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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Maßwalzen
eines Drahtes mit einem Walzwerk mit vier Walzen.
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Stand der Technik
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Ein
konventionelles Beispiel eines Maßwalzverfahrens, das ein Walzwerk
mit vier Walzen verwendet (Walzverfahren zum Herstellen eines Stabs und
eines Drahtes mit unterschiedlichen Durchmessern durch Verwendung
der gleichen Walzen und Verändern
eines Zwischenraums dazwischen) ist beispielsweise in der
japanischen geprüften Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
3-6481 offenbart.
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Bei
diesem Verfahren werden zwei Paare von Walzwerken mit vier Walzen,
die zu einer Walzrichtung unter 45° zueinander geneigt sind, in
Reihe entlang einer Walzstraße
installiert. Jede der hier benutzten Walzen enthält eine an einer Außenumfangsfläche davon
ausgebildete Nut und die Nut besteht aus einem bogenförmigen Abschnitt
zum Erzeugen eines vollkommenen Kreises und einem geeigneten Austrittsabschnitt.
Ferner beschreibt die Veröffentlichung,
dass es erwünscht
ist, dass der Mittelwinkel des Abschnitts zum Erzeugen eines vollkommenen Kreises
der Nut so klein wie möglich
sein soll und dass eine Austrittsmenge (der Winkel zwischen dem Austrittsabschnitt
und dem Abschnitt zum Erzeugen eines vollkommenen Kreises) in dem
Bereich, in welchem keine Fehler verursacht werden, so groß wie möglich sein
soll, um einen Größenbereich
(size range) (nachfolgend als „freien
Größenbereich" („size free
range") bezeichnet)
der Produkte zu erhöhen, welche
durch dieselben Walzen innerhalb eines erlaubten Bereiches des Maßfehlers
maßgewalzt
werden können.
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Im
Gegensatz dazu hat der Anmelder ein Maßwalzwerk vorgeschlagen, das
zum Erhöhen
des freien Größenbereichs
unter Berücksichtigung
von Bitten-out und Herunterfallen, welche beim durch vier Walzen
durchgeführten
Walzvorgang ein Problem sind, geeignet ist, während das Auftreten des Problems
unterdrückt
wird (siehe
japanische ungeprüfte Patentanmeldung,
Veröffentlichungsnummer 9-225502 ).
Bei dem Vorschlag werden wenigstens drei Paare von Walzwerken mit
vier Walzen installiert und die Mittelwinkel der Abschnitte zum
Erzeugen eines vollkommenen Kreises der Nuten der jeweiligen Walzen
werden auf wenigstens 15° auf
einem ersten Weg, auf wenigstens 45° auf einem abschließenden Weg
und auf wenigstens 30° bei
einem Zwischenweg (zweiten Weg) festgelegt.
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Das
hier benutzte „Bitten-out" bedeutet, dass ein
Werkstück 7 in
den Zwischenraum (Kaliber) umgeben von Außenumfangsflächen der
vier Walzen 50 wie in 5 gezeigt,
vorspringt. Wenn die Mitte des Werkstücks 7 nicht durch
die Mitte des Kalibers beim Walzen hindurchfährt, dann ist es wahrscheinlich, dass
Bitten-out eintritt. Wenn eine Menge des Bitten-out hoch ist, dann
wird ein Bitten-out-Abschnitt 75 in dem Kaliber bei dem
nächsten
Weg gefaltet und zu einem gefalteten Defekt gemacht.
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Außerdem bedeutet „Herunterfallen", dass das Werkstück 7 zwischen
den Wegen, wie in 6 gezeigt, gedreht wird. Ein
Grad des Herunterfallens wird durch den Winkel (Winkel des Herunterfallens)
Y zwischen der Linie L1, die die Mittelstellung
von einer der Walzen 50 in die Breitenrichtung davon zeigt,
und der Linie 12, die die Stellung des Werkstücks 7 zeigt, welches
in der Mittelstellung der Walze 50 in Breitenrichtung davon
anzuordnen ist, in dem Weg wiedergegeben. Wenn eine Menge des Herunterfallens hoch
ist, dann wird ein fehlerhaftes Produkt aufgrund eines Oberflächendefekts
und eines Biegedefekts hergestellt.
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Bei
dem in der
japanischen ungeprüften Patentanmeldung,
Veröffentlichungsnummer
9-225502 , offenbarten
Maßwalzwerk
hat man jedoch herausgefunden, dass es eine Neigung gibt, die in
einem zweiten Weg, insbesondere bei einem Draht mit einem kleinen
Durchmesser (z.B. einen Draht mit einem Druchmessern von 7 mm oder
weniger) auftreten kann und es besteht die Gefahr, dass ein Biegedefekt demzufolge
bei einem dritten Weg auftreten kann.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hervoragende Oberflächeneigenschaft
bei einem Draht, der insbesondere einen kleinen Durchmesser aufweist,
durch ein Maßwalzverfahren
zu erhalten, welches durch wenigstens drei Gruppen von Walzwerken
mit vier Walzen, die in Reihe installiert sind, ausgeführt wird.
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Um
das obige Problem zu lösen,
ist ein wie in Anspruch 1 angegebenes Verfahren und ein Drahtmaßwerk wie
in Anspruch 5 angegeben, bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen
der jeweiligen Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Da
gemäß dieser
Erfindung der Mittelwinkel des Abschnitts zum Erzeugen eines vollkommenen Kreises
von jeder Walze auf dem ersten Weg von den abschließenden drei
Wegen auf weniger als 15° festgelegt
ist, und auch die freie Oberfläche
des Werkstücks
durch die Führungswalzen
der Walzenführung,
die auf der Eingangsseite des zweiten Weges installiert ist, gehalten
und geführt
wird, kann die Halte/Führungsfähigkeit
der Führungswalzen
der Walzenführung
für das
Werkstück
im Vergleich zu dem Fall, bei welchem der Mittelwinkel des Abschnitts zum
Formen eines vollkommenen Kreises von jeder Walze auf dem ersten
Weg auf wenigstens 15° festgelegt
wird, verbessert werden, wobei das Auftreten von Herunterfallen
auf dem zweiten Weg erschwert wird. Da der Mittelwinkel des Abschnitts
zum Formen eines vollkommenen Kreises von jeder Walze auf wenigstens
30° auf
dem zweiten Weg der abschließenden
drei Wege und auf wenigstens 45 auf dem abschließenden Weg festgelegt wird,
kann zusätzlich zu
dem obigen eine hervorragende Oberflächeneigenschaft bei einem resultierenden
Produkt erhalten werden.
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Da
bei dem Walzwerk mit vier Walzen eine Walze den Querschnitt des
Werkstücks
in dem Bereich von 90° aufnimmt,
ist der Mittelwinkel des Bogens 90° oder weniger, wenn eine bogenförmige Nut auf
der Außenumfangsfläche von
jeder Walze ausgebildet ist. Wenn dann der Mittelwinkel des Bogens
0° ist,
dann ist die Walze als die Flachwalze angordnet, deren Außenumfangsfläche keine
Nut aufweist. Demzufolge entspricht die bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wie in Anspruch 3 angegeben dem Fall, bei welchem der Mittelwinkel
(θ1) des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen
Kreises von jeder Walze auf dem ersten Weg auf 0° festgelegt ist.
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Bei
dem wie in Anspruch 1 definierten Verfahren wird es vorausgesetzt,
dass die Nut von jeder Walze aus einem Abschnitt zum Formen eines
vollkommenen Kreises und aus Austrittsabschnitte in dem ersten Weg
besteht. Die wie in Anspruch 3 definierte, bevorzugte Ausführungsform
bezieht sich auf den Fall, bei welchem die Flachwalze von θ1 = 0 als jede Walze bei dem ersten Weg benutzt
wird. Es sollte beachtet werden, dass ein Effekt zum Erschweren des
Auftretens von Herunterfallen bei dem Fall von θ1 =
0 höher
ist, als bei dem Fall von 0 < θ1 < 15°.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht, die ein Maßwalzverfahren
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert,
wobei jeweils (a) Walzen eines ersten Wegs A zeigt, (b) die Führungswalzen
einer Walzenführung
zeigt, die an der Einlassseite des zweiten Wegs B installiert sind,
(c) Walzen in dem zweiten Weg B zeigt und (d) Walzen in einem dritten
Weg C zeigt.
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2 ist
eine Ansicht, die eine Form der Nut der in der Ausführungsform
benutzten Walzen erläutert.
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3 ist
eine Ansicht, die eine Form der V-förmigen Nut, die an der Außenumfangsfläche der Führungswalzen
der bei der Ausführungsform
benutzten Walzenführung
ausgebildet ist, zeigt.
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4 ist
ein Graph, durch welchen ein Verhältnis zwischen einem Durchmesser
eines Produkts und eine Ereignisrate des Auftretens des Herunterfallens
bei einem zweiten Weg durch das Verfahren gemäß der Ausführungsform untersucht wird.
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5 ist
eine Ansicht, die Bitten-out, das bei einem konventionellen Verfahren
ein Problem ist, erläutert.
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6 ist
eine Ansicht, die ein Problem bei dem konventionellen Verfahren
erläutert.
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- 4
- Walze
beim ersten Weg
- 5
- Walze
beim zweiten Weg
- 6
- Walze
beim dritten Weg
- 4a,
5a, 6a
- Abschnitt
zum Formen eines vollkommenen Kreises der Nut
- 4b,
5b, 6b
- Austrittsabschnitt
der Nut
- 7
- Werkstück
- 71
- freie
Oberfläche
- 14
- Führungswalze
- 14a
- V-förmige Nut
- 14b
- Austrittsnut
- 41
- Tangentiallinie
an beiden Enden des Bogens, der als ein Abschnitt zum Formen eines
vollkommenen Kreises wirkt
- α
- Winkel
der V-förmigen
Nut
- β
- Winkel
zwischen geraden Linien, die den Austrittsabschnitt formen
- A
- erster
Weg
- B
- zweiter
Weg
- C
- dritter
Weg
- θ1
- Mittelwinkel
des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises der Walze beim
ersten Weg
- θ2
- Mittelwinkel
des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises der Walze beim
zweiten Weg
- θ3
- Mittelwinkel
des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises der Walze beim
dritten Weg
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Beste Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
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1 ist eine Ansicht, die ein Maßwalzverfahren
entsprechend der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert,
wobei jeweils (a) Walzen eines ersten Wegs A zeigt, (b) die Führungswalzen einer
Walzenführung
zeigt, die an der Einlassseite des zweiten Wegs installiert sind,
(c) Walzen in dem zweiten Weg B zeigt und (d) Walzen in einem dritten Weg
C zeigt.
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Bei
der Ausführungsform
sind drei Gruppen von Walzwerken mit vier Walzen in Reihe entlang
einer Wegstrecke installiert. Die jeweiligen Walzwerke mit vier
Walzen enthalten zwei Paare von vier Walzen 4, 5 und 6,
die jeweils radial dazu angeordnet sind. Nuten sind an den Außenumfangsflächen der
jeweiligen Walzen 4-6 ausgebildet und bestehen
aus bogenförmigen
Abschnitten zum Formen eines vollkommenen Kreises 4a, 5a, 6a,
die an den Mittelstellungen der Walzen ausgebildet sind und Austrittsabschnitten 4b, 5b, 6b,
die an den rechten und linken Seiten davon ausgebildet sind.
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2 zeigt
die Formen der Nuten der jeweiligen Walzen 4-6.
Bei den jeweiligen Walzen 4-6 sind die Austrittsabschnitte 4b bis 6b der
Nuten durch geraden Linien geformt, welche als Tangentiallinien 41 in
Bezug zu beiden Enden der Bögen
wirken, die die Abschnitte 4a-6a zum Formen eines
vollkommenen Kreises bilden. Das heisst, in den Nuten sind die Austrittsmengen
der Austrittsabschnitte 4b-6b auf 90° festgelegt.
Außerdem
haben die Bögen,
die als die Abschnitte zum Formen eines vollkommenen Kreises 4a-6a der
Nuten wirken, einen Radius R, der derart festgelegt wird, um ungefähr gleich
zu dem Radius eines Werkstücks 7 zu
dem Zeitpunkt, bei welchem es in den jeweiligen Weg eingeführt ist,
zu sein. Das heisst, dass das Werkstück 7 gewalzt worden
ist, um eine ungefähre
kreisförmige
Querschnittsform zu erhalten, bevor es in den ersten Weg A eingeführt wird.
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Wie
in 1(a) gezeigt, ist das Walzwerk
mit vier Walzen für
den ersten Weg A derart angeordnet, so dass die zwei Paare der Walzen
Walzrichtungen haben, die jeweils in eine senkrechte Richtung und
in eine horizontale Richtung festgelegt sind. Außerdem hat der Abschnitt zum
Formen eines vollkommenen Kreises 4a, der die Nut von jeder
Walze 4 bildet, einen Mittelwinkel θ1,
der auf 15° oder
weniger festgelegt ist.
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Wie
in 1(b) gezeigt, ist die Walzenführung an
der Einlassseite des zweiten Wegs zum Halten des Werkstücks 7 durch
die vier Führungswalzen 14 installiert.
Das Werkstück 7 wird
in den zweiten Weg eingeführt,
während
die Oberfläche
(freie Oberfläche) 71 davon,
die in dem ersten Weg nicht gewalzt wurde, durch die Führungswalzen 14 der
Walzenführung
gehalten wird.
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Wie
in 3 gezeigt, hat jede der Führungswalzen 14 eine
V-förmige
Nut 14a, die an der Außenumfangsfläche davon
ausgebildet ist, und die Oberfläche
der V-förmigen
Nut 14a wirkt als eine Halte/Führungsfläche für das Werkstück 7.
Eine Austrittsnut 14b ist auf dem Boden (Mittelabschnitt
in Richtung der Drehachse der Führungswalze 14)
der V-förmigen
Nut 14a ausgebildet. Es ist zu beachten, dass eine Tiefe
H der V-förmigen
Nut 14a gemäß eines
Durchmessers des Werkstücks
auf eine geeignete Größe festgelegt
ist.
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Ein
Winkel α der
V-förmigen
Nut 14a von jeder Führungswalze 14 wird ähnlich wie
der Winkel β von 2 festgelegt.
Der Winkel β ist
der Winkel zwischen den geraden Linien (die oben genannten Tangentiallinien 41),
welche den Austrittsabschnitt 4a zwischen benachbarten
Walzen 4 in dem ersten Weg bilden. Ein Verhältnis zwischen
dem Winkel β und dem
Mittelwinkel θ von
jedem Abschnitt zum Formen eines vollkommenen Kreises 4a-6a der
Walzen ist auf β = θ + 90° festgelegt
und ein kleinerer Winkel θ führt zu einem
kleineren Winkel β.
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Die
Führungswalzen 14 sind
derart angeordnet, so dass die Oberfläche (freie Oberfläche) 71 des Werkstücks 7,
die in dem ersten Weg nicht gewalzt wird, durch die Bodenabschnitte
der V-förmigen
Nuten 14a gehalten werden.
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Da
der Winkel α der
V-förmigen
Nut 14a von jeder Führungswalze 14,
der ähnlich
wie der Winkel β des
ersten Wegs festgelegt wird, durch Festlegen des Mittelwinkels θ1 des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen
Kreises 4a von jeder Walze 4 in dem ersten Weg
auf einen kleinen Wert von weniger als 15° verringert wird, kann das Werkstück 7 demzufolge
sicher gehalten werden, auch wenn dessen Durchmesser gering ist.
Als ein Ergebnis wird es schwierig, dass das Herunterfallen bei
dem Werkstück 7 in
dem zweiten Weg eintritt.
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Die
Walzenführung
kann auf jede beliebige Art und Weise ausgebildet werden, sofern
der Winkel α der
V-förmigen
Nut
14a von jeder Führungswalze
14 ähnlich wie
der oben genannte Winkel β festgelegt wird
und die Oberfläche
(freie Oberfläche)
71 des Werkstücks
7,
die in dem ersten Weg nicht gewalzt wird, durch die Walzenführung gehalten
und geführt wird.
Ein Beispiel der Führungswalze,
die wie oben beschrieben angeordnet ist, wird in der
japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
8-229609 veranschaulicht.
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Wie
in 1(c) gezeigt, ist das Walzwerk
mit vier Walzen für
den zweiten Weg (der Weg vor dem abschließenden Weg) derart angeordnet,
so dass die zwei Paare der Walzen 5 davon Walzrichtungen
haben, die jeweils in eine 45° zu
einer horizontalen Richtung geneigten Richtung festgelegt sind.
Der Abschnitt zum Formen eines vollkommenen Kreises 5a, der
die Nut von jeder Walze 5 bildet, hat ferner einen Mittelwinkel θ2, der auf wenigstens 30° festgelegt ist.
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Wie
in 1(d) gezeigt, ist das Walzwerk
mit vier Walzen für
den dritten Weg (abschließender Weg)
derart angeordnet, so dass die zwei Paare der Walzen 6 davon
Walzrichtungen haben, die jeweils in eine senkrechte Richtung und
eine horizontale Richtung festgelegt sind. Der Abschnitt zum Formen
eines vollkommenen Kreises 6a, der die Nut von jeder Walze
bildet, hat ferner einen Mittelwinkel θ3,
der auf wenigstens 45° festgelegt
ist.
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Walzen
wurde durch das oben genannte Walzwerk unter den folgenden Bedingungen
durchgeführt
und ein Verhältnis
zwischen einem Durchmesser eines Produkts (Drahtdurchmesser kurz nachdem
es den dritten Weg verlassen hat) und eine Ereignisrate des Herunterfallens
beim zweiten Weg wurde untersucht.
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Der
Mittelwinkel θ1 des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen
Kreises 4a von jeder Walze 4 in dem ersten Weg,
wurde auf 0°,
12°, 15° und 18° geändert. Das
heisst, dass bei dem Fall des Mittelwinkels θ1 =
0 eine Flachwalze als die Walze 4 benutzt wurde. Der Winkel α (θ1 + 90°)
der V-förmigen Nut 14a von
jeder Führungswalze 14 wurde
jeweils auf 90°,
102°, 105° und 108° festgelegt.
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Der
Mittelwinkel θ2 des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen
Kreises 5a von jeder Walze 5 bei dem zweiten Weg
wurde auf einen konstanten Winkel von 30° festgelegt und der Mittelwinkel θ3 des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises 6a von
jeder Walze 6 in dem dritten Weg, wurde auf einen konstanten
Winkel von 45° festgelegt.
Als das Werkstück 7 zum
Einführen
in den ersten Weg wurde ein fast kreisförmiger Draht benutzt, der durch
eine Vielzahl von in Reihe installierten Walzwerken mit zwei Walzen
gewalzt wurden, die vor dem ersten Weg, entlang der gleichen Wegstrecke als
der erste Weg, installiert wurden.
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Die
Ereignisrate des Herunterfallens wurde durch Bestimmen eines Herunterfallwinkels
Y von wenigstens 5°,
wie in 6 gezeigt, als „Ereignis des Herunterfallens" berechnet. Die Ergebnisse
der Untersuchung sind in dem Graph von 4 gezeigt.
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Wie
aus dem Graph ersichtlich, kann die Ereignisrate des Herunterfallens
beim zweiten Weg, wenn das Produkt einen Durchmesser von 7 mm oder
weniger aufweist, durch Festelegen des Mittelwinkels θ1 des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen
Kreises 4a von jeder Walze in dem ersten Weg auf weniger
als 15°,
reduziert werden.
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Insbesondere
ist ersichtlich, dass die Wirkung erhöht wird, wenn der Mittelwinkel θ1 12° oder weniger
ist.
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Deshalb
kann eine hervorragende Oberflächeneigenschaft
bei einem resultierenden Produkt durch Benutzung des oben genannten
Walzwerks und durch Festlegen des Mittelwinkels θ1 des
Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises 4a von
jeder Walze 4 in dem ersten Weg auf weniger als 15°, des Winkels α der V-förmigen Nut 14a von
jeder Führungswalze 14 auf
weniger als 105° gemäß dem Mittelwinkel θ1, des Mittelwinkels θ2 des
Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises 5a von
jeder Walze 5 beim zweiten Weg auf 30° und des Mittelwinkels θ3 des Abschnitts zum Formen eines vollkommenen
Kreises 6a von jeder Walze 6 bei dem dritten Weg
auf 45°,
erhalten werden.
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Wenn
ein kleinerer Mittelwinkel für
den Abschnitt zum Formen eines vollkommenen Kreises festgelegt wird,
der die Nut von jeder Walze bildet, dann kann die freie Größenordnung
beim Maßwalzen
erhöht
werden. Die freie Größenordnung
kann somit durch Festlegen des Mittelwinkels θ1 des
Abschnitts zum Formen eines vollkommenen Kreises 4a von
jeder Walze 4 bei dem ersten Weg auf weniger als 15° im Vergleich
zu einem Fall, bei welchem der Mittelwinkel θ1 auf
15° oder
mehr festgelegt ist, erhöht
werden.
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Es
soll beachtet werden, dass während
die freie Oberfläche 71 des
Werkstücks 7 durch
die zwei Gruppen der Führungswalzen 14 als
die Walzenführung
bei der Ausführungsform
gehalten und geführt wird,
so kann die freie Oberfläche
des Werkstücks 7 durch
eine Gruppe von zwei Führungswalzen
gehalten und geführt
werden.
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Während die
drei Gruppen der Walzwerke mit vier Walzen benutzt werden, und die
Walzrichtungen der benachbarten Walzwerke mit vier Walzen bei der
Ausführungsform
zueinander unter 45° geneigt sind,
so ist das Verfahren gemäß der folgenden
Erfindung nicht darauf beschränkt.
Wenn die Walzrichtungen einer Vielzahl von Gruppen von Walzwerken
mit vier Walzen unter 45° zueinander
geneigt sind, dann wird der Abschnitt des Werkstücks, welcher in dem vorangegangenen
Weg nicht gewalzt wurde, hauptsächlich
gewalzt und ein Unterschied des Durchmessers eines resultierenden
Drahtes kann verringert werden. Es ist somit auch bei dem Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bevorzugen, dass die Walzrichtungen von wenigstens
der drei installierten Gruppen der Walzwerke mit vier Walzen, wie
bei der Ausführungsform
unter 45° geneigt
sind.
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Während drei
Gruppen von Walzwerken mit vier Walzen bei der Ausführungsform
benutzt werden, so ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht
darauf beschränkt
und wenigstens vier Gruppen der Walzwerke mit vier Walzen können benutzt werden.
In diesem Fall wird der Mittelwinkel und dergleichen des Abschnitts
zum Formen eines vollkommenen Kreises von jeder Walze des Walzwerks
mit vier Walzen bei den abschließenden drei Wegen gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung festgelegt und die des Walzwerks mit
vier Walzen, die den abschließenden
drei Wegen vorgelagert sind, können
auf geeignete Weise festgelegt werden.
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Wie
oben beschrieben kann bei dem Maßwalzverfahren gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung, welches durch Installieren von wenigstens
drei Gruppen der Walzwerke mit vier Walzen in Reihe durchgeführt wird,
eine hervorragende Oberflächeneigenschaft
erhalten werden, während hoher
freier Größenbereich
erhalten wird, auch wenn ein Draht einen Durchmesser von 7,0 mm
oder weniger hat.