Verfahren und Anordnung zum Walzen von strangförmigem, profilierten Walzgut innerhalb enger Toleranzen

Abstract

 Ein Verfahren zum Walzen von strangförmigem profilierten Walzgut vermittels von mehr als zwei jeweils Kaliberrinnen aufweisenden, sternförmig angeordneten Walzen (21,23) mit sich beid­seitig an die Kaliberrinne anschließenden, nach außen sich verjüngenden kegelstumpfartig geformten Mantelbereichen (25) soll so weitergebildet werden, daß sich enge Toleranzen einhalten lassen. Hierzu werden die Kaliberwalzen (21,23) mit einer die Walz­kraft um eine Vorspannkraft überschreitenden Anstellkräften so gegeneinander angestellt, daß die Mantelbereiche (25) der Walzen, sich direkt unter Einwirkung der Vorspannkraft auf­einander abstützend, aufeinander ablaufen. Durch elastische Ausbildung der Stützbereiche läßt sich das umschlossene Kaliber durch Steuern oder Regeln der Vorspannkraft auf gewünschte Werte einstellen.

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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 (F_w) um eine Vorspannkraft (F_v) überschrei­tenden Anstellkraft (F_a) angestellt sind, so daß die Mantelbereiche der Walzen unter Stabilisierung des um­schlossenen Kalibers sich unter Einwirkung der Vorspann­kraft (F_v) direkt aufeinander abstützend aufeinander ablaufen.

2. Verfahren zum Walzen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch Steuern oder Regeln der Vorspannkraft (F_v) 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.

Zeichnung