DE3100271A1

DE3100271A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerschneiden von metallstuecken in schmalere abschnitte

Info

Publication number: DE3100271A1
Application number: DE19813100271
Authority: DE
Inventors: Norio Kitakyushu Fukuoka Hirakawa; Shuji Nagata; Yasuo Suzuki; Kazumi Yasuda
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-01-08
Filing date: 1981-01-08
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE3100271C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zerschneiden von relativ langen, warmen, in Querschnitt rechteckigen Metallstücken in Längsrichtung, beispielsweise Strangguß-Stahlbrammen, zu schmaleren Abschnitten.
Ublicherweise werden Stahlprodukte der nachstehenden Bearbeitungsfolge unterworfen: Zunächst wird in einem Stahlwerk gefrischter, geschmolzener Stahl in Formen gegossen und verfestigt sich dort zu Rohblöcken. Die so geformten Rohblöcke werden in einem Tiefofen gleichförmig erwärmt und dann zu Halbfertigstahl gewalzt. Nach dem Abkühlen und Oberflächenbehandeln wird der Halbfertigstahl wieder erwärmt und zu den gewünschten Fertigprodukten ausgewalzt.
Bei anderen, in jüngster Vergangenheit in größerem Umfang eingesetzten Verfahren wird geschmolzener Stahl aus de., Stahlschmelzofen direkt zu Halbfertigformen (oder Gußstücken) stranggegossen.
Um die Ausnutzung und die Produktivität der Ablage beim Stranggießen zu erhöhen, müssen die Anzahl der Gußstückgrößen vermindert und das Gußgewicht bei jeder Größe in größtmöglichem Maße erhöht werden. Tatsächlich variieren jedoch die Walzerzeugnisse, wie kaltgewalzte Bleche, die von den Kunden bestellt werden, hinsichtlich der Dicke und der Breite in großem Maße.
Um dieser Forderung beim Strangqießen nachzukommen, sind viele Formen entsprechend der gewünschten Anzahl der Größen, insbesondere Breiten, erforderlich, und diese Formen müssen häufig gewechselt werden. Das häufige Wechseln von Stranggußformen erfordert naturgemäß eine erhebliche Zeit, so daß die Betriebsdauer der Stranggußanlage vermindert wird. Dadurch ergibt sich eine Verringerung des Einsatzes und der Produktivität der Einlage sowie der Produktivität der Arbeitskräfte.
Zur Lösung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, die Breite der Form während des Stranggießens zu variieren.
Das Stranggießen eines Rohblocks mit einer Breite, die lediglich die Hälfte der maximal möglichen Breite ist, reduziert beispielsweise die Produktivität auf die Hälfte. Dieser Vorschlag ist daher nicht vorteilhaft.
Zur weiteren Lösung des Problems sollten soviele unterschiedliche Breiten wie möglich gruppenweise zusammengefaßt und als einziges Stück gewalzt werden, dessen Breite gleich der des breitesten Stückes in der Gruppe ist; danach wird das stranggegossene Stück mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung auf die gewünschte Breite zerschnitten.
Bei der üblichen Herstellung von Rohblöcken werden verschiedene Größen der Stahlhalbfertigerzeugnisse in der primären Stahlwerkstufe hergestellt. Beim Stranggießen hat man jedoch nicht diese Kapazität zur Herstellung verschiedener Größen, wenn man nicht die verwendete Form wechselt.
Man stellt daher beim Stranggießen zunächst ein breites es tahlstück her und zerschneidet/dann später in schmalere Abschnitte.
Ein Beispiel hierfür ist das Zerschneiden des Gußstücks in Längsrichtung mittels Schneidbrenner. Eine andere Möglichkeit ist etwa in der JP-PS 83 023/76 beschrieben, wo ein Gußstück zwischen einem Paar horizontaler Walzen geführt wird, die jeweils eine oder mehrere ringförmige Vorsprünge aufweisen und übereinander angeordnet sind. Dadurch wird eine oder mehrere Nuten mit V-förmigem (keilförmigem) Quer- schnitt in Längsrichtung des Gußstücks gebildet. Danach wird das zwischen den innersten Punkten der Nuten in der Ober- und der Unterseite des Gußstücks verbliebene dünne Metall durch einen Schneidbrenner aufgetrennt.
Diese Verfahren ermöglichen die Herstellung von Halbfertigstahl in verschiedenen Breiten durch Zerschneiden eines Gußstücks mit bestimmter Breite in Längsrichtung. Durch das Brennschneiden wird jedoch ein erheblicher Teil des Materials als Schlacke abgeschmolzen, so daß die Verfahrensausbeute vermindert wird. Die niedrige Schnittgeschwindigkeit beruht auf der Wärmeabgabe vom Stück wahrend des Schnittvorgangs. Dies behindert die wirksame Ausnutzung der Wärme, die das Gußstück nach dem Gießen enthält, so daß die Einsparung von Energie zum Wiedererwärmen zum anschließenden Walzen verringert wird. Das Brennschneiden legt auch die grobkörnige Struktur innerhalb des Gußstücks frei, die nach anschließender Oxidation als Defekt in dem Fertigprodukt verbleibt.
Bei einem anderen Verfahren zum Zerschneiden von Material mit einer bestimmten Breite in zwei oder mehr schmalere Abschnitte erfolgt daher kein Brennschneiden. Bei diesem Verfahren werden eine oder mehrere Nuten mit V-förmigem (keilförmigem) Querschnitt in jede Oberfläche des Stücks geschnitten, in dem dieses zwischen einem Paar horizontaler, übereinander angeordneter Walzen hindurchgeführt wird, die jeweils mindestens einen ringförmigen Vorsprung aufweisen. Durch Wiederholen dieses Vorgangs werden die oberen und unteren Nuten allmählich vertieft, bis die innersten Punkte der Nuten zum Abschluß des Schnittvorgangs zusammentreffen.
Beim Längsschnitt eines Stücks in drei oder mehr schmalere Abschnitte gemäß dem zuletzt beschriebenen Verfahren sind zwei Varianten geeignet.
Eine erste Methode besteht darin, die Unterteilung der Abschnitte in zwei Teile solange fortzusetzen, bis die gewünschte Anzahl an Abschnitten erhalten wird. Die zweite Methode besteht darin, das Stück gleichzeitig in die gewünschte Abschnittanzahl zu zerschneiden. Die erste Methode hat verschiedene Nachteile. Wenn ein Stück in zwei Teile unterteilt wird, werden die halben Abschnitte jeweils gewölbt. Aus praktischen Erwägungen ist es sehr schwierig, entlang einer derartig gewölbten Oberfläche einen Längsschnitt durchzuführen. Ferner verringert der häufige Durchlauf durch die Schneidvorrichtung den Produktionswirkungsgrad. Daher ist der Wirkungsgrad der zweiten Methode höher als bei der ersten Methode.
Schneidet man jedoch ein langes Metallstück, beispielsweise eine Stahlbramme, in Längsrichtung in drei oder mehr schmalere Abschnitte zur gleichen Zeit, in dem man ein Paar horizontaler Walzen mit ringförmigen Vorsprüngen verwendet, so ergeben sich hierbei ebenfalls Probleme. Ein Schnitt durch ein Stück mit den beiden Seiten des Originalstücks, d.h. ein Querschnitt, auf den die Schnittkraft des ringförmigen Vorsprungs nicht eingewirkt hat, sieht im Querschnitt annähernd wie ein asymmetrischer Hundeknochen aus, der über die Breite gesehen in der Dicke variiert. Wenn ein derartiges Stück zur Dickenreduktion durch gepaarte, horizontale Walzen gewalzt wird, so hat das erhaltene Produkt eine große Wölbung, da das Metall an verschiedenen Stellen in der Breite unterschiedlich verlängert wird. Diese Wölbung erschwert nicht nur das anschließende Walzen, sondern verschlechtert auch die Qualität des Fertigprodukts.
Bei Zerschneiden eines flachen Teilstücks, beispielsweise einer Stahlbramme, mit den gepaarten Walzen mit ringförmigen Vorsprüngen ist Sorgfalt erforderlich, so daß alle abgetrennten Abschnitte symmetrischen Querschnitt aufweisen oder ihren Dickenunregelmäßigkeiten über die Breite minimalisiert sind.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerschneiden eines Metallstücks in drei oder mehr schmalere Abschnitte mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen und dabei die vorstehenden Nachteile zu vermeiden.
Ferner soll die erhaltene Wölbung des abgetrennten Abschnitts soweit minimalisiert werden, daß das anschließende Walzen nicht behindert und die Qualität des Fertigprodukts nicht verschlechtert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zerschneiden eines relativ langen, heißen Metallstücks mit rechtockigem Querschnitt in Längsrichtung in drei oder mehr schmalere Abschnitte erfolgt in der Weise, daß das Metallstück in Längsrichtung durch ein Paar übereinander angeordneter, angetriebener Messerwalzen mit Ringkeilen so geführt wird, daß die Keile in die Ober- und die Unterseite des Metallstücks einschneiden und so in diesem Metallstück keilförmige oder V-förmige Nuten einschneiden. Die Nut, die einer der Fußseiten des zuzuschneiden Originalstücks am nächsten liegt, d.h. der Seite, auf die keine Schnittkraft einwirkt, ist so geformt, daß die dieser Seite näher liegende Nutflanke gegenüber einer Senkrechten um einen größeren Winkel geneigt ist, als die andere Nutflanke.
Zur Bildung einer derartigen Nut weist der entsprechende, ringförmige Keil einen Querschnitt auf, der gegenüber einer durch das spitze Ende des Keils verlaufenden und sich rechtwinklig zur Walzenachse erstreckenden Senkrechten asymmetrisch ist. Insbesondere die der Gußseite des zu schneidenden Originalstücks am nächsten liegende Keilflanke ist um einen größeren Winkel abgeschrägt als die andere Flanke.
Beim Schnitt entsprechend dem vorstehenden Verfahren hat der Schnittabschnitt mit der Gußseite des Originalstücks den folgenden Querschnitt: Die Schnittseite dieses Abschnitts, d.h. die der Gußseite des Stücks gegenüberliegende Seite, wird durch die mit größerem Konuswinkel versehene Walzflanke gewalzt. Mit der Schmiegungsebene einschließlich einem erheblichen orizontalkomponentenanteil ergibt der mit der stumpf geneigten Keilflanke gewalzte Teil eine Platte, die wie mit üblichen gepaarten Walzen gewalzt ist. Daher fließt in diesen Teil das Metall in Längsrichtung des Abschnitts, was eine Dickenzunahme verhindert. Dies ergibt einen Querschnitt mit minimaler Dickenvariation in Breitenrichtung.
Daher hat selbst der Abschnitt mit der Guß seite des Originalstücks keine erhebliche Krümmung beim anschließenden Walzen zwischen den gepaarten horizontalen Walzen. Dies vermindert die Walzfrequenz und erhöht die Produktivität. Der begrenzte Metallfluß in Breitenrichtung erhöht die Schnittgenauigkeit.
Die beiden Seiten eines Abschnitts, der keine gegossene Seite des originalstücks aufweist, werden durch die andere Keilflanke gewalzt, deren Winkel kleiner oder spitzer ist.
Daher wird in diesen Bereichen Metall aufgebaut Dieser Metallaufbau ist im wesentlichen symmetrisch zur Längsachse eines derartigen Abschnitts, so daß sich aus der anschließenden Dickenreduktion zwischen den gepaarten, horizontalen Walzen keine nachteilige Krümmung ergibt.
Die Erfindung wird nachstehend im Bezog auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung, wie mit einem Paar bekannter Walzen mit ringförmigem Keil ein Metallstück in schmalere Abschnitte zerschnitten wird, Fig. 2 eine Querschnittsansicht dreier Abschnitte, die unter Verwendung der Walzen gemäß Fig. 1 von einem breiteren Metallstück abgeschnitten worden sind.
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung, wie erfindungsgemäß ein Metallstück in schmalere Abschnitte Querschnitt wird, Fig. 4a einen Querschnitt bzw. eine Aufsicht eines Abschnitts in geschnittenem Zustand.
Fig. 4b einen Querschnitt bzw. eine Aufsicht des gleichen und 4b' Abschnitts, bei dem die beiden Seiten besäumt sind, Fig. 4c einen Querschnitt bzw. eine Auflicht des gleichen und 4c' Abschnitts nach dem Flachwalzen durch ein Paar Horizontalwalzen, Fig. 5 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Messerwalze, Fig. 6 eine detaillierte Querschnittsansicht in vergrößertem Maßstab einer erfindungsgemäßen Messerwalze mit einem ringförmigem Keil, Fig. 7 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 6 eines ringförmigen Keils, bei dem die Kontur der einen Flanke durch eine abgeknickte Linie gebildet wird und die Außenflanke einen größeren Neigungswinkel als die Abschnitte der inneren Flanke aufweist, Fig. 8a Querschnittsansichten von ringförmigen Keilen, und 8b wobei die Konturen der Flanken durch gekrümmte Linien gebildet werden, und zwar mit konvexen Außen- und Innenflanken (Fig. 8a) bzw. konkaver Außenflanke und konvexer Innenflanke (Fig. 8b), Fig. 9 eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerschneiden von Metallstücken und Fig. 10 eine Vorderansicht eines Messerwalzgerüstes als Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 9.
Fig. 1 zeigt die übliche Technik beim Zerschneiden eines relativ heißen Metalistücks in schmalere Stücke. Ein an einer Messerwalze 21 vorgesehener, ringförmiger Vorsprung 22 hat im Querschnitt die Form eines ringförmigen Keils, dessen beide Flanken unter dem gleichen Winkel e geneigt sind. Der Keil 22 ist somit im Querschnitt symmetrisch. Es sind zwei derartige, übereinander angeordnete und angetriebene Messerwalzen 21 vorgesehen, und ein in seiner Längsrichtung transportiertes Metallstück 1 wird zwischen den gepaarten Messerwalzen 21 hindurchgeführt. Dadurch schneiden die Keile in die Ober- und die Unterseite des Metallstücks und bilden dort V-förmige Nuten 2. Im allgemeinen wird das Metallstück 1 wiederholt durch die Walzen 21 geführt, so daß die Nut 2 bis zum vollständigen Durchschneiden schrittweise vertieft wird. Dieser Schnitt erfolgt bei hoher Temperatur. Wenn das Metallstück aus Stahl besteht, so beträgt die Schnittemperatur beispielsweise von 700 bis 1300°C.
Fig. 2 zeigt die Querschnittsform von drei Abschnitten, in die ein breites Metallstück mit Hilfe der gepaarten Messerwalzen mit den ringförmigen Keilen gemäß Fig. 1 unterteilt wird. Der Mittelabschnitt 4 weist im wesentlichen eine symmetrische Dickenvariation bezüglich seiner Mittelachse auf. Im Vergleich hierzu liegt eine Dickenänderung bei den abgeschnittenen Seitenabschnitten 5, die jeweils eine Seite 3 des ursprünglichen Metallstücks aufweisen, auf die keine Schnittkraft eingewirkt hat (nachstehend als freie Seite 3 bezeichnet), mit einer Zunahme zur Schnittseite 7 vor.
Diese unsymmetrische Dickenvariation wird verstärkt, wenn das Metallstück in der vorstehenden üblichen Weise geschnitten wird.
Im Rahmen der Erfindung sind Untersuchungen zur Ermittlung eines Verfahrens durchgeführt worden, mit dessen Hilfe ein Metallstück in drei oder mehr schmalere Stücke unter Verwendung von gepaarten Messerwalzen mit ringförmigen Keilen zerschnitten werden können, ohne dabei eine unausgeglichene Dickenvariation zu verursachen; in diesem #usammenhang sind Versuche unternommen worden, um den Mechanismus zu verstehen, durch den derartige unausgeglichene Dickenvariationen auftreten. Diese Untersuchungen führten zu den nachstehenden Erkenntnissen. Wenn ein breites Metallstück, beispielsweise eine Stahlbramme oder Platte in drei oder mehr schmalere Stücke mit dem Verfahren gemäß Fig. 1 zerschnitten wird, so versetzt die Schnittwirkung des ringförmigen Keils 22 das Metall, um eine V-förmige Nut zu bilden. Das versetzte Metall fließt in Längsrichtung des Metallstücks 1 und verstärkt sich gleichzeitig in Dickenrichtung. Durch diese Dickenverstärkung werden die beiden seitlichen Abschnitte 5 mit jeweils freier Seite 3 an der Schnittseite 7 dicker, an der der Schnitt erfolgt, und an der freien Seite 3 dünner.
Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß eine derartige unausgeglichene Dickenvariation dadurch ausgeschlossen werden kann, indem die Querschnittsform des ringförmigen Keils 32, der den Abschnitt mit der freien Seite 3 abschneidet, gemäß Fig. 3 asymmetrisch ist. Bei dieser Ausführungsform hat jede Messerwalze zwei ringförmige Keile 32, um das Metallstück 1 in drei Abschnitte zu zerschneiden. Die Winkel (Teilflankenwin]cel) 81 und 62 zwischen den Flanken 34 und 35 und einer vertikalen Linie m, die durch das spitze Ende 33 des Profils des Keils 32 verläuft und sich senkrecht zur Achse 1 der Messerwalze 31 erstreckt, sind unterschiedlich. Der Winkel #1 der Flanke nahe der freien Seite 3 (nachstehend als Außenflanke 34 bezeichnet) ist größer als der Winkel 82 der benachbarten, gegenüberliegenden Flanke (nachstehend als Innenflanke 35 bezeichnet).
Die Horizontalkomponente der Berührungslänge L zwischen dem Keil 32 und dem Teilstück ist L x sind1 oder L x sind2.
Daher ist bei den vorstehenden ringförmigen Keilen 32 die Horizontalkomponente der Kontaktlänge größer für die Außenflanke 34 als für die Innenflanke 35. Daher ergibt der Teil des Teilstücks, der die Außenfianke 34 berührt, eine Platte, die wie zwischen üblichen Horizontalwalzen gewalzt ist. Bekanntlich fließt beim üblichen Plattenwalzen das Metall hauptsächlich in Walzrichtung. Durch Vergrößern des Winkels 81 der Außenflanke 34 fließt mehr Metall in die Richtung, in die sich die Nut 2 erstreckt, wo die Außenflanke 34 die Platte berührt, so daß die Verstärkung der Dicke des Metallstücks 1 vermindert wird. Daher kann die unausgeglichene Dickenvariation soweit vermindert werden, daß beim nachfolgenden Walzen zur Dickenverminderung keine erhebliche Krümmung auftritt. Dank des kleinen Innenflankenwinkels e2 führt der mittlere Abschnitt 4 zu einem wesentlich stärkeren Metal#.aufbau. Dieser Metallaufbau ergibt sich im wesentlichen symmetrisch zur Breite, so daß man keine Krümmung erhält, wenn der Abschnitt 4 durch horizontale Walzen zur Verminderung der Dicke gewalzt wird.
Nach dem Abschneiden eines relativ heißen, breiten Metallstücks, beispielsweise einer Stahlbramme in schmalere Abschnitte entsprechend dem vorstehenden Verfahren, erfolgt ein Besäumen , um die Seite des Abschnitts mit einem Vor- sprung aufgrund des Schnittvorgangs abzuflachen, Dann wird der besäumte Abschnitt zur Verringerung der Dicke mittels gepaarter Horizontalwalzen gewalzt. Fig. 4 zeigt diese Arbeitsschritte bei einem Außenabschnitt 5, der bei dieser Darstellung ein Abschnitt von der rechten Seite in Fig. 2 ist.
Fig. 4a ist ein Querschnitt eines Abschnitts 5 unmittelbar nach dem Schneiden mit einer Schnittseite 8 mit einem Vorsprung 9 und einer flachen freien Seite 3. In diesem Fall ist der Abschnitt 5 gemäß Fig. 4a' stark gekrümmt.
Fig. 4b ist ein Querschnitt eines Abschnitts 10 nach dem Besäumen an beiden Seiten 3 und 11 mittels eines Paares vertikaler Walzen zur Beseitigung des Vorsprungs 9. Da die beiden Seiten 3 und 8 besäumt werden, verlängert sich die flache freie Seite 3 stärker als die Schnittseite 8 mit dem Vorsprung 9. Dadurch wird die Krümmung des besäumten Abschnitts gemäß Fig. 4b' gegenüber dem Abschnitt gemäß Fig.
4a' umgekehrt.
Fig. 4c ist der Querschnitt eines Abschnitts 12 mit gleichförmiger Dicke aufgrund der Verringerung der Dicke durch Walzen des besäumten Abschnitts 10 mit Hilfe eines Paars horizontaler Walzen. Bei diesen Walzen wird der dickere Teil stärker verlängert als der dünnere Teil, so daß die krümmung des flachgewalzten Abschnitts 12 gemäß Fig. 4c' ebenfalls gegenüber dem Abschnitt gemäß Fig. 4b' umgekehrt wird.
Für eine effiziente Produktion muß die unsymmetrische Dickenvariation in dem Abschnitt 5 soweit vermindert werden, daß die Krümmung in diesem Zustand, d.h. in den Fig. 4c und 4c' im wesentlichen auf Null vermindert werden kann. Durch Auswahl geeigneter Flankenwinkel 81 und i2 für den Ringkeil wird es erfindungsgemäß möglich, die Symmetrieabweichung hinsichtlich der Dickenvariation in der gewünschten Weise zu vermindern.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Ausführungsform, bei der das Metallstück in Teilabschnitte unterteilt wird. Das gleiche gilt in den Fällen, in denen das Metallstück in vier oder mehr Abschnitte unterteilt wird.
Der Ringkeil, der den äußeren Abschnitt mit einer freien Seite abschneidet, erhält einen größeren Flankenwinkel an der Außenseite als an der Innenseite. Der Ringkeil, der einen Abschnitt mit zwei Schnittseiten abschneidet, hat gleichwinkelige Außen- und Innenflanken. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Messerwalze. Zum Schneiden eines Metal]stücks in Abschnitte weist diese Messerwalze 41 zwei äußere Ringkeile 42 an den einander gegenüberliegenden Endabschnitten und zwei dazwischen liegende, innere Ringkeile 43 auf. Bei jedem äußeren Ringkeil 42 ist der äußere Flankenwinkel 61 größer als der innere Flankenwinkel 82 Bei den inneren Ringkeilen 43 ist der Winkel e3 sowohl der Außen- als auch der Innenflanke gleich dem Innenflankenwinkel 82 der äußeren Ringkeile 42.
Fig. 6 zeigt eine detaillierte Querschnittsansichte eines Ringkeils zum Abschneiden eines Abschnitts mit freier Seite.
Zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Wirkung sollte der äußere Flankenwinkel 1 möglichst groß sein, vorausgesetzt, daß der Winkel a am Keilscheitel (= 01 + 82) von 30 bis 900 beträgt. Wenn der Keilscheitelwinkel a #1 a 900 übersteigt, wird die Höhe (h in Fig. 2) des dachartigen Vorsprungs an der Schnittseite so groß, daß viele Besäumdurchläufe erforderlich sind, um bei der nachfolgenden Bearbeitung diesen Vorsprung auszuschalten. Wenn ferner der Schnitt mit einem derartigen Keil erfolgt, wird die Messerwalze einer derartig großen Reaktionskraft ausgesetzt, daß die Schneidvorrichtung'um dem zu widerstehen, groß genug sein muß.
Außerdem kann die gewünschte V-förmige Nut nicht ausgebil- det werden, bis das Metallstück nicht mehrere Male zwischen den Messerwalzen hindurchgelaufen ist; dies verschlechtert den Arbeitswirkungsgrad. Wenn andererseits der Keilscheitelwinkel a kleiner als 300 ist, hat der ringaörmige Keil keine ausreichende Festigkeit und nutzt rasch ab.
Der Keilscheitelwinkel a im Bereich von 30 bis 900 wird in den Außenflankenwinkel 81 und den Innenflankenwinkel unterteilt. Diese Winkel müssen derart gewählt werden, daß die erhaltene Dickenvariation bei dem abgeschnittenen Stück gering genug ist, damit der Abschnitt 12 im gewalzten Zustand gemäß Fig. 4c' keine erhebliche Krümmung erfährt.
Erfindungsgemäß sollte der Winkel # 1 vorzugsweise von 0,52cd bis 0,92« betragen.
Wenn die maximale Dicke des Metallstücks II ist, so erhält man einen hohen Schnittwirkungsgrad, wenn die Breite g der Keilspitze kleiner oder gleich 0,05 H (£# 6 0,05EI) oder vorzugsweise 0,01 H bis 0,04 H (#= = 0,01H bis 0,04II) beträgt.
Gemäß vorstehender Beschreibung sind die Keilflanken in ihrer Kontur geradlinig, jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. So kann beispielsweise die Flankenform auch geknickt oder gekrümmt sein. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform mit geknickter Flanke. Die Fig. 8a und 8b zeigen Ausführungsformen mit gekrümmten Flanken. Der Keilflankenwinkel bei diesen Ausführungsformen (nachstehend als äquivalenter keilflankeninkel bezeichnet) wird in der nachstehenden Weise definiert. In dem Querschnitt des Ringkeils wird ein Liniensegment q in der Weise abgeleitet, daß die Fläche, die durch ein Liniensegment m durch das spitze Ende des von Keils (Mittelpunkt/# in Fig. 6) und senkrecht zur Walzachse, durch die Kontur n der Keilflanke, die durch die geknickte oder gekrümmte Linie gebildet wird, und durch eine Basislinie p der Keilflanke begrenzt wird, gleich der Fläche ist, die durch die Linien?, q und p definiert ist. Der zwischen dem Liniensegment q und dem Liniensegment m senkrecht zur Walzachse gebildete Winkel wird als äquivalenter Keilflankenwinkel 8e1 oder 8e2 definiert.Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 7 ist der äußere Keilflankenwinkel 81 größer als der äquivalente Innenkeilflankenwinkel e e2 Bei den Ausführungsformen der Fig. 8a und b ist der äquivalente Außenkeilflankenwinkel 8e1 größer als der äquivalente Innenkeilflankenwinkel Oe2. Bei dem Ringkeil gemäß Fig. 8a sind sowohl die Innen- als auch die Außenflanke konvex. Der Ringkeil gemäß Fig. 8b hat eine konkave Außenflanke und eine konvexe Innenflanke.
Das zu schneidende Metallstück muß auf hoher Temperatur gehalten werden, so daß der Ringkeil zur Bildung einer keilförmigen Nut in dem Metallstück leicht plastische Deformation verursachen kann. Wenn das Metallstück aus Stahl besteht, beträgt die Schnitttemperatur vorzugsweise etwa 700 bis 13O00C. Wenn das Metallstück stranggegossen ist, wird dieses direkt aus der Stranggußanlage der Schneidvorrichtung zugeführt, so daß es vor dem Erkalten geschnitten werden kann. Falls es abgekühlt ist, sollte das Metallstück in einem sogenannten Tiefofen wieder auf eine zum Schneiden geeignete Temperatur erwärmt werden.
Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Schneidanlage für Metallstücke mit Messerwalzgerüsten 51 und 52, einer Transporteinrichtung 81, sowie einer Führungseinrichtung 91.
Die beiden Messerwalzgerüste 51 und 52 sind tandemartig angeordnet. Die Messerwalzen 53 und 54 in jedem Gerüst werden mit Hilfe eines umkehrbaren Motors 55 über ein Untersetzungsgetriebe 56, Kardangelenke 57 und eine Spindel 58 angetrieben.
Fig. 10 zeigt eine Vorderansicht mit Einzelheiten der Messerwalzengerüste 51 und 52. Die übereinander angeordneten, gepaarten Messerwalzen 53 und 54 sind mittels Lagern 62 und 63 in einem Gehäuse 61 drehbar gehaltert, so daß sie auf-und abbewegt werden können. Die Messerwalzen 53 und 54 weisen jeweils drei Ringkeile 64, 65 und 66 auf. Bei den beiden seitlichen Ringkeilen 65 und 66 ist der Außenflankenwinkel größer als der Innenflankenwinkel gemäß vorstehender Beschreibung. Bei dem mittleren Ringkeil 64 sind der Außen-und der Innenflankenwinkel gleich und ferner gleich dem Innenflankenwinkel bei den äußeren Ringkeilen 65 und 66.
Das rechte Ende 67 der Walze ist mit dem Kardangelenk 57 verbunden.
Der Abstand der Walzen oder die Schnittiefe der ringförmigen Keile 64, 65 und 66 in dem Teilstück wird durch eine an dem Gehäuse 61 befestigte Schraubvorrichtung 71 eingestellt.
Diese Schraubvorrichtung 71 weist eine Schneckenradwinde 76 auf, die entweder mit Hilfe eines Motors 72 über eine Kettentransmission 73 mit einem Untersetzungsgetriebe oder mit Hilfe eines Motors 75 mit einem Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Durch Anheben und Absenken einer Schraube 77 bewegt die Winde 76 die mit der Schraube 77 verbundenen Lager nach oben und nach unten. An jeder Seite ist eine Winde 76 vorgesehen, die durch eine Verbindungsstange 78 miteinander verbunden sind.
Gemäß Fig. 9 befördert die Fördereinrichtung 81 das Metallstück 1 in dessen Längsrichtung und ist am Einlaßende und am Auslaßende der Messerwalzgerüste 51 und 52 vorgesehen. Die Transporteinrichtung 81 weist mehrere Walzen 82 auf, die in Förderrichtung in geeigneten Abständen angeordnet sind. Die Walzen 82 weisen jeweils ein Kettenrad 83 auf und sind über eine Kette 84 so miteinander verbunden, daß sie mit Hilfe eines umkehrbaren Motors 85 gleichzeitig angetrieben werden.
Benachbart zu den Messerwalzgerüsten 51 und 52 sind an dem Eintrittsende und dem Austrittsende jeweils eine Führungseinrichtung 91 mit einem Paar Führungsplatten 92 vorgesehen, die über den Transportweg bewegbar und mit dem einen Ende eines im Querschnitt quadratischen Stützteils 93 verbunden sind. Das Stütz teil 93 ist auf einer Führungsschiene 94 verschiebbar befestigt, wobei das gegenüberliegende Ende des Stützteils über eine Verbindungsstange 95 mit einem Antrieb 96 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schneidvcrrichtung ist folgendermaßen: Am Anfang wird der Zwischenraum zwischen den Messerwalzen 53 und 54 so eingestellt, daß die beim ersten Durchlauf geforderte Schnittiefe erreicht wird. Der Walzenzwischenraum auf dem zweiten Messerwalzengerüst 52 ist geringer als der auf dem ersten Gerüst 51, so daß die durch das erste Gerüst 51 gebildete keilförmige Nut auf dem zweiten Walzengerüst 52 vertieft wird.
Um ein Zerschneiden mit exakter Breite sicherzustellen, sollte das Metallstück 1 den Messerwalzgerüsten 51 und 52 in der richtigen Lage zugeführt werden. Hierfür sind die Führungsplatten 92 in geeigneter Weise voreingestellt, in dem die Führungseinrichtung 91 mit Hilfe des Antriebs 96 vorwärts und rückwärts bewegt wird, so daß das Metallstück 1 in der richtigen Zuführlage gehalten wird.
Dann wird die Transporteinrichtung 91 betätigt, um das Metallstück 1 in das erste und das zweite Messerwalzgerüst 51 und 52 einzuführen. In diesen Gerüsten 51 und 52 schneiden die ringförmigen Keile 64, 65 und 66 von oben nach unten in das Metallstück 1, um keilförmige Nuten 2 zu bilden.
Dadurch wird das Metallstück in die gewünschten schmaleren Abschnitte zerschnitten. Wenn der Schnitt nicht bei einem einzigen Durchlauf erfolgt, werden die Messerwalzen 53 und 54 und die Walzen 82 der Transporteinrichtung 81 in umgekehrter Richtung angetrieben, um das Metallstück 1 in die entgegengesetzte Richtung zu führen. Bei diesem Durchlauf durch das zweite und das erste Walzgerüste 52 und 51 in dieser Reihenfolge, wird die keilförmige Nut 2 in dem Teilstück 1 vertieft. Das Metallstück 1 wird durch die Walzgerüste 51 und 52 wiederholt solange geführt, bis der Schnitt abgeschlossen ist.
Beispiel Ein Metallstück wird in drei Abschnitte unter den nachstehenden Bedingungen zerschnitten: 1) Metallstück Qualität: Reiner Kohlenstoffstahl Form: Bramme (Dicke 200 mm, Breite 1,5 m, Länge 6 m) Temperatur: 1000°C.
2) Messerwalzen Flankenwinkel der ringförmigen Keile a) Erfindungsgemäßer, ringförmiger Keil (81 7 e2> entsprechend der Form gemäß Fig. 7; Äußerer Keilflankenwinkel 81 = 250 Innerer Keilflankenwinkel 92 = 21o (Aquivalenter Winkel) b) üblicher ringförmiger Keil (#1 = äußere - Keilflankenwinkel e1- = 230 -.
Innerer Keilflankenwinkel 82 = 23 3) Walzdurchlauf Durchlauf-Nr. 1 2 3 4 Schnittanzahl 70 60 40 28 (oben und unten insgesamt in mm) Die nachstehende Tabelle I zeigt die Schnittergebaisse unter den vorstehenden Bedingungen: I le 1 Form des ringförmi- Aufbau am Aufbau an den gen :eils Mitt#elab- beiden Seiten-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ schnJUt (mm) abschnitten (mm) Erfindung 0,8 6,0 Stand der Technik 9,6 8,5 Wie sich aus Tabelle I ergibt, wird der metallische Dickenaufbau (d in Fig. 2) stark. vermindert, wenn der äußere Keilflankenwinkel 81 größer ist als der innere Keilflankenwinkel #2 Bei dem vorlisgenden Beispiel nimmt der Metallaufbau um 29 t ab, wenn der äußere Keliflankenwinkel von 230 auf 25° erhöht wird Beim Flachwalzen durch die gepaarten horizontalen Walzen (vgl. die Fig. 4c und 4c') weist der nach dem Stand der Technik erhaltene Abschnitt eine Krümmung von 300 mm auf, während die Krümmung bei dem erfindungsgeinäß erhaltenen Abschnitt lediglich 50 min beträgt. Diese erfindungsgemäß erhaltende, geringe Krümmung stellt beim anschließenden Walzen keinerlei Problem dar.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Zerschneiden von Metallstücken in schmalere Abschnitte Patentansprüche 1. Verfahren zum Zerschneiden eines relativ warmen rRetallstücks (1) mit rechteckigem Querschnitt in drei oder mehr schmalere Abschnitte durch Ausbildung von keilförmigen Nuten in Längsrichtung des Metallstücks, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel (e1) zwischen (m) einer zum Walzstück senkrechten Linie/und der zur gegosse-- freien Seite (3) fes (34) nen, freien Seit/(3) des Metallstücks benachbarten Flanke/der Nut (2) gröBer ist als der Winkel zwischen der anderen Flanke1und der gleichen senkrechten Linie(m).
2. Vorrichtung zum Zerschneiden eines relativ warmen Metallstücks (1) mit rechteckigem Querschnitt in drei oder mehr schmalere Abschnitte, dadurch gekennzeichnet, (a) daß ein Messerwalzgerüst (51 und/oder 52) mit einem Paar übereinander angeordneter, drehbarer Messerwalzen (53, 54) vorgesehen ist, die jeweils mehrere um die Walze herum angeordnete, ringförmige Keile (32; 42, 43; 64, 65 66) aufweisen,die in Achsenrichtung der Walze im Abstand zueinander entlang der Walze angeordnet sind, (b) daß zwei Keile Außenkeile (32; 42; 65, 66) sind, die näher an den entsprechenden Enden der Walze sind, (e1) (c) daß der Flankenwinkel/der zu den Walzenenden weisenden Flanken der Außenkeile größer ist als der Flankenwinkel/der anderen Flanken der Außenkeile und (e2) (d) daß an der Eintritts- und der Austrittsseite des Messerwalzgerüstes (51 und/oder 52> eine Transporteinrichtung (81) zum Fördern des zu schneidenden Metallstücks (1) durch das Gerüst in Längsrichtung des Metallstücks (1Norwesehen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel a der Außenkeile (32; 42; 65, 66) als Summe des Flankenwinkels (e1) nahe dem Walzenende und des Flankenwinkels (e2) der Außenflanke von 30 bis 900 beträgt und der Flankenwinkel 81 von 0,52a bis 0,92a beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze jedes Außenkeils abgeflacht ist, und daß die Breite s #dieser Abflachung von 0,01 H bis 0,04 H beträgt, wobei H die maximale Dicke des in dem Walzgerüst zu zerschneidenden Metallstücks (1) ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (91) zum Führen des zu zerschneidenden Metallstücks, die dem Messerwalzgerüst (51 und/oder 52) benachbart angeordnet ist und eine Führungsplatte (92) aufweist, die quer zu der Richtung hin- und herbewegbar ist, in der das zu zerschneidende Metallstück (1) durch die Transporteinrichtung (81) befördert wird.