EP0707903B1 - 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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EP0707903B1
EP0707903B1 EP95250227A EP95250227A EP0707903B1 EP 0707903 B1 EP0707903 B1 EP 0707903B1 EP 95250227 A EP95250227 A EP 95250227A EP 95250227 A EP95250227 A EP 95250227A EP 0707903 B1 EP0707903 B1 EP 0707903B1
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EP
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coolant
rolling
nozzles
web
universal
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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 to avoid that when rolling girders on universal girder lines occurring non-parallelism of the carrier profiles by partial loading of the carrier with coolant.
  • Twisting of the parallel flanges is observed, this in the DIN standard as non-parallelism and is called wide top in English. Twisting the Beam profiles during cooling is by widening the top and one Contraction marked the lower flange halves and represents a general Problem. To a certain extent, the non-parallelism of the flanges in the downstream straightening machines are eliminated provided the introduction of the beam is possible in these machines.
  • Cooling devices preferably behind the carrier line and used after the rolling process to influence the structure.
  • Cooling units are known, with which a partial cooling of the flanges during the Rolling process can be carried out to the transition area between the web and flange with regard to the structural properties of the finished product influence (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.
  • Spray devices in front of carrier lines are also known, which serve to remove the adhering scale.
  • the resulting cooling effect is undesirable. It was recognized that the problem of non-parallelism of the rolled beams described at the outset is due to the fact that during the hot rolling of these beams in the universal stand or the universal stands, the roll cooling water continuously runs into the upper chamber of the horizontally rolled profile and there to one-sided cooling of the The top of the bridge leads. Since the lower chamber of the profile hardly comes into contact with roller cooling water, the carrier warps, which can reach such dimensions that it can only be fixed with difficulty in a downstream straightening machine.
  • both the upper side of the web and the underside of the web are included Cooling water applied.
  • the roller cooling water remains in the upper chamber, the disadvantages of warping the beam described above are not eliminated.
  • 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 has a small temperature gradient over the web thickness, then it can be achieved that the flanges remain parallel during the subsequent cooling process.
  • the cooling intensity is through Regulation of the coolant quantity and / or loading density depending on the temperature measured at the top and bottom of the web and from it calculated temperature difference regulated.
  • the Surface temperatures on the top and bottom of the web with a Measuring device detected and fed to a computer system, which continuously the Temperature distribution in the rolling stock is determined and from this the time of connection of the coolant and the necessary water pressurization density in each Roll pass determined.
  • a device for avoiding the rolling of girders on universal girder lines occurring non-parallelism of the carrier profiles due to partial causes the carrier to be charged with coolant characterized in that in or in the immediate vicinity of at least one universal rolling stand only in the area of the underside of the web of the beam and directed towards this Coolant nozzles are arranged.
  • the arrangement of these nozzles can Cooling of the underside of the web in one or during the rolling process several stitches take place and thus a strong cooling off after exiting the finishing stand can be avoided, leading to the occurrence of cracks and warpage can lead.
  • the continuous cooling via the coolant nozzles enables one targeted control of the uniformity of the temperature profile by a Cooling after the rolling process and the associated large Temperature gradients within the web cannot be reached.
  • the coolant nozzles are preferably in the area of the reversing universal roll stands arranged. When rolling beams in continuous universal beam lines the coolant nozzles are conveniently located at several locations within the road arranged.
  • the individual coolant nozzles can be switched on and off separately, so both the width of the cooling surface and the coolant loading 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 with a rotatable adjustment to the Carrier profile can be aligned.
  • a coolant bar 1 is shown schematically below the roller table levels 9 a universal roll stand indicated at 10. It can be seen from FIG. that the coolant nozzles 8 are inclined towards the rolling direction 7 and thereby the Coolant flow directed against the rolling direction on the underside of the web is applied.
  • the arrangement of two coolant nozzles 8 on the one designed as a tube Spray bar 1 is shown in Figure 3.
  • the nozzle slots 11 can be rotated (in FIG 3 visible on the left), so that the width and coverage of each Coolant jets can be adapted to the chamber width of the carrier.
  • From the View A (right half of Figure 3) shows that the coolant nozzles are offset are arranged to each other on the spray bar (water supply pipe) 1 and that Aim coolant at different angles ⁇ and ⁇ on the carrier. This will the largest possible coolant application area is set on the carrier and thus achieving an intensive cooling effect.
  • FIGS. 4 to 6 beams 12, 13 and 14 of different width are in cross section shown.
  • coolant nozzles 8 As shown on the spray bar 1 in Fig .1 are to cover the entire width of the web 15.
  • a medium width beam 14 is with two Sprayed on coolant nozzle pairs, which corresponds to the spray bar 2 in Figure 1.
  • flat jet nozzles with rotatable adjustment are used, which allow the cheapest adaptation to the width of the respective web 15.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung 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. den Universalgerüsten 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.
Gemäß der WO-A- 92/19395 wird sowohl die Stegoberseite als auch die Stegunterseite mit Kühlwasser beaufschlagt. Da jedoch das Walzenkühlwasser in der oberen Kammer verbleibt, werden die oben geschilderten Nachteile des Verzugs des Träger nicht beseitigt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden der Unparallelität von Trägerprofilen zu schaffen, beim dem bzw. bei der der Verzug des Trägers beim Walzen in Universal-Walzgerüsten verhindert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale. Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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.
Die Kühlintensität wird 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 zum Vermeiden der beim Walzen von Trägern auf Universal-Trägerstraßen auftretenden Unparallelität der Trägerprofile durch partielles Beaufschlagen der Träger mit Kühlmittel ist dadurch gekennzeichnet, daß im oder in unmittelbarer Nähe mindestens eines Universal-Walzgerüstes ausschließlich im Bereich der Stegunterseite des Trägers und auf diese 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 Universal-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 (8)

  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 ausschließlich auf die Stegunterseite aufgebracht wird und 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 wird.
  2. Vorrichtung zum Vermeiden der beim Walzen von Trägern auf Universal-Trägerstraßen auftretenden Unparallelität der Trägerprofile durch partielles Beaufschlagen der Träger mit Kühlmitteln,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im oder in unmittelbarer Nähe mindestens eines Universalwalzgerüstes (10) ausschließlich im Bereich der Stegunterseite (15) des Trägers (12,13,14) und auf diese gerichtet Kühlmitteldüsen (8) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) im Bereich der reversierenden Universalwalzgerüste (8) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) an mehreren Stellen einer kontinuierlichen Universal-Trägerstraße angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlmitteldüsen (8) auf hintereinanderliegenden Spritzbalken (1,2,3) seitlich versetzt hintereinander und zur Walzrichtung (7) geneigt angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß einzelne Kühlmitteldüsen (8) getrennt zu- und abschaltbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Kühlmitteldüsen (8) mit runden oder ovalen Spritzbild einsetzbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6,
    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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