NL8102703A - Werkwijze en inrichting voor het sterk reduceren bij continu warmwalsen van produkten. - Google Patents

Description

* -A "* - 1 -

Werkwijze en inrichting voor het sterk reduceren "bij continu warmwalsen van produkten.

De uitvinding heeft "betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het bereiken van sterk reducerend continu warm walsen van ijzer en niet-ijzerprodukten zoals blokken, staven, stangen en dergelijke in een compacte serie 5 van walstuigen.

Bij elke walsbehandeling oefenen de werkwalsen druküit op het produkt welke door de walstuigen gevoerd wordt. Deze druk wordt begeleid door wrijvingskrachten als gevolg van het verschil in snelheid tussen het gewalste metaal en de 10 oppervlakken van de walsen. De vertikale componenten van de walsdruk en de wrijving werken om de hoogte van het produkt te verminderen. De horizontale componenten van de walsdruk werken tegengesteld aan de walsrichting en hebben de neiging om het metaal uit de walsspleet te werpen, terwijl de horizontale 15 componenten van de wrijvingskrachten werken in de richting van het walsen in de zone van terugwaarts slippen en hebben de neiging om het produkt in de walsspleet te trekken. In de volgende discussie zullen krachten werkend op het produkt in de walsrichting worden beschouwd als positieve krachten en de krach-20 ten werkend op het produkt tegengesteld aan de walsrichting zullen worden beschouwd als negatieve krachten.

Wanneer het vooreinde van een produkt een walstuig binnenkomt, zal de algebraïsche som van de horizontale krachtcomponenten van de walsdruk en de wrijving een continue 25 verandering ondergaan vanaf het tijdstip dat het vooreinde aan vankelijk in aanraking komt met de walsen totdat dit vooreinde uit de walsspleet komt. Indien deze som positief blijft gedurende deze gehele fase, zal het vooreinde worden aangegrepen door de werkwalsen en in en door de walsspleet worden getrokken 30 en dit zal plaatsvinden zonder assistentie van enige bijkomende kracht. Deze toestand zal hierna worden genoemd als "spontane entree".

81 02 7 03 i * - 2 -

Anderzijds, indien.de algebraïsche som van de horizontale krachtcomponenten een negatieve waarde gedurende de entree-fase bereikt, dan dient extra kracht te worden uitgeoefend op het produkt voorafgaand aan de walsdoorgang 5 om entree te bereiken. Deze toestand zal hierna worden aange duid als "gedwongen entree".

Nadat de walsspleet is gevuld en een toestand van evenwicht bereikt is, zal de som van deze horizontale krachtcomponenten gelijk nul zijn.

10 Theoretisch is vastgesteld dat spontane en tree zal plaatshebben indien de bijthoek wordt gehouden binnen .het bereik 4 ƒ waarbij ^ de wrijvingshoek is.

15 Omgekeerd zal een toestand van gedwongen entree .bestaan wanneer ?

Ook is vastgesteld dat zodra een vooreinde een walstuig is binnengetreden en de walsspleet gevuld is, vrij 20 walsen zal voortgang vinden binnen de theoretische grenzen O f

Zoals hierbij toegepast betekent.de term "vrij walsen" walsen zonder gebruik van extra kracht om het produkt te duwen of de trekken door het walstuig nadat de wals-25 spleet gevuld is. Indien de bijthoek de theoretische grenzen voor vrijwalsen overschrijdt, moet een continue extra kracht worden uitgeoefend op het produkt, zelfs nadat de walsspleet gevuld is. Deze toestand wordt hierna aangeduid als "gedwongen walsen".

30 In het verleden werden wals schema's voor con tinue walserijen gewoonlijk toegepast onder omstandigheden van spontane entree en vrij walsen. Bij afwezigheid van haperingen in de werktuigen of andere ongebruikelijke omstandigheden, levert deze benadering een gelijkmatige doorgang van het produkt 35 yan.de ene walstuig naar de volgende, hetgeen vanzelfsprekend 81 02 7 03 - 3 - i * een essentieel vereiste is voor een succesvolle werking van de walserij.

Echter is ook bekend dat in elke gegeven wals-doorgang de verkregen reductie omgekeerd proportioneel is aan 5 de maat van de cosinus van de bijt hoek. Aldus zal het duide lijk zijn dat hij gebruikelijke walserijen, door beperken van de afmeting van de bijthoeken can spontane entree te bereiken, aanzienlijk minder dan maximale reducties worden bereikt zodra de walsspleten gevuld zijn. Indien minder dan maximale 10 reducties worden bereikt bij de walsdoorgangen, moet hun aantal worden verhoogd om een bepaalde totale reductie te bereiken.

Extra walsdoorgangen en hun bijbehorende aandrijvingen, besturingen, smeersystemen en waterkoelsysternen enz. zijn buitengewoon kostbaar. De extra walsdoorgangen dragen 15 ook aanzienlijk bij tot de kosten voor het doen werken en on derhouden van een walserij terwijl meer ruimte wordt ingenomen, hetgeen opzichzelf een hoge kostenfactor is bij elke walserij. Deze laatste kosten worden in vele walserijen verhoogd door toepassen van aanzienlijke afstand tussen de walstuigen.

20 Aangezien de kosten voor walswerktuigen, ge bouwen, energie enz. voortgaan met stijgen, bestaat een groeiende vraag naar meer doelmatige methoden voor in hoge mate reducerend walsen bij toepassen van compacte, kleinere inrichtingen.

25 De gedachte voor het bereiken van hoge reduc ties in walsdoorgangen bij walserij en is opzich niet nieuw en gedurende jaren hebben deskundige verscheidene voorstellen daartoe gedaan, met inbegrip van bijvoorbeeld continue dwingen yan produkten door walstuigen met niet aangedreven werkwalsen 30 (Amerikaanse octrooisehrift 723.83*0 alsmede door walstuigen met aangedreven werkwalsen (Amerikaanse octrooisehrift 106.318). Echter is een probleem bij deze voorstellen dat zij betrekking hebben op het toepassen van werkwalsen met betrekkelijk grote diameter, welke op hun beurt grote lagers, huizen, walserijfun-35 daties enz. en grote gebouwen vereisen. Aldus wordt elk voor- 81 0 2 7 03 * § .....

- k - deel bereikt door het bereiken yan hogere reducties in grote mate opgeheven door hogere kapitaalkosten.

In een ander voorstel volgens .het Amerikaanse octrooischrift 3.553.997, worden hoge reducties.bereikt door 5 toepassen van aangedreven werkwalsen met betrekkelijk kleine dia meter. Hier zijn echter de walsspleten aanvankelijk geopend om vrij elk vooreinde te ontvangen, waarna de walsspleten worden gesloten om de rest van het produkt te walsen. De onhandigheid van het constant openen en sluiten van walsspleten en het ver-10 lies als gevolg van het wegwerpen yan niet gewalste vooreinden, maakt deze werkwijze niet toepasbaar bij moderne walsbewerkingen met hoge tonnages.

Andere voorstellen van het bereiken van hoge reducties omvatten slingersmederijen en vlakmachines. Terwijl 15 deze benaderingen beperkt succes hebben opgeleverd bij gespe cialiseerde toepassingen en lage tonnages, zijn zij niet door de walsindustrie algemeen aanvaard.

De onderhavige uitvinding voorziet in een werkwijze en een inrichting voor het continu warmwalsen van een 20 produkt door een opeenvolging van walsdoorgangen terwijl aan zienlijk toegenomen reducties in vergelijking met de gebruikelijke walsbewerkingen worden bereikt, waardoor het mogelijk wordt om het aantal walsdoorgangen welke vereist is voor het bereiken van een-bepaalde totale reductie, te verminderen. Het walsen 25 wordt uitgevaerd met werkwalsen met een betrekkelijk kleine diameter, waardoor het mogelijk wordt om de afmetingen yan het wals systeem aanzienlijk te verminderen. Dit wordt bereikt door het verlaten van het concept van spontane entree in tenminste een en bij voorkeur alle walsdoorgangen anders dan de eerste 30 walsdoorgang in een bepaalde serie en door in plaats daarvan toe passen van drastische gedwongen entreetechnieken pm de bijthoeken en de daaruit voortvloeiende reducties te maximaliseren. Bij tenminste een van de walsdoorgangen wordt de bijthaek gemaximaliseerd in een zodanige mate dat spontane entree wordt vermeden 35 door een momentane tegenwerkende kracht welke groter is dan de 81 02 7 03 , - 5 - έ * beschikbare afgeefkraeht opgewekt door de walswerking van de voorafgaande walsdoorgang, waardoor het aldus noodzakelijk wordt om het produkt door de voorafgaande walsdoorgang te duwen met behulp van een extra kracht welke voorafgaand hieraan wordt 5 uitgeoefend.

Bij voorkeur zal een programma van doorgangen ontworpen volgens de uitvinding bestaan uit tenminste vier walsdoorgangen, waarbij de bijthoek van de eerste walsdoorgang gekozen is voor spontane entree van het vooreinde van het pro-10 dukt, waarbij de bijthoeken van de tweede en derde walsdoorgangen afmetingen hebben om progressief grotere reducties te bereiken onder omstandigheden van gedwongen entree, waarbij de kracht vereist voor het bereiken van entree bij de derde walsdoorgang groter is dan de beschikbare afgeefkraeht opgewekt door de 15 walswerking van de tweede walsdoorgang, waardoor aldus assisten tie vereist is van de beschikbare afgeefkraeht van de eerste walsdoorgang. De vierde walsdoorgang werkt ook onder omstandigheden van gedwongen entree maar om hierna aan te geven redenen zijn zijn bijthoek en de resulterende reductie geringer dan die 20 van de derde walsdoorgang.

Voor een bepaald stelsel van omstandigheden zal, zodra de walsspleten van alle walsdoorgangen gevuld zijn, vrij walsen plaatsvinden. Echter afhankelijk van bepaalde variabelen, zoals bijvoorbeeld de heersende wrijvingscoefficient 25 en/of de mate waarin toegestaan wordt dat de diameters van de walsrollen afnemen als gevolg van normale slijtage en gebruke-lijk afbramen, kan de bijthoek van de derde walsdoorgang in de loop der tijd toenemen tot een zodanige mate dat vrijwaisen niet langer mogelijk is, waardoor aldus gedwongen walsen in de 30 derde walsdoorgang noodzakelijk wordt door continue assisten tie aanvankelijk vanuit de tweede walsdoorgang en daarna van de vierde walsdoorgang zodra het achtereinde vrijkomt van de tweede walsdoorgang.

Bij voorkeur zijn de walsassen van de opvolgen-35 de walsdoorgangen in een rechte hoek ten opzichte van elkaar 8102703 a > - 6 - opgesteld 'waarbij de walsrollen vrij van 'groeven zijn.

Om plaats te besparen en om maximaal voordeel te bereiken van de sterkte van de kolom van het te walsen produkt, wordt de afstand tussen de opvolgende walsdoorgangen 5 op een absoluut minimum-gehouden, bij voorkeur tussen 1,0 en 2,0 keer de maximale diameter van de walsrollen.

Korte beschrijving bij de tekening.

Figuur 1A is een schema van walsen onder gebruikelijke omstandigheden van spontane entree.

10 Figuur 1B is een schema als volgens figuur 1A

maar toont walsen onder omstandigheden van gedwongen entree.

De figuren 2A en 2B zijn vergrote schema’s van respectievelijk een zone Z^ van terugwaartse slip en een zone Z2 van voorwaartse slip in hetzij figuur IA of 1B.

15 Figuur 3A is een grafiek en toont de som

Van de horizontale krachtcomponenten onder omstandigheden van spontane entree volgens figuur 1A.

Figuur 3B is een grafiek als volgens figuur 3A en toont de som van de horizontale krachtcomponenten onder 20 de omstandigheden van gedwongen entree volgens figuur 1B

waarbij het. gedwongen walsen plaatsheeft gedurende het toepassen van minimale diameters voor de walsrollen.

Figuur ^ is een schema van een inrichting volgens de uitvinding.

25 Figuur 5 is een weergaye van-een-kenmerkende walsprogramma volgens de uitvinding.

Figuur 6 is een kenmerkend diagram van de bevegingsgeschiedenis van de neutrale hoek in elke walstuig om evenwicht te bewaren in een wals systeem volgens de uitvinding. 30 Figuur 7 is een diagram waarbij een programma van vier walsdoorgangen volgens de uitvinding wordt vergeleken met een gebruikelijk programma van walsdoorgangen welke vereist is om dezelfde reductie van hetzelfde produkt te bereiken.

Aangezien de werkrollen van een.bepaald paar 35 werken onder identieke omstandigheden, zal een beschrijving van 81 0 2 7 03 - 7 - * * een van de rollen voldoende zijn voor "beiden. Aanvankelijk met "betrekking tot de figuren IA, 2B en 2A is een verkrol R van een "bepaald rollenpaar getekend voor het walsen van een produkt P onder gebruikelijke spontane entree-omstandigheden, 5 met een bijthoek Cs(.gE "welke minder is dan de vrijvingshoek g .

Het produkt is tegelijkertijd onderworpen aan de walsdruk EP en de wrijving F. De walsdruk EP kan worden ontbonden in een vertikale kracht component RPy welke loodrecht op de valsrich-ting werkt en een negatieve horizontale krachtcomponent 10 RPg welke tegengesteld aan de walsrichting werkt. Eveneens kan de wrijving F worden ontbonden in een vertikale krachtcomponent F r en een horizontale krachtcomponent F„.. De verti-kale krachtcomponenten RP^. en F^. bewerkstelligen een reductie & hgE in de hoogte h van het produkt. Figuur 2A toont dat in 15 een zone van terugwaarts slippen, de horizontale component

Fg positief werkt, terwijl figuur 2B toont dat in een zone van terugwaarts slippen, de horizontale component F negatief ü werkt. Het omkeren van deze component van positief naar negatief heeft plaats bij een neutrale hoek HA welke dient als afschei- 20 ding tussen de zones en Z^.

Zoals aangegeven in figuur 3A, bij walsen onder gebruikelijke spontane entree-omstandighedén, blijft de algebraïsche som van de horizontale krachtcomponenten

BP- en F„ voortdurend positief gedurende het binnenbrengen van ïï H

25 het vooreinde van het produkt in de walsspleet. De krommen D

en D in figuur 3A tonen kenmerkende omstandigheden voor walsen met zowel maximale als minimale diameter.

Ha bereiken van de neutrale hoek, dalen de waarden van J naar nul en = 0 , waardoor een toestand van 30 evenwicht in de walsbeet tot stand wordt gebracht. Echter, in het geval dat walsen in de beet tegengewerkt wordt door een externe kracht,(bijvoorbeeld een negatieve tegenwerkende kracht welke wordt opgewekt in een opvolgende walsdoorgang] dan zal, om een evenwichtstoestand weer in te stellen, de neutrale hoek 35 naar nul verschuiven (langs de stippellijnen in figuur 3A), 81 02 703

9 V

- 8 - waardoor een beschikbare afgeefkracht DF wordt opgewekt om de externe kracht op te heffen. De maximaal beschikbare afgeefkracht bestaat wanneer de neutrale hoek de nulgrens bereikt bij o(=o.

5 Figuur 1B toont een werkwals R' bij het walsen van een produkt P onder gedwongen entree-omstandigheden volgens een kenmerk van de uitvinding, met een bijthoek groter dan de wrijvingshoek werkend om een grotere reductie in de hoogte Δ hp,^ van het produkt te bereiken. Gedurende een aanvankelijk 10 negatieve fase van de entree van het produkt zal RP„ groter

XI

zijn dan F„. Aldus, als aangegeven in figuur 3, zal de som van xi de horizontale krachtcomponenten aanvankelijk naar een toenemende negatieve waarde gaan met als gevolg een toenemende negatieve tegengestelde kracht OF welke een maximum waarde bereikt bij 15 de wrijvingshoek (g . In een opvolgend positieve fase van entree begint F^ groter te worden dan RP^. en de waarde van ^ begint te bewegen in de positieve richting. Om entree te bereiken dient de negatieve waarde van J" in elk gegeven punt gedurende het binnenbrengen van het vooreinde van het produkt in de wals spleet 20 te worden opgeheven door het uitoefenen van een extra posi tieve kracht op het produkt voorafgaand aan de walsdoorgang, hetgeen resulteert in een gedwongen entree-omstandigheid.

Volgens de uitvinding wordt deze extra positieve kracht geleverd door de beschikbare afgeefkracht van een of meer voorafgaande 25 walsdoorgangen wanneer hun respectieve neutrale hoeken NA ver schuiven naar nul. Bij toepassen van nieuwe walsen met een diameter D , is de neutrale hoek NA groter dan nul en na verloop "JXJiSiX· van tijd bereikt Έ de waarde nul bij - 0. Vrij walsen heeft dus plaats onder omstandigheden van evenwicht in de wals-30 doorgang. Echter, wanneer de valsdiameters af nemen tot D . , kan de waarde negatief zijn bij®*. - 0,.hetgeen resulteert in een gedwongen walstoestand gedurende welke.een extra kracht, continu uitgeoefend dient te worden op het produkt om de negatieve DF op te heffen nadat de valsspleet gevuld is.

35 In figuur U is.een inrichting 10 volgens de 81 02 7 03 ·* * - 9 - uitvinding schematisch aangegeven. De inrichting is voorzien van een opeenvolging van walsdoorgangen tot en met P^ met samenwerkende paren werkrollen 12. De werkroliën van elke wais-doorgang worden aangedreven door niet getekende, gebruikelijke 5 middelen. De werkrollen 12 worden gedragen tussen lagers ik (slechts de horizontale lagers van de rollen zijn getekend) en deze worden op hun beurt gedragen door een huis 16 welke schematisch is aangegeven. De werkrollen zijn bij voorkeur zonder groeven met een diameter D welke loopt vanaf een maximale 10 D voor nieuwe rollen tot een minimale D . voor rollen max min welke onderworpen zijn aan het maximaal toelaatbare aantal werkbehandelingen. De afstand S tussen de roldoorgangen wordt op een absoluut minimum gehouden, bij voorkeur tussen 1,0 tot 2,0 keer de maximale roldiameter D voor nieuwe rollen. De 15 rolassen van opeenvolgende walsdoorgangen zijn loodrecht ten opzichte van elkaar opgesteld waardoor elke noodzaak om het produkt te twisten wordt opgeheven tijdens de voortgang van het produkt vanaf de ene walsdoorgang naar de volgende.

Figuur 5 toont een kenmerkende walsopeenvolging 20 volgens de uitvinding, waarbij h de produkthoogte is (gemeten loodrecht op de rolassen), w = produktbreedte (.gemeten evenwijdig aan de rolassen) en a = oppervlak van de dwarsdoorsnede. De doorsnede bij binnenkomst is kenmerkend een vierkant blok met een weinig afgeronde hoeken met gelijke hoogte hg en breedte 25 we en met een oppervlak Ag in dwarsdoorsnede. Deze binnenkomende doorsnede wordt in een walsdoorgang P gereduceerd tot een horizontaal georienteerde rechthoek met afgeronde randen met de afmetingen hj en w^ met een gereduceerd oppervlak in dwarsdoorsnede. Zoals hier toegepast betekent de term "rechthoek 30 met afgeronde randen” een in hoofdzaak rechthoekige dwarsdoor snede met twee tegenover elkaar gelegen vlakke zijden en twee tegenover elkaar gelegen een weinig bolle zijde.

De walsdoorgang Pg reduceert het produkt verder tot een vertikaal georienteerde rechthoek met afgeronde 35 randen met afmetingen hg en Wg met een oppervlak Ag in dwars- 8102703 » w - 10 - doorsnede. De walsdoorgang P^ reduceert het produkt weer tot een andere horizontaal georienteerde rechthoek met afgeronde randen en met afmetingen h^ en w^ met een oppervlak A^ in dwarsdoorsnede. De uiteindelijke walsdoorgang walst het produkt 5 tot een andere vertikaal.georienteerde rechthoek met afgeronde randen en met afmetingen h^ en w^ en met een oppervlak A^ in dwarsdoorsnede. Bij voorkeur zijn de verhoudingen "bereikt in de walsdoorgangen P^, P^ en P^ binnen de bereiken als aangegeven in het Amerikaanse octrooischrift U.050.280.

10 Een voorbeeld van de uitgevonden werkwijze zal nu worden.beschreven met betrekking tot het walsen van een 180 x 180 mm stalen blok in vier doorgangen onder de volgende omstandigheden:

productiesnelheid 100 MTEK

15 snelheid van binnenkomst 0,11 M/sec.

temperatuur bij binnenkomst 1100°C

wrijyingscoefficient (ƒ11) 0,38

Bij toepassen van nieuwe walsrollen met een D van 510 mm toont figuur 6 hoe de neutrale hoeken van elke

DlÊtX

20 doorgang veranderen gedurende het walsen. Andere belangrijke gegevens voor elk van de walsdoorgangen zijn aangegeven in tabel A.

81 02 7 03 - 11 - latei A ~ 510 mm)

__ F2_P3 FU

h(mm)_ 1U6.8_ 87.6_63.3 ί6.8 v (mm)_ 189.6 201.7 ik5.7 107.7 5 20.8_36^9_k3.2 36.3 r_ 12.9_36.5 VT.8 1^5.3 KA._ 5.21_2.59_0.86 3.00 OF_ 0 -20k5b -27531 -11209

DF_ +38590 +21815 +5812 +1T61T

entree _ spoilt._ gedw._gedw. gedw.

walsen_ -vrij_ vrij_vri,i vrij h = produkthoogte OF = maximum tegenkracht (KGF) w = produkfbreedte DF = -ma-ylTmim beschikbare afgeef- 0i = bijthoek in graden kracht (KGF) 15 r = percentage reductie KA = neutrale hoek m graden in opp.

Aanvangend met de eerste walsdoorgang , blijkt dat een betrekkelijk bescheiden bijthoek ^ van 20,8° gekozen is om te voorzien in spontane entree van het voor- 20 · · einde van het produkt. Het reductiepercentage r^ is betrekkelijk bescheiden 12,9 % en de resulterende beschikbare afgeef-kraeht DF^ kan een maximum bereiken van 3Ö590 KGF indien de neutrale hoek KA van 12,21 verschuift naar nul. De D kromme max van figuur 3A is representatief voor deze walsomstandigheid.

^ De tweede walsdoorgang heeft een grotere bijthoek o< 2 van 36,9°s hetgeen resulteert in een toegenomen reductiepercentage r2 van 36,5 %. Hier is de verdeling van de horizontale krachtcomponenten zodanig dat spontane entree wordt yermeden door een maximale tegengestelde kracht OFg van 20^5^ KGF. Echter wordt gedwongen entree bereikt in de walsdoorgang P2 door opheffen van OF,, met een gedeelte van de beschikbare afgeef kracht DF^j van de walsdoorgang wanneer de neutrale hoek van die doorgang naar nul verschuift. Het produkt verlaat de walsdoorgang P,, onder evenwichtsomstandigheden met een neutrale hoek van 2,59° en een capaciteit voor het ontwikkelen van een 81 02 7 03 * % - 12 - maximale beschikbare afgeefkracht -van 21815 KGF. Uit figuur 3B blijkt dat onder vrijwalsomstandigheden de tegenwerkende krachten OF slechts tijdelijk van aard zijn en optreden gedurende de aanvankelijke fasen van de entree van het produkt.

5 De derde walsdoorgang P_ heeft een nog grotere, bijthoek <*4 ^ van i+3,2 , hetgeen een drastische reductie r^ van 1(-Τ38 % levert. Hier is de verdeling van de horizontale krachtcomponenten zodanig dat spontane entree wordt vermeden door een maximale tegengestelde kracht OF^ van 27531 KGF welke 10 aanzienlijk de beschikbare afgeefkracht DFg van de voorafgaande walsdoorgang P2 overschrijdt. Om gedwongen entree te bereiken bij de walsdoorgang P^, dient DFg worden verhoogd door een extra beschikbare afgeefkracht uitgeoefend op het produkt voorafgaand aan de walsdoorgang P^. Deze extra beschikbare kracht 15 wordt afgeleid van DF^, dat wil zeggen dat OF^ ^ DF^ maar dat DF1 + DF2 > 0F3.

Aldus wordt gedwongen entree bereikt in de walsdoorgang P^ met de horizontale afgeefkrachten afgeleid van de walsbewerking van de wals do or gangen P^ en P^. Als aangegeven 20 in figuur 6, terwijl dit plaatsheeft, zal de neutrale hoek van de walsdoorgang P^ verschuiven van 2,59° naar nul en de neutrale hoek van de walsdoorgang P^ zal verschuiven van 5j21° naar nul. Het produkt verlaat de walsdoorgang P^ onder evenwicht-omstandigheden. met een neutrale hoek van 0,86° en een maximaal 25 beschikbare afgeefkracht DF^ van 5872 KGF. Deze gedwongen entree en vrijwalsende toestand wordt gekenmerkt door de D -kromme m&x yan figuur 3B.

v

De vierde walsdoorgang P^ heeft een bijthoek ^ van 36s3°, hetgeen een reductie r^ levert van b5,3 % en 30 een .tegengestelde kracht 0F^ van 11209 KGF. De kracht vereist

Voor het bereiken van entree in de walsdoorgang P^ wordt nogmaals afgeleid van de.gecombineerde beschikbare afgiftekrachten DF^ en DF^ -met de .neutrale hoek HA van de walsdoorgang P^ verschuivend van 0,86 naar nul en de neutrale hoek HA van de wals-35 doorgang P^ verschuivend naar nul. Het produkt verlaat .de wals- 8102703 - 13 - doorgang onder evenwichtsomstandigheden met een neutrale hoek MA van 3,00° en een maximale beschikbare afgiftekracht van 17617 KGF.

Naarmate de verkrollen slijten en opnieuw be-5 kleden vereisen, nemen hun diameters geleidelijk af en dit heeft op zijn beurt een invloed op de bijthoeken, de reductiepercentages en de krachtverdelingen bij elke walsdoorgang. Voor het hierboven beschreven voorbeeld is een vermindering in de diameters van de walsen tot 435 mm toelaatbaar. De walsomstandig-10 heden bij elke walsdoorgang met 435 mm walsen is aangegeven in tabel B.

'T a b e 1 B (D = 435 mm) F1 P2 F3 P4 15 h (mm) _ 151.6 93.1 67.2 48.3 w (mm) _ 187.8 200.4_ 148.2 111.2 __ 20.8 38.5 46.1 39.6 r_;_ 11.0 34.5 46.6_46.1 neutrale hoek_ 5.21 2.00 -.36_2.05 20 OF _ 0 -21781 -31380 -15052 DF_ +32668 +14332 _-2142_+10693 entree_ spont. gedw. '_ gedw. gedw.

walsen_ vrij vrij_gedw._vrij

Een vergelijking van de tabellen A en B 25 toont dat de reductie van de diameters van de verkrollen tot 435 mm zal resulteren in vergrote bijthoeken ol. bij elke wals-doorgang met begeleidende afname in de afgiftekrachten DF en toenamen in de maximale tegenkrachten OF. De meest drastische verschuiving heeft plaats bij de walsdoorgangen P^ maar zelfs 30 nadat de walsspleet gevuld is geworden, vrij walsen wordt tegen gewerkt door een negatieve afgeefkracht DF^ van 2142 KGF. Onder deze omstandigheid van gedwongen entree en gedwongen walsen bij de walsdoorgang gekenmerkt door de D .^-kromme in figuur 3B, zal de negatieve afgeefkracht DF^ worden opgeheven door de be-35 schikbare afgeefkracht DF^ totdat het achtereinde van het produkt 8102703 vrijkomt van de walsdoorgang P^. Hierna zal de negatieve afgeefkracht DF^ worden overheersd door de afgeefkracht DF^ van de walsdoorgang P^. Het zal dus duidelijk zijn dat wanneer een geforceerde walstoestand wordt ontmoet hij de walsdoorgang 5 P^j het essentieel is om een vrij walsende toestand te handhaven hij de walsdoorgang P^ cm te verzekeren dat het achtereinde van het produkt wordt getrokken door de doorgang P^. Het is om deze reden dat de hijthoek van de walsdoorgang P^ kleiner wordt gehouden dan die van de walsdoorgang P^.

10 Gedurende de gedwongen entree van het voor einde van het produkt in de walsdoorgang P^, zijn zijn maximale tegenkracht OF^.en zijn negatieve afgeefkracht DF^ van de walsdoorgang P^ tezamen overheersd door de gecombineerde afgeefkracht en DF^ en DF2 van de walsdoorgangen Pj en P^.

15 ie tabellen C en i tonen enige van de wij zigingen welke verwacht kunnen worden wanneer hetzelfde produkt wordt gewalst met een hogere wrijvingscoefficient 0,¼.

'Tabel 9 (i = 5-10 mm) 20· ·.: . - . p2-..;. . p3 . . pu h (mm).............1^.3-5 86.¼.....'62.5 ' 'k6.3 w (mm) ' ; · ' ; .190.T ' ' ' ' 199.1.........^3.9 ' 106.5 ^ 21.8' ' 37 «3 · · ¼2.9 36.0 ' r ........... 1¼.¼ ' 37.2 - · ¼7.T ¼5.2 ....... 25 ' JS.A....................5-50......3.12.......-J.T1 3.60 OF (KGF) ..............0 · ' -18783· -2¼3¼6 -9b6o DF ' (KGF)'............^2888 +27276.....213.3 +22091 ' 'ehtréé ' ' ' .............spönt. ' ' gêdw. ' ' ’ gêdw. '_gedw.

' 'walsen...............Vrij .....vrij.......vrij '_vrij 30 8102703 * * - 15 -

latei P

(D = 1^95 mm] ............»1 V »3 P·, h (mm)_ lkk.6 86.7 62.5_h6,2 5 w (mm)_ 190.2 199.6 1U.1 106.3 ^_ 21.8 37.7 ^3.7_36.6 r _ 1*1.0 37.1 'U8.0_k5.5 m _ 5Λ6 2.99 1.*i6_3.U7 OF (KGF) ...... ..... 0 -19*133 -25507 -10060 10 DF (KGF)_ +111580' +25506 +10112 +20759 entree _ spont. gedw. gédw._gedw.

walsen vrij vrij vrij_vrij

Tabel C toont dat met een hogere wrijvings-coefficient en walsen met maximale diameter het mogelijk is om 15 geforceerde entree te bereiken in de walsdoorgang P^ door te steunen op de beschikbare afgeefkracht DFg van de walsdoorgang P^. De veiligheidsmarge is echter praktisch niet bestaand, en verdwijnt snel wanneer de diameters van de walsen afnemen als resultaat van normale slijtage. Bij een diameter van lj-95 mm 20 vereist geforceerde entree in de walsdoorgang P^ weer de gecom bineerde beschikbare afgeefkrachten van de walsdoo.rgangen P^ en Pg.

Tabel E toont aan dat voor de voorbeelden van de tabellen A tot en met D, bij elke bepaalde walsdoorgang 25 welke geforceerde entree vereist, de verhouding van beschik bare positieve afgeefkrachten DF tot de maximale negatieve tegenkrachten (soms verhoogd met de negatieve afgeefkrachten gedurende geforceerd walsen) bewust zodanig zijn gehouden om een reserve-factor van tenminste 1,5 te leveren.

30 8102703 - 16 -

'Tabel E

‘ 'P2 .......f3' ' ' Plf . ,DF.j . FF1+DF2 . DF2+DF3 5 .............0^2 - 0F3...... 0F^ D = 510 mm yU - 0,38 ...............1.89 . .2.19 . . 2Λ7 .

D =5 U'35 ./u = 0.38...... .............I.50.. _____1.50.......2.73* 10 i- D - 510 mm . jV. .F 0.Λ0............. .2.28 ...... 2/88. . *f.l6 D - i+95 mm . /U - 0.Λ0..... ......... .2.14. ... .2.63......3.5^ 15 55 0F]| vermeerder met negatieve DF3 gedurende gedwongen walsen.

Een reserve-factor van deze maat wordt beschouwd als meer dan .voldoende om continu walsen te verzekeren wanneer omstandigheden zoals de temperatuur van het produkt, de wrijvingscoefficient enz. normale variaties ondergaan.

20 . .

Tabel F toont de gemiddelde reductie per doorgang en de totale reductie per serie voor de bovenbesproken voorbeelden.

' 'T 'a b 'e '1 F

gem. red, per totale reduc- '. ..... ' ' ' walsdoorgang ' tié _ X> b 510. mm . ƒu = 0.38 . . 37 %........... 8^.2 % X) - k35 mm.

3Q = 0.38 .. .. . . . 36.%.............83.3.$ D - 510 mm . jn - 0.Λ0 ..........37Λ %...... 8!+.6 % D s I195 mm . /u = 0Λ0 . . ...'______37.if %........8)4.6 % 35 1- 8102703 - JJ -

Ter -vergelijking, indien een programma yan vier doorgangen "bij de "bekende walswerkwij ze beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.050.280 werd toegepast onder gelijksoortige walsomstandigheden met spontane entree en vrij 5 walsen zou&e maximaal mogelijke reductie bij walsen met een diameter van 4-35 mm 64,4 # bedragen. Het is dus duidelijk dat de uitvinding voorziet ineen werkelijk aanzienlijteverbetering in de techniek van walsen.

Het belang van steunen op de beschikbare afgeef-10 krachten van twee opvolgende wisdoorgangen om een geforceerde entree te bereiken in de benedenstroomse doorgang zal blijken uit bijvoorbeeld tabel B, waar indien slechts DF^ werd toegepast om OFg te overheersen, dan-met een reserve-factor van 1,5»

TYRI

OF = 1 “ 14332 - 9555 KGF

15 1.5 3.5

Onder deze omstandigheden zal het noodzakelijk zijn om ^ te beperken tot 35,8°, hetgeen een veel lager reductiepercentage van 26,2 % oplevert bij de walsdoorgang P^, waardoor de totale reductie dus wordt beperkt tot 69,2 % (aangenomen een ^ breedte tot hoogteverhouding van 2,3 bij P^}-

In figuur 7 is de eenheid van vier walsdoor-gangen volgens- figuur 1 vergeleken met een gebruikelijke continue walsinstallatie, De gebruikelijke walserij gebruikt walsrollen met een diameter van 700 mm waarbij de walstuigen op 3000 mm van elkaar staan en waarbij elke walsdoorgang ontworpen is voor spontane entree en vrij walsen. Indien hetzelfde produkt wordt gewalsd door beide walserij en, bijvoorbeeld een ΐ8θ x 180 mm. stalen blok wordt gereduceerd tot ongeveer een rechthoek van 47 x 108 mm, zal de gebruikelijke walserij een extra walsdoorgang 3° vereisen. Bovendien zal ongeveer 75 % meer gebouwruimte vereist zijn om de gebruikelijke walserij onder te brengen.

Het is dus duidelijk dat de uitvinding voorziet in een zeer doelmatige werkwijze en inrichting voor het continu walsen van een produkt met het vermogen om hogere reducties ^ te bereiken met minder werktuigen en binnen minder ruimte dan 8102703 - J8 - tot nu toe mogelijk was "bij gebruikelijke werkwijzen en inrichtingen.

8102703

Claims (16)

1. Werkwijze voor het; sterk reduceren van een produkt door continu warmwalsen, "bestaande uit het voeren van het produkt door een aantal walsdoorgangen met de verdeling van de horizontale krachten in tenminste een valsdoorgang anders dan de eerste valsdoorgang op zodanige wij ze dat spontane entree wordt vermeden door een maximale tegenkracht welke groter is dan de beschikbare afgeefkracht opgewekt door de walswer-king van de valsdoorgang voorafgaand aan de ene walsdoorgang en door uitoefenen van een extra kracht op het produkt voor- 10 afgaand aan de voorafgaande valsdoorgang, waarbij de extra kracht van voldoende formaat is wanneer gecombineerd met de beschikbare afgeefkracht van de voorafgaande valsdoorgang om de maximale tegenkracht te overheersen en aldus geforceerde ^ entree van het produkt in de ene valsdoorgang te bereiken.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de assen van de walsen van de opvolgende walsdoorgangen loodrecht ten opzichte van elkaar zijn opgesteld.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat de rollen van de walsdoorgangen vrij van groeven zijn. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de extra kracht wordt geleverd door de beschikbare afgeefkracht opgewekt door de walswerking van een valsdoorgang voorafgaand aan de voorafgaande valsdoorgang.

5- Werkwijze volgens conclusie 1., gekenmerkt doordat een vrijwaisende toestand heerst in de ene valsdoorgang volgend op de geforceerde entree van het produkt hierin.

6. Werkwijze volgens conclusie gekenmerkt 2Q doordat een geforceerde walstoestand heerst in de ene vals doorgang volgend op de geforceerde entree van het produkt hierin. J. Werkwijze volgens conclusie 6, gekenmerkt door het toepassen van een valsdoorgang volgend op de ene valsdoorgang om de extra kracht uit te oefenen welke nodig is voor 2^ het bereiken van geforceerd walsen in de ene valsdoorgang nadat 81 0 2 7 03 - 20 - het achtereinde van het produkt vrijgekomen is van de voorafgaande wals do or gang.

8. Werkwijze voor het continu walsen van een produkt om een maximale reductie te "bereiken in het oppervlak 5 van de dwarsdoorsnede hij een minimum aantal walsdoorgangen, gekenmerkt- door het voeren van het produkt door tenminste drie walsdoorgangen waarbij tenminste de eerste en.de tweede wals-doorga,ngen in staat zijn om positief beschikbare af geef kracht en op het produkt uit te oefenen wanneer hun respectieve walsspleten 10 gevuld zijn en waarbij de derde van de walsdoorgangen een zo danige verdeling van de horizontale krachtcomponenten heeft dat spontane entree wordt vermeden bij een tijdelijke maximale tegenkracht welke groter is dan de beschikbare afgeefkracht van de tweede walsdoorgang -maar minder dan de som van de beschik-15 bare afgeefkracht en van de eerste en tweede walsdoorgangen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, gekenmerkt doordat de tweede walsdoorgang een verdeling van horizontale krachtcomponenten heeft zodanig dat spontane entree wordt vermeden door een -maximale tegenkracht welke minder is dan de be- 20 schikbare afgeefkracht van de eerste walsdoorgang.

10. Werkwijze volgens conclusie 9» gekenmerkt doordat progressief grotere reducties worden bereikt in de drie walsdoorgangen.

11. Werkwijze volgens conclusie .10, gekenmerkt 25 doordat de reductie bereikt in.de derde walsdoorgang tenminste kO % is.

12. Werkwijze volgens conclusie 10, gekenmerkt door het toepassen van een vierde walsdoorgang onmiddellijk volgend op de derde walsdoorgang waarbij de vierde walsdoorgang een 30 zodanige verdeling van de horizontale krachtcomponenten heeft dat spontane entree wordt vermeden door een maximale tegenkracht welke wordt overheers! door de beschikbare afgeefkracht van een voorafgaande walsdoorgang en met de verdeling van de horizontale krachtcomponenten in de vierde walsdoorgang nadat de 35 walsspleet gevuld is,· zodanig dat vrij walsen plaatsheeft.

13. Werkwij ze volgens conclusie 12, gékénmerkt 8102703 - 21 - doordat volgend op geforceerde entree van liet produkt in de derde walsdoorgang een.geforceerde walstoestand heerst, en dus het continu uitoefenen van een extra kracht vereist op het product door de valswerking van tenminste een andere walsdoorgang. ^ 1^. Werkwijze volgens conclusie 13, gekenmerkt doordat de extra kracht vereist voor het "bereiken van geforceerde entree van het produkt in de vierde walsdoorgang tenminste gedeeltelijk wordt afgeleid van de "beschikbare afgeef-kracht van de tweede walsdoorgang. .jq 15'. Inrichting voor het continu warmwalsen van een produkt, "gekenmerkt door een aantal walsdoorgangen waarbij tenminste een van de walsdoorgangen anders dan de eerste als doorgang een zodanige "bijthoek heeft dat spontane entree wordt vermeden door een maximale tegenkracht welke groter is .jj. dan de "beschikbare afgeef kracht opgewekt door de walswerking van de voorafgaande walsdoorgang en middelen voor het uitoefenen van een extra kracht op het produkt voorafgaand aan de voorafgaande walsdoorgang, waarbij de extra kracht van voldoende maat is wanneer gecombineerd met de beschikbare afgeef-2q kracht van de voorafgaande walsdoorgang om de maximale tegen kracht te overheersen en aldus geforceerde entree van het produkt in de ene walsdoorgang te bereiken.

16. Inrichting volgens conclusie 15, gekenmerkt doordat de assen van de walsen van de opvolgende walsdoorgangen 25 loodrecht ten opzichte van elkaar staan.

17. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat de walsen van de walsdoorgangen vrij van groeven zijn.

18. Inrichting volgens conclusie 15,. gekenmerkt 30 doordat de middelen bestaan uit een walsdoorgang voorafgaand aan de voorafgaande walsdoorgang.

19· Inrichting volgens conclusie 15, gekenmerkt doordat de bijthoek van de ene walsdoorgang zodanig is dat een •vrij walsende toestand heerst volgend op de geforceerde entree 35 van het produkt hierin. 8102703 - 22 -

20. Inrichting volgens conclusie 15, gekenmerkt doordat de hijthoek in.de ene walsdoorgang zodanig is dat een geforceerde walstoestand heerst volgend op de geforceerde entree van het produkt hierin. 81 0 2 7 03