EP0707903A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden der Unparallelität von Trägerprofilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden der Unparallelität von Trägerprofilen Download PDF

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EP0707903A2
EP0707903A2 EP95250227A EP95250227A EP0707903A2 EP 0707903 A2 EP0707903 A2 EP 0707903A2 EP 95250227 A EP95250227 A EP 95250227A EP 95250227 A EP95250227 A EP 95250227A EP 0707903 A2 EP0707903 A2 EP 0707903A2
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EP
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coolant
nozzles
web
rolling
carrier
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Roland Dipl.-Ing. Krengel
Hans-Peter Griess
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for carrying out the method for avoiding the non-parallelism of the carrier profiles that occurs when rolling carriers on universal carrier lines by partially applying coolant to the carriers.
  • twisting of the parallel flanges is often observed after leaving the finishing stand, which is referred to as non-parallelism in the DIN standard and as a wide top in English.
  • the twisting of the beam profiles during cooling is characterized by a widening of the upper and a contraction of the lower flange halves and represents a general problem.
  • the non-parallelism of the flanges in the downstream straightening machines can be eliminated if the beam is introduced into these machines is possible.
  • Cooling devices preferably behind the carrier line and to use them to influence the structure after the rolling process. Cooling units are also known, with which partial cooling of the flanges can be carried out during the rolling process in order to influence the transition area between the web and flange with regard to the structural properties of the finished product (DE-OS 1452106).
  • DE-A1-4009707 has disclosed a method for the thermal straightening of rolled special profiles, which is only used after the carrier has run out of the finishing stand. Spraying devices in front of carrier lines are also known which serve to remove the adhering scale. The resulting cooling effect is undesirable.
  • the object of the present invention is, based on the problems and disadvantages of the prior art described above, to provide a method and an apparatus for carrying out the method, with which the non-parallelism and the warping of the carrier during rolling in universal roll stands are prevented.
  • the coolant for setting an approximately symmetrical temperature profile in the web is applied to the underside of the web during the rolling process.
  • the method proposed here differs from known methods in that it is used during the rolling process and is used for partial cooling of the underside of the web. This eliminates the asymmetrical temperature profile in the web, which is caused by the roller cooling water that has entered the upper carrier chamber in an uncontrolled manner. It has been recognized that a uniform temperature profile cannot be achieved by cooling once after the finish stitch, but must already take place in the preceding roll passes during rolling. If, as a result of the measures of the invention, the rolling stock has an approximately uniform web temperature when it emerges from the finishing stand and a low temperature gradient above the Has web thickness, so it can be achieved that the flanges remain parallel during the subsequent cooling process.
  • the cooling intensity is preferably regulated by regulating the quantity of coolant and / or loading density as a function of the temperature measured on the top and bottom of the web and the temperature difference calculated therefrom.
  • the surface temperatures on the top and bottom of the web are recorded with a measuring device and fed to a computer system, which continuously determines the temperature distribution in the rolling stock and uses this to determine the point in time at which the coolant was switched on and the density of water required in each pass.
  • a device for carrying out the method according to claims 1 and 2 is characterized in that coolant nozzles are arranged in or in the immediate vicinity of at least one universal roll stand in the region of the underside of the web of the carrier.
  • the arrangement of these nozzles allows the underside of the web to be cooled in one or more passes during the rolling process, thus avoiding excessive cooling after exiting the finishing stand, which can lead to cracks and warpage.
  • the continuous cooling via the coolant nozzles enables a targeted control of the uniformity of the temperature profile, which cannot be achieved by cooling after the rolling process and the large temperature gradients associated therewith within the web.
  • the coolant nozzles are preferably arranged in the region of the reversing roll stands.
  • the coolant nozzles are conveniently arranged at several points within the line.
  • the individual coolant nozzles can be switched on and off separately, both the width of the cooling surface and the coolant exposure density can be regulated.
  • both coolant nozzles with a round or oval spray pattern can be used, as well as according to another feature, coolant nozzles with flat jet nozzles, which can be aligned with the carrier profile with a rotatable adjustment.
  • the focus is not on the structural influence with the corresponding metallurgical properties, but rather on the targeted maintenance of an approximately symmetrical temperature profile in the web with the resulting parallelism of the flanges. This is brought about in a simple manner with the measures of the invention, so that on the one hand better product quality can be achieved and on the other hand the reworking and the effort with the straightening machines can be minimized.
  • FIG 1 three spray bars 1, 2, 3 are shown, which are connected via a gate valve 4 to a water pipe 5, which is also provided with a gate valve 6.
  • spray nozzles 8 are in each case laterally offset and inclined to the rolling direction 7, in each case in a different lateral position to the rolling direction 7.
  • a coolant bar 1 is shown schematically below the roller table levels 9 in front of a universal roll stand indicated at 10. It can be seen from FIG. 2 that the coolant nozzles 8 are inclined towards the rolling direction 7 and that the coolant flow is thus applied to the underside of the web in a direction opposite to the rolling direction.
  • the arrangement of two coolant nozzles 8 on the spray bar 1 designed as a tube is shown in FIG.
  • the nozzle slots 11 can be rotated (shown on the left in FIG. 3), so that the width and the coverage of the individual coolant jets can be adapted to the chamber width of the carrier. From view A (right half of FIG. 3) it can be seen that the coolant nozzles are offset from one another on the spray bar (water supply pipe) 1 and direct the coolant onto the carrier at different angles ⁇ and ⁇ . As a result, the largest possible coolant application area is set on the carrier and an intensive cooling effect is thus achieved.
  • FIGS. 4 to 6 show beams 12, 13 and 14 of different widths in cross section.
  • three pairs of coolant nozzles with coolant nozzles 8 are used; this corresponds to the arrangement of the spray bar 3 in FIG. 1.
  • a medium-width carrier 14 is sprayed on with two pairs of coolant nozzles, which corresponds to the spray bar 2 in FIG. 1.
  • flat jet nozzles with rotatable adjustment are used, which enable the most favorable adaptation to the width of the respective web 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden der beim Walzen von Trägern auf Universalträgerstraßen auftretenden Unparallelitäten durch partielles Beaufschlagen der Träger mit Kühlmittel.Dabei wird zur Einstellung eines annähernd symmetrischen Temperaturprofils im Steg das Kühlmittel während des Walzprozesses auf die Stegunterseite aufgebracht wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Vermeiden der beim Walzen von Trägern auf Universal-Trägerstraßen auftretenden Unparallelität der Trägerprofile durch partielles Beaufschlagen der Träger mit Kühlmittel.
  • In Universal-Trägerstraßen wird nach dem Verlassen des Fertiggerüstes häufig ein Verdrehen der parallelen Flansche beobachtet, das in der DIN-Norm als Unparallelität und im englischen Sprachgebrauch als wide top bezeichnet wird. Das Verdrehen der Trägerprofile während der Abkühlung ist durch eine Aufweitung der oberen und ein Zusammenziehen der unteren Flanschhälften gekennzeichnet und stellt ein generelles Problem dar. Bis zu einem gewissen Grad kann die Unparallelität der Flansche in den nachgeschalteten Richtmaschinen beseitigt werden, sofern die Einführung der Träger in diese Maschinen möglich ist.
  • Es ist bekannt, Kühleinrichtungen vorzugsweise hinter der Trägerstraße anzuordnen und nach dem Walzprozeß zur Gefügebeeinflussung einzusetzen. Auch sind Kühlaggregate bekannt, mit denen eine partielle Kühlung der Flansche während des Walzvorganges ausgeführt werden kann, um den Übergangsbereich zwischen Steg und Flansch im Hinblick auf die Gefügeeigenschaften des Fertigproduktes zu beeinflussen (DE-OS 1452106).
  • Aus der DE-A1-4009707 ist ein Verfahren zum thermischen Richten von gewalzten Sonderprofilen bekannt geworden, das erst nach dem Auslaufen des Trägers aus dem Fertiggerüst eingesetzt wird. Bekannt sind auch Abspritzvorrichtungen vor Trägerstraßen die der Beseitigung des anhaftenden Zunders dienen. Der dabei entstehende Kühleffekt ist unerwünscht.
  • Es wurde erkannt, daß das eingangs geschilderte Problem der Unparallelität der gewalzten Träger seine Ursache darin hat, daß beim Warmwalzen dieser Träger in dem Universalgerüst bzw. denUniversalgerüsten fortwährend das Walzenkühlwasser in die obere Kammer des liegend gewalzten Profils läuft und dort zu einer einseitigen Abkühlung der Stegoberseite führt. Da die untere Kammer des Profils kaum mit Walzenkühlwasser in Berührung kommt, entsteht ein Verzug des Trägers, der solche Ausmaße erreichen kann, daß er nur mit Schwierigkeiten in einer nachgeschalteten Richtmaschine behoben werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von den vorstehend beschriebenen Problemen und Nachteilen des Standes der Technik, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die Unparallelität und der Verzug des Trägers beim Walzen in Universal-Walzgerüsten verhindert wird.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Kühlmittel zur Einstellung eines annähernd symmetrischen Temperaturprofils im Steg während des Walzprozesses auf die Stegunterseite aufgebracht wird.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich also von bekannten Verfahren dadurch, daß es während des Walzvorganges eingesetzt und der partiellen Kühlung der Stegunterseite dient. Dadurch wird das asymmetrische Temperaturprofil im Steg beseitigt, das durch das unkontrolliert in die obere Trägerkammer gelangte Walzenkühlwasser hervorgerufen wird. Es wurde nämlich erkannt, daß ein gleichmäßiges Temperaturprofil nicht durch ein einmaliges Kühlen nach dem Fertigstich erreicht werden kann, sondern bereits in den davorliegenden Walzstichen während des Walzens erfolgen muß. Wenn durch die Maßnahmen der Erfindung das Walzgut beim Austritt aus dem Fertiggerüst eine annähernd gleichmäßige Stegtemperatur aufweist und einen geringen Temperaturgradienten über der Stegdicke besitzt, so kann damit erreicht werden, daß die Flansche beim anschließenden Abkühlvorgang parallel bleiben.
  • Vorzugweise wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Kühlintensität durch Regelung der Kühlmittelmenge und/oder Beaufschlagungsdichte in Abhängigkeit von der an der Ober- und Unterseite des Steges gemessenen Temperatur und der daraus berechneten Temperaturdifferenz geregelt. Zu diesem Zweck werden die Oberflächentemperaturen auf der Ober- und Unterseite des Steges mit einer Meßeinrichtung erfaßt und einem Rechnersystem zugeführt, welches fortlaufend die Temperaturverteilung im Walzgut ermittelt und daraus den Zeitpunkt der Zuschaltung des Kühlmittels und die jeweils notwendige Wasserbeaufschlagungsdichte in jedem Walzstich ermittelt.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß im oder in unmittelbarer Nähe mindestens eines Universal-Walzgerüstes im Bereich der Stegunterseite des Trägers und auf diesen gerichtet Kühlmitteldüsen angeordnet sind. Durch die Anordnung dieser Düsen kann die Kühlung der Stegunterseite bereits während des Walzvorganges in einem oder mehreren Stichen stattfinden und somit eine starke Abkühlung nach dem Austritt aus dem Fertiggerüst vermieden werden, die zu einem Auftreten von Rissen und Verzug führen kann. Die fortwährende Kühlung über die Kühlmitteldüsen ermöglicht eine gezielte Steuerung der Vergleichmäßigung des Temperaturprofils, die durch eine Abkühlung nach dem Walzprozeß und den damit verbundenen großen Temperaturgradienten innerhalb des Steges nicht erreicht werden kann.
  • Vorzugsweise werden die Kühlmitteldüsen im Bereich der reversierenden Walzgerüste angeordnet. Beim Walzen von Trägern in kontinuierlichen Universal-Trägerstraßen werden günstigerweise die Kühlmitteldüsen an mehreren Stellen innerhalb der Straße angeordnet.
  • Es hat sich bewährt, die Kühlmitteldüsen auf hintereinanderliegenden Spritzbalken seitlich versetzt hintereinander und zur Walzrichtung geneigt anzuordnen. Dadurch wird eine möglichst große Flächendeckung des Kühlmittels erreicht, so daß eine besonders intensive Kühlwirkung möglich wird.
  • Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die einzelnen Kühlmitteldüsen getrennt zu- und abschaltbar sind, so kann sowohl die Breite der Kühlfläche als auch die Kühlmittel-Beaufschlagungsdichte reguliert werden.
  • Es können nach einem Merkmal der Erfindung sowohl Kühlmitteldüsen mit rundem oder ovalen Spritzbild eingesetzt werden, wie auch nach einem anderen Merkmal Kühlmitteldüsen mit Flachstrahldüsen, die mit einer drehbaren Verstellung auf das Trägerprofil ausgerichtet werden können.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens steht nicht die Gefügebeeinflußung mit den entsprechenden metallurgischen Eigenschaften im Vordergrund, sondern die gezielte Einhaltung eines annähernd symmetrischen Temperaturprofils im Steg mit der daraus folgenden Parallelität der Flansche. Dies wird mit den Maßnahmen der Erfindung in einfacher Weise herbeigeführt, so daß einerseits eine bessere Produktqualität erreichbar ist und andererseits die Nacharbeiten und der Aufwand bei den Richtmaschinen minimiert werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
    • Figur 1
    Die Anordnung der Kühlmitteldüsen auf Spritzbalken.
    Figur 2
    In einer Seitenansicht schematisch die Lage eines Spritzbalkens.
    Figur 3
    Die Anordnung zweier Kühlmitteldüsen auf dem Spritzbalken.
    Figuren 4 - 6
    Das Anspritzen der Stegunterseiten verschiedenbreiter Träger.
  • In Figur 1 sind drei Spritzbalken 1, 2, 3 dargestellt, die über Absperrschieber 4 mit einem Wasserrohr 5 in Verbindung stehen, welches ebenfalls mit einem Absperrschieber 6 versehen ist. Auf den Spritzbalken 1, 2, 3 sind jeweils seitlich versetzt und zur Walzrichtung 7 geneigt Spritzdüsen 8 jeweils paarweise angeordnet, und zwar in unterschiedlicher seitlicher Lage zur Walzrichtung 7. Durch individuelle Zu- und Abschaltung einzelner Spritzbalken 1 oder 2 oder 3 mit Hilfe der Absperrschieber 4 können unterschiedliche Kühlmitteldüsen 8 angesteuert werden und dadurch die Breite und Beaufschlagungsdichte des Kühlmittels verändert werden.
  • In Figur 2 ist ein Kühlmittelbalken 1 schematisch unterhalb der Rollgangsebenen 9 vor einem bei 10 angedeuteten Universalwalzgerüst dargestellt. Aus Figur 2 ist erkennbar, daß die Kühlmitteldüsen 8 zur Walzrichtung 7 hin geneigt sind und dadurch der Kühlmittelstrom entgegen der Walzrichtung gerichtet auf die Stegunterseite aufgebracht wird.
  • Die Anordnung von zwei Kühlmitteldüsen 8 auf dem als Rohr ausgebildeten Spritzbalken 1 ist in Figur 3 dargestellt. Die Düsenschlitze 11 sind verdrehbar (in Figur 3 links erkennbar), so daß die Breite und die Überdeckung der einzelnen Kühlmittelstrahlen an die Kammerbreite des Trägers angepaßt werden kann. Aus der Ansicht A (rechte Hälfte von Figur 3) ist erkennbar, daß die Kühlmitteldüsen versetzt zueinander auf dem Spritzbalken (Wasserzuleitungsrohr) 1 angeordnet sind und das Kühlmittel in unterschiedlichen Winkeln α und β auf die Träger richten. Dadurch wird eine möglichst große Kühlmittelbeaufschlagungsfläche am Träger eingestellt und somit eine intensive Kühlwirkung erreicht.
  • In den Figuren 4 bis 6 sind unterschiedlich breite Träger 12, 13 und 14 im Querschnitt dargestellt. In Figur 4 reichen erkennbar zwei seitlich versetzt nebeneinander angeordnete Kühlmitteldüsen 8, wie sie auf dem Spritzbalken 1 in Fig .1 dargestellt sind, aus, um die gesamte Breite des Steges 15 zu bestreichen. Bei einem extremen breiten Träger 13, wie er in Figur 5 schematisch dargestellt ist, werden drei Kühlmitteldüsenpaare mit Kühlmitteldüsen 8 eingesetzt; das entspricht der Anordnung des Spritzbalkens 3 in Figur 1. Ein Träger mittlerer Breite 14 wird mit zwei Kühlmitteldüsenpaaren angespritzt, was dem Spritzbalken 2 in Figur 1 entspricht. Bei dem Ausführungsbeispiel sind Flachstrahldüsen mit drehbarer Verstellung eingesetzt, die die günstigste Anpassung an die Breite des jeweiligen Steges 15 ermöglichen. Selbsverständlich ist es auch möglich, mehrere Spritzbalken gleichzeitig, d.h. mehr Kühlmitteldüsen als für die Breite der Steges erforderlich, einzusetzen, beispielsweise um die Kühlintensität zu erhöhen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Vermeiden der beim Walzen von Trägern auf Universal-Trägerstraßen auftretenden Unparallelität der Trägerprofile durch partielles Beaufschlagen der Träger mit Kühlmitteln,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Einstellung eines annähernd symmetrischen Temperaturprofils im Steg das Kühlmittel während des Walzprozesses auf die Stegunterseite aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmittelintensität durch Regelung der Kühlmittelmenge und/oder der Beaufschlagungsdichte in Abhängigkeit von der an der Ober- und Unterseite des Steges gemessenen Temperatur und der daraus berechneten Temperaturdifferenz geregelt wid.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im oder in unmittelbarer Nähe mindestens eines Universalwalzgerüstes (10) im Bereich der Stegunterseite (15) des Trägers (12,13,14) und auf diese gerichtet Kühlmitteldüsen (8) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) im Bereich der reversierenden Universalwalzgerüste (8) angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) an mehreren Stellen einer kontinuierlichen Universal-Trägerstraße angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) auf hintereinanderliegenden Spritzbalken (1,2,3) seitlich versetzt hintereinander und zur Walzrichtung (7) geneigt angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß einzelne Kühlmitteldüsen (8) getrennt zu- und abschaltbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Kühlmitteldüsen (8) mit runden oder ovalen Spritzbild einsetzbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) Flachstrahldüsen mit drehbarer Verstellung sind.
EP95250227A 1994-10-19 1995-09-18 Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden der Unparallelität von Trägerprofilen Expired - Lifetime EP0707903B1 (de)

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