DE2833990C2

DE2833990C2 - Schubwalzverfahren

Info

Publication number: DE2833990C2
Application number: DE2833990A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Nikolaevi&ccaron; &Ccaron;eljabinsk Vydrin
Original assignee: CELJABINSKIJ POLITECHNICESKIJ INSTITUT IMENI LENINSKOGO KOMSOMOLA CELJABINSK SU
Current assignee: CELJABINSKIJ POLITECHNICESKIJ INSTITUT IMENI LENINSKOGO KOMSOMOLA CELJABINSK SU
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1984-02-23
Also published as: SE7808587L; JPS5452652A; DE2833990A1; GB2004486A; IT1158974B; IT7826756A0; GB2004486B; SU738695A1; FR2399882A1; SE430762B; FR2399882B1; US4385511A; JPS6226841B2

Description

'62

-η

COS Y₂

gewählt wird; dabei ist

o\ > O

Zugspannung, die am Walzgut in dessen Austrittsquerschnitt angreift, kp/mm²,
Zugspannung, die am Walzgut in dessen Eintrittsquerschnitt angreift, kp/mm²,
durchschnittlicher Formänderungswiderstand des Metalls, kp/mm²,
Streckung des Erzeugnisses,
Koeffizient für die ungleichmäßige Verformung und die Schiebung,
durchschnittliche spezifische Reibungskraft in der Nacheilzone der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit, kp/mm²,
Halbmesser der Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit mit Rücksicht auf deren elastische Abplattung, mm,
Dicke des Erzeugnisses in der Ebene des Austrittes aus der Formänderungszone, mm, Zentralwinkel, der dem ursprünglichen Punkt der Berührung des Walzgutes mit der angetriebenen Walze entspricht, rad,
Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze größerer Umfangsgeschwindigkeit, mm/s, Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit, mm/s,
Zentralwinkel der Lage der Fließscheide, rad.

3. Schubwalzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit frei mitlaufen läßt, wozu das Verhältnis zwischen der Streckung des Erzeugnisses und den spezifischen Zugkräften gemäß folgender Beziehung

O₁-O₀- fr In λ + τ_2α —2- a₀₂ = 0

«1

gewählt wird.

4. Schubwalzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten (V_b\, Vb2) der Arbeitswalzen (1, 2) beim Anstieg der Reibungskraft durch Berührung höher und bei der Verringerung kleiner angesetzt wird, um die vorgegebene Größe der Streckung (A) des Erzeugnises und der Zugkräfte (T₀, Ti) einzuhalten.

5. Schubwalzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim kontinuierlichen Walzen mit mehreren aufeinanderfolgenden Formänderungszonen in diesen die Arbeitswalzen größerer Umfangsgeschwindigkeit abwechselnd mit der einen und darauffolgend mit der anderen Walzgutoberfläche zusammenwirken.

6. Schubwalzverfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung des Walzdruckes und der Dicke des Walzgutes im Austrittsquerschnitt bei einem Anstieg des Walzdrucks über den Sollwert die Umfangsgeschwindigkeit (Vb 2) der Arbeitswalze (2) kleinerer Umfangsgeschwindigkeit verringert und der am Walzgut in dessen Austrittsquerschnitt angreifende Vorwärtszug (Ti) vergrößert wird, und daß bei einem Absinken des Walzdruckes unter den Sollwert umgekehrt verfahren wird, wobei in beiden Fällen die Austrittsgeschwindigkeit (V\) des Walzgutes und die Umfangsgeschwindigkeit (Vt 1) der Arbeitswalze (1) größerer Umfangsgeschwindigkeit gleich gehalten werden.

7. Schubwalzverfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Walzgut im Eintrittsquerschnitt zwangsläufig eine Geschwindigkeit (Vo) verliehen wird, welche die Geschwindigkeit (Vt) des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt um die Größe der Streckung (A) unterschreitet.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schubwalzverfahren, bei dem zwei Arbeitswalzen in entgegengesetzten Richtungen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten umlaufen und man am Walzgut in dessen Eintrittsquerschnitt einen Rückzug und in dessen Austrittsquerschnitt einen Vorwärtszug angreifen läßt, so daß dem Walzgut in dessen Austrittsquerschnitt eine Geschwindigkeit verliehen wird, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze größerer Umfangsgeschwindigkeit ist. Ein Schubwalzverfahren dieser Art ist aus der DE-OS 19 40 265 bekannt.

Bei diesem bekannten Schubwalzverfahren ist das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des Walzgutes in dessen Eintrittsquerschnitt entspricht. Auf diese Weise entsteht zwi- sehen der Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit und dem Walzgut eine Nacheilzone, in der die Walzenoberfläche auf dem Walzgut vorwärtsgleitet bzw. das letztere gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Walze zurückbleibt, und zwischen der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit und dem Walzgut entsteht eine Voreilzone, auch Rückstauzone genannt, auf der das Walzgut auf der Walzenoberfläche vorwärtsgleitet bzw. das Walzgut von der Walze gebremst wird.

Üblicherweise ist das Verhältnis zwischen den Walzengeschwindigkeiten Vb]/Vb2 gleich der Streckung λ des Walzgutes mit A=ho/hu wenn A₀ die Walzgutdicke in der Ebene des Eintritts in die Formänderungszone und Λι die Walzgutdicke in der Ebene des Austrittes aus der Formänderungszone ist. Bei dieser Verfahrensführung liegt die Fließscheide K\ der Nacheilzone also in der Ebene des Austrittes des Walzgutes aus der Formänderungszone und die Fließscheide K₂ der Voreilzone in der Ebene des Eintrittes des Walzgutes in die Formänderungszone.

Aus der DE-PS 4 57 669 ist noch ein Walzverfahren bekannt, bei dem zwischen Walzen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten gewalzt wird. Hier fehlt es jedoch an einer Vorwärtszugkraft, so daß es sich nicht um ein Schubwalzen im vorstehenden Sinne handelt; es geht bei diesem Stand der Technik vielmehr darum, daß das Walzgut wechselweise mit seiner Oberfläche und seiner Unterfläche der Einwirkung einer schnelleren Walze ausgesetzt wird. Durch diese mehrfache Änderung der wirkenden Schubspannungen soll eine höhere Walzleistung und eine gleichmäßigere Oberflächenqualität des Walzgutes erreicht werden. Über das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der ein Walzkaliber bildenden Walzen ist in der genannten Druckschrift nichts gesagt.

Das vorliegend betrachtete Schubwalzverfahren ist auch in der Weise durchführbar, daß das Verhältnis der Walzengeschwindigkeiten die Streckung des Walzgutes übersteigt; auch in diesem Falle ergeben sich an den gegenüberliegenden Berührungsflächen der Formänderungszone eine reine Nacheilzone bzw. eine reine Voreilzone. Es ist dann nicht erforderlich, auf ein genaues Verhältnis zwischen den Walzengeschwindigkeiten zu achten, so daß die Regelung des Schubwalzvorganges vereinfacht wird.

Die Größe des beim Schubwalzen erforderlichen Vorwärtszugs hängt vor allem vom Formänderungsgrad ab und wächst mit der zu erzielenden Streckung. Dabei kann die Vorwärtszugkraft zu Zugspannungen führen, die der Zugfestigkeit des Metalls nahekommen, so daß die Gefahr eines Reißens oder einer plastischen Dehnung des die Walzen verlassenden Walzgutes auftritt. Die Gefahr des Reißens ist besonders groß, wenn infolge einer ungleichmäßigen Streckung über die Breite des Walzgutes die Zugspannungen ungleichmäßig über die Breite verteilt sind und an Stellen mit einer geringeren Streckung örtliche Überschreitungen der Zugfestigkeit vorkommen.

Wegen der beschriebenen Umstände ist die Größe der größtmöglichen Streckung beim bekannten Schubwalzen begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schubwalzverfahrens, mit dem bei Aufrechterhaltung niedrigster Walzeqdrücke und geringer Breitung des Walzgutes eine Herabsetzung der erforderlichen Vorwärtszugkräfte möglich wird.

Ausgehend von der eingangs genannten bekannten Ausbildung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen kleiner als die Streckung des Erzeugnisses gewählt wird.

Bei einer solchen Verfahrensführung gelingt eine Erhöhung der größtmöglichen Streckung des Walzgutes, ohne daß die grundsätzlichen Vorteile des Schubwalzens, nämlich eine beachtlich verminderte Walzkraft und eine wesentliche Abnahme der Breitung (beim Walzen von Drähten und Rohren) verloren gehen.

Der erzielte Effekt hängt damit zusammen, daß bei dem vorgeschlagenen Walzverfahren die Fließscheide auf der Berührungsfläche zwischen Walzgut und Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit nicht mehr in der Ebene des Eintritts des Walzgutes in die Formänderungszone liegt, sondern in Walzrichtung versetzt wird und eine Lage innerhalb des Kontaktbogens einnimmt. Dabei bildet sich auch an der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit eine Nacheilzone aus, in weleher die auf das Walzgut seitens der Walze wirkenden Reibungskräfte in Walzrichtung gerichtet sind und demgemäß zur Vorwärtsbewegung des Walzgutes beitragen. Dadurch können die erforderlichen Vorwärtszugkräfte bei vorgegebener Streckung geringer sein bzw. es kann unter Beibehaltung des Wertes der Vorwärtszugkraft die Streckung des Walzgutes vergrößert werden. Insbesondere kann das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten so eingestellt werden, daß die aus der jeweils erforderlichen Vorwärtszugkraft sich ergebenden Zugspannungen in einem vorgegebenen Verhältnis zur Zugfestigkeit des Walzmaterials stehen.

Im Betrieb kann das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen anhand der Anzeige von Geräten gewählt werden, durch welche die Größe der Vorwärtszugkraft 71, die Geschwindigkeit Vi des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt und die Umfangsgeschwindigkeit Vb \ der Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit gemessen werden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsvorschlags ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Für das Walzen von Blechen ist in Anspruch 2 eine sich aus dem Gesetz der Energieerhaltung ergebende Beziehung zur Ermittlung eines günstigen Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen angegeben. In dieser Beziehung haben die wichtigsten Einflußgrößen des Walzvorganges ihren Niederschlag gefunden, und mit ihr können im Projektierungsstadium eines Walzwerkes die Leistungen und die Kräfte vorausberechnet und günstige Umformbedingungen für ein beliebiges Sortiment von Walzgütern festgelegt werden.

Wenn gemäß Anspruch 3 das Walzen bei frei mitlaufender Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit erfolgt, wird eine Spindelverbindung dieser Walze entbehrlich und der Aufbau des Walzwerkes einfacher. Die frei mitlaufende Arbeitswalze benötigt auch keine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Brems- oder Antriebsmoments und damit auch kein Steuersystem; auch wird die installierte Gesamtleistung niedriger.

Bei der frei mitlaufenden Walze stellt sich die Lage der Fließscheide derart ein, daß das Moment Tr₃ der Reibungskräfte in der Voreilzone gleich dem Moment Ti₉ der entgegengesetzt gerichteten Reibungskräfte in der Nacheilzone ist und die von ihnen erzeugten Drehmomente sich somit gegeneinander aufheben.

Die in Anspruch 4 vorgeschlagene Maßnahme erlaubt es, die Größe der Streckung des Walzgutes und der Vorwärtszugkraft konstantzuhalten, und zwar durch entsprechende Änderung der Reibverhältnisse an der Berührungsfläche zwischen dem Walzgut und den Arbeitswalzen, Dabei wandert die Fließscheide K₂ der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit zur Ebene des Austrittes aus der Formänderungszone und stellt sie!} im Extremfall praktisch in dieser Ebene ein.

Die in Anspruch 5 für das kontinuierliche Walzen in mehreren aufeinanderfolgenden Formänderungszonen vorgeschlagene Maßnahme führt zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Formänderung, und man erhält

gleichmäßigere mechanische Eigenschaften über die Dicke des Walzgutes. Der Grund hierfür ist, daß beim Walzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in jedem Stich eine gewisse Verformungsungleichmäßigkeit über die Dicke des Erzeugnisses derart feststellbar ist, daß die oberen Schichten des Walzgutes in der Formänderungszone relativ zu den unteren Schichten in Walzrichtung verschoben werden. Diese ungleichmäßige Verformung wird dann in der folgenden Formänderungszone durch die umgekehrte Art der Verformungsungleichmäßigkeit ausgeglichen, und es werden homogene Eigenschaften über den Querschnitt erzielt.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 6 kann die Dicke Ai des Walzgutes im Austrittsquerschnitt konstant erhalten werden, und die Maßnahme nach Anspruch 7 erlaubt es, die Genaugkeit und die Ebenheit des Walzgutes bei schwankendem Walzdruck zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Walzverfahren kann auf beliebigen bekannten Walzwerken durchgeführt werden, sofern diese nur unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen einzustellen erlauben und über eine Einrichtung zur Gewährleistung des erforderlichen Vorwärtszugs ΤΊ im Austrittsquerschnitt des Walzgutes verfügen.

Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 das Prinzip des Schubwalzens gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine Verfahrensführung bei einem geringen Wert der Berührungsreibung;

Fig.3 die Verfahrensführung bei frei mitlaufender Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit;

Fig.4 das Prinzip eines Walzwerkes, bei dem die Geschwindigkeit des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt mit Hilfe von Spannrollen konstantgehalten wird;

F i g. 5 das Prinzip eines Walzwerks, in dem die Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit vom Walzgut umschlungen wird;

F i g. 6 schematisch ein Walzwerk, bei dem die Geschwindigkeit des Walzgutes in dessen Eintritts- und Austrittsquerschnitt innerhalb eines jeden Gerüstes mit Hilfe von Spannrollen konstantgehalten wird;

F i g. 7 schematisch ein Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers, wobei die Arbeitswalze kleinere Umfangsgeschwindigkeit des kleineren Durchmesser aufweist und von einer angetriebenen Stützwalze gestützt wird;

F i g. 8 schematisch ein Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers, wobei die Arbeitswalze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit den kleineren Durchmesser aufweist und von zwei Stützwalzen gestützt wird, von denen wenigstens eine angetrieben ist.

Beim vorgeschlagenen Schubwalzverfahren ist die Geschwindigkeit Vi des aus den Walzen austretenden Walzgutes gleich der Umfangsgeschwindigkeit Vb ι der Walze 1 größerer Umfangsgeschwindigkeit, so daß die Fließscheide K\ in der Ebene des Austrittes des Walzgutes aus den Walzen zu liegen kommt und sich zwischen der Arbeitswalze 1 und dem Walzgut eine Nacheilzone ausbildet. Am austretenden Ende des Walzgutes greift eine Vorwärtszugkraft T\ an.

Die reine Nacheilzone zwischen der Arbeitswalze 1 größerer Umfangsgeschwindigkeit und dem Walzgut würde sich auch dann einstellen, wenn die Geschwindigkeit Vi des austretenden Walzgutes kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit Vb ι der Arbeitswalze wäre.

Im Unterschied zum vorausgesetzten Stand der Technik ist beim vorgeschlagenen Verfahren die Umfangsgeschwindigkeit Vb 2 der Arbeitswalze 2 kleinerer Umfangsgeschwindigkeit kleiner als der Wert V/, \lΆ, das heißt, das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen ist kleiner als die Streckung A.

Unter diesen Walzbedingungen liegt die Fließscheide K2 auf dem Kontaktbogen zwischen dem Walzgut und

to der Arbeitswalze 2 kleinerer Umfangsgeschwindigkeit zwischen dem Einritts- und dem Austrittsquerschnitt und der Kontaktbogen ist zu unterteilen in eine Nacheilzone, in der die Reibkräfte Tt_a wirken und eine Voreilzone, in der die Reibkräfte τ_2ρ wirken.

Die Reibkräfte rza in der Nacheilzone wirken in Walzrichtung auf das Walzgut und erlauben deshalb eine Erniedrigung der erforderlichen Vorwärtszugkraft T].

Die aus den Reibkräften Γ2« resultierende Vorwärtskraft ist umso höher, je länger der Bogen aK.2 ist, d. h. je kleiner das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen V_b \l Vb ι im Vergleich zur Strekkung A des Walzgutes ist. Das Verhältnis zwischen der resultierenden Vorwärtskraft der Reibungskräfte F2» in der Nacheilzone der Walze 2 kleinerer Umfftngsgeschwindigkeit und der für den Ablauf des Walzvorganges erforderlichen Größe der Vorwärtszugkraft 71 richtet sich nach den konkreten Verformungsbedingungen für das Walzgut.
Bei der Verfahrensführung gemäß F i g. 2 kann mit geringeren Leistungen gewalzt werden und es ergibt sich eine Verringerung des durch Reiben verursachten Walzenverschleißes unter Beibehaltung einer vorgegebenen Streckung A des Walzgutes und der vorgegebenen Größe der Vorwärtszugkraft T_t. Die Reibungskräfte r an den Berührungsflächen des Walzgutes und der Arbeitswalzen können auch durch eine besonders niedrige Rauhigkeit der Walzenoberflächen und durch die Reibung vermindernde Schmierstoffe verringert werden.

Parallel zur Verminderung der Reibungskräfte rwird die Umfangsgeschwindigkeit der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit der Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit erhöht, sobald die Notwendigkeit besteht, die Streckung A, den Vorwärtszug Tl und die Geschwindigkeit Vi des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt konstant zu halten. Dabei kann die Umfangsgeschwindigkeit Vb₂ der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit im Extremfall an die Geschwindigkeit V) des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt herankommen, wie dies F i g. 2 zeigt.

F i g. 3 soll zeigen, wie die Streckung λ des Walzgutes und der Vorwärtszug T\ bei vorgegebenen anderen Prozeßkennwerten (Walzenhalbmesser, Reibverhältnisse, Rückzug To usw.) so gewählt werden kann, daß die Fließscheide K₂ auf der Walze 2 eine Lage einnimmt, bei der die in der Nacheilzone wirkenden Reibungskräfte T2_a die in der Voreilzone wirkenden Reibungskräfte r_2p kompensieren und die Walze 2 ohne eigenen Antrieb frei mitläuft.

Zur Stabilisierung des Walzverfahrens kann dem Walzgut in dessen Austrittsquerschnitt die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1 größerer Umfangsgeschwindigkeit aufgezwungen werden. Dies kann beispielsweise gemäß F i g. 4 durch die Anordnung einer Spannstation mit Rollen 3 auf der Austrittsseite des Walzwerkgerüstes geschehen. Den Rollen 3 wird durch einen Antrieb die Umfangsgeschwindigkeit verliehen, die gleiche der erforderlichen Geschwindigkeit des Walzgutes in des-

sen Austrittsquerschnitt ist und die »Seilreibung« aufgrund des Umschlingungswinkels stellt sicher, daß das Walzgut sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegt.

F i g. 5 zeigt die Nutzung des gleichen Effekts zum gleichen Zweck; hier wird dem Walzgut in dessen Austrittsquerschnitt die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1 größerer Umfangsgeschwindigkeit dadurch verliehen, daß diese selbst vom Walzgut umschlungen wird.

Zur Erhöhung der Genauigkeit und der Ebenheit des Walzgutes bei schwankenden Walzdrücken, z. B. bei einem nicht absolut steifen Gerüst, ist es günstig, dem Walzgut sowohl im Eintritts- als auch im Austrittsquerschnitt Geschwindigkeiten aufzuzwingen, deren Verhältnis gleich der Streckung des Walzgutes ist. Dies kann beispielsweise durch Spannstationen auf der Eintritts- und der Austrittsseite des Walzgerüstes erreicht werden, deren Rollen 3 vom Walzgut umschlungen werden und denen mittels eines Antriebes die erforderlichen Umfangsgeschwindigkeiten verliehen werden. Ein dieses Prinzip verwirklichendes Walzwerk für ein kontinuierliches Walzen ist schematisch in F i g. 6 abgebildet.

Mit einem solchen Walzwerk wird die Walzgenauigkeit verbessert und anfängliche Dickenunterschiede des Walzgutes in Längsrichtung werden durch das Walzen beseitigt. Zur Erreichung dieses Zieles ändert man das Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten des Walzgutes in dessen Eintritts- und Austrittsquerschnitt mittels der Spannrollen 3 in Übereinstimmung mit der Änderung der Größe /ί=Λ₀/Λι, wobei Λο die veränderliche Dicke des Walzgutes im Eintrittsquerschnitt und h_s die zu erzielende Dicke des Walzgutes im Austrittsquerschnitt ist.

Wenn es erforderlich ist, die Streckung des Walzgutes konstant zu halten, dann sorgt man für ein konstantes Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten des Walzgutes in dessen Eintrittsquerschnitt und Austrittsquerschnitt.

Mit einem Walzwerk der betrachteten Art kann umgekehrt auch Walzgut mit veränderlicher Dicke h\ im Austrittsquerschnitt bei konstanter Dicke h₀ im Eintrittsquerschnitt erhalten werden. Zu diesem Zweck ändert man das Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten des Walzgutes in dessen Eintrittsquerschnitt und im Austrittsquerschnitt entsprechend dem gewünschten Verlauf der Dickenänderung h\ des fertigen Walzgutes über seine Länge.

Eine konstante Dicke h\ des Walzgutes bei dessen Austritt aus der Formänderungszone kann auch durch eine Änderung des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen erhalten werden. Die Dicke des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt bleibt auch dann unveränderlich, wenn der Walzdruck konstant ist.

Bei jeder Änderung der Walzbedingungen (z. B. der Eintrittsdicke des Walzgutes oder seines Formänderungswiderstandes) ändert sich auch der Walzdruck. Durch eine Änderung des Verhältnisses zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen kann der Walzdruck bekanntlich konstantgehalten werden, wozu vorliegend die Umfangsgeschwindigkeit Vb 2 der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit Vb 1 der Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit zu ändern ist. Zur Senkung des Walzdruckes ist die Erstreckung der Nacheilzone der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit zu reduzieren, was durch eine Verminderung ihrer Umfangsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung des Vorwärtszugs erreichbar ist. Zur Erhöhung des Walzdrukkes ist die Umfangsgeschwindigkeit der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit zu vergrößern und gleichzeitig der Vorwärtszug zu vermindern. Nach den genannten Vorkehrungen müssen die Geschwindigkeit des Walzgutes in dessen Austrittsquerschnitt und die Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalze größerer Umfangsgeschwindigkeit gleich sein.

Zur Einstellung der Querschnittsform, der Ebenheit oder einer Dickenveränderlichkeit in Querrichtung kann man sich beim Walzen 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 Verfahren und Vorrichtungen vorgenommen werden.

Die F i g. 7 und 8 zeigen schematisch weitere Walzwerke zur Verwirklichung des vorgeschlagenen Walzverfahrens. Diese Walzwerke umfassen mindestens je ein Arbeitsgerüst mit Arbeitswalzen 1, 2 ungleichen Durchmessers, wodurch der Metalldruck auf die Walzen aufgrund einer geringeren Erstreckung und Fläche der Berührungsstelle abnimmt. Zur Gewährleistung ausreichender Festigkeit und Steifigkeit ist die Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers zumindest mit einer Stützwalze 4 versehen. Nötigenfalls kann auch die Arbeitswalze 1 größeren Durchmessers mit Stützwalzen 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 Walze 1 größerer Umfangsgeschwindigkeit, an der sich eine reine Nacheilzone ausbildet und sämtliche Reibkräfte nur in einer Umfangsrichtung wirken, das bei der vorgegebenen Strekkung größtmögliche (Grenz)Drehmoment. Dieses Moment ist gleich

mit f\ = Reibungszahl zwischen dem Walzgut und der Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit.

Falls die Arbeitswalze eine Drehung durch den Ballen der sie berührenden Stützwalze erfährt, kann diese Arbeitswalze von der angetriebenen Stützwalze über deren Berührungsfläche ein Moment übertragen, das gleich

M_k = f_kP

ist mit fk Reibungszahl zwischen der angetriebenen Stützwalze und der sie über den Ballen berührenden Arbeitswalze.

Wenn /*</) ist, dann ist Mk<Mb\, d.h. das an der Arbeitswalze seitens der angetriebenen Stützwalze angreifende Moment Mk kann das Moment Mb 1 nicht erreichen, welches an der Arbeitswalze auf der Seite des Walzgutes angreift, und damit ist eine Leistungsübertragung von der angetriebenen Stützwalze her zu dieser Arbeitswalze und von dieser zum Walzgut nicht möglieh. Falls /*=/i ist, bietet sich die Möglichkeit für die Drehzahlübertragung von der Stützwalze zur Arbeitswalze, die aber nicht stabil ist. Daher ist es zweckmäßig, die Arbeitswalze 1 direkt durch einen Antrieb umlaufen zu lassen. Wegen der Torsionsfestigkeit eignet sich die Arbeitswalze 1 größeren Durchmessers als Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit.

Hierbei tritt die Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers als Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit auf.

Da sich an der Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit zwei gegeneinander wirkende Gleitzonen ausbilden, ist das Moment Mt, 2 an dieser Walze kleiner als das Grenzmoment (gleich f₂P) und beträgt

Mb₂ <fkP oder M_{b 2} < M_k.

Das bedeutet nun, daß die Gefahr eines Rutschens zwischen der Arbeitswalze 2 kleinerer Umfangsgeschwindigkeit und der diese drehenden angetriebenen Stützwalze 4 fehlt. In Übereinstimmung mit dem Gesagten ist es vorteilhaft, die Arbeitswalze 1 größeren Durchmessers als Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit vorzusehen und das Drehmoment direkt vom Antrieb her über eine Spindel auf diese zu übertragen.

Die Drehung der Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers über eine Spindel ist weniger günstig, da der Zapfen dieser Walze gewöhnlich zu schwach zur Übertragung der beachtlichen Drehmomente ist und deshalb eine Begrenzung der möglichen Streckung des Walzgutes hingenommen werden müßte, die umso empfindlicher wäre, je kleiner der Durchmesser der Walze ist.

Der genannte Nachteil entfällt, wenn die Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers über deren Ballen von zumindest einer sie berührenden angetriebenen Stützwalze 4 angetrieben wird. Das Antriebsdrehmoment wird dabei direkt in die Stützwalze 4 eingeleitet und von dieser durch die Reibungskräfte auf die Arbeitswalze 2 kleineren Durchmessers übertragen.

Das Verfahren läßt sich auch auf anderen Walzwerken, beispielsweise auf Quarto-Walzwerken oder Mehrwalzenwalzwerken (z. B. Zwanzigwalzen-Walzwerken) verwirklichen, wenn sie unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen ermöglichen. Wenn bei solchen Walzwerken die Stützwalzen die angetriebenen Walzen sind, dann sind Vorkehrungen notwendig, um ein Rutschen der Arbeitswalze gegenüber der diese berührenden Stützwalze auszuschließen, beispielsweise durch einen zusätzlichen Andruck dieser beiden Walzen aneinander.

Ungleiche Umfangsgeschwindigkeiten der Arbeitswalzen können auch dadurch sichergestellt werden, daß das Arbeitsgerüst mit einem Kammwalzengerüst versehen wird, bei welchem das Verhältnis zwischen den Durchmessern der Kammwalzen die gewünschten Umfangsgeschwindigkeitsverhältnisse bewirkt. 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 und Arbeitswalzen gleicher Winkelgeschwindigkeit besitzt, dann kann das erforderliche Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten durch den Einsatz von Arbeitswalzen (bzw. Stützwalzen) ungleichen Durchmessers erhalten werden.
Die vom beschriebenen Verfahren gelösten Aufgaben bewirken eine höhere Walzleistung infolge eines höheren Verformungsgrades in einem Stich bei vorgegebener Größe des Vorwärtszugs, eine Abnahme der Walzgutbrüche und damit eine Verringerung des Ausschusses, eine Abnahme von Zwischenglühungen dank der hohen summarischen Streckung vor dem Glühen und eine Verminderung der minimal möglichen Dicke und Zunahme der Breite des Walzgutes.

In einem praktischen Fall ging es um das Walzen von Bandstahl aus niedriggekohltem Stahl mit den Abmessungen Λο = 2 mm, 6=600 mm, einer Streckung λ-2 in den Arbeitswalzen mit einem Halbmesser von /?2=100mm bei folgenden Größen der Zugspannungen: <7] = 0,5 Oscp, σο = 0,2 Oscp und einer Reibungszahl von /=0,1 und/=l.

Die Dicke im Walzenaustritt beträgt

h\ = Zi₀/A = 1 mm.

Der Zentralwinkel an der angetriebenen Walze beträgt

0,2 - 0,5 + 0,693
2 · 0,1 · 100

■Π

«02 -

40 Das erforderliche Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten ergibt sich aus der angegebenen Beziehung zu

1 = 1,495

Wenn beim bekannten Schubwalzen eine Streckung i = 2 erzielt werden müßte am austretenden Walzgut ein Vorwärtszug von

In χ + -2S_ = 0,89

Bei dem vorgegebenen Wert

T" ⁼ °'⁵

würde das bekannte Schubwalzen nur eine Streckung °^l

A = e "scp = 1,495

55 angreifen, was beachtlich über der vorliegend notwendiermöglichen, was wesentlich unter der Streckung /2 = 2 gen Größe liegt, welche nach dem vorgeschlagenen Verfahren bei demselben Wert σ_λ _

= 0,5

zu erzielen ist.

liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schubwalzverfahren, bei dem zwei Arbeitswalzen in entgegengesetzten Richtungen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten umlaufen und man am Walzgut in dessen Eintrittsquerschnitt einen Rückzug und in dessen Austrittsquerschnitt einen Vorwärtszug angreifen läßt, so daß dem Walzgut in dessen Austrittsquerschnitt eine Geschwindigkeit verliehen wird, die gleich der Umfangsge-

schwindigkeit der Arbeitswalze größerer Umfangsgeschwindigkeit ist dadurch gekennzeichnet, das das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit (Vb i, Vft2>>der Arbeitswalzen (1,2) kleiner als die Streckung (A) des Erzeugnisses gewählt wird.

2. Schubwalzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen von Blechen das Verhältnis zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Walze größerer Umfangsgeschwindigkeit zur Walze kleinerer Umfangsgeschwindigkeit ausgehend von der Beziehung