DE60020673T2 - Verfahren zum herstellen von warmgewalztem stahlblech - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren fair warmgewalztes Stahlblech zum Pressen eines langen Materials, wie eine Stranggussbramme, in einer Blech-Dickenrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe zum Beispiel US-A-3 333 452).
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • 1. Beim Warmwalzen eines dünnen Blechs, wie ein warmgewalztes Stahlblech wird eine Bramme 20 typischerweise durch ein Vorwalzwerk 7 gewalzt, um eine Zwischendicke zu erhalten (gewalztes Material wird in diesem Zustand als Vorblech bezeichnet) und wird anschließend durch ein Fertigwalzwerk 3 gewalzt, damit es die Dicke eines Endprodukts aufweist. Hierbei ist hinsichtlich der Abmessung der Bramme 20 die Größe eines Wärmeofens 13 zum Erwärmen der Bramme 20 eine obere Grenze. Die Folge ist, dass der Stahl, dessen Größe einem Stahlkonverter entspricht, normalerweise in zehn oder mehr Brammen 20 geteilt wird. Es ist anzumerken, dass die Bramme als warme Bramme oder einfach als ein dem Bedarf entsprechendes Material bezeichnet wird.
  • Ein Vorblech 20A, das von dem Vorwalzwerk 7 ausgebracht wird, weist einen Zunge oder Fischschwanz genannten Formfehler auf, der zwangsläufig an dem vorderen und dem hinteren Ende in höherem oder geringerem Grade entsteht ähnlich wie beim Walzen einer regelmäßigen Platte. Nebenbei bemerkt, bedeutet „Zunge" ein Formfehler, bei dem ein mittlerer Abschnitt am Ende in der Blech-Breitenrichtung in Form ähnlich einer Zunge hervorsteht. Der „Fischschwanz" bedeutet ein Formfehler, bei dem die beiden Kanten an dem Ende in der Blech-Breitenrichtung in Form ähnlich einem Fischschwanz hervorstehen. Da sowohl die Zunge als auch der Fischschwanz eine Breite aufweisen, die schmaler ist als die eines normalen Abschnitts, neigen sie dazu, leicht verformt zu werden.
  • Wenn diese Formfehler belassen werden wie sie bestehen, wird die Verformung in dem nächsten Schritt durch das Fertigwalzwerk 3 weiter beschleunigt, was ein Walzproblem verursachen kann. Die Formfehler werden deshalb auf der Stufe des Vorblechs 20A abgeschnitten und entfernt. Die Produktausbeute ist reduziert, weil der abgeschnittene und entfernte Abschnitt (der nachstehend als „unteres Knüppelende" bezeichnet werden wird), länger wird.
  • Das Fertigwalzwerk 3 ist ein kontinuierliches Walzwerk, das im Allgemeinen aus mehreren Gerüsten besteht und das Walzen zu einem Stahlband dünner Dicke mit einer darauf aufgebrachten Zugkraft ausführt. Ein von dem vorderen Ende des warmgewalzten Stahlblechs um ungefähr 100 Meter entfernter Abschnitt, der Fertigwalzen unterzogen worden ist, wird jedoch ohne darauf wirkende Zugkraft gewalzt, bis das vordere Ende die Haspelmaschinen 5a und 5b erreicht. Ferner muss das Walzen in diesem Zeitraum durchgeführt werden, indem die Walzgeschwindigkeit im Allgemeinen auf ungefähr die Hälfte von der im unveränderlichen Zustand (nach Erreichen der Haspelanlage) reduziert wird, da die Fortbewegung des vorderen Endes instabil wird, was auf das durch Zusammenstoss mit einer Trägerwalze oder Windstoss verursachte Anheben und dergleichen zurückzuführen ist.
  • Außerdem wird auch die Form eines hinteren Endes beeinträchtigt, weil die Zugkraft Null wird, nachdem es sich aus einem Endgerüst des Fertigwalzwerks 3 heraus bewegt. Ein solcher nichtstetiger Abschnitt ist typischerweise in Form und Material minderwertig gegenüber einem stetigen Abschnitt, weil die Abkühlung auf Grund der Temperatursenkung beim Transport oder eines Formfehlers ungleichmäßig wird. Da ein Walzproblem, welches infolge eines solchen Material- und Formfehlers oder auf Grund des durch den Formfehler bedingten Wickelns verursacht wird, das Auslastungsverhältnis senkt, kann dies ein ernster, ungünstiger Faktor für eine Verringerung der Ausbeute sein.
  • Zur Verbesserung der Ausbeute beim Fertigwalzen wurde ein Verfahren zur Verbindung mehrerer Vorbleche miteinander entwickelt, um das Fertigwalzen auszuführen. Zum Beispiel wird in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 84109–1992 ein Verfahren vorgeschlagen, durch welches das vordere Ende eines Vorblechs mit dem hinteren Ende eines vorhergehenden Vorblechs aufeinander folgend verbunden wird, so dass das Fertigwalzen zu mehreren Vorblechen kontinuierlich durchgeführt wird.
  • Mit diesem Verfahren nach dem Stand der Technik kann die Ausbeute des vorderen und des hinteren Endes (nichtstetige Abschnitte) verbessert werden, weil in Bezug auf das verbundene, vordere und hintere Ende ein dem unveränderlichen Zustand ähnliches Walzen möglich ist. Ferner kann, was den vorderen Endabschnitt betrifft, das Walzen mit der gleichen Walzgeschwindigkeit wie der im unveränderlichen Zustand (nachdem die Haspelanlagen erreicht sind) durchgeführt werden, wodurch die Walzleistung verbessert wird. Da mehrere Vorbleche miteinander verbunden werden, um gewalzt zu werden, kann darüber hinaus die Walzleistung im Vergleich zum diskontinuierlichen Walzen weiter verbessert werden.
  • Daneben werden auch andere Verfahren zum Herstellen eines langen Vorblechs wie ein Verfahren zum Verbinden mehrerer Brammen oder ein Verfahren zum direkten Walzen einer Stranggussbramme vorgeschlagen. Als das Verfahren zum Verbinden mehrerer Brammen wird in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 106403-1982 ein Verfahren vorgeschlagen, durch welches das vordere Ende einer Bramme mit dem hinteren Ende einer vorhergehenden Bramme aufeinander folgend verbunden wird, und die mehreren verbundenen Brammen durch eine Gruppe von Planetenwalzwerken zu einem Vorblech kontinuierlich gewalzt werden.
  • Außerdem wird in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 92103-1984 ein Verfahren vorgeschlagen, durch das eine Bramme, deren Größe einem Stahlkonverter entspricht, mit großem Dickenverringerungsgrad durch eine Walzmaschine zu einem Vorblech umgewandelt wird, um es so wie es ist um einen Bandring zuwickeln, und der Bandring dieses Vorblechs anschließend abgewickelt wird, um das Fertigwalzen durchzuführen. Ähnlich wird in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 85305-1984 ein Verfahren vorgeschlagen, durch welches eine von einer speziellen Stranggießmaschine (die als ein Gießkarussell bezeichnet wird) mit hoher Geschwindigkeit gegossenen Bramme durch Walzen zu einem Vorblech umgewandelt wird, es einmal aufgenommen wird, um in einer Wiederaufwickelmaschine aufgewickelt zu werden, und anschließend das Fertigwalzen ausgeführt wird.
  • Nach diesen herkömmlichen Verfahren kann das Schneiden des unteren Knüppelendes nur an dem vorderen und dem hinteren Ende des langen Vorblechs ausreichen, wobei das untere Knüppelende nicht bei jeder Bramme auftritt. Somit kann die Ausbeute ver bessert werden. Zusätzlich können mit dem Fertigwalzen nach diesen Verfahren Vorteile erzielt werden, ähnlich denen in dem Verfahren, durch welches mehrere Vorbleche miteinander verbunden werden, um Fertigwalzen durchzuführen.
  • Jedoch weisen die Verfahren im Stand der Technik die folgenden Probleme auf.
  • Zuerst muss in dem in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 84109-1992 offenbarten Verfahren ein Teil mit einer defekten Form an dem vorderen und dem hinteren Ende des Vorblechs abgeschnitten werden, um die mehrfachen Vorbleche zu verbinden. Daher bleibt das Problem der Verringerung der Ausbeute infolge einer Bildung des unteren Knüppelendes. Außerdem weist ein zusammengefügter Abschnitt der Vorbleche eine geringere Festigkeit als die jedes anderen Abschnitts auf, wobei ein Bruch an dem verbundenen Abschnitt in der Mitte des Fertigwalzens eine Unterbrechung der Fertigungslinie erzwingen kann. Darüber hinaus wird, weil die Vorbleche tatsächlich durch Schweißen verbunden sind, die Struktur des zusammengefügten Abschnitts rau und groß, was möglicherweise zur Entstehung eines Materialfehlers oder Oberflächenrisses führen kann.
  • Ferner ist es im Verfahren zum Verbinden mehrerer Brammen, das in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 106403-1982 offenbart ist, schwierig, die Brammen in einer kurzen Zeitdauer vollständig zu verbinden, da die Blechdicke der zu verbindenden Bramme groß ist. Selbst wenn sie in kurzer Zeitdauer verbunden werden, kann zusätzlich auf den verbundenen Abschnitt sowohl eine hydrostatische Druckkomponente als auch eine Zugbeanspruchung wirken, die das Abblättern der verbundenen Fläche verursachen, wenn das Fertigwalzen mit großem Dickenverringerungsgrad durchgeführt wird. Deshalb muss der Verringerungsgrad reduziert werden, wobei die Leistungsfähigkeit des Vorwalzens geringer wird.
  • Außerdem gibt es im Verfahren zum direkten Walzen einer Stranggussbramme, das in den offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 92103-1984 und 85305-1984 offenbart wurde, ein Problem, dass die Walzleistung auf Grund einer Begrenzung der Gießgeschwindigkeit reduziert ist. Gemäß letzterer Patentanmeldung ist bestimmt, dass die Gießgeschwindigkeit von 10 mpm als die Gießleistungsfähigkeit (Gewicht pro Zeiteinheit) möglich ist, es jedoch tatsächlich kein Beispiel gibt, von dem berichtet wird, dass das Giessen mit einer solchen hohen Geschwindigkeit einen Erfolg hinsichtlich des Arbeitsvorgangs und der Qualität erzielt hat.
  • Wie bei den herkömmlichen Verfahren ähnlich, wird im Verfahren zum direkten Walzen einer Stranggussbramme eine Walzgeschwindigkeit der Vorwalzwerks in einer Anfangsstufe höchstens wegen der Beschränkung der Gießgeschwindigkeit auf etwa mehrere m/min abgesenkt. Wenn diese Geschwindigkeit in eine Anzahl von Walzumdrehungen der Walzmaschine umgewandelt ist, wird sie ungefähr 1 U/min (1 min–1), was ein Walzen mit sehr kleiner Geschwindigkeit ist. Die Folge ist, dass eine Walze der Walzmaschine für eine lange Zeitdauer (mehrere Sekunden) in Kontakt mit einem Material kommt, das eine hohe Temperatur von ungefähr 1200°C aufweist. Deshalb kann mit nachteiliger Wirkung Rissbildung an der Oberfläche, Verformung oder Festfressen der Walze auftreten. Folglich kann, abgesehen von einer kleinen Anlage, das oben genannte Verfahren nicht in einer Anlage realisiert werden, in der warmgewalztes Stahlblech und dergleichen in großem Umfang hergestellt und mit einem Hochtemperaturwerkstoff umgegangen wird.
  • Wenn das Verfahren zum Wickeln des Vorblechs um den Bandring auf eine normale Warmwalzfabrik für dünnes Blech angewendet wird, wird angenommen, dass eine Größe des Bandrings für Vorbleche mit mehreren Produkt-Bandringen vergleichbar ist, was zu einem riesigen Bandring führt, dessen Gewicht ungefähr 100 Tonnen beträgt. Die Folge ist, dass nicht vermieden werden kann, dass die Aufrolleinrichtung wie eine Haspelanlage und dergleichen groß wird, was ein Problem darstellt angesichts der Einrichtungskosten, eines Raumes in der Fabrik und anderem.
  • 2. In einer Fertigungslinie für warmgewalztes Stahlblech (Warmbandstrasse) oder einer Fertigungslinie für stranggegossenes oder direkt gewalztes Stahlblech ist zwischen dem Wärmeofen oder der Stranggießmaschine und dem Vorwalzwerk eine Blech-Dickenpress-Vorrichtung vorgesehen, um die Bramme in Blech-Dickenrichtung zu pressen und zu schmieden. Die Folge ist, dass die warme Bramme durch die Blech-Dickenpress-Vorrichtung in Blech-Dickenrichtung gepresst wird, um eine Zielgröße der Blechdicke zu erhalten, und anschließend vorgewalzt wird. Dann wird an der Bramme Fertigwalzen angewendet. Eine solche Blech-Dickenpress-Vorrichtung und Verfahren sind zum Bei spiel in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 238401-1986 oder 274305-1990 offenbart.
  • Bei dem in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 238401-1986 offenbarten Blech-Dickenpressen wird das Blech-Dickenpressen jedoch ausgeführt, nachdem die Bramme zur Verringerung der Breite dem Walzen unterzogen wurde, wobei die dem Breitenverringerungswalzen unterzogene Bramme einen solchen Vorteil aufweist, dass zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens die Breite kaum zu einem ursprünglichen Wert zurückkehrt. Dieses Blech-Dickenpressen bestimmt jedoch nicht die Art einer Breitenverringerung, die an dem vorderen und dem hinteren Ende des Materials angewendet wird. Wenn die Bramme einfach dem Breitenverringerungswalzen vom vorderen Ende zum hinteren Ende unterzogen und anschließend längs der Blech-Dickenrichtung gepresst wird, dann wandeln sich das vordere Ende und das hintere Ende der Bramme zu ausgeweiteten Formen gemäß 1(b) um, wobei diese Teile in dem nachgeordneten Schritt abgeschnitten und entfernt werden müssen, wodurch die Ausbeute verringert wird. Beim früheren Blech-Dickenpressen bewirkt der hohe Verringerungsgrad zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens ferner eine Schwankung der Breite des stetigen Abschnitts nach dem Blech-Dickenpressen, selbst wenn das Walzen in Breitenrichtung vor dem Blech-Dickenpressen ausgeführt wird, ungeachtet dessen, dass Breitenwalzen ausgeführt/weggelassen wird. Darüber hinaus wird eine Überlappung (zweifach) oder eine Wulst, wie die in 1(c) dargestellte, in dem Querschnitt am vorderen Endkantenabschnitt in Längsrichtung gebildet, ungeachtet dessen, dass Breitenwalzen ausgeführt/weggelassen wird.
  • Andererseits ist beim Blech-Dickenpressen, das in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 274305-1990 offenbart ist, die Verringerungsgeschwindigkeit von Blechbreiten- und Blech-Dickenpressen sehr viel langsamer als die des Walzens, obwohl das Blech-Dickenpressen durchgeführt wird, nachdem die Bramme dem Breitendickenpressen unterzogen wurde. Deshalb ist eine Temperatursenkung der Bramme groß und das Blech-Dickenpressen damit unpraktisch.
  • Nach dem herkömmlichen Verfahren zum Blech-Dickenpressen für die warme Bramme wird die Bramme 20, wenn sie durch ein Werkzeug 6 gemäß 2(a) bis 2(d) in der Blech-Dickenrichtung gepresst wird, um einen unveränderlichen Vorschubgrad f zuge führt und ein sich anschließender Abschnitt dem Blech-Dickenpressen durch das Werkzeug 6 unterzogen. Diese wird um einen unveränderlichen Vorschubgrad f weiter zugeführt. Dieser Vorgang wird wiederholt. Eine Pressarbeitsfläche des Werkzeugs 6 wird durch einen parallelen Abschnitt 6a und einen geneigten Abschnitt 6b gebildet. Normaleweise wird eine einstufige Verjüngung angenommen. Oftmals wird das Werkzeug 6 verwendet, das einen Verjüngungswinkel θ von 10° bis 15° aufweist (typischerweise ist der Verjüngungswinkel 12°). Wenn die Bramme 20 dem Blech-Dickenpressen durch die Pressvorrichtung mit einem solchen Werkzeug 6 unterzogen wird, dann treten dort Vorwärtsdehnung und Rückwärtsdehnung auf, so dass die Bramme 20 gemäß 2(b) in Längsrichtung nach vorn und nach hinten gestreckt wird. In der Bramme, die eine solche entwickelte Vorwärtsdehnung und Rückwärtsdehnung aufweist, tritt in dem nichtstetigen Abschnitt in der verjüngt erweiterten Form eine Ausdehnung in der Breite auf, und am stetigen Abschnitt tritt auf Grund diskontinuierlicher Prozesse eine Breitenverteilung in wellenähnlicher Form auf.
  • Beim herkömmlichen Verfahren des Blech-Dickenpressens wird der Wert der Breitenausdehnung groß, wenn der Verjüngungswinkel θ klein ist, und außerdem besteht eine Tendenz, dass die Belastung groß wird. In diesem Falle ist die Breitenverteilung dW (= W' – W) klein. Obwohl eine Unterdrückung der Breitenausdehnung und der Belastungszunahme durch Vergrößerung des Verjüngungswinkels möglich ist, kann beim Pressen eine Gleitung des Materials mit nachteiliger Wirkung auftreten, die von einer Zunahme der Breitenverteilung und von Pressbedingungen abhängig ist.
  • Es gibt auch Mittel, um eine Verteilung der Umformung zu bewirken, indem eine Tandem-Blech-Dickenpress-Maschine mit mehreren Werkzeugen verwendet wird, um die Blechdicke in mehreren Stufen zu verringern, wobei dies aber zu einer komplizierten und kostspieligen Vorrichtung führt.
  • Außerdem wurde beim Stand der Technik im Falle einer Verringerung der Dicke der Bramme, die Bramme gezwungen, zwischen Walzen einer waagerechten Walzmaschine durchzulaufen und wurde einer Dickenverringerung durch Walzen unterzogen. Weil eine Dicke, die durch einmaliges Walzen verringert werden kann, klein ist, wurden jedoch mehrere waagerechte Walzmaschinen in mehrfachen Stufen vorgesehen, oder es wurde umgekehrtes Walzen zur Hin- und Herbewegung einer waagerechten Walzma schine genutzt. Ein solches Verfahren führt jedoch zu einer großtechnischen Anlage, großem Raum für die Montage und großer Temperatursenkung der zu walzenden Bramme. So wurde eine Dickenverringerungspresse zur Verringerung der Dicke entwickelt, indem in einem Takt gepresst wird. Wenn die Dicke jedoch größtenteils in einem Takt verringert wird, dehnt sich das reduzierte Volumen in der Breitenrichtung der Bramme aus, wodurch eine Formung in der Breitenrichtung erforderlich wird.
  • Die Japanische Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 235002-1986, offenbart eine Vorrichtung, die eine Breitenformung dadurch ausführt, dass auf der stromab gelegenen Seite einer Dickenverringerungspresse senkrechte Walzen vorgesehen sind. 3 ist eine Ansicht, die den grundlegenden Aufbau dieser Vorrichtung darstellt. In dieser Zeichnung ist eine Dickenverringerungspresse 21 zum Einschieben der Bramme 20 vorgesehen, um die in senkrechter Richtung angeordneten Werkzeuge 21a durch einen Zylinder 21b zu pressen, und ein Rund- und Verteilgesenk 22, das an der stromab gelegenen Seite der Dickenverringerungspresse 21 angeordnet ist, stellt Walzen 22a mit einem Bund an beiden quer gelegenen Enden der Bramme 20 in der senkrechten Richtung bereit und presst die Walzen 22a mit Bund in Querrichtung. An der stromab gelegenen Seite des Rund- und Verteilgesenks 22 ist eine normale Walzmaschine 23 vorgesehen. Mit dieser Anordnung wird die Bramme 20 durch die Dickenverringerungspresse 21 gepresst, um die Dicke zu verringern, wobei eine quer liegende Ausdehnung anschließend durch das Rund- und Verteilgesenk 22 korrigiert wird. Weil das quer verlaufende Pressen durch das Rund- und Verteilgesenk 22 einen profilierten Strang erzeugt, dessen Breitenkante dick wird, wird der profilierte Strang durch die an der stromab gelegenen Seite des Rund- und Verteilgesenks 22 angeordneten Walzmaschine 23 korrigiert.
  • In der Warmwalzanlage mit einer darin vorgesehenen Pressvorrichtung zur Verringerung der Blechdicke bewegt sich ein Verformungsmaterial wie eine Bramme in den vier Richtungen, wenn die Dicke des Verformungsmaterials verringert ist, weil ein durch Pressen erreichter Verringerungsgrad größer als der durch eine Walzmaschine erreichte ist. Beachtung ist besonders einem Endabschnitt der Breite zu schenken, der zu einer gewellten Form, die größer als die durch Walzen erreichte ist, geformt wird. Wenn der Endabschnitt in diesem Zustand durch eine Gruppe von Walzmaschinen, die an der stromab gelegenen Seite vorgesehen sind, gewalzt wird, wird diese gewellte Form wei ter verstärkt. Darum ist im Stand der Technik, wie in der obigen Patentanmeldung offenbart, ein durch eine senkrechte Walze gebildetes Rund- und Verteilgesenk an der stromab gelegenen Seite der Blech-Dickenverringerungs-Presse angeordnet, um die gewellte Form des Breitenendabschnitts zu korrigieren. Wenn jedoch ein durch die Dickenverringerungspresse erreichter Verringerungsgrad zunimmt, wird auch die an dem Breitenendabschnitt erzeugte gewellte Form groß. Selbst wenn die Leistungsfähigkeit des Rund- und Verteilgesenks erhöht wird, überschreitet seine Funktion die Grenze, und die ausreichende Korrektur ist unmöglich.
  • 3. Ferner wird das warmgewalzte Stahlblech allgemein aus einer warmen Bramme durch Walzen und dergleichen hergestellt. In den vergangenen Jahren ist ein Verfahren entwickelt worden, um an der warmen Bramme das Schmieden durch ein Werkzeug anzuwenden, das an einer Eingangsseite des Materials einen geneigten Abschnitt aufweist. Als Beispiel gibt es ein Verfahren zum Schmieden aus der Blech-Dickenrichtung, das dem Blech-Dickenpressen ähnlich ist.
  • 4 zeigt den Seitenriss von einem Teil eines allgemein üblichen Werkzeugs, das zum Schmieden der warmen Bramme verwendet wird. Es soll angemerkt werden, dass das Werkzeug aus einem Paar von Werkzeugen besteht, die senkrecht angeordnet sind, um die warme Bramme einzuschieben. 4 stellt jedoch der Bequemlichkeit halber nur das Werkzeug auf einer Seite dar.
  • Eine Seitenfläche des Werkzeugs 6 ist die Hauptbearbeitungsfläche, die gebildet wird durch einen parallelen Abschnitt 6a, der parallel zu einer Zuführrichtung des Materials liegt, einen verjüngten Abschnitt 6b, der zur Eingangsseite in Bezug auf die bewegliche Seite eines Materials geneigt ist und einen Übergangsbereich 6c zwischen dem parallelen Abschnitt 6a und dem verjüngten Abschnitt 6b. Hierbei beträgt ein Winkel θ des verjüngten Abschnitts 6b relativ zu dem parallelen Abschnitt 6a im Allgemeinen 10 bis 15 Grad.
  • Es wird jetzt mit Bezug auf die 5(a) bis 5(c) die Beschreibung hinsichtlich eines Verfahrens zum Schmieden der warmen Bramme durch Verwendung eines solchen Werkzeugs gegeben. Durch dieses Verfahren wird das Werkzeug relativ zur Längsrichtung des Materials (Bewegungsrichtung) in senkrechter Richtung bewegt, d.h. ein Spalt in der Blech-Dickenrichtung des Materials wird periodisch verändert, um anschließend das Material zu schmieden.
  • Zuerst wird das Werkzeug 6 gemäß 5(a) bezüglich der Bewegungsrichtung der warmen Bramme 20 in der senkrechten Richtung angeordnet, wobei die warme Bramme 20 anschließend dem Werkzeug 6 zugeführt wird (der n-te Durchlauf, vor dem Pressen). Dann wird die warme Bramme 20 gemäß 5(b) durch das Werkzeug 6 gepresst (der n-te Durchlauf, während des Pressens). Anschließend wird das Werkzeug 6 gemäß 5(c) von der warmen Bramme 20 weggenommen und die warme Bramme 20 dann um eine vorgegebene Länge (der n+1-te Durchlauf, vor dem Pressen) zugeführt. Es soll angemerkt werden, dass das Bezugszeichen H eine Blechdicke der warmen Bramme 20 vor dem Pressen kennzeichnet und h eine Blechdicke der warmen Bramme 20 nach dem Pressen in 5(b) bezeichnet.
  • Ferner gibt es neben dem in den 5 dargestellten Verfahren auch ein Verfahren, durch welches das Material während des Pressens, ähnlich einem wandernden Material, kontinuierlich bewegt wird, und sich das Werkzeug in Längsrichtung bewegt, um eine Relativgeschwindigkeit zu dem Material zu reduzieren.
  • Im oben beschriebenen Schmiedeverfahren kann jedoch während des Pressens eine Gleitung auftreten, was ein betriebliches Problem ist. Das heißt, in dem Fall, dass die warme Bramme 20 aus dem Zustand vor dem Pressen gemäß 6(A) gepresst wird, tritt da ein Phänomen auf, dass sich die warme Bramme 20 gemäß 6(B) rückwärts bewegt, ohne gepresst zu werden. Wenn eine Gleitung erzeugt wird, wird die warme Bramme 20 nicht einem Vorgang für einen genau festgelegten Vorschubgrad unterzogen. Deshalb muss mehrmaliges Pressen verstärkt werden, was die Arbeitsleistung senkt. Darüber hinaus verbleibt auf der Oberfläche der warmen Bramme eine Spur, die die Oberflächenqualität eines Produktes verschlechtern kann.
  • Die Japanische Gebrauchsmusteranmeldung, Veröffentlichung Nr. 5201–1993 offenbart ein Presswerkzeug, das auf seiner mit der Seitenfläche der Bramme in Kontakt kommenden Oberfläche eine Ausnehmung, einen Vorsprung oder eine Bohrung bildet, und den Reibungskoeffizient erhöht, um eine Gleitung zu verringern. Im Falle dieses Gebrauchsmusters sind die Kosten für eine Bearbeitung des Werkzeugs hoch, oder die Häufigkeit, das Werkzeug zu ersetzen, ist wegen der Nichtverfügbarkeit des Werkzeugs infolge von Abnutzung einer verschlissenen Ausnehmung hoch. Darüber hinaus kann dies beim Schmieden des Materials, insbesondere in der Blech-Dickenrichtung, ohne weiteres eine Spur verursachen, weil die auf der Werkzeugoberfläche befindliche Ausnehmung oder der Vorsprung auf die Oberfläche des Materials übertragen wird.
  • Die Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 122706–1997, offenbart ein Verfahren zur Erfassung von Gleitung, um eine Presse zu dimensionieren, durch welches eine Gleitung von einer Pressenbelastung oder dem Vorschubgrad einer Trägerwalze erfasst und der Transport eines Materials erneut gestartet wird, um einen genau festgelegten Vorschubgrad zu erhalten, wenn eine Gleitung auftritt. Wenn ein Material aus der Blech-Dickenrichtung geschmiedet wird, weist die vorhandene Erfindung jedoch das Problem auf, dass eine beliebige Beschädigung an der Materialoberfläche nicht vermieden werden kann.
  • Außerdem wird beim herkömmlichen Blech-Dickenwarmpressen gemäß 5(a) bis 5(b) der Spalt des Werkzeugs 6 in einer Richtung (nämlich die Blech-Dickenrichtung des Materials) senkrecht zur Längsrichtung des Materials (Bewegungsrichtung) beim Zuführen der warmen Bramme 20 periodisch verändert, wodurch die Blechdicke der warmen Bramme 20 auf die Blechdicke des Produkts geschmiedet wird. Jedoch kann sich die warme Bramme 20, z.B. des wandernden Typs, auch beim Pressen, ständig in der Längsrichtung bewegen, und das Werkzeug 1 kann sich in der Längsrichtung bewegen, um die Relativgeschwindigkeit in Bezug auf die warme Bramme 20 zu verringern. Wenn das Werkzeug 6 zum Pressen der warmen Bramme 20 verwendet wird, streckt sich die warme Bramme 20 zu der stromauf gelegenen Stirnseite (Eingangsseite des Werkzeugs) und der stromab gelegenen Stirnseite (Ausgangsseite des Werkzeugs) in Längsrichtung gemäß 5(b). Längenzunahmen des Materials an den beiden Enden werden als Rückwärtsdehnungsgrad RW bzw. Vorwärtsdehnungsgrad FW bezeichnet.
  • Um die Belastung zu verringern und zur gleichmäßigen Umwandlung in Verbindung mit einer Dimensionierung der Presse wird im herkömmlichen Verfahren ein Schmiermittel auf die gesamte Oberfläche des Werkzeugs vom verjüngten Abschnitt 6b zum parallelen Abschnitt 6a zugeführt, so dass der Reibungskoeffizient des Werkzeugs 6 bezüglich der warmen Bramme 20 verringert und die Belastung herabgesetzt werden kann.
  • Im Verfahren nach dem Stand der Technik tritt jedoch zwischen dem Werkzeug 6 und der warmen Bramme 20 Gleitung auf, und folglich kann das Material nicht wirtschaftlich gepresst werden. Außerdem senkt die Reduzierung des Reibungskoeffizienten den Vorwärtsdehnungsgrad FW, wobei mehrmaliges Pressen zunimmt, was die Produktionsleistung verringert.
  • Obwohl das oben beschriebene, herkömmliche Verfahren verwendet werden kann, um das Blech-Dickenpressen mit einem großen Verringerungsgrad durchzuführen, so dass eine Verziehung der Blechdicke über die Blechbreite des Materials nicht kleiner als 0,5 wird, wird darüber hinaus die Überlast zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens auf die Walzmaschine aufgebracht. Zum Beispiel wird nach vorläufigen Berechnungen durch die jetzigen Erfinder im Falle des Schmiedens einer Bramme aus weichem Stahl mit der Blechdicke von 250 mm (oder 256 mm) auf 100 mm die Überlast von ungefähr 5 Tonnen auf die Walzmaschine unter dem Aspekt einer Last (Breitenlast) pro Einheitsbreite (1 mm) aufgebracht. Wenn dies auf die warmgewalzte Bramme angewendet wird, um eine Umwandlung durchzuführen, wird eine Last von ungefähr 5000 Tonnen erzeugt. Deshalb wird eine sehr große Last auf die Press-Walzmaschine aufgebracht. Wenn die Press-Walzmaschine unter einer solchen Überlast genutzt wird, wird die Häufigkeit von auftretenden Störungen der Press-Walzmaschine hoch, wodurch die Lebensdauer verringert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • 1. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die verschiedenen, oben beschriebenen Probleme zu lösen. Das heißt, eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen, das zum Herstellen eines langes Vorblechs geeignet ist, ohne Vorbleche oder Brammen zusammenzufügen.
  • Eine Vorrichtung zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen umfasst vorzugsweise: eine Vorbearbeitungsanlage zum Durchführen eines Dickenverringerungsprozesses an einer warmen Bramme, die zum Beispiel durch eine Stranggießanlage gegossen wurde, um ein Vorblech zu erhalten; eine Fertigwalzwerk-Gruppe zum Walzen des durch die Vorbearbeitungsanlage erhaltenen Vorblechs, um ein warmgewalztes Stahlblech mit einer vorgegebenen Blechdicke zu erlangen; und eine Haspelanlage zum Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs, wobei diese Elemente in der erwähnten Reihenfolge angeordnet sind, in der die Vorbearbeitungsanlage Schmiedeeinrichtungen enthält, die ein Paar von Werkzeugen verwenden, von denen jedes an der Eingangsseite einen geneigten Abschnitt und an der Ausgangsseite einen flachen Abschnitt als wenigstens einen Teil der Dickenverringerungs-Bearbeitungseinrichtung enthält, und auf der stromauf gelegenen Seite der Dickenverringerungs-Schmiedeeinrichtung eine Breitenverringerungseinrichtung vorgesehen ist.
  • Außerdem ist nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen vorgesehen, umfassend: einen Vorwalz-Bearbeitungsschritt zum Durchführen eines Dickenverringerungsprozesses an einer Stranggussbramme mit einer Blechdicke H, um ein Vorblech zu erhalten; einen Fertigwalz-Bearbeitungsschritt zum Walzen des Vorblechs, um ein warmgewalztes Stahlblech mit einer vorgegebenen Blechdicke zu erhalten; und einen Wickelschritt zum Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs nach dem Abkühlen, wobei der Vorwalz-Bearbeitungsschritt wenigstens teilweise einen Blech-Dickenpress-Bearbeitungsschritt einen Blech-Dickenpress-Bearbeitungsschritt einschließt, durch den ein Paar von Werkzeugen, von denen jedes einen geneigten Abschnitt an einer Eingangsseite und einen flachen Abschnitt an einer Ausgangsseite aufweist, und ein Blechdicken-Verringerungsgrad r nicht kleiner als 30% ist, und eine Breitenverringerung, deren Grad, der für den Blech-Dickenrichtungs-Press-Verringerungsgrad r erforderlich ist, durch den Ausdruck: Breitenverringerungsgrad = {(H/4) × (0,36 – r) / 0,36, 0}bestimmt wird.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Stranggussbramme in Blech-Dickenrichtung als eine vorläufige Stufe des Vorwalzens gepresst, anstatt Walzen durchzuführen. In diesem Fall wird der Blech-Dickenrichtungs-Verringerungsgrad r mit nicht mehr als 0,3 bestimmt hinsichtlich eines Entstehungsverhältnisses für innere Fehler, wie ein Gießfehler.
  • Anschließend wird ein in 4 gezeigtes Paar senkrechter Werkzeuge 6 verwendet, von denen jedes einen verjüngten Abschnitt 6b an einer Eingangsseite und einen parallelen Abschnitt 6a an einer Ausgangsseite aufweist, um den Blech-Dickenpress-Prozess durchzuführen. Der verjüngte Abschnitt 6b ist an der Eingangsseite des Werkzeugs 6 vorgesehen, um am Ende des Werkzeugs 6 auf der Oberfläche eines Materials keine Stufe zu erzeugen. Ein Material, das mit dem verjüngten Abschnitt 6b an der Eingangsseite des Werkzeugs in Kontakt kommt, weist ein Verringerungsgrad r auf, das sich ständig verändert. Dieses Verhältnis ist im parallelen Abschnitt 6a nicht kleiner als 0,3 und wird Null (r = 0) in einem kontaktlosen Abschnitt. Folglich kann ein Problem wie Risse auf der Oberfläche auf Grund der Erzeugung einer Stufe vermieden werden.
  • Wenn die Dicke des Materials durch einen Blech-Dickenpress-Prozess verringert wird, wird die Verringerungsformänderung in Blech-Dickenrichtung des Materials verteilt. Die Verteilung wird im mittleren Abschnitt der Blechbreite, in dem die ebene Formänderung beobachtet werden kann, groß, während die Verteilung am hinteren Blechabschnitt, in dem die eine Verformung in der Breite bewirkende, ebene Formänderung beobachtet werden kann, klein ist. Folglich ist unter Beurteilung des Einflusses einer Verbesserung der inneren Qualität durch Verwendung eines Maximalwerts der Verteilung der Verringerungsformänderung der Einfluss einer Verbesserung der inneren Qualität am hinteren Blechabschnitt klein.
  • Deshalb wird eine Verringerung in Breitenrichtung vor dem Blech-Dickenpress-Prozess ausgeführt und am hinteren Blechabschnitt eine große Blechdicke, die profilierter Strang genannt wird, ausgebildet. Darüber hinaus wird die Blech-Dickenpress-Bearbeitung nach Erhöhung der Blechdicke des hinteren Blechabschnitts bewirkt. Die Folge ist, dass die Verringerungsformänderung am hinteren Blechabschnitt erhöht werden kann, um den Einfluss einer Verbesserung der inneren Qualität zu gewähren, die der am mittleren Blechabschnitt entspricht.
  • Außerdem ist nach Anspruch 2 ein Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen vorgesehen, wobei eine Kontaktlänge L des parallelen Abschnitts des Werkzeugs in einer Längsrichtung in einen Bereich des 0,2 bis 0,4-fachen der Blechdicke der Bramme an der Eingangsseite an einem vorderen Ende der Bramme fällt, wenn ein Paar Werkzeuge, von denen jedes an einer Eingangsseite einen geneigten Abschnitt und an einer Ausgangsseite einen parallelen Abschnitt enthält, verwendet wird, um einen Blech-Dickenpress-Prozess durchzuführen mit einem Verringerungsgrad in einer Blech-Dickenrichtung von nicht weniger als 30% bezüglich einer Stranggussbramme, und kontinuierliches Vorwalzen sowie anschließendes Fertigwalzen an der Bramme, die dem Blech-Dickenpress-Prozess unterzogen worden ist, angewendet werden, wodurch ein warmgewalztes Stahlblech erhalten wird.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Stranggussbramme als eine vorläufige Stufe des Vorwalzens in der Blech-Dickenrichtung gepresst, anstatt dem Walzen unterzogen zu werden. Der Verringerungsgrad des Blech-Dickenpressens ist so festgelegt, dass es hinsichtlich eines Entstehungsverhältnisses für innere Fehler, wie ein Gießfehler, nicht weniger als 30% beträgt. Wenn der Verringerungsgrad so festgelegt ist, dass er auf diese Weise nicht weniger als 30% beträgt, kann das Entstehungsverhältnis für innere Fehler auf 0,01 % oder weniger verringert werden.
  • Ähnlich dem Walzprozess bewirkt der Blech-Dickenpress-Prozess, dass der mittlere Abschnitt der Blechdicke von den beiden Seiten nach vorn vorsteht (Bildung einer Wulst 28) oder an einem hinteren Abschnitt des Materials oder insbesondere an dem vorderen Ende nachgibt, so dass sich die äußeren Flächen am hinteren Abschnitt überlappen (Bildung einer Überlappung 27). Der so verformte Abschnitt muss als ein unteres Knüppelende auf der Stufe eines Vorblechs nach dem Vorwalzen abgeschnitten und entfernt werden. Insbesondere kann diese Überlappung ein umgelegtes Blech gemäß 16(a) verursachen, wenn die Überlappung 27 am vorderen Ende der warmen Bramme 20 gebildet wird. Deshalb muss die Überlappung vollständig entfernt werden.
  • Die jetzigen Erfinder haben eifrig Untersuchungen über eine Verformung der warmen Bramme an dem vorderen Ende angestellt und herausgefunden, dass sich das Verformungsverhalten des vorderen Endes in Abhängigkeit von den Bedingungen des Blech-Dickenpress-Prozesses ändert. Vor allen Dingen erhöht sich als Tendenz im Ganzen das Entstehungsverhältnis der in 16(a) gezeigten Überlappung 27, wenn der verjüngte Abschnitt 6b des Werkzeugs mit dem vorderen Ende der Bramme in Kontakt kommt. Wenn der parallele Abschnitt 6a des Werkzeugs mit dem vorderen Ende der Bramme in Kontakt gebracht wird, kann sowohl die Überlappung 27 als auch die Wulst 28 gemäß 16(c) auftreten.
  • Die Folge der Untersuchung ist, dass die jetzigen Erfinder herausgefunden haben, dass sowohl eine Größe der Überlappung 27 (Länge in Längsrichtung der Bramme) als auch eine Größe der Wulst 28 eingestellt werden kann, indem eine Länge L (die nachstehend als „Kontaktlänge L" bezeichnet werden wird) des vorderen Endes der Bramme, das mit dem parallelen Abschnitt 6a des in 15 dargestellten Werkzeugs in Kontakt kommt, verwendet wird. Das heißt, gemäß 17 wird die Überlappung 27 ohne weiteres in einem Bereich gebildet, wo die Kontaktlänge L kurz ist. Die Häufigkeit einer Bildung und die Größe der Überlappung 27 nehmen ab, wenn die Kontaktlänge L lang wird. Im Gegensatz dazu nehmen die Häufigkeit einer Bildung und die Größe der Wulst 28 zu, wenn die Kontaktlänge L lang wird. Deshalb können die Häufigkeiten einer Bildung der Überlappung 27 und der Wulst 28 auf ein niedriges Niveau gesenkt werden, in dem die Kontaktlänge L entsprechend eingestellt wird. Außerdem können Größen dieser nichtstetigen Verformungsabschnitte (Länge in einer Durchlaufrichtung) kürzer werden.
  • Darüber hinaus haben die jetzigen Erfinder als Folge der eifrigen Untersuchung sichtbar werden lassen, dass eine Verformung des vorderen Endes der Bramme größtenteils sowohl von der Blechdicke H der warmen Bramme 20 als auch von der Kontaktlänge L abhängig ist. Auf der Basis dieser Informationen haben die jetzigen Erfinder das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vervollständigt, durch welches die Kontaktlänge L und die Blechdicke H verwendet werden, um eine Verformungsgröße am vorderen Ende der Bramme (die Überlappung 27 und die Wulst 28) zu bestimmen.
  • 17 zeigt denen Ergebnis. In 17 stellt eine waagerechte Achse das Verhältnis L/H der Kontaktlänge und der Blechdicke dar, und eine senkrechte Achse veranschaulicht die Überlappungslänge L1 und die Wulstlänge L2. 17 ist ein charakteristisches Diagramm, das ein Ergebnis der Prüfung des Einflusses der Kontaktlänge L und der Blechdicke H auf die Überlappungslänge L1 und die Wulstlänge L2 darstellt. In der Abbildung gibt ein weißes Dreieck die Bildung der Überlappung 27 an, während ein weißes Quadrat die Bildung der Wulst 28 angibt. Außerdem entspricht die Kurve E in der Abbildung einer charakteristischen Linie, die durch Integrieren von Bereichen, in denen die Wulst 27 häufig auftritt, durch die Methode der kleinsten Quadrate erhalten wird.
  • Wie aus 17 ersichtlich ist, wird die Abmessung L1 der Überlappung 27 lang, wenn das Verhältnis UH der Kontaktlänge L zur Blechdicke H kleiner wird. Im Gegensatz dazu wird die Abmessung L2 der Wulst 28 lang, wenn das Verhältnis L/H groß wird. Obwohl die Überlappung 27 oder die Wulst 28 gebildet wird, wird angenommen, dass diese Entstehung in einem dazwischen liegenden Bereich durch Unregelmäßigkeiten der Temperaturverteilung verursacht wird.
  • Wenn ein Bereich, in dem die Häufigkeiten einer Entstehung sowohl der Überlappung 27 als auch der Wulst 28 in dem dazwischen liegenden Bereich abnimmt, von 17 erhalten wird, dann ist das Verhältnis UH in diesem Bereich nicht kleiner als 0,2 und nicht mehr als 0,4. Darauf basierend steuert das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung die Blech-Dickenpress-Bearbeitung des vorderen Endes der Bramme in einer solchen Art und Weise, dass das Verhältnis UH in den Bereich von 0,2 bis 0,4 fällt.
  • Außerdem wird die Häufigkeit einer Entstehung der Überlappung 27 größer, wenn das Verhältnis UH Null ist, d.h. wenn das vordere Ende der Bramme 20 nicht am parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs anstößt, jedoch mit dem verjüngten Abschnitt 6b in Kontakt kommt. Im praktischen Betrieb verrutscht die warme Bramme 20, wenn das vordere Ende der Bramme mit dem geneigten Abschnitt des Werkzeugs in Kontakt kommt, ähnlich wie im Falle eines Klemmfehlers im Walzprozess. Das wird nicht vorgezogen, weil der Pressvorgang nicht glatt vorwärts schreitet. Wie im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Einstellen des Verhältnisses UH im Bereich von 0,2 bis 0,4 bessere Ergebnisse hinsichtlich der Arbeitseigenschaft erreichen.
  • Außerdem kann nach der vorliegenden Erfindung durch Vorwalzen eine ausgezeichnete Form erwartet werden, weil eine Verformung des vorderen Endes der Bramme durch Pressbedingungen gesteuert werden kann. Im Allgemeinen verändert sich die Form des vorderen Endes der Bramme nach dem Walzen weitgehend infolge einer Temperaturverteilung der Bramme, wobei die Überlappung 27 auftritt, wenn ein Kantenabschnitt der Bramme übermäßig erwärmt wird. Im Gegensatz dazu kann eine Entstehung der Wulst 28 nicht vermieden werden, wenn die Oberflächentemperatur der Bramme gesenkt wird. Folglich wird, wenn der Eckabschnitt der Bramme 20 überhitzt ist, nach der vorliegenden Erfindung die Kontaktlänge L länger eingestellt, um eine Entstehung der Überlappung 27 zu unterdrücken und die Überlappungsgröße L1 möglichst gering zu halten. Andererseits wird die Kontaktlänge L kürzer eingestellt, wenn die Oberflächentemperatur der Bramme 20 gesenkt wird, um eine Entstehung der Wulst 28 zu unterdrücken und die Wulstgröße L2 möglichst gering zu halten.
  • Darüber hinaus ist nach der vorliegenden Erfindung ein in Anspruch 3 definiertes Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen vorgesehen, bei dem ein Press-Prozess mit einem Verringerungsgrad von nicht kleiner als 0,5 auf eine Stranggussbramme in einer Blech-Dickenrichtung angewendet wird, indem ein Paar Werkzeuge verwendet wird, von denen jedes an einer Eingangsseite einen geneigten Abschnitt und an einer Ausgangsseite einen flachen Abschnitt enthält, Bedingungen des Press-Prozesses zu diesem Zeitpunkt in einem die folgende Ungleichung erfüllenden Bereich eingestellt werden, die durch eine Kontaktlänge L des geneigten Abschnitts des Werkzeugs und ein Material in einer Längsrichtung, eine Zuführgröße f, eine Plattenbreite W vor dem Bearbeiten, ein durch den parallelen Abschnitt des Werkzeugs zu bearbeitendes Volumen V, eine Plattenbreite an der Ausgangsseite h und eine Verringerungsformänderung ε dargestellt werden, wobei das Vorwalzen kontinuierlich an der Bramme nach dem Press-Prozess angewendet wird und anschließend das Fertigwalzen an derselben angewendet wird, um ein warmgewalztes Stahlblech zu erhalten: εL/W < A (1) Vε/(Wfh) < B (2)wobei A und B Konstanten sind.
  • Die vorliegende Erfindung führt an einer Stranggussbramme Pressen in Blech-Dickenrichtung als vorbereitende Stufe des Vorwalzens durch, anstatt Walzen auszuführen. In diesem Fall wird der Verringerungsgrad so festgelegt, dass er hinsichtlich eines Entstehungsverhältnisses für innere Fehler, wie ein Gießfehler, nicht kleiner als 0,5 ist. Wie später beschrieben wird, ist es wünschenswert, dass das Entstehungsverhältnis für innere Fehler auf 0,001 % oder kleiner eingestellt wird, um die hohe Qualität zu erhalten. In der vorliegenden Erfindung drückt das Einstellen des Verringerungsgrades auf nicht kleiner als 0,5 das Entstehungsverhältnis für innere Fehler auf 0,001 % oder weniger.
  • Obwohl von einem Paar Werkzeuge jedes an einer Eingangsseite einen geneigten Abschnitt und an einer Ausgangsseite einen flachen Abschnitt aufweist, werden sie an schließend verwendet, um den Press-Prozess durchzuführen. Der geneigte Abschnitt ist an der Eingangsseite des Werkzeugs vorgesehen, um zu verhindern, dass eine Stufe auf dem Material an einem Ende des Werkzeugs gebildet wird. Am Abschnitt, der mit dem geneigten Abschnitt des Werkzeugs an der Eingangsseite in Kontakt gekommen ist, ändert sich der Verringerungsgrad im flachen Abschnitt ständig von 0,5 oder darüber auf 0 im berührungslosen Abschnitt, und daher kann ein Problem wie ein Riss auf der Oberfläche infolge der Entstehung einer Stufe vermieden werden.
  • Da die Blechbreite eines Materials durch den Press-Prozess inzwischen zugenommen hat, ist es wünschenswert, ihre zunehmende Größe so viel wie möglich zu unterdrücken. Im Ergebnis einer gewissenhaften Prüfung von Faktoren, die eine zunehmende Größe der Blechbreite beeinflussen, wurde herausgefunden, dass ein Seitenverhältnis des mit dem geneigten Abschnitt des Werkzeugs in Kontakt kommenden Materials, d.h. ein Verhältnis L/W der Kontaktlänge L in der Längsrichtung und der Blechbreite W in hohem Maße Einfluss ausübt. Es wurde entdeckt, dass die zunehmende Größe der Blechbreite im Wesentlichen durch ein Produkt dieses Verhältnisses L/W und der Verringerungsformänderung ε eingestellt werden kann wie es später beschrieben wird. Deshalb kann das Einstellen des Wertes ε L/W auf einen festen Wert A oder kleiner zur Unterdrückung einer zunehmenden Größe der Plattenbreite auf einen vorbestimmten Wert ausreichen. Wenn dies durch eine Formel dargestellt wird, wird der oben beschriebene Ausdruck (1) erhalten.
  • Hinsichtlich der Blechbreite in Längsrichtung wurde sichtbar, dass sie auf Grund eines Unterschiedes in einer Position, in der das Material mit dem Werkzeug in Kontakt gebracht wird, leicht schwankt. Im Ergebnis einer Prüfung von diese Schwankung der Blechbreite beeinflussenden Faktoren wurde herausgefunden, dass die Schwankung dem Bearbeitungsstatus zugeordnet ist, der aus dem flachen Abschnitt des Werkzeugs erhalten wird. Es wurde folglich entdeckt, dass die Schwankung der Blechbreite im Verhältnis ist zur Verringerungsformänderung, die nur durch den flachen Abschnitt und die gesamte Verringerungsformänderung erhalten wird.
  • Die nur durch den flachen Abschnitt erhaltene Bearbeitungsformänderung kann durch den Bearbeitungsgrad eines Abschnitts, der durch den flachen Abschnitt bearbeitet wurde und die Blechbreite h nach dem Bearbeiten beurteilt werden. Dieser Beareitungs grad kann als mittlerer Wert ausgedrückt werden, indem das Verhältnis eines Volumens V und eines Bereiches des Abschnitts, der durch den flachen Abschnitt bearbeitet wird, verwendet wird. Weil der Bereich eines durch den flachen Abschnitt bearbeiteten Abschnitts das Produkt der Plattenbreite W und des Vorschubgrades f ist, kann ein Bearbeitungsgrad des durch den flachen Abschnitt bearbeiteten Abschnitts als V/(Wf) ausgedrückt werden.
  • Die Folge ist, dass die nur durch den flachen Abschnitt bewirkte Bearbeitungsformänderung V/(Wf)/h oder V/(Wfh) ist. Es wurde herausgefunden, dass eine Schwankungsgröße der Blechbreite im Wesentlichen durch ein Produkt Vε/(Wfh) des Verhältnisses V/(Wfh) und der Verringerungsformänderung ε eingestellt werden kann, wie es später beschrieben werden wird. Im Grunde kann die Einstellung des Wertes Vε/(Wfh) auf einen festen Wert B oder kleiner zur Unterdrückung des Schwankungswertes der Blechbreite auf eine vorgegebenen Wert ausreichen. Wenn dies durch eine Formel ausgedrückt wird, wird der oben beschriebene Ausdruck (2) erhalten.
  • 2. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Blechbreiten-Pressvorrichtung und eines Verfahrens, die geeignet sind: (1) wirksam zu verhindern, dass an dem vorderen und dem hinteren Ende eine Erweiterung erzeugt wird, eine Breitenverteilung im stetigen Abschnitt zu verhindern, und wirksam eine Überlappung (zweifach) am Kantenabschnitt des vorderen Endes eines Materials zu verhindern; (2) eine Breitenverteilung dw möglichst gering zu halten und eine Zunahme der Belastung während des Pressens zu unterdrücken, auch wenn das Material mit einem hohen Verringerungsgrad gepresst wird; und (3) eine Ausdehnung der Bramme in Breitenrichtung zu modifizieren, auch wenn Pressen mit einer großen Dickenverringerung verwendet wird.
  • Wenn die in 1(a) dargestellte Bramme 20 dem Blech-Dickenpressen unterzogen wird, wird ein diskontinuierlicher Prozess ausgeführt, durch den die Dicke in Übereinstimmung mit jedem unveränderlichen Segment verringert wird. Deshalb werden das vordere und das hintere Ende 20a der Bramme zu der erweiterten Form gemäß 1(b) verformt. Außerdem wird am mittleren Abschnitt der Breite im Längsschnitt des vorderen Endes der Bramme in Abhängigkeit von den Pressbedingungen eine Wulst oder eine Überlappung (zweifach) ausgebildet. Die Verhinderung einer solchen Verformung ist in einem gewissen Grad durch das Einstellen der Pressbedingungen möglich. Jedoch wird die Überlappung unabhängig von den Pressbedingungen an einem Eckenabschnitt des vorderen und des hinteren Endes ausgebildet wie es rechts in 1(c) dargestellt ist, wobei die Überlappung in dem späteren Schritt ausgeschnitten und entfernt werden muss.
  • Als Gegenmaßnahme haben die jetzigen Erfinder eifrige Untersuchungen über einen Mechanismus zur Bildung einer Verformung in einem nichtstetigen Abschnitt angestellt und folglich die vorliegende Erfindung vervollständigt wie es nachstehend beschrieben wird.
  • Das heißt, um die zweite Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der in Anspruch 4 definierten, vorliegenden Erfindung ein Blech-Dickenpress-Verfahren zum Pressen eines im Wesentlichen rechteckigen Materials in einer Breitenrichtung zur Verfügung gestellt, um die Breite einzustellen, bevor Blech-Dickenpressen an dem im Wesentlichen rechteckigen Material in der Blech-Dickenrichtung durchgeführt wird, indem ein Werkzeug verwendet wird, das eine Hauptbearbeitungsfläche aufweist, die an einer Eingangsseite aus wenigstens einem geneigten Abschnitt und einem parallelen Abschnitt besteht, der sich dem geneigten Abschnitt anschließt, in Bezug zu dem im Wesentlichen rechteckigen Material, wobei wenigstens eines von dem vorderen und dem hinteren Ende des im Wesentlichen rechteckigen Materials vorgeformt ist.
  • Außerdem kann nach der in Anspruch 5 definierten, vorliegenden Erfindung in einem solchen Fall eine nichtstetige Breitenänderungsgröße ΔW und eine nichtstetige Länge ΔL, die in wenigstens einem des vorderen Endes und des hinteren Endes des Materials durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird, vorhergesagt werden, indem die folgenden Ausdrücke verwendet werden, wobei das vordere Ende des im Wesentlichen rechteckigen Materials auf der Basis dieser Vorhersage zuvor geformt werden kann:
    ΔWH = f1 (W, ε, Ldt), ΔWT = f2 (W, ε, Ldt)
    ΔLH = g1 (W, h, Ldt) ΔLT = g2 (W, H, Ldt)
    wobei ΔWN einen vorhergesagten, nichtstetigen Breitenänderungsgrad, der durch das Blech-Dickenpressen am vorderen Ende in einer Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; ΔWT einen vorhergesagten, nichtstetigen Breitenänderungsgrad, der durch das Blech-Dickenpressen am hinteren Ende in einer Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; ΔLH eine vorhergesagte, nichtstetige Länge, die durch das Blech-Dickenpressen am vorderen Ende in der Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; ΔLT eine vorhergesagte, nichtstetige Länge, die durch das Blech-Dickenpressen am hinteren Ende in der Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; H eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials an einer Press-Eingangsseite, h eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials an einer Press-Ausgangsseite; ε (= log[H/h]) eine Blech-Dickenformänderung; Ldt eine Kontaktlänge des Materials und des Presswerkzeugs in der Längsrichtung und W eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials darstellt.
  • Zusätzlich kann Vorformen vorher bewirkt werden, um eine Verteilung der Blechbreite des stetigen Abschnitts des im Wesentlichen rechteckigen Materials bereitzustellen.
  • Außerdem kann nach Anspruch 6 ein Blechbreiten-Verteilungsgrad dW des stetigen Abschnitts, der infolge des Blech-Dickenpressens erzeugt wird, und seine Teilung dL vorhergesagt werden, indem die folgenden Ausdrücke verwendet werden, wobei Vorformen durchgeführt werden kann, um eine Verteilung auf die Blechbreite des im Wesentlichen rechteckigen Materials des stetigen Abschnitts auf Basis dieser Vorhersage zur Verfügung zu stellen. Zu diesem Zeitpunkt stellt in den Ausdrücken dW = F(V, W, h, f, ε) und dL = G(H, h, f) H eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials an der Press-Eingangsseite; h eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials an der Press-Ausgangsseite; ε ( = log [H/h]) eine Blech-Dickenformänderung; W eine Blechbreite des im Wesentlichen rechteckigen Materials; f einen Vorschubgrad des im Wesentlichen rechteckigen Materials zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens; und V ein Verringerungsvolumen des parallelen Abschnitts des Werkzeugs dar.
  • Darüber hinaus können zuvor das vordere und das hintere Ende des im Wesentlichen rechteckigen Materials im Voraus geformt werden, wobei das Vorformen durchgeführt werden kann, um eine Verteilung der Blechbreite des stetigen Abschnitts des im Wesentlichen rechteckigen Materials bereitzustellen.
  • Außerdem kann nach Anspruch 7 ein nichtstetiger Breitenänderungsgrad ΔW und eine nichtstetige Länge ΔL, die durch das Blech-Dickenpressen in wenigstens einem des vorderen und des hinteren Endes des im Wesentlichen rechteckigen Materials erzeugt werden, eine Breitenverteilung dW des stetigen Abschnitts und ihre Teilung dL vorhergesagt werden, indem die folgenden Ausdrücke verwendet werden, wobei das vordere Ende und das hintere Ende des im Wesentlichen rechteckigen Materials basierend auf dieser Vorhersage vorgeformt werden und das Vorformen durchgeführt werden kann, um eine Blechbreiten-Verteilung im stetigen Abschnitt des im Wesentlichen rechteckigen Materials bereitzustellen, wobei ΔWH = f1 (W, e, Ldt), ΔWT = f2 (W, ε, Ldt) ΔLH = g1 (W, h, Ldt), ΔLT = g2 (W, H, Ldt) dW = F (V,w,h,f,e) dL = G (H, h, f) ist, undΔWH einen vorhergesagten nichtstetigen Breitenänderungsgrad, der durch Blech-Dickenpressen am vorderen Ende in der Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; ΔWT einen vorhergesagten nichtstetigen Breitenänderungsgrad, der durch Blech-Dickenpressen am hinteren Ende in der Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; ΔLH eine vorhergesagte nichtstetige Länge, die durch Blech-Dickenpressen am vorderen Ende in der Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; ΔLT eine vorhergesagte nichtstetige Länge, die durch Blech-Dickenpressen am hinteren Ende in der Bewegungsrichtung des rechteckigen Materials erzeugt wird; H eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials an der Press-Eingangsseite; h eine Blechdicke des im Wesentlichen rechteckigen Materials an der Press-Ausgangsseite; ε (= log[H/h]) eine Blech-Dickenformänderung; W eine Blechbreite des im Wesentlichen rechteckigen Materials; f einen Vorschubgrad des im Wesentlichen rechteckigen Materials zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens; V ein Verringerungsvolumen des parallelen Abschnitts des Werkzeugs; Ldt eine Kontaktlänge des im Wesentlichen rechteckigen Materials und des Presswerkzeugs in der Längsrichtung; H eine Blechdicke an der Material-Eingangsseite und h eine Blechdicke an der Material-Ausgangsseite darstellt.
  • Nach den Ansprüchen 8 und 9 kann die oben beschriebene Breiteneinstellung durch ein Vertikalwalzwerk durchgeführt werden, das geeignet ist, eine Öffnung während der Bearbeitung zu verändern. In diesem Falle wird es vorgezogen, eine Kalibrierwalze zu verwenden.
  • Nach Anspruch 10 kann die oben beschriebene Breiteneinstellung durch eine Breiten-Pressmaschine ausgeführt werden, die mit der Blechdickenpresse hintereinander angeordnet sein kann. In diesem Falle können das Blech-Dickenformen und das Blech-Breitenformen aufeinander folgend durchgeführt werden.
  • Es ist außerdem eine Blechdicken-Pressvorrichtung offenbart, umfassend ein Werkzeug mit einer Hauptbearbeitungsfläche, die wenigstens aus einem geneigten Abschnitt an einer Eingangsseite und einem dem geneigten Abschnitt in Bezug zu einem im Wesentlichen rechteckigen Material folgenden, parallelen Abschnitt besteht; eine Einrichtung zum Zuführen des im Wesentlichen rechteckigen Materials zu dem Werkzeug; eine Blech-Dickenpressvorrichtung, um das Werkzeug zum Pressen in einer Blech-Dickenrichtung des im Wesentlichen rechteckigen Materials zu steuern; und ein Vertikalwalzwerk, das an der stromauf gelegenen Seite der Walzbahn von der Blech-Dickenpressvorrichtung entfernt vorgesehen ist und eine Öffnung während der Bearbeitung ändern kann.
  • Außerdem wird eine Blech-Dickenpressvorrichtung zur Verfügung gestellt, die umfasst: ein Werkzeug mit einer Hauptbearbeitungsfläche, die aus wenigstens einem geneigten Abschnitt an einer Eingangsseite und einem dem geneigten Abschnitt in Bezug auf das im Wesentlichen rechteckige Material folgenden, parallelen Abschnitt besteht; eine Einrichtung zum Zuführen des im Wesentlichen rechteckigen Materials an das Werkzeug; eine Blech-Dickenpressvorrichtung, um das Werkzeug zum Pressen in einer Blech-Dickenrichtung des im Wesentlichen rechteckigen Materials zu steuern, und eine Vorrichtung zum Pressen in Breitenrichtung, die an einer stromauf gelegenen Seite der Walzbahn von der Blech-Dickenpressvorrichtung entfernt vorgesehen und an einer (Stelle) angeordnet ist, wo sie mit der Blech-Dickenpressvorrichtung hintereinander angeordnet werden kann.
  • Außerdem wird nach der in Anspruch 11 definierten, vorliegenden Erfindung ein Blech-Dickenpressverfahren zur Verfügung gestellt, um eine Form- und Dickenverringerung durchzuführen, während eine Blechdicke einer im Wesentlichen rechteckigen warmen Bramme aufeinander folgend in einer Längsrichtung zugeführt wird, das umfasst: einen Hauptverarbeitungsschritt zur Verringerung der Blechdicke H der warmen Bramme vor dem Pressen auf eine Blechdicke h nach dem Pressen durch ein Werkzeug mit einer Hauptbearbeitungsfläche, die aus wenigstens einem verjüngten Abschnitt an der Eingangsseite und einem parallelen Abschnitt besteht; und einen untergeordneten Bearbeitungsschritt zur Durchführung von Dicken-Verringerungs-Pressen in der Blechbreitenrichtung an einem Abschnitt, der durch einen Übergangsbereich gepresst werden soll, der einer Grenzfläche zwischen dem verjüngten Abschnitt und dem parallelen Abschnitt des Werkzeugs entspricht, das die Hauptbearbeitungsfläche und einen Abschnitt in der Nähe des ersteren Abschnitts vor dem Hauptbearbeitungsschritt aufweist.
  • Nebenbei bemerkt, vorausgesetzt, dass ein Vorschubgrad des Materials f ist und ein Rückwärtsdehnungsgrad des Materials zum Zeitpunkt des Pressens im untergeordneten Bearbeitungsschritt BW ist, wird es nach Anspruch 12 vorgezogen, in der Blech-Dickenrichtung einen Abschnitt zu pressen, der an der stromauf gelegenen Seite von dem durch den Übergangsbereich zu pressenden Abschnitt um einen Abstand entfernt angeordnet ist, der durch den folgenden Ausdruck bestimmt wird: (0,9 bis 1,1) * f + (f – BW) * nwobei n eine positive, ganze Zahl ist.
  • Darüber hinaus ist nach Anspruch 13, vorausgesetzt, dass ein Vorschubgrad des Materials f ist, der dem Dicken-Verringerungspressen im untergeordneten Bearbeitungsschritt zu unterziehende Abschnitt ein Abschnitt, der an der stromauf gelegenen Seite von dem Übergangsbereich in einem Abstand von (0,9 bis 1,1) * f entfernt angeordnet ist, und es vorgezogen wird, den Teilprozess und den Hauptprozess abwechselnd durchzuführen.
  • Außerdem wird es nach Anspruch 14 vorgezogen, vorausgesetzt, dass ein Verhältnis des Dicken-Verringerungsgrades durch den Teilprozess auf einen Dickenverringerungs grad durch den Hauptprozess r ist, den Dicken-Verringerungsgrad durch den Teilprozess einzustellen, damit er (H – h) × r (r ≥ 0,025) oder darüber entspricht.
  • Ferner ist es nach Anspruch 15 wünschenswert, vorausgesetzt, dass ein Verhältnis des Dicken-Verringerungsgrades durch den Teilprozess zu einem Dicken-Veningerungsgrad durch den Hauptprozess r ist, dass der Teilprozess begonnen wird, wenn der Dicken-Verringerungsgrad durch den Hauptprozess (H – h) * (1 – r) überschreitet. Darüber hinaus werden nach Anspruch 16 der Hauptprozess und der Teilprozess gleichzeitig ausgeführt, indem das gleiche Werkzeug verwendet wird. Infolgedessen kann die Anzahl von Werkzeugen reduziert werden.
  • Außerdem wird zur Erfüllung der zweiten Aufgabe nach der in Anspruch 17 definierten, vorliegenden Erfindung die Dicke einer Bramme durch eine Dickenverringerungspresse und eine Breite derselben durch eine Breitenverringerungspresse nach Freigabe der Dickenverringerungspresse reduziert.
  • Die Dickenverringerungspresse wird verwendet, um die Dicke der Bramme zu reduzieren, und die Breitenverringerungspresse wird anschließend verwendet, um die Breite der Bramme zu reduzieren. Da die Breitenverringerungspresse die Fähigkeit zur Reduzierung erhöhen kann, wird eine Korrektur ermöglicht, auch wenn eine gewellte Ausdehnungsverformung in der Breitenrichtung groß ist. Außerdem können die Kapazitäten von Stromquellen der beiden Pressen einer Kapazität der Dickenverringerungspresse entsprechen, die größer als die der anderen Presse ist, indem die Breitenverringerungspresse betrieben wird, wenn durch die Dickenverringerungspresse keine Verringerung ausgeführt wird.
  • Zusätzlich wird eine Dicken-Verringerungspresse zur Verringerung der Dicke einer Bramme, eine Breitenverringerungspresse, die an der stromab gelegenen Seite der Dickenverringerungspresse vorgesehen ist und eine Breite der Bramme verringert sowie eine Steuereinheit zum Betrieb der Breitenverringerungspresse, wenn die Dickenverringerungspresse freigegeben ist, offenbart.
  • Die Dickenverringerungspresse wird zuerst zum Pressen der Bramme genutzt, um die Dicke der Bramme zu reduzieren. Das Volumen der Bramme fließt infolge dieser Di ckenverringerung in vier Richtungen, wobei in der Breitenrichtung eine gewellte Dehnungsverformung erzeugt wird. Der verformte Abschnitt wird gerade gerichtet und durch die Dickenverringerungspresse gepresst, damit eine vorgegebene Breite erhalten wird. Die Steuereinheit setzt abwechselnd die Dickenverringerungspresse und die Breitenverringerungspresse in Betrieb, derart, dass beide Pressen nicht zum gleichen Zeitpunkt betrieben werden. Somit können Kapazitäten von Stromquellen der beiden Pressen reduziert werden.
  • Außerdem ist an der stromab gelegenen Seite der Breitenverringerungspresse ein Breitenmessinstrument zum Messen der Brammenbreite vorgesehen, und die Steuereinheit stellt eine Öffnung der Breitenverringerungspresse ein, so dass ein Messwert des Breitenmessinstruments ein vorgegebener Wert wird.
  • Obwohl die Steuereinheit eine Öffnung einstellt, die einen Spalt zwischen Werkzeugen der Breitenverringerungspresse angibt, um die Breitenverringerungspresse zu steuern, wird der eingestellte Wert ständig auf der Basis des Messwertes der Breite der Bramme korrigiert, die einer Breitenverringerung unterzogen wird, um eine vorgegebene Breite der Bramme zu erhalten. Die Breite der Bramme dehnt sich, wenn sie gepresst wird, über den Spalt zwischen den Werkzeugen hinaus aus. Da sich diese Dehnungsgröße in Abhängigkeit von der Temperatur oder einer Substanz der Bramme ändert, wird die Breite der Bramme vor Brammendickenverringerung, der Dickenverringerungsgrad und anderes wie eine solche Öffnung, mit der eine vorgegebene Brammenbreite erzielt werden kann, basierend auf diesen Bedingungen und dem Messwert der Brammenbreite vorhergesagt und der Breitenverringerungspresse eine Richtung gegeben wird. In dem Fall, dass eine solche Vorhersage durchgeführt wird, nutzt die Steuereinheit eine lernende Berechnungsfunktion zum Erlernen und Vorhersagen der Beziehung zwischen der vorherigen Vorhersage und dem Messwert.
  • 3. Außerdem ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Blech-Dickenpress-Verfahrens, das geeignet ist: (1) zu verhindern, dass zum Zeitpunkt des Pressens eine Gleitung auftritt, indem eine Kontaktanfangsfläche zwischen einer warmen Bramme und einem Werkzeug als ein Übergangsbereich zwischen einem verjüngten Abschnitt und einem parallelen Abschnitt sowie einem Teil des parallelen Abschnitts geschmiedet wird, ohne dass ein spezieller Formungsprozess erforderlich ist; (2) zu sichern, dass ein gewünschter Vorwärtsdehnungsgrad beim Schmieden einer warmen Bramme durch Verwendung eines Werkzeugs mit einer Hauptbearbeitungsfläche, die aus einem verjüngten Abschnitt an einer Eingangsseite und einem im Wesentlichen parallelen Abschnitt wie eine Blechdickenpresse verwendet wird; die Häufigkeit der Entstehung von Gleitungen zwischen dem Werkzeug und einem Material zu verringern und eine auf ein Presswalzwerk aufgebrachte Belastung zu verringern.
  • Um die dritte Aufgabe zu erfüllen, ist nach der im Anspruch 18 definierten, vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren für warme Grammen vorgesehen, um eine warme Bramme zu schmieden, indem ein Werkzeug mit einer Hauptbearbeitungsfläche verwendet wird, die aus einem in Bezug zu einer Bewegungsrichtung der warmen Bramme in Richtung der Eingangsseite geneigten, verjüngten Abschnitt und aus einem parallelen Abschnitt besteht, der sich dem verjüngten Abschnitt anschließt und parallel zur Bewegungsrichtung liegt, wobei eine Kontaktanfangsfläche der warmen Bramme und des Werkzeugs ein Übergangsbereich zwischen dem verjüngten Abschnitt und dem parallelen Abschnitt sowie einem Teil des parallelen Abschnitts ist.
  • Ferner wird es nach der in Anspruch 19 definierten, vorliegenden Erfindung vorgezogen, ein Schmiermittel auf wenigstens die Kontaktfläche relativ zu der warmen Bramme in der Hauptbearbeitungsfläche des Werkzeugs aufzutragen.
  • Dies basiert auf der Tatsache, dass eine Nutzung des Schmiermittels zur Verringerung der Belastung sehr wirkungsvoll ist, weil eine Gleitung nicht auftritt, auch wenn der Reibungskoeffizient im Falle von Anstoßen an den parallelen Abschnitt des Werkzeugs kleiner wird. Hierbei kann als das Schmiermittel jede Art von Material verwendet werden so lange es ein heißes Schmiermittel ist, das wirksam ist, um den Reibungskoeffizienten zu senken, beispielsweise eine Mischung aus einem Mineralöl (Schmierfett) und einem festen Schmiermittel, z.B. Reißblei, Molybdändisulfid oder Graphit, oder der alleinige Gebrauch des Mineralöls. Hinsichtlich einer Position, auf der das Schmiermittel aufgetragen wird, kann, obwohl das Schmiermittel wenigstens auf der Kontaktfläche relativ zu der warmen Bramme in der Hauptbearbeitungsfläche des Werkzeugs aufgetragen wird, das Schmiermittel auf einem Teil des Werkzeugs längs der Längsrichtung und/oder der Breitenrichtung oder auf der gesamten Oberfläche aufgetragen werden. Nebenbei bemerkt, eine Änderung des Reibungskoeffizienten durch Bearbeitung einer Ausnehmung und dergleichen auf der Oberfläche des Werkzeugs ist nicht wünschenswert, weil die Oberfläche des Werkzeugs auf ein Material übertragen wird, was einen Kratzer verursachen kann.
  • Außerdem wird als Verfahren zum Auftragen des Schmiermittels auf den verjüngten Abschnitt des Werkzeugs ein Material zum Beispiel geschmiedet, wobei ein Spalt des Werkzeugs einmal geöffnet ist. Das Schmiermittel wird anschließend aus der Richtung der Eingangsseite des Materials durch eine Düse in Richtung des verjüngten Abschnitts des Werkzeugs gesprüht, während das Material zum Schmieden im nächsten Durchlauf um eine genau festgelegte Größe bewegt wird. Andererseits wird das Schmiermittel entsprechend auf den parallelen Abschnitt des Werkzeugs von der Ausgangsseite des Materials aufgetragen. In ähnlicher Weise ermöglicht das Sprühen des Schmiermittels von einem Ende des Werkzeugs in die Breitenrichtung, dass das Schmiermittel sowohl auf dem verjüngten Abschnitt als auch dem parallelen Abschnitt des Werkzeugs aufgetragen wird.
  • Da sich nach der vorliegenden Erfindung das geschmiedete Material in die Richtung der Eingangsseite und in die Richtung der Ausgangsseite erstreckt, ist es wünschenswert, dass der parallele Abschnitt des Werkzeugs eine Länge aufweist, die einem Vorschubgrad zum Zeitpunkt des Pressens oder größer entspricht. Außerdem kann eine Gleitung vermieden werden, wenn die vorliegende Erfindung für den stetigen Abschnitt insbesondere zum Pressen vom vorderen Ende zum hinteren Ende der warmen Bramme durch den stetigen Abschnitt verwendet wird, was wirkungsvoll ist.
  • Außerdem ist ein Blech-Dickenpressverfahren vorgesehen, bei dem beim Schmieden einer warmen Bramme durch Verwendung eines Werkzeugs mit einer Hauptbearbeitungsfläche, die aus wenigstens einem geneigten Abschnitt an der Eingangsseite und einem parallelen Abschnitt besteht, das Schmiermittel nur auf den parallelen Abschnitt des Werkzeugs aufgetragen wird, um den Reibungskoeffizient zwischen der warmen Bramme und dem Werkzeug zu verringern.
  • Falls ein Vorwärtsdehnungsgrad FW groß ist, wenn die warme Bramme 20 dem Blech-Dickenpressen unterzogen wird, wird mehrfaches Pressen reduziert, was weiter effektiv ist. Der Vorwärtsdehnungsrad FW hängt weitgehend von dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Werkzeug 6 und der warmen Bramme 20 ab. Da das Schmiermittel nach der vorliegenden Erfindung nur auf den parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs zugeführt wird, wird die notwendige Reibungskraft in dem verjüngten Abschnitt 6b erzeugt und der Vorwärtsdehnungsgrad FW wird erhöht, ohne eine Gleitung in der warmen Bramme 20 zu verursachen.
  • Andere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1(a) ist eine Draufsicht, die eine warme Bramme vor dem Pressen darstellt; 1(b) ist eine Draufsicht, die einen Entwurf der warmen Bramme nach dem Pressen zeigt; und 1(c) ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Ende der warmen Bramme nach dem Pressen darstellt;
  • 2(a) bis 2(d) sind Ansichten, die eine Bramme und ein Werkzeug zeigen, um ein herkömmliches Blech-Dickenpress-Verfahren zu veranschaulichen;
  • 3 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen Brammenformvorrichtung darstellt;
  • 4 ist eine Ansicht, die die Form eines allgemeinen Werkzeugs darstellt, das zum Schmieden der warmen Bramme verwendet wird;
  • 5 sind Ansichten, die ein Schmiedeverfahren nach dem Stand der Technik in der Reihenfolge der Schritte darstellen, wobei 5(a) eine schematische Zeichnung ist, die das Werkzeug und die Bramme vor dem Pressen im n-ten Durchlauf zeigt; 5(b) eine schematische Zeichnung ist, die das Werkzeug und die Bramme während des Pressens im n-ten Durchlauf zeigt; und 5(c) eine schematische Zeichnung ist, die das Werkzeug und die Bramme vor dem Pressen im (n + 1)-ten Durchlauf zeigt;
  • 6 ist eine erläuternde Ansicht der Entstehung einer Gleitung im herkömmlichen Schmiedeverfahren;
  • 7(a) ist eine Ansicht, die ein Profil der Bramme zeigt, das im n-ten Durchlauf gepresst worden ist; und 7(b) ist eine Ansicht, die ein Profil der Bramme zeigt, das im (n + 1)-ten Durchlauf gepresst worden ist;
  • 8 ist eine Draufsicht, die ein zweistufig verjüngtes Werkzeug darstellt;
  • 9 ist eine Ansicht, die den Entwurf einer Vorrichtung zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10 ist eine charakteristische grafische Darstellung, welche die Wechselbeziehung zwischen einem Schmiedeverringerungsgrad r (%) und einem Entstehungsverhältnis für innere Fehler (%) darstellt;
  • 11 ist eine charakteristische Darstellung, welche die Wechselbeziehung zwischen einer Verringerungsformänderung (= ln [H/h]) eines Materials, die während eines Blech-Dickenpress-Prozesses erzeugt wird, und einer maximalen bleibenden Dehnung in einer Blech-Dickenrichtung zeigt;
  • 12 ist eine charakteristische Ansicht, die ein Ergebnis jeder zunehmenden Größe einer Verringerungsformänderung zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens durch Vergrößern der Blechbreite eines Endes in der Breitenrichtung durch Walzen in der Breite grafisch darstellt;
  • 13 ist eine Ansicht, die einen Vorteil der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 14 ist eine Ansicht, die den Entwurf einer Anlage zur Verwendung in einem Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 15 ist eine schematische Zeichnung zur Definition einer Kontaktlänge L, längs der ein Werkzeug mit einem Material (Bramme) in Kontakt kommt;
  • 16(a) ist eine schematische Zeichnung, die eine an einem Ende der Bramme durch einen Pressenprozess erzeugte Überlappung darstellt; 16(b) ist eine schematische Zeichnung, die eine an dem Ende der Bramme durch den Pressenprozess erzeugte Wulst darstellt; und 16(c) ist eine schematische Zeichnung, die eine Überlappung und eine Wulst, die an dem Ende der Bramme durch den Pressenprozess zusammengesetzt erzeugt werden, darstellt;
  • 17 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, welche die Wechselbeziehung zwischen der Länge eines vorderen Endes der Bramme, das mit dem parallelen Abschnitt eines Werkzeugs in Kontakt kommt, und einer Form des vorderen Endes zeigt;
  • 18 ist eine Ansicht, die die Definition eines Abmessung eines Teils darstellt, bei dem ein Material mit einem Werkzeug nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung in Kontakt kommt;
  • 19 ist eine Ansicht, die die Definition von Symbolen einer Breitenänderung vor und nach dem Pressen zeigt;
  • 20 ist eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen einem Zustand der Pressbearbeitung und einer zunehmenden Größe der Blechdicke zeigt;
  • 21 ist eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen einem Zustand der Pressbearbeitung und einer Schwankungsgröße der Blechdicke zeigt;
  • 22 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine vierte Ausführung der Fertigungslinie für Blech-Dickenpressen darstellt;
  • 23 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine fünfte Ausführung der Fertigungslinie für Blech-Dickenpressen darstellt;
  • 24 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, welche die Verteilung eines Breitenausdehnungsgrades eines nichtstetigen Abschnitts darstellt;
  • 25 ist eine charakteristische Darstellung, welche die Verteilung einer verformten Länge des nichtstetigen Abschnitts darstellt,
  • 26(a) ist eine Draufsicht, die ein vorderes Ende der Bramme vor dem Vorformen zeigt; 26(b) ist eine Draufsicht, die das vordere Ende der Bramme nach dem Vorformen zeigt; 26(c) ist eine Draufsicht, die das vordere Ende der Bramme mit daran angewendetem Vorformen nach dem Blech-Dickenpressen zeigt; und 26(d) ist eine Draufsicht, die das vordere Ende der Bramme zeigt, ohne dass an diesem nach dem Blech-Dickenpressen Vorformen angewendet wurde;
  • 27 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Breiten-Verringerungswalze und eine warme Bramme zeigt;
  • 28 ist eine Ansicht, die das Profil einer Stirnfläche der Bramme zeigt, deren Breite durch die Walze verringert worden ist;
  • 29 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Breiten-Verringerungswalze und die warme Bramme zeigt;
  • 30 ist eine Ansicht, die ein Profil der Stirnfläche der Bramme zeigt, deren Breite durch die Walze in 29 verringert worden ist;
  • 31 ist eine Ansicht, die ein Werkzeug von einer Blech-Breitenrichtung zeigt;
  • 32 ist eine Ansicht, die ein werteres Werkzeug aus einer Blech-Breitenrichtung zeigt;
  • 33 ist eine Ansicht, die das Werkzeug aus einer Richtung der Walzbahn zeigt;
  • 34 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, welche die Wechselbeziehung zwischen einem Verringerungsgrad und einem Breiten-Verteilungsgrad des stetigen Abschnitts zeigt;
  • 35(a) ist eine Draufsicht der Bramme vor dem Breitenformen; 35(b) ist eine Draufsicht der Bramme nach dem Breitenformen; 35(c) ist eine Draufsicht der Bramme mit an dieser nach dem Blech-Dickenpressen angewendetem Breitenformen; und 35(d) ist eine Draufsicht, die die Bramme zeigt, ohne dass an dieser nach dem Blech-Dickenpressen Breitenformen angewendet wurde;
  • 36 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Messung des Breiten-Verteilungsgrades einer warmen Bramme nach dem Pressen darstellt;
  • 37 ist eine vergrößerte, schematische Zeichnung zur Definition einer Kontaktlänge eines Werkzeugs zum Blech-Dickenpressen und eines Materials;
  • 38 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 39 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 40 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 41 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 42 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 43(a) ist eine Ansicht, die eine Bramme und ein Werkzeug während des Hauptprozesses im n-ten Durchlauf zeigt; 43(b) ist eine Ansicht, die die Bramme und das Werkzeug am Ende des Hauptprozesses im n-ten Durchlauf zeigt; 43(c) ist eine Ansicht, die die Bramme und das Werkzeug während eines Teilprozesses im n-ten Durchlauf zeigt; 43(d) ist die Bramme und das Werkzeug am Ende des Teilprozesses im n-ten Durchlauf; und 43 ist die Bramme und das Werkzeug vor dem Hauptprozess im (n + 1)-ten Durchlauf;
  • 44 ist eine Ansicht, die das Profil eines Werkzeugs für einen Teilprozess zeigt;
  • 45 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 46 ist eine schematische Zeichnung, die übertrieben das Profil eines Werkzeugs (eine andere Ausführung) zur gleichzeitigen Durchführung des Hauptprozesses und des Teilprozesses zeigt;
  • 47 ist eine schematische Zeichnung, die das Profil eines Werkzeugs für den Hauptprozess, das einen abgeschrägten oder R-bearbeiteten Abschnitt mit Winkelwechsel aufweist, übertrieben darstellt;
  • 48 ist eine Ansicht, die das Profil eines Werkzeugs (A-Typ; zweistufig verjüngter Typ) als ein Vergleichsbeispiel zeigt;
  • 49 ist eine Ansicht, die das Profil eines Werkzeugs (B-Typ; zweistufig verjüngter Typ) als ein Vergleichsbeispiel zeigt;
  • 50 ist eine Ansicht, die das Profil eines Werkzeugs (C-Typ; zweistufig verjüngter Typ) als ein Vergleichsbeispiel zeigt;
  • 51 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 52 ist eine charakteristische, grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 53 ist eine charakteristische, schematische Darstellung zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 54 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung von Ergebnissen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
  • 55 ist ein Blockbild, das eine achte Ausführung nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 56 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb einer Steuerung nach der achten Ausführung darstellt;
  • 57 ist eine erläuternde Ansicht, die den Zustand zeigt, wenn ein verjüngter Abschnitt des Werkzeugs beginnt, mit einem Material in Kontakt zu kommen;
  • 58 ist die erläuternde Ansicht eines Schmiedeverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
  • 59 ist eine charakteristische Ansicht, die die Beziehung zwischen einem Verjüngungswinkel des Werkzeugs, einem Vorschubgrad und einem Verringerungsgrad darstellt;
  • 60 ist ein schematisches Blockdiagramm, das typischerweise die Beziehung zwischen einem gewalzten Material, einem Werkzeug und einer Zuführdüse für Schmiermittel darstellt, um ein Blech-Dickenpress-Verfahren nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung zu erläutern; und
  • 61(a) ist eine charakteristische, schematische Darstellung, die eine Druckverteilung zum Zeitpunkt des Pressens in den Fällen, bei denen ein Schmiermittel nur auf den verjüngten Abschnitt des Werkzeugs aufgetragen wird (Verfahren des Vergleichsbeispiels), und diejenige in Fällen zeigt, bei denen zum Vergleich kein Schmiermittel aufgetragen wird; 61(b) ist eine charakteristische, grafische Darstellung, die eine Druckverteilung zum Zeitpunkt des Pressens in Fällen, bei denen das Schmiermittel nur auf den parallelen Abschnitt des Werkzeugs aufgetragen wird (Verfahren nach der vorliegenden Erfindung), und diejenige in Fällen zeigt, bei denen zum Vergleich kein Schmiermittel zugeführt wird; 61(c) ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Druckverteilung zum Zeitpunkt des Pressens in Fällen, bei denen ein Schmiermittel auf die gesamte Oberfläche des Werkzeugs (herkömmliches Verfahren) zugeführt wird, und diejenige in Fällen zeigt, bei denen kein Schmiermittel zugeführt wird; und 61(d) ist eine Ansicht, die typischerweise ein Profil des Werkzeugs darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Bevorzugte Ausführungen nach der vorliegenden Erfindung werden jetzt im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführung)
  • 9 ist eine Ansicht, die schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine durch die Stranggießmaschine 1 stranggegossene Bramme 20 wird durch eine Heizvorrichtung 13 in einem Zieltemperaturbereich erwärmt und durch eine Breitenverringerungsvorrichtung 9 dem Breitenverringerungswalzen unterzogen. Die Bramme 20 wird anschließend in einer Vorbearbeitungsanlage 2 einem Blech-Dickenpress-Prozess unterzogen und durch ein Vorwalzwerk 7 vorgewalzt, um daraus ein Vorblech 20A entstehen zu lassen. Das lange Vorblech 20A wird durch die Anwärmvorrichtung 11 und die Heizvorrichtung 12 einer Temperatureinstellung unterzogen und dann zu einem Fertigwalzwerk 3 geführt, wo das Vorblech 20A Fertigwalzen unterzogen wird, bis eine Zieldicke erlangt wird. Die Folge ist, dass ein Stahlblech erhalten wird. Außerdem wird das Stahlblech schließlich von den Haspelmaschinen 5a und 5b durch eine Schneidmaschine 4 aufgewickelt.
  • Die Breitenverringerungsvorrichtung 9 wird durch ein Paar waagerechter Stauchwalzen zum Walzen der Bramme 20 von der Breitenrichtung oder ein Paar waagerechter Kalibrierpressen zum Pressen der Bramme 20 von der Breitenrichtung gebildet.
  • Die Vorbearbeitungsanlage 2 enthält eine Blech-Dickenpressvorrichtung mit einem Paar senkrechter Werkzeuge 6, eine Anwärmvorrichtung 10 und ein Vorwalzwerk 7. Die gestreckte, stranggegossene Bramme 20 wird durch die Werkzeuge 6 in der Blech-Dickenrichtung warm gepresst und durch das Vorwalzwerk 7 vorgewalzt, während sie durch die Anwärmvorrichtung 10 auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Es ist anzumerken, dass der Pressprozess in Blech-Dickenrichtung wiederholt ausgeführt wird, während die warme Bramme 20 diskontinuierlich um einen vorgegebenen Vorschubgrad f zugeführt wird.
  • 10 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, in der eine waagerechte Achse ein Schmiedeverringerungsgrad (Blech-Dickenpress-Verringerungsgrad r) in (%) und eine senkrechte Achse ein Entstehungsverhältnis für innere Fehler in (%) darstellt. 10 zeigt das Ergebnis einer Überprüfung der Wechselbeziehung zwischen den beiden Verhältnissen unter verschiedenen Bedingungen. Als Material wurden stranggegossene Brammen mit Blechdicken von 100 mm und 200 mm verwendet. Als eine Bramme mit der Blechdicke von 100 mm wurden eine Bramme mit dem Walzverringerungsgrad von 10%, eine Bramme mit dem Walzverringerungsgrad von 20% und eine Bramme, die gerade gegossen wurde, verwendet. Ein Entstehungsverhältnis für innere Fehler wird durch die normale metallografische Prüfung (makro-galvanisches Verfahren) erzielt. In der Zeichnung kennzeichnet die Kurve A ein Ergebnis der Bramme mit der Blechdicke von 100 mm, die gerade stranggegossen wurde; die Kurve B ein Ergebnis der Bramme mit der Blechdicke von 200 mm, die gerade stranggegossen wurde; die Kurve C ein Ergebnis der Bramme mit der Blechdicke von 100 mm, die mit dem Verringerungsgrad von 10% gewalzt wurde; und die Kurve D, ein Ergebnis der Bramme mit der Blechdicke von 100 mm, die mit dem Verringerungsgrad von 20% gewalzt wurde. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wurde herausgefunden, dass im Falle aller Materialien das Entstehungsverhältnis für innere Fehler kleiner als 0,01 % wird, was ein zulässiger Wert ist, wenn der Verringerungsgrad nicht kleiner als 30% ist.
  • 11 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, in der eine waagerechte Achse die Verringerungsformänderung (= ln [H/h]) eines Materials darstellt, die während des Blech-Dickenpressens erzeugt wird, und in der eine senkrechte Achse eine maximale bleibende Dehnung in der Blech-Dickenrichtung darstellt. 11 zeigt das Ergebnis einer Prüfung der Wechselbeziehung der beiden Formänderungen an einem mittleren Breitenabschnitt und einem hinteren Abschnitt in der Breitenrichtung des gestreckten Materials. Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, besitzt ein mittlerer Abschnitt der Blechdicke eine Verringerungsformänderung von (ungefähr 0,357), was dem Verringerungsgrad von 30% entspricht, und eine maximale Dehnung in der Blech-Dickenrichtung von ungefähr 0,68, wenn der Verringerungsgrad r des Pressprozesses in der Blech-Dickenrichtung 30% beträgt. Die Verringerungsformänderung des hinteren Abschnitts in der Breitenrichtung muss jedoch um 0,1 eröht werden, damit der hintere Abschnitt in Breitenrichtung die entsprechende maximale Formänderung in der Blech-Dickenrichtung aufweist.
  • 12 zeigt eine charakteristische Ansicht, in der eine waagerechte Achse einen Wert dw/H darstellt, der durch Dividieren eines Breitenverringerungsgrades dw, wenn die Bramme mit der Dicke H dem Breitenverringerungswalzen unterzogen wird, durch die Dicke H der Bramme erhalten wird; und in der eine senkrechte Achse einen Formänderungszunahmegrad des hinteren Abschnitts in der Breitenrichtung darstellt. 12 stellt grafisch einen zunehmenden Grad der Verringerungsformänderung zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpress-Prozesses dar. In der Zeichnung kennzeichnet ein weißer Kreis das Ergebnis der Bramme mit der Dicke H von 250 mm, ein weißes Dreieck das Ergebnis der Bramme mit der Dicke H von 300 mm und ein weißes Quadrat das Ergebnis der Bramme mit der Dicke H von 200 mm im grafisch dargestellten Stil. Wie aus der Zeichnung deutlich wird, ist der Zunahmegrad der Verringerungsformänderung zum Breitenverringerungsgrad im Wesentlichen direkt proportional. Basierend auf einem solchen Verhältnis der beiden Werte muss der Breitenverringerungsgrad nicht kleiner als ¼ der Brammendicke H sein, um die Verringerungsformänderung des hinteren Abschnitts in der Breitenrichtung um 0,1 zu erhöhen. Es ist anzumerken, dass eine solche direkt proportionale Beziehung beider Werte dieselbe in der Kalibrierpresse ist.
  • Andererseits kann, wenn die Verringerungsformänderung 0,45 beträgt (entspricht dem Verringerungsgrad von ungefähr 36%), der Blech-Dickenpress-Prozess die Verringerungsformänderung der Blechdicke, die für die interne Qualitätsverbesserung ausreichend ist, bewirken, ohne die Verringerungsformänderung in der Breite hinzuzufügen.
  • Folglich kann, wenn der für den Press-Verringerungsgrad r in Blech-Dickenrichtung erforderliche Breitenverringerungsgrad (wobei r > 0,3 ist) durch eine vereinfachte Formel dargestellt werden soll, der folgende Ausdruck (3) erhalten werden: Breitenverringerungsgrad = max {(H/4) × (0,36 – r) / 0,06, 0} (3)
  • Nebenbei bemerkt, wenn ein Abstand von der Breitenverringerungsvorrichtung 9 zu dem Werkzeug 6 der Blech-Dickenpressvorrichtung länger ist als die Brammenlänge und die Breitenverringerung sowie das Blech-Dickenpressen nicht gleichzeitig durchgeführt werden, ist es wünschenswert, sowohl angesichts des Temperaturabfalls des Materials als auch der Produktionsleistung, das Breitenverringerungswalzen mit einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit anzuwenden.
  • Außerdem kann das Breitenverringerungswalzen oder das Kalibrierpressen genutzt werden, wenn die Breitenverringerung und das Blech-Dickenpressen gleichzeitig ausgeführt werden.
  • 13 ist eine Ansicht, die eine Breitenwalzgröße (mm), einen Verringerungsgrad des Blech-Dickenpress-Prozesses (%) in dem mittleren Abschnitt der Brammenbreite, die Bewertung eines inneren Fehlers im mittleren Abschnitt der Brammenbreite bzw. die Bewertung eines inneren Fehlers im hinteren Abschnitt der Brammenbreitenrichtung zeigt. 13 veranschaulicht einen Vorteil der vorliegenden Erfindung, indem verschiedene Ausführungen nach der vorliegenden Erfindung mit Vergleichsbeispielen verglichen wurden. Nachdem an der stranggegossenen Bramme mit der Dicke H von 250 mm Breitenverringerung durch Veränderung der Breitenwalzgröße innerhalb eines Bereiches von 0 bis 70 mm auf verschiedene Art und Weise durchgeführt wurde, wurde die Bramme anschließend dem Blech-Dickenpressen unterzogen, indem der Verringerungsgrad innerhalb eines Bereiches von 20 bis 36% auf verschiedene Art und Weise verändert wurde. An jedem Teil des so erhaltenen Materials wurde das Entstehungsverhältnis für innere Fehler untersucht. Die Bewertung des Untersuchungsergebnisses wird durch die Symbole O und X dargestellt. Das Symbol O stellt die Annahme wegen fehlenden Fehlers dar, während das Symbol X das Verwerten wegen eines Fehlers darstellt. Sowohl der mittlere Breitenabschnitt als auch der hintere Abschnitt in Breitenrichtung der Probennummer 3, 6, 7 und 8 (Ausführungen) wurden angenommen. Andererseits wurden sowohl der mittlere Breitenabschnitt als auch der hintere Abschnitt in Breitenrichtung einer Probennummer 1 (Vergleichsbeispiel) verworfen. Ferner wurde der hintere Abschnitt in Breitenrichtung der Probennummern 2, 4 und 5 (Vergleichsbeispiele) verworfen.
  • Wie oben beschrieben ist, kann nach der vorliegenden Erfindung die Verringerungsformänderung am hinteren Blechabschnitt über diejenige am mittleren Blechabschnitt hinaus vergrößert werden, indem auf die stranggegossene Bramme ein Breitenverringerungsgrad angewendet wird, der einer durch Verwendung der Funktion f (r, H) des Verringerungsgrades r für Blech-Dickenpressen und der Brammendicke H vor dem Blech-Dickenpress-Prozess erhaltenen Größe entspricht oder darüber liegt, wobei es möglich ist, eine Differenz in der maximalen Verringerungsformänderung, die auf Grund einer Differenz im Formänderungszustand zwischen dem hinteren Blechbereich und dem mittleren Blechbereich verursacht wurde, zu kompensieren. Deshalb kann das Entste hungsverhältnis von inneren Fehlern in der gesamten Breitenrichtung kleiner gemacht werden. Auf diese Art und Weise kann durch Pressenbearbeitung der Bramme in der Blechdickenrichtung, deren Entstehungsverhältnis für innere Fehler kleiner gemacht wurde, und anschließendem kontinuierlichem Walzen der Bramme ein langes Vorblech erhalten werden, ohne die Vorbleche oder die Brammen zusammenfügen zu müssen.
  • (Zweite Ausführung)
  • 14 ist eine Ansicht, die den Entwurf einer Anlage zur Verwendung in einem Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Blech-Dickenpressen nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Die durch eine Stranggießmaschine 1 stranggegossene Bramme 20 wird in einem Zieltemperaturbereich durch eine Heizvorrichtung 13 erwärmt und in einer Vorbearbeitungsanlage 2 durch eine Anwärmvorrichtung 19 einem Blech-Dickenpress-Prozess unterworfen. Außerdem wird die Bramme 20 durch ein Vorwalzwerk 7 vorgewalzt, um zu einem Vorblech 20A umgewandelt zu werden. Das Vorblech 20A wird durch die Anwärmvorrichtung 11 und die Heizvorrichtung 12 einer Temperatureinstellung unterzogen und dann zu einem Fertigwalzwerk 3 geführt. Anschließend wird das Vorblech 20A fertig gewalzt, bis eine Zieldicke eireicht ist, und zu einem Stahlblech umgewandelt. Ferner wird das Stahlblech schließlich von den Haspelmaschinen 5a und 5b durch eine Schneidmaschine 4 aufgewickelt.
  • Die Vorbearbeitungsanlage 2 enthält eine Blech-Dickenpressvorrichtung mit einem Paar senkrechter Werkzeuge 6, die Anwärmvorrichtung 10 und das Vorwalzwerk 7. Die gestreckte, stranggegossene Bramme 20 wird durch die Werkzeuge 6 in Blech-Dickenrichtung warmgepresst und durch das Vorwalzwerk 7 vorgewalzt, während sie durch die Anwärmvorrichtung 9 auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Es soll angemerkt werden, dass der Pressprozess in Blech-Dickenrichtung wiederholt durchgeführt wird, während die warme Bramme 20 um einen vorgegebenen Vorschubgrad f diskontinuierlich zugeführt wird. Hierbei ist der Vorschubgrad f der Bramme auf der Basis der später beschriebenen Bedingungen festgelegt.
  • Ferner wurde herausgefunden, wie es aus der oben beschriebenen 10 sichtbar ist, dass das Entstehungsverhältnis von inneren Fehlern kleiner als 0,01 % als ein zulässiger Wert wird, wenn alle Materialien der Verringerungsgrad von nicht kleiner als 30% aufweisen.
  • Die Länge eines Teils, bei der das Material und die Werkzeuge miteinander in Kontakt kommen (Kontaktlänge L) wird jetzt mit Bezug auf 15 definiert. Ein vorderer Endabschnitt der Bramme 20 mit der Blechdicke H wird zwischen ein Paar senkrechter Werkzeuge 6 eingesetzt. Hierbei wird der Vorschubgrad f der Bramme 20 gesteuert, derart, dass die Bramme von einem Kantenabschnitt C ihres vorderen Endabschnitts nur um die Kontaktlänge L mit dem parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs in Kontakt kommt. Der Vorschubgrad f der Bramme wird durch eine nicht dargestellte Steuereinheit gesteuert. Infolgedessen wird der vordere Endabschnitt der Bramme durch den parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs nur um die Kontaktlänge L gepresst. Außerdem kann die Entstehung einer Überlappung 27 und einer Wulst 28 vermindert werden, und die Längen L1 und L2 der nichtstetigen Verformungsabschnitte werden minimal.
  • 16(a) ist eine schematische Zeichnung, die eine im Endabschnitt der Bramme durch den Pressprozess entstandene Überlappung darstellt; 16(b) ist eine schematische Zeichnung, die eine im Endabschnitt der Bramme durch den Pressprozess entstandene Wulst darstellt; und 16(c) ist eine schematische Zeichnung, die eine im Endabschnitt der Bramme durch den Pressprozess zusammengesetzt entstandene Überlappung und Wulst darstellt. Wenn die Überlappung 27 gebildet ist, wird der Kantenabschnitt C des vorderen Endabschnitts der Bramme eine Schneidkante gemäß 16(a). Wenn die Wulst 28 gebildet ist und wenn sowohl die Überlappung 27 als auch die Wulst 28 gebildet sind, erstreckt sich der vordere Endabschnitt der Bramme jedoch zur Vorderseite der Walzbahn, und daher kann der Kantenabschnitt C keine Schneidkante sein.
  • Hier weiden Abmessungen der Überlappung 27 und der Wulst 28 definiert, um die Form eines Querschnitts des vorderen Endabschnitts der Bramme quantitativ zu beurteilen. Hierbei wird eine Messung mit dem Kantenabschnitt C des vorderen Endabschnitts der Bramme in jedem Falle als Anfangspunkt ausgeführt. Im Falle der Überlappung 27 wird die Länge L1 eines Abschnitts, der sich mit der Innenseite der Bramme 20 überdeckt, gemessen. Im Falle der Wulst 28 wird die Länge L2 eines Abschnitts, der zur Außenseite der Bramme hin vorsteht, gemessen. Wenn die Überlappung 27 sowie die Wulst 28 erzeugt werden, dann werden die Längen L1 und L2 gemessen.
  • Wenn der Kantenabschnitt C des vorderen Endes der Bramme überhitzt ist, wird sich wahrscheinlich die Überlappung 27 bilden. Deshalb wird die Kontaktlänge L länger ein gestellt, um eine Bildung der Überlappung 27 zu unterdrücken und die Überlappungsgröße L1 möglichst gering zu halten. Andererseits wird sich die Wulst 28 wahrscheinlich bilden, wenn die Oberflächentemperatur der Bramme gesenkt wird. Deshalb wird die Kontaktlänge L kürzer eingestellt, um eine Entstehung der Wulst 28 zu unterdrücken und die Wulstgröße L2 möglichst gering zu halten.
  • Nach der oben genannten Ausführung wurde der Verlust des unteren Knüppelendes bedeutend reduziert und die Ausbeute des Produkts exponentiell verbessert.
  • Nach der oben beschriebenen, vorliegenden Erfindung wird die stranggegossene Bramme in der Blech-Dickenrichtung durch Pressen bearbeitet und anschließend kontinuierlich gewalzt, um zu einem Vorblech umgewandelt zu werden. So kann das lange Vorblech erhalten werden, ohne die Vorbleche oder die Brammen zusammenzufügen. Weil der Press-Prozess den Verringerungsgrad im Vergleich zum Walzen erhöhen kann, ist eine Reduzierung im Entstehungsverhältnis von inneren Fehlern möglich.
  • Im Blech-Dickenpress-Prozess kann die Ausbeute des Scherschneidens in der folgenden Stufe des Vorblechs verbessert werden, da eine Entstehung von Formfehlern auf Grund einer Verformung am vorderen Ende der Bramme verringert werden kann, indem die Abmessung des Kontaktabschnitts zwischen dem Werkzeug und dem Material entsprechend eingestellt werden.
  • (Dritte Ausführung)
  • Die oben beschriebene, in 14 dargestellte Vorrichtung ist eine Anlage, die ein Direktwalzverfahren nutzt, um die Stranggießeinrichtung direkt mit dem Warmwalzprozess zu verbinden. In dieser Anlage wird eine Bramme stranggegossen, deren Länge mehreren Ringen warmgewalzten Stahlblechs und höchstens einer Charge eines Stahlkonverters entspricht, und direktes Walzen ermöglicht (jedoch wird zum Teil ein anderes Verfahren als Walzen ausgeführt). Die Anlage wird gebildet aus einer Stranggießeinrichtung zum Stranggießen einer warmen Bramme, einer Vorbearbeitungseinrichtung, um die warme Bramme, die durch die Stranggießeinrichtung stranggegossen wurde, einem Dicken-Verringerungs-Prozess zu unterziehen, um ein Vorblech zu erhalten, einer Fertigwalzgruppe zum Walzen des durch die Vorbearbeitungseinrichtung erhaltenen Vorblechs, um ein warmgewalztes Stahlblech mit einer vorgegebenen Blechdicke zu erhal ten, und einer Haspelmaschine zum Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs um diese herum in der erwähnten Reihenfolge.
  • In 14 bezeichnen die Bezugszahlen 1 die Stranggießeinrichtung; 2 die Vorbearbeitungseinrichtung, 3 die Fertigwalzgruppe, 4 eine Walzschere und die Bezugszahlen 5a und 5b Haspelmaschinen. Hierbei sind die Bearbeitungseinrichtungen zur Dickenverringerung in der Vorbearbeitungseinrichtung 2 aus einem Paar von Werkzeugen 6 an der vorderen Stufe und dem Vorwalzwerk 7 an der hinteren Stufe gebildet. Jedes Werkzeug 6 weist einen geneigten Abschnitt an der Eingangsseite und einen flachen Abschnitt an der Ausgangsseite auf und formt die Bramme in der Mitte des Pressens zu einer verjüngten Form. Außerdem ist jeweils in der Stranggießeinrichtung in der Nähe der Ausgangsseite eine Anwärmvorrichtung 8, zwischen der Stranggießeinrichtung 1 und der Vorbearbeitungseinrichtung 2 eine Anwärmvorrichtung 19, zwischen einem Paar von Werkzeugen 6 und dem Vorwalzwerk 7 in der Vorbearbeitungseinrichtung 2 eine Anwärmvorrichtung 10 und zwischen der Vorbearbeitungseinrichtung 2 und der Fertigwalzgruppe 3 eine Anwärmvorrichtung 11 vorgesehen. Ferner ist zwischen Anwärmvorrichtung 11 und Fertigwalze 3 eine Heizvorrichtung 12 vorgesehen, die geeignet ist, ein Blechende und/oder die gesamte Blechoberfläche des Vorblechs zu erwärmen.
  • In der Anlage der Produktionslinie für stranggegossene/warmgewalzte Stahlbleche, die eine solche Anordnung besitzt, wird die lange, stranggegossene Bramme 20 der Vorbearbeitungseinrichtung 2 zugeführt, ohne dass sie durch den parallelen Abschnitt 6a und den verjüngten Abschnitt 6b jedes Werkzeugs 6 der Vorbearbeitungseinrichtung 2 geschnitten und geschmiedet wird, so dass die Dicke der Bramme auf die Dicke des Vorblechs reduziert ist (die Bramme wird durch Pressen in der Blech-Dickenrichtung bearbeitet). Anschließend wird die Bramme durch das Vorwalzwerk 7 kontinuierlich gewalzt, um zu einem Vorblech umgewandelt zu werden. Das erhaltene Vorblech wird durch die Fertigwalzgruppe 3 weiter gewalzt, bis eine vorgegebene Blechdicke des Produktes erreicht ist, wodurch ein warmgewalztes Stahlblech 25 hergestellt wird. Es soll angemerkt werden, dass der Press-Prozess in der Blech-Dickenrichtung wiederholt ausgeführt wird, während das Material (stranggegossene Bramme 20) um einen vorgegebenen Vorschubgrad bewegt wird. Ferner wird der vorgegebene Vorschubgrad auf der Basis der später beschriebenen Bedingungen festgelegt. Anschließend wird das warmgewalzte Stahlblech 25 zuerst durch die Haspelmaschine 5a aufgewickelt. Wenn eine vorbe stimmte Aufnahmelänge als ein Produktring erreicht ist, wird die Walzschere 4 verwendet, um das sich bewegende Stahlblech 25 abzuschneiden. Das dem abgeschnittenen Abschnitt folgende Stahlblech 25 wird durch die Haspelmaschine 5b aufgewickelt. Ähnlich hinsichtlich der Haspelmaschine 5b wird, wenn eine vorgegebene Aufnahmelänge als ein Bandring des Produkts erreicht ist, die Walzschere 4 genutzt, um das Stahlblech 25 abzuschneiden. Ferner wird die Haspelmaschine zum Aufwickeln des Stahlblechs 25 in ähnlicher Weise von der Haspelmaschine 5b zur Haspelmaschine 5a gewechselt.
  • Gemäß 10 weisen alle stranggegossenen Brammen mit der Blechdicke von 100 mm und 200 mm ein Entstehungsverhältnis für innere Fehler von 0,01 % auf, das in den zulässigen Bereich mit dem Verringerungsgrad von 0,3 fällt. In der vorliegenden Erfindung wird zur Gewährleistung der höheren Qualität das Entstehungsverhältnis für innere Fehler auf 0,001 % eingestellt, was einstellig kleiner als der oben genannte Wert ist.
  • 18 ist eine Ansicht zur Bestimmung der Abmessung eines Teils, wo das Material mit dem Werkzeug in Kontakt kommt. Die Kontaktlänge L stellt eine Länge der Bramme an dem Teil dar, wo sie mit dem verjüngten Abschnitt 6b des Werkzeugs 6 in der Längsrichtung in Kontakt kommt. Der Vorschubgrad f ist eine Bewegungsgröße nach dem unmittelbaren vorhergehenden Press-Prozess. In dem zu der geneigten Fläche bearbeiteten Teil der Bramme 20 wird der dem Vorschubgrad f entsprechende Teil dem Press-Prozess durch den parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs 6 unterzogen. Ein durch diagonale Linien gekennzeichneter Teil zeigt einen Abschnitt an, der durch den flachen Abschnitt bearbeitet worden ist und ein Volumen V besitzt. Darüber hinaus bezeichnet das Bezugszeichen h eine Blechdicke nach dem Press-Prozess.
  • 19(A) und 19(B) sind Ansichten zur Veranschaulichung einer Änderung der Blechbreite der Bramme vor und nach dem Pressen. 19(A) zeigt den Zustand vor dem Pressen, während 19(B) den Zustand nach dem Pressen zeigt. Nebenbei bemerkt, in 29 bezeichnen das Bezugszeichen W eine Blechbreite der Bramme vor dem Pressen; W, eine Blechbreite zwischen konkaven Abschnitten der Bramme nach dem Pressen; W' eine Blechbreite zwischen vorstehenden Abschnitten der Bramme nach dem Pressen; dw eine Differenz zwischen W' und W1.
  • 20 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen Bedingungen des Press-Prozesses und einem Zunahmegrad der Blechbreite zeigt. Die waagerechte Achse gibt ein Produkt ε L/W der Verringerungsformänderung ε und des Verhältnisses der Kontaktlänge L in der Längsrichtung und der Blechbreite W an, und eine senkrechte Achse gibt einen Zunahmegrad der Blechbreite an (die Blechbreite W1 nach einer Press-Bearbeitung – W). In 20 sind alle Punkte in einem Bereich unter einer schräg liegenden, geraden Linie angeordnet. Die Bedingungen des Press-Prozesses, die zum Einstellen des Zunahmegrades der Blechbreite in einem Bereich von Zielwerten erforderlich sind, können aus 20 gefunden werden. Zum Beispiel kann ε L/W nicht größer als 0,3 sein, wenn ein Zielwert des Zunahmegrades der Blechbreite auf nicht mehr als 100 mm eingestellt ist. Ferner kann ε L/W nicht größer als 0,5 sein, wenn ein Zielwert auf nicht mehr als 150 mm eingestellt ist.
  • 21 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen den Bedingungen des Press-Prozesses und dem Schwankungsgrad der Blechbreite zeigt. Die waagerechte Achse stellt ein Produkt Vε/(Wfh) des nur durch den flachen Abschnitt erhaltenen Prozessgrades V/(Wfh) und der gesamten Verringerungsformänderung ε dar, und die senkrechte Achse stellt einen Schwankungsgrad dw der Blechbreite dar. In der Zeichnung sind alle Punkte in einem Bereich unter einer schräg liegenden, geraden Linie angeordnet. Die Bedingungen des Press-Prozesses, die zum Einstellen des Schwankungsgrades der Blechbreite in einem Zielbereich erhalten werden, können aus 21 gefunden werden. Wenn zum Beispiel ein Zielwert des Schwankungsgrades der Blechbreite auf nicht mehr als 20 mm eingestellt ist, kann Vε/(Wfh) nicht mehr als 0,6 sein.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird das Vorblech durch Pressbearbeitung und das anschließende kontinuierliche Walzen der stranggegossenen Bramme erhalten. Deshalb kann das lange Vorblech hergestellt werden, ohne die Vorbleche oder die Brammen zusammenzufügen. In dem Pressprozess kann die Prozessverformung im Vergleich zu der durch Walzen erzielten erhöht werden, wodurch das Entstehungsverhältnis für innere Fehler reduziert wird.
  • Außerdem wird im Pressprozess ein Paar von Werkzeugen verwendet, von denen jedes den geneigten Abschnitt auf der Eingangsseite und den flachen Abschnitt auf der Ausgangsseite aufweist, um den Prozess in der Blech-Dickenrichtung auf der Basis der Pressbedingungen nach z.B. durch die Abmessung des Kontaktabschnitts des Materials im Verhältnis zum Werkzeug oder zum Vorschubgrad dargestellten, charakteristischen Werten anzuwenden. Eine durch den Pressprozess verursachte Ausdehnung der Breite des Materials kann innerhalb eines vorgegebenen Wertes verringert werden.
  • (Vierte Ausführung)
  • 22 zeigt eine Blech-Dickenpress-Fertigungsstrasse nach einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten vierten Ausführung.
  • In der Fertigungsstrasse nach der vierten Ausführung ist auf der stromauf gelegenen Seite der Blech-Dickenpressvorrichtung, die die Werkzeuge 6 aufweist, ein Vertikalwalzwerk 34 angeordnet. Das Vertikalwalzwerk 34 wird verwendet, um die Breite der warmen Bramme 20 auf W zu W' beginnend von einer anfänglichen Breite W0 zu reduzieren. Es ist wünschenswert, dass das Vertikalwalzwerk 34 vom Typ ist, der geeignet ist, während des Walzens einen Spalt zu verändern. Obwohl jeder Breiten verändernde Typ angenommen werden kann, wird der Typ mit einer hydraulischen Walzverringerung vorgezogen. Es ist anzumerken, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Walzens mit Breitenverringenang durch das Vertikalwalzwerk 34 schneller als die der Blechdickenpresse ist, wobei die Produktivität damit erhöht werden kann, indem das Blechdickenpressen nach dem Breitenverringerungswalzen durchgeführt wird. Außerdem kann eine Temperatursenkung der Bramme 20 wirksam verhindert werden. Ferner können das Verringerungswalzen und das Blechdickenpressen gleichzeitig (hintereinander) durchgeführt werden.
  • (Fünfte Ausführung)
  • 23 zeigt eine Blech-Dickenpress-Fertigungsstrasse nach einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten fünften Ausführung.
  • In der Fertigungsstrasse nach der fünften Ausführung ist eine Breiten-Pressvorrichtung 35 an der unmittelbaren, stromauf gelegenen Seite der Blech-Dickenpressvorrichtung, welche die Werkzeuge 6 aufweist, angeordnet. Die Breiten-Pressvorrichtung 35 wird verwendet, um die Breite der warmen Bramme 20 beginnend von einer anfänglichen Breite W0 auf W bis W' zu reduzieren. Die Breitenpressvorrichtung 35 ist vom Typ, mit dem ein Breitenverringerungsgrad während des Walzens verändert werden kann, und liegt in einer Position, in der sie mit der Blechdickenpresse hintereinander angeordnet sein kann. Es soll angemerkt werden, dass die Breitenpresse und die Blechdickenpresse im gleichen Gehäuse in gerader Linie aufgestellt und in der erwähnten Reihenfolge angeordnet werden können. Dadurch, dass Breitenpressen und Blechdickenpressen zum gleichen Zeitpunkt (hintereinander angeordnet) durchgeführt werden, kann die Produktivität verbessert und eine Temperatursenkung der Bramme wirksam vermieden werden.
  • Die jetzigen Erfinder haben Verformungen überprüft, die im Brammenende während des Blechdickenpressens durch Verwendung der oben beschriebenen Blech-Dickenpress-Fertigungsstrasse beobachtet wurden. Es soll angemerkt werden, dass die Prozessbedingungen auf verschiedene Weise verändert wurden, mit der Blechdicke von 200 bis 270 mm, der Blechbreite von 600 bis 2000 mm, einem Pressverringerungsgrad von 15 bis 80%, einem Verjüngungswinkel θ des verjüngten Abschnitts 6b des Werkzeugs von 10° auf 30°.
  • <Veränderung der Breite des vorderen und des hinteren Endes>
  • Infolgedessen wurde herausgefunden, dass die erweiterte Form des vorderen und des hinteren Endes des Materials durch die folgenden Ausdrücke (4) bis (7) dargestellt werden kann, WH – W = (0,15 bis 0,45) ε × Ldt ... (4) LH = (0,12 bis 0,18) × W/h × Ldt ... (5) WT – W = (0,15 bis 0,45) ε × Ldt ... (6) LT = (0,06 bis 0,3) × W/h × Ldt ... (7)in denen das Bezugszeichen H eine Blechbreite des Materials auf der Eingangsseite (mm), h eine Blechbreite des Materials auf der Ausgangsseite (mm), ε eine Verringerungsformänderung (mm), Ldt eine Kontaktlänge des Materials und des Presswerkzeugs in Längsrichtung (mm) und W eine Blechbreite des Materials (mm) bezeichnen.
  • 24 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Untersuchung des Verteilungsgrades der Breitenvergrößerung (mm) im nichtstetigen Abschnitt zeigt. In 24 stellt die waagerechte Achse den Gesamtverformungsgrad ε Ldt und die senkrechte Achse den Breitenvergrößerungsgrad WT – W0 (oder WH – W0) im nichtsteti gen Abschnitt dar. In der Zeichnung gibt ein schwarzer Kreis den Breitenvergrößerungsgrad WT – Wo (mm) am vorderen Ende des Materials und ein weißes Quadrat den Breitenvergrößerungsgrad WH – Wo (mm) am hinteren Ende des Materials an. Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, wurde herausgefunden, dass die Breitenvergrößerungsgrade im nichtstetigen Abschnitt WT – W0 und WH – W0 weitgehend vom Gesamtverformungsgrad ε Ldt des Materials abhängig sind, wobei beide Werte in einem Bereich erscheinen, der in der Zeichnung zwischen zwei durchgezogenen Linien eingeschoben ist.
  • 25 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Untersuchung der Verteilung einer Verformungslänge (mm) im nichtstetigen Abschnitt zeigt. In 25 stellt die waagerechte Achse die Kennziffer des Breitenvergrößerungsgrades W Ldt/H und die senkrechte Achse die Verformungslänge LT (oder LH) im nichtstetigen Abschnitt dar. In der Zeichnung gibt ein schwarzer Kreis die Verformungslänge LT (mm) am vorderen Ende des Materials und ein weißes Quadrat die Verformungslänge LH (mm) am hinteren Ende des Materials an. Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich wird, wurde entdeckt, dass die Verformungslängen LT und LH in dem nichtstetigen Bereich weitgehend von der Kennziffer des Breitenvergrößerungsgrades W Ldt/H abhängig sind und beide Längen in einem Bereich erscheinen, der in der Zeichnung zwischen zwei durchgezogenen Linien (gestrichelte Linien) eingeschoben ist.
  • Basierend auf diesen Informationen haben die jetzigen Erfinder sichtbar werden lassen, dass ein Vorformgrad und eine Vorformlänge durch Verwendung der obigen Ausdrücke (4) bis (7) bestimmt werden können, um das Vorformen des vorderen Endes und des hinteren Endes der warmen Bramme 20 durchzuführen. Zum Beispiel kann im Falle des vorderen Endes ein Blechbreiten-Vorformungsgrad (WH – We) und eine Vorformlänge LH ausreichen. Inzwischen kann im Falle des hinteren Endes ein Blechbreiten-Vorformungsgrad (WT – We) und eine Vorformlänge LT genügen. Jedoch ist We ein willkürlicher Wert, der festgelegt wird, während die Breitenverringerungsgrade des vorderen und des hinteren Endes sowie des nichtstetigen Abschnitts berücksichtigt werden und dieser Wert mit der Beziehung We ≤ W1zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Es wird jetzt mit Bezug auf die 26(a) bis 26(d) eine Beschreibung hinsichtlich eines Verfahrens zur Bestimmung der Vorformgrade und Vorformlängen des vorderen und des hinteren Endes gegeben.
  • In der in 26(a) gezeigten warmen Bramme 20 werden beide Seitenabschnitte des vorderen Endes 20a des Materials zuerst zu einer Form vorgeformt, wie es in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Nebenbei gesagt, obwohl wünschenswert ist, dass sich der Vorformungsgrad in einem Teil von dem vorgeformten Abschnitt 20d des vorderen Endes zu dem stetigen Abschnitt in parabolischer Form verändert, kann es eine lineare Form sein.
  • Die vorgeformte Bramme (26(b)) wird dann in der Blech-Dickenrichtung gepresst. Obwohl die Erweiterung nach dem Pressen am vorgeformten vorderen Ende gebildet ist, wird die Form des vorderen Endes nach Beendigung des Pressens im Wesentlichen rechteckig wie es in 26(c) dargestellt ist. Andererseits weist das vordere Ende, das nicht dem Vorformen unterzogen wurde, eine erweiterte Form gemäß 26(d) auf.
  • Es soll angemerkt werden, dass das oben beschriebene Verfahren zur Festlegung des Vorformens ähnlich auf das hintere Ende angewendet wird.
  • Nebenbei bemerkt, wenn das Vertikalwalzwerk 34 mit der flachen Walze 38, wie der in 27 dargestellten, verwendet wird, wird zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens eine Überlappung mit einer Kantenform 20s, wie der in 28 gezeigten, gebildet.
  • Inzwischen kann nach dem Blech-Dickenpressen, wenn das Vertikalwalzwerk 34 mit den Walzen 39 mit Kalibern 39a, wie in 29 dargestellt ist, verwendet wird, eine im Wesentlichen glatte, hintere Fläche, wie in 30 dargestellt, dadurch erreicht werden, dass vorher eine umgekehrte Verformung an der Überlappung, die am hinteren Breitenabschnitt des vorderen Endes zum Zeitpunkt des Blechdickenpressens gebildet wird, angewendet wird.
  • Außerdem ist es im Falle einer Verwendung der Breitenpressvorrichtung möglich, das vordere und das hintere Ende dadurch vorzuformen, dass Blechdickenpressen mittels Werkzeug, das einen in 31 dargestellten, parallelen Abschnitt 6a aufweist, oder Werkzeug 6A, das einen in 32 dargestellten bogenförmigen Abschnitt 6c aufweist, verwendet wird. Dadurch, dass gemäß 33 ein seitlicher Flächenabschnitt 6d des Werkzeugs 6B zu einer konkaven Form geformt und zuvor unter Verwendung dieses Werkzeugs 6B eine umgekehrte Verformung auf das vordere und das hintere Ende angewendet wird, ist es zusätzlich möglich, die Bildung einer Überlappung am hinteren Breitenabschnitt des vorderen Endes zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens wirksam zu verhindern.
  • <Breitenverteilung des stetigen Abschnitts>
  • 34 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Überprüfung des Breitenverteilungsgrades im stetigen Abschnitt nach dem Blech-Dickenpressen zeigt, in der die waagerechte Achse ein Verringerungsverhältnis ([H – h]/H) und die senkrechte Achse einen Breitenverteilungsgrad des stetigen Abschnitts (entspricht einer tatsächlichen Vorrichtung) darstellt. Hier wurde ein Werkzeug mit einem Verjüngungswinkel von 12° verwendet, wobei die Beziehung zwischen dem Pressverringerungsgrad und dem Breitenverteilungsgrad der warmen Bramme, die eine Blechdicke von 250 mm und eine Breite von 1200 mm aufweist, mit dem Vorschubgrad f von 250 mm überprüft wurde. In der Zeichnung gibt ein schwarzer Kreis ein Ergebnis an, das dadurch erreicht wurde, dass eine Breitenverringerung von 50 mm durchgeführt wurde und die Bramme anschließend in Blech-Dickenrichtung gepresst wurde, um den Einfluss von Breitenwalzen zu überprüfen; und ein weißer Kreis gibt ein Ergebnis an, welches dadurch erreicht wurde, dass nur in der Blech-Dickenrichtung gepresst wurde, ohne Breitenverringerung auszuführen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, gibt es eine Tendenz, dass nach dem Pressen die Breitenverteilung des stetigen Abschnitts zunimmt, wenn der Pressverringerungsgrad hoch wird.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt ist, gibt es fast keinen Einfluss des Breitenwalzens auf die Breitenverteilung. Weil der Breitenverteilungsgrad einen zulässigen Bereich überschreitet, wenn der Pressverringerungsgrad nicht kleiner als 30% ist, muss die Breitenverteilung im stetigen Abschnitt des Materials ferner durch Vertikalwalzen ausgebildet werden, um die Breitenschwankung im stetigen Abschnitt zu unterdrücken, wenn Pressen mit einem Verringerungsgrad von mindestens nicht kleiner als 30% durchgeführt wird.
  • Außerdem wurde als Ergebnis von Experimenten, die von den jetzigen Erfindern durchgeführt wurden, entdeckt, dass der Breitenverteilungsgrad dW des stetigen Abschnitts und sein Ablauf dL durch die folgenden Ausdrücke (8) und (9) dargestellt werden kann. dW = V/Whf × ε: Breitenverteilungsgrad ... (8) dL = B × H/h × f: Spalt der Breitenverteilung (nach dem Pressen) ... (9)wobei die Bezugszeichen feinen Vorschubgrad, V ein Verringerungsvolumen des parallelen Abschnitts im Werkzeug und h eine Blechdicke an der Ausgangsseite der Presse bezeichnen.
  • 36 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit der waagerechten Achse, die einen Wert von V/(WHf) × ε darstellt, und der senkrechten Achse, die einen Breitenverteilungsgrad dW (mm) darstellt, das ein Ergebnis der Überprüfung der Wechselbeziehung zwischen diesen Werten zeigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann eine starke Wechselbeziehung dieser Werte beobachtet werden.
  • Daher kann die ausgezeichnete Form der ebenen Oberfläche des stetigen Abschnitts im Material nach dem Pressen dadurch erreicht werden, dass der stetige Abschnitt durch Vertikalwalzen oder Breitenpressen vorher geformt wird. Zum Beispiel kann eine umgekehrte Form der durch Blech-Dickenpressen erzeugten Breitenverteilung in dem stetigen Abschnitt genügen. In diesem Falle kann ein notwendiger Änderungsgrad der Öffnung basierend auf z.B. den oben genannten, die Breitenänderung in dem stetigen Abschnitt darstellenden Ausdrücken (8) und (9) vorhergesagt werden.
  • Wenn das mit Kalibrierwalzen 39 versehene Vertikalwalzwerk 34 verwendet wird, wird ein Spaltänderungsgrad wegen der großen Wirksamkeit der Breitenverringerung klein, was eine Formgebung mit vorteiliger Wirkung leichter macht. Außerdem kann im Falle von Breitenpressen ein gutes Ergebnis erzielt werden, indem ein Werkzeug 6A verwendet wird, das eine bogenförmige Kontaktfläche 6d wie die in 32 gezeigte aufweist.
  • Es wird jetzt das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 35(a) bis 35(d) beschrieben.
  • Der stetige Abschnitt der in 35(a) dargestellten warmen Bramme 20 wird zuerst so geformt wie es in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angegeben ist. Nebenbei bemerkt, obwohl es wünschenswert ist, eine sinusförmige Kurvenform gemäß 35(b) anzunehmen, kann diese eine sägezahnähnliche Form sein.
  • Die geformte Bramme (35(b)) wird jetzt dem Blech-Dickenpressen unterzogen. Die Breitenverteilung entsteht in dem vorgeformten, stetigen Abschnitt des Materials durch Pressen, wobei dies durch die Form ausgeglichen wird, die durch das Vorformen erhalten wird. Nach dem Pressen besitzt die warme Bramme 20 gemäß 35(c) eine flache Form im Wesentlichen ohne Breitenverteilung. Es soll angemerkt werden, dass die Bramme, die nicht dem Vorformen für die Breitenverteilung unterzogen worden ist, eine Form wie die in 35(d) gezeigte aufweist.
  • Darüber hinaus wird sowohl die Erweiterung an dem vorderen und dem hinteren Ende sowie die Breitenverteilung des stetigen Abschnitts nach Beendigung des Pressens im Material dadurch nicht ausgebildet, dass das Vorformen des vorderen und des hinteren Endes des Materials und das Formen mit verteilter Breite des stetigen Abschnitts durch das Vertikalwalzwerk 34 gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Nach der oben beschriebenen Ausführung werden die Formen des vorderen und des hinteren Endes nach Beendigung des Blech-Dickenpressens dadurch hervorragend, dass das Vorformen des vorderen und des hinteren Endes durch Breitenverringerung ausgeführt wird, wodurch die Ausbeute verbessert wird.
  • Ferner führt zur Verbesserung der Breitengenauigkeit des Materials und der Qualität des Produkts, dass die Breitenverteilung des stetigen Abschnitts nach Beendigung des Blech-Dickenpressens dadurch klein wird, dass die Breitenverteilung in dem stetigen Abschnitt durch Breitenverringerung ausgebildet wird.
  • Zusätzlich kann die Ausbeute des Produkts und die Produktqualität nach Beendigung des Blech-Dickenpressens dadurch verbessert werden, dass sowohl das Vorformen des vorderen und des hinteren Endes als auch eine Ausbildung der Breitenverteilung des stetigen Abschnitts bewirkt werden.
  • Ferner kann die Verwendung einer Kalibrierwalze im Vertikalwalzwerk die Produktivität verbessern und verhindern, dass die Überlappung an dem vorderen und dem hinteren Ende beim Vorformen des vorderen und des hinteren Endes gebildet wird, wodurch die Ausbeute gesteigert wird. Außerdem kann die Breitenverteilung des stetigen Abschnitts die Wirksamkeit der Breitenverringerung verbessern, um eine Einstellung des Vertikalwalzwerks zu erleichtern. Die Folge ist, dass die Breitengenauigkeit weiter verbessert werden kann, wodurch die Produktqualität gehoben wird.
  • Nebenbei bemerkt, kann das Bewirken von Vertikalwalzen oder Breitenpressen vor dem Blech-Dickenpressen einen Bereich der Blechbreite, die aus der gleichen Bramme produziert werden kann, vergrößem.
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann die Ausbeute weitgehend gesteigert werden, da die Breitengenauigkeit am vorderen Ende und am hinteren Ende der warmen Bramme verbessert werden kann. Darüber hinaus wird ein abgeschnittener Abschnitt klein, weil verhindert werden kann, dass die Überlappung entsteht, wodurch die Ausbeute vergrößert wird. Außerdem kann die Qualität des Produkts gehoben werden, da die Breitengenauigkeit im stetigen Abschnitt verbessert werden kann.
  • (Sechste Ausführung)
  • (Einstufiges Werkzeug)
  • Die jetzigen Erfinder haben einen Simulationstest unter Verwendung eines einstufigen verjüngten Werkzeugs mit einem Verringerungsgrad, der unveränderlich ist (jedoch ist eine Verringerungsformänderung nicht größer als 0,5) unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
  • Experimentbedingungen
    • Simulationsmaterial: Hartblei (Anfangsgröße: Blechdicke H 32 mm × Breite W 150mm × L)
    • Blechdicke h nach dem Pressen: 12,5 mm
    • Vorschubgrad f: 10 bis 40 mm
    • Verjüngungswinkel des Werkzeugs: 12° bis 30° (hauptsächlich werden 12°, 20° und 30° verwendet)
  • Nebenbei bemerkt, im Falle des Verjüngungswinkels des Werkzeugs, der nicht kleiner als 15° ist, trat zu Beginn des Pressens mit dem Vorschubgrad f, mit dem die warme Bramme 20 von dem geneigten Abschnitt 6b in Kontakt kommt, eine Gleitung auf, wobei als Bezug Daten darüber angegeben sind. Als Folge einer anschließenden Überprüfung wurde sichtbar, dass in Fällen, bei denen der verjüngte Abschnitt des Werkzeugs mit dem Material in Kontakt gebracht wird, wahrscheinlich ist, dass mit dem Verjüngungswinkel von kleiner als 15° eine Gleitung entstehen wird.
  • Ferner wurden aus einer weiteren Prüfung hinsichtlich der Ergebnisse des Simulationstests die folgenden Fakten (a) bis (d) herausgefunden:
    • (a) der Rückwärtsdehnungsgrad BW kann im Wesentlichen dadurch eingestellt werden, dass das gesamte Verringerungsvolumen V' mit der Blechdicke h und der Blechbreite nach dem Pressen entfernt wird;
    • (b) die Breitenverteilung kann im Wesentlichen mit dem Verringerungsvolumen V des parallelen Abschnitts des Werkzeugs eingestellt werden;
    • (c) die Breitendehnung kann im Wesentlichen durch den Einfluss der Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts des Werkzeugs und einen bestimmten Vorschubgrad eingestellt werden.
    • (d) die Belastung pro Einheitsbreite kann im Wesentlichen unter Verwendung der gesamten Kontaktlänge Idt des Werkzeugs und des Materials eingestellt werden.
  • Die Erläuterung der oben beschriebenen Ergebnisse des Simulationstests wird jetzt mit Bezug auf 37 ergänzt. 37 ist eine vergrößerte schematische Zeichnung, die das Werkzeug und das Material als ein Modell darstellt, um die Kontaktlänge zwischen dem zum Blech-Dickenpressen verwendeten Werkzeug und dem Material zu erläutern. Die Kontaktlänge ldt in Längsrichtung ist gleich einer Addition des Vorschubgrades f zu einer geometrischen Kontaktlänge Id des verjüngten Abschnitts (ldt = ld + f). Das gesamte Verringerungsvolumen V' entspricht einer Addition des Verringerungsvolumens V des parallelen Abschnitts zum Verringerungsvolumen V1 des verjüngten Abschnitts (V' = V1 + n. Die Verringerungsformänderung ε ist durch die Blechdicke H vor dem Pressen und die Blechdicke h nach dem Pressen (ε = ln(H/h) gegeben.
  • 38 ist eine charakteristische, grafische Darstellung, die eine V'/W0 h (mm) darstellende, waagerechte Achse und eine den Rückwärtsdehnungsgrad BW (mm) darstellende, senkrechte Achse aufweist und ein Prüfungsergebnis über die Wechselbeziehung dieser Werte zeigt. V'/W0 h der waagerechten Achse ist eine der Länge L1 entsprechende Größe, die erhalten wird, wenn das gesamte Verringerungsvolumen V' zu einem rechteckigen Festkörper mit der Blechdicke h, der Blechbreite W0 und der Länge L umgewandelt wurde. In der Zeichnung kennzeichnet der weiße Kreis ein Ergebnis, das mit dem Verjüngungswinkel von 12° erreicht wird, das weiße Quadrat ein Ergebnis, das mit dem Verjüngungswinkel von 20° erreicht wird und das weiße Dreieck ein Ergebnis, das mit dem Verjüngungswinkel von 30° erreicht wird, an. Wie aus der Zeichnung deutlich wird, ist der Rückwärtsdehnungsgrad im Wesentlichen direkt proportional zu V'/W0 h. Der Rückwärtsdehnungsgrad nimmt zu, wenn V'/W0 h höher wird.
  • 39 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit einer V/WO darstellenden, waagerechten Achse und einer die Breitenverteilung dW darstellenden, senkrechten Achse und zeigt das Ergebnis einer Untersuchung hinsichtlich der Wechselbeziehung zwischen diesen Werten. V/W0 der waagerechten Achse entspricht dem Verringerungsbereich des parallelen Abschnitts pro Einheitsbreite. Die Breitenverteilung dW entspricht einer Differenz zwischen der maximalen Breite und der minimalen Breite. In der Zeichnung kennzeichnet ein weißer Kreis ein Ergebnis, das mit dem Verjüngungswinkel von 12° erzielt wird, ein weißes Quadrat ein Ergebnis, das mit dem Verjüngungswinkel von 20° erzielt wird, und ein weißes Dreieck ein Ergebnis, das mit dem Verjüngungswinkel von 30° erzielt wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, ist die Breitenverteilung dW im Wesentlichen direkt proportional zu V/W0. Die Breitenverteilung dW nimmt ab, wenn V/W0 größer wird.
  • 40 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit einer die Kontaktlänge ld (mm) des verjüngten Abschnitts darstellenden, waagerechten Achse und einer den Breitendehnungsgrad W1 – W0 darstellenden, senkrechten Achse und zeigt das Ergebnis einer Untersuchung der Wechselbeziehung zwischen diesen Werten. In der Zeichnung kennzeichnet der weiße Kreis ein mit dem Vorschubgrad f von 10 mm erreichtes Ergebnis, das weiße Quadrat ein mit dem Vorschubgrad f von 20 mm erreichtes Ergebnis und das weiße Dreieck ein mit dem Vorschubgrad f von 30 mm erreichtes Ergebnis, der weiße Rhombus ein mit dem Vorschubgrad f von 40 mm erreichtes Ergebnis. Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, ist der Breitendehnungsgrad (W1 – W0) im Wesentlichen direkt proportional zu der Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts und nimmt zu, wenn der Vorschubgrad f höher wird.
  • 41 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit der die geometrische Kontaktlänge ldt (mm) darstellenden, waagerechten Achse und der eine Einheitsbreitenbelastung (Tonne/mm) darstellenden, senkrechten Achse und zeigt das Ergebnis einer Untersuchung der Wechselbeziehung dieser Werte. In der Zeichnung kennzeichnet der weiße Kreis ein mit dem Verjüngungswinkel von 12° erreichtes Ergebnis, das weiße Quadrat ein mit dem Verjüngungswinkel von 20° erreichtes Ergebnis und das weiße Dreieck ein mit dem Verjüngungswinkel von 30° erreichtes Ergebnis. Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, ist die Einheitsbreitenbelastung zur geometrischen Kontaktlänge ldt im Wesentlichen direkt proportional. Das Einheitsbreitengewicht nimmt zu, wenn ldt höher wird.
  • Durch Zusammenfassung der Informationen, die aus den 38 bis 41 erhalten wurden, kann der Einfluss des Verjüngungswinkels θ gemäß 42 dargestellt werden.
  • Da die Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts und die geometrische Kontaktlänge ldt klein werden, wenn der Verjüngungswinkel θ groß ist, kann die Wirkung der Belastungsverringerung und die Wirkung einer Verringerung der Breitendehnung erreicht werden, wodurch die Größe und das Gewicht der Vorrichtung reduziert werden. Darum ist unter dem Aspekt der Belastung und der Breitendehnung der größere Verjüngungswinkel θ wünschenswert. Nebenbei bemerkt, wenn der Winkel des verjüngten Abschnitts 6b 30° überschreitet und der Rückwärtsdehnungsgrad BW des Materials zum Zeitpunkt des Pressens zunimmt, ist es wünschenswert, den Verjüngungswinkel θ im Bereich von 15° bis 30° einzustellen. Wenn der Verjüngungswinkel θ jedoch größer geworden ist, wird das Verringerungsvolumen V des parallelen Abschnitts 6a groß, was zu einer ungünstigen Wirkung führt, derart, dass die Breitenverteilung dW zunimmt. Wenn zum Beispiel mit einem Vorschubgrad von 30 mm der Verjüngungswinkel θ von 12° auf 20° verändert wird, wird die Belastung auf 2/3 reduziert und der Breitendehnungsgrad im Wesentlichen um die Hälfte gekürzt. In diesem Falle nimmt jedoch die Breitenverteilung dW um fast das Dreifache zu.
  • Außerdem ändert sich der Breitendehnungsgrad kaum, wenn der Vorschubgrad f in ähnlicher Weise erhöht wird, weil er durch die Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts festgelegt ist. Ferner vergrößert sich die Belastung um einen Wert, der einem kleinen Zuwachs der geometrischen Kontaktlänge ldt entspricht, wobei aber die zunehmende Größe der Belastung klein ist. Weil ein mehrfaches Pressen reduziert wird, wird ferner der Blech-Dickenpress-Prozess leistungsfähig. Da jedoch das Verringerungsvolumen V des parallelen Abschnitts groß wird, nimmt die Breitenverteilung dW mit nachteiliger Wirkung zu. Wenn zum Beispiel der Vorschubgrad f von 20 mm auf 40 mm mit dem Verjüngungswinkel von 12° erhöht wird, nimmt der Breitendehnungsgrad um etwa 20°b zu, und die Belastung wächst auf ungefähr 30%. Jedoch nimmt die Breitenverteilung dW ungefähr um das Fünffache zu, was den zulässigen Bereich sehr überschreitet.
  • Um diese Probleme zu lösen, haben die jetzigen Erfinder das Verformungsverhalten in der Breitenrichtung durch Blech-Dickenpressen ausführlich analysiert. Das Ergebnis wird mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Gemäß 7(a) zeigt der durch den verjüngten Abschnitt 6b gepresste Abschnitt eine große Verformung in der Breitenrichtung zum Zeitpunkt des Pressens und wird zu einer verjüngten Form gepresst. Danach wird er in Längsrichtung zugeführt, und die Breitenverteilung dW wird von dem parallelen Abschnitt 6a durch den nächsten Pressvorgang geformt. Es wurde herausgefunden, dass eine Position, bei der die Breitenverteilung dW minimal wird, ein Abschnitt (in 7(b) dargestellter Abschnitt A) ist, der in der Nähe der Grenze zwischen dem verjüngten Abschnitt 6b und dem parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs (der Übergangsbereich 6c und dessen Nähe) und eine Position, bei der die Breitenverteilung dW maximal wird, ein mittlerer Pressteil des parallelen Abschnitts ist. Nebenbei bemerkt, eine Bedingung, mit der die Breitenverteilung dW problematisch wird, ist eine, durch die der Vorschubgrad f größer als die Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts in Verbindung zum Beispiel mit dem großen Verjüngungswinkel θ des Werkzeugs oder dem großen Vorschubgrad f wird. Als eine Gegenmaßnahme haben die jetzigen Erfinder die Anwendung von leichtem Pressen als einen Teilprozess insbesondere im Abstand des Hauptprozesses, in dem die Werkzeuge verwendet werden, in Betracht gezogen.
  • Es wird vorgezogen, den Teilprozess an dem Abschnitt A des Materials, d.h. in einem Bereich durchzuführen, wo die Einschnürung der Breite des Materials in der Nähe einer Ecke zwischen dem verjüngten Abschnitt 6b und dem parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs im Hauptprozess des (n + 1)-ten Durchlaufs auftritt. Weil dieser Bereich direkt unterhalb des für den Hauptprozess verwendeten Werkzeugs angeordnet ist, ist jedoch der Teilprozess dieses Bereiches tatsächlich unmöglich. Somit haben die jetzigen Erfinder dahingehend untersucht, leichtes Pressen auf den Abschnitt A und den benachbarten Abschnitt in verschiedener Weise anzuwenden. Die Folge ist, dass die jetzigen Erfinder entdeckt haben, dass es gut ist, vorher an einem Abschnitt, der im (n + 1)-ten Durchlauf der Abschnitt A wird, leichtes Pressen anzuwenden, während das Material nach Beendigung des n-ten Durchlaufs in der Längsrichtung zugeführt wird. Ein leichter Grad des Pressens ist viel kleiner als der Verringerungsgrad, der durch den verjüngten Abschnitt und den parallelen Abschnitt des Werkzeugs erzielt wird. Bei Beendigung des Pressens im n-ten Durchlauf ist der Abschnitt B an der stromauf gelegenen Seite vom Abschnitt A um einen Abstand entfernt, der im Wesentlichen dem Vorschubgrad f entspricht. Das Werkzeug für den Teilprozess kann an diesem Abschnitt eingestellt werden.
  • Die jetzigen Erfinder haben ferner hinsichtlich des Abschnitts für den Teilprozess, auf den leichtes Pressen anzuwenden ist, untersucht und deshalb die folgenden Informationen (1) und (2) erhalten:
    • (1) die Wirkung des Teilprozesses geht durch eine Verformung verloren, die infolge des Hauptprozesses verursacht wird, wenn der Abstand von dem Abschnitt A nicht mehr als 0,9 f ist; und
    • (2) die Wirkung des Teilprozesses kann nicht beobachtet werden, wenn der Abstand vom Abschnitt A nicht kleiner als 1,1 f ist.
  • Basierend auf den oben genannten Informationen (1) und (2) wird deutlich, dass ein Bereich, in dem der Teilprozess wirksam funktionieren kann, ein Abschnitt ist, der an der stromauf gelegenen Seite von einem Abschnitt entfernt angeordnet ist, der im nächsten Durchlauf der Abschnitt A in einem Abstand von (0,9 bis 1,1) × f werden wird. Nebenbei bemerkt, kann im Falle des einstufigen Werkzeugs mit nur einem verjüngten Abschnitt, wie in dieser Ausführung, der Teilprozess und der Hauptprozess abwechselnd durchgeführt werden.
  • Wenn eine Position, bei der der Teilprozess angewendet wird, auf der Basis des Vorschubgrades f des Materials und des Rückwärtsdehnungsgrades BW zum Zeitpunkt des Pressens erkannt ist, wird eine Anwendung des Teilprozesses auf die weitere, stromauf gelegene Seite zusätzlich möglich gemacht. Zu diesem Zeitpunkt kann die Anwen dungsposition des Teilprozesses durch den folgenden Ausdruck (10) gegeben werden. Jedoch bezeichnet BW den Rückwärtsdehnungsgrad zum Zeitpunkt des Pressens, und n ist eine positive, ganze Zahl. (0,9 bis 1,1) x f + (f – BW) × n ... (10)
  • Unter den gleichen Bedingungen wie die oben beschriebenen, experimentellen Bedingungen mit Vorschubgrad f von 30 mm und Verjüngungswinkel θ von 20° wurde ein solches untergeordnetes Werkzeug 47 gemäß 44 verwendet, um den Teilprozess um den Teil herum an der stromauf gelegenen Seite in nur einem Abstand 1,0 × f von dem Übergangsbereich 6c an der Grenze zwischen dem verjüngten Abschnitt 6b und dem parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs in einem Intervall zwischen dem Hauptprozess und dem des nächsten Durchlaufs anzuwenden.
  • Es wird jetzt mit Bezug auf die 43(a) bis 43(e) ein Blech-Dickenpressverfahren beschrieben, das den Teilprozess einbezieht.
  • Gemäß 43(a) befindet sich eine untergeordnete Pressform 47, wenn das Hauptwerkzeug 6 den Hauptprozess im n-ten Durchlauf durchführt, im Bereitschaftsbetrieb. Wenn der Hauptprozess im n-ten Durchlauf beendet und das Hauptwerkzeug 6, wie in 43(b) gezeigt, zurückgezogen ist, wird das untergeordnete Werkzeug 47 dann genutzt, um leichtes Pressen (Teilprozess) an einem Abschnitt an der stromauf gelegenen Seite entfernt vom Abschnitt, der dem Hauptprozess gemäß 43(c) unterzogen wird, anzuwenden. In diesem Falle ist der Bereich, in dem der Teilprozess angewendet wird, ein Abschnitt, der an der stromauf gelegenen Seite um einen Abstand (0,97 bis 1,03) × f in der Längsrichtung angeordnet ist. Außerdem wurden die Pressgrößen mit 0,1 mm (r = 0,005), 0,5 mm (r = 0,025) und 1,0 mm (r = 0,050) bestimmt. Nebenbei bemerkt, vorausgesetzt, dass der Verringerungsgrad des Hauptprozesses ein Bezugswert 1 ist, bezeichnet das Symbol r eine Kennziffer, die ein Verhältnis des Verringerungsgrades des Teilprozesses relativ zu diesem Bezugswert angibt. An den beiden oberen und unteren Flächen der Bramme 20 wird durch den Teilprozess eine flache Wölbung 48 an Teilen auf der stromauf gelegenen Seite ausgebildet.
  • Bei Beendigung des Teilprozesses im n-ten Durchlauf wird das untergeordnete Werkzeug 47 gemäß 43(d) zurückgezogen. Ferner wird gemäß 43(c) die Bramme 20 nur um den Vorschubgrad f nach vom bewegt, so dass die dem Teilprozess unterzogene Wölbung 48 dem Übergangsbereich 6c des Hauptwerkzeugs 6 gegenüberliegt. Zusätzlich wird der die Wölbung 48 enthaltende Bereich durch das Hauptwerkzeug 6 stark gepresst.
  • Es wird jetzt eine Beschreibung hinsichtlich des Teilprozesses gegeben, indem das Teil-/Haupt-Verringerungsverhältnis r verwendet wird.
  • 45 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit der waagerechten Achse, die einen Abstand (mm) von dem Übergangsbereich 6c des vorhergehenden Pressens und einem Teil, der dem Hauptprozess in der Nähe des Übergangsbereichs 6c unterzogen wurde, darstellt und mit der senkrechten Achse, die eine Blechbreite (mm) darstellt und das Ergebnis einer Untersuchung der Wechselbeziehung dieser Werte darstellt, wenn die Kennziffer des Teil-/Haupt-Verringerungsgrades r auf verschiedene Art und Weise innerhalb eine Bereiches von 0 bis 0,05 verändert wird. Die Untersuchung wurde durch verschiedene Änderung des Verringerungsgrades des Teilprozesses in einem Bereich von 0 bis 1,0 ausgeführt, wobei der Verringerungsgrad des Hauptprozesses auf 20 mm festgesetzt ist. Folglich wurde die nahe liegende Wirkung, wie es aus der Zeichnung deutlich wird, mit der Kennziffer des Teil-/Haupt-Verringerungsgrades r von 0,005 (Verringerungsgrad: 0,1 mm) nicht beobachtet. Als jedoch r 0,025 (Verringerungsgrad: 0,5 mm) und 0,05 (Verringerungsgrad: 1.0 mm) betrug, wurde die Breitenverteilung dW klein und die Breitendehnung war auch etwas verringert. Es soll angemerkt werden, dass kein bedeutender Unterschied zwischen r = 0,025 und r = 0,05 erkannt wurde. Obwohl der ähnliche Teilprozess mittels Werkzeug mit Keilform ausgeführt wurde, wurde das gleiche Ergebnis wie das in 45 gezeigte erhalten.
  • Hinsichtlich der zeitlichen Steuerung zum Starten des Teilprozesses können die Werkzeuge, wenn die Werkzeuge 47 für den Teilprozess hier zu den Werkzeugen 6 für den Hauptprozess unterschiedlich sind, in Abhängigkeit von der Form der verwendeten Werkzeuge und des Vorschubgrades f miteinander in Kontakt gebracht werden. Deshalb wird es nicht vorgezogen, den Teilprozess während des Hauptprozesses zu beginnen. Wenn jedoch ein Werkzeug 6A wie das in 46 dargestellte verwendet wird, um den Hauptprozess und den Teilprozess gleichzeitig zu starten, so dass der Hauptprozess und der Teilprozess zum gleichen Zeitpunkt beendet werden können, kann ein solches Problem ausgeschaltet werden. Mit anderen Worten ist es gut genug, den Teilprozess zu beginnen, wenn nur (1 – r) zwischen dem gesamten Verringerungsgrad (H – h) des Hauptprozesses abgeschlossen ist, und den Hauptprozess und den Teilprozess gleichzeitig zu beenden.
  • Als ein hierbei genutztes Werkzeug wird ein in 46 dargestelltes Werkzeug 6A eingesetzt, das den Hauptprozess durchführt, indem eine einstufige Verjüngung verwendet wird. Das Werkzeug 6A besitzt einen Vorsprung 47A für den Teilprozess, der an der Eingangsseite des verjüngten Abschnitts 6b befestigt/abgenommen werden kann. Das heißt, der parallele Abschnitt 6a und der verjüngte Abschnitt 6b werden genutzt, um den Hauptprozess auf die warme Bramme 20 anzuwenden, wobei gleichzeitig der Vorsprung 47A genutzt wird, um den Teilprozess anzuwenden. Der Vorschubgrad f des Materials muss jedoch größer sein als die Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts, und der Vorschubgrad f muss als notwendige Bedingungen im Wesentlichen unveränderlich sein.
  • Außerdem kann auch ein in 47 dargestelltes Werkzeug 6B verwendet werden. Das Werkzeug 6B besitzt eine Fläche 6g für den Teilprozess auf der Eingangsseite des verjüngten Abschnitts 6b. Das heißt, der parallele Abschnitt 6a und der verjüngte Abschnitt 6b werden genutzt, um den Hauptprozess auf die warme Bramme 20 anzuwenden, und gleichzeitig wird die Fläche 6g für den Teilprozess genutzt, um leichtes Pressen durchzuführen. Jedoch muss der Vorschubgrad f etwas größer sein als die Hauptprozessfläche des verjüngten Abschnitts 6b, und der Vorschubgrad f muss als notwendige Bedingungen im Wesentlichen unveränderlich sein.
  • Im Falle des in 47 dargestellten Werkzeugs 6B ist an einem Winkelwechselabschnitt eine entsprechende Abschrägung oder eine R-bearbeitete Fläche 6g ausgebildet. Die Abschrägung vom R-Typ wird hinsichtlich einer Erleichterung des Prozesses des Werkzeugs am meisten bevorzugt. Ferner ist es wünschenswert die Abschrägung R an der Grenze zwischen dem Abschnitt des Teilprozesses und dem Abschnitt des Hauptprozesses des Werkzeugs 6A größer auszubilden.
  • Dadurch, dass der Teilprozess durchgeführt wird, ist die Wirkung erzielbar, dass die Breitenverteilung reduziert werden kann, um die Mindestbreitendehnung der Breitenverteilung weiter zu vergrößern. Wenn auf das Material in der Nähe des in 7(b) dargestellten Abschnitts A das Pressen mit Mühe angewendet wird, ist es ferner möglich, die Wirkung zu erzielen, um die Bindekraft auf die Breitendehnung infolge des Pressens durch den verjüngten Abschnitt des (n + 1)-ten Durchlaufs in der Nähe des verjüngten Abschnitts A zu bewirken, um dadurch die Breitendehnung selbst möglichst gering zu halten.
  • (Siebente Ausführung)
  • (Mehrstufiges Werkzeug)
  • Es werden jetzt mit Bezug auf die 48 bis 54 verschiedene Arten mehrstufiger Werkzeuge beschrieben.
  • Es ist schwierig, dass das Werkzeug mit einstufiger Verjüngung die Einschränkungsbedingungen zur Unterdrückung der Breitendehnung und zur Reduzierung der Belastung und Unterdrückung der Breitenverteilung erfüllt. Daher ist ein Werkzeug mit mehrfachen verjüngten Abschnitten erforderlich. Als Gegenmaßnahme haben die jetzigen Erfinder das Werkzeug mit mehreren verjüngten Abschnitten untersucht, um eine untergeordnete Prozessfunktion bereitzustellen, die dem oben beschriebenen einstufigen Werkzeug ähnlich ist.
  • Die Folge ist, dass, wenn der Verjüngungsabschnitt, der eine Hauptbearbeitungsfläche sein kann, insbesondere zwei Abstufungen (Verjüngungen 1 und 2 von der Seite des parallelen Abschnitts) aufweist, es allgemein so ist, dass eine untergeordnete Bearbeitungsfläche (Verjüngung 3) ausgebildet ist, die sich der Hauptbearbeitungsfläche anschließt, und die Kontaktlänge mit Verjüngungswinkeln von θ1 und θ2 (θ1 < θ2) verkürzt wird. Es ist jedoch wünschenswert, einen Durchschnittswinkel der verjüngten Abschnitte 1 bis 3 in diesem Beispiel auf nicht kleiner als 15° einzustellen. Hierbei bedeutet der Durchschnittswinkel einen Winkel, der an einem Punkt gebildet wird, wo der Winkel zwischen parallelem Abschnitt und verjüngtem Abschnitt sowie der verjüngte Abschnitt mit der Fläche des Materials unter einem Druck, der eine genau festgelegte Größe aufweist, in Kontakt kommen.
  • Hinsichtlich der Kontaktlängen L1 , L2 und L3 des jeweiligen Verjüngungswinkels und des Materials in der Längsrichtung kann eine Zunahme der Belastung oder der Breitendehnung auftreten, wenn die Kontaktlänge des verjüngten Abschnitts lang ist. Die Kontaktlänge L3 auf der untergeordneten Bearbeitungsfläche sollte so kurz wie möglich sein, und es ist wünschenswert, dass diese Längen das Verhältnis besitzen, um die folgende Ungleichung (11) tatsächlich zu erfüllen: L3/(Li+L2+L3) < 0,1 ... (11)
  • Ferner kann zu Beginn des Kontakts, wenn der Verjüngungswinkel θ groß ist, Gleitung auftreten. Somit muss der Winkel θ1 des geneigten Abschnitts 1 auf einen Wert von kleiner als 15°, als ein Winkel, der kaum eine Gleitung verursacht, eingestellt werden.
  • Außerdem tritt die Gleitung des Materials selten auf, wenn die zum Teilprozess genutzte Bearbeitungsfläche mit der Verjüngung 1 im nächsten Durchlauf in Kontakt gebracht wird. Diese Bedingung erfüllt die Beziehung des folgenden Ausdrucks (12), wenn der Vorschubgrad des Materials oder des Werkzeugs in der Längsrichtung als f festgelegt ist: (L1 + L2) = (0,9 bis 1) × f ... (12)
  • Der untere Grenzwert ist durch die Tatsache festgelegt, dass die Kontaktlänge L3 klein ist. Außerdem tritt eine Gleitung auf, wenn die Differenz zwischen θ1 und θ3 groß ist. Folglich muss lθ1 – θ3l < 5° erfüllt sein.
  • Die jetzigen Erfinder haben einen Simulationstest durchgeführt, indem mehrstufige Werkzeuge 6M (Typ A), 6N (Typ B) und 6S (Typ C), die in den 48 bis 50 gezeigt sind, unter den folgenden Bedingungen verwendet wurden:
  • Versuchsbedingungen
    • Simulationsmaterial:
    • Hartblei (Anfangsgröße: Blechdicke H 32 mm x Breite W 150 mm x L)
    • Blechdicke h nach dem Pressen: 12,5 mm
    • Vorschubgrad f: 30 mm
  • Verjüngungswinkel θ des Werkzeugs: jeweils in den 48 bis 50 und 54 dargestellt L1, L2 und L3: jeweils in den 48 bis 50 und 54 dargestellt.
  • Es soll angemerkt werden, dass die Kontaktlänge ld des verjüngten Abschnitts des B-Werkzeugs 6N im Wesentlichen dem Vorschubgrad f entspricht.
  • Die 51 bis 53 zeigen Versuchsergebnisse (einschließlich eines Ergebnisses, das mit dem C-Werkzeug 6S nach der Ausführung erzielt wurde).
  • 51 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit der waagerechten Achse, die eine geometrische Länge (mm) des verjüngten Abschnitts darstellt, und mit der senkrechten Achse, die eine Mindestdehnung (mm) darstellt, die das Untersuchungsergebnis der Wechselbeziehung der beiden Werte zeigt. In der Zeichnung kennzeichnet der weiße Kreis ein mit dem Verjüngungswinkel von 12° erzieltes Ergebnis, das weiße Quadrat ein mit dem Verjüngungswinkel von 20° erzieltes Ergebnis, das weiße Dreieck ein mit dem Verjüngungswinkel von 30° erzieltes Ergebnis und der schraffierte Kreis ein mit dem speziellen Werkzeug 6S (Typ C) erzieltes Ergebnis.
  • 52 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit der waagerechten Achse, die ein Verringerungsvolumen V darstellt, und der senkrechten Achse, die einen Breitenverteilungsgrad (mm) darstellt und das Untersuchungsergebnis der Wechselbeziehung der beiden Werte zeigt. In der Zeichnung kennzeichnet der weiße Kreis ein mit dem Verjüngungswinkel von 12° erzieltes Ergebnis, das weiße Quadrat ein mit dem Verjüngungswinkel von 20° erzieltes Ergebnis, das weiße Dreieck ein mit dem Verjüngungswinkel von 30° erzieltes Ergebnis und der schraffierte Kreis ein mit dem speziellen Werkzeug 6S (Typ C) erzieltes Ergebnis.
  • 53 ist eine charakteristische, grafische Darstellung mit der waagerechten Achse, die eine geometrische Kontaktlänge (mm) darstellt, und der senkrechten Achse, die eine Belastung (Tonnen) darstellt und das Untersuchungsergebnis der Wechselbeziehung der beiden Werte zeigt. In der Zeichnung kennzeichnet der weiße Kreis ein mit dem Verjüngungswinkel von 12° erzieltes Ergebnis, das weiße Quadrat ein mit dem Verjüngungswinkel von 20° erzieltes Ergebnis, das weiße Dreieck ein mit dem Verjüngungs winkel von 30° erzieltes Ergebnis, und der schraffierte Kreis ein mit einem speziellen Werkzeug 6S (Typ C) erzieltes Ergebnis.
  • Auf der Basis der in den 51, 52 und 53 gezeigten Ergebnissen wurde herausgefunden, dass das Einstellen des durchschnittlichen Verjüngungswinkels des Werkzeugs auf 15° oder darüber die Wirkung erzielen kann, die Belastung oder eine Unterdrückung der Breitendehnung zu reduzieren, wobei aber die Breitenverteilung dW des mehrstufigen Werkzeugs etwas größer wird als die des einstufigen Werkzeugs, wenn der Verjüngungswinkel an der unteren Seite klein und der Verjüngungswinkel an der oberen Seite wie bei dem A-Werkzeug 6M und dem B-Werkzeug 6N groß ist, um die Kontaktlänge ld zu verkürzen. Es kann angenommen werden, dass dies daran liegt, dass das Pressen des Materials mit großer Kraft im Zustand des vorherigen Durchlaufs beim Pressen des parallelen Abschnitts darauf einen Einfluss hat.
  • Ferner wurde herausgefunden, dass eine Gleitung des Werkzeugs und des Materials entsteht und Pressen unter Pressbedingungen (Vorschubgrad und Verringerungsgrad) instabil wird, so dass der untere Abschnitt der Werkzeugverjüngung mit dem oberen Abschnitt der Werkzeugverjüngung auf der Materialseite, der durch Pressen im vorherigen Durchlauf erzeugt worden ist, in Kontakt gebracht wird.
  • So haben die jetzigen Erfinder das C-Werkzeug 6S, das eine untergeordnete Bearbeitungsfläche aufweist, vervollständigt, das eine Verringerung mit einem extrem kleinen Grad auf der Hauptbearbeitungsfläche durchführt, um die oben beschriebene Breitenverteilung zu unterdrücken und zu verhindern, dass zu Beginn des Pressens Gleitung entsteht.
  • Obwohl die untergeordnete Bearbeitungsfläche des C-Werkzeugs 6S einen Teil in der Nähe der Oberflächenschicht des Materials leicht presst, sind die Kontaktlänge und der durchschnittliche Verjüngungswinkel wegen eines kleinen Verringerungsgrades fast die gleichen wie die des B-Werkzeugs 6N. Darüber hinaus tritt im Falle des Pressens im nächsten Durchlauf keine Gleitung des Materials auf, weil die Hauptbearbeitungsfläche in Kontakt gebracht wird mit dem Material auf der einen Winkel von 12° aufweisenden geneigten Oberfläche, das durch die untergeordnete Bearbeitungsfläche gepresst wurde.
  • Im Ergebnis des Experiments, bei dem das C-Werkzeug 6S verwendet wird, wurden die folgenden Wirkungen herausgefunden. Das heißt, leichtes Verformen eines Teils in der Nähe der Oberfläche des Materials kann den verengten Abschnitt der Breitenverteilung aufweiten, um die Breitenverteilung zu unterdrücken und kann außerdem die Breitendehnung beschränken. Ferner kann das Einstellen des Winkels der untergeordneten Bearbeitungsfläche auf ± 5° in Bezug auf die Hauptbearbeitungsfläche die Entstehung von Gleitung vermeiden. Außerdem war das erzielte Ergebnis hinsichtlich der Belastung im Wesentlichen das gleiche wie das des B-Werkzeugs 6N.
  • Die ähnliche Untersuchung wurde in Bezug auf das Werkzeug mit einem Verjüngungswinkel der untergeordneten Bearbeitungsfläche von 5° bis 20° durchgeführt (jede andere Form ist mit der des C-Werkzeugs 6S gleich). Obwohl mit dem Verjüngungswinkel von 7° bis 17° keine Gleitung des Materials aufgetreten ist, entstand eine Gleitung als der Verjüngungswinkel diesen Bereich überschritten hat.
  • Basierend auf der obigen Untersuchung kann die Belastung verringert werden, wenn der durchschnittliche spitze Winkel des Verjüngungsabschnitts der Hauptbearbeitungsfläche nicht kleiner als 15° ist. Jedoch wird eine Gleitung des Materials wahrscheinlich auftreten, wenn eine Winkeldifferenz zwischen der oberen und der unteren Verjüngung nicht kleiner als 5° ist. Wenn der Verjüngungswinkel des unteren Abschnitts nicht kleiner als 15° ist, kann jedoch aus dem Untersuchungsergebnis der einstufigen Verjüngung das Material gleiten. Dadurch, dass bewirkt wird, dass die untergeordnete Bearbeitungsfläche einen Winkel von nicht mehr als ± 5° im Verhältnis zum Neigungswinkel der Hauptbearbeitungsfläche hat und die durch das untergeordnete Bearbeitungswerkzeug einmal gepresste Oberfläche im nächsten Durchlauf durch den Verjüngungsabschnitt 1 des Hauptprozesses gepresst wird, kann daher eine Entstehung der Gleitung verhindert werden und die Breitenverteilung sowie die Breitendehnung verringert werden. Nebenbei bemerkt, weil die lange Kontaktlänge des untergeordneten Bearbeitungswerkzeugs zu einer Zunahme der Belastung oder der Breitendehnung führt, ist es wünschenswert, dass die Länge des untergeordneten Bearbeitungsabschnitts nicht mehr als 10% der gesamten Kontaktlänge beträgt. Außerdem ist es wünschenswert, dass die Länge des verjüngten Hauptbearbeitungsabschnitts (L1 + L2) das 0,9 bis 1,0-fache des Vorschubgrades ist, um im nächsten Durchlauf die Bearbeitungsfläche des Teilprozesswerkzeuges durch den verjüngten Abschnitt des Hauptprozesses zu pressen.
  • Nach der vorliegenden Erfindung war es möglich, die Breitenverteilung und allein schon die Breitendehnung dadurch zu unterdrücken, dass der Teilprozess zum Hauptprozess der warmen Bramme hinzugefügt wurde. Ferner ist es durch das Hinzufügen der untergeordneten Bearbeitungsfläche zu dem Werkzeug, das die Hauptbearbeitungsfläche mit der mehrfachen Verjüngung aufweist, möglich, die gesamte Verringerung der Belastung und eine Unterdrückung der Breitendehnung, der Breitenverteilung und der Gleitung zu realisieren.
  • (Achte Ausführung)
  • Die 55 zeigen den Aufbau einer Brammenformvorrichtung nach einer achten Ausführung der vorliegenden Erfindung. 55(A) ist eine Seitenansicht und 55(B) ist eine Draufsicht. Die Brammenformvorrichtung wird durch eine Dickenverringerungspresse 52 zum Verringern der Dicke der Bramme 20 und eine an der stromab gelegenen Seite der Presse 52 vorgesehene Breitenverringerungspresse 53 gebildet. Es soll angemerkt werden, dass an der stromab gelegenen Seite der Breitenverringerungspresse 53 ein Walzwerk 54 angeordnet ist, um Walzen durchzuführen. An der Ausgangsseite der Breitenverringerungspresse 53 ist ein Breitenmessinstrument 55 vorgesehen zum Messen der Breite der Bramme 20, die durch die Verringerungspresse 53 einer Breitenverringerung unterzogen wird. Es ist eine Steuereinheit 56 vorhanden, die einen Messwert des Breitenmessinstruments 55 eingibt und die Dickenverringerungspresse 52 sowie die Breitenverringerungspresse 53 steuert.
  • Die Dickenverringerungspresse 52 besteht aus in senkrechter Richtung vorgesehenen Werkzeugen 6, um die Bramme 20 einzuschieben und einer Antriebsvorrichtung 58 zur senkrechten Bewegung der Werkzeuge 6. Als Antriebsvorrichtung 58 wird eine mechanische Vorrichtung verwendet, die eine Stange durch Rotation einer exzentrischen Welle in senkrechter Richtung bewegt und die Werkzeuge 6 durch die Stange oder eine Hydraulikvorrichtung, in der ein Hydraulikzylinder die senkrechte Bewegung erzeugt, antreibt. Als Werkzeug 6 wird ein verjüngtes Werkzeug eingesetzt, dessen Seite mit der Bramme 20 in Kontakt kommt, wobei die Seite aus einer waagerechten Fläche und einer geneigten Fläche besteht.
  • Die Breitenverringerungspresse 53 besteht aus Werkzeugen 59, die in waagerechter Richtung vorgesehen sind, um die Bramme 20 in der Breitenrichtung einzuschieben und einer Antriebsvorrichtung 50, die die Werkzeuge 59 in der Breitenrichtung hin und her bewegt. Als Antriebsvorrichtung 50 wird ein Hydraulikzylinder zum Einstellen eines Spalts (Öffnung) der beiden Werkzeuge 59 in der Breitenrichtung verwendet. Als das Werkzeug 59 wird ein verjüngtes Werkzeug mit einer Seite verwendet, die mit der Bramme 20 in Kontakt kommt, wobei die Seite aus einer waagerechten Fläche und einer geneigten Fläche, ähnlich der Dickenverringerungspresse 52, besteht.
  • Es wird jetzt die Funktion beschrieben.
  • Die Steuereinheit 56 steuert die Dickenverringerungspresse 52 und die Breitenverringerungspresse 53 und betätigt abwechselnd die Dickenverringerungspresse 52 und die Breitenverringerungspresse 53. Antriebsquellen der Dickenverringerungspresse 52 und der Breitenverringerungspresse 53 sind Elektromotoren, wobei eine Stromversorgungsleistung eine Kapazität sein kann, die benötigt wird, um die Dickenverringerungspresse 52 zu betreiben (allgemein erfordert die Dickenverringerungspresse 52 mehr Leistung als die Breitenverringerungspresse 53), indem die Pressen abwechselnd betrieben werden.
  • Die Steuereinheit 56 steuert auch die Öffnung der Breitenverringerungspresse 53. 56 ist ein Ablaufdiagramm, das die Steuerung der Öffnung der Breitenverringerungspresse 53 darstellt, wobei die Öffnungssteuerung mit Bezug auf diese Zeichnung beschrieben werden wird. Wenn die Dicke des Materials durch die Dickenverringerungspresse 52 weitgehend verringert wird, fließt ein Volumen der Bramme 20 in die vier Richtungen und dehnt sich außerdem in der Breitenrichtung aus. Die Bramme 20 dehnt sich in einer gewellten Form aus wie es in 55(B) typischerweise dargestellt ist. Die gewellte Form wird gerade gerichtet und die Breitenöffnung eingestellt, um eine gewünschte Blechbreite B zu erhalten. Es soll angemerkt werden, dass die gewünschte Blechbreite B wegen der nach dem Pressen erzeugten Rückführung nicht erhalten werden kann, selbst wenn die Breitenöffnung auf die gewünschte Blechbreite B eingestellt ist. Eine Bedingung, die einen Einfluss auf diese Rückführung hat, wird als Anfangsbedingungen bezeichnet. Die Anfangsbedingungen schließen eine Substanz der Bramme 20, die Temperatur, den Dickenverringerungsgrad der Dickenverringerungspresse 52, eine Dicke oder Breite der Bramme 20 vor einer Dickenverringerung, eine Vorschubge schwindigkeit der Bramme 20 und dergleichen sowie eine gewünschte Blechbreite B ein.
  • Die Steuereinheit 56 gibt diese Anfangsbedingungen ein (Schritt S1) und berechnet die Breitenöffnung basierend auf den Anfangsbedingungen (Schritt S2). Nach dem Verfahren zur Berechnung der Breitenöffnung auf der Basis der Anfangsbedingungen wird der Einfluss auf die Rückführung jeder Bedingung aus den normalen Erfahrungen oder Versuchen erhalten, und anschließend wird die Breitenöffnung auf der Basis dieser Daten berechnet. Die so berechnete Breitenöffnung wird in die Breitenverringerungspresse 53 (Schritt S3) geleitet. Die Breitenverringerungspresse 53 führt die Breitenverringerung der Bramme 20 basierend auf dieser Breitenöffnung durch.
  • Die Breite der Bramme 20, die der Breitenverringerung unterzogen wurde, wird durch das Breitenverringerungsinstrument 55 gemessen und in die Steuereinheit 56 zurückgeführt (Schritt S4). Die Steuereinheit 56 berechnet eine Differenz ΔB zwischen der gewünschten Blechbreite B und dem gemessenen Wert der Breite (Schritt S5). Die Breitenöffnung wird modifiziert, indem die Daten des Einflusses auf die Rückführung jeder oben beschriebenen Anfangsbedingung basierend auf der Differenz ΔB und auf den Anfangsbedingungen verwendet werden (Schritt S6). Die modfizierte Breitenöffnung wird der Breitenverringerungspresse 53 angezeigt, um diese Breitenöffnung beim nächsten Breitenverringerungspressen (Schritt S3) zu verwenden. Auf diese Art und Weise kann die Bramme 20 mit einer gewünschten Blechbreite erzielt werden, indem die Schritte S3 bis S6 wiederholt werden. Es soll angemerkt werden, dass durch Verwendung einer das Modifizierungsergebnis bei Berechnung des nächsten Modfizierungswertes nutzenden Lernfunktion die gewünschte Blechbreite schnell erzielt werden kann.
  • Nebenbei bemerkt können die beiden Pressen, obwohl die Dickenverringerungspresse 52 und die Breitenverringerungspresse 53 durch die Steuereinheit 56 in der oben genannten Ausführung abwechselnd betätigt werden, miteinander mechanisch gekoppelt werden, so dass sie abwechselnd in Betrieb sein können.
  • Wie aus der obigen Beschreibung sichtbar wird, kann die vorliegende Erfindung die Verformung der Bramme in der Breitenrichtung ganz gewiss modifizieren, indem die Breitenverringerungspresse auf der stromab gelegenen Seite der Dickenverringerungspres se vorgesehen wird. Ferner kann ein abwechselnder Betrieb der beiden Pressen die Kapazität der Stromversorgung reduzieren. Außerdem kann eine gewünschte Blechdicke schnell erzielt werden, weil die Breitenöffnung der Presse auf der Basis des gemessenen Wertes der durch das Breitenverringerungspressen erzielten Blechbreite korrigiert wird.
  • (Neunte Ausführung)
  • Ferner haben die jetzigen Erfinder die Entstehung einer Gleitung des Materials zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens untersucht. Die Folge ist, dass herausgefunden wurde, dass die Gleitung zu Beginn des Kontaktes von Werkzeug und Material (warme Bramme) auftritt und keine Gleitung auftritt, wenn die Verringerung in einem gewissen Grade fortgeschritten ist. Hier ist beim Schmieden eine Position, bei der das Werkzeug mit dem Material in Kontakt kommt, ein im Wesentlichen paralleler Abschnitt (in der vorliegenden Erfindung werden der parallele Abschnitt des Werkzeugs und ein Abschnitt, bei dem ein spitzer Winkel im Übergangsbereich nicht größer als 5 Grad ist, insgesamt als im Wesentlichen paralleler Abschnitt bezeichnet), oder der verjüngte Abschnitt des Werkzeugs, der von einem Verringerungsgrad, Vorschubgrad oder Verjüngungswinkel des Werkzeugs abhängig ist.
  • 57 stellt typischerweise eine Kraft dar, die auf das Werkzeug zu Kontaktbeginn wirkt, wenn die den Kontakt beginnende Fläche des Werkzeugs der verjüngte Abschnitt ist. In 57 bezeichnet das Bezugszeichen P eine äußere Kraft, um die Werkzeuge 61a und 61b gegen die warme Bramme 20 drücken, N eine Reaktionskraft, die von der warmen Bramme 20 auf die Werkzeuge wirkt, und f eine Reibungskraft, die zwischen der warmen Bramme und den Werkzeugen wirksam ist. In 57 muss die Reibungskraft f der Kraftkomponente Py in der Verjüngungsrichtung entsprechen, um Schmieden, ohne Gleitungen der Werkzeuge 61a und 61b zu verursachen, aufrechtzuerhalten. Wenn die Kraftkomponente Py die maximale statische Reibungskraft μN überschreitet, beginnen die Werkzeuge 61a und 61b sowie die warme Bramme 20 zu gleiten. Um die Bedingung, bei der keine Gleitung auftritt, unter Verwendung des Reibungskoeffizienten μ und des Winkels θ zwischen der warmen Bramme 20 und den Werkzeugen 61a und 61b auszudrücken, wird daher μ ≥ tan θ erhalten. Es soll angemerkt werden, dass in
  • 57 die Bezugszeichen N eine Blechdicke der warmen Bramme 20 vor dem Pressen und h eine Blechdicke der warmen Bramme 20 nach dem Pressen bezeichnen.
  • Beim Warmumformen ist der Kontaktzustand zwischen dem Material und dem Werkzeug wegen einer rauhen gegossenen Oberfläche schlecht, und die Entstehung von Zunder auf der gegossenen Oberfläche senkt den Reibungswiderstand μ zwischen dem Material und dem Werkzeug. Folglich wird die Häufigkeit der Entstehung von Gleitungen hoch, wenn die Fläche des Kontaktbeginns der verjüngte Abschnitt des Werkzeugs ist.
  • Inzwischen wird, wenn der Winkel des verjüngten Abschnitts nicht größer als 15° und der Verringerungsgrad nicht groß ist oder der Vorschubgrad des Materials klein ist, die Oberfläche des durch den verjüngten Abschnitt des Werkzeugs einmal geschmiedeten Materials beim Schmieden im nächsten Arbeitsgang ständig mit dem Werkzeug von dessen verjüngten Abschnitt in Kontakt gebracht, wodurch die Häufigkeit einer Entstehung von Gleitungen erhöht wird.
  • Außerdem ist in der durch die Erfinder geführten Untersuchung keine Gleitung aufgetreten, wenn der spitze Winkel des verjüngten Abschnitts des Werkzeugs ungefähr 5 Grad betrug. Es kann angenommen werden, dass keine Gleitung erzeugt wurde, weil die Kraftkomponente der Presskraft in Richtung der Eingangsseite klein war. Wenn jedoch der spitze Winkel des verjüngten Abschnitts nicht mehr als 5 Grad beträgt, wird die Kontaktlänge des Materials und des Werkzeugs in der Längsrichtung extrem lang, was eine Zunahme der Belastung oder der Verformung längs einer Richtung (Breitenrichtung in der Zeichnung) senkrecht zur Schmiederichtung verursacht. Daher ist dies unpraktisch.
  • Andererseits ist im Gegensatz zu 57 die Kraftkomponente der Verringerungskraft in der Richtung des verjüngten Abschnitts nicht wirksam, wenn die Kontaktanfangsfläche zwischen den Werkzeugen 61a und 61b sowie der warmen Bramme 20 gemäß 58 der parallele Abschnitt 6a der Werkzeuge 61a und 61b ist. Somit tritt keine Gleitung auf. Ferner tritt nach dem Ergebnis der von den jetzigen Erfindern durchgeführten Untersuchung keine Gleitung auf, auch wenn der parallele Abschnitt 6a der Werkzeuge 61a und 61b einen spitzen Winkel von ungefähr 5 Grad aufweist. Daher tritt keine Gleitung auf, auch wenn der Kontakt von einem Abschnitt mit spitzem Winkel von nicht mehr als 5 Grad im Übergangsbereich 6c vom parallelen Abschnitt 6a zum verjüngten Abschnitt 6b beginnt.
  • Nebenbei bemerkt, wenn die Bramme mit dem Werkzeug vom parallelen Abschnitt in Kontakt gebracht wird, tritt keine Gleitung auf, selbst wenn der Reibungskoeffizient kleiner wird. Deshalb ist es sehr wirkungsvoll, das Schmiermittel auf der Hauptbearbeitungsfläche des Werkzeugs aufzutragen, um die Belastung zu verringern.
  • (Konkretes Beispiel)
  • Die Ausführung nach der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • In dieser Ausführung wird ein Werkzeug verwendet, das gemäß 4 einen einstufigen verjüngten Abschnitt an der Eingangsseite aufweist. 59 zeigt die Beziehung zwischen Verjüngungswinkel, Vorschubgrad und Verringerungsgrad, wenn das einstufige Werkzeug verwendet wird. In 59 stellt (A) den Fall eines Verringerungsgrades von 50 mm, (B) den Fall eines Verringerungsgrades von 100 mm und (C) den Fall eines Verringerungsgrades von 150 mm dar. Zum Zeitpunkt des Pressens tritt in den Bereichen, die in 59 durch Pfeile angegeben sind (Bereiche über den gekrümmten Linien), keine Gleitung auf, und es wird stabiles Pressen ermöglicht. Betrachtet man den Fall, bei dem der Vorschubgrad und der Verringerungsgrad festgelegt sind und nur der Verjüngungswinkel des Werkzeugs verändert wird, wird die Pressenbelastung reduziert, wenn der Verjüngungswinkel des Werkzeugs zunimmt. Deshalb kann die Pressenbelastung durch Pressen in den in 59 dargestellten Bereichen wirksam reduziert werden.
  • Zusätzlich haben die jetzigen Erfinder den Einfluss einer Belastungsreduzierung untersucht, wenn der Reibungskoeffizient durch das Auftragen des Schmiermittels auf den parallelen Abschnitt, den verjüngten Abschnitt auf der Hauptbearbeitungsfläche des Werkzeugs und auf die gesamte Hauptbearbeitungsfläche unter den Pressbedingungen innerhalb der Bereiche nach der vorliegenden Erfindung reduziert wurde. Die Verhältnisse der Belastungsreduzierung im parallelen Abschnitt, im verjüngten Abschnitt und der gesamten Hauptbearbeitungsfläche betrugen jeweils 10%, 20% und 30%. Zu diesem Zeitpunkt entstand keine Gleitung, wobei die Belastung durch Verwendung des Schmiermittels reduziert werden kann, während die Stabilität des Pressens aufrechterhalten wurde.
  • Nebenbei bemerkt, obwohl oben stehend in der vorhergehenden Ausführung das Werkzeug mit dem einstufigen verjüngten Abschnitt an der Eingangsseite beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann auf ein Werkzeug 6 mit einer mehrstufigen Neigung angewendet werden, z.B. ein Werkzeug, das gemäß 8 einen zweistufigen, verjüngten Abschnitt an der Eingangsseite aufweist.
  • Wie oben ausführlich beschrieben, ist es beim Verfahren zum Schmieden der warmen Bramme nach der vorliegenden Erfindung möglich, die Entstehung von Gleitung zum Zeitpunkt des Pressens zu vermeiden, indem die Kontaktanfangsfläche der warmen Bramme und des Werkzeugs als Übergangsbereich zwischen dem verjüngten Abschnitt und dem parallelen Abschnitt sowie einem Teil des parallelen Abschnitts geschmiedet wird, ohne irgendeinen speziellen Prozess mit Werkzeug durchzuführen. Folglich kann verhindert werden, dass ein durch die Entstehung von Gleitung verursachtes Betriebsproblem auftritt. Berücksichtigt man die stufenweise Zunahme des Verjüngungswinkels des Werkzeugs außerhalb des Bereiches nach der vorliegenden Erfindung mit dem gleichen Verringerungsgrad und dem gleichen Vorschubgrad, neigt der Verjüngungswinkel des Werkzeugs in der vorliegenden Erfindung ferner dazu, sich zu vergrößern, was zu einer Reduzierung der Pressenbelastung führt. Außerdem können die Bearbeitungskosten des Werkzeugs gesenkt werden, weil kein spezieller Prozess an der Oberfläche des Werkzeugs angewendet werden muss und keine komplizierte Steuerung, die erforderlich ist, wenn Gleitung auftritt, ausgeführt werden muss.
  • Ferner tritt an der gesamten Hauptbearbeitungsfläche des Werkzeugs oder einem Teil davon keine Gleitung auf, auch wenn das Schmiermittel auf die gesamte Hauptbearbeitungsfläche des Werkzeugs oder einen Teil davon aufgetragen wurde, um den Gesamtreibungskoeffizienten zu reduzieren. Folglich kann die Belastung reduziert werden, während die Stabilität des Pressens aufrechterhalten wird.
  • (Zehnte Ausführung)
  • Darüber hinaus haben die jetzigen Erfinder den Reibungskoeffizienten auf verschiedene Weise geändert, indem Abschnitte, auf die das Schmiermittel aufgetragen wird, mannigfaltig verändert wurden, und der Einfluss der Belastungsreduzierung sowie die Änderung des Vorwärtsdehnungsgrades FW experimentell untersucht wurden. Das heißt, die Belastung und der Vorwärtsdehnungsgrad FW wurden in Fällen gemessen, bei denen das Schmiermittel jeweils nur auf den parallelen Abschnitt 6a des Werkzeugs, nur auf den verjüngten Abschnitt 6b des Werkzeugs und auf alle Flächen 6a, 6b und 6c des Werkzeugs aufgetragen wurde. Tabelle 1 zeigt ihr Ergebnis. Nebenbei bemerkt ist das Verhältnis des Vorwärtsdehnungsgrades eine Kennziffer, die durch FW/(FW + FW) in Tabelle 1 gegeben ist. Es soll angemerkt werden, dass der Wert (FW + RW) unter den gleichen Pressbedingungen im Wesentlichen festgelegt ist.
  • Wie aus Tabelle 1 ersichtlich wird, ist eine Schmierung nur des parallelen Abschnitts 6a ebenfalls wirksam, obwohl der Einfluss der durch Schmierung auf den verjüngten Abschnitt 6b des Werkzeugs erreichten Belastungsreduzierung groß ist. Außerdem wurde herausgefunden, dass der Vorwärtsdehnungsgrad FW reduziert ist, wenn die Schmierung des verjüngten Abschnitts 6b des Werkzeugs verringert wird, wobei sich dieser Grad durch Schmierung des parallelen Abschnitts kaum ändert.
  • [Tabelle 1] Tabelle 1: Reduzierung der Belastung und Änderung des Vorwärtsdehnungsgrades durch Schmierung
    Figure 00750001
  • Es kann angenommen werden, dass sich der Vorwärtsdehnungsgrad nicht ändert, weil der Druck infolge des Pressens in der Längsrichtung der Kontaktfläche des Werkzeugs verteilt ist. So wurde die Druckverteilung in der Längsrichtung durch die Analyse mittels Brammenverfahren erzielt. Die 61(a) bis 61(d) stellen jeweils ihre Ergebnisse dar.
  • 61(a) ist ein charakteristisches Diagramm, in dem der Fall, wo das Schmiermittel nur auf den verjüngten Abschnitt des Werkzeugs aufgetragen wird (Verfahren des Vergleichsbeispiels), mit dem Fall ohne Schmierung verglichen wird, um die Druckverteilung zum Zeitpunkt des Pressens darzustellen. 61(b) ist ein charakteristisches Diagramm, in dem der Fall, wo das Schmiermittel nur auf den parallelen Abschnitt des Werkzeugs aufgetragen wird (Verfahren nach der vorliegenden Erfindung), mit dem Fall ohne Schmierung verglichen wird, um die Druckverteilung zum Zeitpunkt des Pressens darzustellen. 61(c) ist eine charakteristische, grafische Darstellung, in welcher der Fall, wo das Schmiermittel auf alle Flächen des Werkzeugs aufgetragen wird (Verfahren nach dem Stand der Technik), mit dem Fall ohne Schmierung verglichen wird, um die Druckverteilung zum Zeitpunkt des Pressens darzustellen. Es soll angemerkt werden, dass die Druckbedingung zum Pressen an der Ausgangsseite des Werkzeugs mit etwa 8 kgf/mm2 (Druckkraft) bestimmt wurde. Ferner wurde ein spitzer Winkel θ des verjüngten Abschnitts 6b im Verhältnis zum parallelen Abschnitt 6a mit 12° bestimmt. Außerdem wurde ein Vorschubgrad SD des Materials mit 400 mm bestimmt.
  • Gemäß 61(a) bis 61(c) nimmt der Druck an dem verjüngten Abschnitt auf der Eingangsseite des Materials zu. Anschließend wird der Druck an einem Punkt in der Nähe des verjüngten Abschnitts, entfernt vom Mittelpunkt auf der Seite des parallelen Abschnitts des Werkzeugs, ein Höchstwert. Dieser Punkt wird ein so genannter neutraler Punkt, bei dem die Geschwindigkeit des Materials mit der Geschwindigkeit des Werkzeugs zusammenfällt. Vom neutralen Punkt fällt der Druck auf der Ausgangsseite des Materials stufenweise. Am verjüngten Abschnitt 6b nimmt der Druck gleichmäßig, jedoch am parallelen Abschnitt 6a plötzlich zu. In den beiden Abschnitten wird der Grad der Zunahme klein, weil der Reibungskoeffizient gering ist. Mit einem typischen Winkel θ (10° bis 15°) wird die Kontaktlänge des verjüngten Abschnitts 6b des Werkzeugs länger als die des parallelen Abschnitts 6a.
  • Da die Kontaktlänge im Verhältnis zum verjüngten Abschnitt 6b länger wird als die im Verhältnis zum parallelen Abschnitt 6a in einem typischen Werkzeug 6, wird der Grad einer Druckänderung groß, wenn der Reibungskoeffizient im verjüngten Abschnitt 6b des Werkzeugs verändert wird. Jedoch bewegt sich in diesem Falle der neutrale Punkt gemäß 61(a) zu der Ausgangsseite hin, und der Vorwärtsdehnungsgrad FW wird klein. Andererseits wurde herausgefunden, dass gemäß 61(b) die Druckverteilung etwas klein wird und sich die Position des neutralen Punkts selten verändert, wenn der Reibungskoeffizient des parallelen Abschnitts 6a des Werkzeugs verringert ist.
  • Später haben die jetzigen Erfinder Untersuchungen hinsichtlich einer Entstehung von Gleitungen des Materials zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens vorgenommen. Die Folge ist, dass sie haben sichtbar werden lassen, dass die Gleitung des Materials auftritt, wenn das Werkzeug 6 und die warme Bramme 20 beginnen, miteinander in Kontakt zu kommen, und keine Gleitung an der warmen Bramme 20 auftritt, wenn das Pressen teilweise fortschreitet.
  • Beim Blech-Dickenpressen wird durch Verwendung des parallelen Abschnitts 6a des Werkzeugs in den anschließenden Schritten zum Pressen der durch den verjüngten Abschnitt 6b gepressten Fläche, diese Fläche geformt, damit sie im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Materials ist. Infolgedessen wechselt eine Position, in der das Werkzeug 6 und das Material 20 beginnen, miteinander in Kontakt zu kommen, in Übereinstimmung mit dem Verringerungsverhältnis (N – h), dem Vorschubgrad SD oder dem Verjüngungswinkel θ des Werkzeugs unterschiedlich.
  • 60 ist eine schematische Zeichnung, die verschiedene, auf das Werkzeug 61 wirkende Kraftarten zu Beginn des Kontakts darstellt, wenn die Kontaktanfangsfläche der verjüngte Abschnitt 6b ist. In der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen P eine Presskraft zum Pressen des Werkzeugs 61 gegen die warme Bramme 20, N eine auf das Werkzeug 61 von dem Material (Bramme) 20 wirkende Reaktionskraft, und f eine zwischen der warmen Bramme 20 und dem Werkzeug 61 erzeugte Reibungskraft. Die Reibungskraft f muss der Kraftkomponente Py in der Verjüngungsrichtung der Presskraft P entsprechen, damit das Werkzeug 61 das Druckschmieden fortsetzt, ohne eine Gleitung der warmen Bramme 20 zu verursachen. In diesem Falle, wenn die Kraftkomponente Py in der Verjüngungsrichtung die maximale statische Reibungskraft μN überschreitet, beginnt die warme Bramme 20 in Bezug auf das Werkzeug 61 zu gleiten. Hierbei kann, wenn die Bedingung, bei der die warme Bramme 20 nicht gleitet, durch Verwendung des Reibungskoeffizienten μ zwischen dem Material und dem Werkzeug sowie des Verjüngungswinkels θ ausgedrückt wird, die Beziehung erhalten werden, die durch den folgenden Ausdruck (13) dargestellt wird: μ ≥ tan θ ... (13)
  • Beim Warmschmieden ist der Kontaktzustand zwischen der warmen Bramme 20 und dem Werkzeug 61 wegen der rauhen Schmiedeoberfläche schlecht, und es wird Zunder auf der Schmiedeoberfläche gebildet. Daher ist der Reibungskoeffizient μ zwischen der warmen Bramme 20 und dem Werkzeug 61 gering. Folglich besteht die Möglichkeit, dass die Gleitung auftreten kann, wenn die Kontaktanfangsfläche der verjüngte Abschnitt 6b ist.
  • Wenn der Verjüngungswinkel θ nicht mehr als 15° ist und das Verringerungsverhältnis (H – h) groß oder der Vorschubgrad SD der warmen Bramme 20 klein sind, ist es oft der Fall, dass die durch den verjüngten Abschnitt 6b geschmiedete Materialoberfläche mit dem Werkzeug von dem geneigten Abschnitt 6b beim Druckschmieden des nächsten Schritts in Kontakt gebracht wird, und die Möglichkeit der Entstehung von Gleitung vorhanden ist. Auch wenn der Reibungskoeffizient am parallelen Abschnitt des Werkzeugs, der nicht die Kontaktfläche ist, kleiner wird, ändert sich die Häufigkeit, dass eine Gleitung entsteht, jedoch nicht.
  • Andererseits wird, wenn die Kontaktanfangsfläche zwischen dem Werkzeug 61 und der warmen Bramme 20 der parallele Abschnitt 6a des Werkzeugs ist, die Kraftkomponente der Presskraft in Richtung der Eingangsseite (Kraftkomponente Py in der Verjüngungsrichtung) nicht wirksam. Das heißt, folglich tritt keine Gleitung auf, auch wenn der parallele Abschnitt 6a geschmiert wird. Es soll angemerkt werden, dass der verjüngte Abschnitt 6b des Werkzeugs, der nicht die Kontaktanfangsfläche ist, in diesem Falle geschmiert werden kann.
  • Zusätzlich trat in dem von den jetzigen Erfindern durchgeführten Versuch keine Gleitung auf, wenn ein spitzer Winkel des verjüngten Abschnitts 6b des Werkzeugs ungefähr 5° betrug (es kann angenommen werden, dass dies daran liegt, dass die Kraftkomponente der Presskraft in Richtung der Eingangsseite klein ist). Deshalb kann der Übergangsbereich 6c des Werkzeugs geschmiert werden, wenn der Verjüngungswinkel θ nicht mehr als 5° beträgt.
  • Es soll angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Blech-Dickenpressen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann allgemein beim Schmieden eines warmen Materials (zum Beispiel Kalibrierpresse) verwendet werden, indem ein Werk zeug verwendet wird, das aus wenigstens einem verjüngten Abschnitt und einem parallelen Abschnitt auf der Eingangsseite besteht.
  • Nebenbei bemerkt, es kann zum Schmieden der warmen Bramme jedes beliebige Schmiermittel verwendet werden, wenn es nur die Eigenschaft besitzt, zum Zeitpunkt des Pressens den Reibungskoeffizienten zwischen dem Werkzeug und der Bramme zu reduzieren. Zum Beispiel wird ein Gemisch verwendet, das durch Mischen eines Mineralöls (Schmierfett) mit einem festen Schmierstoff wie Reißblei, Molybdändisulfid oder Graphit erhalten wird. Es soll angemerkt werden, dass eine Anwendung der Oberflächenbehandlung zum Bilden z.B. einer Ausnehmung auf der Werkzeugoberfläche zum Einstellen des Reibungskoeffizienten nicht wünschenswert ist, weil sie einen Kratzer auf der Oberfläche der Bramme verursachen kann.
  • Hinsichtlich eines Verfahrens zum Auftragen des Schmiermittels auf das Werkzeug können verschiedene Verfahren in Betracht gezogen werden wie ein Verfahren zum Sprühen des Schmiermittels auf einen Spalt zwischen dem Material und dem Werkzeug während des Pressens, oder ein Verfahren zum Auftragen des Schmiermittels bei Leerlauf von einer Bramme zu einer nachfolgenden Bramme. Es kann jedoch jedes beliebige Verfahren genutzt werden, solange das Schmiermittel, das den Reibungskoeffizienten des parallelen Abschnitts zwischen dem Werkzeug und dem Material genügend verringern kann, aufgetragen werden kann.
  • Nach der vorhergehenden Ausführung gleitet das Material 2 gemäß Tabelle 1 nicht, auch wenn nur der parallele Abschnitt 6a geschmiert wird. Ferner kann die Belastung um ungefähr 10% reduziert werden, und andererseits kann die warme Bramme dem Blech-Dickenpressen wirkungsvoll unterzogen werden, weil sich der Vorwärtsdehnungsgrad FW kaum verändert.
  • Vorzugsweise wird beim Schmieden der warmen Bramme durch Verwendung des Werkzeugs mit der Hauptbearbeitungsfläche, die wenigstens aus dem verjüngten Abschnitt und dem parallelen Abschnitt der Eingangsseite besteht, das Schmiermittel nur dem parallelen Abschnitt des Werkzeugs zugeführt, um den Reibungskoeffizienten zwischen der warmen Bramme und dem Werkzeug zu reduzieren. Infolgedessen kann die Pressbelastung verringert werden, ohne dass die Häufigkeit der Entstehung von Glei tung der warmen Bramme erhöht wird, wobei ein gewünschter Vorwärtsdehnungsgrad FW gesichert werden kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Basis der mehrfach bevorzugten Ausführung beschrieben worden ist, kann verständlich werden, dass der in der vorliegenden Erfindung eingeschlossene Umfang nicht auf diese Ausführungen beschränkt ist. Im Gegenteil, der Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst alle in den angefügten Ansprüchen enthaltenen Abänderungen, Modifizierungen und Äquivalente.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs (25) durch Blech-Dickenpressen, das umfasst: einen Vorwalz-Bearbeitungsschritt zum Durchführen eines Dickenverringerungsprozesses an einer Stranggussbramme (20) mit einer Blechdicke H, um ein Vorblech zu erhalten; einen Fertigwalz-Bearbeitungsschritt zum Walzen des Vorblechs, um ein warmgewalztes Stahlblech mit einer vorgegebenen Blechdicke zu erhalten; und einen Wickelschritt zum Aufwickelndes warmgewalzten Stahlblechs nach dem Abkühlen, wobei der Vorwalz-Bearbeitungsschritt wenigstens teilweise einen Breitenverringerungsschritt und des Weiteren einen Blech-Dickenpress-Bearbeitungsschrit unter Verwendung eines Paars Werkzeuge (6) einschließt, von denen jedes einen geneigten Abschnitt (6b) an einer Eingangsseite und einen flachen Abschnitt (6a) an einer Ausgangsseite hat, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abnahmeverhältnis r in einer Blech-Dickenrichtung nicht weniger als 30 % beträgt und der Breitenverringerungsgrad, der für das Blech-Dickenrichtungs-Press-Verringerungsverhältnis r erforderlich ist, durch den folgenden Ausdruck bestimmt wird: Breitenverringerungsgrad = max. {(H/4) × (0,36 – r) / 0,36, 0}
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Kontaktlänge L des flachen Abschnitts des Werkzeugs in einer Längsrichtung in einem Bereich des 0,2- bis 0,4-fachen einer Blechdicke der Bramme an der Eingangsseite eingestellt ist und kontinuierliches Vorwalzen sowie anschließendes Fertigwalzen auf ein vorderes Ende der Bramme nach dem Blech-Dickenpress-Prozess angewendet werden, um ein warmgewalztes Stahlblech zu erhalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Pressprozess mit einem Verringerungsverhältnis in einer Blechdickenrichtung von nicht weniger als 0,5 auf die Stranggussbramme angewendet wird und Pressprozessbedingungen in einem Bereich einge stellt werden, der die folgenden Ungleichungen erfüllen kann, die durch die Kontaktlänge L des geneigten Abschnitts des Werkzeugs und eines Materials in einer Längsrichtung, einen Vorschubgrad f, eine Blechbreite W vor der Bearbeitung, ein Volumen V, das von dem parallelen Abschnitt des Werkzeugs bearbeitet wird, eine Blechdicke h an der Ausgangsseite und eine Verringerungsformänderung ε dargestellt werden: εL/W<A Vε/(Wfh)<Bwobei A und B Konstanten sind.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das das Pressen der Bramme in einer Breitenrichtung zum Durchführen von Breitenregulierung vor dem Anwenden des Blech-Dickenpressens in einer Blech-Dickenrichtung umfasst, und wobei wenigstens ein vorderes Ende oder ein hinteres Ende der Bramme vorgeformt ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein nichtstetiger Breitenänderungsgrad ΔW und eine nichtstetige Länge ΔL, die an wenigstens einem vorderen Ende oder einem hinteren Ende der Bramme durch das Blech-Dickenpressen erzeugt werden, unter Verwendung der folgenden Ausdrücke vorhergesagt werden und das vordere Ende der Bramme auf Basis dieser Vorhersage vorgeformt wird: ΔWH = f1 (W, ε, Ldt), ΔWT = f2 (W, ε, Ldt) ΔLH = g1 (W, h, Ldt), ΔLT = g2 (W, H, Ldt)wobei ΔWH ein vorgesagter nichtstetiger Breitenänderungsgrad ist, der an dem vorderen Ende des rechteckigen Materials in einer Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; ΔWT ein vorgesagter nichtstetiger Breitenänderungsgrad ist, der an dem hinteren Endes des rechteckigen Materials in der Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; ΔLH eine vorhergesagte nichtstetige Länge ist, die an dem vorderen Ende des rechteckigen Materials in der Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; ΔLT eine vor hergesagte nichtstetige Länge ist, die an dem hinteren Ende der Bramme in der Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; H eine Blechdicke der Bramme an einer Pressen-Eingangsseite ist; h eine Blechdicke der Bramme an der Pressen-Ausgangsseite ist; ε (= log(H/h)) eine Blech-Dickenformänderung ist; Ldt eine Kontaktlänge der Bramme und des Presswerkzeugs in einer Längsrichtung ist und W eine Blechbreite der Bramme ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Blechbreiten-Verteilungsgrad dW eines stetigen Abschnitts, der durch das Blech-Dickenpressen erzeugt wird, und eine Steigerung dL desselben unter Verwendung der folgenden Ausdrücke vorhergesagt werden und Vorformen, um einer Blechbreite eines stetigen Abschnitts der Bramme eine Verteilung zu verleihen, auf Basis dieser Vorhersage ausgeführt wird: dW = F(V,h,f,ε) dL = G (H, h, f)wobei H: eine Blechdicke der Bramme an einer Pressen-Eingangsseite h: eine Blechdicke der Bramme an einer Pressen-Ausgangsseite ε (= log/H/h)): eine Blech-Dickenformänderung W: eine Blechbreite der Bramme f: ein Vorschubgrad der Bramme zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens V: ein Verringerungsvolumen des parallelen Abschnitts des Werkzeugs.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein nichtstetiger Breitenänderungsgrad ΔW und eine nichtstetige Länge ΔL, die wenigstens an einem vorderen Ende oder einem hinteren Ende der Bramme durch das Blech-Dickenpressen erzeugt werden, und eine Breitenverteilung dW eines stetigen Abschnitts sowie eine Steigerung dL desselben unter Verwendung der folgenden Gleichungen vorhergesagt werden, das vordere Ende und das hintere Ende der Bramme jeweils auf Basis dieser Vorhersage vorgeformt werden und Vorformen zum Erzeugen einer Blech-Breitenverteilung des stetigen Abschnitts des im Wesentlichen rechteckigen Materials ausgeführt wird: ΔWH = f1 (W, ε, Ldt), ΔWT = f2 (W, ε, Ldt) ΔLH = g1 (W, h, Ldt), ΔLT = g2 (W, H, Ldt) dw = F(V, W, h, f, ε) dL = G(H, h, f)wobei ΔW H ein vorhergesagter nichtstetiger Breitenänderungsgrad ist, der an dem vorderen Ende der Bramme in einer Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; ΔWT ein vorhergesagter nichtstetiger Breitenänderungsgrad ist, der an dem hinteren Ende der Bramme in der Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; ΔLH eine vorhergesagte nichtstetige Länge ist, die an dem vorderen Ende der Bramme in der Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird; ΔLt eine vorhergesagte nichtstetige Länge ist, die an dem hinteren Ende der Bramme in der Bewegungsrichtung durch Blech-Dickenpressen erzeugt wird, H eine Blechdicke der Bramme an einer Pressen-Eingangsseite ist, h eine Blechdicke der Bramme an einer Pressen-Ausgangsseite ist, ε (= log(H/h)) eine Blech-Dickenformänderung ist, W eine Plattenbreite der Bramme ist, f ein Vorschubgrad der Bramme zum Zeitpunkt des Blech-Dickenpressens ist, V ein Verringerungsvolumen des parallelen Abschnitts des Werkzeugs ist, Ldt eine Kontaktlänge im Wesentlichen der Bramme und des Pressenwerkzeugs in einer Längsrichtung ist, H eine Blechdicke der Bramme an der Eingangsseite ist und h eine Blechdicke der Bramme an der Ausgangsseite ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Breitenverringerung durch ein Vertikalwalzwerk ausgeführt wird, das in der Lage ist, eine Öffnung während der Bearbeitung zu ändern.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Kalibrierwalze als das Vertikalwalzwerk eingesetzt wird.
  10. Blech-Dickenpressverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Breitenregulierung durch eine Breitenrichtungs-Pressvorrichtung ausgeführt wird, die in Reihe mit einer Blech-Dickenpresse angeordnet sein kann.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das umfasst: einen Haupt-Prozessschritt zum Verringern einer Plattendicke H der warmen Bramme, vor dem Pressen auf eine Blechdicke h nach dem Pressen unter Verwendung eines Werkzeugs, das eine Haupt-Bearbeitungsfläche hat, die aus wenigstens einem konischen Abschnitt der Eingangsseite und einem flachen Abschnitt besteht; einen Teil-Prozessschritt zum Anwenden von Dickenverringerungspressen in einer Blech-Dickenrichtung auf einen Abschnitt, der mit einem Übergangsabschnitt zu pressen ist, der einer Grenze zwischen dem konischen Abschnitt und dem paralllen Abschnitt des Werkzeugs entspricht, der die Hauptbearbeitungsfläche hat, und einen Abschnitt in der Nähe des Abschnitts vor dem Haupt-Prozessschritt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem Teilprozessschritt, wenn angenommen wird, dass ein Vorschubgrad der Bramme f ist und ein Brammen-Rückwärtsdehnungsgrad zu dem Zeitpunkt des Pressens BW ist, ein Abschnitt an der vorn liegenden Seite, der von dem durch den Übergangsabschnitt zu pressenden Abschnitt lediglich um einen durch den folgenden Ausdruck bestimmten Abstand entfernt ist, in einer Blech-Dickenrichtung gepresst wird: (0,9 bis 1,1) × f + (f – BW) × nwobei n eine positive ganze Zahl ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Vorschubgrad der Bramme mit f bestimmt wird, der Dickenverringerungspressen in dem Teil-Prozessschntt unterzogene Abschnitt ein Abschnitt ist, der an der vorn liegenden Seite von dem Übergangsabschnitt um lediglich einen Abstand (0,9 bis 1,1) × f entfernt angeordnet ist, und der Teil-Prozessschritt sowie der Haupt-Prozessschritt abwechselnd ausgeführt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei, wenn angenommen wird, dass ein Verhältnis eines Verringerungsgrades eines Teil-Prozesses relativ zu einem Verringerungsgrad eines Haupt-Prozesses r beträgt, der Verringerungsgrad des Teilprozesses so eingestellt ist, dass er nicht weniger als (H – h) × r (r ≥ 0,025) beträgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei, wenn angenommen wird, dass ein Verhältnis eines Verringerungsgrades eines Teil-Prozesses relativ zu einem Verringerungsverhältnis eines Haupt-Prozesses r ist, der Teil-Prozess beginnt, wenn der Verringerungsgrad des Haupt-Prozesses (H – h) × (l – r) übersteigt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Hauptprozess und der Teilprozess gleichzeitig unter Verwendung des gleichen Werkzeugs ausgeführt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bramme Dickenverringerung durch eine Dicken-Verringerungspresse unterzogen wird und anschließend Breitenverringerung durch eine Breitenverringerungspresse nach der Freigabe der Dickenverringerungspresse unterzogen wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine Kontaktanfangsfläche der Bramme und des Werkzeugs ein Übergangsbereich zwischen dem konischen Abschnitt und dem flachen Abschnitt sowie ein Teil des flachen Abschnitts ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ein Schmiermittel wenigstens auf eine Kontaktfläche relativ zu der warmen Bramme an der Bearbeitungsfläche des Werkzeugs aufgetragen wird.
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