DE3108268A1

DE3108268A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen massiv-reduzieren von stahl- und ne-metallprofilen in einer kombinierten schmelz- und giesslinie

Info

Publication number: DE3108268A1
Application number: DE19813108268
Authority: DE
Inventors: Willi-Friedrich 3384 Liebenburg Oppermann
Original assignee: OPPERMANN WILLI FRIEDRICH
Current assignee: OPPERMANN WILLI FRIEDRICH
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1982-09-16

Description

Verfahren und Vorrichtung zum
kontinuierlichen Massiv-Reduzieren von Stahl- und NE-Metallprofilen in einer kombinierten Schmelz-und Gießlinie Die Herstellung von Stahl- und Metallprofilen in Form von Knüppeln, Draht und Stangen erfolgt zur Zeit mit Anlagen, die eine wirtschaftliche Mindestkapazität von ca. 60.000 t/Jahr voraussetzen.
Diese großen Mengen gehen jedoch in kleineren Entwicklungs- und Schwellenländern weit über den Eigenbedarf hinaus.
Die Folge davon ist, daß man von einer Installation der großen Anlagen absieht und die benötigten Mengen importiert oder eine solche aufwendige Anlage installiert - und dieselbe dann nur mit einem Bruchteil der notwendigen Kapazität arbeiten läßt - was zur Folge hat, daß diese Projekte jeweils mit Verlusten abschließen.
Werden diese Schwierigkeiten vorher erkannt und vom Einsatz der, großen Anlage abgesehen, so entstehen zwar keine laufenden Verluste, aber es müssen wertvolle Devisen für den Import von Gütern ausgegeben werden, die von der Schwierigkeit ihrer Fertigung her gesehen im eigenen Land produziert werden könnten.
Dazu kommt die Möglichkeit als Vormaterial teilweise eigenen Schrott einzusetzen um damit im Recycling bisher nicht genutzte Vorräte sinnvoll zu verwenden.
Um diese Voraussetzungen zu schaffen, ist es notwendig, Anlagen zur Verfügung zu haben, die im Mengenbild ab ca. 10.000 Jahrestonnen noch rationell arbeiten. Um dieses zu realisieren, müs-sen sogenannte "Mini-Mini-Anlagen" zum Einsatz gelangen, die in ihrer Funktion in Bezug auf niedrige Investitionskosten, einfache Handhabung, wirtschaftlichste Arbeitsweise neue Maßstäbe setzt.
Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum kontinuierlichen Einschmelzen, Vergießen und Auswalzen von Stahl- und NE-Metallprofilen mit Vorrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe die eingangs geschilderten Notwendigkeiten realisiert werden.
Die Lösung hierfür ergibt sich aus der Eingliederung der erfindungsgemäßen Hochreduktionsanlage zur Auswalzung von Stahl- und NE-Metallprofilen in eine kontinuierlich arbeitende Schmelz- und Gießlinie.
Der in dieser Linie erschmolzene und gegossene Profilstrang durchläuft nach dem Gießen zunächst eine Schlingengrube, in der Relativgeschwindigkeiten zwischen Gießen und Walzen ausgeglichen werden können.
Ein Treibapparat zieht den Strang aus der Schlingengrube heraus und führt ihn über eine induktive Strangerwärmung der Massiv-Reduzieranlage zu.
Diese erfindungsgemäße Anlage besteht aus den Hauptteilen - Reduzierblock - Antrieb - Widerlager Im Reduzierblock sind mehrere hintereinander angeordnete Gerüste befestigt, die jeweils ein Reduzierrollenpaar tragen.
Erfindungsgemäß sind in den Umfang dieser Reduzierrollen stirnseitig zwei voneinander abweichende Profile geschnitten, von denen sich jedes fast über den halben Umfang der Rolle erstreckt.
An den jeweiligen Berührungspunkten der beiden unterschiedlichen Profile ist eine Freizone vorgesehen, deren Radius mindestens 10 t größer als das Nennprofil in diesem Bereich ist.
Jedes Rollenpaar ist mit seinem eingearbeiteten Profil einem bestimmten Reduktionsgrad zugeordnet. Die dabei in den halben Rollenumfang eingeschnittene Kalibrierung verläuft dabei jedoch nicht zylindrisch, sondern beginnt mit dem Radius, der dem Ausgangsdurchmesser des Materialstranges entspricht. Gemäß der festgelegten Reduktionsleistung des jeweiligen Rollenpaares verjüngt sich der eingeschnittene Radius über den halben Rollenumfang bis hin zur vergrößerten Freizone.
An diese Freizone schließt sich ein 2. Kalibrierring an, die mit einem kleineren Radius beginnt und sich entsprechend der vorgegebenen Reduktionskurve über den halben Rollenumfang vergrößert bis hin zu der beiden Kalibrierringen gemeinsamen Freizone.
Diese Kalibrierungsform erhalten alle am Reduktionsvorgang beteiligten Reduktionsrollenpaare und zwar ist die Kalibrierungsgröße des eingeschnittenen Profils abhängig von der Einordnung des Rollenpaares im Reduzierblock.Das hier in Produktionsrichtung gesehen 1. Gerüst trägt die Rollen mit dem größten Reduzierkonusprofil. Die Rollen des 2. Gerüstes tragen das zweitgrößte Profil. Diese Anordnung setzt sich fort bis zum zweitletzten Gerüst. Das letzte Gerüst trägt dagegen Rollen, die ein gleichmäßig, zylindrisches Profil besitzen und zwar mit einem Radius, der dem des Fertigstranges entspricht.
Auf diese Weise wird ein sehr toleranzarmes Fertigprodukt erzeugt.
Durch die Konusartig arbeitenden Reduzierprofile können erfindungsgemäß größere Reduktionsabnahmen erzielt werden als dieses mit gleichlaufenden zylindrischen Profilen der Fall wäre. Dank der zweiflachen Profilanordnung pro Rollenpaar wird auch eine 2-malige Durchmesserreduktion des Materialstranges innerhalb eines Gerüstes erreicht. Bei einer vorausgesetzten Reduktionshöhe pro eingeschnittenen Profil von 50 % genügt die Anordnung von nur 4 Reduziergerüsten um in einem Arbeitsablauf eine mehrfache Verkleinerung des Knüppelausgangsdurchmessers zu erreichen.
Bei den eingangs genannten Hauptanwendungsländern der Erfindung liegt der Bereich der gebräuchlichen Abmessungen bei dem am häufigsten benötigten Betonstahl zwischen 12 und 18 mm Durchmesser.
Bei einer Gießgeschwindigkeit von 4 m/Min. und der entsprechenden Reduziergeschwindigkeit beim Auswalzen erbringt die Verarbeitung eines 60 mm -Knüppels im Zweischichtbetrieb eine Jahres leistung von ca. 15 000 t und erreicht damit die gewünschte absetzbare Menge. Da die Investitionskosten der erfindungsgemäßen Reduktionsanlage nur etwa 10 t von den vergleichbaren Kosten für eine herkömmliche Anlage betragen und diese Relation sich auch auf den Industriehallenbedarf erstreckt, ist eine rentable Produktion vorstehend genannter Jahresmenge mehr als gesichert.
In den beigefügten Zeichnungen ist die Arbeitsweise des Verfahrens und die Gestaltung der Vorrichtung schematisch dargestellt.
Es zeigen: Figur 1: Eine Seitenansicht der gesamten Schmelz-, Gieß- und Walzstraße Figur 2: Einen Schnitt durch die Massiv-Reduktions-Vorrichtung Figur 3: Die Abwicklung des Verformungsprofils einer Reduktionsrolle In Figur 1 ist das Verfahren aus den einzelnen Anlagen-Positionen zu ersehen.
Im Schmelzofen (1) wird das erfindungsgemäß aus üblichem Stahlschrott und einer Beimengung von Eisenschwamm bzw. aus NE-Metall bestehende Vormaterial eingeschmolzen. Von dort erfolgt die Obergabe des flüssigen Metalls in die Gießmaschine(2). Der aus dieser horizontal arbeitenden Gießanlage heraustretende Strang (3) wird von der Ausziehvorrichtung (4) in die Schlingengrube, (5) befördert und von dort mittels Treibrollengerüst (6) durch die induktive Strangerhitzung (7) geführt. Durch eine dahinter angeordnete Klemm- und Vorschubeinrichtung (8) wird der Strang (3) entsprechend der durch die Massiv-Reduziervorrichtung (9) bewirkten Verformung schrittweise weiter befördert oder festgehalten.
In dieser Massiv-Reduziervorrichtung (9) sind mehrere Reduziergerüste mit den jeweiligen Reduzierrollen zu einer Einheit verbunden, die in sich abwechselndem Arbeitsrhytmus von den Zylindern (10) und (11) über den Strang (3) hinwegbewegt werden.
Figur 2 zeigt im Schnitt schematisch den Aufbau eines solchen Gerüstes (12). Die Reduzierrollen (13) und (14) sind symetrisch zum durchlaufenden Strang (3) angeordnet und in entsprechenden Halterungen so kräftig gelagert, daß ein Nachgeben in einer sich öffnenden Richtung verhindert wird. Durch die Vorschubzylinder (10) und (11) werden die Gerüste bewegt und die Reduzierrollen walzen sich auf dem Strang (3) ab und bewirken entsprechend ihrer Profilierung eine Reduktionsarbeit. Kurz vor dem Umkehrhub der Zylinder (10) und (11) werden die Reduzierwalzen mittels Schrittmotoren (15) um eine halbe Drehung derart bewegt, daß die 2. Rollenprofilierung im Gegenhub arbeiten kann.
Die zu einer Einheit zusammengefaßten Reduziergerüste (12), (20) werden mittels Führungsrollen (16) in den Haltewangen (17) hin- und herbewegt.
Zur besseren Verformung des warmen Materialstranges (3) können die Reduzierrollen (13) und (14) auch waagerecht in den Gerüsten (12) angeordnet sein.
Figur 3 zeigt die Abwicklung einer Profilierstufe in einer Reduzierrolle. Das zunächst große Profil läuft bis etwa zur Mitte des Rollenumfangs konisch auf ein kleineres Profil zu, das sich in einem kleinen Abschnitt wiederum vergrößert. An diese Vergrößerung schließt sich wiederum eine Profilform an, die in ihrem Ausgangsradius dem Maß entspricht, mit dem der 1. Konus vor Eintritt in den vergrößerten Abschnitt endet. Von dieser Oeffnung läuft nun wiederum ein sich verjüngender Konus über die andere Hälfte des Rollenumfangs bis hin zur Profilvergrößerung.
Der erfindungsgemäße Arbeitsrhytmus eines Reduktionsarbeitshubes läuft dabei wie folgt ab: I. Zylinderhub in Produktionsrichtung a) Abrollen des 1. konischen Rollenprofils auf dem Strang (3) mit Reduzierung entsprechend der eingeschnittenen Profilverjüngung b) Drehung der Rolle mittels Schrittmotor (15) im Uhrzeigersinn um 1/2 Umdrehung II. Zylinderhub gegen die Produktionsrichtung a) Abrollen des 2. konischen Rollenprofils auf den Strang (3) mit Reduzierung entsprechend der eingeschnittenen Profilverjüngung.
b) Drehung der Reduzierrolle mittels Schrittmotor (15) im Uhrzeigersinn um 1/2 Umdrehung In diesem Rhytmus läuft die Reduzierarbeit systematisch cib. Die Klemm- und Vorschubeinrichtung (8) sorgt dabei ständig für die entsprechenden Halte- und Bewegungsphasen.
Durch die erfindungsgemäße Anbringung zweier verschiedener Reduzierprofile auf dem Umfang von nur einer Rolle halbiert sich die Anzahl der Reduziergerüste einschließlich der Werkzeuge.Dank der konisch ausgebildeten Profilierung kann im Vergleich mit Rollen, die eine zylindrische Profilierung haben,ein bedeutender größerer Reduktionsgrad pro Reduzierrolle erreicht werden.
Erfindungsgemäß sieht ein Reduktionsprogramm für einen von 60- auf 12 mm Durchmesser zu reduzierenden Knüppel wie folgt aus. (Bezogen auf den Flächenquerschnitt).
2 Ausgang 60 Rund mit F = 2 826 mm 1. Gerüst 2 Nach Kalibrierung 1: 1 978 mm 2 Nach Kalibrierung 2: 1 385 mm 2. Gerüst 2 Nach Kalibrierung 1: 969 mm 2 Nach Kalibrierung 2: 679 mm 3. Gerüst 2 Nach Kalibrierung 1: 476 mm 2 Nach Kalibrierung 2: 238 mm Gerüst 4 2 Nach Kalibrierung 1: 167 mm 2 Nach Kalibrierung 2: 113 mm = 12 mm Gerüst 5 2 Nach Kalibrierung 1: 113 mm Nach Kalibrierung 2: 113 mm Das 5. Gerüst hat erfindungsgemäß eine zylindrische Kalibrierung, die in beiden Hubrichtungen den Strang (3) auf Enddurchmesser walzt.
Die Anzahl der Reduziergerüste ist auf das max. Walzprogramm abgestimmt. Beträgt das Walzprogramm also max.
60 mm und min. 12 mm, so werden 5 Gerüste eingesetzt, wobei das letzte Gerüst Rollen mit zylindrischem Profil trägt.
Der Vorteil hierbei ist, daß beim Wechsel von einem Enddurchmesser zum anderen nur die Rollen des letzten Gerüstes gewechselt werden müssen. Die entsprechend des gewünschten Enddurchmessers nicht benötigten Reduzierrollen der Vorgerüste werden lediglich geöffnet, so daß der Strang keine Berührung mit diesen Rollen hat.
Nach dem Durchlaufen des letzten Reduziergerüstes (20) kann der Strang (3) mittels einer technisch bekannten Haspel zu Drahtbunden (18) gewickelt werden, wobei nach Durchlaufen der vorgesehenen Länge eine technisch bekannte mitlaufende Schere (19) den Strang (3) zerteilt.
Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt und/oder in der Zeichnung dargestellt sind, sollen, sofern der bekannte Stand der Technik dies zuläßt, für sich allein oder in beliebiger Kombination oder Teilkombination als Erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Patentansprüchen nicht enthalten sind.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum kontinuierlichen Massiv-Reduzieren von Stahl- und NE-Metallprofilen in einer kontinuierlich arbeitenden kombinierten Schmelz- und Cießanlage dadurch gekennzeichnet, daß die Massivreduzierung hinter dem Gießvorgang in derselben Produktionslinie angeordnet ist und mittels Reduzierwalzen im Vor- und Rückhub den Materialstrang kontinuierlich reduziert.
2. Vorrichtung zum kontinuierlichen Massiv-Reduzieren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (10) und (11) miteinander verbundenen Reduziergerüste (12) und (20) im Vor-und Rückhub über den Materialstrang (3) schieben und daß der Materialstrang (3) mittels der Strangklemm- und Vorschubeinrichtung (8) entsprechend gehalten bzw. bewegt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierrollen entsprechend der Zylindervorschubbewegung sich in ihrem Umfang ohne Eigenantrieb auf den Strang (3) abrollen und daß diese Rollen auf dem Umfang ihrer Stirnseiten zwei oder mehrere Profile eingeschnitten haben, die sich jeweils von einem größeren Radius konusartig zu einem kleineren Radius hinbewegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierrollen nach dem Ablauf eines Arbeitshubes von den Schrittmotoren (15) jeweils im Uhrzeigersinn gedreht werden, bis das Anschluß-Ausgangsprofil erreicht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen des letzten Gerüstes (20) zylindrische Profilierung besitzen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe auch außerhalb der Gesamtlinie im Einzelverfahren kalt oder warm bereits gefertigte Halbzeuge weiter - oder fertig bearbeiten kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Zylinder (10) und (11) im Vor- und Rücklauf immer über der Produktionsgeschwindigkeit des Materialstranges während des Gießens liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Massiv-Reduktionsvorrichtung (9) in einem abgekapselten Raum steht, der zur Vermeidung von Zunder am vorgewärmten Strang (3) mit einem leichten Edelgasüberdruck gefüllt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, daß im Gerüst (20) statt 2 auch 4 oder 6 Rollen angeordnet sein können, die paarweise gegenüber angebracht sind und mittels glatter Rollenstirnflächen den Rundstrang (3) in Quadrat, Rechteck oder Mehreck-Profile verformen.