EP0342403A2 - Calibration for the rolls of roll stands with three or more rolls - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kalibrierung für die Walzen von Walzgerüsten zum Walzen von Vollquerschnitten, z. B. Stabstahl oder Draht.The invention relates to a calibration for the rolling of roll stands for rolling full cross sections, for. B. steel bars or wire.
Für Walzwerke mit Dreiwalzenkalibern ist es bekannt, zunächst in einer Flachkaliberreihe Sechskantquerschnitte mit in abwechselnder Reihenfolge drei kurzen und drei langen Seiten zu walzen, bevor sich Maßwalzkaliber anschließen. Die wesentlichen Stichabnahmen finden in der Flachkaliberreihe statt, und zwar unter Breitung an den kurzen Seiten der Sechskantquerschnitte, die den Teilungsebenen der Walzen bzw. den Walzspalten lagemäßig zugeordnet sind (DE-PS 10 73 990 und DE-OS 20 35 482).For rolling mills with three-roll calibres, it is known to first roll hexagonal cross-sections in a flat-caliber row with three short and three long sides in an alternating sequence before the subsequent measuring-roll calibers. The main pass-offs take place in the flat-caliber series, namely with spreading on the short sides of the hexagonal cross-sections, which are assigned to the division planes of the rolls or the roll gaps (DE-PS 10 73 990 and DE-OS 20 35 482).
Es sind auch Walzwerke mit vier Walzen bekannt (DE-AS 24 62 279), um Vierkantknüppel in Achtkantquerschnitte umzuformen, die in gleicher Weise wie Rundquerschnitte als Ausgangsmaterial für das Vorwalzen in einem Schrägwalzwerk mit Planetenantrieb verwendbar sind. Da die Vierkantknüppel über ihre vier Ecken durch stumpfwinklig keil- bzw. dreieckförmige Kalibereinschnitte mit 135° Flächenneigung streckreduziert werden und dort exakte Achtkantecken geformt werden, ist dies an den vier sich diagonal gegenüberliegenden Stellen im Bereich der Walzspalte nicht der Fall. Da die hergestellten Achtkantknüppel jedoch nur ein zur Weiterverarbeitung dienendes Zwischenprodukt darstellen, ist die Abweichung der Profilform von einem exakten Achtkantquerschnitt bedeutungslos. Der Schwerpunkt dieser Entwicklung beruht auf dem Grundprinzip des Schrägwalzwerkes an sich, das eine gleichmäßige Streckung des Walzgutes, d. h. ohne Breitung und mit allen dazugehörigen Vorteilen, erlaubt.Rolling mills with four rolls are also known (DE-AS 24 62 279) for converting square billets into octagonal cross-sections, which can be used in the same way as round cross-sections as the starting material for roughing in a cross-rolling mill with planetary drive. Since the square billets are reduced in their four corners by obtuse-angled wedge-shaped or triangular-shaped caliber incisions with a 135 ° surface inclination and exact octagonal corners are formed there, this is not the case at the four diagonally opposite points in the area of the roll gaps. Because the manufactured octagonal billets, however represent only an intermediate product for further processing, the deviation of the profile shape from an exact octagonal cross section is meaningless. The focus of this development is based on the basic principle of the cross rolling mill itself, which allows the rolling stock to be stretched evenly, ie without spreading and with all the associated advantages.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die dem Walzgut beim Walzen aufgezwungene Dicken- oder Höhenabnahme normalerweise einhergeht mit einer Längenzunahme und einer Breitenzunahme, und daß die Breitenzunahme eigentlich eine Verlustverformung ist, nicht nur weil nur ein Teil der Höhenabnahme in Verlängerung umgesetzt wird, sondern darüber hinaus die Breitung zu einer größeren Höhenabnahme in den folgenden Stichen und damit letztlich zu einer größeren Stichzahl bzw. Anzahl von Walzgerüsten führt.The invention is based on the consideration that the decrease in thickness or height imposed on the rolling stock during rolling usually goes hand in hand with an increase in length and an increase in width, and that the increase in width is actually a deformation of loss, not only because only part of the decrease in height is implemented in extension, but instead Furthermore, the spreading leads to a greater decrease in height in the subsequent passes and thus ultimately to a larger number of passes or number of roll stands.
Für das Vorwalzen ist das breitungsfreie Walzen durch das bekannte Schrägwalzverfahren gelöst, d. h. für einen Querschnitt, der selbst noch in weiteren Walzgerüsten mit einer bestimmten Kaliberreihe fertiggewalzt werden muß. Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Kalibrierung anzugeben, mit der dem Walzgut wesentliche Höhenabnahmen ohne nennenswerte Breitenzunahme aufgezwungen werden können, um die Vorteile des einstichigen Schrägwalzverfahrens bei einer mehrstichigen Verformung und Profilierung von Walzgut zu realisieren.For pre-rolling, the width-free rolling is solved by the known cross rolling process, i. H. for a cross-section that has to be finish-rolled even in other rolling stands with a certain caliber series. The invention is therefore based on the object of specifying a calibration by means of which significant reductions in height can be imposed on the rolling stock without any appreciable increase in width in order to realize the advantages of the single-pass cross-rolling method with multi-pass deformation and profiling of the rolling stock.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß die Geometrie des neuartigen Kleeblatt-Kalibers im Bereich seiner Einbuchtungen auf dem weitaus größten Umfang des jeweiligen Einlaufquerschnittes zu einer wesentlichen Höhenabnahme mit entsprechender Längenzunahme führt, die sich den zwischen den Einbuchtungen liegenden vergleichsweise kleineren Umfangszonen mitteilt, in denen keine oder keine nennenswerte Breitung noch Höhenabnahme stattfinden. Da ein Kleeblatt mindestens drei Blätter hat, ist das Kleeblatt-Kaliber gemäß der Erfindung an die bekannte Bauart von Walzgerüsten mit mindestens drei Walzen gebunden, denn die Anzahl der "Blätter" bzw. Ausbuchtungen des Kleeblatt-Kalibers bestimmt die Anzahl der Walzen, die in der Kaliberreihe abwechselnd um einen halben Teilungswinkel gegeneinander versetzt sind, wobei die den Ausbuchtungen zugeordneten Arbeitsflächen symmetrisch zu den Teilungsebenen bzw. Walzspalten verlaufen. Da im Bereich der Ausbuchtungen keine oder keine nennenswerte Breitung stattfindet, können sich im Bereich der Teilungsebenen oder Walzspalte auch keine Grate ausformen, die in einem Maßwalzkaliber ausgebügelt werden müßten. Indem die Arbeitsflächen, die den Teilungsebenen zugeordnet sind, in einer Entfernung von der Kalibermitte verlaufen sollen, die gleich oder etwas größer ist als die ihnen zugeordnete Umfangsfläche des Einlaufquerschnittes bzw. des Vorkalibers (Kleeblatt oder Rund), wird dem Umstand Rechnung getragen, daß im breitungsfreien bzw. breitungsarmen Bereich der Ausbuchtungen eines Kleeblatt-Kalibers eine Drückverformung nicht notwendig ist, da unter Einwirkung der benachbarten Einbuchtungen ohnehin eine Längenzunahme mit "durchgezogen" wird.The solution to this problem consists of the characterizing features of
Im Ergebnis führt die Kalibrierung gemäß der Erfindung dazu, daß die Gefahr der Kantenrissigkeit ausgeschlossen ist, weil keine nennenswerte Breitung stattfindet. Die Auflagerkräfte in den Lagern werden beim Walzen mit gleicher Verlängerung kleiner, da das Abwalzen von Breitenzunahmen ent fällt. Aus dem gleichen Grund des Wegfalls von Verlustverformungen wird der Energiebedarf geringer und letztlich auch die Stichzahl bzw. die Anzahl der erforderlichen Walzgerüste.As a result, the calibration according to the invention means that the risk of edge cracking is eliminated because there is no significant spreading. The support forces in the bearings become smaller when rolling with the same extension, since the rolling increases in width falls. For the same reason that there is no loss of deformation, the energy requirement is lower and ultimately the number of passes or the number of roll stands required.
Vorzuziehen ist ein Kleeblatt-Kaliber mit vier Ausbuchtungen und damit eine Verformung des Walzgutes mit vier Walzen in zwei Ebenen. Da eine Längenzunahme in etwa gleichmäßig über den gesamten Querschnitt erfolgt, ist diese Art der Verformung besonders für hochlegierte Edelstähle vorteilhaft geeignet, z. B. für solche Qualitäten, die wegen der Gefahr von Kantenrissigkeit oder verbleibender Eigenspannungen im Querschnitt bisher nicht walzbar waren.A cloverleaf caliber with four protrusions is preferred, which means that the rolling stock is deformed with four rollers in two planes. Since an increase in length takes place approximately uniformly over the entire cross section, this type of deformation is particularly suitable for high-alloy stainless steels, e.g. B. for such qualities that were not previously rollable due to the risk of edge cracking or residual residual stresses in cross section.
Wenn die geometrischen Regeln des Patentanspruches 3 eingehalten werden, werden die der Höhenabnahme zugeordneten Einbuchtungen des Kleeblatt-Kalibers gegenüber den Zonen der breitungsarmen Ausbuchtungen relativ groß, so daß umso mehr sichergestellt ist, daß in diesen Zonen eine Längenzunahme quasi durch Mitziehen der nicht unter direktem Druck befindlichen Querschnittsteile stattfindet.If the geometrical rules of
Das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius der Einbuchtungen und demjenigen der Ausbuchtungen eines Kleeblatt-Kalibers sollte für vier Walzenkaliber mindestens 1,4 : 1 betragen.The ratio between the radius of curvature of the indentations and that of the indentations of a cloverleaf caliber should be at least 1.4: 1 for four roller calibers.
Da die erfindungsgemäße Kalibrierung insbesondere auf die Herstellung von runden Vollquerschnitten gerichtet ist, empfiehlt es sich, außer dem oder den Maßwalz-Rundkalibern am Ende der Kaliberreihe weitere Rundkaliber auch innerhalb der Kaliberreihe an den Stellen vorzusehen, an denen Rundquerschnitte mit handelsüblichen Durchmessern als Fertigquerschnitt walzbar sind. Es können dann beliebige Fertigquerschnitte unter Stillegung nachfolgender Walzgerüste abgezogen werden, da aus jedem Kleeblattquerschnitt Rundmaterial walzbar ist. Die Rundquerschnitte können auch als Ausgangsquerschnitte für Profilquerschnitte benutzt werden, z. B. Vierkant, Winkel u. s. w..Since the calibration according to the invention is aimed in particular at the production of round full cross sections, it is advisable to provide further round calibers at the end of the caliber series at the locations where the round cross sections with commercially available diameters as the finished cross section, in addition to the sizing roller round calibres are rollable. Any finished cross-sections can then be removed while the subsequent rolling stands are shut down, since round material can be rolled from each cloverleaf cross-section. The circular cross sections can also be used as initial cross sections for profile cross sections, e.g. B. square, angle, etc.
Für besonders enge Toleranzen des Walzgutes ist es empfehlenswert, daß zwei Rundkaliber als Maßwalzkaliber aufeinander folgen.For particularly tight tolerances of the rolling stock, it is recommended that two round calibers follow each other as sizing rolls.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer Kalibrierung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen
- Fig. 1 ein Vierwalzengerüst als bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Anwendung von Kleeblatt-Kalibern,
- Fig. 2 ein Kleeblatt-Kaliber in vergrößertem Maßstab im Anschluß an einen runden Einlaufquerschnitt,
- Fig. 3 ein Kleeblatt-Kaliber im Anschluß an einen kleeblattförmigen Einlaufquerschnitt,
- Fig. 4 ein Rundkaliber im Anschluß an einen kleeblattförmigen Einlaufquerschnitt, und
- Fig. 5 ein Dreiwalzenkaliber in Kleeblattform im Anschluß an einen runden Einlaufquerschnitt.
- 1 is a four-roll stand as a preferred embodiment for the use of cloverleaf calibres,
- 2 a cloverleaf caliber on an enlarged scale following a round inlet cross-section,
- 3 is a cloverleaf caliber following a cloverleaf-shaped inlet cross section,
- Fig. 4 is a round caliber following a cloverleaf-shaped inlet cross-section, and
- Fig. 5 is a three-roll caliber in cloverleaf shape following a round inlet cross-section.
Das an sich bekannte Vierwalzengerüst 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem kassettenartigen Ständer 2 mit einem Horizontalwalzenpaar 3 und einem Vertikalwalzenpaar 4, wobei alle Walzen in einer gemeinsamen Vertikalebene angeordnet sind. Dabei sind nur die Horizontalwalzen 3¹ und 3² des Horizontalwalzenpaares 3 angetrieben, wogegen die Vertikalwalzen 4¹ und 4² des Vertikalwalzenpaares 4 als Schleppwalzen arbeiten.The known four-
Sämtliche Walzen 3¹, 3² und 4¹, 4² haben - wie aus Fig. 2 deutlicher hervorgeht - voll ausgezogene Kalibereinschnitte, die ein Kleeblatt-Kaliber 5 mit vier Ausbuchtungen 5a ergeben, die den Teilungsebenen E der Walzen zugeordnet sind. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis Fig. 5 sind die Walzen mit ihren kaliberfreien Kegelflächen 6 nicht anstellbar gegeneinander gefahren, was ein Vorspannen der Walzen erlaubt. Im Rahmen der Erfindung ist dies jedoch nicht zwingend erforderlich, denn - wie Fig. 1 zeigt - können zwischen den Walzenpaaren 3 und 4 auch Walzspalte 7 vorhanden sein.All the
Die den Ausbuchtungen 5a eines Kleeblatt-Kalibers 5 zugeordneten Begrenzungsflächen 8 sind stets den Teilungsebenen E bzw. den Walzspalten 7 lagemäßig zugeordnet und verlaufen symmetrisch zu diesen Teilungseben bzw. Walzspalten. Die Begrenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5a sind mit einem Krümmungsradius 9 gleichmäßig gekrümmt, der kleiner ist als die Entfernung 10 der Begrenzungsflächen 8 von der Kalibermitte M. Einen vergleichsweise größeren Krümmungsradius 11 haben die Arbeitsflächen 12 der zwischen den Ausbuchtungen 5a liegenden Einbuchtungen 5b des Kleeblatt-Kalibers 5, die sich damit über einen größeren Bogenwinkel α erstrecken als die Summe der benachbarten Anteile der Begrenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5a einer jeden Walze. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius 11 und dem Krümmungsradius 9 etwa 1,4 : 1.The
Die Lage des Krümmungsmittelpunktes 13 für den Krümmungsradius 11 der Arbeitsflächen 12 der Einbuchtungen 5b eines jeden Kleeblatt-Kalibers 5 bestimmen die Höhenabnahme 14 gegenüber dem gestrichelt angedeuteten runden Einlaufquerschnitt 15, der ein Anstichquerschnitt sein kann. Die Ab messungen des Kleeblatt-Kalibers 5 sind so gewählt, daß die Begrenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5a in einer Entfernung 10 von der Kalibermitte M verlaufen, die gleich oder - wie Fig. 2 zeigt - etwas größer ist als die ihnen zugeordnete Umfangszone 15a des Einlaufquerschnittes 15 bzw. des Vorkalibers.The position of the center of
Für die benachbarten Walzen 3² und 4¹ sind in Fig. 2 die dem Bogenwinkel α und der Höhenabnahme 14 zugeordneten Umfangszonen des Einlaufquerschnittes 15 schraffiert dargestellt, die einer kräftigen Drückverformung mit entsprechender Längenzunahme unterliegen. Wie durch Versuche festgestellt wurde, finden in den Umfangszonen 15a des Einlaufprofils 15 im Bereich der Ausbuchtungen 5a des Kleeblatt-Kalibers 5 keine nennenswerten Breitenzunahmen statt, da das Kaliber 5 im Bereich der Begrenzungsflächen 8 der Ausbuchtungen 5a unterfüllt bleibt, d. h. daß hier auch keine Höhenabnahme stattfindet. Dieses Phänomen ist nur so zu erklären, daß die Längenzunahmen, die den schraffierten Bereichen der Drückverformung auf dem größten der Summe der vier Bogenwinkel α der Einbuchtungen 5b entsprechen, die benachbarten Bereiche der Ausbuchtungen 5a mitziehen, d. h. auch hier zu einer Längenzunahme führen. Daher wird der Einlaufquerschnitt 15 nahezu breitungsfrei unter wesentlicher Drückverformung reduziert.For the
Zurückkommend auf das Verhältnis zwischen den Krümmungsradien 11 und 9 ist zu bemerken, daß eine Vergrößerung des Krümmungsradius 11 für die Arbeitsflächen 12 der Einbuchtungen 5a bei gleicher Höhenabnahme 14 zu einer Vergrößerung des Bogenwinkels α führt, unter dem sich die Arbeitsflächen 12 erstrecken, und zwar auf Kosten der den Ausbuchtungen 5a zugeordneten Umfangszonen 15a des Einlaufquerschnittes 15.Returning to the relationship between the radii of
Eine Vergrößerung des Verhältnisses zwischen dem Krümmungsradius 11 und dem Krümmungsradius 9 führt somit zu einer Verbreiterung der schraffiert dargestellten drückverformten Zonen mit primärer Längenzunahme, die dann umso mehr auf die schmaleren Bereiche der Ausbuchtungen 5a ausstrahlt.An increase in the ratio between the radius of
In Fig. 3 ist die Aufeinanderfolge von zwei Kleeblatt-Kalibern für ebenfalls vier aufeinandergefahrende Walzenpaare 16 und 17 dargestellt. Auch hierbei laufen die Begrenzungsflächen 19 im Bereich der Ausbuchtungen 18a des eingeschnittenen Kleeblatt-Kalibers 18 symmetrisch zu den Teilungsebenen E der Walzenpaare 16, 17 und in größerer Entfernung von der Kalibermitte M als die zugeordneten Umfangszonen 20a des kleeblattförmigen, gestrichelt dargestellten Einlaufquerschnittes 20. Da auch die Arbeitsflächen 21 im Bereich der Ausbuchtungen des Einlaufquerschnittes 20 im vorgeordneten Walzgerüst symmetrisch zu dessen Teilungsebenen E¹ verlaufen, sind die Walzenpaare 16, 17 nach Fig. 3 gegenüber den Walzenpaaren des nicht dargestellten Vorgerüstes um den halben Teilungswinkel β versetzt.FIG. 3 shows the sequence of two cloverleaf calibers for four
Die Aufeinanderfolge von Kleeblatt-Kalibern 20, 18 nach Fig. 3 zeigt deutlich, wie groß die drückverformten, schraffierten Zonen in der Summe werden können, deren partielle Längenzunahmen auf die Bereiche der Kaliber-Ausbuchtungen 18 ausstrahlt.The sequence of
Fig. 4 zeigt eine Kaliberfolge "Kleeblatt-Rund", wobei der gestrichelt dargestellte kleeblattförmige Einlaufquerschnitt 22 das dem Kleeblatt-Kaliber 18 nach Fig. 3 entsprechende Auslaufprofil sein kann. Die das Rundprofil 23 tragenden Walzenpaare 24 und 25 sind mit ihren Teilungsebenen E² wiederum um den halben Teilungswinkel β gegenüber den Teilungsebenen E der Walzenpaare 16, 17 nach Fig. 3 versetzt. Auch für das Rundkaliber 23 gilt, daß die den Teilungsebenen E² zugeordneten Begrenzungsflächen 26 in gleicher oder etwas größerer Entfernung von der Kalibermitte M verlaufen als die ihnen zugeordneten Umfangsflächen des Einlaufquerschnittes 22 mit der Zonenbreite 27.FIG. 4 shows a caliber sequence "cloverleaf-round", the cloverleaf-
Der die Walzenpaare 24, 25 verlassende Rundquerschntt, entsprechend dem Rundkaliber 23, kann vom Durchmesser her ein handelsüblicher runder Fertigquerschnitt sein, so daß es sich empfiehlt, noch mindestens ein Rundkaliber als Maßwalzkaliber nachzuordnen, um den Fertigquerschnitt in besonders enger Toleranz abziehen zu können.The round cross section leaving the roller pairs 24, 25, corresponding to the
Fig. 5 zeigt drei aufeinandergefahrene Walzen 30, 31, 32, in die ein Kleeblatt-Kaliber 33 mit drei Ausbuchtungen 33a eingeschnitten sit. Der gestrichelt dargestellte Einlaufquerschnitt 34 ist ein Rundquerschnitt.FIG. 5 shows three
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