DE4118960A1 - Verfahren, anordnung und vormaterial zur herstellung von knueppeln fuer warmwalzwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Anordnung und ein Vormaterial zur Herstellung von Knüppeln für Warmwalzwerke.

Nach der herkömmlichen Technologie werden in modernen Feinstahl- und Drahtwalzwerken Knüppel mit einem Querschnitt von 80×80 mm bis 210×210 mm und einer Masse von 0,5 bis 2,5 t verwendet, deren Einsatz in Walzwerksöfen bisher meist mit Raumtemperatur erfolgt und die in Knüppelwalzwerken oder Stranggußanlagen bzw. mittels Gießradanlagen hergestellt wurden. (Becker, H.: Walzwerke, Maschinen und Anlagen, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980).

Da mit einer Erhöhung der Zahl der Anstiche auch die Anzahl der Störungen in der Walzstraße anstieg, versuchte man, mit dem Aneinanderschweißen der Knüppel vor der Walzstraße diesen Mangel zu beseitigen. (Thiele, H.: Veränderung des Ausbringens und des Durchsatzes bei Draht- und Feinstahlstraßen durch Endloswalzen; Stahl und Eisen 91 (1971) 20, S. 1152 und 1153). Diese Verfahrenstechnologie erfordert hohe Energiekosten für das Schweißen sowie einen erhöhten Platz- und Ausrüstungsaufwand und wurde nicht allgemein eingeführt. Die prinzipiell günstige direkte Kopplung des Stranggießvorganges mit dem Walzprozeß scheitert bisher an den unterschiedlichen Durchsatzleistungen der Anlagen unter Beachtung der minimalen Einzugsgeschwindigkeit in das erste Walzgerüst (DE 34 11 734) sowie an anderen technologischen Randbedingungen. Dieses Kriterium, verbunden mit einem starken Anstieg der Ausrüstungsmasse in der Vorstaffel der Walzstraße, verhindert ebenfalls den Einsatz von Knüppeln mit sehr großen Querschnitten, die man zur Senkung der Schopfverluste vorgesehen hatte. Die Knüppellänge wird bekanntlich begrenzt durch die Konstruktion des Erwärmungsofens.

Den Erfindungen gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1, 2 und 6 liegt das Problem zugrunde, in einem Warmwalzwerk möglichst lange Knüppel einsetzen zu können, ohne daß ebensolche langen Erwärmungsöfen für diese Knüppel benötigt werden.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit dem im 1. Patentanspruch genannten Herstellungsverfahren von Knüppeln, mit der im 2. Patentanspruch genannten Anordnung zur Herstellung von Knüppeln und dem im 6. Patentanspruch beschriebenen Vormaterial zur Herstellung von Knüppeln gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist durch die in den Patentansprüchen 3 bis 5 genannten Merkmale besonders ausgestaltet. Das Vormaterial wird durch die im 7. Patentanspruch genannten Merkmale besonders vorteilhaft gestaltet.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die speziellen Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen zu den schematischen Darstellungen. Es zeigen:

Fig. 1: Grundriß der Gesamtlänge

Fig. 2: Ansicht des Rohrstücks mit Kokille in Richtung der Längsachse ohne Deckel

Fig. 3: Längsschnitt durch das Rohrstück mit Kokille

Fig. 4: Grundriß des Rohrstücks und der Kreismesserschere (Ofen angedeutet)

Fig. 5: Schnitt in der Mitte des Vormaterials durch die Kreismesser mit Blickrichtung auf den Warmhalteofen

Fig. 6: Schnitt durch den Schneidbereich

Fig. 7: Schleudergußkokille mit schraubengangartiger Innennut

Fig. 8: Einzelheit am Deckel zur Gestaltung der Ausschnittzunge, im Schnitt

In Fig. 1 wird die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, in der das nachfolgend beschriebene Herstellungsverfahren abläuft. Mittels Gießpfanne 1 erfolgt der Transport des Flüssigstahls zur Schleudergießanlage, in der mehrere Schleudergießmaschinen 2 nacheinander beschickt werden. Nach dem Erstarren der speziell ausgebildeten Rohrstücke 4 ist das Herausziehen mittels Auszieheinrichtung 3 vorgesehen. Die Ziehtemperatur wird im Hinblick auf die Weiterverarbeitung so gewählt, daß sie möglichst hoch liegt, jedoch eine unbeabsichtigte Verformung des Rohrstückes 4 vermieden wird. Mittels Fördermittel erfolgt der Weitertransport bis zur Beschickungseinrichtung 5 für den Warmhalteofen 6, der wahlweise ein oder mehrere Rohrstücke 4 aufnehmen kann, die im Ofen rotatorisch und gleichzeitig in axialer Richtung bewegt werden. Dadurch werden diese Rohrstücke 4 nacheinander einer Kreismesserschere 7 zugeführt, die, an der Stirnseite der Rohrstücke 4 beginnend, schraubengangartig das strangförmige Ausgangsmaterial 8 für den nachfolgenden Walzprozeß abtrennt. Dieses Abtrennen kann aber auch mittels Laserstrahl erfolgen. Treten Störungen im kontinuierlichen Prozeß auf, so unterteilt die Notschere 9 den Walzstrang, und durch Rotation in entgegengesetzter Richtung wird das Rohrstück 4 in den Warmhalteofen 6 zurückbewegt. Falls das Ausgangsmaterial 8 an Ober- und Unterseite aus dem Gießprozeß resultierende und für den Walzvorgang nicht geeignete Oberflächenschichten aufweist, können diese mittels der Einrichtung zur mechanischen Oberflächenbearbeitung 10 (Warmfräsen, Bürsten u. dgl.) entfernt werden. Die Richteinheit 11 erzeugt die für den Nachfolgeprozeß erforderliche Geradheit des Ausgangsmaterials 8, mittels des Nachwärmofens 12 wird die vorgeschriebene Anfangstemperatur für den Walzprozeß gewährleistet. Für die Erzeugung von hochwertigen Walzprodukten ist es weiterhin notwendig, daß das Ausgangsmaterial 8 eine Druckwasserentzunderungsanlage 13 sowie Meß- und Prüfeinrichtungen 14 zur Ermittlung der Abmessungen sowie der Walzgutfehler durchläuft. Der Walzprozeß erfolgt in folgenden, an sich bekannten Ausrüstungen: Vorstaffel 1, Schopfschere 17, Mittelstaffel 18, Profilmeßeinrichtung 19, Wasserkühlstrecke 20, Schopf- und Notschere 21, Drahtwalzblock 22.

In ähnlicher Weise kann Stabstahl u. dgl. hergestellt werden. Eine Änderung im dargelegten Ablauf tritt dann ein, wenn die in den Schleudergießmaschinen 2 hergestellten Rohrstücke 4 durch Produktionsstörungen nicht kontinuierlich im Warmhalteofen 6 eingesetzt werden können und stark abkühlen. Ein Wiedererwärmungsofen 15 bringt die Rohrstücke 4 auf die gewünschte Temperatur, so daß sie in den normalen Ablauf eingeleitet werden können.

Fig. 2 und 3 zeigen die spezielle Ausbildung des Rohrstücks 4, das zum Ausgangsmaterial 8 für den Walzprozeß aufgetrennt wird. Zur Herstellung doppelt symmetrischer Draht- und Feinstahlquerschnitte ist es zweckmäßig, das Verhältnis von etwa 1 : 1 für die Rohrdicke s zur Vormaterialbreite b zu wählen. Die Länge 1 des Rohrstückes 4 stellt ein ganzzahliges Vielfaches der Breite b dar. Die Rohrstücklänge 1 ist größer als der Durchmesser d. Das Rohrstück 4 kann auf der Stirnseite, die der Kreismesserschere 7 zugewandt ist, eine Anschnittzunge 23 aufweisen, bei der sich die Wanddicke s auf das Maß s₁ vermindert. Dies ist für den Anschnittvorgang mit der Kreismesserschere 7 günstig. Das Rohrstück 4 ist so gestaltet, daß die Stirnseiten unter dem Winkel α schraubengangartig geneigt sind; dadurch entsteht der für den Anschnitt geeignete Absatz 24 in der Breite b des Ausgangsmaterials 8.

Fig. 4 stellt das Rohrstück 4, das auf den Transportrollen 25 aufliegt, mit den Kreismessern 26, 27 zu Beginn des Schneidvorganges mit Andeutung der Ofenwandung 28 dar. Die Längsachse des Rohrstücks 4 und die Ebene der Kreismesserwellen 29 bilden den Winkel α; sie treffen sich mit der Schneidebene der Kreismesser 26 und 27 im Anschnittpunkt 30. Um das Rohrstück 4 in Rotation zu versetzen, drehen sich die Transportrollen 25 um die Achsen 31, die unter dem Winkel β zur Mantelfläche bzw. Längsachse des Rohrstücks 4 geneigt sind. Dieser Winkel β wird größer als der Winkel α gewählt, um einen sicheren Transport in Richtung der Längsachse zur Kreismesserschere 7 hin zu gewährleisten. Um die in der Ofenwand gelagerten Transportrollen 25 anzutreiben, sind an ihnen Zahnräder 32 befestigt, die mit einem nicht dargestellten Antrieb in Verbindung stehen, der in der Drehzahl regelbar und in der Drehrichtung umkehrbar ist. Die Stirnseite des Rohrstücks 4 liegt an den Justierrollen 33 an, die zur Gewährleistung einer exakten Vormaterialbreite b entsprechend zur Schneidebene ausgerichtet werden. Zur Korrektur dieser Vormaterialbreite b ist außerdem vorgesehen, daß die Kreismesserschere 7 auf einem Unterbau angeordnet ist, der die Veränderung des Winkels α gestattet. Der Anschnittpunkt 30 ist in seiner Lage genau zur Walzlinie abgestimmt.

In Fig. 5 zeigt der Schritt in der Ebene der Vormaterialmitte die Ansicht in Richtung zum Warmhalteofen 6 zeitlich kurz nach dem Schneidbeginn.

Wie auch in Fig. 6 angedeutet, sind die Messerwellen 34, 35 heb- und senkbar in der Kreismesserschere 7 angeordnet. Beim Längstransport eines neuen Rohrstücks 4 mittels der Transportrollen 25 bis gegen die Justierrollen 33 sind die Kreismesser 26 und 27 auseinander gefahren. Nachdem die Anschnittzunge 23 durch Rotation des Rohrstücka 4 etwa die oberste Stelle erreicht hat, werden die Kreismesser 26, 27 angestellt und damit die Spitze des Ausgangsmaterials 8 angeschnitten; danach rotiert das Rohrstück 4 synchron mit den Kreismessern 26 und 27, und es wird schraubengangartig aufgetrennt. Zur Vermeidung des seitlichen Abkippens bzw. Verwindens des Ausgangsmaterials 8 beim Schneidvorgang werden die Führungsringe 36 und 37 neben den Kreismessern 26 und 27 auf den Messerwellen 34 und 37 angeordnet. Nach Verlassen des Schneidbereiches übernimmt die Führungsarmatur 38 diese Leitfunktion. Von Bedeutung ist der Wärmeschutz der Kreismesserschere 7, deshalb ist es erforderlich, entsprechende Wärmschutzscheiben 39 und 40 an den Messerwellen 34 und 35 zu befestigen, eine Strahlungsschutzwand 41 vor dem Gehäuse der Kreismesserschere 7 anzuordnen und ein Kühlsystem mit Wasserdüsen 42 vorzusehen. Entsprechende Wasserdüsen 42 können auch so installiert werden, daß sie den Umfang der Kreismesser 26 und 27 kühlen. Für extreme Bedingungen sind die Kreismesser 26 und 27, Führungsringe 36 und 37 und Messerwellen 34 und 35 durch Wasser in Innenbohrungen zu kühlen. Für die Gewährleistung einer gleichmäßigen Rohrstücktemperatur sind Brenner 44 oder andere Heizelemente im Warmhalteofen 6 vorgesehen.

Aus Fig. 4 ist weiterhin ersichtlich, daß in der Ofenwandung 28 in bestimmten Abständen Geber 43 angeordnet sind, die exakt die noch vorhandene Länge des Rohrstücks 4 beim Vorbeibewegen der hinteren Stirnseite am jeweiligen Geber 43 ermitteln. Durch Veränderung des Winkels α ist es möglich, die Ausgangsmaterialbreite b geringfügig im Toleranzbereich zu ändern, so daß diese Breite b auch am letzten Umfang des Rohrstücks 4 eingehalten wird. Für den hierfür erforderlichen Regelvorgang kann ein Rechner eingesetzt werden, der ebenfalls für die Abstimmung der Antriebe von den Transportrollen 25, der Kreismesserschere 7, der Notschere 9, der Einrichtung zur mechanischen Oberflächenbearbeitung 10 und der Richteinheit 11 sowie für die Temperaturführung von Warmhalteofen 6 und Nachwärmofen 12 vorzusehen ist.

Fig. 7 zeigt eine weitere Variante für die Kokille 45 der Schleudergießmaschine 2. Die Innenwand der Kokille 45 weist eine schraubengangartige und im Querschnitt beispielsweise trapezförmige Nut 46 auf. Es wird soviel Flüssigstahl zugeführt, daß die benachbarten Trapezprofile vollständig getrennt sind oder nur eine dünne Verbindung besteht. Nach der Erstarrung des zugeführten Stahls wird die geteilte Kokille 45 geöffnet und das schraubenfederartige Ausgangsmaterial entnommen. Bei der Weiterverarbeitung übernimmt die Kreismesserschere 7 die Funktion einer Aufbiegeeinrichtung für das schraubenfederartige Ausgangsmaterial. Aus Fig. 7 und 8 ist weiterhin ersichtlich, daß am vorderen Deckel 47 ein spezieller Ansatz 48 befestigt ist, der die Form der Anschnittzunge 23 bestimmt. Der hintere Deckel 49 weist diesen Ansatz nicht auf.

Gemäß Fig. 2 und 3 sind zur Herstellung von zylindrischen Rohrstücken 4 die Deckel 47 und 49 anders gestaltet. Sie bilden die schraubengangartige Neigung der Stirnflächen am Anfang und Ende der Kokille 45 aus. Die Form der Anschnittzunge 23 wird durch das Formstück 50 an der Kokille 45 vorgegeben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Knüppeln für Warmwalzwerke, dadurch gekennzeichnet, daß aus gegossenen zylindrischen Rohrstücken durch schraubengangförmiges Trennen sowie anschließendes Richten des abgetrennten Teiles ein Knüppel für einen anschließenden Walzprozeß gewonnen wird.

2. Anordnung zur Herstellung von Knüppeln für Warmwalzwerke, dadurch gekennzeichnet, daß in einer durch Transportmittel verketteten Produktionsanlage hintereinander eine Gießpfanne (1), eine oder mehrere Schleudergießmaschinen (2) mit Auszieheinrichtungen (3), ein Warmhalteofen (6), eine Notschere (9), eine Einrichtung zur mechanischen Oberflächenbearbeitung (10), eine Richteinheit (11), ein Nacherwärmungsofen (12), eine Entzunderungsanlage (13) und Meß- und Prüfeinrichtungen (14) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmhalteofen (6) unmittelbar mit einer Beschickungseinrichtung (5) und einer Kreismesserschere (7) gekoppelt ist und über schräg angeordnete sowie in der Drehzahl regelbare Transportrollen (25) verfügt.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Kreismesser (26 und 27), die über separate Antriebe anstellbar sind, Führungsringe (36 und 37) auf jeweils einer Seite angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreismesserschere (7) zur Winkeleinstellung auf einem Unterbau schwenkbar ist und daß sie anstellbare Messerwellen (34, 35) aufweist.

6. Vormaterial zur Herstellung von Knüppeln für Warmwalzwerke, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegossenes Rohrstück (4) schraubengangartige, unter einem konstanten Winkel α geneigte Stirnseiten aufweist und daß an den Stirnseiten demzufolge ein für den Anschnitt geeigneter Absatz (24) mit der Breite des späteren Knüppels vorhanden ist.

7. Vormaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Rohrstückes (4) am Absatz (24) eine Anschnittzunge (23) aufweist, bei der die Wanddicke geringer gegenüber der sonstigen Wanddicke ist.