DE3508924A1

DE3508924A1 - Verfahren und vorrichtung zum reduzieren des querschnitts von stabfoermigem material bzw. warmen stranggussmaterial

Info

Publication number: DE3508924A1
Application number: DE19853508924
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 5960 Olpe Fröhling; Karl Prof. Dr.-Ing. 5900 Siegen Wiedemer
Original assignee: Josef Frohling GmbH
Current assignee: Josef Frohling GmbH
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-09-18
Also published as: JPS61212409A; GB8604503D0; FR2578760A1; GB2172231A; CN86101620A

Description

- S-Beschreibung

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren des Querschnitts von stabförmigem Material "bzw. warmem Stranggußmaterial.

IO

Bei der Verarbeitung von Stranggußmaterial, insbesondere

' zu Stabstahl durch Warmwalzen zielt man darauf ab, sofortnach dem Gießen den Stranggußquerschnitt möglichst in einem Walzdurchgang auf den für normalen Baustahl üblichen Endquerschnitt zu reduzieren. Dies würde nicht nur die Verarbeitungsdauer des gegossenen Stranges auf ein Mindestmaß herabsetzen, sondern außerdem noch durch volle

Ausnutzung der Eitze des frisch gegossenen Stabmaterials bzw. Stranges zu erheblichen Energieeinsparungen führen.

Diese Ziele lassen sich aber mit den bisher für die Strang-

25

gußmaterialverarbeitung üblichen intermittierend arbeitenden Pilgerwalzwerken nicht erreichen. Wird nämlich die relative Querschnittsabnahme (Reduktion) des Stranges je

_qQ vfalzdurchgang (Stich) über ein bestimmtes Maß hinaus gesteigert, so besteht nicht nur die Gefahr eines Walzenbruches, sondern es treten auch Querrisse im Walzgut auf, die dieses unbrauchbar machen. Hält man dagegen

die Reduktion des Stabes oder Stranges je Stich zur Schonung vor. V/alzwerk und Walzgut geringer, so sind mehrere V/alzdurch-

gänge (Stiche) zur Erreichung der gewünschten Querschnittsal>

nahme erforderlich, woloei vor jedem Durchgang das inzwischen abgekühlte Strangmaterial neu aufgeheizt werden muß, d. h. es müssen zur Erreichung der angestrebten Querschnittsabnahme des Materials- zusätzlich zu der aus der Gießhitze stammenden Wärme - weitere, erhebliche Mengen an Wärmeenergie zugeführt werden.
IO

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Reduzieren des Querschnitts von warmem Stranggußmaterial

durch intermittierendes Walzen, sowie ein Walzwerk zur 15

Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, welche es ermöglichen, den Querschnitt des gegossenen Stranges aus der Gießhitze heraus und ohne Schädigung der Arbeits-

walzen und des Walzgutes, in einem Walzdurchgang (Stich) auf den gewünschten Endquerschnitt zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren, wobei zur Durchführung dieses Verfahrens vorzugsweise das im Anspruch 3 gekennzeichnete Walzwerk zur Anwendung kommt.

Die Erfindung gestattet in einen einzigen Walzdurchgang (Stich) eine relative Querschnittsalonahne des Walzgutes,

welche mit bis zu etwa 90 bis 95* weit höher liegt als

die bisher erzielbare Querschnittsreduktion von etwa 35

25%, ohne daß dabei das Walzgut geschädigt wird oder ein Walzenbruch zu befürchten wäre.

Die Erfindung sei nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Vorderansicht und im Schnitt zwei

zusammenarbeitende Walzen eines herkömmlichen Pilgerwalzwerks zur Reduktion eines Stranges kreisförmigen Querschnitts.

Fig. 2 zeigt schematisch die Arbeitsweise eines herkömmlichen Pilgerwalzwerkes in vier aufeinanderfolgenden Phasen;

Fig. 3 veranschaulicht das Prinzip der Erfindung;

Fig. 4 demonstriert die erfindungsgemäße Arbeitsweise. 25

Fig. 5 zeigt im Querschnitt eine bevorzugte Ausführungs^form eines Paares erfindungsgemäßer Walzpn zur progressiven Querschnittsreduzierung;

Fig. 6 stellen schematisiert Seitenansichten einer und 7

Ausführungsform eines Walzwerks zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar;

35ÜÖ924

Fig. 8 zeigt in Vorderansicht und im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform zweier Arbeitswalzen für ein Walzwerk nach Fig. 6 und 7 zur Querschnittsabnahme eines rechteckigen Gußstranges;

Fig. 9 läßt den Umformungsvorgang bei den Walzen nach Fig. 8 erkennen; und

Fig. 10 stellt schematisiert die Vorderansicht eines Walzwerks nach Fig. 6 und 7 mit den Arbeitswalzen nach Fig. 8 und 9 dar.

Fig.l zeigt in Vorderansicht und im Schnitt die beiden kalibrierten Walzen 4a und 4b eines herkömmlichen Pilger-Walzwerks mit ihren Walzkalibern WK und Leerkalibern LK in Arbeitsstellung, wobei die Umfangsränder U der Stirnseiten ST der Walzen miteinander in Berührung stehen. Mit R ist der Ballenradius der Walzen 4a, b bezeichnet. Die Walzoberfläche der Walzen besitzt hier eine zur Reduktion von Gußsträngen kreisförmigen Querschnitts geeignete Gestalt, soch kann die Walzoberfläche auch zur Reduktion gegossener Stränge mit anderen Querschnitten, beispiels-

weise quadratischen, ausgebildet sein.

Fig.2 läßt die Arbeitsweise des herkömmlichen Pilgerwalzwerks in vier aufeinanderfolgenden Phasen erkennen und

ORiGiNAL JNSPECTED

zwar a) zu Walzbeginn, b) während des Walzens, c) am Ende des Walzvorganges und d) im Leerlauf. Die allgemeine Durchgangsrichtung des Walzgutes durch das Walzwerk verläuft hier von links nach rechts (siehe Pfeil oberhalb der Phasenbilder a) bis d).

a) zu Walzbeginn, wenn die in Pfeil richtung angetriebenen Walzen 4a, 4b mit ihren Leerkalibern LK sich gegenüberstehen, wird das Walzgut 5 von links her in den Walzspalt vorgeschoben. Beim Weiterdrehen der Walzen erfassen die mit A bezeichneten Absätze das Walzgut an der mit II be-

zeichneten Stelle. (Fig.2a).

b) Nun beginnt bei stetiger Weiterdrehung der Walzen die Walzphase (Fig.2b). Die sich jetzt gegenüberstehenden

Walzkaliber WK der Walzen stehen hier durch Reibung im Kraftschluß mit dem Walzgut und treiben dieses entgegen seiner allgemeinen Vorschubrichtung (Pilgerschritt) zurück. Während dieser Bewegungsphase wird die Querschnittsreduktion bewirkt, wobei rechts der Walzzone sich das im Moment noch nicht abgewalzte Material B befindet.

c) Die Walzen haben sich mit dem Walzkaliber so weit weitergedreht, daß der Querschnitt I sich links vom engsten Walzspalt befindet. Die in Fig.2a gezeichnete Strecke H-I ist jetzt in Fig.2c auf die hier dargestellte Strecke H-I

verlängert worden. Die Walzen haben, wie in diesem Bild zu

sehen ist, ein Stück bereits gewalzten Materials (Strecke I-m) nocheinmal überwalzt.

d) Die Walzen gehen bei weiterer Drehung in das Leerkaii~ ber LK über (Fig.2d) und geben damit das Walzgut für eine erneute Verschiebung nach rechts frei. Der Querschnitt II wird jetzt bis zur Stelle I¹ vorgeschoben. Die Strecke H-I ist, wie aus Fig.2d erkennbar, die Strecke, die je Arbeitsperiode ausgewalzt wird. Der Arbeitsvorgang kann jetzt periodisch wiederholt werden.

Ein Nachteil des Pilgerschrittverfahrens bzw. -Walzwerks

besteht in der je VIaI zdurchgang (je Stich) beschränkten Querschnittsreduktion von max. 25 bis 30 Prozent. Stärkere _on Reduktionen führen zu Walzenbrüchen oder zu Querrissen im Walzgut.

Es wurde gefunden, daß hierfür der Absatz A (Fig.2a) der Walzen verantwortlich ist, welcher sich am Obergang von Leerkaliber LK zum Walzkaliber WK befindet und beim Einstechen in das Walzgut zu Beginn der Walzphase zu einer starken, örtlichen Deformation des Walzgutes an der Einstichstelle mit einhergehender überlastung der Walzen führt. Daher ist eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Walze, welche in VJalzenstellur.Q

zu Beginn der Walzphase eine kontinuierliche Obergancs-35

zone zwischen Lerrkaliber LK und Walzkaliber WK aufweist

und wobei ferner das Walzkaliber WK zur progressiven Querschnittsreduzierung des Walzgutes während einer Walzphase kalibriert ist.

Beim Arbeiten mit solchen Walzen, was erhebliche Verbesserungen mit sich brachte, wurde jedoch festgestellt, daß die Ursache für die Rißbildung im Walzgut nicht der Walzenform allein zugeschrieben werden konnte. Es wurde nun noch darüberhinaus überraschenderweise gefunden, daß ein weiterer bedeutsamer Faktor für die Querrißbildung

im Walzgut diejenige Kraft ist, welche während der WaIz-15

phase durch Reibung und Kraftschluß der angetriebenen Walzen mit dem Walzgut das letztere längsverschiebt, d. h. es wirken während der Walzphase, außer den erwünschten

2Q Verformungskräften (die ja reine Druckkräfte sind), zusätzlich noch unerwünschte Schubkräfte. Auf diese Erkenntnis gründet sich nun ein weiteres wesentliches "Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß welchem man während eines progressiven Abwalzens des ratenweise vorwärtsbewegten Walzgutes im wesentlichen ausschließlich Verformungskräfte auf das Walzgut einwirken läßt. Dadurch wird die unvorhergesehene Querschnittsreduktion

des Walzgutes von bis zu etwa 90 bis 95* in einem einzigen Walzdurchgang (Stich) ohne Schädigung von Walsgut und Walser, erreicht.

■ Α.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Walzbeginn in der ersten Walzphase das vorderste Ende des Walzgutes lediglich auf einer Länge abgewalzt, welche der Länge der vorgesehenen Vorschubraten entspricht. Dadurch wird auch das Anfangsstück des Walzgutes dem Walzprozeß unterworfen und "braucht nicht verworfen zu werden.

Fig.3 veranschaulicht das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie seiner Durchführung. Im Gegensatz zum Pilgerschrittverfahren, wird während der Walzphase das

Walzgut 5 nicht entgegen seiner allgemeinen Vorschubrichtung zurückgetrieben, sondern es steht still. Dafür rollen hier die Walzen 4a, b mit Walzkaliber zur pro-

2Q gressiven Querschnittsreduzierung in Richtung des allgemeinen Walzgutvorschubes um den Weg s (Fig.3b) vorwärts ab. Erfindungsgemäß wird somit der herkömmliche Antrieb der Walzen 4a, b aufgehoben und damit entfallen jegliche zwischen den Walzen und dem Walzgut auftretenden, unerwünschten Schubkräfte. Damit beim erfindungsgemäßen Walzwerk die Walzen 4a, b antriebslos auf dem Walzgut 5 abrollen können, sind sie in einem hin- und herbewegbaren Wagen gelagert.

Auf die technischen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Walzwerks sei weiter unten noch zurückgekommen. Vor-35

erst soll anhand der Fig.4a bis e die erfindungsgemäße Arbeitsweise erläutert werden.

Die beiden Walzen können sich (im nicht dargestellten Wagen) vom linken Totpunkt LT (Fig.4a) bis zum rechten Totpunkt RT (Fig.4e) hin und her bewegen, wobei sich die Walzen in einer auf die horizontal gerichtete Wagenbewegung abgestimmten Drehbewegung um die Walzenmittelpunkte M drehen.

Arbeitsweise: Beim letzten Walzvorgang (siehe Fig.4e) ist

die mit K, bezeichnete Kontur erzeugt worden. Die Walzen bewegen sich jetzt von RT nach links bis zum linken Totpunkt LT, wobei sie mit dem Leerkaliber in die in Fig.4a gezeichnete Stellung kommen. Das Walzgut 5 wird nun um einen kleinen Vorschubweg (s in der vorhergehenden Fig.3b) nach rechts vorgeschoben, so daß der in Fig.4a einge* zeichnete Querschnitt II in die Position II' kommt. Gleiches gilt für den Querschnitt I und I¹. Die aus Fig.4e übernommene Kontur K, - sie ist in Fig.4a gestrichelt gezeichnet - geht bei dieser Verschiebung in die in zu K, kongruente Kontur K« über. Bei dem jetzt beginnenden

Valzvorgang bewegen sich die '.falzen unter gleichzeitiger Drehung nach rechts, wobei das "Spiral kaiiber" SK, d. h. das Walzkaliber WK in demjenigen Bereich, welcher für

progressive Querschnittsreduzierung des Walzgutes kali-35

briert ist, erstmals bei Querschnitt II das Walzgut 5

erfaßt. Vergl. hierzu Fig.4b. Die Fig.4c zeigt, wie das Walzgut 5 von der Kontur Kp wieder auf dis Kontur K^ abgewalzt wird, wobei das jeweils rechts der Walzen liegende

Walzgut nach rechts gestreckt wird.

Wie aus der Bildfolge Fig.4a bis Fig.4e zu erkennen ist, ist der Querschnitt IHa in Fig.4d bis in die Position IHd gewandert. In dieser Position ist der Bereich des Spiralkalibers SK abgelaufen. Trotzdem befindet sich rechts der Walzen - wegen der Material Streckung - noch

ein Teil des Materials, welches sich in Fig.4a rechts vom 15

Querschnitt IIIa befunden hat. Es hat mithin noch nicht die endgültige kleinste Dicke. Zwischen Querschnitt IHd in Fig.4d und Querschnitt HIe in Fig.4e wird diese - Kontur, die noch zur Kontur K, gehört, durch ein "Konstantkaliber" KK (also einen Bereich des Walzkalibers WK, welcher sich an das Spiral kai iber SK anschließt unciin welchem keine Querschnittsreduzierung mehr erfolgt) auf eine endgültige konstante Dicke heruntergewalzt. Dieser Walzvorgang, bei dem das Walzgut auf die konstante Enddicke gebracht wird, ist bei Querschnitt 11 Ie beendet. Es ist (aus Erfahrung) zweckmäßig, wenn dann die Walzen im

Konstantkaliber KK noch um die Strecke IHe bis zum rechten Totpunkt RT weiterdrehen und so mit dem Konstantkaliber KK das in der vorherigen Walzperiode erzeugte

Element IHe- IVe teilweise nochmals überdeckt. 35

Die Form des Spiral kaiibers kann durch eine integrale Berechnung so ermittelt werden, daß an jeder Stelle des Bereiches II' bis I die relative Querschnittsabnahme (Re- duktion) nahezu konstant bleibt. Dabei können die technisch möglichen und technisch üblichen Reduktionswerte von 25 bis 30% verwirklicht werden, Der bei II¹ anstehende Querschnitt wird bei dem beschriebenen Walzverfahren mehrfach überwalzt (ca 5 bis 10 mal) bevor er die Stelle Γ erreicht, so daß zwischen II¹ und I¹ Gesamtreduktionen von weit über 90% z. B. 98%, ohne Gefahr für das Walzgut oder das Walzwerk erreicht werden können.

Die Fig.5 zeigt im Detail die Ausführungsform des Walzenpaares von Fig.4 im Querschnitt in der Konstellation von Fig.4a.

Die beiden Walzen haben den konstanten Mittenabstand. Z. Sie drehen in entgegengesetzter Richtung. Dabei legen sie gleiche Winkelwege zurück; sie drehen synchron.

1. Das Leerkaliber LK.

Es hat konstanten Radius. Es gibt das zwischen die Walzen eingeschobene Walzgut frei.

2. Das Spiralkaliber SK.

Das Spiral kai iber hat bei dem Winkel f= 0 einen minimalen Radius r · . Von hier aus nimmt der Walzenradius

spiralförmig zu_r bis er bei Y-fcv seinen Größtwert r,_v erreicht, fcv ist der Winkel, der den Spiralkaiiberbereich kennzeichnet, In diesem Bereich ist der Radius r eine Funktion des Winkels f.

3. Das Konstantkaliber KK.

Im Bereich des Konstantkaliber ist der Walzenradius 10

wieder konstant (r_konst).

Wird das Walzgut im Bereich der Spiralkaliber erfaßt, so ist erkennbar, daß der Walzspalt h, der durch den Walzenabstand und durch den Spiral kaiiberradius bestimmt wird, mit zunehmendem Winkel^l/stetig kleiner wird. Für den Walzspalt gilt:

h - Z - 2

Die Form der Spirale wird durch die mathematische

Funktion
25

r =

bestimmt. Die mathematischen Parameter werden zweck- _ mäßig so bestimmt, daß die Querschnittsreduktion des Walzgutes näherungsweise konstant bleibt. Es sind aber auch andere Parameter denkbar, so z. B. solche, die eine konstante Walzkraft sicherstellen.

Wie bereits weiter oben erwähnt, sind die Walzen 4a, b in einem hin- und herbewegbaren Wagen gelagert, bei

dessen Bewegung die Walzen antriebslos auf dem Walzgut 5 abrollen. Die Fig.6 und 7 stellen schematisch Seitenansichten einer Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Walzwerks dar. Es ist zu erkennen, daß im Walzgerüst 1 der die Walzen 4a, b aufweisende Wagen 2 angeordnet ist, welcher durch einen Kurbeltrieb 3a, b über eine Hebelanordnung 3c-i hin- und herbewegt wird. Anstelle eines Kurbeltriebs können aber auch andere, dem Fachmann bekannte Antriebsarten Anwendung finden. Als besonders vorteilhaft hat sich ein hydromechanischer Antrieb erwiesen. 15

Um nun beim Walzen die unerwünschten Schubkräfte und andere störenden Nebenkräfte auszuschalten, sind beim erfindungsgemäßen Walzwerk besondere Wälzelemente vor-

gesehen, welche sich seitlich der Walzen 4a, b auf den Walzenachsen befinden uns sich bei Bewegung des 'Walzenwagens 2 auf mit dem Walzgerüst 1 fest verbundenen Ge- genelementen formschlüssig abwälzen. Die Fig.3a zeigt, von vorn gesehen, die beiden Arbeitswalzen 4a, 4b mit hindurchlaufendem Walzgut 5, wobei die Walzenachse 9 der Walze 4a ein Wälzelement 6a, und die Walzenachse

10 der Walze 4b ein Wälzelement 6b trägt. Die Wälzelemente 6a, b wälzen sich auf entsprechenden Gegenelenenten 7a, b ab, welche mit dem Walzgerüst in fester

Verbindung stehen. In Fig.3a sind die Wälzelemente 6a, b

Zahnräder und die Gegenelemente 7a, b (im Schnitt dargestellte) Zahnstangen. Die Anordnung der dem Zahnrad 6a für die obere Walze 4a zugeordneten Zahnstange 7a im Walzgerüst, ergibt sich aus Fig.7. Statt Zahnrädern mit Zahnstangen sind als Wälzelemente 6 mit Gegenelementen 7 aber auch andere Einrichtungen brauchbar, beispielsweise Kettenräder mit entsprechenden Radketten.

Der Wälzradius der Zahnräder 6a, b oder anderer Wälzelemente entspricht im wesentlichen dem Ballenradius R

(Fig.3) der Walzen 4a, b. Dadurch wird erreicht, daß 15

die Walzen bei iherer in Fig.3b nach rechts gerichteten Arbeitsbewegung nahezu gleitfrei auf dem durch eine Zuführungsvorrichtung festgehaltenen Walzgut abrollen.

Aber zur Erzielung eines gleichmäßigen Auswalzens des gegossenen Stranges reicht nun die Anwendung von"" Walzen, deren Walzkaliber WK sich aus Spiralkaliber SK und Konstantkaiiber KK (Fig.5) zusammensetzt, nicht aus.

Der Walzvorgang verlängert ja nicht nur das Material, er bewirkt auch eine Deformation des Materials in die

Breitenrichtung. Ein Strang z. B. quadratischen Querschitts ist daher nach dem Walzen abgeflacht. Man ist daher gezwungen, nach jeder Walzphase, wenn gemäß der

Erfindung der Walzenwagen 2 in freier Bewegung bis in 35

die linke Totpunktlage zurückgelaufen ist und die Walzen 4a, b dort das Leerkaliber erreicht haben, das Walzgut 5 ,um 90° zu drehen, um so den Querschnitt wieder in Hochkantstellung zu bringen. Das Material kann dann beim nächsten Walzschritt wieder verlängert werden, wobei der jetzt hochkant stehende Querschnitt wieder in eine Flachform übergeht.

IO

-.0

r Eine solche "Drehung'¹ vm 90 ist zv/ar "beim Walzen von "nicht fortlaufendem" Stabmaterial ohne Schwierigkeit möglich. Die Drehung würde jedoch im Bereich zwischen der Strangguß- -kokille und dem Walzwerk (Wendevorrichtung) je 'Vorschubschritt zu einer Verdrillung des Walsgutes um SO⁰ führen. 'Dies wäre für das fortlaufende Stranggußmaterial nicht nur abträglich, sondern sogar sehr problematisch. Diese zusätzlichen Schwierigkeiten werden nun überwunden durch die besondere, in Fig. 3 dargestellte, bevorzugte Ausführungsforin der Arbeitsweisen dea erfindungsgemä3en Walzwerks, welche "bewirkt, da3 antatt einer Drehung lediglich eine einfache Querverschiebung des "./als gut es zu erfolgen braucht.

L 25

Die Arbeitswalzen 4a, 4b sind hier so gestaltet, daß sie im Zusammenwirken ein linkes Kaliber 16 und ein rechtes

Kaliber 15 bilden. In Fig.8 befindet sich das Walzgut

30

bzw. der Material strang 5 im linken Kaliber 16. Nachdem

nun das Walzgut 5 während des Walzens abgeflacht worden ist, wird am Ende dieser Walzperiode das im Kaliber 16

nun flachkantig ruhende Walzgut 5 so in das Kaliber 15

35

verlegt, daß es dort hochkantig steht. Um dies erreichen zu können, sind die Walzen 4a, 4b axial gegeneinander verschiebbar. - Nachdem nun das Walzgut 5 während der nächsten Walzperiode im Kaliber 15 wieder abgeflacht worden ist, wird am Ende dieser Periode das Walzgut 5 in gleicher Weise in das Kaliber 16 zurückverlegt, wonach

die darauffolgende Walzperiode beginnen kann usw. 10

In Fig.12a ist der Querschnitt des Walzenkalibers im Moment des "Greifens" dargestellt. Man erkennt den dort befindlichen rechteckigen Querschnitt des Stranges 5 mit der Höhe h, und der Breite b,. Im Verlauf der weiteren Walzenbewegung schließt sich das Kaliber von h^ auf h₂ (Fig.9b), wobei sich die Breite b, auf b~ vergrößert. Die in Fig.12a eingezeichneten Stellen m bzw. m führen infolge der Walzenbewegung eine radial gerichtete Schließbewegung mit der Geschwindigkeit ν . bzw. ν _{d u} 'aus. Hierdurch wird eine Verdrillungsbewegung des den Walzen zulaufenden Materials um den Mittelpunkt M eingeleitet. Dies bedeutet aber, daß das bereits gewalzte Material, welches im Moment auf die Walzen zulaufendes Material ist, sich immer mehr verdrillen würde. Die Querschnittsachsen a - a bzw. b - b des zulaufenden Materials würde dann nicht mehr - wie unabdingbar gefordert werden muß - unter einem Winkel von 45° zu den Walzenachsen stehen. Un diesen Verdrill ungseff* ^t zu unterdrücken, führen die beiden Walzen

während der Schließbewegung eine mit v_{ax Q} bzw. v_{gx u} bezeichnete axial gerichtete Relativbewegung aus.

Die resultierenden Geschwindigkeiten sind so beschaffen, daß sie in Richtung der Querschnittsachse a - a (45° Neigung) zum Mittelpunkt M des Querschnittes zeigen. Eine Verdrillung des zulaufenden Materials wird somit unter-.....
druckt.

Die axiale Relativbewegung ist mit der radialen Schließbewegung (Spiralform des Kalibers) so gekoppelt, daß

1. die Punkte m bzw, ο sich in Richtung a - a auf den Mittelpunkt M bewegen und

2. zum Ende der Schließbewegung (Walzspalt) der Materialquerschnitt

^A2 ^{= h}2 ' ^b2

erreicht wird.

„_Λ Nachdem die Walzen beim folgenden Rückhub wieder in das Leerkaliber gebracht worden sind, kann das Material relativ zu den Walzen in das rechte Kaiiber verschoben werden. An der gleichen Umfangstelles wird dem rechten Kaliber bei dem nächsten Umformungshub wieder ein gleich großer Materialquerschnitt angeboten wie zuvor im linken Kaliber.

• ORIGINAL INSPECTED

-JU.

Beim überwechseln des Materials vom linken in das rechte Kaliber wird die links erzeugte Breite \>2 im rechten Kaliber zur Höhe h,. Bei der nun folgenden Oberwalzung im rechten Kaliber muß die axiale Walzenbewegung gegenüber früher in die entgegengesetzte Richtung zeigen.

Die Walzenform ist bestimmt durch den unter 45° gemessenen Abstand ^2H ^{vom Mi} ttelpunkt M. Der Mittelpunkt M befindet sich auf der Mitte zwischen den beiden Walzenachsen.

Die Fig.10 zeigt in Vorderansicht das Walzwerk nach Fig.5

und 7 mit den Arbeitswalzen nach Fig.8 und 9. Im Walzgerüst 1 ist der Walzenwagen 2 zu erkennen, in welchem die Achsen 9 und 10 von Oberwalze 4a bzw. Unterwalze 4b lagern.

Auf dem linken Ende der Achse 9 befindet sich als WaIz-20

element ein Zahnrad 6a, welches auf der Zahnstange 7a abrollt. In ähnlicher Weise ist am rechten Ende der Achse 10 ein Zahnrad 6b angebracht, welches auf der Zahnstange 7b abrollt.

Das rechte Ende der Walzenachse 9 trägt eine Achsverlängerung 11, welche mit einem Druckkolben 12 in fester Verbindung steht. Dieser ist in einem Zylinder 13 durch Beaufschlagung mit Druckmittel verschiebbar, welches beidseitig des Kolbens durch Druckmittelanschlüsse 14 eingeführt werden kann. Mit einer Bewegung des Kolbens 12 ist

die obere Walze 4a im Sinne des Pfeiles axial verschiebbar gegen die untere, axial nicht verschiebbare Walze 4b. Die beiden Walzen bilden miteinander ein linkes Kaliber 16 und ein rechtes Kaliber 15, wobei das Walzgut 5 im linken Kaliber 15 dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Walzverfahren und Walzwerk gestattet es erstmals, den soeben gegossenen Strang unter voller Ausnutzung der Gießhitze in einem Walzwerksdurchgang auf den gewünschten Endquerschnitt zu reduzieren. Dies wurde in

erster Linie dadurch ermöglicht, daß gegenüber dem üblichen 15

Pilgerschrittverfahren die relative Querschnittsabnahme des Stranges von höchstens etwa 25%, gesteigert werden konnte auf 905» und mehr. Der beim Pilgerschrittverfahren

„« störende unvermeidliche Rücklauf des Walzgutes während der Walzphase, tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr ein und auch ein Drehen des Wälzgutes um 90° na>ch jeder Arbeitsphase ist nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung nunmehr vermeidbar. Auch kann der gegossene Strang infolge der erfindungsgemäß erzielbaren hohen Querschnittsreduktion und des nicht mehr auftretenden Rücklaufs des Walzgutes, während der Walzphase endlos,

d. h. fortlaufend mit dem Gießvorgang gewalzt werden, während nach dem bisherigen Pilgerschrittverfahren nur einzelne Strangstücke walzbar waren. Es ist ferner ein großer Vorteil, daß das Walzgut zulaufsei tig, statt der

bisherigen Hin- und Herbewegung beim Pilgerschrittverfahren, nur in kleinen Vorschubraten von einigen Millimetern je voller Arbeitspriode von der Stranggußkokille in Richtung zum Walzwerk bewegt wird. Nur so ist es möglich, unmittelbar aus der Gießhitze heraus das im Strang gegossene Material in einem einzigen Durchgang durch das Walzwerk um 90 bis

98% zu reduzieren, wobei während des Umformungsvorganges IO

örtlich an keiner Stelle und zu keiner Zsit Reduktionen von mehr als 20 bis 30% erforderlich werdön. Wollte man nach dem herkömmlichen Pilgerschrittverfahren arbeiten, so müßte das Walzgut (Stabmateirial) in seiner ganzen Länge ca. 5 bis 10 mal durch das Walzwerk geschickt werden. Ein solcher Vorgang wäre aber ohne jeweils erneute Erwärmung des Materials nicht zu verwirklichen.
20

Positionsliste

1 Walzgerüst

2 Walzenwagen

3 Kurbeltrieb, bestehend aus

3a angetriebenem Rad mit aufgesetzter 3b Antriebsnocke ^3c

sHubstangen 3dJ

•Drehachsen 3h¹

³I/

4a obere Walze

4b untere Walze 5 Walzgut 6a Zahnrad für die obere Walze 4a

6b Zahnrad für untere Walze 4b 30 7a Zahnstange für obere Walze 4a 7b Zahnstange für untere Walze 4b S Querverschiebungseinrichtung (für das Walzgut

vor dem Walzen)

9 Achse der oberen Walze 4a

10 Achse der unteren Walze 4b

11 Verlängerung der Achse 12 Druckkolben

13 Druckkammer

14 Druckmittelanschlüsse

15 rechtes Kaliber 16 linkes Kaliber

B noch nicht abgewalztes Material

R Ballenradius der Walzen 4a, 4b

ST Stirnseiten der Walzen 4a, 4b 15

U Umfangsränder der Stirnseiten ST

X-X Längsachse des Walzgutes

LK Leerkaliber

2Q WK Walzkaliber, zusammengesetzt aus

SK Spiralkaliber (Reduzierkaliber) und KK Konstantkaliber

A . Absatz zwischen LK und WK

s Abrollweg der Walzen 4a, b

s Vorschubweg bzw. Vorschubrate des Walzgutes

LT Linker Totpunkt des Abrollweges der Walzen 4a, b

RT Rechter Totpunkt des Abrollweges der Walzen 4a, b

M Mittelpunkt der Walzen 4a, b

Z Abstand zwischen den Mittelpunkten M der Walzen 4a, b

■vff-

Leerseite -

Claims

Bayerische Vereinsbank München Kto. 926 440 BLZ 700 202 70 Postscheckkonto München 439 39-800 PAT E N TANWA LTS S Ü R O DR. EGGERS EUROPEAN PATENTATTORNEY Häberlstraße 3 D-8035 Stockdorf (bei München) Patentanwaltsbüro Dr. Eggers, Häberlstraße 3, D-8035 Stockdorf b. München Telefon: München (0 89) 8 57 31 Telegrammadresse: Ulegpat München Datum Date 13. MRZ. 1985 Ihr Zeichen Your ref. Votre ref. Ihre Nachricht Your communlc. Votre communlc. Unser Zeichen Our ref. Notre röf. K/PT40 Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren des Querschnitts von stabförmigeni Material "bzw. warmem Stranggußmaterial Patentansprüche

1.) Verfahren zum Reduzieren des Querschnitts von sta"bförmigen Material "bzw. warmem Stranggußmaterial durch intermittierendes Walzen des ratenweise vorwärtsbewegten Walzgutes in einzelnen, auf einanderfolgenden Walzphasen, dadurch gekennzeichnet, dai3 man

a) in den einzelnen Walzphasen das jeweils ratenweise vorwärtsbewegte Walzgut progressiv abwalzt; und

Mündliche Absprachen nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich

-2-

b) während des gesamten Walzens im wesentlichen ausschließlich Verformungskräfte auf das Walzgut ausübt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zu Beginn des Walzens in der ersten Walzphase das vorderste Ende des Walzgutes lediglich auf einer Länge abwalzt, welche der Länge der vorgesehenen Vorschubraten entspricht und diese nicht überschreitet.

3.) Intermittierend arbeitendes Walzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 zur .Warmverformung von stabförmigem Material "bzw. Stranggußmaterial, mit zv/ei kalibrierten,

je Walzkaliber und Leerkaliber aufweisenden und synchron

sich drehenden Arbeitswalzen, deren Längs- bzw. Dreh-20

achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen, durch welche das Walzgut im wesentlichen senkrecht zwischen de,n Walzen hindurchwandert, gekennzeichnet durch

a) eine Kalibrierung der Walzkaliber (WK) zur progressiven Querschnittsreduzierung des Walzgutes (5) während einer Walzphase;

b) eine Lagerung der Walzen (4a,b) in einem angetriebenen, im Walzgerüst (1) hin- und herbewegbaren Wagen (2); und

c) Wälzelemente (6a,b), welche sich seitlich der Walzen (4a,b) auf den Walzenachsen (9,10) befinden und sich bei Bewegung des Walzenwagens (2) auf mit dem Walzgerüst (1) fest verbundenen Gegenelementen (7a,b) formschlüssig abwälzen; wobei

d) der Wälzradius der Wälzelemente (6a,b) im wesentliehen dem Ballenradius (R) der Walzen (4a,b) ■ entspricht.

4.) Walzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 15

zur Hin- und Herbewegung des Walzenwagens (2) ein

Kurbeltrieb (3) mit zugehörigen Kraftübertragungselementen (3a-i) oder ein hydromechanischer Antrieb vorgesehen ist.

5.) Walzwerk nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wälzelemente (6a,b) Zahnräder und die Gegeni. 25 elemente (7a,b) Zahnstangen sind, in deren Zähne die Zähne der Räder (6a,b) eingreifen.

6.) Walzwerk nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzelemente (6a,b) Kettenräder sind, deren Zähne in die Glieder von als Gegenelemente dienenden Ketten eingreifen.

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7.) Walzwerk nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Walzen (4a, 4b) gegeneinander axial verschieb-

bar sind und miteinander ein rechtes Kaliber (15) und ein linkes Kaliber (16) zur v/echselweisen Querverschiebung des Walzgutes 5 von dem einen in das andere Kaliber zwischen den einzelnen Walzperioden bilden.

8.) Walzwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Verschiebung der Walzen (4a, 4b) gegeneinander ein in einem Zylinder (13) bewegbarer Kolben (12) vorgesehen ist, welcher über ein Zwischenstück (11) auf eine der Walzenachsen (9, 10) wirkt.