
Fernerhin erfolgt erfindungsgemäß das Walzen bei einem
von ETuIl Drehmoment der angetriebenen Walze, wozu das
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Verhältnis zwischen der Streckung des Erzeugnisses und spezifischen Zugkräften unter Vorgabe anderer Werte (Walzenhalbmesser,
JReibverhältnisse, Dicke des vorderen Endes des Walzguts
usw) in Anlehnung an die folgende, sich aus dem Gesetz der Energieerhaltung ergebenden Beziehung
Λ2. JiQSL e0 (2)
* h1
gewählt wird.
Bei solch einem Walzverfahren wird eine Spindel-Verbindung der angetriebenen Walze entbehrlich und der Aufbau
des Walzwerkes einfacher. Dank dem Einzelantrieb der Walzen des Walzwerkes kann man auf einen Motor (für die angetriebene
Walze) und dessen Steuersystem verzichten, wobei die installierte Gesamtleistung der Elektromotoren abnimmt.
Dies wird dadurch erreicht, daß in dem vorliegenden Fall
der kritische Punkt K an der angetriebenen Walze derart
2 /y
angeordnet ist, daß das Moment £, der Heibungskrafte in
ds
der Voreilzone gleich dem Moment -^Y der Reibungskräfte in
2p <r „ /v- "
der Nacheilzone ist. Da die Reibungskräfte U ~ und L ^
entgegengesetzt gerichtet sind, ist das pauschale Moment deren Wirkung an der angetriebenen Walze gleich Null, und
diese Walze wird durch das laufende Walzgut gedreht.
Desgleichen wird erfindungsgemäß das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen beim An-s·
stieg der Reibungskraft durch Berührung höher und bei der
Verringerung kleiner angesetzt»
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Hierbei bleiben die vorbestimmte Größe der Streckung fies Erzeugnisses und der Wert der vorderen Zugkraft konstant,
indem die Heibverhältnisse an der Berührungsfläche zwischen
dem Erzeugnis und den Arbeitswalzen einer Schwankung ausgesetzt sind.
Das hängt damit zusammen, daß der kritische Punkt K der angetriebenen Walze auf die Kbene des Austrittes aus
der Formänderungszone zukommt und sich in einem Extremfall
praktisch in dieser Ebene einstellt.
Das erfindungsgemäße Walzverfahren läßt sich unter verschiedenen Reibungskräften (d.h. bei verschiedenen Reibbeiwerten
f) an der Berührungsfläche zwischen dem Erzeugnis und der antreibenden C ^-\t f) sowie der angetriebenen tfalze
( ίΓρ, f2) durchführen.
Zur Sicherung eines geringeren Druckes auf die Walzen und einer kleineren vorderen Zugkraft ist hierbei für solche
EeibVerhältnisse (Schmierung, Rauhigkeit der Walzen od.
dgl.) zu sorgen, bei denen die Reibungskräfte L an der antreibenden Walze die Reibungskräfte C o an der angetriebenen
Yf al ze übertreffen.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin sinnvolls im kontinuierlichen
Walzvorgang in einer der lOrmänderungszonen der
in Berührung mit der einen Seite des Erzeugnisses befindlichen Arbeitswalze eine höhere Umfangsgeschwindigkeit und
der in Berührung mit der anderen Seite des Erzeugnisses be~
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findlichen Ärbeitswalze eine geringere Umfangsgeschwindigkeit
zu verleihen und in der nächstfolgenden Formänderungsaone
umgekehrt zu handeln usw., wobei das Verh ältnis zwischen
den Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswälzen in jeder
Formänderungszone kleiner als die otreckung des Erzeugnisses in dieser Formänderungszone anzusetzen ist»
Bei solcher Durchführung des Walzvorganges erfolgt eine
gleichmäßigere Verteilung d:.r Formänderung, und man erhält
gleichmäßigere mechanische Eigenschaften über die Dicke' des Erzeugnisses· Dieser üSffekt erklärt sich durch folgende
Umstände» Beim Walzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird in jedem Stich den an der antreibenden Walze anliegenden
Teilchen des Erzeugnisses in der Formänderungszone eine etwas größere Geschwindigkeit als die der an der
angetriebenen Walze angrenzenden Teilchen des Erzeugnisses verliehen, wodurch eine gewisse Yerformungsungleichmäßigkeit
über die Dicke des Erzeugnisses feststellbar ist, bei
welcher die oberen Schichten des Erzeugnisses in der Formänderungszone relativ zu den unteren Schichten des Erzeugnisses
in Walzrichtung verschoben werden. Wenn hierbei der
Wunsch besteht, die besagte ungleichmäßige Verformung zu vermindern oder zu verhindern, ist in der folgenden Formänderungszone
für die umgekehrte Art der Verformungsungleichmäßigkeit
zu sorgen, was eben durch das oben beschriebene Verfahren. erreichbar ist.
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Beim Umkehrwalzen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem der Stiche eine höhere Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswaise ein und desselben Arbeitswalzenpaares9
die in Berührung mit der einen Seite (zo B0 der oberen
Seite) des Erzeugnisses steht9 und eine geringere Umfangsgeschwindigkeit
der ürbeitüwalze9 die die andere (untere)
Seite des Erzeugnisses berührt s verliehen9 und man verfährt
in ähnlicher Weise auch bei nachfolgenden Sticheno
Dieses Umkehrwalzverfahren ergibt den gleichen Effekt
wie der des vorstehend beschriebenen kontinuierlichen Walzverfahrens 0 Vom physikalischen Standpunkt aus hängt dieser
Effekt sowohl beim Umkehrwalzen^ als auch beim kontinuierlichen
Walzen mit den gleichen oben angegebenen Umständen zusammenο
Desgleichen wird gemäß der Erfindung zur Stabilisierung des Walzdruckes und der Dicke des Erzeugnisses im Austrittsquerschnitt "bei einer Druckerhöhung ausgehend vom
Sollwert die Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Ar«
toeitswal&e verringert und die am Erseugnis in dessen Aus«=
tritfcsquerscanitt angreifende Zugkraft vergrößert 5 bei einer
Yerminderung des Walzdruckes ausgehend vom Sollert handelt
man umgekehrt, wobei in den beiden Fällen sichergestellt wird, daß die Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Aus=
trittsquersehnitt und die Umfangsgeschwindigkeit der antrei™
foenden Arbeitswalze gleich bleibeno
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"17~ 1133990
Dies gestattet nun die Dicke h des Erzeugnisses im
Austrittsciuerschnitt zu stabilisieren, weil der Metalldruck
er
auf die walzen nach dem Kegeln unverändlich bleibt,
Ss ist weiter gemäß dar Erfindung zweckmäßig, bei einem
Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen,
das kleiner als die Streckung des Erzeugnisses ist, dem letzteren im Eintrittsquerschnitt zwangsläufig eine
Geschwindigkeit zu verleihen, welche der Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt um die Größe
der Streckung nachsteht.
Dank dieser Lösung werden die Genauigkeit und der Planheitsgrad des Walzgutes bei schwankendem Walzdruck verbessert·
Sämtliche vorstehend angegebene Walzverfahren lassen sich auf einem beliebigen bekannten Walzwerk verwirklichen,
wenn es nur eine unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen ermöglicht und über eine Einrichtung zur
Sicherung der erforderlichen Zugkraft ÜL im Austrittsquerschnitt
des Erzeugnisses verfügt.
der
Das Verfahren wird anhand Zeichnungen erläutert*
Das Verfahren wird anhand Zeichnungen erläutert*
B s zeigt:
Fig. 1 das Prinzip. des Walzens gemäß der Erfindung j
i'ig. 2 eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Walzverfahrens
bei einem geringen Wert der Heibung durch Berühren j
Fig. 5 eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Ver-
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2133990
fahrens mit nur einer angetriebenen Walze 5
Fig. 4 das Prinzip eines Walzwerkes zur Durchführung
des erfindunüsgemäßen Verfahrens unter stabilisierung
der Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt mit Hilfe von Spannrollen;
Ifig· 5 desgl. wie Pig. 4j die Antriebswelle wird durch
einen Streifen umgeben|
Fig. 6 schematisch ein Walzwerk zur Verwirklichung
des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Stabilisierung der Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Eintritts- und
Austrittsquerschnitt innerhalb eines äe(äen Gerüstes mit
Hilfe von Spannrollen;
Fig. 7 schematisch ein Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers und einer angetriebenen
Stützwaise für die angetriebene Arbeitswalze geringeren Durchmessers;
Fige 8 schematisch ein Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen
unterschiedlichen Dux-chmessers und zwei Stützwalzen (zu?r
mindest eine davon ist angetrieben) für die angetriebene Arbeitswalze kleineren Durchmessers«,
Das Schema in Hg8 1 erläutert schaubildlich die Gesamtheit
von allen wesentlichen Erfindungsmerkmalen einschließlich der Merkmale, die sich auf die Neuheit der technischen
Lösung beziehen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens eben-
■x-
so wie nach dem Prototyp, ist die vjreschwindigkeit V des
Der als Ausgangspunkt angenommene Stand der Technik wird vorliegend als "Prototyp" bezeichnet.
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aus den Walzen austretenden Endes des Erzeugnisses gleich
der Umfangsgeschwindigkeit V der imtriebswalze 12 wodurch
der kritische Punkt Κ* für die gleichen Geschwindigkeiten
des Erzeugnisses und der antreibenden Walze in die Ebene des Austrittes des Erzeugnisses aus den Walzen zu liegen
kommt, so daß ein einzonales Gleiten des Erzeugnisses an der Berührun^ssteile mit der antreibenden ilalze stattfindet? am
austretenden Üade des Erzeugnisses läßt man eine Zugkraft T
angreifen.
Ebenso wie beim Prototyp vollzieht sich das einsoaale
Gleiten an der Berührungsstelle zwischen dem 3ä?zeugnis imd
der antreibenden Vialze auch dann, wenn die Geschwindigkeit
V-1 des austretenden -Endes des Erzeugnisses kleiner als die
Umfangsgeschwindigkeit γ der antreibenden Walze ista
In Fig. 1 sind fernerhin Merkmale wiedergegeben, die
die Neuheit des Verfahrens im Vergleich zum Prototyp kennzeichnen; man gibt die Umfangsgeschwindigkeit Vj32 der angetriebenen
Walze 2 kleiner als der Wert V. ^/ Jl TTor, anders
gesagt, im Unterschied zum Prototyp wird das Verhältnis swischen
den Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen kleiner als
die Größe Jx (VM /fvp <
^ ) angesetzt.
Unter diesen Walzbedingungen und der angegebenen Voraussetzung V. ^ γ bewegt sich der kritische Punkt K an
der Berührungsstelle zwischen dem Erzeugnis und der angetrie-
9 808/0
benen Walze aus der Ebene des Eintrittes (laut Prototyp) in Laufrichtung des Erzeugnisses und nimmt eine neue Stellung
K2 ein.
Im Unterschied zum Prototyp findet als Folge hiervon
an der Berührungsstelle der angetriebenen Walze ein zweizonales Gleiten des Metalls relativ zu der walze mit den entgegengerichteten
Reibkräften L und u in diesen
2a £?p
Zonen (Nacheil- und Voreilzone) statto
An der antreibenden Walze verbleibt der kritische Punkt
K s genauso wie beim Prototyp^ in der Austrittsebene, und
an dieser Walze bleibt ein einzonales Gleiten unter Vorhandensein der Reibkräfte ' ρ gleichen Vorzeichens erhalten«,
Jie Reibkräfte ^ in der Macheilzone der angetriebenen
Walze greifen bei dem erfindun£Sgemäßen Verfahren am Erzeugnis in dessen Laufrichtung an, daher spielen sie eine aktive
Solle und gestattet, es, den gewünschten Wert öer vorderen
Zugkraft T- zu vermindern,, d.h„ sie tragen zur Erreichung
des erforderlichen Nutzeffektes bei«,
Der summarische Wert F der Kräfte 'J' ist desto
2a *- 2a
höher 9 $@ langer der Bogen aK» ist, d„h„ je kleiner das Verhältnis
zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen V. y,/Y, Λ im Vergleich zur Streckung -Ά- des Erzeugnisses ist.
D I t>2
Das Verhältnis zwischen dem summarischen Wert F2 der
Kräfte '"^p in der Nacheilzone der angetriebenen Walze und
der für den Ablauf des Walzvorganges erforderlichen Große der
9Q98G8/Q822
den
vorderen Zugkraft T ridhtet sich nach konkreten Verformungsbedingungen für ein Erzeugnis.
In ]?ig, 2 ist eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens "bildlich dargestellt, bei welcher im Hinblick
auf eine Senkung des Energieverbrauches beim Reiben des Erzeugnisses an den Walzen» eine Verringerung des dux'ch
dieses Reiben verursachten «alzenverschleisses unter Beibehaltung der vorbestimmten Streckung JL des Erzeugnisses
und der vorgegebenen Größe der vorderen Zugkraft T die Keibungskräfte *f an den Berührungsflächen des Erzeugnisses
und der Arbeitswalzen niedriger gehalten werden. Dies erreicht man beispielsweise durch eine geringere Rauhigkeit
der walzen infolge einer guten Behandlung deren Oberfläche
und des Einsatzes von die xieibungskräfte ^ vermindernden
Schmierstoffen.
Parallel zur Verminderung der Reibungskräfte £ muß die
Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Walze gegenüber der Geschwindigkeit der antreibenden Walze erhöht werden, sobald
die Notwendigkeit besteht, die Streckung .JL f die Zugkraft
T und die Geschwindigkeit V^ des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt
konstant zu halten.
ge Die Umfangsgeschwindigkeit der antriebenen Walze kann
im Extremfall gleich der Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Als trittsquerschnitt (V = V,) sein, w±e in Fig*
b2 ί
2 ersichtlich ist.
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3 zeigt eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher eine derartige Kombination aus der
Streckung Jl des Erzeugnisses und der vorderen Zugkraft T unter den vorgegebenen anderen Prozeßkennwerten (Walzenhalbmesser,
Heibverhältnisse, hintere Zugkraft u, ä») gewählt wird, daß der kritische Punkt K eine Stellung an der angetriebenen
Walze einnimmt, wo das Moment Il an der angetriebenen Walze gleich Null ist und diese Walze durch das Walzgut
gedreht wird, ohne daß sie ihren eigenen Antrieb hat.
Zwecks Stabilisierung des erfind-jngsgemäßen Walzverfahrens
ist es sinnvoll, dem Erzeugnis in dessen Austrittsquerschnitt zwangsläufig eine Geschwindigkeit zu verleihen9 welche
gleich der Umfangsgeschwindigkeit der antreibenden Walze ist.
Erreichbar ist das durch verschiedene Verfahren,beispielsweise durch die Anordnung einer Spannstation mit Rollen 3 (Fige 4)
auf der Austrittsseite des Walzwerkgerüstes, indem das Walzgut diese Rollen umläuft . . und denen durch einen Antrieb
die Umfangsgeschwindigkeit verliehen wird9 die gleich der erforderlichen Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen
Austrittsquerschnitt iste ISine derartige Ausführungsform des
Walzwerkes ist in Fig» 4- wiedergegeben» Zwangsläufig kann dem
Erzeugnis in dessen Austrittsquerschnitt die Geschwindigkeit, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der antreibenden Walze
ist, dadurch verliehen werden, daß die antreibende Walze vom Walzgut umschlungen wird (wie in Fig. 5 gezeigt 1st) oder
909808/0822
SU
andere bekannte Verfahren und Vorrichtung verwendet wex*den*
Zur Erhöhung der Genauigkeit und des Planheitsgrades
des Walzgutes unter schwankenden Walzdrücken (bei einem nicht absolut steifen Gerüst) ist es günstig, dem Erzeugnis in
dessen Eintritts- und .austrittsquerschnitt zwangsläufig Geschwindigkeiten
zu verleihen, deren Verhältnis gleich der Streckung des Erzeugnisses ist, was beispielsweise durch
die Aufstellung von Spannstationen auf der .Eintritts- und der Austrittsseite des rfalzgerüstes erreichbar ist, deren
umschlungen .Rollen J durch das Walzgut werden und denen mittels
des Antriebes die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit verliehen
wird«
Der Auffeau des Walzwerkes (für den kontinuierlichen Walzvorgang)
zur Durchführung eines solchen Walzverfahrens ist in Hg. 6 abgebildet.
Das in dieser Weise ausgeführte und nach dem erfindiangsgemäßen
Verfahren arbeitende Walzwerk gestattet es, die Walzgenauigkeit zu verbessern und anfängliche Dickenunterschie;d.e
des Walzgutes in Längsrichtung zu vermeiden. Zur Erreichung dieses Zieles ändert man das Verhältnis zwischen
den Geschwindigkeiten des Erzeugnisses in dessen Eintritts- und Austrittsquerschnitt unter ^ufhilfenahme der
Spannrollen, 5 und· in voller Übereinstimmung mit der Änderung
der Große JL ~ h /h , wobei h die veränderliche Dicke des
ο γ
ο
Walzgutes im Eintrittsquerschnitt und h die vorgegebene
903808/0822
Dicke des Walzgutes im Austrittsquerschniet ist.
Wenn es erforderlich isc, die Streckung des walzgutes
zu stabilisieren (konstant zu halten), dann sorgt man für ein konstantes Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des
Erzeugnisses in dessen Eintrittsquerschnitt und dessen Geschwindigkeit im Austrittsquerschnitt.
Das in Fig. 6 schematisch dargestellte (oder ein ähnliches)
Walzwerk, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, ermöglicht darüber hinaus Erzeugnisse veränderlicher
Dicke h. (im Austrittsquerschnitt) ausgehend von einem Erzeugnis
mit einer konstanten Dicke h (im Eintrittsquer-
schnitt) zu walzen. Zu diesem Zweck ändert man das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Eintrittsquerschnitt
und der Geschwindigkeit dieses Erzeugnisses im Austrittsquerschnitt entsprechend dem vorbestimmten Gesetz
der Dickenänderung h des Erzeugnisses über seine Länge.
Eine konstante Dicke h des Erzeugnisses an dessen Austritt
aus der Formänderungszone beim Walzen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren kann auch durch eine Änderung des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen
gehalten.Die Dicke des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerechnitt
bleibt auch dann unveränderlich, wenn der Metalldruck
auf die Walzen konstant ist.
Bei jeglicher Änderung der Walzbedingungen (z. B. der Eintrittsdicke des Erzeugnisses oder dessen Steife) ändert
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sich auch der Walzdruck· Zu stabilisieren ist der Walzdruck "bekanntlich durch aine Änderung des Verhältnisses zwischen
den Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen. Dafür wird es erforderlich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Umfangsgeschwindigkeit Y _ der angetriebenen Walze gegen-
b2
über der Umfangsgeschwindigkeit V, . der antreibenden Walze
zu ändern, und zwar ist zur Senkung des Walzdruckes die Dimension der Nacheilzone der angetriebenen Walze zu reduzieren,
was durch eine Verminderung ihrer Umfangsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der vorderen Zugkraft erreichbar
ist. Im Falle einer Erhöhung des Walzdruckes ist die Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen walze zu vergrößern
und zur gleichen Zeit die vordere Zugkraft zu vermindern.
Nach den genannten Vorkehrungen müssen die Geschwindigkeit des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt
und die Umfangsgeschwindigkeit der antreibenden Arbeitswalze gleich sein.
Zur Einstellung der Gestalt des Erzeugnisses (der Planheit)
und der Dickenunterschiedlichkeit in Querrichtung beim Walzen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man sich
einer zwangsläufigen Biegung der einen oder der beiden Arbeitswalzen sowohl in der Ebene, in welcher die .achsen dieser
Walzen liegen, als auch in der dazu senkrechten Ebene bedienen. Eine derartige Biegung kann durch bekannte Verxdhren
und Vorrichtungen vorgenommen werden.
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283399Ü
Die Fig. 7 und 8 zeigen schematisch Walzwerke zur 7erwirklichung
des erfindungsgemäßen Walzverfahrens. Diese
Walzwerke umfassen mindestens je ein Arbeitsgerüst mit Arbeitswalzen
1,2 ungleichen Durchmessers, wodurch der Metalldruck auf die Walzen auf Grund einer geringeren Länge und
Fläche der Berührungsstelle abnimmt.
Zur besseren Festigkeit und Steifigkeit ist die Ar_
beitswalze 2 kleineren Durchmessers zumindest mit einer Stützwalze 4- versehen. Nötigenfalls kann mit Stützwalzen auch
die Arbeitswalze 1 größeren Durchmessers versehen werden.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Arbeitswalzen 1 und 2 höhere Drehmomente
(als beim üblichen Walzen) zu übertragen haben. Hierbei überträgt die antreibende Walze 1, an welcher sich
erfindungsgemäß lediglich eine Nacheilzone ausbildet und sämtliche Reibkräfte einseitig wirken, das bei der vorgegebenen
Streckung größtmögliche (Grenz)Drehmoment.
Dieses Moment ist gleich
%Λ = V (3)
wo f Reibungszahl für das Walzgut und die antreibende Walze ist«
Falls die Arbeitswalze eine Drehung durch den Ballen der sie berührenden Stützwalze erfähi-t, kann diese Arbeitswalze von der angetriebenen Walze über deren Berührungsfläche
ein Moment tibertragen, das gleich
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ist, wobei f^ Reibungszahl für die angetriebene Stützwalze
und die sie über den Ballen berührende nicht angetriebene
Arbeitswalze ist.
Wenn fk <
f ist, dann ist Mfc
< K9 d.h. das an der Arbeitswalze seitens der angetriebenen Stützwalze angreifende
Moment M, kann das Moment M, nicht erreichen, welches
HL
Di
an der Ärbeitswalze auf der Seite des Streifens angreift, und hiermit ist die Energieubergabe von der angetriebenen
Stützwalze her zu dieser Arbeitswalze und von dieser zum Walzgut nicht möglich, Falls f = f. ist, bietet sich die
Möglichkeit für die Drehzahlübertragung von der Stützwalze zur Arbeitswalze, die aber nicht stabil ist. Daher ist es
zweckmäßig, die antreibende Arbeitswalze 1 direkt durch
einen Antrieb umlaufen zu lassen. Nach der Torsionsfestigkeit
eignet sich für die antreibende 'Walze die Ärbeitswalze 1 größeren Durchmessers,
Hierbei tritt die Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers als angetriebene Walze auf. Da sich an der angetriebenen
Walze zwei Zonen für ein Gegengleiten ausbilden, ist das Moment M^2 an dieser Walze kleiner· als das Grenzmoment
(gleich foE) und hat folgenden Ausdruck
\2< y (5)
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-28~ 283333D
Das bedeutet nun, daß die Gefahr eines Rutschens zwischen der angetriebenen Arbeitswalze 2 und der diese drehenden
angetriebenen Stützwalze 4 fehlt. In Übereinstimmung mit dem
Gesagten ist es vorteilhaft, wie eingangs erwähnt, die Arbeitswalze 1 größeren Durchmessers als antreibende Walze
vorzusehen und an diese das Drehmoment direkt vom Antrieb her über eine Spindel zu übertragen.
Die Drehung der Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers über eine Spindel ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht günstig, denn der Zapfen dieser Walze kann dem zu übertragenden beachtlichen Drehmoment nicht standhalten.
Dieser Umstand kann eine beschränkte Größe der möglichen Streckung des Erzeugnisses zur Folge haben, die desto beachtlicher
ist, je "kleiner der Durchmesser der angetriebenen Walze ist.
Zur Behebung des besagten Nachteiles ist es sinnvoll, den Antrieb der Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers über
deren Ballen mittels zumindest einer diese Walze berührenden angetriebenen Stützwalze 4 zu bewerkstelligen, In diesem
Fall geschieht die Übergabe des Drehmomentes direkt an die Stützwalze 4, und von dieser wird das Drehmoment über die
Berührungsfläche (dank den Reibungskräften) an die Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers übertragen. Wie nachgewiesen
wurde, ist für die angetriebene vialze ein derartiger Antrieb mögliche
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-2^- 25339 9 Q
Der nach seinem tfesen unterschiedliche Antrieb der Arbeitswalzen
ungleichen Durchmessers sichert eine wirksame Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens·
Das infrage kommende "/erfahren läßt sich auch auf anderen
Walzwerken beispielsweise auf i^uarto-Walzwerken, Mehrwalzenwalzwerken
(z, B, Zwanzigwalzen-Walzwerken) Verwirklichen, wenn sie die erforderliche ^icht-Übereinstimmung der
Geschwindigkeiten der Arbeitswalzen ermöglichen. Wenn jedoch
bei solchen Walzwerken als angetriebene Walzen die Stützwal— zen fungieren, dann sind Vorkehrungen notwendig, welche ein
.Rutschen der antreibenden Arbeitswalze an der diese berührenden angetriebenen Stützwalze beispielsweise durch einen zusätzlichen
Andruck dieser beiden Walzen aneinander ausschließen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Walzverfahrens
können, ungleiche Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen
dadurch sichergestellt werden, daß das Arbeitsgerüst mit einem Kammwalzengerüst versehen wird, bei welchem das Verhältnis
zwischen den Durchmessern der Kammwalzen der Beziehung (1) entspricht. Bei einem solchen gruppenweisen Antrieb
der Arbeitswalzen geht die Antriebsleistung des Gerüstes (im Vergleich zum separaten Antrieb der Arbeitswalzen)
zurück.
Wenn dagegen das Arbeitsgerüst ein übliches Kammwalzengerüst mit Kammwalzen gleichen Durchmessers (die Winkelge-
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" 3° - 293399Q
schwindigkeit der Arbeitswalzen ist ebenfalls gleich) besitzt, dann kann das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten,
das sich aus der Beziehung (1) ableiten läßt, durch den Einsatz von Arbeitswalzen (bzw. Stützwalzen) ungleichen
Durchmessers erhalten werden.
i)as dargelegte </alzverfahren trägt zur Lösung eines wichtigen
Problems über die größtmögliche Abnahme des Metalldruckes auf die Walzen unter der geringsten Größe der Zugkraft
im Austrittsquerschnitt des Erzeugnisses bei.
Aus dieser Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich folgende Torzüge gegenüber bekannten Lösungen»
1. Leistungsanstieg infolge eines höheren Verformungsgrades in einem Stich unter einer vorgegebenen Größe der
Zugkraft im Austrittsquerschnitt des ./alzgutes.
2. Senkung des Metallverlustes dank der Abnahme der Walzgut^.brüche im Walzvorgang infolge einer Verminderung
der Zugkraft.
3· Abnahme von Zwischenglühungen dank einer hohen summarischen
Streckung vor dem Glühen and der Verringerung der Gefahr von Walzgut brüchen,
4. Verminderung der minimal möglichen Dicke und Zunahme der Breite des Walzguts.
Es handelt sich um das Walzen eines Bandes aus niedriggekohltem Stahl mit Abmessungen h = 2 mm, b = 600 mm, einer
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Streckung λ = 2 in den Arbeitswalzen mit einem Halbmesser
von Rp = 100 mm bei folgenden Grossen der spezifischen Zugkräfte:
C^-, = 0,5<Dscp ^= 0»2^sep und- einer Reibungszahl
von f = 0,1, ^= 1.
Es wird nun das erforderliche Verhältnis zwischen den
Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen ermittelt. Die Dicke im Walzenaustritt bettägt
1I1 = hQ/ 2 = 1 mm
Der Zentralwinkel an der angetriebenen Walzen macht
—! j
■4 h /hn - h
^02 Y R2 N .I2.
aus.
Das erforderliche Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten
laut Beziehung (1) ist gleich
bl =
I + 100 fo,l - )2
2. 0,1 . 100
•1 = 1,495
Bei dem vorgegebenen Wert —j—
= 0,5 ermöglicht das
(5s cp
(rs C*
Walz- Ziehverfahren eine Streckung Λ = 6 —-%——-— = 1,495,
die wesentlich unter der Streckung /1=2 liegt, welche
nach dem erfindungsgemässen Verfahren bei demselben Wert
1 =0,5 zu erhalten ist.
Damit im Walz-Ziehvorgang die Streckung y) = 2 gesichert
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werden konnte ι muß an dem vorderen Ende des Streifens
eine Zugkraft 6Λ = ßft JL + Q Q =0,89 angreifen,
ÖS φ
&$<f
^
was "beachtlich über der vorgegebenen Größe Ό Λ =0,5
liegt.
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Leerseite
Claims (1)
- 2§33990PATENTANSPRÜCHE1.) V,alzverfahren zur Herstellung von metallischen ".irZeugnissen, bei welchem man die antreibende und die angetriebene Arbeitswalze in entgegengesetzten Richtungen mit einar jeweils grösseren und kleineren Umfangsgeschwindigkeit umlaufen und am Erzeugnis in dessen Eintritts- und Austrittsquerschnitt Zugkräfte angreifen lässt, wobei dem Erzeugnis in dessen AusLrittsquerschnitt eine Geschwindigkeit verliehen wird, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalze mit Rücksicht auf eine eventuelle Geschwindigkeitsänderung der letzteren ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ualzvorgang unter einem Verhältnis der Umfangsge-scuwindigkeiüen (V,-, , V^p) ^er Arbeitswalzen (1, 2) ablauft, das kleigir^s^ie^ ^ ) des Erzeugnisses ist umdadurch die vorgegebene Grosse der am Erzeugnis in dessen AuatrittsquerschniΛ angreifenden spezifischen Zugkraft (T-,) relativ zu der Bruchfestigkeit des aus den V/alzen (1, 2) austretenden Metalls einzuhalten.2. Walzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr: net, dass bei-a Walzen von Blechen das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der antreibenden und der angetriebenen Walze ausgehend von der Beziehunggev/ahlt wird, wobei903808/0822C? ^ O spezifische Zugkraft, die am Erzeugnis in dessenρ Austrittsquerschnitt angreift, kp/mm ,c ^O spezifische Zugkraft, -.',eiche air, irzeu^nis in dessenßintrittsquerschnitt angreift, kp/min , Gscp durchschnittlicher Formänderungswiderstand des Me-tails, kp/mm,Λ Streckung des Erzeugnisses,
T~ Koeffizient fur die ungleichmässige Verformung und die Schiebung,*?a durcnschnittliche spezifische Reibungskraft in derρ Nacheilzone der angetriebenen Walze, kp/mm ,Rp Halbmesser der angetriebenen Arbeiuswalze mit Rücksicht auf deren elastische /ib^lsttung, mm,h. Dicke des Erzeugnisses in der i'bene des Austrittesaus der iOrmänderungszone, mm,0C02, Zentralwinkel, der dem ursprünglichen Punkü der Berührung des Walzgutes mit der angetriebenen Walze entspricht, rad,Umfangsgeschwindigkeit der antreibenden Arbeitswalze,mm/s,V-, P Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Arbeitswalze mm/s,Zentralwinkel, der dem Punkt fur die gleichen Geschwindigkeiten des Erzeugnisses unu uör aaoetriebenen walze entspricht, rad, ist.909808/0822J. Walzverfahren nach Anspruch 2S dadurch gekennzeichnet, daß das vialzen büi einem Drehmoment von Null der angetriebenen walze erfolgt, wozu das Verhältnis zwischen der Streckung des Erzeugnisses und den spezifischen Zugkräften in Anlehnung"an folgende Beziehung+ tu- *z 6gewählt wird,4.Wälzverfahren nach Anspruch 1S dadurch Kekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten(V_.» V") der ilrbextswalzen (1, 2) beim Anstieg der Rei-D i d2bungskraft durch Berührung höher und bei der Verringerung kleiner angesetzt wird, um die vorgegebene Größe der Strek-&ung (Jk ) des Erzeugnisses und der Zugkräfte ( T , T ) einzuhalten»% dalzverfahrea nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im kontinuierlichen Walzvorgang in einer der Formänderungszonen der in Berührung mit der einen Seite des Erzeugnisses befindlichen Arbeitswalze eine höhere Umfangsgeschwindigkeit und der in Berührung mit der anderen Seite des EcZeugnisses befindlichen Arbeitswalze eine geringere Umfangsgeschwindigkeit verliehen und in der nächstfolgenden iOrmänderungszone umgekehrt gehandelt wird, usw.6. vialzverfahren nach Ansprüchen 1, 2, 4, 5» 6f dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung des Walzdruckes und der Dicke des Walzgutes im Austrittsquerschnitt bei einer Druckerhöhung ausgehend vom Sollwert die Umfangsgeschwindig-909808/0822keife (V ) der angetriebenen Arbeitswalze (2) verringert und die am i&zeugnis in dessen Austrittsquerschnit angreifende Zugkraft (OL) vergrößert wird9 indem bei einer Verminderung des Walzdruckes ausgehend vom Sollwert man umgekehrt handelt9 und in den beiden Fällen dafür sorgtB daß die Geschwindigkeit (IL) des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt und die Umfangsgeschwindigkeit (V ) der antreibenden Arbeitswalze (1) gleich bleibcno7ο walzverfahren nach Ansprüchen 1 bis 78 dadurch, gekennzeichnet„ daß bei einem Verhältnis zwischen den Umfangs= geschwindigkeiten (V ,V ) der Arbeitswalzen (19 2)sdasb1 b2\7eniger als die Streckung ( Jl ) des Erzeugnisses ist9 dem letzteren im Eintrittsquerschnitt zwangsläufig eine Geschwindigkeit (V0) verliehen wirds welche der Geschwindigkeit (V ) des Erzeugnisses in dessen Austrittsquerschnitt um die Größe der Streckung ( /L ) nachstehtβ909808/0822
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