DE3220920C2 - - Google Patents

Description

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. Sechsecke, sind als Anstichquerschnitte gut verwendbar. Dies gilt zunächst für Walzstraßen, bei denen die Walzkaliber aus jeweils zwei Walzen gebildet sind. Aber auch bei solchen Walz­ straßen, bei denen die Walzkaliber aus drei Walzen bestehen, kann man die vorerwähnten Anstichquerschnitte verwenden. Eine Ausnahme hiervon bildet jedoch der quadratische Anstichquer­ schnitt, der bei Kalibern, die aus drei Walzen gebildet sind, zu erheblichen Mängeln am Walzgut sowie zu einer hohen Stör­ anfälligkeit führt. Ein Dreiwalzenkaliber nimmt den quadra­ tischen Anstichquerschnitt so an, daß bereits hinter dem ersten Kaliber der Walzgutquerschnitt nur noch über eine einzige Symmetrieachse verfügt. Es kommt zu ungleichen Ab­ nahmen über der Querschnittsfläche mit unerwünschter ver­ lagerter 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 Schwerpunktlage entsteht. Infolgedessen läuft der Walzvorgang nicht zufriedenstellend ab und auch das Endprodukt weist bei Verwendung eines quadra­ tischen Anstichquerschnittes Mängel auf.

Eine Walzstraße mit aus drei Walzen gebildeten Kalibern besitzt jedoch gegenüber einer Walzstraße mit aus zwei Walzen gebilde­ ten Kalibern beträchtliche Vorteile, die man nutzen möchte. Die Dreiwalzenkaliber bewirken nämlich eine nahezu ideale Um­ formung 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 gleich­ mäßig, so daß es möglich ist, mit derselben Kalibrierung Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen Formänderungseigen­ schaften zu walzen und vor allem Werkstoffe mit besonders schlechten Formänderungseigenschaften, wie z. B. hochlegierten Edelstählen, Wolfram oder Molybdän, einwandfrei und mit rela­ tiv hohen Geschwindigkeiten wirtschaftlich zu verarbeiten. Oberflächenfehler infolge von Überwalzungen treten selbst dann nicht auf, wenn bei gleicher Kalibrierung das Walzpro­ gramm Werkstoffe mit großem und unterschiedlichem Breitungs­ verhalten umfaßt.

Da man einerseits häufig von Material mit quadratischem Quer­ schnitt 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 Symmetrie­ achsenverhältnis 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.

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 Anstichquerschnitt mit einem Symmetrieachsenver­ hältnis von 1,2 und größer sowie herunter bis zu einem Symme­ trieachsenverhältnis von etwa 1,12 auf einer Walzstraße mit Dreiwalzenkalibern und einem vorgeschalteten aus zwei Walzen bestehenden Kaliber sowie auf einer Walzstraße nur mit Drei­ walzenkalibern gut zu verarbeiten ist. Anders dagegen verhält es sich bei quadratischen Anstichquerschnitten oder fast quadratischen Anstichquerschnitten mit einem Symmetrieachsen­ verhältnis zwischen 1 und 1,12. Werden solche Anstich­ querschnitte direkt in Dreiwalzenkalibern verarbeitet, kommt es zu den obenerwähnten Walzfehlern und Störungen.

Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, den quadratischen oder fast quadratischen Anstichquerschnitt zunächst in einen runden Walzgutquerschnitt umzuformen und erst diesen den Dreiwalzen­ kalibern zuzuführen. Zur Erzeugung eines solchen runden Walz­ gutquerschnittes 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 Anstichquer­ schnitt in einen kreisrunden Anstichquerschnitt umzuformen, muß man in den mindestens zwei vorgeschalteten Zweiwalzenkali­ bern eine beträchtliche Querschnittsreduzierung vorsehen, so daß das auf einer solchen Walzstraße herstellbare im Quer­ schnitt größte Fertigprodukt relativ klein ist. Es verbleibt somit eine Lücke im oberen Dimensionsbereich des Walzpro­ gramms.

Die Erfindung betrifft eine Walzenkalibrierung zum Walzen von Stäben oder Draht aus einem quadratischen Anstichquerschnitt, bei der das einlaufseitig erste Kaliber aus zwei und nachfol­ gende Kaliber aus drei Walzen gebildet sind. Unter quadrati­ schen Anstichquerschnitten sind auch jene zu verstehen, die ein Symmetrieachsenverhältnis bis zu etwa 1,12 besitzen, die also nur geringfügig von einem geometrischen Quadrat abweichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenkali­ brierung der vorgenannten Art zu schaffen, bei der mit einem Minimum an Querschnittsabnahme in nur einem aus zwei Walzen gebildeten ersten Kaliber aus einem quadratischen Anstich­ querschnitt eine Querschnittsform des Walzgutes erzielt wird, welche ein einwandfreies Walzen in den nachfolgenden, aus drei Walzen gebildeten Kalibern erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Um­ rißlinie der Kaliberöffnung des ersten Kalibers durch die End­ punkte von drei gleich langen Achsen verläuft, die mindestens gleich dem Einfachen, jedoch maximal gleich dem 1,12fachen 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 ausgebil­ det ist, an den sich dann gerade Umrißlinienabschnitte an­ schließen, die senkrecht zu den beiden ihnen zugeordneten Ach­ sen bis zu den Walzenspalten hin verlaufen. Unter der Seiten­ kantenlänge 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 ver­ laufenden Achse.

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 Ka­ liber noch eine große Querschnittsfläche übrig, so daß wesent­ lich größere Fertigquerschnitte erzielt werden können, als dies bei der bekannten Kalibrierung unter Verwendung von zwei oder mehr Zweiwalzenkalibern möglich ist. Die Abnahme in dem erfin­ dungsgemäßen ersten Kaliber beträgt nur etwa ein Drittel der Gesamtabnahme, die in den zwei bekannten Zweiwalzenkalibern zur Erzielung eines runden Querschnittes notwendig gewesen wäre. 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 zylin­ drischen 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 er­ hält das Walzgut dann von den dortigen drei Walzen den Quer­ schnitt eines unregelmäßigen Sechseckes mit drei Symmetrie­ achsen, wie er üblicherweise in Dreiwalzenkalibern entsteht und verwendet wird, um den Querschnitt zum Fertigungsquerschnitt hin erheblich zu reduzieren. Sollte jedoch ein recht großer Fertigquerschnitt gewünscht werden, der nur wenig kleiner ist als die Querschnittsfläche, welche das erste Kaliber verläßt, so kann man durch entsprechende Ausbildung der Arbeitsflächen der drei Walzen des zweiten Kalibers schon eine Walzgutquer­ schnittsform erzielen, die bei geringer Querschnittsabnahme dem Fertigquerschnitt bereits sehr nahe kommt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schneiden sich die geraden Umrißlinienabschnitte der ersten Kaliberöff­ nung mit den Kreisbögen des jeweiligen Bereiches des Kaliber­ grundes 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 abzieht, 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.

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.

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.

Die mit M bezeichnete Kalibermitte liegt einerseits mittig zwischen den beiden nicht dargestellten Walzenachsen der Wal­ zen 3 und 4, andererseits mittig im Hinblick auf die Walzen­ breite T sowie im Kreuzungspunkt der Diagonalen d des Anstich­ querschnittes 1. In der Kalibermitte M kreuzen sich auch drei Achsen a, b und c mit ihren Endpunkten A, A′, B, B′, C und C′. Diese Endpunkte haben alle die gleiche Entfernung von der Ka­ libermitte 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 α, welche von den Achsen a, b und c einge­ schlossen 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 ent­ spricht mindestens der halben Länge der Achsen a, b oder c. Vor­ zugsweise ist er aber größer, höchstens jedoch so groß, wie die Seitenkantenlänge S des Anstichquerschnittes. Bei der darge­ stellten Ausführungsform ist der Radius r so gewählt, daß er die Diagonalen d des Anstichquerschnittes 1 aber auch der Kali­ beröffnung 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.

Claims (3)

1. Walzenkalibrierung zum Walzen von Stäben oder Draht aus einem quadratischen Anstichquerschnitt, bei der das ein­ laufseitig erste Kaliber aus zwei und nachfolgende Kaliber aus drei Walzen gebildet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umrißlinie der Kaliberöffnung (2) des ersten Kalibers durch die Endpunkte (A, A′, B, B′, C, C′) von drei gleich langen Achsen (a, b, c) verläuft, die minde­ stens gleich dem Einfachen, jedoch maximal gleich dem 1,12fachen der Seitenkantenlänge (5) des Anstichquer­ schnittes (1) bemessen sind, die sich in der Kalibermitte (M) unter einem Winkel (α) von jeweils 120 Grad kreuzen und von denen eine senkrecht zu den beiden Walzenachsen durch den jeweiligen Kalibergrund (C, C′) sich erstreckt, wobei der Bereich jedes Kalibergrundes (C, C′) nach einem Radius (r) von mindestens einer halben Achsenlänge aber höchstens einer Seitenkantenlänge (S) des Anstichquerschnittes (1) gekrümmt ausgebildet ist, an den sich dann gerade Umrißlinienab­ schnitte (e) anschließen, die senkrecht zu den beiden ihnen zugeordneten Achsen (a, b) bis zu den Walzenspalten (5) hin verlaufen.

2. Walzenkalibrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Umriß­ linienabschnitte (e) sich mit den Kreisbögen des jewei­ ligen Bereiches des Kalibergrundes (C, C′) auf einer der Diagonalen (d) der Kaliberöffnung (2) und des Anstich­ querschnittes (1) schneiden.

3. Walzenkalibrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Umriß­ linienabschnitte (e) Tangenten an den den Bereich des Kalibergrundes (C, C′) bildenden kreisbogenförmigen Um­ rißlinienabschnitte sind.