DE4213277C2 - Verfahren und Kalibrierung zum Fertigwalzen von Draht und/oder Rundstahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Kalibrierung zur Durchführung des Verfahrens zum Fertigwalzen von Draht- und/oder Rundstahl auf einem im wesentlichen runde Maßwalzen aufweisenden kontinuierlich arbeitenden Fertigwalzblock mit mehreren dicht hintereinander angeordneten Arbeits- und Maßwalzensätzen, deren Walzebenen abwechselnd um 90 Grad gegeneinander versetzt sind.

Walzenkalibrierungen der gattungsgemäßen Art sind in der deutschen Patentschrift 34 45 219 beschrieben und dienen dazu, Draht und/oder Rundstahl mit guten Toleranzen herzustellen, wobei die Walzgutoberfläche schonend behandelt wird.

Alle Kalibrierungen haben gemeinsam, daß mindestens das letzte Kaliber der aus mehreren Walzensätzen gebildeten Walzstraße als Fertigkaliber eine Querschnittsform zur Erzielung des gewünschten Fertigquerschnittes des Walzgutes aufweist.

Eine bekannte Lösung (DE-PS 10 73 990) schaltet diesem letzten Maßkaliber ein Kaliber mit im wesentlichen geraden Umrißlinien vor und bildet dort einen Querschnitt eines unregelmäßigen Sechseckes, das in das kreisrunde Maßkaliber einläuft. Es hat sich gezeigt, daß ein Auswalzen der Sechseckseiten in einem einzigen Maßkaliber nicht möglich ist; vielmehr sind Maßabweichungen durch verbliebene Abflachungen am Fertigprodukt feststellbar.

Um den Fertigquerschnitt zu verbessern wird bei einer anderen Walzenkalibrierung vorgeschlagen (Iron and Steel Engineer, March 1986, Seite 115), hinter dem letzten Arbeitskaliber ein ovalähnliches Übergangskaliber zu verwenden, dem zwei Maßkaliber mit im wesentlichen kreisrunden Kaliberöffnungen folgen. Dabei zeigt es sich als Problem, daß das Walzgut in den runden Maßkalibern nicht stabil gehalten werden kann. Die Folge ist ein Kippen des Drahtes, d. h. ein Drehen um seine Längsachse hinter dem ovalen Übergangskaliber, wobei die im Bereich der Spalte des ovalen Übergangskalibers entstandenen flachen Stellen sich im ersten und zweiten Maßkaliber in die Bereiche der Walzspalte drehen und flach bleiben können. Auch mit größeren Kaliberfüllungen läßt sich das Problem nicht lösen, sondern führt lediglich zu leistenartigen Ansätzen im Bereich der Walzenspalte. Es bleibt festzustellen, daß bei einer Walzenkalibrierung mit zwei runden Maßkalibern letztlich die erhoffte Toleranzverbesserung nicht erreicht werden kann, weil ein stabiles Halten des Walzgutes in den Maßkalibern ohne zusätzliche Maßnahmen nicht möglich ist.

Aufgrund der schlechten Erfahrungen mit der vorstehend geschilderten Kalibrierung wird ein anderer Vorschlag vorgestellt, wonach das drittletzte Kaliber ein regelmäßiges Sechseck, das vorletzte Kaliber ein ovales Übergangskaliber und das Letzte Kaliber - in bekannter Weise - als kreisrundes Fertigkaliber ausgebildet ist. Über auch bei dieser Lösung besteht der Nachteil darin, daß die schwach konvex gekrümmten Umfangsabschnitte des das Übergangskaliber verlassenden Walzgutes sich im nachfolgenden runden Fertigkaliber im Bereich der Walzspalte wiederfinden und das fertige Walzgut nicht kreisrund, sondern an den entsprechenden Stellen abgeflacht und von unzureichender Qualität ist.

Zur Lösung dessen wird durch die DE 34 45 219 C2 vorgeschlagen, zwei auslaufseitig letzte Kaliber als Maßkaliber auszubilden und das vorletzte Maßkaliber für eine mindestens 8-prozentige und das Letzte Maßkaliber für eine höchstens 3,8-prozentige Abnahme zu bemessen, wobei auch hier das drittletzte Kaliber eine Kaliberöffnung mit geraden Umrißlinien besitzt.

Diese zuletzt vorgestellte Lösung hat, abgesehen davon, daß sie an Walzwerke mit aus drei Walzen bestehenden Walzensätzen gebunden ist den Nachteil, daß ein Auswalzen des sechseckigen Vormaterials in den beiden runden Maßwalzkalibern ebenfalls zu Problemen bei der Führung des Walzgutes in Bezug auf seine Längsachse führt. Ein stabiles Halten des Walzgutes im Kaliber ist auch bei diesem bekannten Walzwerk nicht möglich.

Aus den vorstehenden Schilderungen des Standes der Technik wird deutlich, daß es seit Langem ein Problem ist, maßhaltiges, d. h. mit engen Toleranzfeldern gewalztes Walzgut auf gattungsgemäßen Straßen zu erhalten. Die Entwicklung beim Stand der Technik zeigt, daß es zu besseren Ergebnissen führt, wenn mehr als nur ein kreisrundes Maßwälzkaliber zum Fertigwalzen des Drahtes oder Rundstahles verwendet wird, allerdings mit dem Nachteil der schlechten Führung des Walzgutes. Eine große Verbesserung der durch Präzisionswalzen erzielbaren Qualität würde sich ergeben, wenn es gelingen würde, durch mindestens drei aufeinanderfolgende Maßwälzstiche in im wesentlichen runden Kalibern das Walzgut fertigzuwalzen, ohne daß Qualitätsverluste infolge des Drehens der walztechnisch entstehenden Verdickungen des Walzgutes in die Bereiche der folgenden Walzkaliber entstehen, in denen diese Verdickungen nicht mehr verwalzt werden können.

Ausgehend von den geschilderten Nachteilen beim Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine spezielle Kalibrierung zur Durchführung des Verfahrens zum Fertigwalzen von Draht und/oder Rundstahl zu schaffen, mit dem bzw. mit der mit engen Toleranzfeldern in besonders guter Qualität das Walzgut, auch bei hohen Walzgeschwindigkeiten hergestellt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß durch unsymmetrische Breitung des Walzgutes in den beiden, dem letzten Maßwalzensatz vorgeordneten Walzensätzen dem Walzgut ein Drall etwa gleicher Größe aufgezwungen wird, der in beiden Walzensätzen in seiner Wirkrichtung entgegengesetzt gerichtet das Walzgut in seiner Lage im letzten Maßwalzkaliber stabilisiert.

Während man beim Stand der Technik, beispielsweise der DE 34 45 219 C2 versucht hat, die Stabilität des Walzgutes im drittletzten Walzensatz dadurch herzustellen, daß dem Walzgut ein sechseckiger Querschnitt erteilt wurde, dessen gerade Begrenzungslinien einem Drehen des Walzgutes entgegenwirkten, beschreitet die vorliegende Erfindung einen anderen Weg. Statt das Drehen des Walzgutes zu verhindern, schlägt die Erfindung Verfahrensmaßnahmen vor, die ein Drehen des Walzgutes im drittletzten Gerüst in einer bestimmten Richtung herbeiführen wollen, wobei diese Drehung gleichzeitig dadurch verhindert wird, daß im darauffolgenden Kaliber entsprechend entgegengesetzte Maßnahmen getroffen werden, die die gewollte Drehung zu kompensieren suchen. Im Ergebnis ergibt sich eine stabile Ausrichtung des Walzgutes in den beiden eng aufeinanderfolgenden Kalibern, so daß das Walzgut in stabiler Lage in das anschließende Fertigkaliber einläuft.

Eine Kalibrierung zur Durchführung des Verfahrens an einem gattungsgemäßen Walzwerk ist dadurch gekennzeichnet, daß die drei letzten Walzensätze als Maßwalzensätze zum Fertigwalzen mit geringer Stichabnahme mit Vor-, Zwischen- und Fertigrundkalibern versehen sind und die Vor- und Zwischenrundkaliber asymmetrische Kaliberquerschnitte aufweisen, indem jeweils eine an den Walzspalt anschließende Flanke einer Kaliberhälfte jedes Kalibers durch Vergrößerung ihres Radius geöffnet ist, wobei die geöffneten Flanken in beiden Kalibern auf verschiedenen Seiten der entsprechenden Kaliberhälfte angeordnet sind.

Die asymmetrisch vorgesehenen Erweiterungen der Kaliberquerschnitte in den Vor- und Zwischenrundkalibern bewirken das vorstehende Zentrieren des Walzgutes in den beiden aufeinanderfolgenden Kalibern dadurch, daß der infolge der Asymmetrie aufgezwungene Drall sich - bezogen auf die beiden Kaliber - aufhebt. Auf diese Weise wird es möglich, ein Fertigwalzen des Walzgutes in drei aufeinanderfolgenden Rundkalibern vorzunehmen, so daß das mit kreisrundem Querschnitt verlassende Walzgut ausgezeichnete Oberflächenqualitäten und Toleranzhaltigkeit aufweist.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Flankenwinkel zwischen Kalibergrund und Walzspalt zweier diametral gegenüberliegender Kaliberabschnitte eines Kalibers unterschiedlich sind. Aus diesem Vorschlag ergibt sich, daß der Walzspalt auf jeweils einer Kaliberseite außermittig liegt, so daß infolge der sich daraus ergebenden unterschiedlichen Durchmesser der Walze an den entsprechenden Flanken zusätzlich asymmetrische Verhältnisse entstehen, die zur Erzeugung des beabsichtigten Dralles mit jeweils umgekehrter Wirkrichtung des Vor- und Zwischenrundkalibers führen. Insgesamt ergibt sich also eine ausgezeichnete Führung des Walzgutes in der Kalibrierung Rund-Rund-Rund, die sich an die herkömmliche Ovalkalibrierung eines vorgeschalteten letzten Arbeitswalzensatzes anschließt.

Als Nebeneffekt der erfindungsgemäßen Kalibrierung, jedoch mit großer Bedeutung ergibt sich auch eine Verminderung der Kopf- und Fußverdickung des Walzgutes dadurch, daß das Material der verdickten vorderen und hinteren Enden in den geöffneten Flanken aufgenommen und im folgenden Walzstich des anschließenden Kalibers in definierter Lage verwalzt werden kann. Dadurch erhöht sich neben den bereits geschilderten Vorteilen auch die Produktivität des Walzwerkes dadurch, daß Endenverluste minimiert werden können.

Die Erfindung ist in Walzblöcken mit mindestens vier aufeinanderfolgenden Walzensätzen anwendbar, wobei das der erfindungsgemäßen Kalibrierung vorgeschaltete Walzenkaliber ein Arbeitskaliber ist. Eine Beschränkung hinsichtlich der Zahl der Walzgerüste nach oben ist durch die Erfindung nicht gegeben. Allerdings zeigt sich durch die Maßnahmen der Erfindung ein besonderer Vorteil darin, daß durch die Integration der aus drei Maßwalzkalibern bestehenden Maßwalzen in einen Fertigblock, das Einfädeln des Walzgutes in den ersten Maßwalzensatz dadurch erleichtert wird, daß die Einlaufgeschwindigkeit in den Fertigblock entsprechend der Anzahl der Arbeitsgerüste noch relativ niedrig ist. Somit sind Störungen, wie sie bei herkömmlichen, Fertigblöcken nachgeschalteten Kalibrierwalzwerken beim Einfädeln entstehen, sicher ausgeschaltet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nachfolgend erläutert:

In der Zeichnung sind die drei aufeinanderfolgenden erfindungsgemäßen Kaliber als Vorrundkaliber 1, Zwischenrundkaliber 2 und Fertigrundkaliber 3 bezeichnet. Das Vorrundkaliber 1 wird bestimmt durch die Anstellhöhe H1, den Drallwinkel d sowie durch den Nominalradius R1 und den Radius r1, deren Übergang durch den Freischneidwinkel e in Bezug auf die Walzachsen festgelegt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Radien ergibt sich sowohl für den Radius r1 als auch für den Nominalradius R1 ein Versatz der Radienmittelpunkte. Der Drallwinkel d legt den einseitigen Walzspaltversatz von der horizontalen Walzebene fest und bestimmt die Wirkrichtung und Größe des Dralles. Es sei darauf hingewiesen, daß die in den Zeichnungsfiguren erkennbare geringfügige Öffnung des Kalibers im Bereich der Walzenspalte üblich ist und mit dem Radius r1 der Erfindung nichts zu tun hat. Zur Darstellung der unterschiedlichen Flankenwinkel (Patentanspruch 3) sind diese beim Vorrund-Kaliber 1 eingetragen und mit A bis D bezeichnet. Erkennbar sind die diametral gegenüberliegenden Flankenwinkel A und E sowie B und D unterschiedlich, was den einseitigen Walzspaltversatz ergibt.

Das Zwischenrundkaliber wird in Analogie zum Vorrundkaliber 1 bestimmt durch die Anstellhöhe H2, den Drallwinkel c sowie durch den zum Mittelpunkt versetzten Nominalradius R2 und den Freiradius r2, deren Übergang durch den Freischneidwinkel b in Bezug auf die Walzachsen festgelegt ist. Der Drallwinkel c legt den einseitigen Walzspaltversatz von der horizontalen Walzebene fest und bestimmt die Größe des Drall's mit einer zum Vorrundkaliber umgekehrten Wirkrichtung.

Das Fertigrundkaliber 3 weist eine symmetrische Form mit zentrierter Walzmitte auf und ist durch den Durchmesser D, den Freiradius R und den Freischneidwinkel a gekennzeichnet.

Es hat sich gezeigt, daß günstige Ergebnisse beim erfindungsgemäßen Verfahren erzielbar sind, wenn der Drallwinkel d bzw. c in einer Größenordnung zwischen 5 und 30 Grad gewählt wird und der Freischneidwinkel e bzw. b zwischen 15 und 35 Grad beträgt. Die Gesamtabnahme vom Vorrund- zum Fertigrund-Maßkaliber beträgt vorzugsweise 12 Prozent.

Claims (3)

1. Verfahren zum Fertigwalzen von Draht und/oder Rundstahl auf einem im wesentlichen runde Maßwalzen aufweisenden kontinuierlich arbeitenden Fertigwalzblock mit mehreren dicht hintereinander angeordneten Arbeits- und Maßwalzensätzen, deren Walzebenen abwechselnd um 90 Grad gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch unsymmetrische Breitung des Walzgutes in den beiden, dem letzten Maßwalzensatz vorgeordneten Walzensätzen dem Walzgut ein Drall etwa gleicher Größe aufgezwungen wird, der in beiden Walzensätzen in seiner Wirkrichtung entgegengesetzt gerichtet das Walzgut in seiner Lage im letzten Maßwalzkaliber stabilisiert.

2. Kalibrierung für die im wesentlichen runde Kaliberquerschnitte aufweisenden Maßwalzen eines kontinuierlich arbeitenden Draht und/oder Rundstahl-Fertigwalzblockes zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mehreren dicht hintereinander angeordneten Arbeits- und Maßwalzensätzen, deren Walzebenen abwechselnd um 90 Grad gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drei letzten Walzensätze als Maßwalzensätze zum Fertigwalzen mit geringer Stichabnahme mit Vor-, Zwischen- und Fertigrundkalibern (1 bis 3) versehen sind und die Vor- und Zwischenrundkaliber (1 und 2) asymmetrische Kaliberquerschnitte aufweisen, indem jeweils eine an den Walzspalt anschließende Flanke einer Kaliberhälfte jedes Kalibers durch Vergrößerung ihres Radius (r1 und r2) geöffnet ist, wobei die geöffneten Flanken in beiden Kalibern auf verschiedenen Seiten der entsprechenden Kaliberhälfte angeordnet sind.

3. Kalibrierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenwinkel (A bis D) zwischen Kalibergrund und Walzspalt zweier diametral gegenüberliegender Kaliberabschnitte eines Kalibers unterschiedlich sind.