EP0509204B1 - Einrichtung zum Walzen von Stabstahl und Draht - Google Patents

Description

• Das Walzen in Kalibern ist die am meisten praktizierte Form beim Walzen von Stabstahl und Draht. Dabei wird in der Vorstaffel am häufigsten mit Kasten- bzw. Spießkantkalibern gearbeitet.
  Sehr aufwendig ist das Ausrichten der Einlaufarmaturen zum Kaliber. Nach DE-A-32 24 022 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ausschließlich auf Glattwalzen gearbeitet wild. Die gewählte Kalibrierung ist nur bei einem b/h-Verhältnis Kleiner 1,5 einsetzbar. Sehr aufwendig ist hierbei die Gestaltung der Ein- und Auslaufarmaturen, die bis Walzenmitte reichen müssen, in der Walzenmitte zusammenstoßen und in ihrer Kontur genau an den Walzenradius angepaßt sind. Damit ist das Walzen unterschiedlicher Querschnitte mit ein und demselben Walzenpaar bzw. Armatur nicht möglich. Außerdem wird gefordert, daß die Einlaufarmatur ausgekehlte Innenseiten aufweist, die der Breitung des Walzgutes angepaßt sind und die mit einem Spiel von 1 bis 5 mm zum Walzgut eingestellt werden sollen. Da unterschiedliche Stahlqualitäten auch unterschliedlich breiten, ist diese Einstellung kompliziert und kaum realisierbar. Die differenzierte Breitung kann den genannten Bereich überschreiten. So muß bei Materialwechsel die Armatur mit gewechselt werden bzw. ihre Einstellung verändert werden. Die in verbundener Form ausgebildeten Ein- und Auslaufarmaturen bilden einen "Tunnel", der so stark aufgeheizt wird, daß es zu Verformungen und Funktionsbeeinträchtigungen kommt und der Zunder die Führungen zusetzt, was zu Havarien führt.
• Der in den Ansprüchen 1 bis 4 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ausgehend vom eingangs erwähnten Stand der Technik eine Einrichtung zu entwickeln, die die Einstellung der Walzen und Armaturen vereinfacht und den Diagonalverzug des Walzgutes begrenzt.
  Durch die Erfindung wird die Führung des Materials verbessert, die Anzahl und die Zeit für den Walzenwechsel minimiert und die Verfügbarkeit der Walzstraße erhöht.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1:

geeignete Kaliberfolgen

Fig. 2:

geeignete Abmessungen vom 1. Formkaliber (Schwedenoval) zum einlaufenden Walzgut

Fig. 3:

die Einrichtung für das kaliberlose Walzen

Fig. 4:

einen Schnitt nach Fig. 3.

• In der Fig. 1 ist eine geeignete Kaliberfolge dargestellt. Zum Anstich kommen Quadratquerschnitt Oa) bzw. flächengleiche Reckteckquerschnitte Ob). Am Beispiel von acht Walzstichen werden die Einzelvarianten dargelegt. Der erste Stich wird von einem Flachstich 1a oder, wenn es die Walzgutdiagonalen d₁/d₂ ≧ 1,02 erfordern, von einem Kastenkaliber 1b gebildet. Hierbei stellt d₁ immer die zahlenmäßig größere Diagonale dar.
• In der ersten Variante durchläuft das Walzgut in den Gerüsten G2, G3, G4, G5, G6, G7 die Flachstiche 2a, 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, um dann im Gerüst G8 in ein Schwedenoval 8s einzulaufen. Der Abgangsquerschnitt aus dem letzten Flachstich liegt in Abhängigkeit vom Einsatzquerschnitt bei 900 mm² ≦ A ≦ 15700 mm². Die Geometrie für das Schwedenoval 8s wird in der Fig. 2 dargestellt. In einer zweiten Variante folgen ab Gerüst G2 abwechselnd leicht eingeschnittene Kaliber 2b, 4b, 6b und Flachsliche 3a, 5a, 7a, worauf sich wieder das Schwedenoval 8s als Übergang zu den Formkalibern durchläuft. Weiterhin besteht die Möglichkeit, vor Beginn der Formkaliberfolge ein Formkaliber 7b oder zwei leicht eingeschnittene Kaliber 6b anzuordnen, um im Bedarfsfall (nach Anzahl der Flachstiche oder Materialgeschwindigkeit) die Verschleißgefahr zu senken. Dabei kann vorab eine Flachwalzfolge oder das Wechseln von Flachstichen und leicht eingeschnittenen Kalibern gewährleistet werden. Vorzugsweise wird der Einsatz von einem oder zwei leicht eingeschnittenen Kalibern 6b, 7b vor dem Schwedenoval 8s nur dann gewählt, wenn in den übrigen vorangesetzten Gerüsten kaliberlos gewalzt wird. Eine weitere Variante besteht darin, daß nach Gerüst G1, versehen mit unkalibrierten Walzen für den Flachstich 1a oder Kastenkaliber 1b, die Flachstiche 2a und 3a folgen. Danach schließen sich die leicht eingeschnittenen Kaliber 4b und 5b an, auf die wiederum die Flachstiche 6a und 7a folgen. Das Gerüst G7 kann dabei auch mit einem leicht eingeschnittenen Kaliber 7b versehen werden. Eine zusätzliche Möglichkeit ist gegeben, wenn nach den Flachstichen 1a und 2a die leicht eingeschnittenen Kaliber 3b, 4b, darauf die Flachstiche 5a, 6a, 7a bzw. das leicht eingeschnittene Kaliber 7b folgen. Es ist auch möglich, die leicht eingeschnittenen Kaliber 2b, 3b, 4b, 5b, 6b als Kastenkaliber 1b auszuführen und den Übergang in das Formkaliber als Schwedenoval 8s auszugestalten. Bei Umkehrduos und Trios sind die Gerüste identisch mit den Stichfolgen. Charakteristisch ist, daß bei leicht eingeschnittenen Kalibern das Verhältnis von auslaufender Walzguthöhe h₁ zur doppelten Eindrehtiefe 2t im Bereich 2 ≦ h₁/2t ≦ 10 liegt. Die geometrischen Verhältnisse vom einlaufenden Walzgut und dem Schwedenoval 8s sind in der Fig. 2 ersichtlich. Die Bemessung ist so gewählt, daß der im Kaliber auftretende Verschleiß maximal minimiert wird und ein störungsfreier Walzvorgang gewährleistet ist. Aus den Kaliberabmessungen Kalibergrundbreite b_KG, Kalibertiefe b_k, Radius R, Kaliberhöhe h_K und Walzspalt s_W wird der Abstand z errechnet, der angibt, in welcher Entfernung zum Schnittpunkt der Geraden von Kaliberflanke und Kalibergrund - b_KG - der Radius R beginnt. Das Kaliber muß so bemessen sein, daß die einlaufende Abmessung des Walzgutes, die Walzguthöhe h_o, der Forderung h_o ≦ b_KG - 2z genügt und die Einlaufarmatur so positioniert wird, daß auf jeden Fall der mittige Einlauf gewährleistet ist, d. h. das Walzgut nicht im Radius R anläuft, was erhöhten Verschleiß zur Folge hätte. Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß, unabhängig von den zu walzenden Stahlqualitäten, das Walzgut nach Durchlauf des 1. Walzgerüstes die nachfolgenden Walzgerüste in n ≧ 1 kaliberlosen Stichen durchläuft, Formstiche in n ≧ 1 angeschnittenen oder Formkalibern anschließen und dies beliebig oft wiederholt wird.
• Gem. Fig. 3 und 4 ist erfindungsgemäß die Einlaufarmatur 13 im 1. Walzgerüst bei Flachwalzen als 4-Rollenarmatur ausgeführt. In den nachfolgenden Walzgerüsten sind statt der 4-Rollenarmatur je eine Doppelrollenarmatur (nicht näher dargestellt) angeordnet. In Walzrichtung gesehen, wird das Walzgut über Einlauftrichter 6, einlaufseitigem Rollenpaar 5, 5', seitlicher Führungsfläche mit integriertem Wasserkasten 2 und walzenseitigem Rollenpaar 4, 4', den Walzen 16, 16' zugeführt. Die Einstellung der Rollenpaare 5, 5' und 4, 4' zum Walzgut wird so gewählt, daß b_o ≦ a ≦ c ist, wobei b_o einlaufende Walzgutabmessung, a Abstand der beiden Walzen des Rollenpaares 4, 4' zueinander und c Abstand der beiden Walzen des Rollenpaares 5, 5' zueinander bedeutet. In dem Wasserkasten 2 sind Schlitze 3 zum Kühlen der Rollenpaare 5, 5' und 4, 4' vorgesehen. Gerüstseitig ist die Einlaufarmatur 13 mit Führungsbacken 1, 1' versehen, die die Verschleißplatten 7, 7' aufnehmen. Die Führungsbacken 1, 1' enden in Abhängigkeit vom Walzspalt s_w mit einem Abstand f vor Walzenmitte, wobei gilt:
  
  ${\text{30 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 60 mm gilt f = s}}_{\text{w}}{\text{/2 bis 2 s}}_{\text{w}}$

  

  
  ${\text{60 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 100 mm gilt f = s}}_{\text{w}}{\text{/3 bis 1,5 s}}_{\text{w}}$

  

  
  ${\text{100 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 150 mm gilt f = s}}_{\text{w/}}{\text{4 bis 1,5 s}}_{\text{w}}$

  

  
  
  Die Verschleißplatten 7, 7' weisen einen Abstand d auf wobei d > b₁ gilt, b₁ ist die auslaufende Walzgutbreite. Die Führungsbacken 1, 1' verhindern mit den Verschleißbacken 7, 7' ein Kippen bzw. Verdrehen des Walzgutes. Die Außenkontur 17 der Führungsbacken 1, 1' ist nicht zwingend an die Walzgeometrie angepaßt und weist einen Abstand von 3 bis 40 mm zu den Walzen 16, 16' auf.
  Hinter den Walzen 16, 16' ist der Abstreifer 14 der Auslaufarmatur in Abhängigkeit vom Walzspalt s_w im Abstand f zur Walzenmitte angeordnet, wobei die gleichen Verhältnisse wie o. g. gelten. Die Außenkonturen 18 des Abstreifers 14 weisen einen Abstand von 3 bis 5 mm zur Walzenoberfläche auf. Charakteristisch für die Bemessung des Abstreifers 14 ist, daß sein Höhenmaß g zwischen Ober- und Unterplatte 9, 10 die auslaufende Walzguthöhe h₁ in Abhängigkeit vom Walzspalt s_w und der Abstand i der Wangen 8, 8' die auslaufende Walzgutbreite b₁ in Abhängigkeit vom Walzspalt s_w überragt. Dabei gilt:
  
  ${\text{30 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 40 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/8}$

  

  
  ${\text{40 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 60 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/10}$

  

  
  ${\text{60 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 80 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/12}$

  

  
  ${\text{80 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 100 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/18}$

  

  
  ${\text{100 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 150 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/20}$

  

  
  ${\text{30 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 60 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/8}$

  

  
  ${\text{60 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 80 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/10}$

  

  
  ${\text{80 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 100 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/14}$

  

  
  ${\text{100 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 120 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/16}$

  

  
  ${\text{120 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 50 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/20}$

  

  
  
  Die Einlaufarmatur 13 weist zwischen ihrem Unterteil und dem Seitenteil Öffnungen 12 auf, durch die der Zunder herausgespült wird. Im Abstreifer 14 sind zwischen Ober-, Unterteil und Wangen 8, 8' Öffnungen 15 vorhanden, um die Kühlung zu verbessern und den Zunder herauszuspülen. Zusätzlich sind Schlitze 11 im Unterteil angeordnet, über die Zunder und Wasser ablaufen kann. Die Einstellung der 4-Rollenarmatur ist so gewählt, daß der Abstand c des einlaufseitigen Rollenpaares 5, 5' um 0 bis 5 mm größer ist als der Abstand a des walzseitigen Rollenpaares 4, 4', der wiederum mit der Bedingung - 2 ≦ s_w ≦ 3 mm zur einlaufenden Walzgutabmessung b eingestellt ist. Der Walzenangriffswinkel α wird für eine Kontistaffel so gewählt, daß er im Walzgerüst G1 der Kaliberfolge der Bedingung genügt 14 ≦ α ≦ 30° und in den nachfolgenden Walzgerüsten G2 bis G7 18 ≦ α ≦ 40°. Bei Umkehrduo und Trio gilt 14 ≦ α ≦ 30°. Diese Werte beziehen sich auf neue Walzen. Das Verhältnis b_o/h_o ist ≦ 2,3.

Claims (4)

1. Einrichtung zum Walzen von Stabstahl und Draht in Kontistaffeln, Umkehrduos und Trios auf unkalibrierten Walzen, unabhängig von den zu walzenden Stahlqualitäten, bestehend aus in Walzrichtung nacheinander angeordneter Einlaufarmatur, den Walzen und einer Auslaufarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Walzgerüst beim Flachwalzen einlaufseitig eine 4-Rollenarmatur und in den nachfolgenden Walzgerüsten jeweils eine Doppelrollenarmatur angeordnet ist, und sowohl 4-Rollenarmatur als auch Doppelrollenarmatur jeweils mit einer Armaturkühlung in Form seitlich angeordneter Wasserkästen (2, 2') versehen ist, die in Richtung der Rollenpaare (4, 4' und 5, 5') zum Ableiten von Zunder und Kühlwasser Schlitze (3) und am Übergang zu einem Unterteil Öffnungen (12) aufweisen und in Führungsbacken (1, 1') Verschleißplatten (7, 7') angeordnet sind, auslaufseitig ein Abstreifer (14) vorgesehen ist, der aus einer Unter- und Oberplatte (10, 9) mit dazwischen angeordneten Wangen (8, 8') besteht und zwischen Unter- und Oberplatte (10, 9) sowie Wangen (8, 9) Öffnungen (15) und in der Unterplatte (10) Schlitze (11) vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Walzspalt s_w der Walzen (16, 16') folgende Bedingungen gelten:
   für Ein- und Auslaufarmatur zur Walzenmitte f
   
   ${\text{30 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 60 mm gilt f = s}}_{\text{w}}{\text{/2 bis 2 s}}_{\text{w}}$

   

   
   ${\text{60 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 100 mm gilt f = s}}_{\text{w}}{\text{/3 bis 1,5 s}}_{\text{w}}$

   

   
   ${\text{100 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 150 mm gilt f = s}}_{\text{w}}{\text{/4 bis 1,5 s}}_{\text{w}}$

   

   

   
   
   für Auslaufarmatur als Abstand zur auslaufenden Walzguthöhe h
   
   ${\text{30 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 40 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/8}$

   

   
   ${\text{40 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 60 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/10}$

   

   
   ${\text{60 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 80 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/12}$

   

   
   ${\text{80 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 100 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/18}$

   

   
   ${\text{100 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 150 mm gilt g ≧ h₁ + s}}_{\text{w}}\text{/20}$

   

   
   
   für Auslaufarmatur als Abstand zur auslaufenden Walzspaltbreite b
   
   ${\text{30 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 60 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/8}$

   

   
   ${\text{60 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 80 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/10}$

   

   
   ${\text{80 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 100 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/14}$

   

   
   ${\text{100 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 120 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/16}$

   

   
   ${\text{120 mm ≦ s}}_{\text{w}}{\text{< 50 mm gilt i ≧ b₁ + s}}_{\text{w}}\text{/20}$

   
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmaße der 4-Rollenarmatur so gewählt sind, daß am einlaufseitigen Rollenpaar (5, 5') ein von 0 bis 5 mm größeres Spiel gewählt ist als am walzseitigen Rollenpaar (4, 4'), wobei letzteres wiederum mit einem Spiel eingestellt ist, das den Bedingungen - 2 ≦ s_w ≦ 3 mm genügt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (16, 16') der Walzgerüste einer Kontistaffel so eingestellt sind, daß im 1. Walzgerüst der Greifwinkel 14 ≦ α ≦ 30° und bei den nachfolgenden Walzgerüsten 18 ≦ α ≦ 40° bei neuen Walzen nicht überschreitet und ein b_o/h_o-Verhältnis von ≦ 2,3 besteht, wobei der Anstichvorgang im 1. Walzgerüst unterstützt wird.

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