EP0405065A2 - Method of producing rectangular hollow sections of steel with differential wall thickness - Google Patents

Method of producing rectangular hollow sections of steel with differential wall thickness Download PDF

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EP0405065A2
EP0405065A2 EP90106263A EP90106263A EP0405065A2 EP 0405065 A2 EP0405065 A2 EP 0405065A2 EP 90106263 A EP90106263 A EP 90106263A EP 90106263 A EP90106263 A EP 90106263A EP 0405065 A2 EP0405065 A2 EP 0405065A2
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EP
European Patent Office
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wall thickness
circumference
same wall
rectangular hollow
centers
Prior art date
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EP90106263A
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Klaus Knäpper
Herbert Dipl.-Ing. Pollman
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Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Original Assignee
Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Hoesch AG
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Publication date
Application filed by Fried Krupp AG Hoesch Krupp, Hoesch AG filed Critical Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Publication of EP0405065A2 publication Critical patent/EP0405065A2/en
Publication of EP0405065A3 publication Critical patent/EP0405065A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/155—Making tubes with non circular section
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    • Y10T29/49616—Structural member making
    • Y10T29/49623—Static structure, e.g., a building component
    • Y10T29/49625—Openwork, e.g., a truss, joist, frame, lattice-type or box beam

Definitions

  • Rectangular closed hollow profiles are known in a wide variety of applications and can be found e.g. as construction elements in steel and mechanical engineering, as a boom in crane construction and as beams and frame elements for transport vehicles.
  • These hollow profiles are usually hot or cold profiled from round tubes and show a high load capacity with a relatively low weight.
  • the flanges i.e. the horizontal side parts and the webs, i.e. the vertical side parts of such hollow profiles, show the same wall thicknesses and thus a uniform distribution of the masses over the circumference.
  • Such hollow profiles are usually assembled from individual sheets of different wall thicknesses for flanges and webs and joined together.
  • angle irons are first manufactured and cut to length as hot-rolled profiles, then positioned in mirror-image relation to each other and welded with two diagonally opposite longitudinal seams.
  • the submerged arc welding process commonly used here whose welding speed is around two to three meters per minute, reduces the production speed sustainably and requires subsequent annealing of the weld seam areas, which reduces the undesirable structural changes or welding stresses caused by the welding heat and the uncontrolled cooling.
  • EP 0 084 799 B1 shows another method for producing hollow profiles with different wall thicknesses over the circumference. These hollow profiles serve as internally cooled guide elements for continuous casting and are also profiled by forming a round tube.
  • the method for changing the wall thickness described in this document in the context of a further development either consists in mechanically machining a completely formed rectangular hollow profile or guide element on one side and thus reducing the wall thickness, or in symmetrically reshaping a front pipe with already different wall thicknesses .
  • the change in wall thickness serves primarily for better heat transfer for the intended purpose.
  • the disadvantage of the method based on mechanical processing described lies in the inefficiency which arises from the large outlay on manufacturing devices and production time and from the high amount of chips and scrap.
  • DE-PS 843 834 Another process for the production of hollow bodies of different wall thicknesses is disclosed in DE-PS 843 834, in which the shaping is carried out by hot drawing or hot pressing generally round pipes of uniform wall thickness.
  • the round exit tubes are heated non-uniformly over the circumference so that the temperatures are lower in the circumferential areas which are subjected to great tensile stresses during the drawing process than in the areas which have to absorb compressive stresses during the drawing.
  • This procedure prevents the occurrence of undesired constrictions in wall thickness, e.g. B. in the corners of drawn rectangular profiles, but also allows the production of hollow profiles with different wall thicknesses.
  • the latter is achieved by heating the areas which are more deformed with respect to the final shape, ie thinned here, if an internal mandrel is additionally used during the hot draft.
  • the invention was therefore based on the object of specifying a process for the production of rectangular hollow profiles with different wall thicknesses, which only uses pipes or profiles which are simply produced in series as a preliminary product and, without the need for joining or machining, simply redistributes the volume or mass in terms of plant technology of standard profiles "in the strand", d. i.e., made possible in continuous processing as well as in individual production.
  • the inventive method idea is to first transform a welded or seamless round tube of uniform wall thickness into a rectangular hollow profile of uniform wall thickness and then to effect a targeted redistribution of the masses by rolling processes with the aid of a local thermal influence on the material strength.
  • the center of the flange is raised to a temperature level that is at least 600 ° C higher than the center of the web, while the flanges are compressed and thickened perpendicularly to the longitudinal axis of the hollow profile while reducing their edge length with the aid of roller rollers.
  • a further advantage of this procedure is in particular that, due to the compression and thickening of the flanges, strain hardening is avoided in a high temperature range and the machining forces are many times greater than the cold deformation caused by rolling or drawing reduce.
  • Strain hardening - especially in the edge area - and roll or forming forces can advantageously be further minimized if the initial forming of the e.g. welded or seamless pipe of the same wall thickness in the warm, i.e., at a forming temperature of 900 ° C to 1,050 ° C and the subsequent temperature difference required for targeted mass distribution between the center of the flange and the center of the web before forming to a rectangular hollow profile with a non-uniform wall thickness over the circumference is generated by partially cooling the center of the web to 200 ° C to 450 ° C using water and / or air.
  • the rectangular hollow profiles of the same wall thickness formed from the round tubes of the same wall thickness at a temperature of 900 ° C to 1,050 ° C to a cooling process under normalization conditions and then to subject them Heat the middle of the flange to a temperature which is at least 600 ° C higher than that of the web by partial annealing.
  • the flanges are then again compressed and thickened perpendicularly to the longitudinal axis of the hollow profile by reducing their edge length by rolling.
  • Thermal energy then has serious economic advantages if the, for example, welded or seamless pipe is shaped into a rectangular hollow profile of the same wall thickness at room temperature and then by partial annealing the flange centers to a temperature that is at least 600 ° C higher than the center of the web and the targeted further compression and thickening of the Flanges is adjusted by rolling.
  • the subsequent processing steps are then added at different times as required by feeding the individual lengths to a roll in which the targeted mass distribution is achieved by partially annealing the flange centers to a temperature which is at least 600 ° C higher than the center of the web.
  • a welded round endless tube 1 with the same wall thickness over the circumference is guided in the production direction 2 into an induction annealing system 3 which completely heats the tube.
  • the temperature of the round tube 1 is approximately 975 ° C.
  • the roll stands 5, 6 and 7 deform the tube 1 into a rectangular hollow profile of the same wall thickness 8.
  • the hollow profile 8 is subjected to cooling under normalization conditions on the subsequent cooling section 9 and has a temperature of 210 ° C. at the exit point 10 from the cooling section 9.
  • the line inductors 11 and 12 which heat the flange centers of the upper flange 13 and the lower flange 14 to a temperature of 920 ° C., follow in the production direction 2.
  • the hollow profile 8 then enters the compression frame 15, which carries the deliverable form rollers 16 and 17 and the fixed support rollers 18 and 19.
  • the flanges 13 and 14 are compressed and thickened perpendicularly to the longitudinal axis 20 of the hollow profile while reducing the edge length of the flanges.
  • the rectangular hollow profile 21, now provided with different wall thicknesses runs into the cooling section 22, in which it is cooled with air to room temperature under normalization conditions.
  • a flying saw 23 then cuts the hollow profile 21 into individual lengths.
  • FIG. 2 again shows the function and the roller arrangement of the compression frame 15 in principle.
  • the deliverable upsetting rollers 16 and 17 are concavely calibrated to avoid web dents and upsets the flanges 13 and 14, which are guided by the support rollers 18 and 19 so that the height dimension 24 of the hollow profile with different wall thicknesses than that of the hollow profile 8 with over the circumference corresponds to the same wall thicknesses and the thickening of the flanges 13 and 14 takes place by mass displacement to the respective inside.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Zur Herstellung von rechteckigen Hohlprofilen (21) aus Stahl mit über dem Umfang unterschiedlicher Wanddicke wird ein Verfahren angegeben, bei dem ein rundes Rohr (1) mit über dem Umfang gleicher Wanddicke als Vorrohr genutzt, zu einem rechteckigen Hohlprofil mit über dem Umfang gleicher Wanddicke umgeformt und nach Erzeugung einer Temperaturdifferenz von mindestens 600 °C zwischen Flanschmitten und Stegmitten durch Walzen eine Stauchung und Verdickung der Flanschen (13, 14) des rechteckigen Hohlprofiles unter Verringerung der Kantenlängen der Flansche erfolgt.For the production of rectangular hollow profiles (21) made of steel with different wall thicknesses over the circumference, a method is specified in which a round tube (1) with the same wall thickness over the circumference is used as a forward pipe, formed into a rectangular hollow profile with the same wall thickness over the circumference and after generating a temperature difference of at least 600 ° C between the flange centers and the web centers by rolling, the flanges (13, 14) of the rectangular hollow profile are compressed and thickened while reducing the edge lengths of the flanges.

Description

Rechteckige geschlossene Hohlprofile sind in den unter­schiedlichsten Anwendungsgebieten bekannt und finden sich z.B. als Konstruktionselemente im Stahl- und Maschinenbau, als Ausleger im Kranbau sowie als Unterzüge und Rahmenele­mente für Transportfahrzeuge.Rectangular closed hollow profiles are known in a wide variety of applications and can be found e.g. as construction elements in steel and mechanical engineering, as a boom in crane construction and as beams and frame elements for transport vehicles.

Diese Hohlprofile werden in der Regel aus runden Rohren warm oder kalt profiliert und zeigen bei relativ geringem Eigen­gewicht ein hohes Lastaufnahmevermögen.These hollow profiles are usually hot or cold profiled from round tubes and show a high load capacity with a relatively low weight.

Sieht man von geringfügigen Verdickungen im Bereich der Kantenradien ab, so zeigen die Flansche, d.h., die waage­rechten Seitenteile und die Stege, d.h., die senkrechten Seitenteile solcher Hohlprofile gleiche Wanddicken und damit eine gleichmäßige Verteilung der Massen über den Umfang.Apart from slight thickening in the area of the edge radii, the flanges, i.e. the horizontal side parts and the webs, i.e. the vertical side parts of such hollow profiles, show the same wall thicknesses and thus a uniform distribution of the masses over the circumference.

Werden solche Hohlprofile als Zug- oder Druckstäbe oder als Biegeträger in Verbindung mit hoher Torsionsbelastung ein­gesetzt, so zeigt sich der Nachteil der gleichmäßig dünnen Wand darin, daß eine Auslegung solcher Profile nur im wesentlichen durch eine Kantenverlängerung erfolgen kann.If such hollow profiles are used as tension or compression rods or as bending beams in conjunction with high torsional loads, the disadvantage of the uniformly thin wall is that the design of such profiles can only be carried out essentially by an edge extension.

Dies wiederum beeinflußt die Bauhöhe und damit auch die ge­stalterischen Möglichkeiten bei z.B. der Verwendung solcher Profile als LKW-Achsen oder als teleskopierbare Kranausleger beträchtlich.This in turn influences the overall height and thus also the design options when using such profiles as truck axles or as telescopic crane booms.

Will man aber nun bei kleinen Bauhöhen steigende Biegebe­lastung in Verbindung mit größtmöglicher Torsionssteifigkeit aufnehmen, so ist es nötig, neben einer Kantenverlängerung und einer evtl. Auswahl einer über dem Umfang gleichmäßig dickeren Wand eine andere Verteilung der Massen am Umfang des Hohlprofiles so vorzunehmen, daß die unterschiedlichen Wanddicken von Flanschen und Stegen gemäß der Steinerschen Verschiebung ein optimales äquatoriales Flächenträgheitsmo­ment erzeugen.But if you want to absorb increasing bending loads in conjunction with the greatest possible torsional rigidity at small heights, it is necessary to carry out a different distribution of the masses on the circumference of the hollow profile in addition to an edge extension and a possible selection of a wall that is evenly thicker over the circumference so that the different wall thicknesses of flanges and webs according to Steiner's displacement generate an optimal equatorial moment of inertia.

Die Herstellung solcher Profile ist jedoch um vieles kom­plizierter als das oben erwähnte Walzverfahren.However, the production of such profiles is much more complicated than the rolling process mentioned above.

Üblicherweise werden solche Hohlprofile aus Einzelblechen unterschiedlicher Wanddicke für Flanschen und Stege zusam­mengesetzt und fügend verbunden.Such hollow profiles are usually assembled from individual sheets of different wall thicknesses for flanges and webs and joined together.

Ein anderer Weg nutzt als Vormaterialien zwei Winkeleisen, deren z.B. kürzere Schenkel wesentlich dicker als die längeren sind. Beide Winkeleisen werden dann spiegelbildlich zu einem Hohlprofil zusammengefügt.Another way uses two angle irons as raw materials, the e.g. shorter legs are much thicker than the longer ones. Both angle irons are then mirrored to form a hollow profile.

Ein Nachteil liegt bei diesen Herstellungsarten darin, daß mehrere relativ aufwendige nacheinander folgende Produktionsschritte vorgesehen sind. So werden z.B. die Winkeleisen zunächst als warmgefertigte Walzprofile herge­stellt und abgelängt, danach je zwei spiegelbildlich zuein­ander positioniert und mit zwei diagonal gegenüberliegenden Längsnähten verschweißt.
Das hierbei üblicherweise verwendete Unterpulver-Schweiß­verfahren, dessen Schweißgeschwindigkeit bei etwa zwei bis drei Metern pro Minute liegt, reduziert die Produktionsge­schwindigkeit nachhaltig und erfordert eine nachfolgende Glühung der Schweißnahtbereiche, welche die durch die Schweißwärme und die unkontrollierte Abkühlung entstandenen unerwünschten Gefügeveränderungen oder Schweißspannungen vermindert.A disadvantage of these types of production is that several relatively complex successive production steps are provided. For example, the angle irons are first manufactured and cut to length as hot-rolled profiles, then positioned in mirror-image relation to each other and welded with two diagonally opposite longitudinal seams.
The submerged arc welding process commonly used here, whose welding speed is around two to three meters per minute, reduces the production speed sustainably and requires subsequent annealing of the weld seam areas, which reduces the undesirable structural changes or welding stresses caused by the welding heat and the uncontrolled cooling.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen mit über dem Umfang unterschiedlicher Wanddicke zeigt die EP 0 084 799 B1. Diese Hohlprofile dienen als von innen ge­kühlte Führungselemente für Strangguß und werden ebenfalls durch Umformung eines Rundrohres profiliert.EP 0 084 799 B1 shows another method for producing hollow profiles with different wall thicknesses over the circumference. These hollow profiles serve as internally cooled guide elements for continuous casting and are also profiled by forming a round tube.

Das in dieser Schrift im Rahmen einer Weiterbildung be­schriebene Verfahren zur Veränderung der Wanddicke besteht entweder darin, ein fertig geformtes rechteckiges Hohlprofil oder Führungselement nachträglich an einer Seite mechanisch abzuarbeiten und so die Wanddicke zu verringern, oder aber darin, ein Vorrohr mit bereits unterschiedlichen Wanddicken symetrisch umzuformen.The method for changing the wall thickness described in this document in the context of a further development either consists in mechanically machining a completely formed rectangular hollow profile or guide element on one side and thus reducing the wall thickness, or in symmetrically reshaping a front pipe with already different wall thicknesses .

Die Wanddickenveränderung dient hierbei primär der besseren Wärmeübertragung beim vorgegebenen Einsatzzweck.The change in wall thickness serves primarily for better heat transfer for the intended purpose.

Der Nachteil des beschriebenen auf mechanischer Bearbeitung beruhenden Verfahrens liegt in der Unwirtschaftlichkeit, die durch den großen Aufwand an Fertigungsvorrichtungen und Produktionszeit sowie durch den hohen Span- und Schrottan­fall entsteht.The disadvantage of the method based on mechanical processing described lies in the inefficiency which arises from the large outlay on manufacturing devices and production time and from the high amount of chips and scrap.

Die Alternative des Einsatzes eines Rohres mit schon teil­weise verdickten Wänden birgt dagegen gravierende produktionstechnische Nachteile, da zum einen solche Vor­rohre mit über ihrer Gesamtlänge gleichen symetrischen Wandverdickungen ohne Exzentrizität kaum herstellbar sind und zum anderen bei einer Verformung solcher Rohre zu Vier­kantprofilen eine hinreichend genaue Positionierung der Verdickungen kaum möglich und der Massefluß während der Um­formung nicht beinflußbar ist.The alternative of using a pipe with walls that are already partially thickened, on the other hand, has serious production-related disadvantages, since on the one hand such front pipes with symmetrical wall thickenings that are the same over their entire length can hardly be produced without eccentricity, and on the other hand, when such pipes are deformed into square profiles, the thickenings are positioned with sufficient accuracy hardly possible and the mass flow cannot be influenced during the forming.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern auch unterschiedlicher Wanddicke offenbart die DE-PS 843 834, bei dem die Formgebung durch Warmziehen bzw. Warmdrücken von in der Regel runden Rohren gleichförmiger Wanddicke erfolgt.Another process for the production of hollow bodies of different wall thicknesses is disclosed in DE-PS 843 834, in which the shaping is carried out by hot drawing or hot pressing generally round pipes of uniform wall thickness.

Die runden Ausgangsrohre werden dabei vor dem Ziehen un­gleichförmig über den Umfang so erwärmt, daß in den Um­fangsbereichen, die während des Ziehvorganges großen Zug­spannungen unterworfen sind, die Temperaturen niedriger sind als in den Bereichen, die während des Ziehens Druckspan­nungen aufnehmen müssen.
Diese Verfahrensweise verhindert das Auftreten von ungewünschten Wanddickeneinschnürungen, z. B. in den Ecken von gezogenen Rechteckprofilen, läßt aber auch eine Her­stellung von Hohlprofilen mit unterschiedlichen Wanddicken zu.
Letztere wird durch eine stärkere Erwärmung der im Hinblick auf die Endform stärker verformten, d. h. hier verdünnten Bereiche erreicht, wenn zusätzlich mit einem Innendorn wäh­rend des Warmzuges gearbeitet wird.The round exit tubes are heated non-uniformly over the circumference so that the temperatures are lower in the circumferential areas which are subjected to great tensile stresses during the drawing process than in the areas which have to absorb compressive stresses during the drawing.
This procedure prevents the occurrence of undesired constrictions in wall thickness, e.g. B. in the corners of drawn rectangular profiles, but also allows the production of hollow profiles with different wall thicknesses.
The latter is achieved by heating the areas which are more deformed with respect to the final shape, ie thinned here, if an internal mandrel is additionally used during the hot draft.

Dieses Verfahren erlaubt zwar eine gezielte Wanddickenein­stellung über den Umfang, zeigt sich aber nachteilig durch einen relativ langsamen und aufwendigen Arbeitsablauf, bei dem zunächst das Vorrohr vollständig auf den Innendorn auf­gezogen, dann mit Innendorn vor die Ziehdüse geschwenkt und gezogen bzw. gestoßen wird, der Dorn daraufhin zurückgezogen und danach wieder in die Aufzugslage verschwenkt werden muß. Durch die Verwendung des Innendornes ist zudem mit diesem Verfahren nur eine Einzelrohrfertigung möglich, nicht aber eine kontinuierliche Herstellung solcher Profile im Endlos­verfahren.
Insbesondere bei der Herstellung größerer Hohlprofile ist darüber hinaus der Innendorn entsprechend schwer auszulegen, wodurch alle Führungen und Schwenkorgane gleichermaßen auf­wendig zu konstruieren sind und bezüglich der Antriebslei­stungen unwirtschaftlich werden.Although this method allows a targeted adjustment of the wall thickness over the circumference, it is disadvantageous due to a relatively slow and complex workflow in which the front tube is first completely pulled onto the inner mandrel, then pivoted and pulled or pushed in front of the drawing nozzle with the inner mandrel, the mandrel then withdrawn and then swung back into the elevator position. Due to the use of the inner mandrel, only single tube production is possible with this process, but not continuous production of such profiles in an endless process.
In particular, in the production of larger hollow profiles, the inner mandrel is also difficult to design accordingly, as a result of which all guides and swivel members are equally complex to construct and become uneconomical with regard to the drive power.

Allen bisher bekannten Verfahren haftet darüber hinaus der Nachteil mangelnder Integrierbarkeit innerhalb schneller Fertigungsanlagen von Serien- und Standardprofilen an.In addition, all previously known methods have the disadvantage that they cannot be integrated within fast production lines of series and standard profiles.

Die genannten fügenden und spanenden Arbeitsschritte sind ebenso wie das Warmziehen mit einem Innenwerkzeug z.B. für eine kontinuierlich arbeitende Produktionsanlage geschwin­digkeitsbestimmend und von daher in der Regel Engpässe.The joining and cutting steps mentioned are just like hot drawing with an internal tool e.g. for a continuously working production system, which determines the speed and therefore usually bottlenecks.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von rechteckigen Hohlprofilen mit unter­schiedlichen Wanddicken anzugeben, das jeweils nur serienmäßig einfach hergestellte Rohre oder Profile als Vorprodukt nutzt und unter Verzicht auf fügende oder spanende Bearbeitung anlagentechnisch einfach eine Umver­teilung des Volumens bzw. der Masse von Standardprofilen "im Strang", d. h., in der Endlosbearbeitung als auch in der Einzelfertigung ermöglicht.The invention was therefore based on the object of specifying a process for the production of rectangular hollow profiles with different wall thicknesses, which only uses pipes or profiles which are simply produced in series as a preliminary product and, without the need for joining or machining, simply redistributes the volume or mass in terms of plant technology of standard profiles "in the strand", d. i.e., made possible in continuous processing as well as in individual production.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dargestellten Merkmale.This object is achieved by the features shown in the characterizing part of the main claim.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprü­chen erfaßt.Further advantageous developments are covered in the subclaims.

Die erfinderische Verfahrensidee besteht darin, ein ge­schweißtes oder nahtloses Rundrohr gleichmäßiger Wanddicke zunächst in ein rechteckiges Hohlprofil gleichmäßiger Wand­dicke umzuformen und danach mit Hilfe einer örtlichen ther­mischen Beeinflussung der Werkstofffestigkeit eine gezielte Umverteilung der Massen durch Walzvorgänge zu bewirken.The inventive method idea is to first transform a welded or seamless round tube of uniform wall thickness into a rectangular hollow profile of uniform wall thickness and then to effect a targeted redistribution of the masses by rolling processes with the aid of a local thermal influence on the material strength.

Hierbei werden die Flanschmitten auf ein im Vergleich zu den Stegmitten um mindestens 600 °C höheres Temperaturniveau gehoben, während die Flansche senkrecht zur Hohlprofil­längsachse unter Verringerung ihrer Kantenlänge mit Hilfe von Walzrollen gestaucht und verdickt werden.The center of the flange is raised to a temperature level that is at least 600 ° C higher than the center of the web, while the flanges are compressed and thickened perpendicularly to the longitudinal axis of the hollow profile while reducing their edge length with the aid of roller rollers.

Nach dieser Verformung und Neuverteilung der Masse werden die so entstandenen Hohlprofile mit unterschiedlichen Wanddicken einer Abkühlung unter Normalisierungsbedingungen mit Luft und/oder Wasser ausgesetzt.After this deformation and redistribution of the mass, the resulting hollow profiles become different Wall thicknesses exposed to cooling under normalization conditions with air and / or water.

Neben einer einfachen thermischen Steuerung der Massenver­teilung während des Walzens liegt ein weiterer Vorteil die­ser Verfahrensweise im besonderen darin, daß aufgrund der Stauchung und Verdickung der Flanschen in einem hohen Tem­peraturbereich Kaltverfestigungen vermieden werden und sich die Bearbeitungskräfte im Vergleich zur Kaltverformung durch Walzen oder Ziehen um ein vielfaches verringern.In addition to simple thermal control of the mass distribution during rolling, a further advantage of this procedure is in particular that, due to the compression and thickening of the flanges, strain hardening is avoided in a high temperature range and the machining forces are many times greater than the cold deformation caused by rolling or drawing reduce.

Kaltverfestigungen - insbesondere im Kantenbereich - und Walzen- bzw. Umformkräfte lassen sich vorteilhaft weiter minimieren, wenn die anfängliche Umformung des z.B. geschweißten oder nahtlosen Rohres gleicher Wanddicke im Warmen, d.h., etwa bei einer Umformtemperatur von 900 °C bis 1.050 °C vorgenommen wird und die nachträglich zur gezielten Masseverteilung erforderliche Temperaturdifferenz zwischen Flanschmitte und Stegmitte vor der Umformung zu einem rechteckigen Hohlprofil mit über dem Umfang ungleichmäßiger Wanddicke durch partielles Abkühlen der Stegmitten auf 200 °C bis 450 °C mittels Wasser und/oder Luft erzeugt wird.Strain hardening - especially in the edge area - and roll or forming forces can advantageously be further minimized if the initial forming of the e.g. welded or seamless pipe of the same wall thickness in the warm, i.e., at a forming temperature of 900 ° C to 1,050 ° C and the subsequent temperature difference required for targeted mass distribution between the center of the flange and the center of the web before forming to a rectangular hollow profile with a non-uniform wall thickness over the circumference is generated by partially cooling the center of the web to 200 ° C to 450 ° C using water and / or air.

Zur Vermeidung einer evtl. Härtung der Stegmitten durch die partielle Abkühlung ist es weiterhin vorteilhaft, die aus den runden Rohren gleicher Wanddicke bei einer Temperatur von 900 °C bis 1.050 °C umgeformten rechteckigen Hohlprofile gleicher Wanddicke zunächst einer Abkühlung unter Normali­sierungsbedingungen zu unterwerfen und danach die Flansch­mitten durch partielles Glühen auf eine gegenüber den Steg­mitten um mindestens 600 °C höhere Temperatur zu erwärmen. Anschließend werden dann wieder die Flanschen senkrecht zur Hohlprofillängsachse unter Verringerung ihrer Kantenlänge durch eine Walzung gestaucht und verdickt.To avoid any hardening of the web centers due to the partial cooling, it is also advantageous to first subject the rectangular hollow profiles of the same wall thickness formed from the round tubes of the same wall thickness at a temperature of 900 ° C to 1,050 ° C to a cooling process under normalization conditions and then to subject them Heat the middle of the flange to a temperature which is at least 600 ° C higher than that of the web by partial annealing. The flanges are then again compressed and thickened perpendicularly to the longitudinal axis of the hollow profile by reducing their edge length by rolling.

Bei entsprechend angepaßtem Anwendungsbereich und geringen Wanddicken ergeben sich durch Verringerung der nötigen Wärmeenergie dann gravierende wirtschaftliche Vorteile, wenn die Umformung des z.B. geschweißten oder nahtlosen Rohres in ein rechteckiges Hohlprofile gleicher Wanddicke bei Raum­temperatur erfolgt und nachfolgend durch partielles Glühen die Flanschmitten auf eine gegenüber den Stegmitten um min­destens 600 °C höheren Temperatur die gezielte weitere Stauchung und Verdickung der Flanschen durch Walzung einge­stellt wird.With a correspondingly adapted area of application and small wall thicknesses, the necessary ones are reduced Thermal energy then has serious economic advantages if the, for example, welded or seamless pipe is shaped into a rectangular hollow profile of the same wall thickness at room temperature and then by partial annealing the flange centers to a temperature that is at least 600 ° C higher than the center of the web and the targeted further compression and thickening of the Flanges is adjusted by rolling.

Alle drei weitergebildeten Verfahren zeigen sich zudem be­sonders vorteilhaft, wenn umfangreiche Losgrößen innerhalb einer Endlosfertigung im Strang produziert werden sollen.All three further developed processes also prove to be particularly advantageous when large batch sizes are to be produced in a continuous production line.

Bei kleineren Losgrößen und/oder bei schnellwechselnden Produktionsabmessungen ist es dagegen vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß relativ kurzfristig schon existierende Hohlprofile gleicher Wand­dicke aus z.B. Lagerbeständen zu Hohlprofilen mit unter­schiedlichen Wanddicken umgeformt werden können.In the case of smaller batch sizes and / or rapidly changing production dimensions, on the other hand, it is advantageous to design the method according to the invention in such a way that hollow profiles of the same wall thickness that already exist relatively quickly, e.g. Stocks can be formed into hollow profiles with different wall thicknesses.

Dies geschieht in der Weise, daß zunächst z.B. geschweißte oder nahtlose Rohre entweder kalt oder - falls eine umfas­sende Reduzierung der Kaltverfestigungen und der Walzkräfte aufgrund der Einsatz- und Produktionsbedingungen gewünscht ist - in einem Temperaturbereich zwischen 900 °C und 1.050 °C mit nachfolgender normalisierender Abkühlung zu rechteckigen Hohlprofilen gleicher Wanddicke umgeformt wer­den, wobei je nach vorhandenem Fertigungsfluß vor oder nach der Umformung der runden Rohre in rechteckige Hohlprofile mit über dem Umfang gleicher Wanddicke eine Trennung des Strangs in übliche Lagerlängen von 6-18 m erfolgt.This is done in such a way that e.g. welded or seamless pipes either cold or - if a comprehensive reduction in work hardening and rolling forces due to the operating and production conditions is desired - in a temperature range between 900 ° C and 1,050 ° C with subsequent normalizing cooling to rectangular hollow profiles of the same wall thickness, whereby Depending on the existing production flow, before or after the round tubes are formed into rectangular hollow profiles with the same wall thickness over the circumference, the strand is separated into the usual storage lengths of 6-18 m.

Die nachfolgenden Bearbeitungsschritte werden dann zeitver­schoben je nach Bedarf angehängt, indem die Einzellängen einer Walzung zugeführt werden, bei welcher die gezielte Massenverteilung durch partielles Glühen der Flanschmitten auf eine gegenüber den Stegmitten um mindestens 600 °C hö­here Temperatur erzeugt wird.The subsequent processing steps are then added at different times as required by feeding the individual lengths to a roll in which the targeted mass distribution is achieved by partially annealing the flange centers to a temperature which is at least 600 ° C higher than the center of the web.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden. Es zeigen

  • Fig. 1 Eine Prinzipskizze einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Produktionsanlage
  • Fig. 2 Einen Schnitt durch ein zur gezielten Massenverteilung geeignetes Stauchgerüst
The method according to the invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a production facility suitable for performing the method
  • Fig. 2 shows a section through a compression frame suitable for targeted mass distribution

Ein geschweißtes rundes Endlosrohr 1 mit über dem Umfang gleicher Wanddicke wird in Produktionsrichtung 2 in eine das Rohr vollständige durchwärmende Induktivglühanlage 3 ge­führt.
Am Austrittspunkt 4 beträgt die Temperatur des runden Rohres 1 ca. 975 °C.A welded round endless tube 1 with the same wall thickness over the circumference is guided in the production direction 2 into an induction annealing system 3 which completely heats the tube.
At the exit point 4, the temperature of the round tube 1 is approximately 975 ° C.

Die Walzengerüste 5, 6 und 7 verformen das Rohr 1 zu einem rechteckigen Hohlprofil gleicher Wanddicke 8.The roll stands 5, 6 and 7 deform the tube 1 into a rectangular hollow profile of the same wall thickness 8.

Das Hohlprofil 8 wird auf der anschließenden Kühlstrecke 9 einer Abkühlung unter Normalisierungsbedingungen unterworfen und weist am Austrittspunkt 10 aus der Kühlstrecke 9 eine Temperatur von 210 °C auf.The hollow profile 8 is subjected to cooling under normalization conditions on the subsequent cooling section 9 and has a temperature of 210 ° C. at the exit point 10 from the cooling section 9.

In Produktionsrichtung 2 schließen sich die Linieninduk­toren 11 und 12 an, welche die Flanschmitten des oberen Flansches 13 und des unteren Flansches 14 auf eine Tempera­tur von 920 °C erwärmen.The line inductors 11 and 12, which heat the flange centers of the upper flange 13 and the lower flange 14 to a temperature of 920 ° C., follow in the production direction 2.

Das Hohlprofil 8 tritt darauf ein in das Stauchgerüst 15, welches die zustellbaren Formwalzen 16 und 17 sowie die feststehenden Stützwalzen 18 und 19 trägt.The hollow profile 8 then enters the compression frame 15, which carries the deliverable form rollers 16 and 17 and the fixed support rollers 18 and 19.

In diesem Walzgerüst erfolgt die Stauchung und Verdickung der Flanschen 13 und 14 senkrecht zur Hohlprofillängsach­se 20 unter Verringerung der Kantenlänge der Flanschen.In this roll stand, the flanges 13 and 14 are compressed and thickened perpendicularly to the longitudinal axis 20 of the hollow profile while reducing the edge length of the flanges.

Nachträglich läuft das nun mit unterschiedlichen Wanddicken versehene rechteckige Hohlprofil 21 in die Kühlstrecke 22, in der es unter Normalisierungsbedingungen mit Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird.Subsequently, the rectangular hollow profile 21, now provided with different wall thicknesses, runs into the cooling section 22, in which it is cooled with air to room temperature under normalization conditions.

Eine fliegende Säge 23 zerteilt das Hohlprofil 21 dann in Einzellängen.A flying saw 23 then cuts the hollow profile 21 into individual lengths.

Fig. 2 zeigt noch einmal prinzipiell die Funktion und die Walzenanordnung des Stauchgerüstes 15.FIG. 2 again shows the function and the roller arrangement of the compression frame 15 in principle.

Die zustellbaren Stauchwalzen 16 und 17 sind zur Vermeidung von Stegeinbeulungen konkav kalibriert und stauchen die Flanschen 13 und 14, die durch die Stützwalzen 18 und 19 so geführt werden, daß das Höhenmaß 24 des Hohlprofiles mit über dem Umfang unterschiedlichen Wanddicken dem des Hohlprofiles 8 mit über dem Umfang gleichen Wanddicken ent­spricht und die Verdickung der Flansche 13 und 14 durch Masseverschiebung zur jeweiligen Innenseite erfolgt.The deliverable upsetting rollers 16 and 17 are concavely calibrated to avoid web dents and upsets the flanges 13 and 14, which are guided by the support rollers 18 and 19 so that the height dimension 24 of the hollow profile with different wall thicknesses than that of the hollow profile 8 with over the circumference corresponds to the same wall thicknesses and the thickening of the flanges 13 and 14 takes place by mass displacement to the respective inside.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung rechteckiger Hohlprofile aus Stahl mit über dem Umfang unterschiedlicher Wanddicke, bei dem zunächst ein rundes Rohr mit über dem Umfang gleicher Wanddicke als Vorprodukt hergestellt und durch Walzen in ein rechteckiges Hohlprofil mit über dem Umfang gleicher Wanddicke umgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Flanschmitten und Stegmitten des rechteckigen Hohlprofiles mit über dem Umfang gleicher Wanddicke eine Temperaturdifferenz der Gestalt erzeugt wird, daß die Flanschmitten eine um mindestens 600 °C höhere Temperatur als die Stegmitten aufweisen, daß die Flansche senkrecht zur Hohlprofillängsachse unter Verringerung ihrer Kantenlänge durch Walzen gestaucht und verdickt werden,
und daß schließlich die Hohlprofile unter Normalisie­rungsbedingungen mit Luft und/oder mit Wasser abgekühlt werden.1. A process for the production of rectangular hollow profiles made of steel with a different wall thickness over the circumference, in which first a round tube with the same wall thickness over the circumference is produced as a preliminary product and is formed by rolling into a rectangular hollow profile with the same wall thickness over the circumference,
characterized,
that between the center of the flange and the center of the web of the rectangular hollow profile with the same wall thickness over the circumference, a temperature difference in shape is created, that the center of the flange is at least 600 ° C higher than the center of the web, that the flanges are compressed perpendicular to the longitudinal axis of the hollow profile by reducing their edge length by rolling and be thickened
and that the hollow profiles are finally cooled with air and / or water under normalization conditions. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzung zur Umformung der runden Rohre in rechteckige Hohlprofile mit über dem Umfang gleicher Wanddicke bei einer Temperatur des Walzgutes von 900 °C bis 1.050 °C erfolgt und die Temperaturdifferenz zwischen Flanschmitten und Stegmitten vor der Gesamtab­kühlung des Hohlprofiles durch partielle Abkühlung der Stegmitten auf 200 °C bis 450 °C mit Wasser oder Luft erzeugt wird.2. The method according to claim 1,
characterized,
that the rolling for forming the round tubes into rectangular hollow profiles with the same wall thickness over the circumference takes place at a temperature of the rolling stock from 900 ° C to 1,050 ° C and the temperature difference between flange centers and web centers before the overall cooling of the hollow profile by partial cooling of the web centers to 200 ° C to 450 ° C is generated with water or air. 3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzung zur Umformung der runden Rohre in rechteckige Hohlprofile mit über dem Umfang gleicher Wanddicke bei einer Temperatur des Walzgutes von 900 °C bis 1.050 °C erfolgt,
daß die Hohlprofile gleicher Wanddicke unter Normali­sierungsbedingungen abgekühlt werden,
und daß die Temperaturdifferenz zwischen Flanschmitten und Stegmitten durch partielles Glühen der Flanschmit­ten erzeugt wird.3. The method according to claim 1,
characterized,
that the rolling for forming the round tubes into rectangular hollow profiles with the same wall thickness over the circumference takes place at a temperature of the rolling stock of 900 ° C to 1,050 ° C,
that the hollow profiles of the same wall thickness are cooled under normalization conditions,
and that the temperature difference between flange centers and web centers is generated by partial annealing of the flange centers. 4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzung zur Umformung der runden Rohre in rechteckige Hohlprofile mit über dem Umfang gleicher Wanddicke bei Raumtemperatur erfolgt und die Tempera­turdifferenz zwischen Flanschmitten und Stegmitten durch partielles Glühen der Flanschmitten erzeugt wird.4. The method according to claim 1,
characterized,
that the rolling for forming the round tubes into rectangular hollow profiles with the same wall thickness over the circumference takes place at room temperature and the temperature difference between the flange centers and the web centers is generated by partial annealing of the flange centers. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rundrohre mit über dem Umfang gleicher Wanddicke oder die rechteckigen Hohlprofile mit über dem Umfang gleicher Wanddicke vor dem partiellen Glühen in Einzellängen getrennt werden.5. The method according to claim 3 or 4,
characterized,
that the round tubes with the same wall thickness over the circumference or the rectangular hollow profiles with the same wall thickness over the circumference are separated in individual lengths before the partial annealing.
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