DE102020203094A1 - Process for the production of metal supports with a hat profile - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallenen Trägern mit einem Hutprofil, umfassend das Warmwalzen von Brammen (13), Blöcken (12), Knüppeln, Vorprofilen (14) oder dergleichen Halbzeugen in einer Walzstraße, wobei die Walzstraße wenigstens zwei Walzgerüste umfasst, wobei aus einem Eingangsquerschnitt (10) eines einteiligen Halbzeugs unter Verwendung wenigstens zweier Formkaliber während eines einzigen Walzprozesses in mehreren Walzstationen bei Warmwalztemperatur durch eine vorzugsweise einfach irreguläre Kalibrierung ein Ausgangsquerschnitt mit einem Hutprofil (A) erzeugt wird, das geometrisch nahezu dem Profil des fertigen Erzeugnisses entspricht.The invention relates to a method for the production of metal supports with a hat profile, comprising the hot rolling of slabs (13), blocks (12), billets, pre-sections (14) or similar semi-finished products in a rolling train, the rolling train comprising at least two rolling stands, wherein From an input cross-section (10) of a one-piece semi-finished product using at least two form calibres during a single rolling process in several rolling stations at hot rolling temperature, an output cross-section with a hat profile (A) is generated by a preferably simple irregular calibration, which geometrically almost corresponds to the profile of the finished product.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallenen Trägern mit einem Hutprofil durch Warmwalzen eines metallenen Vormaterials.The invention relates to a method for producing metal supports with a hat profile by hot rolling a metal starting material.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der
Weiterhin ist es bekannt, Mittenlangträger aus zwei warmgewalzten Z-Profilen herzustellen, die zu einem Hutprofil zusammengeschweißt werden. Danach erfolgen die üblichen Nachbearbeitungsschritte wie Richten, Glühen etc.. Dieses Verfahren ist hinsichtlich der benötigten Arbeitsschritte verhältnismäßig aufwendig. Durch das Verschweißen der Z-Profile resultiert eine Gefügeveränderung in der Wärmeeinflusszone des Z-Profils. Daraus resultiert eine Inhomogenität in dem Gefüge und der Werkstoffzusammensetzung. Unterschiedliche Materialzusammensetzungen im Bereich der Schweißnaht können zu Korrosion führen. Darüber hinaus ist ein Prüfen der fertigen Schweißnaht, beispielsweise mittels Ultraschall, erforderlich. Darüber hinaus hat eine Schweißnaht auch geometrische Nachteile. Beispielsweise wird durch die Schweißnaht eine Kerbwirkung erzeugt. Außerdem kann sich das Material beim Schweißen verziehen. Die Schweißnaht verursacht Stabilitätsprobleme am Anfang und am Ende der Naht. Durch das Zusammenfügen mehrerer Teile erfolgt eine Addition der Fehler, sodass sich schlussendlich höhere Fehlertoleranzen ergeben. Schließlich sind auch Materialunterschiede verschiedener Z-Profile aus unterschiedlichen Chargen problematisch.Furthermore, it is known to produce central longitudinal girders from two hot-rolled Z-profiles which are welded together to form a hat profile. This is followed by the usual post-processing steps such as straightening, annealing, etc. This method is relatively complex in terms of the work steps required. The welding of the Z-profiles results in a structural change in the heat-affected zone of the Z-profile. This results in an inhomogeneity in the structure and the material composition. Different material compositions in the area of the weld seam can lead to corrosion. In addition, it is necessary to check the finished weld seam, for example by means of ultrasound. In addition, a weld seam also has geometrical disadvantages. For example, the weld seam creates a notch effect. In addition, the material can warp during welding. The weld seam causes stability problems at the beginning and at the end of the seam. By joining several parts, the errors are added, so that ultimately higher error tolerances result. Finally, material differences between different Z-profiles from different batches are also problematic.
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Hutprofilen bereitzustellen, welches die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet.The invention is therefore based on the object of providing a simplified method for producing hat profiles which avoids the disadvantages described above.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by a method with the features of
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von metallenen Trägern mit einem Hutprofil durch Warmwalzen eines einteiligen Halbzeugs vorgeschlagen. Insbesondere schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von metallenen Trägern mit einem Hutprofil vor, welches das Warmwalzen von Brammen, Knüppeln, Vorprofilen oder dergleichen Halbzeugen in einer Walzstraße umfasst, wobei die Walzstraße wenigstens zwei Walzgerüste umfasst, wobei aus einem Eingangsquerschnitt eines einteiligen Halbzeugs unter Verwendung wenigstens zweier Formkaliber während eines einzigen Walzprozesses in mehreren Walzstationen bei Warmwalztemperatur durch eine vorzugsweise einfach irreguläre Kalibrierung ein Ausgangsquerschnitt mit einem Hutprofil erzeugt wird, das geometrisch nahezu dem Profil des fertigen Erzeugnisses entspricht. Unter „nahezu“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist zu verstehen, dass der Ausgangsquerschnitt des warmgewalzten Profils bis auf geringfügige Winkelabweichungen der einzelnen Schenkel des Profils der Geometrie und den Maßen des fertigen Erzeugnisses entspricht.According to the invention, a method for producing metal supports with a hat profile by hot rolling a one-piece semi-finished product is proposed. In particular, the invention proposes a method for the production of metal supports with a hat profile, which comprises the hot rolling of slabs, billets, pre-sections or similar semi-finished products in a rolling train, the rolling train comprising at least two rolling stands, with an input cross-section of a one-piece semi-finished product using at least two shape calibres during a single rolling process in several rolling stations at hot rolling temperature by a preferably simple irregular calibration an initial cross-section with a hat profile is generated which geometrically corresponds almost to the profile of the finished product. “Almost” in the sense of the present invention is to be understood as meaning that the initial cross-section of the hot-rolled profile corresponds to the geometry and dimensions of the finished product, apart from slight angular deviations of the individual legs of the profile.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist, dass das Verfahren ohne weitere Zwischenschritte durch Warmwalzen von verhältnismäßig dicken Halbzeugen als Vormaterialien bis zum nahezu fertigen Erzeugnis in einer Warmwalzstraße durchgeführt wird. Dabei geht die Erfindung von einer Umformung eines einteiligen Halbzeugs unter Verwendung wenigstens zweier Formkaliber während eines einzigen Walzprozesses in mehreren Walzstationen bei Warmwalztemperatur aus. Der Ausgangsquerschnitt des Hutprofils wird dabei vorzugsweise durch einfach irreguläre Kalibrierung mittels Kalibern bzw. Formkalibern/Kaliberwalzen erzeugt. Unter Kalibrierung wird das Profilwalzen zur Herstellung eines Profils eines definierten Fertigquerschnitts aus einem definierten Anfangsquerschnitt mit einer bestimmten Anzahl von Walzstichen verstanden, wobei unter einer einfach irregulären Kalibrierung im Sinne der Erfindung eine Kalibrierung verstanden wird, bei der die Verteilung der Höhenänderung über die Profilbreite mindestens eine Symmetrieebene aufweist.An essential aspect of the invention is that the method is carried out without further intermediate steps by hot rolling relatively thick semi-finished products as starting materials up to the almost finished product in a hot rolling train. The invention is based on the deformation of a one-piece semi-finished product using at least two form calibres during a single rolling process in several rolling stations at hot rolling temperature. The initial cross-section of the hat profile is preferably generated by simply irregular calibration by means of calibers or shaped calibers / caliber rollers. Calibration is the profile rolling for producing a profile of a defined finished cross-section from a defined initial cross-section with a certain number of rolling passes, whereby a simple irregular calibration in the sense of the invention is understood to mean a calibration in which the distribution of the change in height over the profile width is at least one Has plane of symmetry.
Unter Warmwalztemperatur im Sinne der Erfindung ist dabei eine Temperatur des Walzgutes zu verstehen, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Materials angesiedelt ist. Bei Stahl als Vormaterial ist dies eine Temperatur von deutlich oberhalb 900 °C. Unter einer Umformung auf Warmwalztemperatur im Sinne der Erfindung ist auch zu verstehen, dass das Walzgut bzw. die Halbzeuge nur vor dem ersten Stich bzw. vor dem ersten Formstich Warmwalztemperatur aufweisen bzw. auf Warmwalztemperatur erhitzt wurden. Die weiteren Formstiche können bei entsprechend niedrigerer Walztemperatur durchgeführt werden. In the context of the invention, a hot rolling temperature is to be understood as a temperature of the rolling stock which is above the recrystallization temperature of the material. In the case of steel as a starting material, this is a temperature well above 900 ° C. A deformation to hot rolling temperature in the context of the invention is also to be understood as meaning that the rolling stock or the semi-finished products only take place before the first pass or before the first form pass Have hot rolling temperature or have been heated to hot rolling temperature. The further shape passes can be carried out at a correspondingly lower rolling temperature.
Optional kann vorgesehen sein, dass vor und/oder hinter den einzelnen Walzschritten bzw. Walzstichen eine Erwärmung des Walzgutes erfolgt, beispielsweise durch die Verwendung von Heizvorrichtungen in Form von Induktionsöfen oder dergleichen.It can optionally be provided that the rolling stock is heated before and / or after the individual rolling steps or rolling passes, for example by using heating devices in the form of induction furnaces or the like.
Bevorzugt beträgt die Temperatur bei der Durchführung des ersten Formstichs bzw. am ersten Walzgerüst zwischen 950 °C und 1300 °C.The temperature when performing the first form pass or on the first roll stand is preferably between 950 ° C and 1300 ° C.
Als Halbzeuge kommen beispielsweise Brammen mit einem rechteckigen Querschnitt und Abmessungen von 500 mm bis 1200 mm x 150 mm bis 450 mm, sogenannte Blooms mit Abmessungen von 400 mm bis 700 mm x 150 mm bis 450 mm oder sogenannte Beam Blanks (Vorprofile) in Betracht. Letztere können beispielsweise eine Breite von 400 mm bis 750 mm und eine Höhe von 400 mm bis 500 mm aufweisen.Slabs with a rectangular cross-section and dimensions from 500 mm to 1200 mm x 150 mm to 450 mm, so-called blooms with dimensions from 400 mm to 700 mm x 150 mm to 450 mm or so-called beam blanks (pre-profiles) come into consideration as semi-finished products. The latter can, for example, have a width of 400 mm to 750 mm and a height of 400 mm to 500 mm.
Vorteilhaft ist es, wenn der Eingangsquerschnitt des Halbzeugs einen rechteckigen Querschnitt aufweist, dessen Materialverteilung in etwa der mit einem ersten Stich des Walzprozesses zu erzeugenden Materialverteilung entspricht.It is advantageous if the input cross section of the semifinished product has a rectangular cross section, the material distribution of which corresponds approximately to the material distribution to be produced with a first pass of the rolling process.
Der Warmwalzprozess gemäß der Erfindung kann mit verschiedensten Gerüstkonfigurationen und Walzmethoden durchgeführt werden. Bei einer Walzung im reinen Duo-Modus (unter Verwendung von Duo-Walzgerüsten) kann beispielsweise vorgesehen sein, den Eingangsquerschnitt des Halbzeugs unter Verwendung von sieben bis dreizehn Formkalibern zu dem Ausgangsquerschnitt umzuformen.The hot rolling process according to the invention can be carried out with a wide variety of stand configurations and rolling methods. In the case of rolling in the pure duo mode (using duo roll stands), provision can be made, for example, to transform the input cross-section of the semi-finished product into the output cross-section using seven to thirteen shaped calibers.
Nach einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Walzprozess mit einer offenen Anordnung von wenigstens zwei, vorzugsweise von drei bis acht nebeneinander angeordneten Walzgerüsten durchgeführt. Eine solche offene Walzstraße ist beispielsweise in der
Alternativ wird der Walzprozess unter Verwendung von vier bis acht hintereinander angeordneten Walzgerüsten durchgeführt.Alternatively, the rolling process is carried out using four to eight roll stands arranged one behind the other.
Dabei kann der Walzvorgang unter Verwendung von Vorwalzgerüsten und Fertigwalzgerüsten in Tandem-Anordnung, wenigstens teilweise reversierend durchgeführt werden. Unter einer Tandem-Anordnung sind im Allgemeinen mehrere zusammengerückte Walzgerüste zu verstehen, die das Walzgut ein oder mehrere Male durchläuft. Bei dieser Konfiguration kann vorgesehen sein, dass die Fertigwalzgerüste reversierend betrieben werden.The rolling process can be carried out in a tandem arrangement, at least partially reversing, using roughing stands and finishing stands. A tandem arrangement is generally to be understood as meaning several rolling stands that are moved together and through which the rolling stock passes one or more times. In this configuration it can be provided that the finishing stands are operated in a reversing manner.
Alternativ kann der Walzprozess unter Verwendung von vier bis zehn hintereinander angeordneten Walzgerüsten, umfassend Vorwalzgerüste, Fertigwalzgerüste in Tandem - Anordnung, die reversierend betrieben werden, und Fertigwalzgerüste, die kontinuierlich betrieben werden, durchgeführt werden.Alternatively, the rolling process can be carried out using four to ten rolling stands arranged one behind the other, comprising roughing stands, finishing stands in a tandem arrangement, which are operated in a reversing manner, and finishing stands, which are operated continuously.
In einer anderen Variante des Verfahrens kann der Walzprozesses unter Verwendung von sieben bis achtzehn Walzgerüsten unter Verwendung von Vorwalzgerüsten und/oder Walzgerüsten in Tandem - Anordnung, die reversierend betrieben werden und Fertigwalzgerüsten, die kontinuierlich betrieben werden, durchgeführt werden.In another variant of the method, the rolling process can be carried out using seven to eighteen roll stands using roughing stands and / or rolling stands in a tandem arrangement, which are operated in reversing mode, and finishing stands, which are operated continuously.
Schließlich kann der Walzprozess vollständig kontinuierlich unter Verwendung von sieben bis zwanzig hintereinander angeordneten Walzgerüsten, beispielsweise in einer konti-Walzstraße durchgeführt werden.Finally, the rolling process can be carried out completely continuously using seven to twenty rolling stands arranged one behind the other, for example in a continuous rolling train.
Grundsätzlich kann der Walzprozess unter Verwendung von Duo Walzgerüsten und/oder Universal Walzgerüsten durchgeführt werden. Unter einem Universal Walzgerüst ist ein Walzgerüst mit vier Walzen pro Gerüst zu verstehen, wobei zwei der Walzen horizontal und zwei Walzen vertikal angeordnet sind.In principle, the rolling process can be carried out using duo roll stands and / or universal roll stands. A universal roll stand is to be understood as meaning a roll stand with four rolls per stand, two of the rolls being arranged horizontally and two rolls being arranged vertically.
Vorzugsweise erfolgt bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eine geometrische Vermessung des Walzgutes vor und/oder hinter jeder Walzstation bzw. jedem Formstich. Eine solche Vermessung kann mittels Laser erfolgen und mit einer hydraulischen Anstellungen der Walzen der einzelnen Walzgerüste zusammenwirken.In the method according to the invention, a geometric measurement of the rolling stock is preferably carried out in front of and / or behind each rolling station or each forming pass. Such a measurement can be carried out by means of a laser and interact with hydraulic adjustment of the rolls of the individual roll stands.
Hinter einem letzten Walzstich bzw. Formstich kann eine Kühlbehandlung des erzeugten Hutprofils bzw. des Walzgutes zur Gefügeeinstellung, vorzugsweise unter Einsatz eines Simulationsmodells und/oder eines Gefügedetektors vorgesehen sein. Die Gefügedetektion kann mittels Laser oder Ultraschall erfolgen.After a last rolling pass or form pass, a cooling treatment of the hat profile produced or of the rolled stock for setting the structure, preferably using a simulation model and / or a structure detector, can be provided. The structure can be detected using a laser or ultrasound.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem letzten Formstich des Walzvorgangs die Neigung der Flansche des Hutprofils zwischen 0,1 und 15 Grad bezogen auf eine Senkrechte zur Symmetrieachse des Hutprofils beträgt.In a preferred variant of the method it is provided that after the last form pass of the rolling process, the inclination of the flanges of the hat profile is between 0.1 and 15 degrees relative to a perpendicular to the axis of symmetry of the hat profile.
Zweckmäßigerweise ist dem Walzprozess ein Biegeprozess, vorzugsweise mit einer Richtmaschine oder einer Biegeeinrichtung, nachgeschaltet. Bei dem Biegeprozess wird das Profil in die endgültige Form überführt, in der die Schenkel und Stege des Hutprofils im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.Appropriately, the rolling process is followed by a bending process, preferably with a straightening machine or a bending device. During the bending process, the profile is cut into the Converted final shape in which the legs and webs of the hat profile are arranged substantially at right angles to one another.
Der Biegevorgang kann mittels einer Biegeeinrichtung nach dem letzten Walzgerüst der Warmwalzstraße oder mit einem zusätzlichen Universal Walzgerüst durchgeführt werden.The bending process can be carried out by means of a bending device after the last roll stand of the hot rolling mill or with an additional universal roll stand.
Der Walzprozess kann im „Batch- oder Semi- Endlos Modus (hot charging)“ betrieben werden.The rolling process can be operated in “batch or semi-endless mode (hot charging)”.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Umformvorgangs erläutert.The invention is explained below with reference to a forming process illustrated in the drawing.
Mit 10 ist der Eingangsquerschnitt des warmzuwalzenden Halbzeugs bezeichnet. Dieser Eingangsquerschnitt 10 ist rechteckig und weist eine Materialverteilung auf, die in etwa der Materialverteilung des ersten Formstichs entspricht. Als umzuformendes Halbzeug ist beispielsweise ein Block
Als Vormaterial für den Umformvorgangs bzw. als umzuformendes Halbzeug kommen alternativ die ebenfalls in der Zeichnung dargestellte Bramme
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1-101-10
- FormsticheForm stitches
- H bis AH to A
- ProfileProfiles
- 1111
- EingangsquerschnittInlet cross-section
- 1212th
- Block (Bloom)Block (bloom)
- 1313th
- BrammeSlab
- 1414th
- Vorprofil (Beam Blank)Beam Blank
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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