DE3805364A1 - Fertigwalzverfahren fuer profile - Google Patents
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Walzgerüst und ein
Walzwerk zum Walzen von Profilen gemäß den Oberbegriffen der
Ansprüche 1, 5 und 9.
Profile werden aus Knüppeln, Blöcken oder Brammen in mehreren
Arbeitsstufen und Stichen umgeformt und auf ihre Endabmessung
fertigkalibriert.
Seit Jahrzehnten werden auf Iniversalwalzstraßen die Verfahren
nach Grey, Sack oder Puppe ("Die Technik des Eisenhüttenwesens",
5. Sonderausgabe, 1944, Verlag Stahleisen Düsseldorf, S. 177/178)
angewendet.
Das Grey-Walzwerk mit zwei hintereinander angeordneten Walz
gerüsten findet auch heute noch Anwendung in Walzstraßen für
H-, I- oder Doppel-T-Profile mit Abmessungen bis zu 1000 mm, da
weitere Gerüste enorme Werkzeugkosten verursachen. Die
waagerechten Walzen/Rollen bearbeiten den Steg und die Flansche
gleichzeitig, zwei senkrechte Walzen bearbeiten die Flansche von
außen fertig.
Beim Puppe-Verfahren (DE-PS 2 54 977, DE-PS 3 07 856) werden die
Flansche in etwas auswärts geklapptem Zustande ausgewalzt und zum
Schluß in ihre Endstellung zurückgebogen. Von diesem Kunstgriff
wird auch beim Walzen auf Kaliberwalzwerken Gebrauch gemacht,
z. B. beim Herstellen von kleineren H-, I-, Doppel-T-Profilen
(Trägern) oder U-, T-, und L-Profilen ("Hütte, Taschenbuch für
Eisenhüttenleute", 5. Auflage, 1961, S. 767, Verlag von Wilhelm
Ernst & Sohn, Berlin) oder solchen Profilen, die infolge klauen
artiger Ausbildung oder Unterschneidungen des Profils eine
unmittelbare Herstellung überhaupt nicht gestatten (DE-PS 2 40 433).
Das Puppe-Prinzip hat bisher keine Verbesserungen erfahren, so daß
auch neuere Walzwerke mit modifizierten Technologien
(DE-OS 29 36 680, DE-OS 35 21 949), das für das Vermeiden eines
Stegmittenversatzes bei symmetrischen Profilen durch zweiachsige
Führung des Profils erforderliche Ausklappen der Flansche
anwenden.
Das Ausklappen hat den weiteren Vorteil, daß die Einschnitt-Tiefe
in die Formwalzen gering gehalten werden kann und diese somit
häufiger nachgearbeitet und für eine größere Lebensdauer
ausgelegt werden können.
Sowohl dem Grey-Prinzip als auch dem Puppe-Verfahren haften bei
der Fertigung von parallelflanschigen Trägern große Nachteile an.
Der Vorteil beim Grey-Prinzip, wenige Walzen verwenden zu können,
wird teilweise aufgehoben durch den großen Reibverschleiß an den
Formwalzen durch große Relativgeschwindigkeiten zwischen den
Walzgutflanschen und den Formflächen der Walzen. Außerdem ist
die Zahl der Nachschliffe durch die tief eingeschnittene
Kaliberform begrenzt, da die Walzen keinen beliebig großen
Durchmesser haben können.
Beim Puppe-Verfahren für Träger und bei Herstellverfahren für
andere Profile ist dieser Reibverschleiß wesentlich geringer,
aber es muß mindestens ein komplettes Fertiggerüst für das
endgültige Abklappen (Klappkalibrieren) der äußeren
Profilabschnitte installiert werden.
Bedingt durch den Reversierbetrieb der Stauchgerüste insbesondere
bei großen Universalwalzwerken muß das übliche Fertiggerüst im
Abstand von mehr als einer Walzgutlänge hinter dem letzten
Stauchgerüst angeordnet werden, wodurch ein solches Walzwerk
einen großen Platzbedarf hat.
Von daher ist es die Aufgabe der Erfindung, das Fertigwalzen,
insbesondere das Klappkalibrieren von Profilen, einfacher zu
gestalten, den Aufwand für Kaliberwalzen/Formrollen und den
Verschleiß zu reduzieren sowie den Platzbedarf für Profil
walzwerke zu verringern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1,
2, 5, 6 und 9 genannten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen erfaßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein materialfluß
gerechtes Klappkalibrieren von Profilen nach dem letzten Stauch
stich und kann on-line in eine Walzstraße integriert werden. Das
Verfahren kann sowohl in Konti-Walzwerken als auch Reversier-
Walzwerken zur abschließenden, nicht stauchenden Umformung von
Profilen eingesetzt werden. Es treten keine Relativ-
Geschwindigkeiten zwischen Werkzeug (Kaliberwalze) und Walzgut
auf; dadurch wird der Werkzeugverschleiß auf ein Minimum
reduziert.
Bei dieser Verfahrenstechnik werden im wesentlichen zylindrische
Rollen oder Walzen verwendet, die derart gestaltet werden können,
daß Profile verschiedener Breite klappkalibriert werden können.
Dies führt zu einer Verringerung der vorzuhaltenden Kaliberwalzen.
Beide erfindungsgemäßen Lösungsvarianten zeichnen sich dadurch
aus, daß der erste Profilabschnitt - bei H-Profilen
beispielsweise der Steg - nicht durch Stauchen oder Ausknicken/
Biegen verformt wird oder seine Maßhaltigkeit verliert, weil
dieser Profilabschnitt keine wesentliche Umformung aufnehmen muß.
Zugleich wird dadurch das bekannte "Leerziehen" oder
unvollständige Anklappen der zweiten Profilabschnitte oder
Flansche im Bereich des Überganges zwischen den Profilabschnitten
vermieden. Das Ausklappen nur eines Teiles des später wieder zu
klappkalibrierenden Profilabschnitte unterstützt diese
Verfahrensmaßnahme.
Die erfindungsgemäße Lösung, die ersten Profilabschnitte während
des Klappkalibrierens zu stützen, ermöglicht die Verwendung der
gebräuchlichen Universalwalzgerüste ohne Anschaffung neuer
Walzensätze. Die beispielsweise in der Produktion von H-Profilen
bisher eingesetzten Ober- und Unterrollen werden lediglich gegen
schmalere, die Flansche nicht berührende Ober- und Unterwalzen
der nächst kleineren Profilhöhe ausgetauscht.
Dieses ist eine verblüffend einfache Lösung für das bisher
verschleißbehaftete Klappkalibrieren großer Profile.
Benachbarte zweite Profilabschnitte, die in eine Walzebene zu
klappen sind, können mit einer Druckrolle umgeformt werden.
Symmetrisch anzuklappende Profilabschnitte sollten gleichzeitig
kalibriert werden; dadurch stellt sich beim Fertigwalzen von H-,
I-, U- und Doppel-T-Profilen mit gleicher Flanschgeometrie auch
ein Kräftegleichgewicht zwischen den beiderseits des Profiles
angeordneten Drei- Rollen-Biege-Systemen ein.
Im Prinzip wird für das Klappkalibrieren mit dem Drei-Rollen-
Biege-Verfahren je zu kalibrierendem Profilabschnitt mindestens
eine in Richtung auf die Walzebene anstellbare Druckrolle mit je
einer davor und dahinter liegenden Gegenrolle benötigt.
Die Stützrollen können sehr klein gestaltet werden, da sie
lediglich die Reaktionskräfte aufnehmen müssen. Die Achsen der
Stützrollen können dem zu walzenden Profil entsprechend starr
ausgerichtet sein, während die Druckrolle in Abhängigkeit von
Walzgutmaterial, Profildicke und Klappwinkel anstellbar
ausgebildet ist.
Im Gegensatz zu Warmwalzverfahren mit engen Kalibern kann somit
auch eine elastische Rückfederung während des Anklappens
ausgeglichen werden.
Die grundsätzliche Aussage gilt für beide erfindungsgemäßen
Ausführungen der Walzgerüste, für Drei-Rollen-Biege-Gerüste
ebenso wie für Gerüste mit stützenden Ober- und Unterrollen für
die ersten Profilabschnitte.
Verfahrensbedingt ist die Druckrolle an der Profilseite
anzuordnen, zu der die zu kalibrierenden Profilabschnitte
ausgeklappt sind. Bei den meist symmetrischen Profilen empfiehlt
es sich daher, benachbarte Profileabschnitte mit einer Druckrolle
anzuklappen.
Während die Stützrollen in Drei-Rollen-Biege-Gerüsten die
Reaktionskräfte quasi direkt aufnehmen, muß bei Walzgerüsten mit
Ober- und Unterollen der Steg die Druckrollenkräfte auffangen.
Durch Abstützen des ersten Profilabschnittes/Steges in seinem
geringsten Querschnitt, also direkt hinter dem walztechnisch
notwendigen Übergangsradius vom ersten zum zweiten
Profilabschnitt/Flansch, wird ein Überschreiten der Knickspannung
vermieden.
Weil die beim erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden
Vorschubwiderstände mangels Reibung an den Rollenflanken relativ
gering sind, kann auch der Vorschubantrieb für das Profil klein
dimensioniert werden.
Erfindungsgemäß kann ein solcher Antrieb an die Druckrolle
gekoppelt werden.
Sollte jedoch der Platz dort fehlen, beispielsweise durch die
Rollenanstelleinrichtung belegt sein, kann auch eine oder mehrere
der Stützrollen mit einem Zug- oder Schubantrieb versehen sein.
Bei erfindungsgemäßen Walzwerken kann das Drei-Rollen-Biege-
Walzgerüst unmittelbar hinter den letzten Stauchrollen angeordnet
werden. Bei Reversierwalzwerden wird das Drei-Rollen-Biege-
Walzgerüst nach dem vorletzten Stauchstich aus einer Ruheposition
in die Walzebene eingeschwenkt.
Bedingt durch die nicht genau definierbare Voreilung und
Nacheilung des Materials während eines Stauchstiches und der
damit schwierigen Geschwindigkeitssteuerung des folgenden
Gerüstes, wurden bisher die Fertigwalzgerüste für das Anklappen
der Profile um die Walzgutlänge hinter dem letzten Stauchgerüst
angeordnet. Das neue Verfahren gestattet eine antriebslose
Klappkalibrierung, indem der zwangsweise Vorschub des Profiles
durch das letzte Stauchgerüst ausgenutzt wird.
Lediglich das Profilende muß nach Verlassen des Stauchgerüstes
durch einen zuschaltbaren Antrieb am Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst
oder durch einen separaten Treiber weitergefördert werden. Diese
Anordnung ermöglicht es, Walzwerke um eine Walzgutlänge kürzer zu
gestalten.
Anhand schematischer Zeichnungen soll die Erfindung näher
erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 ein Ende eines Doppel-T-Profiles mit ausgeklappten
Flanschen,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Flanschen
eines Doppel-T-Trägers gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein T-Profil mit ausgeklappten Flanschen,
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Walzgerüst mit Druckrollen und
stützenden Ober- und Unterrollen.
Ein Doppel-T-Profil 1 von 500 mm Höhe mit 15 mm dickem Steg 3 und
28 mm dicken Flanschen 2 wurde im Reversierbetrieb im letzten
Stauchgerüst eines nicht dargestellten Walzwerkes auf eine
nominelle Flanschbreite von 300 mm ausgewalzt (Fig. 1). Zur
Vermeidung eines Stegmittenversatzes waren während des
Reversierbetriebes die Flanschabschnitte 2 b ausgeklappt, so daß
die komplementär zu den Flanschabschnitten 2 a, 2 b konvex
ausgebildeten Seitenwalzen des Stauchgerüstes das Profil 1
während des Walzprozesses mittig führen konnten.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Kontur wurde das Profil 1 dem
Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst zugeführt (Fig. 2).
In der Achsrichtung X-Y quer zur Walzrichtung Z ist an beiden
äußeren Seiten des Profiles 1 je eine im wesentlichen
zylindrische Druckrolle 4, 5 mit zur Walzrichtung Z und zur
Achsrichtung X-Y senkrechten Achsen 11, 10 angeordnet. Beide
Druckrollen 4, 5 sind mit nicht dargestellten handelsüblichen
Elektro-Antrieben versehen, die die Druckrollen 4, 5 gemäß an
Achse 10 dargestellter Drehrichtung antreiben und die Zustellung
der Druckrollen 4, 5 in Richtung X bzw. Y bewirken.
Je zwei zylindrische Gegenrollen 6, 16 bzw. 7, 17 mit starren
fluchtenden Achsen 12 bzw. 13, in Walzrichtung Z vor und hinter
der Druckrolle 4 angeordnet, formen die Innenseite der von der
Druckrolle 4 angeklappten Flanschabschnitte 2 b.
Auf der gegenüberliegenden Profilseite ist ein symmetrisch
ausgebildetes Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst mit der Druckrolle 5
und den Gegenrollen 8, 18 bzw. 9, 19 auf den starren Achsen 14
bzw. 15 angeordnet. Die perspektivische Darstellung zeigt
deutlich den Klappkalibriervorgang des Flanschabschnittes 2 b in
der Biegelinie B zwischen den drei Rollen 5, 8, 9.
Das fertiggewalzte Doppel-T-Profil 1 hat gerade, parallele
Flanschen 2.
Fig. 3 zeigt ein T-Profil mit Steg 21, dessen Flanschabschnitte
20 symmetrisch zum Steg 21 ausgeklappt sind, damit beim Walzen
der Steg 21 mittig geformt wird.
Die Flanschabschnitte 20 können mit einem Drei-Rollen-Biege-
Walzgerüst, ähnlich dem in Fig. 2, klappkalibriert werden.
In allen Fällen ist ein unvollständiges Anklappen oder Leerziehen
des Überganges Steg/Flansch angeschlossen, da die Abschnitte 2 a
bzw. 22 der Profile nicht ausgeklappt waren.
Das Verfahren ist nicht auf symmetrische Profile beschränkt; in
gleichsinniger Weise können auch gleich- oder ungleichschenklige
Winkelprofile oder U-Profile und ähnliches Walzgut fertig
bearbeitet werden.
Die Art der Walzgerüste ist nicht auf ein Drei-Rollen-Biege-
Walzgerüst begrenzt; erforderlichenfalls kann ein Doppel-System
mit zwei Biegelinien durch zwei Druckrollen sowie drei
Gegenrollen realisiert werden. Das Prinzip des Drei-Rollen-
Biege-Verfahrens wird damit beibehalten.
Eine andere Lösungsform für das gleiche Problem zeigt Fig. 4.
Ein Breitflanschträger von 900 mm Höhe mit parallelen
Flanschflächen, Flanschbreite 300 mm, Stegdicke 20 mm und
Flanschdicke 35 mm wurde mit ausgeklappten Flanschen 27 a, b auf
die genannten Nominalabmessungen warm ausgewalzt. Im
Fertigwalzgerüst mit den Druckrollen 25, 26 der Oberrolle 23 und
der Unterrolle 24 werden die Profilabschnitte 27 a, 27 b durch
Zustellen der angetriebenen Druckrolle 25 (Darstellung links)
angeklappt.
Das fertige Profil mit geradem Flansch 30 ist in der rechten
Hälfte der Fig. 4 unmaßstäblich abgebildet.
Damit durch die Druckrollenkräfte der Steg 29 nicht ausknickt,
wird er, den 30 mm großen Steg/Flansch-Radius 28 freilassend,
durch die Oberrolle 23 und die Unterrolle 24 gestützt. Mangels
Berührung der inneren Flanschflächen kann kein Reibverschleiß an
den Stützrollen 23, 24 auftreten. Die Erfindung umfaßt auch sehr
schmale Stützrollen 23, 24 variablen Durchmesser, die den ersten
Profilabschnitt bzw. Steg 29 nur in geringer Breite seitwärts des
Radius 28 stützen und in ihrem Mittelbereich den Steg 29 nicht
berühren.
Claims (11)
1. Verfahren zum Fertigwalzen von Profilen etwa rechtwinklig
zu einem ersten Profilabschnitt angeordneten zweiten Profil
abschnitten durch Vorwalzen auf die Fertigmaße der einzelnen
Profilabschnitte und anschließendes Klappkalibrieren der
zweiten Profilabschnitte, dadurch gekennzeichnet, daß während
des Vorwalzens nur Teile (2 b, 20, 27) der zweiten
Profilabschnitte (2, 20, 22, 27) ausgeklappt werden und daß
die zweiten Profilabschnitte (2, 20) durch Biege-Richten im
Drei-Rollen-Biege-Verfahren klappkalibriert werden.
2. Verfahren zum Fertigwalzen von Profilen mit etwa rechtwinklig
zu einem ersten Profilabschnitt angeordneten zweiten
Profilabschnitten durch Vorwalzen auf die Fertigmaße der
einzelnen Profilabschnitte und anschließendes
Klappkalibrieren der zweiten Profilabschnitte, dadurch
gekennzeichnet, daß während des Klappkalibrierens eines
Teiles (2 b, 20, 27) oder des ganzen zweiten Profilabschnittes
(2, 20, 22, 27) der erste Profilabschnitt (3, 21, 29) in
einem Abstand von 0,1-4mal, vorzugsweise 0,5-2mal, der
Dicke des ersten Profilabschnittes (3, 21, 29) von dem
zweiten Profilabschnitt (2, 20, 22, 27, 30) gegen Stauchen
und Ausknicken gestützt wird.
3. Verfahren zum Fertigwalzen von Profilen nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zwei zweite
Profilabschnitte (2 b, 20, 27) gegensinnig in eine Ebene
klappkalibriert werden.
4. Verfahren zum Fertigwalzen von Profilen nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch an H-, I-, U-,
Doppel-T-Profilen (1) angeordnete zweite Profilabschnitte
(2 b, 20, 27) symmetrisch gleichzeitig klappkalibriert werden.
5. Walzgerüst zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 4 mit parallel zueinander
angeordneten Achsen von im Eingriff befindlichen
Klappkalibrierrollen, gekennzeichnet durch jeden zweiten
Profilabschnitt (2) führende Rollen (8, 9, 5; 18, 19, 5; 6,
7, 4; 16, 17, 4), von denen mindestens zwei auf einer Seite
des zweiten Profilabschnittes (2) als starre Stützrollen
(8, 9; 18, 19; 6, 7; 16, 17) der auf der anderen Seite des
zweiten Profilabschnittes (2) zwischen den Stützrollen
angeordneten anstellbaren Druckrollen (4; 5) ausgebildet sind.
6. Walzgerüst zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 4 mit parallel zueinander
angeordneten Achsen von Klappkalibrierrollen und mit diesen
gleichzeitig im Eingriff befindlichen Stützrollen für den
ersten Profilabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützrollen (23, 24) schmaler als die ersten Profilabschnitte
(21, 29) ausgebildet sind.
7. Walzgerüst nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckrolle (4, 5, 25, 26) für je zwei benachbarte
gegensinnig zu klappkalibrierende Profilabschnitte
(2, 20, 27, 30) ausgebildet ist.
8. Walzgerüst nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Rollen,
vorzugsweise die Druckrolle (4, 5, 25, 26), einen Antrieb
aufweist.
9. Walzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem
der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Vorblockstraße und mindestens
einem Universalgerüst für das Walzen der Profilabschnitte auf
Fertigmaß, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter den
letzten Stauchrollen ein Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst (8, 9,
5; 18, 19, 5; 6, 7, 4; 16, 17, 4) angeordnet ist.
10. Walzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst direkt an einen Ständer des
letzten Gerüstes angeflanscht ist.
11. Walzwerk nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Drei-Rollen-Biege-Walzgerüst aus
einer Ruhestellung in eine Arbeitsposition verfahrbar ist.
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Owner name: PREUSSAG STAHL AG, 3150 PEINE, DE |
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