Verfahren und Einrichtung zur Reduktion der Dicke von tafel-, platten- oder bandförmigen Metallen Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reduktion der Dicke von tafel-, platten- oder bandförmigen Metallen.
Es ist bekannt, die Dicke von Metallen zu redu zieren, indem das Metall progressiv zwischen ein Paar frei drehbarer Arbeitswalzen bewegt wird, wel che synchron miteinander vor- und zurückschwingen, wobei das Metall zwischen den Arbeitswalzen in der Dicke reduziert wird, während diese in der einen Richtung schwingen, und bei der Rückschwingung der Arbeitswalzen in der anderen Richtung wenig stens annähernd keine Reduktion erfährt.
Es hat sich nun gezeigt, dass durch eine Ände rung des Verfahrens die Deformation des Metalls so wohl beim Vor- als auch beim. Zurückschwingen durchgeführt werden kann.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die pendelnden Wälzmittel beständig an zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Metalls angreifen, wodurch der Ab stand der Wälzmittel während der Deformation be ständig zwischen einem Minimum und einem Maxi mum ändert und wodurch eine Deformation entlang bogenförmiger Wege stattfindet, wobei die Walzmittel mit den Oberflächen in Berührung gehalten werden.
Vorzugsweise wird das Metall stetig zwischen und nach den Arbeitswalzen vorgeschoben. Da die Ar beitswalzen frei drehbar sind, geschieht der Vorschub des Metalls zwischen und nach den Walzen mit einer Geschwindigkeit, welche von der Pendelfrenquenz der Walzen ganz unabhängig ist, wobei die zulässige Geschwindigkeit von Null bis zu einem vom Vorgang abhängigen Maximum variieren kann. Diese Eigen schaft, welche dem Vorgang eine beträchtliche Flexi bilität verleiht, ist besonders wichtig, wenn ein wei terer Härtebereich des Metalls, oder wenn kompli- zierte Abschnitte, wie später beschrieben, behandelt werden müssen, oder beim Anfahren.
Wenn die Dicke von Bändern oder Platten ver mindert werden muss, ist es nicht nötig, das Metall mindestens in der Arbeitszone unter Spannung zu halten, um ein Verwerfen der Bänder oder Platten zu verhindern.
Auch kann das Metall durch ein Paar von frei drehbaren, auf beiden Seiten des Metalls angeordne ten Arbeitswalzen geführt werden, wobei die Rollen pendelartig sehr rasch schwingen können, wodurch das Metall der Rollwirkung der frei drehbaren Ar beitswalzen unterworfen wird; dabei sollen die Wal zen während ihren Bewegungen in Kontakt mit dem Metall bleiben. Der von den Arbeitswalzen durch laufene Weg ist deshalb für die Vor- und Rückwärts bewegung der gleiche Bogen.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfah rens weist ein Paar mit ihren freien Enden gegen einandergerichtete, schwingbare Arme, eine auf dem freien Ende jedes dieser Arme angeordnete, frei dreh bare Arbeitswalze, und mechanische Antriebsmittel auf, welche so betätigbar sind, dass sie den Armen eine synchrone Vorwärts- und Rückwärtsschwingung erteilen ; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die schwingbaren Arme in ortsfesten Lagern gelagert sind, so dass die Arbeitswalzen bogenförmig hin und hergeschwungen werden.
Auch können elastische Mittel zur Verkleinerung derMaschinenbeanspruchung während eines Teiles der Bewegung vorgesehen sein, indem eine elastische Vor richtung zwischen dem Rahmen und dem Drehzapfen der Pendelarme angeordnet wird. Solch' eine Vorrich- tung kann die Form von Federn annehmen, welche zwischen der Befestigungseinheit und demjenigen Teil der Einrichtung eingespannt sind, auf welcher der Drehzapfen des einen Pendelarmes befestigt ist.
Wenn eine solche Vorrichtung vorgesehen ist, kann eine kleinere, aber kontrollierbare Bewegung des Dreh zapfens während eines Pendelhubes zulässig sein, wobei aber die Arbeitswalzen während der ganzen Pendelbewegung in Kontakt mit dem Metall bleiben.
Wenn Platten oder Bänder gewalzt werden, kön nen diese vorzugsweise beim Walzen unter Spannung gehalten werden, indem die Platte bzw. das Band durch ein Paar Klemmwalzen geführt wird, bevor es in die Einrichtung eintritt, und indem das reduzierte Metall zu Rollen aufgerollt wird. Ein solches Vor gehen ist angebracht, wenn das behandelte Metall genügend lang ist; zur Reduktion von Platten ist jedoch infolge der kurzen Länge eine Änderung des Verfahrens erforderlich.
Das Metall, entweder in Platten- oder Bandform, muss durch die Walze geführt werden, indem es ent weder von Klemmwalzen auf der Eingangsseite ge- stossen oder auf der Ausgangsseite gezogen wird.
In einigen Fällen ist es vorteilhaft, die Resultie rende der auf das Material wirkenden Kräfte so zu wählen, dass sie immer dem Vorschub entgegenwirkt. Das kann zum Beispiel dadurch erhalten werden, dass man die Walzen in einem Bogen auf der Eingangs seite der die Drehbolzen verbindenden Mittellinie pendeln lasst, so dass die Walzenachsen während des Pendelns die Mittellinie nicht erreichen.
Dadurch wirkt immer eine Komponente der Walzkraft auf das Material entgegen der Vorschubrichtung. So ist es möglich, Platten zu walzen, ohne dass das Metall zwischen Klemmwalzen gespannt gehalten werden muss, wie zum Beispiel, wenn das Plattenende auf der Eingangsseite durch die Klemmwalzen hindurch gegangen ist und von der Aufrollvorrichtung durch die Walzen hindurchgezogen wird. Ohne die Stoss wirkung der erwähnten Kraftkomponente ist es mö glich, dass das Metall stark beult oder von den Ar beitswalzen durch die Walze geschleppt wird.
Wenn mehrere Platten von ähnlicher Dicke nach einander gewalzt werden, werden die heissen Plätten Ende an Ende aneinandergereiht und zwischen die Walzen vorgeschoben. Der Übergang von einer Walze zur anderen ist unmerklich, und es ist nicht nötig, die Plattenenden miteinander zu verschweissen.
Während die aneinanderliegenden Plattenenden durch die Arbeitswalzen gehen, pendeln diese über die Verbindungsstellen vor und zurück, so dass eine Tendenz besteht, dass sich die Enden des heissen Metalles beim Walzen verschweissen. Dies ist kein Nachteil, da dadurch das Aufrollen des so erhaltenen Bandes möglich wird.
Die Einrichtung zum Walzen von Platten kann einen senkrechten oder geneigten Metalldurchgang aufweisen, so dass das zu reduzierende Metall nach oben wandert, wobei die Platte unter den Walzen liegt. In einem solchen Fall kann die Pendelamplitude der Walzen grösser sein, als wenn der Metalldurch gang horizontal ist, da bis zu einem gewissen Grad die Schwerkraft als die dem Materialvorschub ent- gegenwirkende Kraft benutzt werden kann.
Bei einem senkrechten Metalldurchgang kann das zu reduzie rende Metall über den Arbeitswalzen angeordnet sein, so dass die Einrichtung unter einer kontinuierlichen Giessmaschine angeordnet sein kann, wobei das frisch verfestigte Metall kurz nach dem Verlassen der Giess- maschine gewalzt werden kann. Die schon erwähnte, elastische Vorrichtung kann in der Einrichtung zur Dickenreduktion von Platten eingebaut sein.
Die Arbeitswalzen zur Erzeugung von Band aus Platten können glatte Walzen sein, oder wie es bei der Walzpraxis üblich ist, können profiliert sein, um ein gewalztes Profil zu erhalten. So können die Wal zen gerillt sein, um zum Beispiel ein Flanschband, Winkel, U- oder 1-Profil zu erhalten. In solchen Fäl len ist es kaum möglich, das Profil aufzurollen, so dass es durch andere Mittel herausgezogen werden muss. Ein seitliches Ausfliessen des Bandes kann ver hindert werden, indem die Walzen mit Flanschen ver sehen sein können, deren Höhe weniger als die Hälfte der Dicke des gewalzten Bandes beträgt und die so angeordnet sind, dass die Kanten des Bandes bei der Klemmstelle der Walzen gefasst werden.
Diese Aus bildung der Walzen gewährleistet, dass das Band saubere Kanten aufweist.
Mittels einer Abänderung des Verfahrens ist es möglich, ein Band zu erhalten, dessen Dicke in Längsrichtung zu- oder abnimmt. Dies wird durch Betätigung der Niederschraubvorrichtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit während des Reduzier vorganges erreicht. Mittels einer weiteren Änderung kann ein Band von veränderlicher Dicke in Längs richtung erhalten werden, indem der Minimalabstand der Walzen als Folge der Bewegung der Drehzapfen der Pendelarme gegen- und voneinander durch Be tätigung der Niederschraubvorrichtung beim Redu- ziervorgang verändert wird.
Dadurch können Bänder mit abwechselnd dicken und dünnen Abschnitten im rechten Winkel zur Bandachse oder Bänder mit stufenweise sich ändernder Dicke hergestellt werden.
Das vorliegende Verfahren ist besonders zur Re duktion von sehr dicken Platten geeignet, da grosse Reduktionen bis zu 90 % ohne Wiedererwärmen möglich sind, so dass in einem einzigen Arbeitsgang Platten zu Bändern gewalzt werden können. Das so erhaltene Band kann zusätzlich in einer bekannten Walze auf die endgültigen Dimensionen kaltgewalzt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens darge stellt ; es zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Ein richtung und Zusatzeinrichtungen, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Details, und Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Einrichtung.
Gemäss Fig. 1 wird ein Metallband 1, dessen Dicke reduziert werden soll, zwischen ein Paar För derwalzen 2 und 3 gegeben ; es gelangt nun durch einen Ofen 4 zu einem Paar frei drehbarer Arbeits- walzen 5, 6, welche auf entgegengesetzte Seiten des Bandes wirken. Das reduzierte Band kommt zu zwei Klemmwalzen 7 und 8 und zu einem Paar Führungs walzen 9, 10 und wird auf eine Vorratsrolle 11 auf gerollt.
Die frei drehbaren Arbeitswalzen sind an den Enden von Pendeln 12 bzw. 13 befestigt. Das Pendel 12 wird beim Betrieb der Einrichtung von einem Hebel 14, welcher an einer Kurbel 15 befestigt ist, in Schwingung versetzt.
Synchron mit dem Pendel 12 wird das Pendel 13 von einem ähnlichen Hebel 16, welcher auch an einer Kurbel 17 befestigt ist, in Schwingung versetzt.
Wenn nun die Pendel von links nach rechts und wieder zurückschwingen und das Band stetig von rechts nach links vorgeschoben wird, reduzieren die Arbeitswalzen 5 und 6, welche am Punkt ihres kleinsten Abstandes voneinander durch einen Spalt getrennt sind, welcher gleich der Dicke des reduzier ten Bandes ist, das Band.
Wenn Platten gewalzt werden, wird die Länge der Hebel 14 und 16 vergrössert, so dass die von den Walzen 5 und 6 beschriebenen Bogen gegen die Ein gangsseite der Einrichtung in eine Lage verschoben werden, bei der die Achsen der Walzen 5 und 6, die die Drehbolzen der Pendel 12 und 13 während ihrer Pendelbewegung verbindende Mittellinie nicht errei chen. Eine Änderung des Hubes der Kurbeln 15 und 17 kann auch erforderlich sein. Bei einer solchen Anordnung wirkt immer eine Komponente der Walz kraft dem Plattenvorschub entgegen, wenn die Pen del schwingen.
Gemäss Fig. 2 und 3 umfasst die Einrichtung ein Gestell mit einer oberen und unteren Hälfte 18 bzw. 19. In der oberen Hälfte 18 sind drei obere Lager 20, 21 und 22 angebracht, welche eine Welle 23 tragen, welche ihrerseits Lager 24 und 2.5 eines von Armen 26, 27, 28 und 29 und einem Querbalken 30 gebildeten Pendels trägt. Die unteren Enden der Arme 26 und 29 sind mit Lagern 31 und 32 ver sehen, in welchen eine Arbeitswalze frei beweglich ist. Die Arbeitswalze 33 stützt sich auf drei Paare Stützrollen 34, 34 ; 35, 35 und 36, 36 ab, welche frei drehbar zwischen den Armen 26 und 27, 27 und 28, bzw. 28 und 29 angeordnet sind.
Das Pendel wird von links nach rechts und wieder zurück mittels eines Hebels 37 bewegt, welcher einerends bei 38 drehbar am Pendel und am anderen Ende an einer Kurbel 39 einer Kurbelwelle 40 be festigt ist. Die Kurbelwelle 40 wird von nicht ge zeigten Mitteln in Rotation versetzt.
Die untere Hälfte 19 des Gestelles weist ein Pen del 41 auf, (welches ähnlich dem aus Armen 26, 27, 28, 2.9 und dem Querträger 30 bestehenden Pendel ist), welches auf einer Welle 42 sitzt und eine Ar beitswalze 43 trägt, die von Stützrollen 47, 48 und 49 abgestützt ist. Das Pendel 41 wird über einen Hebel 44 und eine Kurbel 45 von einer Kurbelwelle 46 bewegt, welche synchron mit der Kurbelwelle 40 angetrieben wird. Das vorliegende Verfahren und die Einrichtung sind besonders gut zur Dickenverminderung von Ti tan oder seinen Legierungen geeignet, wobei sie aber auch für andere Metalle geeignet sind. Titan oder ein anderes Metall, dessen Dicke reduziert werden muss, kann die Form von Tafeln, Platten oder Bän dern haben.
Method and device for reducing the thickness of sheet, plate or strip-shaped metals. The present patent relates to a method and device for reducing the thickness of sheet, plate or strip-shaped metals.
It is known to reduce the thickness of metals by moving the metal progressively between a pair of freely rotatable work rolls which swing back and forth synchronously with one another, the metal between the work rolls being reduced in thickness while they are in the swing in one direction, and in the back swing of the work rolls in the other direction little least almost no reduction experienced.
It has now been shown that by changing the process, the deformation of the metal both before and during. Swing back can be performed.
The method according to the present invention is characterized in that the oscillating rolling means constantly attack two opposing surfaces of the metal, whereby the stand of the rolling means constantly changes between a minimum and a maximum during the deformation and whereby a deformation takes place along arcuate paths the rolling means being kept in contact with the surfaces.
Preferably the metal is fed steadily between and after the work rolls. Since the Ar beitswalzen are freely rotatable, the advance of the metal between and after the rollers takes place at a speed which is completely independent of the pendulum frequency of the rollers, the permissible speed can vary from zero to a maximum depending on the process. This property, which gives the process considerable flexibility, is particularly important when there is a wider range of hardnesses in the metal, or when complicated sections, as described later, need to be dealt with, or when starting up.
If the thickness of strips or plates has to be reduced, it is not necessary to keep the metal under tension, at least in the working area, in order to prevent the strips or plates from warping.
The metal can also be passed through a pair of freely rotatable work rolls arranged on both sides of the metal, the rollers being able to oscillate very quickly, whereby the metal is subjected to the rolling action of the freely rotatable work rolls; the rollers should remain in contact with the metal during their movements. The path traversed by the work rolls is therefore the same sheet for the forward and backward movement.
The device for carrying out the method comprises a pair of swingable arms facing one another with their free ends, a freely rotatable work roll arranged on the free end of each of these arms, and mechanical drive means which can be actuated so that they are one of the arms give synchronous forward and backward oscillation; it is characterized in that the swingable arms are mounted in stationary bearings so that the work rolls are swung back and forth in an arc shape.
Resilient means for reducing the stress on the machine during part of the movement can also be provided by placing an elastic device between the frame and the pivot of the pendulum arms. Such a device can take the form of springs which are clamped between the fastening unit and that part of the device on which the pivot of one pendulum arm is fastened.
If such a device is provided, a smaller but controllable movement of the pivot pin during a pendulum stroke may be permitted, but the work rolls remain in contact with the metal throughout the pendulum movement.
When rolling plates or strip, it is preferred that they be kept under tension during rolling by passing the plate or strip through a pair of pinch rollers prior to entering the facility and by rolling the reduced metal into rolls. Such an approach is appropriate if the treated metal is long enough; however, because of the short length, a change in the process is necessary to reduce the number of plates.
The metal, either in plate or strip form, must be fed through the roller, either by being pushed by pinch rollers on the input side or by being pulled on the output side.
In some cases it is advantageous to choose the resultant end of the forces acting on the material so that it always counteracts the advance. This can be achieved, for example, by letting the rollers oscillate in an arc on the input side of the center line connecting the pivot pins so that the roller axes do not reach the center line during the oscillation.
As a result, one component of the rolling force always acts on the material against the feed direction. It is thus possible to roll plates without the metal having to be held taut between pinch rolls, for example if the end of the plate on the input side has passed through the pinch rolls and is pulled through the rolls by the reeling device. Without the impact of the force component mentioned, it is possible that the metal buckles heavily or is dragged through the roller by the work rollers.
When several plates of similar thickness are rolled one after the other, the hot plates are lined up end to end and pushed between the rollers. The transition from one roller to the other is imperceptible and it is not necessary to weld the ends of the panels together.
While the adjacent plate ends go through the work rolls, they swing back and forth over the connection points, so that there is a tendency for the ends of the hot metal to weld together during rolling. This is not a disadvantage as it enables the tape thus obtained to be rolled up.
The device for rolling plates can have a vertical or inclined metal passage, so that the metal to be reduced moves upwards, with the plate lying under the rollers. In such a case, the pendulum amplitude of the rollers can be greater than when the metal passage is horizontal, since to a certain extent gravity can be used as the force counteracting the material advance.
In the case of a vertical metal passage, the metal to be reduced can be arranged above the work rolls, so that the device can be arranged under a continuous casting machine, with the freshly solidified metal being rolled shortly after it leaves the casting machine. The elastic device already mentioned can be built into the device for reducing the thickness of plates.
The work rolls for producing strip from plates can be smooth rolls or, as is customary in rolling practice, can be profiled in order to obtain a rolled profile. The rollers can be grooved, for example, in order to obtain a flange band, angle, U or 1 profile. In such cases it is hardly possible to roll up the profile so that it has to be pulled out by other means. Lateral outflow of the strip can be prevented by ver being able to see the rollers with flanges whose height is less than half the thickness of the rolled strip and which are arranged so that the edges of the strip are gripped at the nip of the rollers .
This formation of the rollers ensures that the belt has clean edges.
By modifying the method, it is possible to obtain a tape whose thickness increases or decreases in the longitudinal direction. This is achieved by operating the screwing device at a certain speed during the reducing process. By means of a further change, a strip of variable thickness in the longitudinal direction can be obtained by changing the minimum distance between the rollers as a result of the movement of the pivot pins of the pendulum arms towards and from one another by operating the screw-down device during the reduction process.
As a result, tapes with alternating thick and thin sections at right angles to the tape axis or tapes with a gradually changing thickness can be produced.
The present method is particularly suitable for the reduction of very thick plates, since large reductions of up to 90% are possible without reheating, so that plates can be rolled into strips in a single operation. The strip obtained in this way can additionally be cold-rolled to the final dimensions in a known roll.
In the drawing, an embodiment of the device for performing the method is Darge provides; 1 shows a schematic side view of the device and additional devices, FIG. 2 shows a side view of a detail, and FIG. 3 shows a partially sectioned front view of the device.
1, a metal strip 1 whose thickness is to be reduced is given between a pair of För derwalzen 2 and 3; it now passes through an oven 4 to a pair of freely rotatable work rolls 5, 6 which act on opposite sides of the belt. The reduced tape comes to two pinch rollers 7 and 8 and a pair of guide rollers 9, 10 and is rolled onto a supply roll 11.
The freely rotating work rolls are attached to the ends of pendulums 12 and 13, respectively. When the device is in operation, the pendulum 12 is set in oscillation by a lever 14 which is attached to a crank 15.
Synchronously with the pendulum 12, the pendulum 13 is caused to oscillate by a similar lever 16, which is also attached to a crank 17.
If now the pendulum swing from left to right and back again and the belt is continuously advanced from right to left, reduce the work rolls 5 and 6, which are separated from each other by a gap at the point of their smallest distance, which is equal to the thickness of the reduced belt is that tape.
When plates are rolled, the length of the levers 14 and 16 is increased so that the sheets described by the rollers 5 and 6 are displaced against the input side of the device in a position in which the axes of the rollers 5 and 6, the Pivot pins of the pendulums 12 and 13 during their pendulum motion connecting center line do not reach chen. A change in the stroke of the cranks 15 and 17 may also be necessary. In such an arrangement, a component of the roller always acts against the plate feed force when the pendulum swing.
According to FIGS. 2 and 3, the device comprises a frame with an upper and lower half 18 and 19, respectively. In the upper half 18, three upper bearings 20, 21 and 22 are attached which carry a shaft 23, which in turn supports bearings 24 and 2.5 one of arms 26, 27, 28 and 29 and a transverse beam 30 formed pendulum carries. The lower ends of the arms 26 and 29 are ver see with bearings 31 and 32 in which a work roll is freely movable. The work roll 33 is based on three pairs of support rollers 34, 34; 35, 35 and 36, 36, which are freely rotatable between the arms 26 and 27, 27 and 28, and 28 and 29 are arranged.
The pendulum is moved from left to right and back again by means of a lever 37, which is fastened at one end at 38 rotatable on the pendulum and at the other end to a crank 39 of a crankshaft 40 BE. The crankshaft 40 is set in rotation by means not shown.
The lower half 19 of the frame has a Pen del 41, (which is similar to the pendulum consisting of arms 26, 27, 28, 2.9 and the cross member 30), which sits on a shaft 42 and carries a work roller 43 that carries from Support rollers 47, 48 and 49 is supported. The pendulum 41 is moved via a lever 44 and a crank 45 by a crankshaft 46 which is driven synchronously with the crankshaft 40. The present method and apparatus are particularly well suited for reducing the thickness of titanium or its alloys, but are also suitable for other metals. Titanium, or some other metal that needs to be reduced in thickness, can take the form of sheets, plates or ribbons.