DE4210771C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Profiles - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines ProfilesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen eines H-Profiles aus im Strang vergossenen
Vorprofilen.
Derartige Profile für das Walzen von Breitflanschträgern,
Spundwandprofilen und normalen Doppel-T-Profilen können
als "Hundeknochen" oder T-Vorprofil im Strang vergossen
werden (DE-OS 22 18 408). In der genannten
Veröffentlichung wird vorgeschlagen, dazu eine an den
Stirnwänden verstellbare Kokille zu verwenden, um die
Flanschdicke des Doppel-T-förmigen Vorprofiles zu
verändern, während die Stegdicke konstant bleibt. Primär
soll die Stegdicke etwa der Flanschdicke entsprechen, um
ein Ausknicken des Steges beim notwendigen Stauchen der
Steghöhe zu vermeiden. Aus dem Vorprofil soll dann ein
Zwischenprofil mit einem Dickenverhältnis von Steg zu
Flansch von etwa 1 : 2 in einer speziellen
Verformungseinrichtung - einem Stauch- oder Reckgerüst -
hergestellt werden, bevor in einer nachgeordneten
Walzstraße das Fertigprofil gewalzt wird. Dabei sollen
aus jeweils einer Vorprofilabmessung drei bis vier
Zwischenprofilabmessungen bzw. Endprofilabmessungen
erzeugt werden. Gegebenenfalls ist beim Stauchen des
Vorprofiles der Steg gegen Ausknicken durch entsprechende
verstellbare Abstützmittel zu sichern.
In der DE 37 21 266 A1 ist die Möglichkeit aufgezeigt,
ein X-förmiges Vorprofil im Strang zu vergießen und die
Schmalseiten der Kokillen zu verstellen. Die
Stranggußkokille erhält dabei an den Längsseiten eine
Kontur, die sich im Bereich der zu formenden Flansche des
Vorprofiles nach außen hin verjüngt. Beim Verschieben der
Schmalseiten der Kokille, beispielsweise nach außen, um
dickere Flanschpartien zu erzeugen, werden zwangsläufig
die Längsseiten der Kokille aufgedrückt, so daß sich auch
die Stegdicke des Vorprofils ändert. Das Verhältnis der
einzustellenden Stegdicke/Flanschdicke wird dabei durch
den Verjüngungsgrad der Kokillenlängsseite im
Flanschbereich bestimmt.
Beide Kokillensysteme haben den Nachteil, daß bei
Schrumpfung des Stranges das Profil sich im Bereich der
Stegeinschnürung innerhalb der Kokille verkeilen kann.
Die prinzipielle Verstellbarkeit einer Stranggußkokille
zur Beeinflussung der Breite der Bramme mit Rücksicht auf
eine strangabwärts sich einstellende Schrumpfung ist in
der EP-A1-0 114 293 beschrieben, ohne jedoch speziell auf
Vorprofile für H-Profile einzugehen.
In der DE 39 09 009 A1 ist daher vorgeschlagen worden,
für x-förmige Vorprofile bei konstanter Stegdicke und
konstanter Lage der Längsseiten der Kokillen die Flansche
dicker oder dünner auszuführen, indem nur die Stirnseiten
der Kokille verstellbar ausgeführt werden. Unmittelbar
hinter der Gießform sollen Rollenführungen den Strang in
der gewählten Form halten, wobei die Verkeilung aufgrund
Schrumpfung des Stranges durch einen sehr flachen
Übergang des Steges in die Flansche von etwa 20 bis 45°
vermieden werden sollen. Weitere Gießbedingungen werden
bei diesem Vorschlag nicht berücksichtigt.
Aus der DE-OS 34 16 222 ist bekannt, die
Vorprofilabmessungen eines H-Profiles mit Rücksicht auf
die Gieß- und Walzbedingungen 5-fach dicker zu halten als
das Endprodukt. Während des Auswalzens des Profiles
sollen die Flansche in bekannter Weise zunächst zur
Zentrierung auswärts geklappt und dann wieder angeklappt
werden.
Mit der DE-OS 22 62 978 wird vorgeschlagen, die Stegdicke
für einen einwandfreien Guß eines H-förmigen Vorprofiles
dicker als 100 mm zu wählen und den Steg am Ende eines
Vorprofiles bogenförmig auszunehmen, um der stärkeren
Verformung des Steges beim Auswalzen Rechnung zu tragen.
Die Gießdicke des Flansches soll dabei geringer als die
Stegdicke sein.
Letztlich ist mit der EP-A2-0 265 757 vorgeschlagen
worden, größere oder kleinere Endprofile aus einem
stranggegossenen H-förmigen Vorprofil zu walzen. Dabei
wird das Vorprofil in einer aus vier Größen bestehenden
Gruppe von Walzgerüsten zum Fertigprofil gewalzt, wobei
einige oder alle Gerüste reversierend betreibbar sind.
Das erste Gerüst ist ein Vertikal- oder Horizontal-Stauch
gerüst, das dritte ein Flanschstauchgerüst, während
die Gerüste zwei und vier als Universal- oder Duogerüste
ausgebildet sein können. Das erste Universalgerüst kann
mit Walzen ausgerüstet werden, die ein seitliches
Aufklappen der Flansche ermöglichen. Ein spezielles
Walzen von X-förmigen Vorprofilen und die Ausbildung
entsprechender Kaliberwalzen sind ebensowenig offenbart
wie das Stranggießen eines X-förmigen Vorprofiles.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein
gießtechnisch optimales X-förmiges Vorprofil und eine
Walzfolge für das X-förmige Vorprofil mit entsprechenden
Kaliberwalzen vorzuschlagen, bei der mit
geringstmöglicher Stichzahl ein größtmögliches
Fertigprofil-Programm erzeugt werden kann.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1
und 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen erfaßt.
In umfangreichen praktischen Versuchen hat sich ergeben,
daß für das X-förmige Vorprofil, aus dem in wenigen
Walzschritten energiesparend eine gestaffelte Serie von
Endabmessungen gefertigt werden kann, eine optimale Form
gibt, die sowohl die gießtechnischen Parameter als auch
die walztechnischen Randbedingungen erfüllt. Ausgehend
von der Erkenntnis, daß ein Flanschknoten, der Eckpunkt
im Übergang von den Steg bildenden Profilabschnitten zu
den die Flansche bildenden Profilabschnitten, der
kritische Bereich sowohl während des Gießens als auch
während des Walzens ist.
Nur über den Flanschknoten kann Material aus dem Steg in
die Flansche und umgekehrt fließen. Auch beim Walzen
eines Vorprofiles fließt während des Stauchens der
Profilhöhe zunächst Material aus dem Steg in die
Flanschbereiche, neben einer Streckung des Profiles.
Daraus folgt, daß eine geringe Fließbehinderung im
Flanschknoten ein einfaches und zielgenaues Umformen des
Profiles ermöglicht.
Unter den genannten Bedingungen ergab sich eine optimale
Form der Vorprofile mit korrelierten Abmessungsbereichen
der einzelnen Profilabschnitte, die etwa wie folgt
bestimmbar sind in Abhängigkeit der Nenngröße des
X-förmigen Vorprofiles:
H größer/gleich 3 mal B,
D größer/gleich 0,5 mal B,
T größer/gleich 0,2 mal B,
S kleiner/gleich 0,125 mal H,
mit
H = Profilhöhe,
D = Durchmesser des Flanschknotens,
T = Nenndicke des Flanschbereiches und
S = Stegdicke.
D größer/gleich 0,5 mal B,
T größer/gleich 0,2 mal B,
S kleiner/gleich 0,125 mal H,
mit
H = Profilhöhe,
D = Durchmesser des Flanschknotens,
T = Nenndicke des Flanschbereiches und
S = Stegdicke.
Beim Strangguß sind die heutigen typischen
Brammenabmessungen etwa 1000 bis 2000 mm mal 150 bis 400 mm.
Sie entsprechen der möglichen Vorprofilhöhe und
Vorprofildicke, wobei die Dicke bei dem üblichen
Bogenstrangguß von der Charakteristik der
Stranggußmaschine abhängig ist.
Im Bestreben, aus einem Vorprofil möglichst viele
Endabmessungen zu fertigen, sollte das Vorprofil z. B.
eine Höhe von etwa 1100 mm und eine Dicke (Breite) von
etwa 300 mm haben, um Fertigprofile mit einer Höhe von
300 bis 600 mm zu erzeugen, bei einer Flanschbreite bis
max. 300 mm im oberen Profilbereich.
Daraus folgt erfindungsgemäß, daß der Kerndurchmesser des
Flanschknotens mindestens 0,5 mal der Breite, also etwa
150 mm betragen sollte. Dieses korreliert gut mit der
maximalen Stegdicke von etwa 0,125 mal Profilhöhe,
entsprechend etwa 140 mm.
Der Flanschbereich wird beim Gießen wie ein Fischschwanz
mit ausgeklappten Flanschen geformt, deren tiefster
Einschnitt von dem minimalen Durchmesser des gewählten
Flanschknotens abhängig ist. Für das spätere Walzen ist
dadurch ein dem Endprofil abmessungsähnliches Vorprofil
geschaffen. Dieses Vorprofil wird nach Zwischenerwärmen,
beispielsweise in einem Hubbalkenofen, in einer ein- oder
mehrgerüstigen Vorstaffel mit Duo- oder Universalgerüsten
im Reversierbetrieb soweit heruntergewalzt, daß es in
einer Fertigstaffel mit mindestens zwei
Universalgerüsten, denen ein Stauchkaliber vorgeordnet
ist, fertiggestellt werden kann. Dabei wird in der
Vorstaffel mit Hilfe einer speziellen Kaliberwalze das
gegossene und erwärmte X-förmige Vorprofil zunächst
zentriert, die Flansche weiter aufgebogen und die
Steghöhe reduziert bei gleichzeitiger Verdickung des
Steges. Nach mehreren Stichen wird die Stegdicke
reduziert. Die Steghöhenreduzierung und die
Stegdickenreduzierung können erforderlichenfalls mehrfach
wiederholt werden.
In dem Stauchgerüst der Fertigstaffel wird das Verfahren
gegebenenfalls wiederholt, bis das Anstichmaß des ersten
Universalgerüstes erreicht ist.
Aus dem Vorprofil können Endprofile verschiedener
Flanschbreiten, Breitflanschträger oder IPE, sogenannte
Europa-Träger, hergestellt werden, wobei für die IPE die
Flanschbreite in einem Zwischenkaliber reduziert werden
muß, nachdem zuvor ein erneutes Zentrieren der Flansche
erfolgte, um unsymmetrisches Stauchen des Profiles
auszugleichen. Letztlich wird in einem Leitstichkaliber
das Vorprofil auf das Anstichmaß der Fertigstaffel
reduziert.
Eine für das Vorkalibrieren der Vorstaffel geeignete
Horizontalwalze besteht aus vier nebeneinander
angeordneten Kalibern am Walzballen, die nacheinander bei
Reversierbetrieb in Eingriff kommen: Vorzentrierbereich,
Flanschenaufbiegebereich, Steghöhenreduzierbereich,
Stegdickenreduktionsbereich. In gleicher Weise können die
Horizontalwalzen des Stauchgerüstes ausgebildet sein,
wobei gegebenenfalls in Abhängigkeit von der gewünschten
Stegdicke/Flanschbreite das Vorzentrieren und
Flanschenaufbiegen in einem Kaliber erfolgt, während zwei
Kaliber zur Stegdicken- und/oder
Flanschbreitenreduzierung verwendet werden.
Vorzugsweise sind die Kaliber in der Reihenfolge der
Walzfolge am Kaliber angeordnet. Dies reduziert den
Positionieraufwand der Profile bei reversierendem Walzen
und ermöglicht ein einfaches Automatisieren des
Walzvorganges.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich, aus nur einem
im Stranggußverfahren hergestellten X-förmigen
Vorprofilen unterschiedlicher Abmessung sämtliche
Trägerprofile von 300 bis 600 mm Nennhöhe und
Flanschbreiten bis 300 mm sowie Stegdicken von 7,5 bis
21 mm zu fertigen. Für größere und kleinere Nennhöhen ist
jeweils ein weiteres Vorprofil erforderlich.
Am Beispiel eines Vorprofiles mit einer Höhe des
Stranggußprofiles von 1100 mm und einer Stegdicke dieses
Profiles von 125 mm soll die Erfindung näher erläutert
werden. Es zeigen
Fig. 1 Kaliberwalze einer Vorstaffel,
Fig. 2 eine weitere Kaliberwalze einer Vorstaffel.
Fig. 3 Abmessungsverhältnisse am X-förmigen
Strangguß-Vorprofil.
In einer Stranggußanlage wird ein X-förmiges Vorprofil
der in Fig. 3 dargestellten Art gegossen mit folgenden
Abmessungen
H = 1100 mm,
B = 300 mm,
S = 125 mm,
D = 170 mm,
T = 80 mm,
B = 300 mm,
S = 125 mm,
D = 170 mm,
T = 80 mm,
wobei die Tiefe Z zwischen den Flanschen F etwa der
Flanschdicke T entspricht. Nach Erwärmen in einem
Hubbalkenofen gelangt das Vorprofil in das erste Gerüst
einer Vorstaffel gemäß Fig. 1 mit zwei horizontalen
Walzen 5 und 6, die am Walzballen Kaliberschnitte 1, 2, 3
und 4 aufweisen. Das Vorprofil wird hochkant in das
Kaliber 1 gefahren und gemäß Stichplan in Tabelle 1
gewalzt. Im Kaliber 1 wird das Profil hochkant zentriert,
wobei die Gesamthöhe des Profiles H1 zwangsweise im Zuge
der Zentrierung in zwei Stichen auf 1050 mm
reduziert wird.
Anschließend durchläuft das Vorprofil das Kaliber 2, in
dem die Flansche F aufgebogen werden, so daß die
Gesamthöhe H2 des Profiles sich nach weiteren vier
Stichen auf 950 mm reduziert, ohne daß die Flansche
komplett angeklappt sind, was aber wegen der weiteren
Zentriermöglichkeit an den Flanschen in den folgenden
Stauch- und Fertigstaffelgerüsten nicht erwünscht ist.
Obwohl das Kaliber H3, das anschließend in vier Stichen
das Vorprofil um weitere 75 mm in der Steghöhe reduziert,
im Kalibergrund glatt geschnitten ist, bleibt die leichte
winkelförmige Aufklappstellung der Flansche F während der
Steghöhenreduktion erhalten. Anschließend wird das Profil
um 90° gekantet, so daß im Kaliber 4 die Steghöhe in fünf
Stichen von mehr als 140 auf 50 mm reduziert werden kann.
Durch das Stauchen der Steghöhe bzw. der Höhe des
Gesamtprofils von 1100 auf 850 mm hat sich die Stegdicke
S4 von ursprünglich 125 auf mehr als 140 mm als
Ausgangsdicke für das Walzen im Kaliber 4 verdickt.
In einem nicht dargestellten Stauchgerüst vor der
Fertigstaffel wird das Profil in der Höhe und in der
Stegdicke weiter reduziert, bis das Anstichmaß der
Fertigstaffel erreicht ist. Der angegebene Stichplan ist
für die Fertigung eines Profiles mit der Nennhöhe von
600 mm, einer Flanschbreite von 300 mm und einer
Stegdicke von 15 mm ausgelegt.
Fig. 2 zeigt eine andere Walze der Vorstaffel, wie sie
für ein Profil genutzt wird, das nur 300 mm Endhöhe hat,
bei gleicher Ausgangshöhe des X-förmigen Vorprofiles.
Gemäß Tabelle 2 wird das hochkant gefahrene Vorprofil in
vier Stichen im Kaliber 11 auf eine Gesamthöhe H11 von
960 mm reduziert, während die Flansche zentriert und
aufgebogen werden. Im Kaliber 12 wird dann die Profilhöhe
in insgesamt acht Stichen nach einmaligem Wenden des
Profils um 180° von 960 auf 640 mm (Maß H12)
heruntergewalzt. In einem Zwischenschritt wird
anschließend im Kaliber 13 die Stegdicke S13, die durch
die Steghöhenreduktion von 125 auf mehr als 140 mm
zugenommen hat, zunächst auf 110 mm reduziert, um
anschließend im Kaliber 12 erneut in der Steghöhe
reduziert zu werden. Nach dem 18. Stich im Kaliber 12
beträgt die verbleibende Profilhöhe 500 mm, in weiteren
fünf Stichen wird die Steghöhe im Kaliber 13 auf eine
Dicke S13 von 50 mm reduziert, bevor eine weitere
Steghöhenreduktion und anschließende Stegdickenreduktion
in Kaliber 14 vorgenommen wird. Danach verläßt das Profil
die Vorstaffel und gelangt zu einem Stauchgerüst, um dort
auf das Anstichmaß der Fertigstaffel heruntergewalzt zu
werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines H-Profiles aus im
Strang mit verstellbarer Kokille gegossenen Vorprofil
mit X-Form folgender Abmessungen in Abhängigkeit von
der durch das Stranggußverfahren in Grenzen
bestimmten Nenndicke (B) des X-förmigen Vorprofiles:
Profilhöhe (H) größer oder gleich 3 mal (B)
Flanschdicke (T) größer oder gleich 0,2 mal (B)
Durchmesser (D) des Flanschknotens größer oder gleich 0,5 mal (B)
Stegdicke (S) kleiner oder gleich 0,125 mal (H)
welches durch Erwärmen, reversierendes Vorkalibrieren und Fertigwalzen zu einer Vielzahl von Endabmessungen des H-Profiles heruntergewalzt wird.
Profilhöhe (H) größer oder gleich 3 mal (B)
Flanschdicke (T) größer oder gleich 0,2 mal (B)
Durchmesser (D) des Flanschknotens größer oder gleich 0,5 mal (B)
Stegdicke (S) kleiner oder gleich 0,125 mal (H)
welches durch Erwärmen, reversierendes Vorkalibrieren und Fertigwalzen zu einer Vielzahl von Endabmessungen des H-Profiles heruntergewalzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
reversierendes Vorkalibrieren mit folgenden
Arbeitsschritten in jeweils mindestens zwei Stichen:
- a) Schmalseiten des Vorprofiles zentrieren,
- b) teilweises Aufbiegen der Flansche (F),
- c) Reduzieren der Steghöhe und
- d) Reduzieren der Stegdicke (S),
wobei die Arbeitsschritte c) und d) gegebenenfalls in
gleicher Folge wiederholt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem Reduzieren der Steghöhe
die Flansche (F) in der Breite reduziert und/oder
zentriert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der letzte Stich beim
Vorkalibrieren oder einem dem Fertigwalzen
vorgeschalteten weiteren Kalibrieren in einem
Leitstichkaliber erfolgt, in dem erforderlichenfalls
gleichzeitig die Stegdicke, die Steghöhe und die
Flanschbreite auf das Anstichmaß des ersten Gerüstes
in einer Fertigstaffel reduziert werden.
5. Kaliberwalze, insbesondere zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß auf einer Ballenbreite
nebeneinander vier Kaliber (1-4; 11-14) in der
Reihenfolge der Arbeitsschritte a) bis d) angeordnet
sind.
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