DE3323232C2

DE3323232C2 -

Info

Publication number: DE3323232C2
Application number: DE3323232A
Authority: DE
Inventors: Chihiro Hayashi; Kazuyuku Hyogo Jp Nakasuji
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-28
Publication date: 1990-04-05
Also published as: FR2529481A1; AT391640B; AU1628583A; GB2123732B; US4512177A; IT8367719A0; GB2123732A; DE3323232A1; AU562483B2; CA1217363A; SE8303709D0; SE464617B; SE8303709L; ATA236583A; FR2529481B1; GB8317789D0; IT1203830B

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrägwalzwerk nach dem Ober begriff des Hauptanspruchs.

Bei einem in der Jp-PS 46-43 980 beschriebenen Schrägwalzwerk sind die Achsen der Arbeitswalzen um einen Vorschubwinkel β sowie um einen Walzwinkel γ geneigt. Der Vorschubwinkel dient dazu, daß Walzgut einzuziehen und hindurchzuziehen. Die Achse einer jeden Arbeitswalze bildet in einer ersten Ansicht senkrecht zur Walzachse einen spitzen Walz winkel γ mit der Walzachse. In einer senkrecht zur ersten Ansicht gerichteten zweiten Ansicht bildet die Achse einer jeden Arbeitswalze einen spitzen Vorschub winkel b mit der Walzachse. Bei dem bekannten Schräg walzwerk verläuft die zweite durch den Schrägwinkel γ gekennzeichnete Neigung der Achsen der Arbeitswalzen so, daß das in Walzrichtung verlaufende Ende der Arbeitswalzen zur Walzachse hin geneigt ist, wobei der Walzwinkel γ zwischen -50° und -60° und der Vorschub winkel β zwischen 3° und 6° varierbar sind. Der Walz winkel γ sei dann negativ bezeichnet, wenn die Neigung der Achsen der Walzen zur Walzachse auf der Walzgut austrittsseite ist und positiv bezeichnet, wenn die Neigung der Achsen der Walzen zur Walzachsen hin auf der Walzguteintrittsseite liegt.

Der Nachteil des bekannten Schrägwalzwerks besteht darin, daß bei Anordnung der Arbeitswalzen unter den angegebenen Winkeln Korrekturen innerer Fehler des Walzgutes wie Porosität nicht möglich sind und daß eine erhebliche Scherspannung in Umfangsrichtung erzeugt wird, so daß Rundstahlstäbe hoher Güte nicht herstell bar sind.

Aus der DE-OS 16 02 153 ist ferner ein Schrägwalzwerk bekannt, bei dem die Arbeitswalzen in einem um die Walzachse drehbaren Walzenträger angeordnet sind, so daß das Walzgut einen Vorschub ohne Drehung erhält. Die Arbeitswalzen sind unter einem steilen negativen Walz winkel zwischen der Walzrichtung und der Achse angeordnet. Als Vorschubwinkel wird eine Neigung zwischen 6° und 12° vorgeschlagen. Eine derartige Anordnung der Arbeitswalzen ist auch aus der Jp-OS 57 91 806 bekannt. Darin ist ein Walz winkel zwischen -50° und -60° sowie ein Vorschubwinkel zwischen 3° und 6° beschrieben.

Ein bekanntes Problem aller genannten Schrägwalz verfahren für Rundstrahlprofile besteht darin, daß von Poren oder Einschlüssen in der Nähe der Walzgut mittelachse ausgehende Risse aufgrund des sogenannten "Mannesmann-Bruchs" entstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schrägwalzwerk zur Herstellung von Rundprofilen die Arbeitswalzen derart anzuordnen, daß keine zu hohen sogenannte "Mannenmann-Brüche" auslösende Scher spannungen im Walzgut entstehen und daß innere Fehler des Walzgutes beim Walzen reduzierbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vor gesehen, daß bei rotierendem Rundprofil und feststehendem Walzgerüst die zweite durch den Walzwinkel γ ge kennzeichnete Neigung der Achsen der Arbeitswalzen so verläuft, daß das der Walzrichtung entgegengesetzte Ende der Arbeitswalzen zur Walzachse hin geneigt ist, wobei der Walzwinkel und der Vorschubwinkel folgende Bedingungen erfüllen:

0° < γ < 15°,
3° < β < 20°,
5° < γ + β < 30°.

Bei stillstehendem Rundprofil und um das Rundprofil rotierendem Walzgerüst ist erfindungsgemäß ferner vor gesehen, daß die zweite durch den Walzwinkel gekenn zeichnete Neigung der Achsen der Arbeitswalzen so ver läuft, daß das der Walzrichtung entgegengesetzte Ende der Arbeitswalzen zur Walzachse hin geneigt ist, wobei der Walzwinkel und der Vorschubwinkel folgende Bedingungen erfüllen:

0° < γ < 60°,
3° < β < 45°.

Der Walzwinkel γ soll größer als 0° sein, da es bei einem negativen Walzwinkel nicht möglich ist, die Umfangsscherverformung in der Nähe der Walzgutmittelachse auszuschalten, um eine zufriedenstellende Maßgenauigkeit in der Längsrichtung zu erhalten. Bei einem positiven Walzwinkel kann die Porosität des Walzgutes reduziert werden. Um innere Risse ausgehend von Poren oder dgl. zu vermeiden, ist es notwendig, Umfangsscher spannungen in der Nähe der Mittelachse des Walzgutes auszuschließen. Eine derartige Reduzierung der Poro sität kann anhand des Zusammenhangs mit den Umfangs scherspannungen in der Nähe der Mittelachse des Walz gutes beurteilt werden. Bei einem Walzwinkel γ=0° und γ<0° bestehen Umfangsscherspannungen im Mittenbereich des Walzgutes, wobei der Materialfluß beim Walzen nicht linear ist, während keine Umfangsscherspannungen bei Walzwinkel γ<0° in dem Mittenbereich des Walzgutes erzeugt werden, selbst wenn die Querschnittsreduzierung erheblich ist, weil der Materialfluß während des Streck vorgangs linear ist. Die Begrenzung der Walzwinkel nach oben auf kleiner 15° ist durch die mögliche Kollision der Walzenenden mit Walzgerüstteilen begründet. Das gleiche gilt für die Obergrenze des Vorschubwinkels. Wenn der Vorschubwinkel kleiner als 3° ist, ist es unmöglich, die Umfangsscherverformung im Mittenbereich des Walzgutes auf ein Minimum zu senken. Die Summe aus dem Vorschubwinkel und dem Walzwinkel soll kleiner 30° sein, um Kollisionen mit dem Walzgerüst zu vermeiden. Andererseits soll die Summe dieser beiden Winkel nicht kleiner 5° sein, da unterhalb dieses Grenzwertes keine ausreichende Walzleitung möglich ist.

Bei einem um das Walzgut rotierenden Walzgerüst sollte der Walzwinkel kleiner 60° sein, da sich die Arbeits walzen bei einem größeren Walzwinkel gegenseitig stören. Der Vorschubwinkel sollte kleiner 45° sein, da bei größeren Vorschubwinkeln die Wellenhalterung für eine ausreichende Steifigkeit des Walzwerkes unver hältnismäßig groß dimensioniert werden müßte. Dadurch wäre es praktisch unmöglich, eine ausreichende Walz geschwindigkeit zu erreichen, da sich die Arbeitswalzen um das Walzgut drehen müssen.

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achsen bei einem erfindungsgemäßen Schrägwalzwerk,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht mit dem Vorschubwinkel β darin,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Probestücks zur Messung der Umfangsscherspannung,

Fig. 5 eine Schnittansicht der beispielhaften Konfi guration des Probestücks nach dem Walzen,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Umfangs scherspannung,

Fig. 7a, 7b, 7c graphische Darstellungen der Wirkungen des Vor schubwinkels und des Schrägwinkels auf das Schrumpfungsverhalten künstlicher Löcher,

Fig. 8 eine photographische Darstellung der Wirkungen des Vorschubwinkels und des Schrägwinkels auf die Schrumpfung der inneren Porosität in strang gegossenen Rundknüppeln,

Fig. 9a, 9b die Vorderansicht und die Seitenansicht von Probestücken für die Messung der Scherspannung aufgrund von Oberflächentorsion,

Fig. 10 eine Seitenansicht der Konfiguration der Rille darin nach dem Walzen,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Scherspannung aufgrund von Oberflächentorsion,

Fig. 12a, 12b, 12c graphische Registrierungen von Meßwerten der Maßgenauigkeit in Längsrichtung,

Fig. 13 eine graphische Darstellung von Messungen der Walzgeschwindigkeit,

Fig. 14 und 15 erläuternde Darstellungen des Mannesmann- Bruchs,

Fig. 16 eine Vorderansicht, die schematisch die Konstruktion eines Drehwalzwerks veranschau licht, das bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird,

Fig. 17 eine Schnittansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in der Fig. 16,

Fig. 18 eine Schnittansicht entlang der Linie XXVII-XXVII in der Fig. 16

Fig. 19 eine schematische Darstellung der Umfangsscher spannung,

Fig. 20a, 20b graphische Darstellungen der Wirkungen des Vor schubwinkels und des Schrägwinkels auf das Schrumpfungsverhalten künstlicher Löcher,

Fig. 21 eine photographische Darstellung der Wirkungen des Vorschubwinkels und des Schrägwinkels auf die Konsolidierung der inneren Porosität in stranggegossenen Rundknüppeln,

Fig. 22 eine graphische Darstellung der Scherspannung aufgrund von Oberflächentorsion,

Fig. 23 eine graphische Registrierung von Meßwerten der Maßgenauigkeit in Längsrichtung, und

Fig. 24 eine graphische Darstellung von Messungen der Walzgeschwindigkeit.

Zunächst wird die Ausführungsform, in der ein Werkstück oder ein in Bearbeitung befindliches Material gedreht wird, im einzelnen beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht des sich im Walz vorgang befindenden Werkstücks, gesehen von der Ein trittsseite des Werkstücks her. Hierbei wird eine Anordnung aus drei Walzen gemäß der vorliegenden Erfin dung eingesetzt. Die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in der Fig. 1, und die Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht zur Darstellung des in der Walzenanordnung verwendeten Winkels β. Die drei Walzen 31, 32 und 33 besitzen Kehlen 31 a, 32 a bzw. 33 a in der Nähe ihrer Enden auf der Austrittsseite des Werkstücks. Von der Kehle als Grenze her ist bei jeder Walze der Durchmesser geradlinig in Richtung zu ihrer Welle auf der Eintrittsseite des Werkstücks hin vermindert und ihr Durchmesser geradlinig oder in Form einer gekrümmten Linie zur Austrittsseite des Werkstücks hin ver größert. Infolgedessen haben die Walzen 31, 32, und 33 im wesentlichen die Form von Kegelstümpfen mit Eintritts flächen 31 b, 32 b und 33 b und Austrittsflächen 31 c, 32 c und 33 c. Die Walzen 31, 32 und 33 sind in solcher Weise angeordnet, daß ihre Eintrittsflächen 31 b, 32 b und 33 b auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Bewegungs strecke des Werkstücks 30 liegen und daß Schnittpunkte O jeweils zwischen der Geraden der Walzenachsen Y-Y und der Ebene durch die Kehlen 31 a, 32 a und 33 a (der betreffende Schnittpunkt O wird im Folgenden als Einstellmittel punkt der Walze bezeichnet) in im wesentlichen gleichem Abstand um die Walzachse X-X herum und auf einer Ebene liegen, die die Walzachse X-X senkrecht schneidet. Die Achsen Y-Y der Walzen 31, 32 und 33 sind schräg (geneigt) unter einem Schrägwinkel γ in ihren jeweiligen Einstellmittelpunkten der Walze O relativ zu der Walzachse X-X, so daß ihre vorderen Wellenenden in der Nähe der Walzachse X-X verbleiben, wie in der Fig. 2 dargestellt ist, und gleichzeitig sind ihre vorderen Wellenenden unter einem Vorschubwinkel β gegen die gleiche Umfangsseite des Werkstücks 30 geneigt, wie die Fig. 1 und 3 zeigen. Die Walzen 31, 32 und 33 sind mit einer nicht dargestellten Antriebsquelle verbunden und werden in Richtung der in der Fig. 1 eingezeichneten Pfeile gedreht, so daß ein heißes Werkstück 30, das zwischen den Walzen eingefädelt ist, in axialer Richtung fortbewegt wird und sich dabei um seine Achse dreht. Das heißt, daß das Werkstück 30 mit hoher Geschwindigkeit eine Verringerung seines Durchmessers erleidet, während es schraubenartig vorwärtsbewegt wird.

Die Querschnittsform des heißen Werkstücks ist vorzugs weise kreisförmig; sie kann jedoch auch hexagonal oder höher-polygonal sein. Da das Werkstück 30 dem Walzen unter Drehung unterworfen wird, kann ein Werkstück mit niedriger Kantenzahl beträchtliche Schläge auf das Walzwerk ausüben, was für den Walzvorgang nicht zweck mäßig ist. Ein quadratischer Querschnitt ist uner wünscht, da ein solches Werkstück verdreht wird. Das Positionieren des Arbeitsganges der Erzeugung von Stangen- oder Knüppelmaterial oder des Schrittes des Längens des Materials mittels des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Drehwalzwerks wird anschließend beschrieben.

Wie bereits weiter oben erwähnt, werden für die Walz winkel γ, β und γ+β besondere Bedingungen fest gesetzt. Auf der Seite der oberen Grenze wird der Schrägwinkel γ kleiner als 15° gesetzt. Der Grund hier für ist, daß es wahrscheinlich ist, wenn γ über diesem Grenzwert liegt, daß einige Störungen auftreten auf der stromabwärtigen Seite der Bewegungsrichtung zwischen den Walzenenden und denjenigen Teilen des Walzen gerüsts, die der Walzachse benachbart sind. Auf der Seite der unteren Grenze wird γ größer als 0° gesetzt, da ein Schrägwinkel γ0° es unmöglich macht, die Umfangsscherverformung an den in der Nachbarschaft des Zentrums des Werkstückes gelegenen Stellen aus zuschalten, um eine zufriedenstellende Maßgenauigkeit in der Längsrichtung zu erhalten.

Die obere Grenze für den Vorschubwinkel β ist mit 20° definiert. Der Grund hierfür ist der gleiche wie im Falle der oberen Grenze für γ. Die untere Grenze für β ist <3°. Wenn β kleiner ist als 3°, ist es unmöglich, die Umfangsscherverformung an den in der Nachbarschaft des Zentrums des Werkstückes gelegenen Stellen auf ein Minimum zu senken und eine gute Konsolidierungswirkung auf die innere Porosität von durch Strangguß erzeugten Knüppeln (Vorblöcken) zu erzeugen.

Die obere Grenze des Wertes γ+β ist 30°. Wenn dieser Grenzwert überschritten wird, treten beträchtliche Störungen zwischen dem Walzengerüst und den Walzen auf, wie oben erwähnt wurde. Darüber hinaus wird es schwierig, die Lager für die Walzen in dem Walzgerüst unter zubringen. Dieses alles macht es praktisch undurchführ bar, eine beidseitige Lagerung der Walzen aufrechzu erhalten. Die untere Grenze für q+β ist 5°. Überall unterhalb dieses Grenzwerts ist es unmöglich, eine praktische Walzleistung (Geschwindigkeit) sicherzustellen, und weiterhin ist es schwierig, die von der Stranggießstufe herrührende Porosität in dem Werkstück zu konsolidieren.

Die hier definierten Bedingungen für γ und β sind dahingehend beträchtlich verschieden von denjenigen des Standes der Technik, daß die γ-Werte positiv sind. Tat sächlich hat die Einstellung des Schrägwinkels γ auf der positiven Seite günstige Auswirkungen auf die Konsolidierung der inneren Porosität und die Steuerung der Umfangsscherbeanspruchung. Die Bauweise der Lagerung der Walzen an beiden Enden zielt auf eine Erhöhung der Steifigkeit des Walzwerks und eine Verhinderung des Auftretens schraubenförmiger Markierungen ab. Derartige Halterungen sind bekannt von dem oben zitierten Artikel "Study on Helical Rolling".

Verschiedenartige Versuche wurden durchgeführt, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu klären. Die Ergebnisse dieser Versuche werden im folgenden erläutert. Die Stücke des für das Walzen verwendeten Materials bestanden aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoff- Gehalt (Kohlenstoff: 0,45%). Sämtliche Stücke wurden auf 1200°C erhitzt und dem Walzen unterworfen.

Beispiel 1 Umfangsscherspannung

5 Nadeln 40 (mit jeweils 2,5 mm Durchmesser) wurden in jedes Stück des Muttermaterials mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 300 mm parallel zur Achse so eingebettet, daß sie alle auf dem gleichen Radius angeordnet waren, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Nach dem Walzen wurde der Fluß der Nadeln 40 (der den Metallfluß repräsentiert) geprüft, um Aufschluß über die Umfangsscherspannung in einem Querschnitt des bearbeiteten Materials zu gewinnen.

Die Walzbedingungen waren die folgenden: Der Vorschub winkel wurde bei β=7° festgehalten; der Schrägwinkel γ wurde in drei Varianten untersucht, nämlich mit 9° innerhalb des hier angegebenen Bereichs und mit 0° und -9°, die beide außerhalb dieses Bereichs liegen; für die Flächenverminderung wurden vier Varianten gewählt, nämlich um 60%, 70%, 75% und 80% für jeden der einge stellten Schrägwinkel γ.

Die Ergebnisse der Tests sind in der Fig. 6 darge stellt, in der der Fluß der Nadeln in jedem Fall durch eine ausgezogene Linie bezeichnet wird. Aus den Ergeb nissen ist zu ersehen, daß mit der Zunahme der Vermin derung des Querschnitts die Umfangsscherspannung beachtlich wird, und zwar in Abhängigkeit vom eingestellten Schrägwinkel. Mit γ=9° ist die Umfangsscher spannung am geringsten, obwohl keine großen Unterschiede in den verschiedenen Fällen auftreten, in denen die Flächenverringerung klein ist. Weiterhin ist zu erkennen, daß im Fall γ=9° keine Umfangsscherspannung an einer Stelle auftritt, die dem Mittelpunkt des Querschnitts des Werkstücks benachbart ist (das heißt, daß dort der Metallfluß eine gerade Linie zeigt), wohingegen im Falle γ=-9° eine beachtliche Umfangsscherspannung über die gesamte Querschnittsfläche hinweg, einschließ lich des zentralen Teils derselben, entwickelt wird. Im Falle γ=0° scheint der Zustand irgendwo zwischen den beiden anderen Fällen zu liegen. Somit erweisen die Testergebnisse, daß es durch Einstellen des Schräg winkels auf γ<0° oder vorzugsweise Anwendung eines größeren Wertes von γ möglich ist, das Auftreten einer Scherspannung an einer Stelle zu verhindern, die in der Nähe des Zentrums des Querschnitts des Werkstücks liegt. Die Abwesenheit einer Umfangsscherspannung be deutet, daß kein Feld einer Umfangsscherbeanspruchung vorliegt. Aus diesem Grunde treten bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung keine Risse aufgrund innerer Porosität und folglich auch kein Mannesmann-Bruch auf.

Beispiel 2 Schrumpfungsverhalten künstlicher Löcher

Stücke des Muttermaterials mit jeweils einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 300 mm mit künstlich eingebohrten Löchern (die die Mittenporosität simulierten) der Durchmesser 2 mm, 4 mm und 6 mm wurden als Werkstücke verwendet. Nachdem die Werkstücke dem Walzen unterworfen worden waren, wurde die Auswirkung auf das Schließverhalten der künstlichen Löcher durch das Walzen untersucht. Für den Arbeitsgang des Walzens wurde der Vorschubwinkel β auf sechs Weisen innerhalb eines Bereichs von 3° bis 13° variiert, und der Schrägwinkel γ wurde auf drei Weisen variiert wie in Beispiel 1, d. h. γ=9° innerhalb des hier angegebenen Bereichs und γ=0° und q=-9°, beide außerhalb dieses Bereichs. Das Durchmesser-Verringerungsverhältnis wurde auf 53% eingestellt (Verringerung von 70 mm Durchmesser auf 33 mm Durchmesser). Die Ergebnisse der Tests sind in den Fig. 7a, 7b und 7c dargestellt.

Die folgenden Tatsachen sind den Ergebnissen deutlich zu entnehmen: Wenn γ=9° ist, können künstliche Löcher bis zu 4 mm Durchmesser zum Schrumpfen gebracht werden, falls b=13° ist. Wenn γ=-9° ist, werden auch die kleinsten Löcher von 2 mm Durchmesser nicht zum Schrumpfen gebracht, auch dann nicht, wenn β=13° ist.

Im Falle von γ=0° liegt die erzielbare Wirkung irgendwo zwischen den beiden Fällen; künstliche Löcher von 2 mm Durchmesser werden zum Schrumpfen gebracht, wenn β=13° ist. Unabhängig von dem eingestellten Schrägwinkel γ hat der Vorschubwinkel β einen Einfluß auf das Schrumpfungsverhalten künstlicher Löcher: Je größer der Vorschubwinkel β ist, desto größer ist seine Wirkung auf das Schrumpfungsverhalten.

Somit läßt sich sagen, daß in bezug auf die innere Porosität eine größere Konsolidierungswirkung dadurch erzielbar ist, daß γ<0° ist und daß der Schrägwinkel und der Vorschubwinkel auf größere Werte eingestellt werden.

Beispiel 3 Charakteristik der Konsolidierung der inneren Porosität in stranggegossenen Knüppeln

Die Konsolidierungswirkung auf die innere Porosität wurde untersucht an Werkstücken aus Muttermaterial, die durch Stranggießen hergestellt worden waren.

Die verwendeten Werkstücke waren geschnittene Rundstäbe mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 300 mm aus dem Mittelteil eines durch Strangguß gewonnenen großflächigen Knüppels mit einem Durchmesser von 380 mm. Das Werkstück wurde mit einer Flächenverminde rung von 78% (von 70 mm Durchmesser auf 33 mm Durch messer) gewalzt. Die Walzbedingungen waren: Vorschub winkel b auf drei Weisen variiert zu 4°, 8° und 12°, und Schrägwinkel γ auf drei Weisen variiert zu 9°, 0° und -9°, d. h. insgesamt 9 Varianten. Während des Walzvor gangs wurde das Walzwerk angehalten, so daß halbge walzte Stücke erhalten wurden. Diese Stücke wurden längs in zwei Hälften zerschnitten, und die Schnitt stücke wurden auf ihren Zustand hinsichtlich der inneren Porosität untersucht. Die Ergebnisse der Unter suchungen sind photographisch in der Fig. 8 dar gestellt. Sie lassen folgende Punkte erkennen:

i) Bei einem Schrägwinkel γ=-9° entwickeln sich Fehler, ausgelöst durch die Porosität des Mutter- Materials, unter dem Einfluß der Umfangsscherbe anspruchung. Das heißt, es tritt das Phänomen des sogenannten Mannesmann-Bruchs auf. Je größer der Vorschubwinkel β ist, desto niedriger ist der Grad solcher Brüche. Es ist jedoch schwierig, eine gesunde Konfiguration im Inneren zu erhalten.
ii) Bei einem Schrägwinkel γ=9° ist die Porosität völlig konsolidiert (zum Verschwinden gebracht), selbst dann, wenn der Vorschubwinkel β auf einen niedrigen Wert eingestellt ist.
iii) Bei einem Schrägwinkel γ=0° ist der Zustand irgendwo zwischen den beiden vorgenannten Fällen. Bei größerem Vorschubwinkel b ist die Konsolidie rung der inneren Porosität günstig.

Daraus folgt, daß es für das Walzen von durch Strangguß erzeugten Knüppeln zweckmäßig ist, unter dem Gesichts punkt der Konsolidierung der inneren Porosität einen Schrägwinkel γ<0°, vorzugsweise einen größeren Schrägwinkel, sowie einen relativ großen Vorschubwinkel einzustellen.

Beispiel 4 Scherspannung aufgrund einer Oberflächentorsion

Die Scherspannung aufgrund einer Oberflächentorsion ist der einzige Faktor, bei dem die vorliegende Erfindung ungünstiger abschneidet im Vergleich zu den beiden bekannten Arbeitsweisen, auf die im Vorstehenden Bezug genommen wurde.

Die Werkstücke wurden hergestellt durch Formen einer in Längsrichtung verlaufenden Rille 41 auf der Oberfläche des Mutter-Materials von 1 mm Tiefe und 1 mm Breite, wie sie in den Fig. 9a und 9b dargestellt ist. Jedes Werkstück wurde gewalzt mit einer Flächenverringerung um 78% (von einem Durchmesser von 70 mm auf einen Durchmesser von 33 mm). Die Messungen des Torsions winkels der Rille 41 nach dem Walzen sind in der Fig. 11 dargestellt. (Der Begriff "Torsionswinkel" bezeichnet einen Winkel zwischen einer Geraden auf der Oberfläche parallel zur Achse des Werkstücks und zur Spur der Rille 41, wie in der Fig. 10 dargestellt ist). Die Walzbedingungen waren: der Vorschubwinkel β wurde auf sechs Weisen innerhalb des Bereichs von 3° bis 13° variiert, und der Schwägwinkel q wurde auf drei Weisen, 9°, 0° und -9°, variiert, so daß insgesamt 18 Varianten untersucht wurden. Die Ergebnisse lassen folgende Punkte erkennen:

i) Bei einem Schrägwinkel q=-9° ist die Scher spannung aufgrund der Oberflächentorsion unbedeutend.
ii) Bei einem Schrägwinkel γ=9° ist die Scher spannung aufgrund der Oberflächentorsion beträchtlich. Dieser Fehler kann jedoch durch Einstellung eines größeren Vorschubwinkels β verringert werden.
iii) Bei einem Schrägwinkel γ=0° ist der Zustand irgendwo zwischen den beiden vorgenannten Fällen.

Es läßt sich somit sagen, daß es unter dem Gesichts punkt der Verringerung der Scherspannung aufgrund einer Oberflächentorsion zweckmäßig ist, den Vorschubwinkel β relativ groß einzustellen.

Beispiel 5 Maßgenauigkeit in Längsrichtung

Stücke des Mutter-Materials, jeweils mit einem Durch messer von 70 mm und einer Länge von 300 mm, wurden mit einer Flächenverringerung um 67% (von 70 mm Durch messer auf 40 mm Durchmesser) gewalzt. Die Änderungen der Längenabmessungen wurden untersucht. Die Walzbedingungen waren: Vorschubwinkel β=4°; Schrägwinkel in drei Varianten 9°, 0° und -9°. Die Ergebnisse sind in den Fig. 12, 12b und 12c dargestellt. Bei γ=9° betrug der Grad der Änderungen ±0,10%; und bei γ=-9° betrug er ±0,75%. Mit γ=0° lag die Änderung irgendwo zwischen den beiden vorgenannten Fällen. Es ist offen kundig, daß ein Schrägwinkel γ<0° sich auf die Maß genauigkeit günstig auswirkt.

Beispiel 6 Walzgeschwindigkeit

Die Walzgeschwindigkeiten wurden untersucht in dem Fall, in dem ein Mutter-Material von 70 mm Durchmesser auf eine Flächenverminderung von 78% (von 70 mm Durch messer auf 33 mm Durchmesser) gewalzt wurde. Walzbedin gungen: Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen 100 min^-1; Durchmesser der Walzenkehle 250 mm; Vorschubwinkel β in sechs Varianten von 3° bis 13°; Schrägwinkel γ in drei Varianten 9°, 0° und -9°, insgesamt also 18 Winkel- Varianten. Die Ergebnisse sind in der Fig. 13 darge stellt. Bei γ=9° steht eine höhere Walzgeschwindig keit zur Verfügung. Die Walzgeschwindigkeit tendiert zu einer Zunahme mit wachsendem Vorschubwinkel β. Demnach ist es zur Erhöhung der Walzleistung zweckmäßig, den Schrägwinkel auf γ<0°, vorzugsweise größer, und den Vorschubwinkel β auf einen sinnvoll hohen Wert einzu stellen.

Beispiel 7 Beispiele für die Anwendung des Verfahrens

Hochlegierte Ni- und Cr-Stähle, wie sie in der nach stehenden Tabelle aufgeführt sind, wurden auf ihre Bearbeitbarkeit in der Streckstufe untersucht. Jedes Werk stück wurde auf eine spezielle Temperatur erhitzt, bei der seine Verformbarkeit niedrig ist, und dann dem Walzen unterworfen. Es wurde gefunden, daß ein Walzen mit einer hohen Flächenverminderung möglich ist, wobei die Flächenverminderung pro Durchgang 40 bis 80% betrug. Wenn die Verminderung mehr als 80% beträgt, wird die Temperatur des Werkstücks übermäßig hoch bis zu einem Ausmaß, bei dem die Verformbarkeit des Werkstücks während des Walzens verloren geht, bis es zu Stücken zerkleinert wird.

Die oben beschriebene Streckstufe kann für die Herstellung verschiedener Erzeugnisse aus Stahl in folgender Weise eingesetzt werden:

Eine Anwendungsmöglichkeit besteht darin, daß die Streckstufe als Stufe der Vorblock-Herstellung bei der Fertigung von Stahlerzeugnissen eingesetzt wird. Das heißt, daß Knüppel, die von einer Stranggußmaschine gegossen werden, in die Streckstufe eingespeist werden, und die darin gewalzten Materialien anschließend einem Rohrwalzwerk, einer Stabstahlstraße, einer Drahtstraße oder einer Formstahlstraße zugeführt werden können.

Es ist ebenfalls möglich, daß die zu Barren gegossenen Materialien als Werkstücke der Streckstufe zugeführt werden oder daß Barren durch ein Vorblockwalzwerk hin durchgeschickt werden, wodurch Knüppel gebildet werden, die ihrerseits der Streckstufe zugeführt werden.

Eine andere Anwendungsform besteht darin, daß die erfindungsgemäße Streckstufe eingesetzt wird als eine Vorwalzstufe zur Materialversorgung einer Stabstahl- oder Drahtstraße. Das heißt, daß Knüppel, die von einer Stranggußmaschine gegossen werden, in die die Streckstufe zum Vorwalzen eingespeist werden, und die darin vor gewalzten Materialien anschließend einem Vorwalzwerk einer Zwischen- oder Endstufe der Fertigung von Stab stahl oder Walzdraht zugeführt werden. Es ist auch möglich, daß Vorblöcke, die von einer Stranggußmaschine gegossen werden, dem Vorblockwalzen unterworfen werden und dann in die Streckstufe zum Vorwalzen in dieser eingeführt werden, wobei die auf diese Weise vor gewalzten Materialien dann einem Walzwerk für eine Zwischen- oder Endstufe der Fertigung von Stäben oder Walzdraht zugeführt werden. Weiterhin ist es möglich, daß Knüppel, die durch Vorblocken von Barren erhalten werden, in die Streckstufe zum Vorwalzen eingeführt werden, wobei die Produkte dann einem Walzwerk für eine Zwischen- oder Endstufe der Fertigung von Stäben oder Walzdraht zugeführt werden.

Eine weitere Anwendungsform besteht darin, daß die Streckstufe eingesetzt wird als Stufe des Stabstahl walzens. Das heißt, daß Knüppel, die von einer Strang gußmaschine hergestellt werden, in die Streckstufe zum Walzen in die Form von Stäben eingespeist werden. Oder Vorblöcke, die von einer Stranggußmaschine gegossen werden, werden dem Vorblockwalzen zu Knüppeln unter worfen, und die so erzeugten Knüppel werden der Stufe der Fertigung von Stäben zugeführt. Es ist auch möglich, Knüppel, die durch das Vorblocken von Barren erhalten wurden, der betreffenden Stufe der Fertigung von Stäben zu unterwerfen.

Als nächstes werden die Gründe dafür erläutert, daß der sogenannte Mannesmann-Bruch durch den Einsatz eines Drehwalzwerks mit drei oder vier Walzen vermindert werden kann. Wenn, wie in den Fig. 14 und 15 dargestellt ist, Kräfte von Walzen auf ein massives Material mit kreisförmigem Querschnitt in zwei oder drei Richtungen ausgeübt werden, entwickelt sich eine Zugspannung, als Sekundärspannung ("secondary tension") bezeichnet, in dem zentralen Teil des Materials in dem Fall, in dem zwei Walzen eingesetzt werden, oder in einem radial zentralen Teil in dem Fall, in dem drei Walzen einge setzt werden, wie dies allgemein durch die schrägen Linien in den Abbildungen dargestellt ist. Diese Sekundär spannung löst einen Mannesmann-Bruch aus. Wenn zwei Walzen eingesetzt werden, entwickelt sich infolgedessen ein solcher Bruch in dem zentralen Teil. Wenn nun drei Walzen eingesetzt werden und wenn der Schrägwinkel γ und der Vorschubwinkel β in der Weise wie oben beschrieben gewählt werden, entwickelt sich keine Sekundär spannung, wodurch jeglicher Mannesmann-Bruch verhindert werden kann. Es ist anzumerken, daß die für einen Mannesmann-Bruch anfällige Fläche in dem Fall, in dem vier Walzen eingesetzt werden, kleiner ist als beim Vorliegen von nur drei Walzen, wobei die bruchverhütenden Wirkungen, die für drei Walzen erwiesen sind, auch für vier Walzen zutreffen. Eine Verwendung von fünf oder mehr Walzen ist jedoch vom Standpunkt der Aus legung des Walzwerks nicht realistisch, und aufgrund dessen ist die Zahl der Walzen auf drei oder vier beschränkt.

Als nächstes wird eine andere Ausführungsform im einzelnen erläutert, bei der das Werkstück oder das in Bearbeitung befindliche Material nicht gedreht wird.

Die Fig. 16 zeigt eine schematische Vorderansicht der Walzenanordnung in einem Drehwalzwerk, das bei der praktischen Durchführung des Verfahrens eingesetzt wird. Die Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in der Fig. 16. Die Fig. 28 zeigt eine Seitenansicht entlang der Linie XXVII-XXVII in der Fig. 16. In den Abbildungen bezeichnet die Zahl 30 das Werk stück, und die Zahlen 31, 32 und 33 bezeichnen Walzen. Das Werkstück 30, erzeugt von einer Stranggießmaschine, wird dem Drehwalzwerk mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der es gegossen wird, in der Richtung des breiteren Pfeils zugeführt. Die Walzen 31, 32 und 33 des Drehwalz werks besitzen Kehlen 31 a, 32 a bzw. 33 a in der Nähe ihrer Enden auf der Austrittsseite des Werkstücks. Von der Kehle als Grenze her ist bei jeder Walze der Durch messer geradlinig in Richtung zu ihrer Welle auf der Eintrittsseite des Werkstücks hin vermindert und ihr Durchmesser geradlinig oder in Form einer gekrümmten Linie zur Austrittsseite des Werkstücks hin vergrößert. Infolgedessen haben die Walzen 31, 32 und 33 im wesent lichen die Form von Kegelstümpfen mit Eintrittsflächen 31 b, 32 b und 33 b und Austrittsflächen 31 c, 32 c und 33 c. Die Walzen 31, 32 und 33 sind in solcher Weise angeordnet, daß ihre Eintrittsflächen 31 b, 32 b und 33 b auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Bewegungsstrecke des Werkstücks 30 liegen und daß Schnittpunkte O jeweils zwischen den Geraden der Walzenachse Y-Y und der Ebene durch die Kehlen 31 a, 32 a und 33 a (der betreffende Schnittpunkt O wird im Folgenden als Einstellmittel punkt der Walze bezeichnet) in im wesentlichen gleichen Abstand um die Walzachse X-X herum und auf einer Ebene liegen, die die Walzachse X-X senkrecht schneidet. Die Achsen Y-Y der Walzen 31, 32 und 33 sind schräg (geneigt) unter einem Schrägwinkel γ in ihren jeweiligen Einstellmittelpunkten der Walze O relativ zu der Walzachse X-X, so daß ihre vorderen Wellenenden in der Nähe der Walzachse X-X verbleiben, wie dies die Fig. 17 zeigt, und gleichzeitig sind ihre vorderen Wellenenden unter einem Vorschubwinkel β gegen die gleiche Umfangsseite des Werkstücks 30 geneigt, wie dies die Fig. 16 und 18 zeigen. Die Walzen sind an ihren beiden Wellenenden in einem Walzengerüst (nicht eingezeichnet) gehaltert, das um das Werkstück 30 dreh bar ist. Das Walzengerüst und die Walzen 31, 32 und 33 sind mit einer nicht dargestellten Antriebsquelle ver bunden. Während sie angetrieben werden und sich in Richtung der in der Fig. 16 eingezeichneten Pfeile drehen, werden die Walzen 31, 32 und 33 dazu gebracht, mittels des Walzengerüsts sich um das Werkstück 30 in der eingezeichneten Pfeilrichtung zu drehen, wobei das Werkstück 30 gewalzt wird.

In der vorstehenden Beschreibung sind die Walzen an jeweils beiden Wellenenden in dem Walzengerüst gelagert, jedoch erübrigt es sich zu sagen, daß es auch möglich ist, sie nur an einem Ende in solcher Weise zu haltern, daß ihre jeweiligen Wellenenden auf der Aus trittsseite des Werkstücks in dem Walzengerüst gelagert sind.

Die Querschnittsform des heißen Werkstücks 30 ist vor zugsweise kreisförmig; sie kann jedoch auch hexagonal oder höher-polygonal sein. Da das Walzen unter Drehung des Walzengerüsts durchgeführt wird, kann ein Werkstück mit niedriger Kantenzahl beträchtliche Schläge auf das Walzwerk ausüben, was für den Walzvorgang nicht zweckmäßig ist. Ein quadratischer Querschnitt ist unerwünscht, da ein solches Werkstück verdreht wird.

Der Schrägwinkel und der Verschubwinkel werden so ein gestellt, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

0° < γ < 60° (1)

3° < β < 45° (2)

Die obere Grenze des Schrägwinkels sollte q<60° sein, da sich bei einem γ oberhalb dieses Grenzwertes die Walzen gegenseitig stören, so daß der vorgegebene Soll wert des Produkt-Durchmessers möglicherweise nicht erreicht werden kann. Auf der Seite der unteren Grenze sollte γ größer als 0° sein, da ein Schrägwinkel γ0° es unmöglich macht, die Umfangsscherverformung an den in der Nachbarschaft des Zentrums des Werkstückes gelegenen Stellen auszuschalten, um eine zufriedenstellende Maßgenauigkeit in der Längsrichtung zu erhalten.

Die obere Grenze für den Vorschubwinkel β sollte β<45° betragen, da im Falle eines größeren b die Wellenhalterung, die erforderlich ist, um eine hin reichende Steifigkeit des Walzwerks sicherzustellen, übermäßig groß ausfallen müßte; hierdurch würde es praktisch unmöglich, eine ausreichende Walzgeschwindig keit zu erreichen, bei der das Walzen mit dem sich drehenden Walzgerüst durchgeführt wird. Die untere Grenze für β sollte β<3° sein. Wenn β 3° oder kleiner ist, ist es unmöglich, die Umfangsscherverformung an den in der Nachbarschaft des Zentrums des Werkstückes gelegenen Stellen auf ein Minimum zu senken und eine gute Konsolidierungswirkung auf die innere Porosität von durch Strangguß erzeugten Knüppeln (Vorblöcken) zu erzeugen.

Die hier definierten Bedingungen für γ und β sind dahingehend beträchtlich verschieden von denjenigen des Standes der Technik, daß die γ-Werte positiv sind und die β-Werte größer sind. Dies ist ein Faktor, der signifikant zu einer verbesserten Konsolidierung der Poro sität und der Steuerung der Umfangsscherspannung bei trägt.

Anschließend werden verschiedenartige Versuche erläutert, die zur Klärung der Vorteile der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden. Die Stücke des für das Walzen verwendeten Materials bestanden aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoff-Gehalt (Kohlenstoff: 0,45%). Sämtliche Stücke wurden auf 1200°C erhitzt. Für den Walzvorgang wurden die Drehgeschwindigkeit des Walzen gerüsts auf 150 min^-1 und die Drehgeschwindigkeiten der Walzen auf 50 min ^-1 eingestellt.

Beispiel 8 Umfangsscherspannung

5 Nadeln 40 (mit jeweils 2,5 mm Durchmesser) wurden in jedes Stück des Muttermaterials mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 300 mm parallel zu Achse so eingebettet, daß sie alle auf dem gleichen Radius angeordnet waren, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Nach dem Walzen wurde der Fluß der Nadeln 40 (der den Metallfluß repräsentiert) geprüft, um Aufschluß über die Umfangsscherspannung in einem Querschnitt des bearbeiteten Materials zu gewinnen.

Die Walzbedingungen waren die folgenden: Der Vorschub winkel β wurde bei β=7° festgehalten; der Schrägwinkel γ wurde in zwei Varianten untersucht, nämlich mit 9° innerhalb des hier angegebenen Bereichs und mit -9°, außerhalb dieses Bereichs; für die Flächenverminderung wurden vier Varianten gewählt, nämlich 60%, 70%, 75% und 80% für jeden der eingestellten Schrägwinkel γ.

Die Ergebnisse der Tests sind in der Fig. 19 darge stellt, in der der Fluß der Nadeln in jedem Fall durch eine ausgezogene Linie bezeichnet wird. Aus den Ergeb nissen ist zu ersehen, daß mit der Zunahme der Vermin derung des Querschnitts die Umfangsscherspannung beachtlich wird, und zwar in Abhängigkeit vom eingestellten Schrägwinkel. Mit q=9° ist die Umfangsscherspannung am geringsten, obwohl keine großen Unterschiede in den verschiedenen Fällen auftreten, in denen die Flächenverringerung klein ist. Weiterhin ist zu erkennen, daß im Fall γ=9° keine Umfangsscherspannung an einer Stelle auftritt, die dem Mittelpunkt des Querschnitts des Werkstücks benachbart ist (das heißt, daß dort der Metallfluß eine gerade Linie zeigt), wohingegen im Falle γ=-9° eine beachtliche Umfangsscherspannung über die gesamte Querschnittsfläche hinweg, einschließ lich des zentralen Teils derselben, entwickelt wird. Mit anderen Worten: Durch Einstellen des Schrägwinkels auf γ<0°, vorzugsweise durch Anwendung eines größeren Wertes von γ, ist es möglich, das Auftreten einer Scherspannung an einer Stelle zu verhindern, die in der Nähe des Zentrums des Querschnitts des Werkstücks liegt. Die Abwesenheit einer Umfangsscherspannung bedeutet, daß kein Feld einer Umfangsscherbeanspruchung vorliegt. Aus diesem Grunde treten bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung keine Risse aufgrund innerer Porosität und folglich auch kein Mannesmann-Bruch auf.

Beispiel 9 Schrumpfungsverhalten künstlicher Löcher

Stücke des Muttermaterials mit jeweils einem Durch messer von 70 mm und einer Länge von 300 mm mit künst lich eingebohrten Löchern (die die Mittenporosität simu lierten) der Durchmesser 2 mm, 4 mm und 6 mm wurden als Werkstücke verwendet. Nachdem die Werkstücke dem Walzen unterworfen worden waren, wurden die Auswirkung auf das Schrumpfverhalten der künstlichen Löcher durch das Walzen untersucht. Für den Arbeitsgang des Walzens wurde der Vorschubwinkel β auf sechs Weisen innerhalb eines Bereichs von 3° bis 13° variiert, und der Schräg winkel γ wurde auf zwei Weisen variiert, d. h. γ=9° innerhalb des hier angegebenen Bereichs und γ=-9° außerhalb dieses Bereichs wie im Fall des Beispiels 8. Das Verringerungsverhältnis des äußeren Durchmessers wurde auf 53% eingestellt (Verringerung von 70 mm Durchmesser auf 33 mm Durchmesser). Die Ergebnisse der Tests sind in den Fig. 20a und 20b dargestellt.

Die folgenden Tatsachen sind den Ergebnissen deutlich zu entnehmen: Wenn γ=9° ist, können künstliche Löcher bis zu 4 mm Durchmesser zum Schrumpfen gebracht werden, falls β=13° ist. Wenn γ=-9° ist, werden auch die kleinsten Löcher von 2 mm Durchmesser nicht Schrumpfen gebracht, auch dann nicht, wenn β=13° ist. Unabhängig von dem eingestellten Schrägwinkel γ hat der Vorschubwinkel β eine Auswirkung auf das Schrumpfungs verhalten künstlicher Löcher: Je größer der Vorschub winkel β ist, desto größer ist seine Wirkung auf das Schrumpfungsverhalten.

Beispiel 10 Charakteristik der Konsolidierung der inneren Porosität in stranggegossenen Knüppeln

Die verwendeten Werkstücke waren geschnittene Rundstäbe mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 300 mm aus dem Mittelteil eines durch Strangguß gewonnenen großflächigen Knüppels mit einem Durchmesser von 380 mm. Das Werkstück wurde mit einer Flächenverminderung von 78% (von 70 mm Durchmesser auf 33 mm Durch messer) gewalzt. Die Walzbedingungen waren: Vorschub winkel β auf drei Weisen variiert zu 4°, 8° und 12°, und Schrägwinkel γ auf zwei Weisen variiert zu 9° und -9°, d. h. insgesamt 6 Varianten. Während des Walzvorgangs wurde das Walzwerk angehalten, so daß halbgewalzte Stücke erhalten wurden. Diese Stücke wurden längs in zwei Hälften zerschnitten, und die Schnittstücke wurden auf ihren Zustand hinsichtlich der inneren Porosität untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind photographisch in der Fig. 21 dargestellt. Sie lassen folgende Punkte erkennen:

i) Bei einem Schrägwinkel γ=-9° entwickeln sich Fehler, ausgelöst durch die Porosität des Mutter- Materials, unter dem Einfluß der Umfangsscherbe anspruchung. Das heißt, es tritt das Phänomen des sogenannten Mannesmann-Bruchs auf. Je größer der Vorschubwinkel β ist, desto niedriger ist der Grad solcher Brüche. Es ist jedoch schwierig, eine gesunde Konfiguration im Inneren zu erhalten.
ii) Bei einem Schrägwinkel γ=9° ist die Porosität völlig konsolidiert (zum Verschwinden gebracht), selbst dann, wenn der Vorschubwinkel β auf einen niedrigen Wert eingestellt ist.

Beispiel 11 Scherspannung aufgrund einer Oberflächentorsion

Die Scherspannung aufgrund einer Oberflächentorsion ist der einzige Faktor, bei dem die vorliegende Erfin dung ungünstiger abschneidet im Vergleich zu den beiden bekannten Arbeitsweisen, auf die im Vorstehenden Bezug genommen wurde. Die Werkstücke wurden hergestellt durch Formen einer in Längsrichtung verlaufenden Rille 41 auf der Oberfläche des Mutter-Materials von 1 mm Tiefe und 1 mm Breite, wie sie in den Fig. 9a und 9b dargestellt ist. Jedes Werkstück wurde gewalzt mit einer Flächen verringerung um 78% (von einem Durchmesser von 70 mm auf einen Durchmesser von 33 mm). Die Messungen des Torsionswinkels der Rille 41 nach dem Walzen sind in der Fig. 22 dargestellt. (Der Begriff "Torsionswinkel" bezeichnet einen Winkel zwischen einer Geraden auf der Oberfläche parallel zur Achse des Werkstücks und zur Spur der Rille 41, wie in der Fig. 10 dar gestellt ist). Die Walzbedingungen waren: der Vorschub winkel b wurde auf sechs Weisen innerhalb des Bereichs von 3° bis 13° variiert, und der Schrägwinkel γ wurde auf zwei Weisen, 9° und -9°, variiert, so daß insgesamt 12 Varianten untersucht wurden. Die Ergebnisse lassen folgende Punkte erkennen:

i) Bei einem Schrägwinkel γ=-9° ist die Scherspannung aufgrund der Oberflächentorsion unbedeutend.
ii) Bei einem Schrägwinkel γ=9° ist die Scherspannung aufgrund der Oberflächentorsion beträchtlich. Dieser Fehler kann jedoch durch Einstellung eines größeren Vorschubwinkels β verringert werden.

Es läßt sich somit sagen, daß es unter dem Gesichts punkt der Verringerung der Scherspannung aufgrund einer Oberflächentorsion zweckmäßig ist, beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorschubwinkel b relativ groß einzustellen.

Beispiel 12 Maßgenauigkeit in Längsrichtung

Stücke des Mutter-Materials, jeweils mit einem Durch messer von 70 mm und einer Länge von 300 mm, wurden mit einer Flächenverringerung um 67% (von 70 mm Durch messer auf 40 mm Durchmesser) gewalzt. Die Änderungen der Längsabmessungen wurden untersucht. Die Walzbedingungen waren: Vorschubwinkel β=4°; Schrägwinkel γ in zwei Varianten 9° und -9°. Die Ergebnisse sind in den Fig. 23a und 23b dargestellt. Bei γ=9° betrug der Grad der Änderungen ±0,05%; und bei γ=-9° betrug er ±0,4%. Es ist offenkundig, daß ein Schrägwinkel γ<0° sich auf die Maßgenauigkeit günstig auswirkt.

Beispiel 13 Walzgeschwindigkeit

Die Walzgeschwindigkeiten wurden untersucht in dem Fall, in dem ein Mutter-Material von 70 mm Durchmesser auf eine Flächenverminderung von 78% (von 70 mm Durch messer auf 33 mm Durchmesser) gewalzt wurde.

Walzbedingungen: Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen 100 min^-1; Durchmesser der Walzenkehle 250 mm; Vor schubwinkel β in sechs Varianten von 3° bis 13°; Schrägwinkel γ in zwei Varianten 9° und -9°, insgesamt also 12 Winkel-Varianten. Die Ergebnisse sind in der Fig. 33 dargestellt. Bei γ=9° steht eine höhere Walz geschwindigkeit zur Verfügung. Die Walzgeschwindigkeit tendiert zu einer Zunahme mit wachsendem Vorschubwinkel b. Demnach ist es zur Erhöhung der Walzleistung zweck mäßig, den Schrägwinkel auf γ<0°, vorzugsweise größer, und den Vorschubwinkel β auf einen sinnvoll hohen Wert einzustellen.

Beispiel 14 Verhältnis der Drehgeschwindigkeit des Walzengerüsts zur Drehgeschwindigkeit der Walzen

Die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit des Walzengerüsts N _H (min^-1) und der Drehgeschwindigkeit der Walzen N _R (min^-1), d. h. das Verhältnis N _H/N_R, wurde für den Arbeitsgang des Walzens von Material mit einem Durchmesser von 70 mm untersucht. Die Walzbedingungen waren folgende: Längung in fünf Varianten zwischen 2 und 10, N _H/N_R in sechs Varianten zwischen 1,5 und 6,5, also 30 Varianten insgesamt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt, in der das Zeichen "+" eine Drehrichtung des Werkstücks bezeichnet, die der Drehrichtung der Walzen entgegengesetzt ist, und das Zeichen "-" eine Drehrichtung des Werkstücks in der Drehrichtung der Walzen bezeichnet.

Wie aus der vorstehenden Tabelle hervorgeht, lassen sich dann wenn N _H/N_R die nachstehende Beziehung erfüllt, entsprechend der Längung (im Bereich von 2 bis 10) selektiv Werte einstellen, bei denen das Werkstück sich nicht dreht.

2 < N _H/N_R < 6 (3)

Wie im Vorstehenden beschrieben wurde, ist es möglich, metallische Materialien mit kreisförmigem Querschnitt in hoher Güte zu fertigen, wobei das Werkstück nicht gedreht wird. Bei verschiedenen Verfahren der Herstellung von Stahlprodukten kann die hier beschriebene Walz- und Streckstufe in folgender Weise eingesetzt werden:

Eine Anwendungsmöglichkeit besteht darin, daß Knüppel, die von einer Stranggußmaschine gegossen werden, unmittel bar ohne vorheriges Schneiden in die Streckstufe eingespeist werden. Diese Streckstufe kann also Stufe der Vorblock-Herstellung eingesetzt werden, so daß die darin gewalzten Materialien anschließend einem Rohr walzwerk, einer Stabstahlstraße, einer Drahtstraße oder einem Formwalzwerk zugeführt werden können. Die Streck stufe kann auch eingesetzt werden als Vorwalzstufe, wobei die auf diese Weise vorgewalzten Materialien dann einem Walzwerk für eine Zwischen- oder Endstufe der Fertigung von Stäben oder Walzdraht zugeführt werden. Weiterhin ist es möglich, die Streckstufe als Endwalz stufe zur Herstellung von Stabstählen einzusetzen.

Eine andere Anwendungsform besteht darin, daß Materialien, die von einem Vorblockwalzwerk gewalzt sind, in die hier beschriebene Streckstufe eingespeist werden, um dort vorgewalzt zu werden, und anschießend die Werk stücke weiteren verschiedenartigen Walzwerken zu zuführen.

Eine weiterer Anwendungsform besteht darin, daß Materialien, die von einem Vorblockwalzwerk gewalzt sind, ohne Schneiden in die hier beschriebene Streckstufe zur Herstellung eines Fertigprodukts oder eines Zwischen produkts, das einer weiteren Zwischen- oder Endstufe des Walzens zugeführt wird, eingespeist werden.

Claims

1. Schrägwalzwerk zur Herstellung von Rundprofilen mit einem Walzgerüst, in dem drei oder vier um die Walzachse angeordnete Arbeitswalzen mit ihren Achsen derart angeordnet sind, daß in einer ersten Ansicht senkrecht zur Walzachse die Achse einer jeden Arbeitswalze einen spitzen Walzwinkel γ mit der Walzachse und in einer senkrecht zur ersten Ansicht gerichteten zweiten Ansicht einen spitzen Vorschubwinkel β mit der Walzenachse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotierendem Rundprofil und feststehendem Walzgerüst die zweite durch den Walzwinkel γ ge kennzeichnete Neigung der Achsen (Y-Y) der Arbeitswalzen (31, 32, 33) so verläuft, daß das der Walzrichtung entgegengesetzte Ende der Arbeits walzen (31, 32, 33) zur Walzachse (X-X) hin geneigt ist, wobei der Walzwinkel γ und der Vorschubwinkel β folgende Bedingungen erfüllen:
0° < γ < 15°,
3° < β < 20°,
5° < q + β < 30°.

2. Schrägwalzwerk zur Herstellung von Rundprofilen mit einem Walzgerüst, in dem drei oder vier um die Walzachse angeordnete Arbeitswalzen mit ihren Achsen derart angeordnet sind, daß in einer ersten Ansicht senkrecht zur Walzachse die Achse einer jeden Arbeitswalze einen spitzen Walzwinkel γ mit der Walzachse und in einer senkrecht zur ersten Ansicht gerichteten zweiten Ansicht einen spitzen Vorschubwinkel β mit der Walzenachse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß bei stillstehendem Rundprofil und um das Rund profil rotierendem Walzgerüst die zweite durch den Walzwinkel gekennzeichnete Neigung der Achsen (Y-Y) der Arbeitswalzen (31, 32, 33) so verläuft, daß das der Walzrichtung entgegengesetzte Ende der Arbeitswalzen (31, 32, 33) zur Walzachse (X-X) hin geneigt ist, wobei der Walzwinkel und der Vorschub winkel folgende Bedingungen erfüllen:
0° < γ < 60°,
3° < β < 45°.

3. Schrägwalzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (Y-Y) der Arbeits walzen (31, 32, 33) an beiden Enden gelagert sind.