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Beschreibung:
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Beim Walzen von Stäben oder Draht geht man meistens von einem Material
aus, das einen runden oder quadratischen Querschnitt aufweist. Auch regelmäßige
polygonale Querschnitte, wie z.B.
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Sechsecke, sind als Anstichquerschnitte gut verwendbar. Dies gilt
zunachst für Walzstraßen, bei denen die Walzkaliber aus jeweils zwei Walzen gebildet
sind. Aher duch bei solchen Walzstraßen, bei denen die Walzkaliber aus drei Walzen
bestehen, kann man die vorerwähnten Anstichquerschnitte verwenden. Eine Ausnahme
hiervon bildet jedoch der quadratische Anstichquerschnitt, der bei Kalibern, die
aus drei Walzen gebildet sind, zu erheblichen Mängeln am Walzgut sowie zu einer
hohen Störanfälligkeit führt. Ein Dreiwalzenkaliber nimmt den quadratischen Anstichquerschnitt
so an, daß-bereits hinter dem ersten Kaliber der Walzgutquerschnitt nur noch über
eine einzige Symmetrieachse verfügt. Es kommt zu ungleichen Abnahmen über der Querschnittsfläche
mit unerwünschter verlagerter Breitung des Walzgutes und im Verlauf des Walzens
in den nachfolgenden Kalibern zu Verlagerungen des Schwerpunktes der Querschnittsflächen
aus der Kalibermitte heraus, wobei hinter jedem Kaliber eine andere Schwerpunktslage
entsteht.
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Infolgedessen läuft der Walzvorgang nicht zufriedenstellend ab und
auch das Endprodukt weist bei Verwendung eines quadratischen Anstichquerschnittes
Mängel auf.
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Eine Walzstraße mit aus drei Walzen gebildeten Kalibern besitzt jedoch
gegenüber einer Walzstraße mit aus zwei Walzen gebildeten Kalibern beträchtliche
Vorteile, die man nutzen möchte.
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Die Dreiwalzenkaliber bewirken nämlich eine nahezu ideale Umformung
des Werkstoffes bei nur sehr geringer Breitung, was gleichbedeutend ist mit einem
hohen Walzwirkungsgrad. Außerdem sind die bei der Umformung auftretenden Spannungen
im Walzgut
bis in die Mitte des Gutquerschnittes hinein besonders
gleichmäßig, so daß es möglich ist, mit derselben Kalibrierung Werkstoffe mit sehr
unterschiedlichen Formänderungseigenschaften zu walzen und vor allem Werkstoffe
mit besonders schlechten Formänderung seigenscha ften, wie z.B. hochleg ierten Edelstählen,
Wolfram oder Molybdän, einwandfrei und mit relativ hohen Geschwindigkeiten wirtschaftlich
zu verarbeiten.
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Oberflächenfehler infolge von Uberwalzungen treten selbst dann nicht
auf, wenn bei gleicher Kalibrierung das Walzprogramm Werkstoffe mit großem und unterschiedlichem
Breitungsverhalten umfaßt.
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Da man einerseits häufig von Material mit quadratischem Querschnitt
ausgehen will, weil dieses z.B. aufgrund vorhandener Einrichtungen zur Verfügung
steht, und weil man andererseits die vorerwähnten Vorteile einer Walzstraße mit
aus drei Walzen gebildeten Kalibern ebenfalls nutzen möchte, hat man einer Walzstraße,
die im wesentlichen Dreiwalzenkaliber besitzt, ein einlaufseitig erstes Kaliber
zugeordnet, das nur aus zwei Walzen gebildet ist. Bei dieser bekannten Kalibrierung
(DE-OS 28 24 143) geht man allerdings von einer rechteckigen, ovalen oder in ähnlicher
Weise gestreckten Querschnittsform aus, bei der das Längenverhältnis der senkrecht
zueinander verlaufenden Querschnittssymmetrieachsen größer als etwa 1,2 bemessen
ist. Das erste aus zwei Walzen gebildete Kaliber dieser bekannten Kalibrierung sorgt
dafür, daß das Symmetrieachsenverhältnis kleiner als 1,2 wird, was zur Folge hat,
daß das zweite aus drei Walzen gebildete Kaliber in der Lage ist, den so entstehenden
Walzgutquerschnitt einwandfrei aufzunehmen und zu verarbeiten. Aus einem rechteckigen
Anstichquerschnitt läßt sich also durch ein Zweiwalzenkaliber bei entsprechender
Abstimmung der Querschnittsabnahmen ein für Dreiwalzenkaliber verarbeitbarer Walzgutquerschnitt
erzeugen.
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Geht man aber von einem quadratischen Anstichquerschnitt aus und drückt
diesen im ersten Kaliber z.B. in vertikaler Richtung zusammen - was man tun muß,
wenn man den Querschnitt reduzieren will - dann breitet der Werkstoff in horizontaler
Richtung und man erhält eine flache Querschnittsform, die für die Weiterverarbeitung
in den nachfolgenden aus drei Walzen gebildeten Kalibern ungünstig ist. Dies bedeutet,
daß ein rechteckiger Anstichquersdhnitt mit einem Syminetrieachsenverhsilt:nis von
1,2 und größer sowie herunter bis zu einem Symmetrieachsenverhältnis von etwa 1,12
auf einer Walzstraße mit Dreiwalzenkalibern und einem vorgeschalteten aus zwei Walzen
bestehenden Kaliber sowie auf einer Walzstraße nur mit Dreiwalzenkalibern gut zu
verarbeiten ist. Anders dagegen verhält es sich bei quadratischen Anstichquerschnitten
oder fast quadratischen Anstichquerschnitten mit einem Symmetrieachsenverhältnis
zwischen etwa 1 und 1,12. Werden solche Anstichquerschnitte direkt in Dreiwalzenkalibern
verarbeitet, kommt es zu den oben erwähnten Walzfehlern und Störungen.
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Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, den quadratischen oder fast
quadratischen Anstichquerschnitt zunächst in einen runden Walzgutquerschnitt umzuformen
und erst diesen den Dreiwalzenkalibern zuzuführen. Zur Erzeugung eines solchen runden
Walzgutquerschnittes benötigt man aber mindestens zwei aus jeweils zwei Walzen'
gebildete Kaliber, was zunächst zu erheblichen Mehrkosten führt. Außerdem beeinträchtigt
ein solches Vorgehen das Walzprogramm. Um nämlich den quadratischen Anstichquerschnitt
in einen kreisrunden Anstichquerschnitt umzuformen, muß man in den mindestens zwei
vorgeschalteten Zweiwalzenkalibern eine beträchtliche Querschnittsreduzierung vorsehen,
so daß das auf einer solchen Walzstraße herstellbare im Querschnitt größte Fertigprodukt
relativ klein ist. Es verbleibt somit eine Lücke im oberen Dimensionsbereich des
Walzprogramms.
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Die Erfindung betrifft eine Walzenkalibrierung zum Walzen von Stauben
oder Draht aus einem quadratischen Anstichquerschnitt, bei der das einlaufseitig
erste Kaliber aus zwei und nachfolgende Kaliber aus drei Walzen gebildet sind. Unter
quadratischen Anstichquerschnitten sind auch jene zu verstehen, die ein Symmetrieachsenverhältnis
bis zu etwa 1,12 besitzen, die also nur geringfügig von einem geometrischen Quadrat
abweichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenkalibrierung
der vorgenannten Art zu schaffen, bei der mit einem Minimum an Querschnittsabnahme
in nur einem aus zwei Walzen gebildeten ersten Kaliber aus einem quadratischen Anstichquerschnitt
eine Querschnittsform des Walzgutes erzielt wird, welche ein einwandfreies Walzen
in den nachfolgenden, aus drei Walzen gebildeten Kalibern erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umrißlinie
der Kaliberöffnung des ersten Kalibers durch die Endpunkte von drei gleich langen
Achsen verläuft, die mindestens gleich dem Einfachen, jedoch maximal gleich dem
1,12flachen der Seitenkantenlänge des Anstichquerschnittes bemessen'sind, die sich
in der Kalibermitte unter einem Winkel von jeweils 120 Grad kreuzen und von denen
eine senkrecht zu den beiden Walzenachsen durch den jeweiligen Kalibergrund sich
erstreckt, wobei der Bereich jedes Kalibergrundes nach einem Radius von mindestens
einer halben Achsenlänge aber höchstens einer Seitenkantenlänge des Anstichquerschnittes
gekrümmt ausgebildet ist, an den sich dann gerade Umrißlinienabschnitte anschließen,
die senkrecht zu den beiden ihnen zugeordneten Achsen bis zu den Walzenspalten hin
verlaufen. Unter der Seitenkantenlänge des Anstichquerschnittes ist für den Fall,
daß der Anstichquerschnitt geringfügig von einem Quadrat abweicht,
die
der längeren Seitenkante gemeint. Unter dem Kalibergrund versteht man jene Stellen
der Umrißlinie der Kaliberöffnung, die den jeweiligen Walzenachsen am nächsten liegen.
Der Radius des durch den Kalibergrund verlaufenden Kreisbogens hat seinen Mittelpunkt
demzufolge auf der durch den Kalibergrund verlaufenden Achse.
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Auf diese Weise erhält man einen Walzgutquerschnitt, der nur wenig
geringer als der Anstichquerschnitt ist, welcher aber eine Form hat, die von den
nachfolgenden Dreiwalzenkalibern einwandfrei aufgenommen wird, so daß die eingangs
erwähnten Mängel, wie Walzfehler und Störungen des Walzbetriebes, nicht mehr auftreten.
Dabei bleibt nach der Umformung im ersten Kaliber noch eine große Querschnittsfläche
übrig, so daß wesentlich größere Fertigquerschnitte erzielt werden können, als dies
bei der bekannten Kalibrierung unter Verwendung von zwei oder mehr Zweiwalzenkalibern
möglich ist. Die Abnahme in dem erfindungsgemäßen ersten Kaliber beträgt nur etwa
ein Drittel der Gesamtabnahme, die in den zwei bekannten Zweiwalzenkalibern zur
Erzielung eines runden Querschnittes notwendig gewesen wäre.
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Trotz dieser geringen Querschnittsabnahme im ersten Kaliber dreht
sich das Walzgut beim Einlaufen in das zweite aus drei Walzen gebildete Kaliber
nicht um seine Längsachse, weil nämlich die geraden Umrißlinienabschnitte genau
parallel zu den zylindrischen Arbeitsflächen der Walzen des zweiten Kalibers sich
erstrecken und weil diese geraden Umrißlinienabschnitte eine ausreichend große Länge
besitzen, um das Walzgut beim Einlaufen in das zweite Kaliber sicher zu führen.
Im zweiten Kaliber erhält das Walzgut dann von den dortigen drei Walzen den Querschnitt
eines unregelmäßigen Sechseckes mit drei Symmetrieachsen, wie er üblicherweise in
Dreiwalzenkalibern entsteht und verwendet wird, um den Querschnitt zum Fertigquerschnitt
hin erheblich zu reduzieren. Sollte jedoch ein recht großer
Fertigquerschnitt
gewünscht werden, der nur wenig kleiner ist als die Querschnittsfläche, welche das
erste Kaliber vert0ßtw so kann man durch entsprechende Ausbildung der Arbeitsflächen
der drei Walzen des zweiten Kalibers schon eine Walzgutquerschnitts form erzielen,
die bei geringer Querschnittsabnahme dem Fertigquerschnitt bereits sehr nahe kommt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schneiden sich
die geraden Umrißlinienabschnitte der ersten Kaliberöffnung mit den Kreisbogen des
jeweiligen Bereiches des Kalibergrundes auf einer der Diagonalen der Kaliberöffnung
und des Anstichquerschnittes. Dies läßt sich durch eine entsprechende Wahl der Größe
des Radius innerhalb der oben angegebenen Grenzen erreichen. Die Diagonalen des
Anstichquerschnittes sind gleichzeitig auch die Diagonalen der Kaliberöffnung des
ersten Kalibers. Im Bereich dieser Diagonalen ist die Umrißlinie der Kaliberöffnung
am weitesten vom Kalibermittelpunkt entfernt, wenn man von den Umrißlinienabschnitten
im Bereich der Walzen spalte absieht, die vom Walzgut aber nicht berührt werden.
Dies bedeutet, daß die Ecken des quadratischen Anstichquerschnittes genau dort in
das erste Kaliber einlaufen, wo die Umrißlinie am weitesten von der Kalibermitte
entfernt ist, also sich dem am weitesten von der Querschnittsmitte befindlichen
Werkstoff des einlaufenden Walzgutes der meiste Platz bietet und so ein Minimum
an Umformarbeit entsteht. Infolgedessen besteht für das einlaufende Walzgut überhaupt
kein Grund, sich um seine Längsachse zu drehen, so daß der quadratische Anstichquerschnitt
bei dieser Ausführungsform der Erfindung besonders kippsicher einläuft.
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Darüber hinaus kann die Kaliberöffnung des ersten Kalibers auch so
gestaltet werden, daß die geraden Umrißlinienabschnitte
Tangenten
an den den Bereich des Kalibergrundes bildenden kreisbogenförmigen Umrißlinienabschnitten
sind.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der einlaufseitig ersten
Kaliberöffnung nach der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist ein quadratischer Anstichquerschnitt
bezeichnet, der mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist. Dicke Vollinien stellen
den Umriß einer Kaliberöffnung 2 dar. Dieses erste Kaliber wird von zwei Walzen
3 und 4 gebildet, die nur teilweise zu erkennen sind. Damit die Walzen 3 und 4 einander
nicht berühren, sind Walzenspalte 5 vorgesehen.
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Die mit M bezeichnete Kalibermitte liegt einerseits mittig zwischen
den beiden nicht dargestellten Walzenachsen der Walzen 3 und 4, andererseits mittig
im Hinblick auf die Walzenbreite T sowie im Kreuzungspunkt der Diagonalen d des
Anstichquerschnittes 1. In der Kalibermitte M kreuzen sich auch drei Achsen a, b
und c mit ihren Endpunkten A, A', B, B', C und C'.
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Diese Endpunkte haben alle die gleiche Entfernung von der Kalibermitte
M. Die Länge dieser Achsen a, b und c ist mindestens gleich, hier aber jeweils größer
als die Seitenkantenlänge S des Anstichquerschnittes 1, jedoch nicht größer als
das 1,12fache davon. Die Winkel dC, welche von den Achsen a, b und c eingeschlossen
werden, betragen 120 Grad und die Achse c verläuft genau senkrecht zu den beiden
nicht dargestellten Walzenachsen jeweils genau durch den Kalibergrund, der sich
mit den Punkten C und C' deckt. Der Bereich des Kalibergrundes einer jeden Walze
3 und 4 wird gebildet von einem Kreisbogen nach einem Radius r, dessen Mittelpunkt
auf der Achse c liegt. Der Radius r entspricht mindestens der halben Länge der Achsen
a b oder c. Vorzugsweise ist er aber größer, höchstens jedoch so groß, wie die Seitenkantenlänge
S des Anstichquerschnittes. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Radius
r so gewählt, daß er die Diagonalen d des Anstichquerschnittes 1 aber auch der Kaliberöffnung
2
gerade in den Punkten D schneidet, in denen auch gerade Umrißlinienabschnitte e
ebenfalls die Diagonalen d schneiden. Diese geraden Umrißlinienabschnitte e verlaufen
durch die Endpunkte A,A', B, B' der Achsen a und b, und zwar jeweils senkrecht zu
diesen Achsen, was durch entsprechende Symbole veranschaulicht wird. Es ist jedoch
bei einer etwas anderen Wahl des Radius r möglich, daß die Punkte D etwas seitlich
versetzt zu den Diagonalen d angeordnet werden.