[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von strangförmigem profilierten
Walzgut innerhalb enger Toleranzen vermittels von mehr als zwei jeweils Kaliberrinnen
aufweisenden Walzen, die in einem Walzgerüst sternförmig derart angeordnet sind,
daß ihre Kaliberrinnen das zu walzende Kaliber umgrenzen, und bei denen sich beidseitig
an die Kaliberrinnen sich nach außen verjüngende kegelstumpfartig geformte Mantelbereiche
der Walzen anschließen sowie ein Walzgerüst zum Durchführen des Verfahrens.
[0002] Derartige Walzgerüste sind aus der DE-OS 20 35 482 sowie der DE-OS 25 24 224 bekannt,
wo mehr als zwei ein Kaliber einschließende Walzen benutzt werden, um eine stabile,
kippfreie Führung des profilierten Walzgutes zu gewährleisten und durch höhere mittlere
Reduktion des Walzgutes die Walzleistung zu erhöhen. Als nachteilig macht sich hierbei
jedoch bemerkbar, daß die bekannten Nachteile nur bedingt geschlossener Walzgutführungen
auch auftreten und bei einer unvollständigen Füllung des gebildeten Kalibers dieses
nicht ganz gefüllt und damit das Walzgut nicht vollständig profi liert wird, während
bei einer Überfüllung des gebildeten Kalibers das gewalzte Profil jeweils im Bereiche
der einander gegenüberstehenden Mantelbereiche der Walzen zusätzliche, leistenartig
nach außen auskragende Ansätze aufweist.
[0003] Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einerseits Ungenauigkeiten des gebildeten
Kalibers, die durch wechselnde Auffederungen des Gerüstes unter Einwirkung schwankender
Walzkräfte auftreten, ebenso zu unterbinden wie das Auftreten ungewünschter leistenartiger
Ansätze des Walzgutes.
[0004] Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Walzen in Richtung auf die Kalibermitte hin
mit einer die Walzkraft um eine Vorspannkraft überschreitenden Anstellkraft angestellt
sind, so daß die Mantelbereiche der Walzen unter Stabilisierung des umschlossenen
Kalibers sich unter Einwirkung der Vorspannkraft direkt aufeinander abstützend aufeinander
ablaufen. Erreicht wird hierdurch, daß einerseits durch eine weitgehend konstante
Anstellkraft auch die Auffederung des Gerüstes unter schwankenden Walzkräften unterbleibt
und das Gerüst als relativ starr und steif betrachtet werden kann. Schwankungen der
Walzkraft machen sich in diesem Falle nur als Schwankungen der von den Walzen selbst
abgefangenen Vorspannkräfte bemerkbar. Andererseits besteht aber die Möglichkeit,
durch gezielte Änderungen der Gesamtkraft, der Anstellkraft, und damit auch der Vorspannkraft
elastische Verformungen zumindest der sich gegeneinander abstützenden Mantelbereiche
der Walzen zu erreichen, die sich als eine Feineinstellung des umschlossenen Kaliber
ausnutzen lassen.
[0005] Damit wird einerseits eine weitgehende Unabhängigkeit von der Dehnung des Gerüstes
und damit eine steile Federkennlinie desselben erreicht, andererseits besteht jedoch
die Möglichkeit, vermittels relativ geringer Änderungen der zusätzlichen Vorspannkraft
die Maße des Walzgutes merkbar zu beeinflussen, wobei zur Verstellung des Kalibers
eine einfache Steuerung möglich ist, jedoch, gegebenenfalls auch zusätzlich, auch
eine die Vorspannkräfte als Stellkräfte nutzende Dickenregelung vornehmbar ist.
[0006] Zweckmäßige und vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
entnehmbar.
[0007] Im einzelnen ist die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:
Figur 1 schematisch eine Kaliberwalze eines vier Walzen umfassenden Walzensatzes,
Figur 2 ein vier Walzen aufweisenden Walzgerüst,
Figur 3 ein von vier abgebrochen dargestellten Walzen gebildetes Kaliber innerhalb
eines der Fig. 2 entsprechenden Walzgerüstes, und
Figur 4 schematisch den Kalibernahen Bereich einer abgeänderten Walze.
[0008] In Fig. 1 ist im Halbschnitt eine Arbeitswalze 1 eines vier Walzen umfassenden Walzensatzes
gezeigt, die beidseitig mit Walzenzapfen 2 ausgestattet ist, deren einer in einen
An triebszapfen 3 endet. Die Walze ist mit einer Kaliberrinne 4 ausgestattet, an
die beidseitig sich kegelstumpfförmige Mantelbereiche 5 anschließen.
[0009] Grundsätzlich sind derartige Walzen und solche Walzen aufweisenden Gerüste aus den
oben benannten Vorveröffentlichungen bekannt. Die Walzen werden dort sternförmig
angeordnet so vorgesehen, daß ihre kegelstumpfförmigen Mantelflächen einander mit
geringem Abstande gegenüberstehen und damit eine wechselnde Anstellung der Walzen
zulassen. Es hat sich jedoch gezeigt und ist in den Entgegenhaltungen dargestellt,
daß bei einer völlige Füllung des bspw. aus vier Walzen gebildeten Kalibers am Walzgut
sich seitliche leistenartige Ansätze durch das unter Walzkraft verformte Walzgut bilden,
welche das Profil und dessen Maßhaltigkeit empfindlich stören.
[0010] Gemäß der Erfindung werden die Walzen eines Walzensatzes derartig gegeneinander angestellt,
daß die kegelstumpfförmigen Mantelbereiche 5 benachbarter Walzen sich unter Vorspannung
gegeneinander legen. Damit wird ein praktisch vollkommen geschlossenes Kaliber geschaffen,
aus dem seitlich auch zwischen den einzelnen Walzen kein Material mehr herausgepreßt
zu werden vermag. Die die Walzkraft um die Vorspannkraft überschreitende Anstellkraft
bedingt aber weiterhin einen praktisch selbsttätigen Ausgleich von Gerüstdehnungen.
Tritt bspw. infolge lokal abgesenkter Temperatur des Walzgutes eine erhöhte Walzkraft
auf, so vermag diese nicht, das an sich elastisch federnde Gerüst auffedern zu lassen:
Nur die von den Walzen bzw. deren kegelstumpfförmigen Mantelbereichen 5 direkt übertragene
Vorspannkraft wird, bei üblicherweise konstant gehaltener Anstellkraft, um den Anstieg
der Walzkraft abgesenkt. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, durch bewußtes Steigern
der Anstellkraft eine erhöhte Vorspannung zu bewirken, welche von den kegelstumpfförmigen
Mantelbereichen aufgenommen wird und, bspw. durch Abplattung der aufeinanderliegenden
Bereiche im Stützbereich, ein geringfügiges Zusammentreten der Walzen und damit Verengen
des Kalibers ermöglicht. Damit aber besteht die Möglichkeit, auch bei einem geschlossenen
Kaliber in begrenztem Umfange die Abmessungen dieses Kalibers zu steuern oder, im
Falle einer Regelvorrichtung, zu regeln.
[0011] In der Fig. 2 ist ein zur Aufnahme solcher ein geschlossenes Kaliber bildende Walzen
vorgesehenes Gerüst dargestellt. Zusätzlich zu den üblichen, vertikalen Ständerholmen
15 sind weitere, seitlich auskragende Holme 16 vorgesehenen, und sowohl die vertikalen
Holme 15 als auch die horizontalen Holme 16 sind durch Joche 17 überbrückt, welche
jeweils hydraulische Anstellvorrichtungen 18 abstützen, die ihrerseits über Druckstücke
22 auf die Einbaustücke 19 von Horizontalwalzen 21 einwirken, die durch Antriebsspindeln
20 antreibbar sind. Die Vertikalwalzen 23 sind mit im Inneren der Walzen vorgesehenen
Lagern ausgestattet und werden über Druckstücke 24 mittels der horizontal wirkenden
Anstellvorrichtungen 18 angestellt. Damit ist es möglich, von den vier das zu walzende
Kaliber bildenden Walzen 21 und 23 mindestens die beiden Horizontalwalzen 21 anzutreiben.
Die Vertikalwalzen 23 werden hierbei durch Friktion über die mittels der Vorspannkraft
aufeinandergepreßten kegelstumpfförmigen Mantelbereiche 25 mitgenommen, und auch
das Walzgut selbst trägt hierzu bei; im Bedarfsfalle ist es aber auch möglich, zusätzlich
auch die Horizontalwalzen bspw. über Antriebsspindeln anzutreiben.
[0012] Im Betriebe werden die Anstellvorrichtungen 18, die bspw. durch Hydraulikzylinder
gebildet sein können, derart angestellt, daß die einzelnen Walzen 21, 23 sich mit
ihren kegelstumpfförmigen Mantelbereichen unter Einwirkung einer Vorspannkraft fest
aufeinanderliegen. Direkt angetrieben werden im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nur
die Horizontalwalzen 21; die Vertikalwalzen 23 werden durch Reibungskräfte über ihre
kegelstumpfförmigen Mantelbereiche 25 mitgenommen.
[0013] Die Anordnung läßt sich weitgehend variieren; dies beginnt schon damit, daß die Anzahl
der Walzen nicht auf die in der Figur benutzte Anzahl vier beschränkt ist: Es können
in gleicher Weise auch bspw. drei oder fünf Walzen gemeinsam ein Kaliber bilden. Wesentlich
ist nur, daß die Walzen mit einer die Walzkraft übersteigenden Anstellkraft gegeneinander
vorgespannt werden und mit Stützflächen ausgestattet sind, welche, aufeinander ablaufend,
den die Walzkraft übersteigenden Anteil der Anstellkraft als Vorspannkraft übernehmen.
[0014] Einerseits stabilisiert diese Vorspannkraft das Walzen; bspw. beim Eintreten stärkerer,
härterer und/oder kälterer Profilteile in das Gerüst wird zum Verformen des Walzgutes
eine höhere Walzkraft benötigt. Bei einer festen mechanischen Anstellung bspw. würde
auf das Gerüst eine erhöhte Walzkraft übertragen, die zu einem Auffedern desselben
und damit zu einem unkontrollierten Vergrößern des Kalibers führen würden. Das in
der angegebenen Art vorgespannte Gerüst jedoch überträgt beim Auftreten einer erhöhten
Walzkraft unter Konstanthalten der Anstellkraft nur eine verrin gerte Vorspannkraft,
während die Belastung des Gerüstes und damit auch seine Dehnung konstant bleiben und
das gebildete Kaliber nicht nachteilig beeinflußt wird.
[0015] Andererseits ist es aber auch möglich, das Kaliber willkürlich zu verstellen bzw.
seine Abmessung zu ändern. Dieses kann durch Steuervorgänge bewirkt werden, eine Änderung
der von den Anstellvorrichtungen 18 bewirkten Anstellkraft kann aber auch im Rahmen
eines Regelvorganges, bspw. der Einregelung konstanter Abmessungen des Walzgutes,
erfolgen. Schon bei einer der Fig. 1 entsprechenden Arbeitswalze wirkt sich eine Veränderung
der Vorspannkraft durch eine Änderung der bei deren Übernahme bewirkten Abplattung
der kegelstumpfförmigen Mantelbereiche aus. Eine durch Erhöhen der Vorspannung erhöhte
Abplattung dieser Mantelbereiche führt die Kaliberrinnen 4 der einzelnen Walzen aufeinander
zu und verengt damit das von ihnen gebildete Kaliber.
[0016] Eine stärkere Auswirkung solcher Steuer- oder Regelvorgänge durch Ändern der Vorspannung
läßt sich erreichen, wenn Walzen bspw. entsprechend der Fig. 3 ausgebildet sind.
Diese Fig. 3 zeigt die das Kaliber 6 bildenden Umfangsbereiche vierer in Arbeitsstellung
befindlicher Walzen 7. Die Walzen enthalten eine Hinterschneidung 10, durch die der
eigentliche Körper der Walze im Bereiche unterhalb der Kaliberrinne 9 zu einem zylindrischen,
scheibenartigen Steg 8 zusammengefaßt ist, dessen Scheitel die Kaliberrinne 9 trägt.
Durch die Hinterschneidungen 10 werden beidseitig jedes der Kaliber Flügel 11 gebildet,
deren äußere, kegelstumpfförmig ausgebildeten Mantelbereiche 12 unter Vorspannung
aufeinander liegen. Zur Kaliberrinne 9 jeder der Walzen 7 hin vermindert sich die
Steigung der Mantellinien der Mantelberei che, so daß hier an die Kaliberrinnen anschließende
Begrenzungsflächen 13 gebildet werden, die im wenig vorgespannten Zustande einen,
wenn auch sehr geringen, Abstand aufweisen und einen Spalt geringer Dicke zwischen
sich einschließen. Der Spalt ist so schlank, daß auch bei starker Füllung des Profils
noch keine sich seitlich ansetzenden Leisten des Walzgutes erkennbar werden. Andererseits
erweisen sich die Flügel 11 dank ihrer Hinterschneidungen 10 als elastisch, so daß
unter Einwirkung gesteigerter Vorspannkräfte die Flügel 11 sich elastisch zu verformen
vermögen und damit das gebildete Kaliber 6 gesteuert oder geregelt verengt wird.
Die weniger elastischen, direkt an die Kaliberrinne 9 anschließenden Bereiche vermögen
die Elastizität der Flügel nicht einzuschränken, da sie, wenn auch nur sehr geringfügig,
gegen die sich aufeinander abstützenden kegelstumpfförmigen Mantelbereiche 12 zurücktreten.
Damit sind die in Fig. 3 aufgezeigten Walzen hervorragend für eine Steuerung oder
Regelung des Kalibers unter Einwirkung einer gesteuert oder geregelt sich ändernden
Vorspannkraft geeignet.
[0017] Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer durch Vorspannkräfte relativ leicht elastisch
verformbaren Walze ist, wie in Fig. 3 abgebrochen dargestellt, in der Fig. 4 aufgezeigt.
Auch hier geht vom eigentlichen Walzenkörper ein scheibenartiger Steg 31 aus, in
dessen Scheitel die Kaliberrinne 32 eingearbeitet ist. Durch Hinterschneidungen 37
sind Flügel 36 geschaffen, deren nach außen weisender kegelstumpfförmiger Mantelbereich
33 als Lauffläche der Walzen gegeneinander dient und die Vorspannkräfte aufnimmt.
Die Bereiche 34 liegen zwar im wesentlichen parallel zu den Mantelbereichen 33, treten
aber geringfügig gegen diese zurück, so daß auch hier in der direkten Verlängerung
des Steges 31 eine feste Abstützung vermieden und damit die Elastizität gefördert
wird. Eine Entkoppelung der mantelförmigen Begrenzungsflächen 34 gegen die als Laufflächen
dienenden Mantelbereiche 33 ist durch zwischen ihnen angeordneteAusnehmungen 35 gewährleistet.
Auch hier bietet sich die Möglichkeit, einerseits das gebildete Kaliber durch unter
Einwirkung zusätzlicher Vorspannkräfte sich gegeneinander abstützende Walzen zu stabilisieren
und von eventuellen Dehnungen des Gerüstes unabhängig zu machen, und auch hier ergibt
sich durch die konstruktiv geförderte Elastizität der einander abstützenden Mantelbereiche
33 sich die Möglichkeit, die durch gezielte Änderungen der Vorspannung gegebene Möglichkeit
der Änderung des Kalibers weitgehend zu nutzen.
1. Verfahren zum Walzen von strangförmigem profilierten Walzgut innerhalb enger Toleranzen
vermittels von mehr als zwei jeweils Kaliberrinnen aufweisenden Walzen, die sternförmig
derart angeordnet sind, daß ihre Kaliberrinnen das zu walzenden Kaliber umgrenzen,
und bei denen sich beidseitig an die Kaliberrinne sich nach außen verjüngende kegelstumpfartig
geformte Mantelbereiche der Walzen anschließen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen in Richtung auf die Kalibermitte mit einer die Walzkraft (Fw) um eine Vorspannkraft (Fv) überschreitenden Anstellkraft (Fa) angestellt sind, so daß die Mantelbereiche der Walzen unter Stabilisierung des umschlossenen
Kalibers sich unter Einwirkung der Vorspannkraft (Fv) direkt aufeinander abstützend aufeinander ablaufen.
2. Verfahren zum Walzen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch Steuern oder Regeln der Vorspannkraft (Fv) die Bemessung des umschlossenen Kalibers einstellende elastische Verformungen der
kegelstumpfartig geformten Mantelbereiche der Walzen bewirkbar sind.
3. Walzgerüst zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit mehr als
zwei mit jeweils einer Kaliberrinne ausgestatteten Walzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (1, 7, 21, 23, 30) beidseitig ihrer Kaliberrinne (4, 9, 32) kegelstumpfförmige
Mantelbereiche (5, 12, 33) aufweisen, deren Mantellinie derart geneigt sind, daß mindestens
die in einem gemeinsamen Abstützungsbereich verlaufenden Mantellinien der Mantelbereiche
zweier Walzen auf einen gleichen Punkt innerhalb des gebildeten Kalibers (6) gerichtet
sind.
4. Walzgerüst nach Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß an die Kaliberrinne (9, 32) anschließende Begrenzungsflächen (13, 34) gegenüber
den Mantellinien des kegelstumpfförmigen Mantelbereiches (12, 33) geringfügig zurücktreten
und/oder einen geringfügig flacheren Neigungswinkel ihrr Mantellinien aufweisen.
5. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (30) zwischen ihren zurücktretenden, an die Kaliberrinne (32) anschließenden
Begrenzungsflächen (34) und ihren stützenden Mantelbereichen (33) Ausnehmungen (35)
aufweisen.
6. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (7, 30) einen scheibenartigen zylindrischen Steg (8, 31) aufweisen,
in dessen Umfang die Kaliberrinne (9, 32) eingearbeitet ist, und daß sich an den
Steg beidseitig abgewinkelte konische Flügel (11, 36) anschließen, deren äußere Bereiche
die stützenden Mantelbereiche (12, 33) bilden.
7. Walzgerüst nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügel (11, 36) mit der Achsnormalen Winkel des Betrages 360°/n einschließen,
wobei n der Betrag des Nenners des Bruches darstellt, der den Anteil der Kaliberrinne
(9, 32) einer Walze am Umfange des Kalibers (6) angibt.
8. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß es vier Walzen (21, 23) aufweist.
9. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß nur zwei einander gegenüberliegende der Walzen (21) angetrieben sind und die übrigen
Walzen durch Reibschluß ihre Mantelbereiche (5, 12, 33) mitgenommen sind.