Uber das Warmwalzen fur die Breitenabnahme der ...

KURENAI : Kyoto University Researc
Title
Uber das Warmwalzen fur die
stranggegossenen Brammen
Breiten
Author(s) Takuda, Hirohiko
Citation Kyoto University ( 京 都 大 学 )
Issue Date 1984-11-24
URL
http://hdl.handle.net/2433/74549
Right
Type
Thesis or Dissertation
Textversion author
Kyoto University

Uber das Warmwalzen
für die Breitenabnahme
der stranggegossenen Brammen
Hirohiko
von
Takuda
1984

Uber das Warmwalzen
für die Breitenabnahme
der stranggegossenen Brammen
Hirohiko
von
Takuda
1984

VORWORT
Die vorliegende Dissertation wurde von Herrn Professor
Dr_-Ing. J. Kokado angeregt. An dieser Stelle möchte ich
ihm für die freundliche Betreuung der Arbeit danken.
Mein aufrichtiger Dank gilt auch den Herren a.o. Professor
Dr.-Ing. N. Hatta und Dr.-Ing. K. Mori für ihre wertvollen
Hinweise bei der Durchführung der Forschung.
Nicht minder sei dem Kultusministerium für die finanzielle
Unterstützung der Arbeit gedankt.

INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1. EINLEITUNG
1
1.1.
Bedeutung der Breitenabnahme der stranggegossenen
Brammen beim Warmwalzen vor
der
Warmbreitbandstraße
1
1.2.
Bisherige
Forschungsergebnisse
3
1.3.
Zweck und Inhalt dieser Arbeit
7
2. EXPERIMENT UND ANALYSE ÜBER DAS VERTIKALWALZEN
DER BRAMMEN MIT FLACH- UND KALIBERWALZE
10
2.1.
Einleitung
10
2.2.
Versuchsmethode
10
2.3.
Berechnungsverfahren
13
2.3.1.
Ansatz der Grundgleichungen für das in
der Rechnung benutzte starr-plastische
Finite-Elemente-Verfahren
13
2.3.2.
Berücksichtigung der Abhängigkeit der
Materialsfließspannung von der Dehnung
und von der Dehngeschwindigkeit
15
2.3.3.
Die für die Rechnung benutzten räumlichen
finiten Elemente
17
2.3.4.
Rechenmodell für das Vertikalwalzen
mit Flach- und Kaliberwalze
19
2.4. Experimentelle und analytische Ergebnisse
23
2.4.1.
Querschnittform der Bramme nach dem
Vertikalwalzen
23
2.4.2.
Einfluß der Abhängigkeit der Materialsfließspannung
von der Dehnung und von
der Dehngeschwindigkeit auf die Hundeknochenform
27

Seite
2.4.3.
Walzkraft und Walzmoment beim Vertikalwalzen
28
2.4.4.
Walzeigenschaft beim Horizontalwalzen
des hundeknochenförmigen Walzgutes
30
2.4.5.
Anwendung des anlytischen Verfahrens
über das Vertikalwalzen auf die praktischen
Stahlbrammen
32
2.5.
Zusammenfassung
35
3. EXPERIMENT UND ANALYSE ÜBER DAS HORIZONTALWALZEN
DES HUNDEKNOCHENFÖRMIGEN WALZGUTES
37
3.1.
Einleitung
37
3.2.
Versuchs- und Berechnungsverfahren
37
3.2.1.
Versuchsverfahren
37
3.2.2.
Berechnungsverfahren
38
3.3.
Experimentelle und analytische Ergebnisse
41
3.3.1.
Experimentelle Ergebnisse über die
Wirkung des Hundeknochendickenverhältnisses
und des Gipfelstellenverhältnisses
auf den Walzvorgang
41
3.3.2.
Vergleich zwischen den experimentellen
und analytischen Ergebnissen
44
3.3.3.
Rechnerische Ergebnisse über die Wirkung
des Hundeknochendickenverhältnisses und
des Gipfelstellenverhältnisses auf den
Walzvorgang
45
3.4.
Zusammenfassung
48
4. VERTEILUNG DER IM WALZGUT HERVORGERUFENEN SPAN-
NUNGEN BEIM BREITENABNAHMENPROZESS
4.1. Einleitung
49
49

Seite
4.2. Versuchs- und Berechnungsverfahren
49
4.2.1
Versuchsmethode
49
4.2.2.
Rechnerische
Methode
50
4.3.
Experimentelle und berechnete Ergebnisse
52
4.3.1.
Spannungsverteilung während des Vertikalwalzens
mit Kaliberwalze
52
4.3.2.
Spannungsverteilung während des Horizontalwalzens
des hundeknochenförmigen
walzgutes
56
4.3.3.
Einfluß der Form der Vertikalwalze auf
die
Spannungsverteilung
58
4.3.4.
Einfluß der Größe der Breitenabnahme
auf die Spannungsverteilung
62
4.5.
Zusammenfassung
63
5. EINFLUSS DES WALZENDURCHMESSERS UND DER BRAMMEN-
BREITE AUF DIE WALZEIGENSCHAFTEN BEIM WALZEN FÜR
DIE BREITENABNAHME DER BRAMMEN
65
5.1.
Einleitung
65
5.2.
Versuchsmethode
65
5.3.
Versuchsergebnisse und Betrachtung
66
5.3.1.
Einfluß des Walzendurchmessers auf die
Walzeigenschaften
66
5.3.2.
Einfluß der Brammenbreite auf die
Walzeigenschaften
71
5.3.3.
Berechnung der Walzeigenschaften beim
Vertikalwalzen der Stahlbrammen mit dem
Finite-Elemente-Verfahren
76
5.4.
Zusammenfassung
80

Seite
6. EINFLUSS DER TEMPERATURVERTEILUNG IM WALZGUT
AUF DIE HUNDEKNOCHENFORM BEIM VERTIKALWALZEN
82
6.1.
6.2.
Einleitung
Experimentelle und rechnerische Methode
82
83
6.2.1.
Experimentelle
Methode
83
6.2.2.
Rechnerische
Methode
84
6.3.
Experimentelle und rechnerische Ergebnisse
85
6.4.
6.5.
Betrachtung
Zusammenfassung
90
92
7. FORMÄNDERUNG DER BRAMMEN UND KRAFTBEDARF BEIM
MEHRSTUFIGEN WALZEN FÜR DIE BREITENABNAHME
94
7.1.
Einleitung
94
7.2.
Versuchsmethode
94
7.3.
Experimentelle
Ergebnisse
97
7.3.1.
Veränderung der Querschnittform des
7.3.2.
Walzgutes im ständigen Umformungsbereich
Veränderung der Länge des Schopf-Endes
102
97
7.3.3.
Veränderung des Walzmomentes und der
Walzkraft
104
7.4.
Zusammenfassung
106
8. EINWIRKUNG DES WALZENS FÜR DIE BREITENABNAHME
AUF DIE MAKROSTRUKTUR UND AUF DIE MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN DER STRANGGEGOSSENEN BRAMMEN
108
8.1.
8.2.
8.3.
Einleitung
Versuchsmethode
Versuchsergebnisse und Betrachtung
108
109
111
8.3.1. Änderung der Querschnittform des Walzgutes
beim V.H-Walzen
111

Seite
8.3.2.
Einfluß des Walzens für die Breitenabnahme
auf die Makrostruktur
113
8.3.3.
Änderung der mechanischen Eigenschaften
des
Walzgutes
116
8.4.
Zusammenfassung
119
9. ZUSAMMENFASSUNG 121
SCHRIFTTUM 128

- 1
1, EINLEITUNG
1.1. Bedeutung der Breitenabnahme der stranggegossenen
Brammen beim Warmwalzen vor der Warmbreitbandstraße
Das erstmals im Jahre 1960 für Stahl praktisch angewendete
Stranggießverfahren wurde in den letzten Jahren technisch
stark verbessert. Das Verhältnis des durch das Stranggießverfahren
erzeugten Rohstahls zur gesamten Rohstahlerzeugung
nimmt von Jahr zu Jahr zu, besonders stark in Japan. Dies
kommt erstens daher, daß das Ausbringen beim Stranggießverfahren
über 10 % höher ist als beim Blockverfahren, und
zweitens daß sein Energieverbrauch etwa 200 L 250.10' kcal/
t-RS geringer ist. Ferner ist zu erwähnen, daß die Qualität
der stranggegossenen Brammen besser ist als die der nach dem
Blockverfahren erzeugten Brammen. Zum Beispiel hat das aus
stranggegossenen Brammen warmgewalzten Stahlband eine geringere
Streuung der Härte und der Festigkeit und eine größere
Festigkeit zur übergangstemperatur als das Stahlband, das
aus den nach dem Blockverfahren erzeugten Brammen warmgewalzt
ist. Früher wurde die nach dem Stranggießverfahren gewonnenen
Brammen zunächst einmal auf die Zimmertemperatur abgekühlt,
damit die Schrammen auf ihrer Oberfläche abgehobelt werden
können. Durch die technische Entwicklung wurde aber die Oberflächenqualität
so verbessert, daß dieser Vorgang unnötig
wurde.
Daher werden heute die Brammen für die Warmbreitbandstraße
meistens, über 90 % in Japan, im Strangguß hergestellt. In

- 2 -
der Warmbreitbandstraße sind Brammen mit verschiedenen Breiten
erforderlich. Sie werden gewöhnlich durch die Veränderung
der Kokillenbreite während des Gießens erzeugt. Es ist jedoch
günstiger, die Brammen mit gleichbleibender Breite und Dicke
strangzugießen, um die Gießgeschwindigkeit konstant zu halten.
Dies erleichtert die Abstimmung auf die Geschwindigkeit der
Stahlerzeugung, die Kontrolle der Brammenqualität, die Automatisierung
und die Vereinfachung des Stranggießverfahrens
und nicht zuletzt erhöht es das Ausbringen der Brammen.
Deshalb hat man sich bemüht, Vorbrammen mit beliebiger Breite
aus einem mit konstanter Breite vergossenen Strang durch Vertikal-
und Horizontalwalzen herzustellen. Im Jahre 1980 wurde
schließlich ein solches Verfahren mit Erfolg in Japan (Nippon
Steel Corporation, Hütte-Oita) festgestellt. Und zwar werden
die mit einer maximalen und konstanten Breite von 1900 mm
und mit einer Dicke von 280 mm in drei Stranggießanlagen erzeugten
Brammen durch die Anlage der Breitenabnahme mit den
zwei Vertikalwalzen und dazwischen befindlichen Horizontalwalze
zur Vorbrammen mit einer beliebigen Breite von 1900 mm
bis auf 750 mm gewalzt, mit einer Walzgeschwindigkeit von
etwa 1,0 m/s. Die Erzeugungsfähigkeit der Vorbrammen nach
diesem Verfahren ist drei- bis viermal größer als die der
einzelnen Stranggießanlage mit zwei Stränge. Dies bedeutet,
daß das Verfahren wirtschaftlich ungünstig ist, wenn die Anzahl
der Stranggießanlage weniger zwei ist. In diesem Falle
sollte man die Kokillenbreite ändern, wenn man die Breite der
Brammen groß ändern will, und sollte man die Brammenbreite
durch eine vor der Vorstraße der Warmbreitbandstraße neu ge-

- 3 -
bauten Vertikalwalze ändern, wenn man die Breite der Brammen
um weniger als 300 mm abnehmen will.
Es sind beim Planen solch einer Anlage wichtige und schwierige
Fragen, welche Leistung der Motor haben soll, welche
Form und welchen Durchmesser die Vertikalwalze haben soll
und wie sich die Verteilung der Spannungen im Walzgut durch
die Walzbedingungen verändert.
1.2. Bisherige Forschungsergebnisse
Wenn die Bramme durch die Vertikalwalze in der Breitenrichtung
gewalzt wird, verdicken sich die Brammenseiten, und ihre Querschnitt
nimmt die sogenannte "Hundeknochenform" an. Daher ist
das Horizontalwalzen erforderlich, um die Bramme wieder zu
ebenen, dadurch wird jedoch die Brammenbreite wieder etwas
ausgebreitet. Das Umformverhalten der Brammen läßt sich für
diese Fälle nicht anhand der bisherigen Walztheorien1'2)diskutieren.
Das Walzen der Brammen in ihrer Breitenrichtung unterscheidet
sich in der Walzgeometrie vom Flachwalzen durch ein wesentlich
geringes Walzspaltverhältnis, meistens viel kleiner als 1,0,
worunter hier das Verhältnis der gedrückten Länge im Walzspalt
zur eingestellten Walzgutbreite zu verstehen ist. Das Walzspaltverhältnis
beim Block- und manchmal Dickplattenwalzen hat
einen Wert von etwa 1,0. Deswegen müssen die Untersuchungsergebnisse
über diese beiden Walzverfahren für die Untersuchung
des Vertikalwalzens nützlich sein.
Die Walzkraft beim Dickplattenwalzen wurde bisher mit einigen

- 4 -
Berechnungsmethoden, die z.B. von Saito, Nakajima,) Macgregor)
usw. unter Berücksichtigung des sogenannten "Peening Effect"
ergriffen wurden, berechnet.
Die Walzkraft beim Blockverfahren, wobei das Walzgut horizontal-
und vertikalgewalzt wird, wurde berechnet anhand der
Walzkraftfunktion, die aus der Berechnungsmethode beim Dickplattenwalzen
herausgezogen und durch die Betriebsdaten kompensiert
worden war. Diese Berechnungsmethoden sind aber auf
der bisherigen Walztheorie im Fall der Platte begründet und
deshalb für das Vertikalwalzen nur schlecht anwendbar.
Zur Berechnung der Ausbreitung des Materials beim Dickplattenwalzen
sind einige rechnerischen Modelle von Yanagimotö; Gokyu
8)
et al. und in den letzten Jahren von Kihara et9ä1.; Kato et a±.
usw. vorgeschlagen worden. Es ist jedoch unmöglich, daß man das
Umformverhalten von Brammen beim Vertikalwalzen und beim Horizontalwalzen
des Walzgutes mit einer Hundeknochenform anhand
der obigen vorgeschlagenen Modelle ermittelt.
Es bestand daher die Notwendigkeit, auf einem neuen Gesichtspunkt
über das Umformverhalten des Walzgutes und über die
Walzeigenschaften, nämlich die Walzkraft, das Walzmoment usw.,
beim Warmwalzen der Brammen in ihrer Breitenrichtung zu untersuchen.
Nagata et2äi. und Saito et4äi. haben ungefähr gleichzeitig
die experimentellen Untersuchungen über das Umformverhalten
der Brammen beim Vertikal- und Horizontalwalzen mit Flachwalze
durchgeführt, und Saito et al. haben eine empirische Gleichung
zu den Walzeigenschaften vorgeschlagen.
Kurz danach haben Pawelski et al.eine Untersuchung über die

- 5 -
Möglichkeit und Grenze der Umformung in Breitenrichtung beim
Warm-Flachwalzen
berichtet.
Nagata et7äi. und Watanabe et ai.haben eine ähnliche experimentelle
Untersuchung über das Umformverhalten des Walzgutes
beim Kaliberwalzen durchgeführt.
Eine analytische Forschung über die Walzkraft wurde seit 1977
20)
angefangen. Nämlich haben Watanabe et al. unter der Annahme,
daß die Bramme in ihrer Breitenrichtung ins Umform- und ins
Nicht-Umformbereich eingeteilt werden könne, eine die Walzkraft
beim Vertikalwalzen mit Flachwalze gebende Berechnungs-
21)
gleichung aufgestellt. Nagata et al. haben eine Berechnungsgleichung
zur Walzkraft beim Horizontalwalzen der hundeknochenförmigen
Brammen unter der Annahme gegeben, daß die Walzkraft
der hundeknochenförmigen Bramme mit der jener zwei rechteckigen
Teile gleich sei, die einen gleichwertigen Flächenraum haben
22)
mit den Hundeknochenteile der Bramme. Suzuki et al. haben auch
eine Berechnungsgleichung zur Walzkraft beim Vertikalwalzen
mit kaliberwalze unter der Annahme gegeben, daß die an die
Kaliberwand wirkende Kraft mit der an den Kaliberboden wirkenden
durchschnittlichen Kraft gleich sei.
Jedes des Berechnungsergebnisses aus diesen Gleichungen stimmt
mit jedem entsprechenden experimentellen Ergebnis nur schlecht
überein und zeigt manchmal über 20 % Fehler.
Einige allgemeine Vorausberechnungsmodelle des Umformverhaltens
23)
und der Walzeigenschaften der Bramme wurde von Hino et al.,
24%27)28)
Tanaka et al. und Hamauzu et al. durch die aufgrund der bisherigen
Walztheorien vorgenommene Regressionsanalyse der zahlreichen
Untersuchungsergebnisse vorgeschlagen. Jedes dieser

- 6 -
Modelle zeigt gute Übereinstimmung mit den Berechnungen im
Bereich der dem Modell entsprechenden experimentellen Bedingungen.
Aber wenn sich die experimentellen Bedingungen ändern,
gelangt man natürlich zu schlechtem Ergebnis.
Tanaka et al. und Hamauzu et al. haben über den Wirkungsgrad
der Zugspannung zwischen den Gerüsten auf die Umformung und
auf die Walzkraft in der Tandemstraße untersucht. In letzter
Zeit sind auch die im Betrieb geschehenden Probleme berichtet
worden.
Beim Vertikalwalzen der Brammen wird der sogenannte Fischschwanz
durch die am Kopf- und Fußende der Brammen erzeugte unständige
Umformung gebildet, und er ruft die Abnahme der Aus-
beute hervor?'35) Dies ist ein großes Problem im Betrieb. Um
die Abnahme der Ausbeute zu vermeiden, haben sich einige praktische
Maßnahmen entwickelr6ti47)
Die Ergebnisse in den oben angegebenen experimentellen Berichten
sind nur unter den jede Untersuchung voraussetzenden Bedingungen
gültig und haben keine allgemeine Gültigkeit. Dies
kommt erstens daher; daß die Forschungsergebnisse anhand der
nur im Fall der zweidimensionalen Umformung gültigen Walztheorie
gebracht waren oder durch die Regressionsanalyse in einer
empirischen Gleichung geordnet waren, und zweitens daß jeder
Untersuchungsbereich zu eng war; um die allgemeine Beeinflussung
der Walzbedingungen auf das Umformverhalten und auf die
Walzeigenschaften in Erwägung zu ziehen.
Daher stand es ungeduldig zu erwarten, daß die grundsätzlichen
und anwendbaren Untersuchungen über das Vertikal- und Horizon-

- 7 -
tal-Warmwalzen der Brammen durchgeführt werden und dadurch die
Anleitung zur Planung solch einer Anlage gegeben wird.
1.3. Zweck und Inhalt dieser Arbeit
Die Wichtigkeit der Untersuchung über die Breitenabnahme der
Brammen wird in den letzten Jahren größer mit der wachsenden
Erzeugung der stranggegossenen Brammen und mit der Entwicklung
der unmittelbaren Walzungsmethode, mit der die stranggegossenen
Brammen ohne Anwendung des Heizofens in die Warmbreitbandstraße
gefördert werden können. Infolgedessen wurde eine Reihe von den
Untersuchungen über das Walzen der Brammen in ihrer Breitenrichtung
durchgeführt und daraus kamen zahlreiche Erfolge.
Aber noch bleiben viele Probleme offen, um diese Walzungsmethode
zum Betrieb zu bringen, wie sie in 1.2. dargestellt
wurden.
Unter Berücksichtigung dieser Situationen wurde eine experimentelle
und analytische Untersuchung durchgeführt, um die
unklaren Punkte zu erklären und die benutzbaren Unterlagen
zur Planung einer praktischen
Anlage beizubringe8ti63)
Nämlich wurde der Einfluß der Gestalt der Vertikalwalze, des
Walzendurchmessers, der Brammenbreite und der Brammentemperatur
auf das Umformverhalten der Brammen und auf die Walzeigenschaften,
i.e. die Walzkraft, das Walzmoment und die Innenspannungen,
anhand der Aluminiumplatten, der Plasticine-Platten,
und der Stahlplatten experimentell untersucht. Gleichzeitig
wurde eine analytische Untersuchung über das Umformverhalten
der Brammen und über die Walzeigenschaften nach dem starr-

- 8 -
plastischen Finite-Elemente-Verfahren unter Berücksichtigung
der Abhängigkeit der Fließspannung des Walzgutes von der Dehnung,
von der Dehngeschwindigkeit und von der Temperaturverteilung
im Walzgut durchgeführt.
Der Inhalt der Untersuchung wird in den folgenden sieben Kapiteln
ausführlich geschrieben, und die erbrachten Ergebnisse
werden im Kapitel 9 zusammengefaßt.
Im zweiten Kapitel wird der Walzvorgang beim Vertikalwalzen
mit Flach- und Kaliberwalze untersucht. Und zwar wird die
Wirkung der Größe der Breitenabnahme und der Gestalt der Walze
auf die Hundeknochenform, auf die Walzkraft, auf das Walzmoment
und auf die Ausbreitungsgröße beim nachfolgenden Horizontalwalzen
wird experimentell untersucht. Gleichzeitig wird ein
rechnerisches Modell aus starr-plastischen finiten Elementen
zum Ermitteln des Walzvorganges beim Vertikalwalzen vorgeschlagen,
und das rechnerische Ergebnis wird im Vergleich mit den
gemessenen Werten dargestellt.
Im dritten Kapitel wird ein rechnerisches Modell zum Ermitteln
des Walzvorganges beim Horizontalwalzen des hundeknochenförmigen
Walzgutes vorgeschlagen, und der Zusammenhang zwischen der
Hundeknochenform und dem Walzvorgang wird experimentell und
analytisch
untersucht.
Im vierten Kapitel werden die durch das Vertikal- und Horizontalwalzen
hervorgerufenen Spannungen im Walzgut experimentell
und nach dem im zweiten und dritten Kapitel dargestellten Verfahren
rechnerisch untersucht.
Im fünften Kapitel wird der Einfluß des Walzendurchmessers
und der Brammenbreite auf den Walzvorgang beim Vertikal- und

- 9 -
Horizontalwalzen
untersucht.
Im sechsten Kapitel wird der Einfluß der Walzgutstemperatur,
besonders der Einfluß der Temperaturverteilung im Walzgut in
der Breitenrichtung, auf das Umformverhalten beim Vertikalwalzen
untersucht.
Im siebten Kapitel wird die Veränderung der Brammenform und
der erforderlichen Walzleistung beim mehrstufigen Walzen mit
verschiedenen Stichplänen experimentell untersucht.
Im achten Kapitel wird die Einwirkung des Walzens für die
Breitenabnahme auf die Makrostruktur und auf die mechanischen
Eigenschaften des Walzgutes, besonders der Brammenseiten, worauf
sich die Formänderung beim Vertikal- und Horizontalwalzen
konzentriert, experimentell untersucht.

- 10 -
2. EXPERIMENT UND ANALYSE ÜBER DAS VERTIKALWALZEN DER BRAMMEN
MIT FLACH- UND KALIBERWALZE
2.1. Einleitung
In diesem Kapitel werden zunächst die Ergebnisse des Modellversuches
über das Vertikalwalzen berichtet, das anhand der
Flachwalze und der Kaliberwalzen mit dreiartigen Kaliberwinkeln
durchgeführt wurde, um hauptsächlich die Zusammenhänge
der Breitenabnahme mit dem Umformverhalten der Brammen, der
Walzkraft und dem Walzmoment zu erklären. Zweitens wird ein
rechnerisches Modell aus starr-plastischen finiten Elementen
zum Ermitteln des Umformverhaltens von Brammen beim Vertikalwalzen
unter Berücksichtigung der Abhängigkeit der Materialsfließspannung
von der Dehnung und von der Dehngeschwindigkeit
vorgeschlagen. Die Gültigkeit des hier vorgeschlagenen rechnerischen
Modells wird im Vergleich mit den experimentellen
Ergebnissen
bestätigt.
2.2. Versuchsmethode
Als Walzgut wurden Aluminiumplatten mit einer Breite von 85
mm und einer Dicke von 12 mm benutzt. Diese Größe entspricht
etwa 1/20 der praktisch stranggegossenen Brammen mit einer
Breite von 1800 mm und einer Dicke von 250 mm. Das Walzgut
wurde im Heizofen auf eine Temperatur von 500°C erwärmt und
dann gewalzt. Die Fließspannung c des benutzten Werkstoffes
bei dieser Temperatur wurde gemessen und mit der folgenden

- 11 -
Gleichung
dargestellt:
a = 20,6•E°,12.£0,15 in N/mm2( 2-1 )
Darin ist s die Vergleichsdehnung und s die Vergleichsdehngeschwindigkeit.
Die Gleichung zeigt, daß sich die Fließspannung
der benutzten Aluminiumplatten mit der Dehnung und
der Dehngeschwindigkeit genau so ähnlich verändert wie bei
dem erwärmten Stahle, und daß deshalb das Werkstoff zum
Ersatzmodellstoff für den Stahl geeignet ist.
Als Vertikalwalze wurden die in Bild 2-1 gezeigten Flachund
Kaliberwalzen mit einem Durchmesser von 80 mm benutzt.
Der Kaliberwinkel war 10°, 20° und 30°. Die Drehgeschwindigkeit
der Walze war 63,5 mm/s.
Das hundeknochenförmige Walzgut nach
dem Vertikalwalzen wurde durch die
Flachwalze mit einem Durchmesser von
180 mm und mit einer Drehgeschwin-
digkeit von 801,100 mm/s bis zu seiner
Anfangsdicke horizontalgewalzt.Nl~
J
_ 080
u_
Betreffs der Querschnittform des
Walzgutes vor und nach dem Walzen
wurden die in Bild 2-2 gezeigten
Größen gemessen. Die Walzkraft und=s—
das Walzmoment wurden gleichzeitig
gemessen.
Die benutzten Bezeichnungen sind in
------- 1," ~#
0110
Tafel 2-1 zusammengestellt.
Bild 2-1 Profil der
Vertikalwalze

- 12 -
Ba
%// F
o
VOR DEM WALZEN NACH DEM VERTIKALWALZEN NACH DEM HORIZONTALWALZEN
Bild 2-2 Querschnittform des Walzgutes vor und nach dem Walzen
Tafel 2-1 Bezeichnungen
BO
HO
FO
B1
Bp
Hmax
Hc1
F1
B2
Hc2
B0-B1
(B0-B1)/B0
B2-B1
B0-B2
(BO-B2)/B0
(F0 -F1)/F0
Hmax/H0
Hcl/HO
Bp/B1
(B1-Bp)/2
Hc2/HO
(HO-Hc2)/HO
Anfangsbreite
Anfangsdicke
Anfangsquerschnitt
Breite nach dem Vertikalwalzen
Gipfelbreite
Hundeknochendicke
Zentrumdicke nach dem Vertikalwalzen
Querschnitt nach dem Vertikalwalzen
Breite nach dem Horizontalwalzen
Zentrumdicke nach dem Horizontalwalzen
Breitenabnahme ( = OB )
Breitenabnahmenverhältnis ( B.A.V. )
Ausbreitungsgröße
Effektivbreitenabnahme
Effektivbreitenabnahmenverhältnis
Querschnittabnahmenverhältnis
Dickenverhältnis des Hundeknochens
Zentrumdickenverhältnis nach dem Vertikalwalzen
Gipfelstellenverhältnis
Gipfelstelle
Zentrumdickenverhältnis nach dem Horizontalwalzen
Abnahmenverhältnis der Zentrumdicke

- 13 -
Wenn die Breitenabnahme größer als die Grenze des Greifwinkels
war, wurde der Kopf des Walzgutes vor dem Walzen gespitzt,
um den experimentellen Bereich der Breitenabnahme auszubreiten.
2.3. Berechnungsverfahren
2.3.1. Ansatz der Grundgleichungen für das in der Rechnung
benutzte starr-elastische Finite-Elemente-Verfahren
Für die Rechnung wurde das von Mori et al. aufgestellte starr-
64,65)
plastische Finite-Elemente-Verfahren angewandt. In dem Verfahren
werden die Grundgleichungen der Plastizität für ein
66)
kompressibles Material auf die für ein nichtkompressibles
Material angewandt, indem man die Kompressibilität als sehr
klein
ansetzt.
Nimmt man an, daß die Vergleichsspannung c in der v.Misesschen
Fließbedingung ein wenig von der hydrostatischen Spannung am
abhängt, so kann man schreiben:
122((
=
a,oy)2+(ayaz)2+Qx)2+6
V-2r)1+gram'
(rv,+Itz+rl
•( 2-2 )
Darin ist g ein kleiner Wert (z.B. kleiner als 10-2), der dem
eigentlich nicht kompressiblen Material eine kleine (scheinbare)
Kompressibilität gibt. Für den Zusammenhang zwischen
den Spannungen und den Dehngeschwindigkeiten erhält man aus
der Gleichung zur Fließbedingung (2-2) und aus der inkrementellen
Dehnungstheorie folgende Gleichungen:
X =o1-3Ex+ (—g9) -OEv
ie.

- 14 -
Qy =u3Ey \g9/ Er~/E
oz=ciEz+ /1
\g 9)e,}lE
rxy = QvxvnE
( 2-3 )
Tyz = O)'vz l 3 :
rzx = (n)zx 3 E
Ev = Ex + v + Ez .
Und die Vergleichsdehngeschwindigkeit
des Materials ergibt
sich den Komponenten als
E = V9{(Ex0z + (Ey-Ez.)z + (EzEx)2~+3(‘;\.2,
•
+Y~+ yzr~
+gEv( 2-4 )
Aus diesen Gleichungen kann man jede Spannungskomponente
berechnen. Ermöglicht wird dies durch die Annahme einer endlichen
(kleinen) Kompressibilität.
Falls die Fließspannung des Materials von der Dehngeschwindigkeit
unabhängig ist, kann man die richtigen Dehngeschwindigkeiten,
Dehnungen und Spannungen an jedem beliebigen Punkt
des Materials durch die Suche nach einem Geschwindigkeitsfeld,
das den Wert der folgenden Funktion ei minimiert, berechnen.
Ol=J a~dV-f-~ zfdvdS—JT;v;dS
sfst
( 2-5 )
Darin
sind:
V das Volumen,
S die Fläche,
Tf die Reibungsspannung,
Av die Relativgeschwindigkeit,
Ti die äußeren Kräfte außer der Reibungsspannung,

- 15 -
vi die Geschwindigkeit.
Auf der rechten Seite von Gleichung (2-5) stellt also das erste
Glied die Leistung der plastischen Formänderung dar, das zweite
die Leistung der äußeren Reibung und das dritte die der äußeren
Kräfte.
Falls die Funktion ei minimiert geworden ist, muß sich die
Volumenänderungsgeschwindigkeit ev als natürliche Folge zu
Null nähern, weil der Wert von 1/g in Gleichung (2-4) sehr
groß ist, und auch die Bedingung der Nichtkompressibilität
fast zufriedengestellt wird.
2.3.2. Berücksichtiauna der Abhänaiakeit der Materialsfließspannung
von der Dehnung und von der Dehngeschwindigkeit
Wenn die Fließspannung des Materials von der Dehngeschwindigkeit
stark abhängt wie der 'Stahl bei hoher Temperatur, muß
67,68)
die Gleichung (2-5) wie folgt umgeformt werden.
0-5 v(~QdedV+ Jsf4vdS—Js~Tjv;dS( 2-6 )
f Die Abhängigkeit der Fließspannung von der Dehnung und von der
Dehngeschwindigkeit kann im allgemeinen mit der Exponentialform
dargestellt werden, wie die Gleichung (2-7) zeigt.
Q=a s"•e"'( 2-7 )
Darin ist a die Konstante, n der Verfestigungsexponent und m
die
Geschwindigkeitsempfindlichkeit.
Wenn man die Gleichung (2-6) mit der Darstellung der finiten
Elemente zeigt, bekommt man die folgende Gleichung (2-8).

- 16 -
N1 1N2 N3
0—~'(m+1aEnEin"V\).+E (1- E (F'vT)i( 2-8 )
i=1 i=1 i=1
Darin
sind:
a die Vergleichsspannung,
e die Vergleichsdehnung,
die
Vergleichsdehngeschwindigkeit,
n der Verfestigungsexponent,
m die Geschwindigkeitsempfindlichkeit,
^ das Volumen des Elementes,
Tf die Reibungsspannung,
Av die Relativgeschwindigkeit zwischen Walze und Walzgut,
A die Berührungsfläche zwischen Walze und Walzgut,
F die äußeren Kräfte außerhalb des Walzspaltes,
vT die Geschwindigkeit der Flächen, auf die solche äußeren
Kräfte
wirken,
N1 die Anzahl aller Elemente,
N2 die Anzahl der Flächen, die die Walze berühren,
N3 die Anzahl der Flächen, auf die die äußeren Kräfte wirken.
Wenn die Fließspannung des Materials nicht von der Dehngeschwindigkeit
abhängt (d.h. m=0), wird die Funktion e der gesamten
Verformungsleistung gleich. Einer der Vorteile des Verfahrens
mit starr-plastischen finiten Elementen liegt darin, daß die
Abhängigkeit der Fließspannung von der Dehngeschwindigkeit
ohne Schwierigkeit berücksichtigt werden kann.

1
- 17 -
2.3.3. Die für die Rechnung benutzten räumlichen finiten
Elemente
Um die räumliche Formänderung beim Vertikalwalzen von Brammen
mit der Methode der finiten Elemente genau zu analysieren, ist
es nötig, daß man das Material in drei Richtungen feinmöglichst
in finite Elemente einteilt. Die Rechnungszeitdauer verlängert
sich stark mit der zunehmenden Anzahl der Elemente, aber die
Genauigkeit der Rechnung wird damit nur schwach verbessert,
wenn die Anzahl der Elemente groß wird. Deswegen beherrscht
man mit der Geschicklichkeit der Einteilungsweise die erforderliche
Zeitdauer und die Genauigkeit der Rechnung. Erfahrungsgemäß
ist es günstig und damit genug, daß man das Walzgut in
seiner Dickenrichtung nur in zwei Teile und in seiner Walzund
Breitenrichtung in einige geeignete Teile teilt, wie Bild
2-3 zeigt.
In jedem Elemente wird es angenommen, daß die Geschwindigkeitskomponenten
in Breiten- (x) und Walzrichtung (y), u und v, in
der Dickenrichtung (z) konstant bleiben, und daß die Geschwindigkeitskomponente
in der Dickenrichtung, w, in der Mitte der
z
K
Wm9m
ivm
/24I
m-----'vm
z
X
1
1
J
Bild 2-3 Die für die Rechnung benutzten finiten
Elemente in räumlicher Darstellung

1
- 18 -
Walzgutdicke Null ist und sich mit dem Abstand von der Dicken-
69,70)
mitte linear vergrößert. So kann man die Geschwindigkeitskomponenten
u, v und w in einem Element wie folgt schreiben:
4-1(1-e)
(1-9) u;+ (1+e) (1-77) ui + (1+e) (1+,7) um+ (1—e) (1+71) uk}
v=--1-{(1-e){ (1—~7)vi+ (1+e) (1—'7)v;+ (1+e) (1+77)vm+ (1—e) (1+~7)vk}
w=1{(1-e){ (1—~7)h-wi+(1+e) (1—~2)h iwi
+ (1+e) (1+77) hmwm+ (1-e)(1+9)hkwk}
( 2-9 )
Darin sind r-) und g normalisierte Koordinaten von 1 bis -1,
und hi, hj, hm und hk die Dicke des Elementes an jedem Knotenpunkt.
Die Dehngeschwindigkeitskomponenten können durch
die partielle Differenzierung der Geschwindigkeitskomponenten
u, v und w nach dem Ort wie folgt dargestellt werden:
ei
ey
et
%y
iy+
i...
B
0
0
C
0
0
0 0 B;
rr
0 0 Bm 0 0 Bk 0 0
r
rr;
Ci 0 0 C; 0 0 Cm 0 0 Ck 0
0 Di 0 0 D; 0 0 Dm 0 0 Dk
rrm
Bi 0 Cj Bj 0 Cm Bm 0 Ck Bk 0
rm
0 h. C; 0 0h,;CO 0`imCm0 0h kCk 1Ik
r'k
0h iB,0 0Bj00-ZB"'0 % Bk ik irk
( 2-10 )
13;
13j 2
13. .1
13,
yik- y„,k e—
yi.+ ymk e+ yik
Yik + Y; e— Yik 77
Yij e + Yi.
Ci
C;
Cm
k
- xjk+x mke+xjmn
2 xim-"xmks— xik,
.1 xjk—xij E+xikV
-xi
J(—xi+xj+x,,,—xk)+(xi—xj+xm—xk)r1}
m+x,jS—xjm 77
X{ (—Yi —Yj+Ym+Yk) + (Yi —Yj+Ym—Yk)e}
—{ (—xi —x;+x m+xk) + (xi —xj+xm—xk) e)
X { (—Yi+Yj-f-Ym—Yk) + (Yi-Yj+Ym-Yk)7}
U;
Uj
_ 1
D. 4
Dk
71;(1+e)(1—r~
~lm(1+g)(1+~
k(1—)(1+„
( 2-11 )

- 19 -
Ein hexaedrisches Element hat 8 Knotenpunkte, und jeder Punkt
hat normalerweise drei unbekannte Geschwindigkeitskomponenten.
Infolgedessen hat das einzelne Element grundsätzlich 24 unbekannte
Größen der Geschwindigkeitskomponenten. Diese Anzahl
von 24 kann aber durch die oben gegebene Einteilungsweise und
auch durch die obenerwähnte Annahme bis zur Hälfte vermindert
werden, wie die Gleichung (2-10) zeigt.
2.3.4. Rechenmodell für das Vertikalwalzen mit Flach- und
Kaliberwalze
Bild 2-4 zeigt das benutzte Netz der finiten Elemente in der
Breiten- und Walzrichtung auf der Anfangsstufe der Rechnung.
Walze
D
F
'1
c
8
A
Bild 2-4
Netz der finiten Elemente in Breitenund
Walzrichtung
Tafel 2-2
Randbedingungen der Geschwindigkeit
A B u w = 0 , v konstant (unbekannt)
C D u
-v•tana
Berührungswinkel
D E u 0
E F u w = 0 , v konstant (unbekannt)
F A u 0

=
- 20 -
Tafel 2-2 zeigt die Randbedingungen der Geschwindigkeit beim
Vertikalwalzen mit Flachwalze. Mit den in 2.3.3. aufgestellten
Annahmen läßt sich die Minimierung der Funktion 0 unter den
gegebenen Bedingungen im Fall der Flachwalze direkt und verhältnismäßig
leicht durchführen.
Beim Walzen im Kaliber sind die Randbedingungen der Geschwindigkeit
komplizierter, weil die Verdickung der Bramme durch
die Kaliberwand beschränkt wird (vgl. Bild 2-5). Zur Beschreibung
dieses Vorganges werden die zwei in Bild 2-6 gezeigten
Koordinatensysteme gewählt. Die x-, y- und z-Achsen im Walzgut
zeigen - wie in Bild 2-3 - Breiten-, Walz- und Dickenrichtung.
Der Koordinatenursprung liegt etwas außerhalb des
Walzspalts auf der Eingangsseite in der Mitte von Breite und
Dicke. Die Koordinaten eines beliebigen Punktes in der Berührungsfläche
zwischen Walzgut und Kaliberwand werden durch die
Größen X, Y und Z (=z) beschrieben. Für die Umrechnung von
einem System auf das andere gelten die folgenden Gleichungen:
Z =
(1X2+Y2—R)•tanO+h
X =
=
R + —2
ai • Al —y
a2 11(B0 2BI/(2R—B0--------2B'
( 2-12 )
Darin
sind:
R der Radius des Kaliberbodens,
0 der Kaliberwinkel,
h die halbe Dicke des Kaliberbodens,
B0 die Breite des Walzgutes am Walzspalteingang,

- 21 -
B1 die Breite des Walzgutes am Walzspaltausgang,
a1 die Anzahl der Elemente in Walzrichtung vom Koordinatenursprung
bis zum Walzspaltausgang,
a2 die Anzahl der Elemente in Walzrichtung vom Walzspalteingang
bis zum Walzspaltausgang,
Al die Länge der Elemente, hier also genau ein Fünftel der
Walzspaltlänge.
Die Randbedingung für die Geschwindigkeitskomponente w (in der
Dickenrichtung) lautet dann:
w=—tan0.(X2+Y2)-~12•(X•u+Yv).
( 2-13 )
EINGANGSSEITEAUSGANGSSEITE
Bild 2-5 Änderung des Walzgutsquerschnittes während
des Vertikalwalzens mit Kaliberwalze
By
x------
R
RWalze \\
>I
)
ä_ä
ro b
~ x
I —"%2
Bild 2-6 Koordinatensystem für die Berechnung in der
Kaliberwalze

- 22 -
Die Rechnung wird nun in folgenden Schritten durchgeführt:
1. Anfangs der Rechnung fehlen die Werte von der Dicke des
Walzgutes im Walzspalt und von der Reibungsspannung Tf.
So nimmt man an, daß die Dickenverteilung des Walzgutes
mit seiner Anfangsdicke gleich und konstant ist, und daß
die Verteilung der Reibungsspannung aus der vorläufigen
Walzdruckverteilung berechnet wird, die z.B. durch die
zweidimensionale Walztheorie leicht berechnet wird.
Zunächst wird die Funktion 0 mit den in Tafel 2-2 gezeigten
Randbedingungen minimiert. Dadurch erhält man das
Geschwindigkeitsfeld
im Walzgut.
2. Aus dem Geschwindigkeitsfeld kann man die Verteilung der
Dicke (z-Koordinate) und der Vergleichsdehnung im Walzgut
berechnen.
3. Wenn der berechnete Wert der z-Koordinate eines Knotenpunkts
größer ist als Z (die Koordinate der Kaliberwand),
so wird er zunächst so weit vermindert, daß er den Wert Z
nur in kleinem Maß übersteigt. In der folgenden Berechnung
wird die Geschwindigkeitsbedingung von Gleichung (2-13)
für solche Knotenpunkte zu den in Tafel 2-2 gegebenen Randbedingungen
hinzugefügt. Falls alle vier Knotenpunkte eines
Elementes die Kaliberwand berühren, wird die Oberfläche
dieses Elementes zur Reibungsfläche zwischen Walze und
Walzgut
addiert.
4. Mit diesen neuen Randbedingungen wird die Funktion 0
wiederum minimiert, und man erhält ein neues Geschwindigkeitsfeld
im Walzgut.
5. Die Schritte 2, 3 und 4 werden nun wiederholt, bis sich

- 23 -
die Änderung der Dicken, Spannungen und Dehnungen vernachlässigen
läßt.
Der Schritt 3 wird im Fall der Flachwalze ausgelassen.
Die Zahlenangaben für die Rechnung sind in 2.2. dargestellt,
und die Rechnung wird auch für die Kaliberwalze mit einem
Kaliberwinkel von 5° getan. Der Reibungskoeffizient zwischen
Walze und Walzgut wird zu 0,45 angenommen.
2.4. Experimentelle und analytische Ergebnisse
2.4.1. Querschnittform der Bramme nach dem Vertikalwalzen
Bild 2-7 zeigt an einem Beispiel den Vergleich zwischen den
berechneten und experimentellen Ergebnissen der Hundeknochenform
nach dem Vertikalwalzen mit Flach- und Kaliberwalze nach
einer Breitenabnahme von 9 mm. Die berechneten und die gemessenen
Konturen stimmen gut miteinander überein. Es ist zu
beachten, daß das Maximum der Dicke nach dem Walzen mit Kaliberwalze
kleiner ist als bei der Flachwalze und weiter zur
Breitenmitte hin verschoben ist.
/ FLACHWALZE
KALIBERWALZE 9=20°
Bild 2-7
(a) EXPERIMENT
Vergleich
zwischen
FLACHWALZE
berechneten und experimentellen
Ergebnissen
8=20°
(b) ANALYSE
über die Hundeknochenform
nach dem Vertikalwalzen

- 24 -
Bild 2-8 zeigt den Zusammenhang des Breitenabnahmenverhältnisses
mit dem Dickenverhältnis des Hundeknochens und mit dem
Zentrumdickenverhältnis. Im Bild zeigen die ausgezogenen Linien
die berechneten Werte, und die gestrichelten Linien die gemessenen
Werte. Mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis nimmt
das Dickenverhältnis des Hundeknochens zu, und zwar am stärksten
bei der Flachwalze, und es wird kleiner mit abnehmendem
Kaliberwinkel. Diese Wirkung des Kaliberwinkels auf das Dickenverhältnis
des Hundeknochens verstärkt sich mit abnehmendem
Kaliberwinkel. Die Zuwachsrate des Hundeknochendickenverhältnisses
verkleinert sich sanft mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis.
Die berechneten und die gemessenen Werte stimmen
gut miteinander überein, obwohl der erste etwas größer ist
als der letzte.
Die Zentrumdicke des Walzgutes wird mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis
zunächst ein wenig dünner und dann nachher
wieder dicker als seine Anfangsdicke. Sie ist immer umso dicker, ,
je kleiner der Kaliberwinkel ist. Davon kann man verstehen,
daß die Kaliberwalze die Formänderung an den Breitenseiten
beschränkt und gleichzeitig die Verformungszone in die Breitenmitte
ausbreitet.
Das Breitenabnahmenverhältnis bei der Greifgrenze der benutzten
Versuchseinrichtung war etwa 10ti15 % bei der Flachwalze und
etwas größer bei der Kaliberwalze. Aber das Experiment wurde
auch im Gebiete über diese Greifgrenze durchgeführt, um den
Walzvorgang in dem weiteren Bereich der Breitenabnahme zu
untersuchen. Aber die Konvergenz der Lösung bei der Rechnung
wird schlechter mit zunehmender Breitenabnahme, und die Rech-

- 25 -
1.4
FLACH ,g,'" 30
N
W
S
U 0
Z
W
Z o
1.3
H.,,,/ Ho
40°,(3,
///6 0
• i
/i 10° ,0'
cb
n-0
10:
r
y
W
1.2
II
1.1
1.0
lI
1'/
H,1 /f10
v10 - 20 30
Bild 2-8
B.A.V. (B0—B1)/20/%
Zusammenhang ang des Breitenabnahmenverhältnisses
(B.A.V.)
mit dem Dickenverhältnis des Hundeund
knochens
mit dem Zentrumdickenverhältnis
1.0
BERECHNETER WERT
---- GEMESSENER WERT
0.9
\\ \ \\ FLACH
-30°
\\\ö.
\\\
\\\\
20` -
FLACH
J
0.8
2 W
Z
W
J
J
^\
8= 30'
0.7
A
LL
I-1 \\
N
0.6!11 - ^.o /
010 2030
B,A,V, (B0 —B1)/B0/%
N,10°
Bild 2-9
Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und dem Gipfelstellenverhältnis

- 26 -
nung wird schließlich unmöglich, wenn die Größe der Breitenabnahme
die Greifgrenze verhältnismäßig überschreitet. Auf
diesem Grund gelang die Rechnung nur bei der verhältnismäßig
kleinen
Breitenabnahme.
Bild 2-9 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und dem Gipfelstellenverhältnis, darin zeigen die
ausgezogenen Linien die berechneten Werte und die gestrichelten
Linien die gemessenen Werte. Das Gipfelstellenverhältnis
verkleinert sich mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis,
nämlich nähert sich die Gipfelstelle der Breitenmitte. Diese
Tendenz wird mit abnehmendem Kaliberwinkel deutlicher. Die
berechneten Werte sind größer als die gemessenen Werte. Der
Unterschied der beiden Werte ist davon hervorgerufen, erstens
daß bei der Rechnung die Temperaturverteilung im Walzgut nicht
berücksichtigt ist und zweitens daß die Feststellung des
Gipfelpunktes und dessen Messung beim Experiment ziemlich
schwer ist, weil die Form des Hundeknochens in der Umgebung
seines Gipfels flachförmig ist.
Bild 2-10 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und dem Querschnittabnahmenverhältnis. Weil sich
die Formänderung beim Vertikalwalzen an den Brammenseiten
konzentriert und der Querschnitt keine rechteckige Form zeigt,
sondern eine Hundeknochenform, ist das Querschnittabnahmenverhältnis
beim Vertikalwalzen kleiner als das beim Horizontalwalzen
der rechteckigen Platten. Das Bild zeigt, daß beim
kleinen Breitenabnahmenverhältnis diese Tendenz stark ist.
Das Querschnittabnahmenverhältnis ist am kleinsten bei der
Flachwalze und wird größer mit abnehmendem Kaliberwinkel.
Die mit ausgezogenen Linien gezeigten berechneten Werte und

0
- 27 -
die mit gestrichelten Linien gezeigten
gemessenen Werte stimmen
fast gut miteinander überein.
30~---------------------------------------------------~
co LE 20oj20%////
/o;/30°
ä~:///A//30. /// /
_ 1/
w///'///EFLACH /f7
/N O/
//o// /
YFLACHO
=10` 10° 5°/~7// /O
/~/o9/, ~/~,///// o
/
/7'g------/
F10—----•U /~~/////--------------
1-
cc
BERECHNETER WERT
- - — — GEMESSENER WERT
:~~20°
I~_•
..~
/~~30°
FLACH
1 ..:12'.--~~FLACH
0 0-
0 102030
223/7,
10° /
g
/
/
///
°,° 20,793'fi
~'--------------------,
B,A,V, (/30-731)/!30/%
Bild
2-10 Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und dem Querschnittabnahmenverhältnis
2.4.2. Einfluß der Abhänaiakeit der Materialsfließspannun
von der Dehnung und von der Dehngeschwindigkeit auf
die
Hundeknochenform
Wie oben dargestellt, stimmen die berechneten Werte der Walzgutsquerschnittform
nach dem Vertikalwalzen mit den gemessenen
Werten gut überein. Daraus kann man schließen, daß das hier
angewandte Rechnungsverfahren genügend seine Genauigkeit hat.
Die Fließspannung des Materials hängt von der Dehnung und von
der Dehngeschwindigkeit ab, und der Verfestigungsexponent n
und die Geschwindigkeitsempfindlichkeit m sind unterschiedlich
je nach dem Material und nach seiner Temperatur.

- 28 -
Bild 2-11 zeigt die Wirkung des Wertes von n und von m auf
die Hundeknochenform und zwar die berechneten Konturen des
Brammenquerschnittes nach dem Vertikalwalzen mit Flachwalze
für verschiedene Werte der Exponenten n und m. Es zeigt sich,
daß der Maximalwert der Brammendicke (Hundeknochendicke) mit
steigenden Werten von n und m abnimmt. Beide Parameter haben
etwa den gleichen Einfluß. Man sieht daraus, daß es notwendig
ist, nicht nur die Verfestigung, sondern auch die Geschwindigkeitsempfindlichkeit
in die Berechnung einzubeziehen.
n=0.0
4210.20
m=0.0
/0.05 /
,~0
.20
Bild 2-11 Wirkung des Verfestigungsexponentes n und der
Geschwindigkeitsempfindlichkeit m auf die Hundeknochenform
2.4.3. Walzkraft und Walzmoment beim Vertikalwalzen
Bild 2-12 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und der Walzkraft, und Bild 2-13 zeigt den Zusammenhang
zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis und dem Walzmoment.
Die Walzkraft wächst mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis,
aber schwächer als proportional. Dagegen wächst

z
- 29 -
das Walzmoment proportional zum zunehmenden Breitenabnahmenverhältnis.
Walzkraft und Walzmoment sind am kleinsten bei
der Flachwalze und werden größer mit abnehmendem Kaliberwinkel,
und diese Wirkung des Kaliberwinkels verstärkt sich mit
abnehmendem Kaliberwinkel. Die berechneten Werte stimmen mit
den gemessenen Werten gut überein. Die strichpunktierten Linien
in Bild 2-13 zeigen den vom Reibungsverlust bewirkten Teil
des Walzmomentes, der durch die Rechnung erworben wird. Sein
Verhältnis zum Walzmoment wächst mit abnehmendem Kaliberwinkel.
15------------------------------------------------Bild 2-12
^10 ^ 10~~~
0=5° ^ EI.-- ~~'~~ 20°i
-,
"-Dz
% ^/0L_-O~i~~~ i
pl~~p-oO ip --~ O O
•~A
.ii~ =FLACH• 20~~'FLACH ^
/~i30°
j
%,/'i•eFLACH 1~i30°
10----------------0=5°-------------------------
(7,./
5/A•FLACH
0
0 1020
B.A.V.
'
BERECHNETER WERT
GEMESSENER WERT
(B0—B1)/B0/%
a
^ Zusammenhang zwischen dem
30
8
1-
w
z
N
J
Q
400
300
200
Breitenabnahmenverhältnis
und der Walzkraft
/ /
/10° /
/0 /
0=5° /
^/^/20° /
/ V8
/ „/ A
/ / / //^/ FLACH
/
//10%A/
/L i/ i/r/o30°
D ,
V\FLACH
O
Bild 2-13
Zusammenhang zwischen dem
Breitenabnahmenverhältnis
und dem Walzmoment
100
%/%/
%///0
/20°30°
VOM
FLACH
0
0 10 20
B,A.V, (B0-81)/B0/%
RE BUNGSVERLUST
BEI ' ILKTER TEIL
30

- 30 -
2.4.4. Walzeiaenschaft beim Horizontalwalzen des hundeknochenförmigen
Walzgutes
Das durch das Vertikalwalzen gebildete hundeknochenförmige
Walzgut wird wieder bis zu seiner Anfangsdicke horizontalgewalzt.
Bild 2-14 zeigt den Zusammenhang zwischen den Verhältnissen
der Breitenabnahme und der Effektivbreitenabnahme. Der Unterschied
zwischen der Breitenabnahme und der Effektivbreitenabnahme,
nämlich die Ausbreitungsgröße steigert sich mit
zunehmender Breitenabnahme zuerst und wird bald konstant.
Dies zeigt, daß mit zunehmender Breitenabnahme der Wirkungsgrad
der Breitenabnahme relativ größer wird. Die Ausbreitungsgröße
ist am größten bei der Flachwalze und wird kleiner mit
abnehmendem Kaliberwinkel der Vertikalwalze.
Beim Horizontalwalzen hat die Form der Vertikalwalze einen
bedeutenden Einfluß nicht nur auf die Ausbreitungsgröße,
sondern auch auf die Zentrumdicke. Nach dem Horizontalwalzen
wird das Walzgut nicht ganz flach, sondern die Zentrumdicke
wird ein wenig dünner als seine Anfangsdicke. Bild 2-15
zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und dem Zentrumdickenverhältnis nach dem Horizontalwalzen,
und zwar wird die Zentrumdicke mit zunehmendem Breitenabnahmen- -
verhältnis zunächst dünner. Aber wenn das Breitenabnahmenverhältnis
noch größer wird, wendet sich die Zentrumdicke zur
Zunahme. Das Zentrumdickenverhältnis nach dem Horizontalwalzen
ist am kleinsten bei der Flachwalze und wird größer mit abnehmendem
Kaliberwinkel der angewendeten Vertikalwalze. Um die

- 31 -
20
O
FLACHWALZE
N
Z
o ' KALIBERWALZE20
•KALIBERWALZE 10
/
J
W Z
W
=10
z W
N
w
>
F-
Y
W
LL
LL
w 0
A
/.s,
,//
0 10
00
/
///
/'//a
L
BRE I TENABIJAHMENVERFIÄLTN I S 1%
Bild 2-14
Zusammenhang zwischen den
Verhältnissen der Breiten-
20 abnahme und der Effektivbreitenabnahme
n
Z
w
N
1.00
o~
ZJ Z a
-A
-J JJ
:a <
x
z wz
UJ
N
Z
w
Y O
U
M
w
0.98
0.96
0
Bild 2-15
Zusammenhang zwischen dem
Breitenabnahmenverhältnis
Z_ Z
w
z4 N
Z
0.94
0
10 20
und dem Zentrumdickenverhältnis
nach dem Horizon-
BREITENABNAHMENVERHÄLTNIS
talwalzen
I
0 FLACHWALZE
A KALIBERWALZE 20
Z Y
^ KALIBERWALZE 10
0
Z8
0
u_
G K Y
I0
0
N
-J
0
Q 3
J
Q F -
Z
0
N
0
0
=
0
0~ ^
5
0 10
BREITENABNAHMENVERHÄLTNIS 1%
Bild 2-16
Zusammenhang zwischen dem
Breitenabnahmenverhältnis
20und der Walzkraft beim
Horizontalwalzen

- 32 -
Verminderung der Zentrumdicke zu vermeiden, ist es günstiger,
die Kaliberwalze mit einem kleinen Kaliberwinkel beim vorigen
Vertikalwalzen zu benutzen.
Bild 2-16 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und der Walzkraft beim Horizontalwalzen. Die Walzkraft
vergrößert sich mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis,
aber diese Zuwachsrate wird damit kleiner- Die Walzkraft
beim Horizontalwalzen ist im Gegensatz zur Walzkraft beim Vertikalwalzen
am größten bei der Flachwalze und wird kleiner mit
abnehmendem
Kaliberwinkel.
Das Walzmoment beim Horizontalwalzen zeigt eine ähnliche Tendenz.
2.4.5. Anwenduna des analytischen Verfahrens über das Vertikalwalzen
auf die praktischen Stahlbrammen
Der Modellversuch des Vertikalwalzens wurde anhand der Aluminiumplatten
durchgeführt, und dabei wurde die Richtigkeit des
in 2.3. vorgeschlagenen analytischen Verfahrens festgestellt.
Daher würde es eine Bedeutung haben, daß man den Walzvorgang
beim Warm-Vertikalwalzen von Stahlbrammen mit praktischen
Größen anhand dieses Verfahrens analysiert.
Bild 2-17 ti2-19 zeigen die Beispiele der berechneten Werte.
Die für die Rechnung benutzten Zahlenangaben sind wie folgt.
Als Walzgut wird eine Stahlbramme mit einer Breite von 1900
mm, mit einer Dicke von 280 mm, mit 0;1ö C und mit einer Temperatur
von 1100°C angenommen. Die Fließspannung dieses Werk-
stoffs wird nach S.Shida durch die folgende Gleichung besch-

O
- 33 -
rieben:
0,403
a = 98,21,3 (=--201- 0,3 \02,}(10-----)0J28
(in Nimm2). ( 2-14 )
Als Vertikalwalze werden Flach- und Kaliberwalzen mit einem
Durchmesser von 1200 mm und mit verschiedenen Kaliberwinkeln
von 5°'L30°
angenommen.
Der Zusammenhang der Breitenabnahme mit dem Dickenverhältnis
des Hundeknochens, der Walzkraft und dem Walzmoment zeigt eine
qualitativ gleiche Tendenz mit den Ergebnissen des Modellversuches,
wie Bild 2-17'L2-19 zeigen.
O
X
1.4
EC
07
w
= 1 .3
fn
J•1
2 CC
W
7
W
1.2
.1:Q
'
Flac
30%
20a
5/
6.5°
0°
U
0 1.
50 100
150
BREITENABNAHME AB IN MM
Bild 2-17
Zusammenhang zwischen der Breitenabnahme und
dem Dickenverhältnis des Hundeknochens für
Stahlbrammen

3Z
- 34 -
12
10
8
e=5'
,20j
105
z
Z
1-
L
a
6
30° Flach
J4
2
0' 0
50100
BREITENABNAHME AB IN MM
150
Bild 2-18
Zusammenhang zwischen der Breitenabnahme und
der Walzkraft für Stahlbrammen
6
5
4
0=5 10/i
)-
Z
W 0
0
z
N
J
Q
3
3
2
1
Flach
Flach
~~30°
•15
VOM REIBUNGSVERLUST
BEWIRKTER TEIL e = 5° --
15u
0t0
50 10015
BREITENABNAHME AB IN MM
Bild 2-19 Zusammenhang zwischen der Breitenabnahme und
dem Walzmoment für Stahlbrammen

- 35 -
2.5. Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurde der Walzvorgang beim Vertikalwalzen
anhand der Flach- und Kaliberwalzen mit verschiedenen Kaliberwinkeln
experimentell und nach dem starr-plastischen
Finite-Elemente-Verfahren unter Berücksichtigung der Abhängigkeit
der Materialsfließspannung von der Dehnung und von der
Dehngeschwindigkeit analytisch untersucht. Nach dieser Untersuchung
wurde es klar, daß die Form der Vertikalwalze großen
Einfluß auf den Walzvorgang beim Vertikal- und nachfolgenden
Horizontalwalzen
hat.
Die in diesem Kapitel erworbenen Ergebnisse können wie folgt
zusammengefaßt
werden:
1) Der Wirkungsgrad der Breitenabnahme ist effektiver bei der
Kaliberwalze als bei der Flachwalze und verstärkt sich mit
abnehmendem Kaliberwinkel. Mit abnehmendem Kaliberwinkel
wird das Dickenverhältnis des Hundeknochens kleiner, Walzkraft
und Walzmoment dagegen größer. Das erstere ist von
Vorteil für die Weiterverarbeitung der Bramme, das letztere
führt zu stärkerer Abnutzung der Walze. Unter Berücksichtigung
dieser Vor- und Nachteile kann der günstigste Kaliberwinkel
zwischen 10° und 15° liegen.
2) Die Verminderung der Zentrumdicke und der Kraftbedarf beim
nachfolgenden Horizontalwalzen sind am größten, wenn das
Vertikalwalzen mit Flachwalze durchgeführt wurde, und werden
kleiner mit abnehmendem Kaliberwinkel der Vertikalwalze
beim
Vertikalwalzen.
3) Die nach dem starr-plastischen Finite-Elemente-Verfahren

- 36 -
berechneten Ergebnisse über den Walzvorgang beim Vertikalwalzen
stimmen gut mit den gemessenen Ergebnissen überein.
4) Der Verfestigungsexponent n und die Geschwindigkeitsempfind- •
lichkeit m haben etwa einen gleichen Einfluß auf die Hundeknochenform,
und die Hundeknochendicke nimmt mit steigenden
Werten von n und m ab.
Zur Rechnung wurde die Elektronenrechenmaschine FACOM M-200
an der Uni. Kyoto verwandt, und die Rechnungszeitdauer war
ungefähr 100 Sekunden für die Flachwalze und 130'\150 Sekunden
für die Kaliberwalze.

- 37 -
3, EXPERIMENT UND ANALYSE ÜBER DAS HORIZONTALWALZEN DES
HUNDEKNOCHENFÖRMIGEN WALZGUTES
3.1. Einleitung
Die hundeknochenförmigen Brammen nach dem Vertikalwalzen werden
horizontalgewalzt, damit sie wieder geflächt werden. Das Umformverhalten
von hundeknochenförmigen Brammen beim Horizontalwalzen
ist auch räumlich gleich wie das beim Vertikalwalzen,
und die Analyse darüber ist auch nicht einfach.
In diesem Kapitel wird zuerst der Einfluß der Hundeknochenform
auf das Umformverhalten und auf den Kraftbedarf beim Horizontalwalzen
experimentell untersucht. Dann wird das analytische
Verfahren aus starr-plastischen finiten Elementen vorgeschlagen,
und durch das Vergleichen mit den gemessenen Ergebnissen wird
die Gültigkeit der berechneten Ergebnisse festgestellt. Danach
wird die Wirkung der Hundeknochendicke und der Gipfelstelle
auf den Walzvorgang analytisch untersucht.
3.2. Versuchs- und Berechnungsverfahren
3.2.1. Versuchsverfahren
Als Walzgut wurden die durch den Modellversuch des Vertikalwalzens
erzeugten hundeknochenförmigen Aluminiumplatten benutzt,
wobei das Walzgut, das eine Anfangsbreite von 85 mm und eine
Anfangsdicke von 12 mm hatte, mit einmaliger Breitenabnahme
von 3rb15 mm vertikalgewalzt wurde. Dabei wurden die Flachwalze

- 38 -
und Kaliberwalzen mit Kaliberwinkeln von 10° und 20° als Vertikalwalze
benutzt.
Das dadurch erzeugte hundeknochenförmige Walzgut wurde anhand
einer Flachwalze mit einem Durchmesser von 180 mm und mit
einer Temperatur von 500°C bis zu seiner Anfangsdicke horizontalgewalzt.
In diesem Kapitel werden die Bezeichnungen benutzt, die in
Bild 2-2 und in Tafel 2-1 dargestellt sind.
3.2.2. Berechnungsverfahren
Für die Analyse über das Horizontalwalzen wurde das für die
Analyse über das Vertikalwalzen angewandte starr-plastische
Finite-Elemente-Verfahren benutzt. Weil die Grundbegriffe des
Verfahrens schon in 2.3.1-% 2.3.3. erklärt wurden, werden hier
nur die für die Analyse über das Horizontalwalzen typischen
Punkte
dargestellt.
Bild 3-1 zeigt das Netzmodell der finiten Elemente in Breitenund
Walzrichtung auf der Anfangsstufe der Rechnung als ein
Beispiel, das der in Bild 3-2 mit einer ausgezogenen Linie
gezeigten Hundeknochenform entspricht. Wie das Bild zeigt,
wird das Walzgut in 20 gleiche Teile in der Breitenrichtung
eingeteilt. In der Walzrichtung wird aber die Walzspaltlänge
durch eine ganze Zahl so eingeteilt, daß sich die dadurch
gebildete Elementsform möglichst einer quadratischen Form
nähert. Die schlaffierten Elemente im Bild 3-1 zeigen die
Elemente, die die Walz an über drei Knotenpunkten berühren
und als Reibungsflächen zwischen Walze und Walzgut angenommen
werden.

- -
- 39 -
Y
0 : DER DIE WALZE BERÜHRENDE KNOTENPUNKT
C
D
) "
)
U
CC
N
-J
Q ------- 3
-e
\\ ~\\Y
J
d
J
B BREITENMITTE
A- z
BREITENENDE
Bild 3-1
Netz
der
finiten Elemente in der
Breiten-
und
Walzrichtung
EI -
EI
El
e
x
------------------------- 35.0mm---------------------
(a)
z
E
E
0
cd
E
E
-_
_
_-
T
e
s
0
r'-----------------------------------35.0mm--------------------------i
Bild 3-2 Die für die Rechnung benutzte
(b)
schematische
Hundeknochenform
Tafel 3-1 Randbedingungen der Geschwindigkeit
A B u w 0 v konstant (unbekannt)
B C u 0
C D u w 0 v konstant (unbekannt)
0 w
-v •
tanc a: Berührungswinkel

- 40 -
Die Rechnung wird nun in folgenden Schritten durchgeführt.
1. Da vor der Rechnung die Ausbreitungsgröße des Walzgutes
durch das Horizontalwalzen unbekannt ist, wird die Breite
als konstant angenommen. Die Funktion e (vgl. Gleichung
2-8) wird mit den in Tafel 3-1 gezeigten Randbedingungen
minimiert, und dadurch erhält man das Geschwindigkeitsfeld
im
Walzgut.
2. Aus dem Geschwindigkeitsfeld berechnet man eine Verteilung
der Breite, der Dicke und der Vergleichsdehnung im Walzgut.
3. Der Berührungsbereich zwischen Walze und Walzgut wird durch
die aus der Rechnung in Schritt 2 gewonnenen Ergebnisse
nachbessert. Unter den neuen Randbedingungen wird die Funktion
e wiederum minimiert, und man gewinnt ein neues Geschwindigkeitsfeld
im Walzgut.
4. Die Schritte 2 und 3 werden so wiederholt, bis sich die
Änderung der Breiten, Dicken, Spannungen und Dehnungen
vernachlässigen
läßt.
Um die Gültigkeit des analytischen Verfahrens festzustellen,
wurde die Rechnung über das wirkliche hundeknochenförmige Walzgut
durchgeführt, das durch das Vertikalwalzen mit Flach- und
Kaliberwalze mit einem Kaliberwinkel von 10° erworben wurde,
und ihre Ergebnisse wurden mit den gemessenen Ergebnissen verglichen.
Danach wurde die Rechnung über das schematische hundeknochenförmige
Walzgut durchgeführt, dessen Form in Bild 3-2
gezeigt ist, um die Wirkung der Hundeknochendicke und der
Gipfelstelle auf den Walzvorgang beim Horizontalwalzen zu
untersuchen.

0
- 41 -
3.3. Experimentelle und analytische Eraebnisse
3.3.1. Experimentelle Eraebnisse über die Wirkuna des Hundeknochendickenverhältnisses
und des Ginfelstellenverhältnisses
auf den Walzvorgang
Bild 3-3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Hundeknochendickenverhältnis
und der Ausbreitungsgröße. Die Ausbreitungsgröße
vermehrt sich unabhängig von der Walzenform beim Vertikalwalzen
und proportional zum zunehmendem Hundeknochendickenverhältnis.
Weil das Dickenverhältnis des Hundeknochens, wie
im zweiten Kapitel dargestellt wurde, von der Form der Vertikalwalze
abhängt, ist die Ausbreitungsgröße bei der Flachwalze
am größten.
oa
CO
5.0-------------------------------------------
0:FLACHWALZE
O
A:KALIBERWALZE
8=20°O13 20O -----------------------------------------------------------------1
~ 1 ~ 1 I
c
o • FLACHWALZE
B=IOh 8= 10V0
: FLACHWALZE
KALIBERWALZE 6=20°
4.0
KALIBERWALZE 8=10°
11
I I I o
A
w
cr
C7
Z
W
fA
N
3.0
2.0
1.0
^
7
A
Z
Y
H-
ix 9
N
J
Q
3
7
'// `
01 1I I
1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35
DICKENVERHÄLTNIS
Bild 3-3
Hmax /
DES HUNDEKNOCHENS
Ho
Zusammenhang zwischen dem
Hundeknochendickenverhältnis
und der Ausbreitungsgröße
51 Di
1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35
DICKENVERHÄLTNIS DES HUNDEKNOCHENS
Bild 3-4
Hmax/HO
Zusammenhang zwischen dem
Hundeknochendickenverhältnis
und der Walzkraft

- 42 -
Bild 3-4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Hundeknochendickenverhältnis
und der Walzkraft beim Horizontalwalzen. Die
Walzkraft vergrößert sich stark und dem zunehmenden Hundeknochendickenverhältnis
proportional. Der Zusammenhang zwischen
dem Hundeknochendickenverhältnis und dem Walzmoment zeigt eine
ähnliche
Tendenz.
Das Walzgut wird nach dem Horizontalwalzen nicht ganz flach,
sondern wird die Zentrumdicke ein wenig dünner als seine Anfangsdicke.
Bild 3-5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Hundeknochendickenverhältnis
und dem Zentrumdickenverhältnis nach
dem Horizontalwalzen. Die Zentrumdicke nach dem Horizontalwalzen
wird zunächst dünner mit zunehmendem Hundeknochendickenverhältnis.
Aber wenn das Hundeknochendickenverhältnis noch
größer wird, nämlich wenn die Breitenabnahme beim Vertikalwalzen
noch größer wird, wendet sich die Zentrumdicke zur Zunahme.
Das Zentrumdickenverhältnis ist bei der Flachwalze am
Vertikalwalze.\
kleinsten und wird größer mit abnehmendem Kaliberwinkel der
Lu
>
w
U
1-
H Lu
W
N
1.001-------------------------------------------------------------------------------------------
111 i
0.99
0.98
0.97 L
1.10
Bild 3-5
—0 : FLACHWALZE
o
1 0
A • KALIBERWALZE 8=20`
E

- 43 -
Bild 3-6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Gipfelstellenverhältnis
und der Ausbreitungsgröße. Die Ausbreitungsgröße
vermindert sich dem zunehmenden Gipfelstellenverhältnis proportional,
das bei der Flachwalze am größten ist und mit abnehmendem
Kaliberwinkel kleiner wird. Der Verkleinerungsgrad
ist bei der Flachwalze am stärksten und wird schwächer mit
abnehmendem Kaliberwinkel der Kaliberwalze.
Bild 3-7 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Gipfelstellenverhältnis
und der Walzkraft, und der Zusammenhang zeigt eine
ähnliche Tendenz mit dem im Bild 3-6 gezeigten Zusammenhang
zwischen dem Gipfelstellenverhältnis und der Ausbreitungsgröße.
Wie Bild 3-8 zeigt, ist der Zusammenhang zwischen dem Gipfelstellenverhältnis
und dem Zentrumdickenverhältnis nicht deutlich.
Z Y
F-
LL
G
CC
Y
N
J
Q
3
13
11
9
7
I1.00 -------------------------------------------------------------------- ^ I
O
FLACHWALZE• z o ^ ^ o
•:KALIBERWALZE 8==20°o
^ EP
^ 3 :KALIBERWALZE 0=10' • J Z 0 Le
WNCä .99LA S dk° e
z =0
0
ii•>
0
w
U
U
0.98
O: 0 : FLACHWALZE
}-A:
A : KALIBERWALZE 0=20°o 0-20° 0
•w
o: o : KALIBERWALZE 0=10` 6=10°
O 0
.^'
0.970 ------------------------------------------------------d'
.6 0.7 0.80.9
•,
10
Bild 3-8
GIPFELSTELLENV Bp/B1
5
0.6
,7 0.80,9
GIPFELSTELLENVERHÄLTNIS
Bp/B1
Zusammenhang zwischen dem Gipfelstellenverhältnis
und dem Zentrumdickenverhältnis
0
Bild
3-7 Zusammenhang zwischen dem Gipfelstellenverhältnis
und der Walzkraft
Bild 3-6 Zusammenhang zwischen dem Gipfelstellenverhältnis
und der Ausbreitungsgröße

- 44 -
3.3.2. Veraleich zwischen den experimentellen und analytischen
Ergebnissen
In Bild 3-9 (a), (b) und (c) sind die Vergleiche zwischen den
gemessenen und berechneten Werten dargestellt, um die Gültigkeit
des in 3.2.2. vorgeschlagenen analytischen Verfahrens
über das Horizontalwalzen des hundeknochenförmigen Walzgutes
festzustellen. Und zwar zeigt Bild 3-9 (a) den Zusammenhang
zwischen den gemessenen und berechneten Werten über die Ausbreitungsgröße,
Bild 3-9 (b) über die Walzkraft und Bild 3-9
(c) über das Zentrumdickenverhältnis. Über die Ausbreitungsgröße
stimmen die berechneten Werte mit den gemessenen Werten
gut überein, besonders bei der Kaliberwalze. Bei der Flachwalze
sind die berechneten Werte etwas kleiner als die gemessenen
Werte. Die Ursache von diesem Unterschied dazwischen
kann darin liegen, daß bei der Rechnung das Walzgut in nur
zwei Elemente in der Dickenrichtung geteilt wird, obwohl die
Hundeknochenform bei der Flachwalze steiler ist als sie bei
der Kaliberwalze. Über die Walzkraft stimmen auch die berechneten
Werte mit den gemessenen Werten überein, gut bei der
Kaliberwalze und mit kleinem Rechenfehler bei der Flachwalze.
Über das Zentrumdickenverhältnis stimmen die beiden Werte miteinander
qualitativ gut überein, obgleich die berechneten
Werte kleiner sind als die gemessenen Werte.
Daraus kann man so schließen, daß die analytischen Ergebnisse
mit den experimentellen Ergebnissen gut überein. Dies zeigt,
daß das hier vorgeschlagene analytische Verfahren eine praktische
und genügende Gültigkeit für die qualitative Unter-

- 45 -
knochenförmigen
Walzgutes
hat.
I-
cr
Lu
ce
W
1—
W
Z
2
U
W
CC W
W
3
2
1
/
2
0
0 1 2 3 4
/
GEMESSENER WERT/ mm
(a)
I-
C
w
3
0
suchung über den Walzvorgang beim Horizontalwalzen des hunde-
5r-------------------------------- i
0 : FLACHWALZE
^ :
5 5 _ KALIBERWALZE 0=100
4
0
04
1.00r-
0: FLACHWALZE
0 : KALIBERWALZE 0=1O'^
0.99
5
III/
I-
CC
LLI
CC
W
W
W
K
W
CO
14
12
10
8
6
4
0 : FLACHWALZE
KALIBERWALZE 0=10'
Y
D
4 6 8 10 12
a
GEMESSENER WERT AN
(b)
0
0
0
14
C
w
H
w
z
M
U
W
C
W
C4
0.98
0.97
0
0
/
D 0
0.96 V 1 1
0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
GEMESSENER WERT
(C)
Bild 3-9 Zusammenhang zwischen berechneten und
gemessenen Werten der Ausbreitungsgröße (a), der
Walzkraft (b) und des Zentrumdickenverhältnisses (c)
3.3.3. Rechnerische Ergebnisse über die Wirkung des Hundeknochendickenverhältnisses
und des Gipfelstellenverhältnisses
auf den Walzvorgang
Die Ausbreitungsgröße, die Walzkraft, das Walzmoment und die

- 46 -
Verminderung der Zentrumdicke verändert sich mit dem Hundeknochendickenverhältnis
und gleichzeitig mit dem Gipfelstellenverhältnis,
wie Bild 3-3, 3-4 usw. zeigen. Aber soweit von
den Bildern beurteilt, ist es sehr schwer zu entscheiden,
welches von den beiden Verhältnissen auf den Walzvorgang herrschend
wirkt, weil die Werte des Gipfelstellenverhältnisses
an den gemessenen Punkten, die den Zusammenhang zwischen dem
Hundeknochendickenverhältnis und der Walzeigenschaft in jedem
Bild zeigen, nicht immer gleich sind.
Daher wurde eine rechnerische Entscheidung über den Wirkungsgrad
des Hundeknochendickenverhältnisses und des Gipfelstellenverhältnisses
auf den Walzvorgang in den folgenden beiden
Fällen
versucht:
1. Im Fall, daß das Gipfelstellenverhältnis mit einem Wert von
0,7 konstant ist und sich der Wert des Hundeknochendickenverhältnisses
von 1,0 bis 1,5 verändert. (vgl. Bild 3-2 (a))
2. Im Fall, daß das Hundeknochendickenverhältnis mit einem
Wert von 1,25 konstant ist und sich der Wert des Gipfelstellenverhältnisses
von 0,5 bis 0,9 verändert. (vgl. Bild 3-2 (b))
Bild 3-10 und Bild 3-11 zeigen die rechnerischen Ergebnisse
über den Einfluß des Hundeknochendickenverhältnisses und des
Gipfelstellenverhältnisses auf die Ausbreitungsgröße, auf die
Walzkraft, auf das Walzmoment und auf das Abnahmenverhältnis
der Zentrumdicke. Bild 3-10 zeigt, daß sich die Walzkraft ,
das Walzmoment, die Ausbreitungsgröße und das Abnahmenverhältnis
der Zentrumdicke dem Hundeknochendickenverhältnis proportional
vergrößern. Dagegen zeigt Bild 3-11, daß sich die Walzkraft,
das Walzmoment, die Ausbreitungsgröße und das Abnahmen-

W
- 47 -
verhältnis der Zentrumdicke mit dem Gipfelstellenverhältnis
fast kaum verändern.
Daraus kann man schließen, daß der Einfluß des Hundeknochendickenverhältnisses
auf den Walzvorgang viel stärker ist als
der des Gipfelstellenverhältnisses.
6.0
E
E 5.0
B1=70mm
—BP/Bi =0.7.
12
10
600
500
^L.
0
'T
..,
0.08
0.04
0
1 4.0
w
:O
N
Z
F-
w
C7
N
3.0
2.0
1.0 -
o~
1.0
V~Q
i /,'
/'T
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~ aQ' ‹z-‚
z
O,E,`
(HG',Ha)
/ Ho
1.1 1.2 1.3 1.4
-2
8
6
4
-0
1.5
z
I-U _
IX
Y
N
J
Q
400
300
200
100
0
z
E
I-
Z
z
0 Z
N
J
Q
DICKENVERHÄLTNIS DES HUNDEKNOCHENS
Hmax /HO
Bild 3-10 Rechnerisches Ergebnis über den Zusammenhang
zwischen dem Hundeknochendickenverhältnis und
den Walzeigenschaften beim Horizontalwalzen
0
ea U
O
5.0---------------------------------
B
B1= I =70mm
10 500
Hmax /Ho' 1-25
4.0 Hmax /Ho =1.25
8
qWALZKRAFT
WALZKRAFT
z
3.0 -------------------------------------------- 6
400
300
WALZMOMENT
c,
~- ---j--
0.08- 2.0--------------------------------------- 4 N 200
J Q
B2 — BI B1
1
0.04 - 1.0 '—(H—H _ _—--r------------------------------------
i 2 100
Ho—H2)/Ho c2 0 _N ¢
1 I I ___10 0
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
GIPFELSTELLENVERHÄLTNIS B2 /B 1
z
I-
Z
0 w
N
J
6
3
Bild
3-11 Rechnerisches Ergebnis über den Zusammenhang
zwischen dem Gipfelstellenverhältnis und den
Walzeigenschaften beim Horizontalwalzen

- 48 -
3.4. Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurden das Experiment und die Analyse über
das Horizontalwalzen des hundeknochenförmigen Walzgutes durchgeführt,
und die folgenden Ergebnisse wurden erworben.
1) Das Hundeknochendickenverhältnis hat einen viel stärkeren
Einfluß auf den Walzvorgang beim Horizontalwalzen als das
Gipfelstellenverhältnis.
2) Die Ausbreitungsgröße und der Kraftbedarf beim Horizontalwalzen
vergrößern sich dem zunehmenden Hundeknochendickenverhältnis
proportional.
3) Die Zentrumdicke nach dem Horizontalwalzen wird zunächst
dünner mit zunehmendem Hundeknochendickenverhältnis. Aber
wenn das Hundeknochendickenverhältnis noch größer wird,
nämlich wenn die Breitenabnahme beim Vertikalwalzen noch
größer wird, wendet sich die Zentrumdicke zur Zunahme.
Für die Rechnung wurde die Elektronenrechenmaschine FACOM
M-200 an der Uni. Kyoto verwandt, und die Rechnungszeitdauer
war 50 ti 70 Sekunden.

- 49 -
4, VERTEILUNG DER IM WALZGUT HERVORGERUFENEN SPANNUNGEN
BEIM BREITENABNAHMENPROZESS
4.1. Einleitung
Beim Breitenabnahmenprozeß der Brammen ist es eine wichtige
Frage, ob die durch das Walzen im Walzgut hervorgerufenen
Spannungen Flächen- und Innenrisse der stranggegossenen Brammen
erweitern können. Daher soll es vor der praktischen Anwendung
dieses Prozesses genug untersucht werden, wo und wie
groß die Spannungen im Walzgut entstehen und wie die Walzbedingungen
auf die Verteilung der Spannungen wirken.
In diesem Kapitel werden diese Fragen durch das Modellversuch
anhand der Plasticine-Platten und auch durch die analytische
Berechnung mit dem starr-plastischen Finite-Elemente-Verfahren
untersucht.
4.2. Versuchs- und Berechnungsverfahren
4.2.1. Versuchsmethode
Als Modellversuch wurden Plasticine-Platten mit einer Breite
von 190 mm und mit einer Dicke von 28 mm durch die Vertikalund
Horizontalwalze gewalzt. Diese Größe entspricht etwa 1/10
von der praktisch stranggegossenen Brammen. Als Vertikalwalze
wurden eine Flachwalze und drei verschiedene Kaliberwalzen
mit einem Durchmesser von 120 mm und mit einer Drehzahl von
3,75 r.p.m. benutzt. Bild 4-1 zeigt die Form der Kaliberwalzen

- 50 -
und ihre Größe. Wie das Bild zeigt, haben die Kaliberwalzen
je einen Kaliberwinkel von 7,6° (Form I), 14,9° (Form II)
und 21,8° (Form III) (je eine Neigung der Kaliberwand von
13,3 %, 26,6 % und 40,0 %).
Das Walzgut mit rechteckigem Querschnitt wurde zuerst mit
einer Breitenabnahme von 15 mm (Breitenabnahmenverhältnis von
7,9 %) und dann weiter mit einer Breitenabnahme von 15 mm
8,6 %) durch die gleichartige Vertikalwalze gewalzt. Das dadurch
gewonnene hundeknochenförmige Walzgut wurde durch die
Flachwalze bis zur Anfangsdicke von 28 mm horizontalgewalzt.
Die Normalspannungen in Breiten-, Walz- (Längs-) und Dickenrichtung
des Walzgutes, aw, GI und 0H, wurden anhand der
Drucksensoren mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Dicke
von 0,6 mm gemessen. Dabei wurden die Sensoren an drei Stellen,
je 7 mm, 15 mm und 35 mm von dem Breitenende der Probe entfernt,
und auch in der Breitenmitte vorher begraben, wie sie
in Bild 4-2 wiedergegeben sind. Um die begrabenen Stellen und
Richtungen genau zu halten, wurden die Drucksensoren vor jedem
Walzen neu begraben.
Es wurde im Vorversuch festgestellt, daß der Drucksensor auch
auf eine Zugspannung, die kleiner ist als etwa 1 kgf/cm2,
sicher antworten kann, aber daß in diesem Fall die quantitative
Zuverlässigkeit niedrig ist.
Die Temperatur des Walzgutes war immer auf 20°C gehalten.
4.2.2. Rechnerische Methode
Die rechnerische Methode mit starr-plastischen finiten Elemen-

T
- 51 -
Neigung der
Kaliberwand
13.3%
61R
29
FORM I
061R
o
,-1---'
___~61R°
NeigungÄ
029 o
cn
26.6/omN
eigung
FORMII40.0%29
FORM III-------------------a
37
4541
Bild
4-1 Profil von drei Kaliberwalzen
Breitenmitte
Breitenrichtung
r--------------
DRUCKSENSOR i K
?
, 20 8~7
E
U 0
WALZGUT ö
I
I l i
~ I I
~ I I
0H Spannung in der Dickenrichtung
'1L• Spannung in der Walz(Längs)richtung
QW: Spannung in der Breitenrichtung
Bild 4-2 Stellen und Richtungen der Drucksensoeren
im Walzgut
ten ist im zweiten und dritten Kapitel eingehend dargestellt.
Die für die Rechnung erforderliche Fließspannung von Plasti-
72)
cine wird nach Chijiiwa et al. durch die folgende Gleichung
gegeben:
Q=1.15X10eo•sexp(lg/cmZ soas 0.12~(3 5301in kgf/cm2 ( 4-1 )
T = 253'\,323 K,e= 0,02'0,3,e= 10ti10°1/s.
Darin ist T die absolute Temperatur. Unter bestimmten Walzbedingungen
überschritt die Vergleichsdehnung s den Anwendungsbereich
der Gleichung ein wenig. Es wurde angenommen, daß auch

0
- 52 -
in diesem Fall die Gleichung doch noch
gültig
ist.
Die Reibungskoeffizient zwischen Walze
und Plasticine wurde
um 0,45 angenommen.
4.3. Experimentelle und berechnete Ergebnisse
4.3.1. SDannunasverteiluna wärhend des Vertikalwalzens mit
Kaliberwalze
Bild 4-3 (a) und (b) zeigen die Abläufe der gemessenen Span-
•b 3-vond
von dem
1:3
v c 2- %-*\Breitenende
,I 1 -
7mm
•i •UU
1 / N 15mm
C C e 0-------------------
c
C +•
b
`~
0
1 - l\ 35 mm
ro
a1_Breiter
Breitenmitte
0 ----------------------
von dem
2
Breitenende
1
7mm
0
1
-J \ 15 mm
0
1
0
1
0
---------
Breitenmitte
35 mm
b °-
7mm
• t•n i 0 ---------------------------
_70E1-
15mm
b'GwU
0•-1 I
35 m m
C N j 0
N3b1
—1-
Breitenmitte
Breite]
1
0
1
0
1
0
1
0
1
-/ 7mm
------- _15 mm
Breitenmitte
35 mm
w o
rog0N
•+
1~~
0E
7 C iD 1
CN~0------------------
äöb1`Breite
Breitenmitte
IEingangs-I
IAusgangsse
Walzrichtung —.-
(a) FORM I
7mm
/ \ 15mm
35 mm
1
0
1
0
1
0
1
0
IEingangs- I
Walzrichtung
Breitenmitte
(b) FORM II
7mm
15 mm
35mm
I Ausgangsse
Bild
4-3 Experimentelle E Ergebnisse
drei
Normalspannungen
kalwalzens lzens mit Kaliberwa'
r die Änderung von
während lrend des ersten Vertion
Form I und IC

53 -
nungen in Breiten-, Walz- (Längs-) und Dickenrichtung des
Walzgutes, aW, aL und 0H, während des ersten Vertikalwalzens
mit Kaliberwalze von Form I und von Form II. In diesen Bildern
sind die Druckspannungen positiv angegeben. Mit der Entfernung
von dem Breitenende verkleinert sich der Wert jeder Spannung,
aber damit breitet sich der Einflußreich der Spannungen aus.
Die Spannungen im Walzgut sind großenteils Druckspannungen.
Aber die Längsspannung aL in der Umgebung der Breitenmitte
und die Dickenspannung aH vor dem Walzspalt an der um 15 mm
von dem Breitenende entfernten Stelle sind Zugspannungen.
Der Wert der Druckspannung von aL verkleinert sich einmal in
der Mitte des Walzspaltes. Die maximale Druckspannung entsteht
an der Eingangsseite des Walzspaltes wie sie beim Dickplattenwalzen.
Bild 4-4 zeigt die nach dem starr-plastischen Finite-Elemente-
Verfahren berechneten Ergebnisse über die Verteilung der Spannungen
im Walzgut während des Vertikalwalzens mit Kaliberwalze
von Form II. Und zwar zeigt das Bild 4-4 (a) die Spannungsverteilung
im L.W-Querschnitt beim ersten Vertikalwalzen, wodurch
die Breite des Walzgutes von 190 mm zu 175 mm abgenommen
wird, und die beim zweiten Vertikalwalzen, wodurch die Breite
von 175 mm zu 160 mm abgenommen wird. Die gestrichelten Linien
im Bild zeigen die Fließlinien der Punkte, wo die Drucksensoren
begraben sind. Das Bild 4-4 (b) zeigt den Ablauf der
Spannungen während des ersten Vertikalwalzens an den gemessenen
Punkten, der den Fließlinien entlang erworben wird.
Die Verteilung der aW und der aH verhalten sich miteinander
ähnlich, und beide zeigen eine sogenannte muschelförmige

Ib
- 54 -
Gestalt im Bild (a) und eine konvexförmige Kurve im Bild (b).
Die Verteilung der 6 verhaltet sich aber anders als die von
aw und QH und zeigt eine konkavförmige Kurve im Bild (b).
Ferner wird die Längsspannung o'L in der Umgebung der Breitenmitte
eine verhältnismäßig große Zugspannung. Diese Ergebnisse
Ausgangsseite 1 .5 IAusgangsseite
5N.1 1.0 0.5 0.21 2.0\1 1.0 0.5 0.2
2.00 1\ i
2.5
2.55
3.0
l'
3.00
3.5-
1
/1
.5
4.0
i
I
4.5'
Ende
2.0
1.5
7 15 35 mm Eingangssc!
Uw
Mitte
1.0 0.5 0.0 - 0.5 - 1.0i
11/1 (
i1 1 / i
(1'
I
; 7 1535 mm
Ende
7 15
35 mm Eingangsseite
a,.
Mitte
11.51. 0.50.0 -0.5 -1.0
2.0j//
,I
2.5 I1
1 1
II I I
7 15 35 mm
QL
QI
1.5~,
2.01.\I
!1.0 0.5 0.0
.51l.! I/ /I
/ /1
1 / I
7 15 35mm
11.00.5 0.0i
1.5
I 1
2.0
2.5
11
3.0-13
1 )
.55
i / .
715 35 mm
beim
ersten
Vertikalwalzen
UH
(a)
beim
zweiten
Q1/
Vertikalwalzen
3
TE
yU. W
X
3
2
1
0
Eingang
Walzspalt
(b)
Bild 4-4 Berechnete !hnete Ergebnisse über die Verteilung der
walzens
Walzspalt
1.5----------7mm—2
7 mm
1.0----------------7mm
7 m m
7mmi—~
15
,\
-~ 35`
15-----
•0.5 `G o 0 15 `5) ö 1 /~- / 15
35
35 IS'—0.5b0 35
Mitte
Mitte .te —1.0_----------------
—1 .5 Mitte —1
Ausgang
beim ersten
Vertikalwalzen
Walzspalt
Spannungen Lungen im Walzgut während des Vertikalms
mit Kaliberwalze von Form IC

-----
- 55 -
stimmen mit den im Bild 4-3 gezeigten gemessenen Ergebnissen
im ganzen gut überein.
Vergleicht man die beiden Darstellungen der Spannungsverteilung
im Bild 4-4 (a) miteinander, kann man es leicht verstehen,
daß die Werte der Spannungen bei zweiten Vertikalwalzen im
ganzen größer sind als die beim ersten.
Bild 4-5 zeigt die gemessenen
---------------------------------- 15.0
und berechneten Ergebnisse5W, BW
3 beim ersten 0
.0
• \beim zweiten p 11.2
über die maximale Spannungs- 2
.~
bD 2.0p7.5
verteilung in der Breiten-
richtung während des Vertikal-A
0------------------------------0
walzens mit Kaliberwalze von0 7 153595
Form H und die gute Übereinstimmung
von beiden Werten.
Jede Spannung ist am Breitenende
am größten und wird umso
kleiner, je näher sie zur
Breitenmitte kommt. In diesem
Fall ist es beachtlich, daß
die Spannung 01 , Zugspannung
wird, wo die Entfernung
von dem Breitenende
größer ist als ungefähr 40
3.0 -
2.0
° 1 .0 -
-1 .0
O-
4.0-
3.0
U ~
2.0
Q,` 1.0
7 15
°\
o °\
G,W,: Gemessener Wert
B.W.: Berechneter Wert
35
0
0 7 15 3595
ENDEMITTE
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE / rn
11.2
7.5
3.7
0
95— 3.7
15.0
11.2
7.5
3.7
0
I
E
uJ
W W
W = 2 U
W
g
J
M
Z W
W
L;
•
3
W
a
Q
mm, und daß die Größe der
Zugspannung in der Breitenmitte
nach dem berechneten
Ergebnis nicht außerachtgelassen
werden kann. Daß die
Bild 4-5
Vergleich zwischen berechneten
und gemessenen Ergebnissen
über die maximalen Spannungen
während des Vertikalwalzens
mit Kaliberwalze von Form IC

- 56 -
gemessenen Werte der Zugspannung in der Breitenmitte etwas
kleiner sind als die berechneten Werte, kann man damit begründen,
daß bei der Zugspannung der Drucksensor eine schlechtere
Zuverlässigkeit hat als bei der Druckspannung. Die
rechte Vertikalachse des Bildes zeigt den auf warmen Stahl
umgerechneten Werte unter der Annahme, daß die Fließspannung
von 1,0 kgf/cm2 beim Plasticine der Fließspannung von 3,7
kgf/mm2 beim warmen Stahl entspricht.
4.3.2. Spannunasverteiluna während des Horizontalwalzens
des hundeknochenförmigen Walzgutes
Das durch die zweimal durchgeführten Vertikalwalzen je mit
einer Breitenabnahme von 15 mm gewonnene hundeknochenförmige
Walzgut wurde bis zu seiner Anfangsdicke horizontalgewalzt.
Bild 4-6 zeigt die Verteilung von drei berechneten Normalspannungen
im L.W-Querschnitt beim Horizontalwalzen, das nach
dem Vertikalwalzen mit Kaliberwalze von Form II durchgeführt
wurde. Die Verhalten der Verteilung der aW und der GH zeigen
eine ähnliche Figur, obwohl die Größen der Spannungen unterschiedlich
sind. Die maximale Druckspannung der aH entsteht
an der Gipfelstelle des Hundeknochens, aber die der aW verschiebt
sich etwas zur Breitenmitte. In der Umgebung der
Breitenmitte werden die Spannungen von am und insbesondere
von eine Zugspannung. Es ist zu beachten, daß eine verhältnismäßig
große Zugspannung nicht nur beim Vertikalwalzen entsteht,
sondern auch beim Horizontalwalzen in der Umgebung der
Breitenmitte des Walzgutes. Infolgedessen sollten die Brammen

• `
0
- 57 -
beim Stranggießverfahren so gegossen werden, daß sie nicht
nur auf ihre Oberfläche sondern auch in ihrem Innern keinen
Fehler haben, um die Vergrößerung des Fehlers durch die beim
Vertikal- und Horizontalwalzen hervorgerufene Zugspannung zu
vermeiden.
Bild 4-7 zeigt die gemessenen und berechneten Ergebnisse über
die maximale Spannungsverteilung in der Breitenrichtung beim
Horizontalwalzen. Außer den Werten der Spannungen von 6L und
von 6W in der Breitenmitte stimmen die berechneten Werte mit
,Ausgangsseite
Ausgangs
7 15 35mm 2.0-----------------------------------GEMESSENER
WERT o~.5
ii i
1EBERECHNETER WERT —
1 10_ 1 1
3.7
11
OO\C
I .
0.6 0.4 0.2 0.0 —0.2.b -0.2 Eingangsseitei
alt g
EndedwMitte—1 00 7 15 35803.7
7 15 35
1 ~
/I
/I
/ 1
0.00 .50.5J1-0.5\
0.0 -1.0
6L
; 7 15 35
\
ii/.
2.511.5T0.5 0.0
2.0 1.0
Qe
2.0
U 1.0
1.11
•
- 1 .0
0
3.7
E
0
- 3 .7
0
0 7 15
80
bq 1 0
.0 3.7
3.0
11.2
0
6 2.0
7.5
3
0
W
0 7 15 \ 3580
E GEMESSENE GIPFELSTELLE
NDE DES HUNDEKNOCHENSMITTE
7.5
W 3
E
CC
CC
W F -
W
Z x
V W
K
W
U'
J
VD
Z W
Q
Bild 4-6
Berechnete Ergebnisse über
die Spannungsverteilung
während des Horizontalwalzens
nach dem Vertikalwalzen
mit Kaliberwalze
von Form IC
Bild 4-7
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE/mm
Vergleich zwischen berechneten
und gemessenen Ergebnissen über
die maximalen Spannungen während
des Horizontalwalzens mit Form l

- 58 -
den gemessenen Werten sehr gut überein. Das Bild zeigt auch,
daß am Breitenende die Spannung von sL eine kleine Zugspannung
wird. Dies bedeutet, daß an der Brammenkante manchmal entstehende
Risse durch die Zugspannung entwickelt werden können.
Die rechte Vertikalachse im Bild zeigt den auf warmen Stahl
umgerechneten Wert wie die im Bild 4-5.
Bild 4-8 zeigt die gemessenen und berechneten Ergebnisse über
U
bC
4.3.3. Einfluß der Form der Vertikalwalze auf die Spannunasverteilung
Y3-
ou
-1
4.0
3.0 •
\
FORM I
FORM III
2.0 \\^
A
1.0N.
3.0
•,.
0
0 7 15 35
2.0 k
e
1.0 `.. -.. ..~ 0
0=
.0
0 7 15 35 95
4.0
3.0
2.0
1.0
0
0 7 15 3595
ENDEMITTE
95
G,W,: GEMESSENER WERT
B,W.: BERECHNETER WERT
‘
\
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE/mm
(a) beim ersten
Vertikalwalzen
Bild 4-8 Verteilung der maximalen
4.0
T FORM I
E3.0 $ RM III
\t o
2.0 x 1.0 b i1 0-------
0715 35
3.0
2.0
U A.
,-ü ,1.0 A
b 0
—1 .0 0715
4.0 --------
~3.0- U
`o2 .0-ö
G.W.
A
ö1.0 -\
0-----
0 7 15 3587.5
ENDEMITTE
A
0715 35
kalwalzen mit Kaliberwalze von Form I und
87.5
C
C
87.
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE /mm
(b) beim zweiten
Vertikalwalzen
en Spannungen beim Verti-
III

0-----
- 59 -
die Verteilung der maximalen Normalspannungen in der Breitenrichtung
beim Vertikalwalzen mit Kaliberwalze von Form I und
von Form III. Jede Spannung bei der Vertikalwalze mit einem
Kaliberwinkel von 7,6° (Form I) ist größer als bei der Kaliberwalze
mit einem Kaliberwinkel von 21,8° (Form III), und
der Unterschied dazwischen wird umso geringer, je näher es
zur Breitenmitte kommt. Die berechneten Werte sind dabei ein
wenig kleiner als die gemessenen Werte, aber die beiden stimmen
miteinander im ganzen gut überein. Daß es in der Breitenmitte
einen gewissen Unterschied zwischen den berechneten und
gemessenen Werten der Spannung eL gibt, kann von der Meßunsicherheit
des Sensors bei der Zugspannung abhängen.
Die Spannungen beim zweiten Vertikalwalzen werden etwas größer
4.0
3.0 F
4.0
3.0 •F
U
2.0`~
1.0\
V
b
2.0 \\ ^
1.0
Bild
0
0715
2.0
1.0 `^•
0------
—1 .0
35 95
0 7 15 35 95
3.0 ----------------------------------------------------------- 3.0 ----------------------------------------
G,W.: GEMESSENER WERT
2.0"~ 2.0 - o
\B,W,: BERECHNETER WERT
0 ~S--------a
0 7 15 3595
ENDEMITTE
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE/mm
(a) beim ersten
Vertikalwalzen
bL
kalwalzen
mit
0
0 7 15
2.0
1.0 -::
—1 .01--a
0 7 15 3587.5
35 87.5
o
1.0-\ \ '„ .
0;
0 7 15 3587.5
•
ENDEMITTE
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE/mm
(b) beim zweiten
Vertikalwalzen
4-9 Verteilung ng der ma) maximalen [imalen Spannungen beim Verti-
Flachwalze und Kaliberwalze K
von Form IT

1
- 60 -
als die beim ersten Vertikalwalzen, aber die Verhalten der
Spannungsverteilung sind miteinander ähnlich.
Bild 4-9 zeigt die maximale Spannungsverteilung in der Breitenrichtung
beim Vertikalwalzen mit Flachwalze im Vergleich
mit der beim Vertikalwalzen mit Kaliberwalze. Die Spannungen
bei der Flachwalze sind im ganzen kleiner als sie bei der
Kaliberwalze, besonders am Breitenende. Das Verhalten der
Spannungsverteilung bei der Flachwalze ist aber gründsätzlich
gleich mit dem bei der Kaliberwalze.
Bild 4-10 zeigt die berechnete Spannungsverteilung im L.W-
Querschnitt beim ersten Vertikalwalzen mit Kaliberwalze von
Form I, Kaliberwalze von Form EI und Flachwalze. Im Vergleich
der in Bild 4-10 und in Bild 4-4 dargestellten Spannungen miteinander
wird es klar, daß die Spannungen beim Vertikalwalzen
1.0 0.5 0.2 i 11.0 0.5 0.20.5 0.2
)733~3.0''i,
2011.5 3si_i1.0
7 15 35mm1 11 15 35mm' 7 1535mm
ENDE
awMITTE ENDE aWMITTE ENDEam
1/77-1.0,g
1 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0I1.0 0.5 0.0 -0.5 1 '1.0 11.0 0.5 0.0 -0.5 —0.5
i/1.B
i
Ii/ i /
2.0
i
~ l
II
1
;lI l1 OLOL ,
az
aL
MITTE
1.0 0.5 0.0^1.0 0.5 0.0 1 2.0
11111111.5I0.52.0i1.0i
II 1
0.5 I I
I I
I I
.0
OHOH
.all
a11
(a) Form I(b) Form Itt(c) Flachwalze
Bild 4-10 Berechnete Ergebnisse über die Spannungsverteilung
beim ersten Vertikalwalzen mit Kaliberwalze
von Form I, Kaliberwalze von Form EI und Flachwalze

•
- 61 -
bei der Flachwalze am kleinsten sind, und daß mit abnehmendem
Kaliberwinkel die Spannungen immer größer werden und der Wirkungsbereich
der Breitenabnahme immer mehr in die Breitenmitte
kommt.
Bild 4-11 zeigt die gemessenen und berechneten Ergebnisse
über die maximale Spannungsverteilung in der Breitenrichtung
beim Horizontalwalzen nach den
zweimaligen Vertikalwalzen mit
Kaliberwalze von Form I und II.
Aus diesem Bild und dem Bild 4-7
kann man leicht verstehen, daß
sich die Gipfelstelle jeder Spannungsverteilung
mit abnehmendem
Kaliberwinkel der Vertikalwalze
zur Breitenmitte verschiebt.
Dies bedeutet, daß sich die Formänderung
beim Vertikalwalzen mit
abnehmendem Kaliberwinkel zur
Breitenmitte mehr ausbreitet.
Die Form der Vertikalwalze hat
2.0
ö 1.0
0,
—1 .0.
0
2.Of
A
E
G.W . B.W.
Form I p
AIIIEl
7 15 35 80
G.W.: Gemessener Wert
E B.W.: Berechneter Wert
V 1.0
4 ~
Y d
0
123
I '•
I I ~~
— 1 .0
J
e.
b
Bild
3.0
2.0
0 7 15 35 80
1.0
0OL
1I180
0715~~35
EndeMitte
Gemessene Gipfelstelle
des Hundeknochens
Entfernung
i
vom Breitenende/mm
r
einen Einfluß auf die Zugspannung
Verteilung i4-11 n
maximale
am Breitenende, und zwar verkleinert
sich die Zugspannung von GI,
am Breitenende mit zunehmendem
Kaliberwinkel.
Spannungen während des
Horizontalwalzens
nach
dem Vertikalwalzen mit
Kaliberwalze von Form I
und von Form III

- 62 -
4.3.4. Einfluß der Größe der Breitenabnahme auf die
Spannungsverteilung
Um den Einfluß der Größe der Breitenabnahme auf die Spannungsverteilung
beim Vertikalwalzen zu untersuchen, wurde das Walzgut
mit einer Breite von 190 mm und einer Dicke von 28 mm anhand
der Kaliberwalze von Form EI mit drei verschiedenen Breitenabnahmen
von 5 mm, 10 mm und 15 mm vertikalgewalzt.
Bild 4-12 zeigt die unter diesen Walzbedingungen berechneten
und gemessenen Ergebnisse über die maximale Spannungsverteilung
in der Breitenrichtung, und Bild 4-13 zeigt die berechnete
Spannungsverteilung im L.W-Querschnitt. Mit zunehmender
Breitenabnahme vergrößern sich die Spannungen im ganzen.
Nach dem berechneten Ergebnis wird aber diese Tendenz umgekehrt
am Breitenende, wo das 4
.0-------1
BREITEN-GA, -B.W. G.W.BBREITEN
B.W.
30 ABNAHME
ABNAHME
15mmo
15 mm °
Walzgut die Walze berührt. Dies
^l/10mm 1 1/ 10 mm fi
E5mm 5mm 0 --- bedeutet , daß mit zunehmender
5D 2'0 VIPL
\-N
IG,W,: G.W.: GEMESSENER
WERT
B.W.: BERECHNETER WERT
~ :B,W,: • BERECHNETER Breitenabnahme die Lokalisierung LO b
q
^'~
-_ _~der Formänderung am Breitenende
E 2.0 k
- 1.0
0
Ir~_Breitenmitte
0 schwächer wird und sich statt 7
dessen die Verformungszone zur
ausbreitet.
0 3.0Bild 4-12
U bD 10Verteilung der maximalen Span-
: b
nungen während des ersten Vertib
LO ^
. k alwalzens anhand der Kaliber-
0~``~•----------------walze von Form III mit drei veṟ
0 7 15 3595
ENDEMITTEschiedenen Breitenabnahmen von
ENTFERNUNG VOM BREITENENDE/mm 5 mm, 10 mm und 15 mm

~
- 63 -
4.4. Zusammenfassung
Durch eine Reihe von Modellversuchen mit Plasticine wurde es
untersucht, wie die Verteilung der Spannungen im Walzgut beim
Breitenabnahmenprozeß ist, und wie sich die Spannungsverteilung
durch die Walzbedingungen verändert. Zugleich wurde die
Spannungsverteilung nach dem Finite-Elemente-Verfahren analysiert,
und die berechneten Ergebnisse wurden mit den gemessenen
Ergebnissen verglichen. Obwohl es teilweise einen kleinen
Unterschied dazwischen gibt, stimmen die beiden im ganzen nicht
nur qualitativ, sondern auch quantitativ gut überein. Wenn man
die Gültigkeit der Voraussetzungen, z.B. die genaue Stellenund
Richtungssetzung des begrabenen Drucksensors und die Genauigkeit
der Fließspannungsgleichung von Plasticine, berücksichtigt,
kann man so schließen, daß der Unterschied zwischen
den berechneten und gemessenen Ergebnissen in einem zulässigen
Bereich liegt, und daß die hier vorgeschlagene analytische
1.5 ^ 1.0 0.5 0.2i'1.5 1.00.50.00.51.5 i! /0.50.0 1.0
.5BREITENABNAI 1E'BREITENABNAF9'E2.5 2.5'ii
'0.5
' iBREITENABNAFNE
0.0 v2.0i -------------------------------- 2
2.0-2.0
\ i^\ N\ BREITENABNAI-I
2.5 ~BRE ITENABNPW
3.05m5m3.0 J i J ) 5 mm
3.0 iii5mm i1 5mm
3.5
4.0
1.5 1.0 0.5 0.2
1 ! 1.0 1.0 0.50.0 0.5 0.0 - 0.51~1.00.5 0.5
11.00.5 0.0
0.0
1.5
,:)i
2.0
II
10 mm
lOmm
10 mm
0 1
2.5
. 1
36~.// 10 mm 2.05~I!'jOmm250~/!' J1lOmm1(
1.0 0.5 0.2
5-. i
2.00 I
2.55
3.00 I
I
7~ .
aw
15 mm
1 1. 0.5 0.0 -0.5I
1.5k !/J / I
I/ 1/
~OL
I/
i~ 1 / / 15 mm
11 i
11
hII 1
-1 .0
11.0 0.5 0.0
)1.5iI
2.0iI15mm
1
l~
Bild 4-13 Berechnete Ergebnisse über die Spannungsverteilung
beim Vertikalwalzen anhand der Kaliberwalze
von Form III mit drei verschiedenen
Breitenabnahmen von 5 mm, 10 mm und 15 mm

- 64 -
Methode verlässig ist.
Die Eigentumlichkeit der Spannungsverteilung im Breitenabnahmenprozeß
der Brammen kann wie folgt zusammengefaßt werden:
1) Beim Vertikalwalzen und dem nachfolgenden Horizontalwalzen
wird die Spannung in der Walzrichtung sL in der Umgebung
der Breitenmitte des Walzgutes eine verhältnismäßig große
Zugspannung. Dies bedeutet, daß Innenrisse, die im Strangguß
unerwartet erscheinen, in der Umgebung der Breitenmitte
der Brammen durch das Walzen vergrößert werden können.
Daher sollte die Entstehung von Innenrissen beim Stranggießverfahren
völlig zurückgehalten werden.
2) Beim Horizontalwalzen wird die Spannung in der Walzrichtung
cL nach den Walzbedingungen nicht nur in der Umgebung der
Breitenmitte eine Zugspannung, sondern auch am Breitenende.
Diese Zugspannung kann einen Anlaß für die Entwicklung der
Risse an der Brammenkante geben.
3) Die Form der Vertikalwalze und die Größe der Breitenabnahme
haben einen bedeutsamen Einfluß auf die Größe der Spannungen...
Die am Breitenende entstehende Zugspannung beim Horizontalwalzen
kann durch die Zunahme des Kaliberwinkels vermieden
werden. Dagegen kann die in der Umgebung der Breitenmitte
entstehende Zugspannung beim Vertikal- und auch Horizontalwalzen
nicht vermieden werden.

- 65 -
5. EINFLUSS DES WALZENDURCHMESSERS UND DER BRAMMENBREITE
AUF DIE WALZEIGENSCHAFTEN BEIM WALZEN FÜR DIE BREITEN-
ABNAHME DER BRAMMEN
5.1. Einleitung
Bis hierher wurde eine Reihe von den experimentellen und
analytischen Untersuchungen über die Walzeigenschaften beim
Vertikal- und Horizontalwalzen der Brammen durchgeführt, und
zahlreiche Fragen sind gelöst. Aber der Einfluß des Walzendurchmessers
und der Brammenbreite auf die Walzeigenschaften
stellte eine ungelöste Frage dar. Unter Berücksichtigung
dieser Situation wurde eine weitere Untersuchung über die
Wirkung des Walzendurchmessers und der Brammenbreite auf die
Walzkraft, das Walzmoment, die Walzleistung und das Umformverhalten
beim Vertikalwalzen und beim nachfolgenden Horizontalwalzen
durchgeführt.
5.2. Versuchsmethode
Als Walzgut wurden die im Heizofen auf eine Temperatur von
500°C erwärmten Aluminiumplatten mit einer Dicke von 12 mm
und mit verschiedenen Breiten von 36 mm bis 96 mm (Breiten-
Dickenverhältnis ist 3'\)8) benutzt. Die Fließspannung des
benutzten Werkstoffs bei dieser Temperatur kann nach den
gemessenen Werten durch die folgende Gleichung darstellt
werden:
c = 16-€"5 • O'1.7 N/mm2 ( 5-1 )

- 66 -
Als Vertikalwalze wurden Flach- und Kaliberwalzen mit einem
konstanten Kaliberwinkel von 15° und mit vier verschiedenen
Walzendurchmessern von 60 mm, 80 mm, 100 mm und 120 mm benutzt.
Die Drehzahl der Walze war immer 15,2 r.p.m.. Beim Experiment
zum Ermitteln des Walzendurchmessereinflusses wurden nur die
Platten mit einer Breite von 84 mm, und beim Experiment zum
Ermitteln des Brammenbreiteeinflusses wurde nur die Walze mit
einem Durchmesser von 80 mm benutzt.
Als Horizontalwalze wurde meistens eine Flachwalze mit einem
Durchmesser von 70 mm und mit einer Drehzahl von 45 r.p.m.,
und teilweise eine andere Flachwalze mit einem Durchmesser von
180 mm und mit einer Drehzahl von 10,5 r.p.m. benutzt.
Das Walzgut wurde mit verschiedenen Breitenabnahmen zuerst
einmal vertikal und dann bis zu seiner Anfangsdicke horizontal
gewalzt.
Bei jedem Walzen wurden die Walzkraft, das Walzmoment und die
Querschnittform des Walzgutes gemessen. Die in Bild 2-2 und
in Tafel 2-1 im zweiten Kapitel definierten Bezeichnungen
werden auch in diesem Kapitel gebraucht.
5.3. Versuchsergebnisse und Betrachtung
5.3.1. Einfluß des Walzendurchmessers auf die Walzeiaenschaften
Bild 5-1 (a) zeigt den Zusammenhang zwischen dem Vertikalwalzendurchmesser
und der Vertikalwalzkraft für verschiedene
Breitenabnahmen AB, und Bild 5-1 (b) den Zusammenhang zwischen

- 67 -
500
Z
Y
0 a
F8
IC
N
J
Q
3. J
10
x 6
re H
W
/•
AB=15mm
3.---
•
•
I2_,..2
looloor: 6
•
FLACHWALZE
I 1 i
F
z
I-
z
W
OZ
N J
4
J
6 Y
1-
w
400
300
200
100 _-{
41 60 I 801 1I01 I1 11
100 120 60 80 100 120
VERTIKALWALZENDURCHMESSER
/ MM VERTIKALWALZENDURCHMESSER
/ MM
(a)
Bild 5-1 Zusammenhang zwischen dem Vertikalwalzendurchmesser
und (a) der Vertikalwalzkraft, (b) dem
Vertikalwalzmoment
dem Vertikalwalzendurchmesser und dem
Vertikalwalzmoment. Die Walzkraft und
das Walzmoment vergrößern sich fast
(b)
oB=i5mm
Y 12
r-
KALIHERWALZE
- - - - FLACHWALZE
~
W
9
t

,
- 68 -
des Walzgutes beim Vertikalwalzen mit abnehmendem Walzendurchmesser
am Breitenende mehr lokalisiert wird. Mit andern Worten
erreicht die Verformungszone mit zunehmendem Walzendurchmesser
weiter in die Breitenmitte, und die Hundeknochenform wird
sanfter. Der Einfluß des Walzendurchmessers auf die Hundeknochenform
ist bei der Flachwalze größer als bei der Kaliberwalze.
Dies geschieht daraus, daß die Kaliberwalze mit seiner
Kaliberwand das sich mit abnehmendem Walzendurchmesser vergrößernde
Dickenwachstum einschränkt. Infolgedessen wird die
Einschränkungskraft der Kaliberwand mit abnehmendem Walzendurchmesser
größer. Dies ist die Ursache dafür, daß sich die
Walzenergie bei der Kaliberwalze, wie Bild 5-2 zeigt, mit
abnehmendem Walzendurchmesser deutlicher vergrößert als bei
der Flachwalze. Mit zunehmendem Walzendurchmesser wird der
Unterschied zwischen der durch das Vertikalwalzen mit der
Bild 5-3
Flachwalze gebildeten Hundeknochenform und der mit der Kali-
1.40
Z~
KALIBERWALZE8'0
---
..1~
FLACHWALZE
z-- -- FLACHWALZE
\B ~=15mm AB=15mm
.
ö1.35 \----------------------I
v
`
T `.
t~E12
w6.0raggin.
H1.30~oB=15mm--- ~,\_1 T
3=15mn
ö~.•~B=15mm_9
AB=15mm
am'ix12/
12-
•
~•12
=1.25i•ä9--'
~e~9
P-~~5
° 1 .0/
.20• :v
e-6
gig.--•12_,
1.15
/.0'------------------------------------------------- 1 60 80
100 1206080 100 120
VERT I KALWALZENDURCHMESSER / MMVERT I KALWALZENDURCHMESSER / MM
(a)(b)
l~6
Einfluß des Vertikalwalzendurchmessers auf (a) das
Hundeknochendickenverhältnis und (b) die Gipfelstelle
6
KALIBERWALZE
FLACHWALZE
-

9
- 69 -
berwalze gebildeten Form kleiner, und der Vorteil der Kaliberwalze
wird geringer. Dies bedeutet, daß der günstigste Kaliberwinkel
auch von dem Walzendurchmesser abhängig ist.
Bild 5-4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Vertikalwalzendurchmesser
und der Ausbreitungsgröße beim Horizontalwalzen
anhand der Flachwalze mit einem Durchmesser von 70 mm für
verschiedene Breitenabnahmen AB. Die Ausbreitungsgröße verkleinert
sich mit zunehmendem Vertikalwalzendurchmesser, besonders
bei der Flachwalze, weil der Einfluß des Walzendurchmessers
auf die Hundeknochendicke bei der Flachwalze größer
ist als bei der Kaliberwalze. Mit zunehmender Breitenabnahme
wird die Ausbreitung größer, aber der Vergrößerungsgrad wird
bei der Flachwalze kleiner. Bei der Kaliberwalze wird die
Veränderung der Ausbreitungsgröße durch die Änderung des Ver-
4.5-----------------------------------
--------'
KALIBERWALZE I BERWALZE200
\ y
..~~~
V • ---- FLACHWALZE---------- ----------- KALIDC•RWALZE
KALIDERWALZE
4 • --- ~--- FLACHWALZE
FLACFIWALZE
.0-----------------------------------
f..~180
~ ~~~~~o8=15mm ~•\\~..~B=15mmz~8=15mm
`4
r,3.5--------------------~,~y------~~
,
Zi~
w3.011g.~ni2414012
ä.~~
I
Ä 1 A-1
,~AN
2.5-----------------~~6-ö 120
I 186
I r 9
\ J
~ l
111111111119
i
9
1 ~~
i8=15mm
'__ 12
15
12
2.0--------------------------------------60
80100 120
Bild 5-4
VERT I KALWALZENDURCHMESSER / MM
Zusammenhang zwischen dem
Vertikalwalzendurchmesser
und der Ausbreitungsgröße
V ~d
1 O O 1 6080100 1IY -.12.,.'1 120
Bild 5-5
VERT IKALWALZENDURCHMESSER / MM
Zusammenhang zwischen dem
Vertikalwalzendurchmesser
beim
Horizontalwalzen
und dem Horizontalwalzmoment

- 70 -
tikalwalzendurchmessers und gleichzeitig durch die Änderung
der Breitenabnahme undeutlich, wenn die Breitenabnahme größer
wird als 9 mm.
Bild 5-5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Vertikalwalzendurchmesser
und dem Walzmoment beim Horizontalwalzen anhand
der Flachwalze mit einem Durchmesser von 70 mm. Mit zunehmendem
Vertikalwalzendurchmesser verkleinert sich das Horizontalwalzmoment,
besonders bei der Flachwalze.
Daraus ist es klar geworden, daß mit zunehmendem Vertikalwalzendurchmesser
die Leistung der Breitenabnahme besser und
die erforderliche Gesamtwalzenergie kleiner wird.
Um den Einfluß des Horizontalwalzendurchmessers auf die Querschnittform
des Walzgutes nach dem Horizontalwalzen zu untersuchen,
wurden die anhand der Flach- und Kaliberwalze mit
einem Durchmesser von 60 mm und 120 mm vertikalgewalzten Walzgüte
durch zwei verschiedene Flachwalzen mit einem Durchmesser
von 70
mm und 180
mm
horizontalgewalzt.
Die Ergebnisse sind
z
4.0
UI 3 .0
co
n2.0
•
VERTIKALWALZENDURCFMESSERD=6 0 mm
FLACHWALZE N . N C~'
120
KALIBERWALZE
( )
(120)(120)
Bild 5-6 Einfluß des
die
Ausbreitungsgröße
w
N
Z
z V
-J J
Q
O E
1-
z Z
1.00,--
0.99
0.98
0.97
HORIZONTAL- ---
- WALZENDURCHMESSER 70 mm
--- 180 mm
Horizontalwalzendurchmessers auf (a)
und (b) das Zentrumdickenverhältnis
•
5.0,-
w CO
co CO
.J
0
N
1.0
0.96
60
- HORIZONTAL-
WALZENDURCHMESSER
70 mm
0
--- 180 mm
FLACHWALZE
0-U 5 10 15 200 0.95--------------------------------------------
5
60
• 120
0
10 15 20
BREITENABNAHME / MM
BRE I TENABNAHME / MM
(a)
(b)
VERTIKAL-
\\4\IALZENDURCHMESSERD. 120mm.

- 71 -
in Bild 5-6 (a) und (b) gezeigt. Bild (a) zeigt den Zusammenhang
zwischen der Breitenabnahme und der Ausbreitungsgröße.
In diesem Bild spielt der Walzendurchmesser eine Rolle als
Parameter. Obgleich der Einfluß des Horizontalwalzendurchmessers
auf die Ausbreitungsgröße klein ist, wird die Ausbreitungsgröße
mit zunehmendem Horizontalwalzendurchmesser
etwas größer. Bild (b) zeigt den Zusammenhang zwischen der
Breitenabnahme und dem Zentrumdickenverhältnis, wobei der
Walzendurchmesser auch wieder als Parameter spielt. Die
Zentrumdicke verkleinert sich mit Abnahme des Horizontalwalzendurchmessers
und auch des Vertikalwalzendurchmessers.
5.3.2. Einfluß der Brammenbreite auf die Walzeigenschaften
Bild 5-7 zeigt den Zusammenhang zwischen der Brammenbreite
und der Grenze des Greifwinkels beim Vertikalwalzen. Die
Grenze des Greifwinkels vergrößert sich mit zunehmender
Brammenbreite. Dies hat eine Ähnlichkeit dazu, daß die Bramme
beim früheren Walzen in der
Vorstraße der Warmbreitbandstraße
leichter gegriffen
wird. Die Ursache ist nicht
klar, aber kann darin liegen,
daß der sogenannte "Peening
Effect' mit zunehmender Brammenbreite
größer wird.
Die Wirkung der Brammenbreite
auf das Dickenverhältnis des
0.81 o a
I III;IIIA~~• -40
0.G----------°°~••------------
0.410----------------------
• -20
0.2---------------10
0 UNGEGRI FFENBAR
• GEGRIFFENBAR
0
36 486017I28496
BRAMMENBREITE / MM
Bild 5-7 Zusammenhang zwischen
der Brammenbreite und der
Grenze des Greifwinkels beim
Vertikalwalzen

—
- 72 -
Hundeknochens wird in Bild 5-8 (a) und die auf die Gipfelstelle
in Bild 5-8 (b) gezeigt. Das Dickenverhältnis des
Hundeknochens wird größer mit zunehmender Brammenbreite, besonders
bei der Flachwalze. Bei der Flachwalze verändert sich
die Gipfelstelle fast kaum mit der Änderung der Brammenbreite.
Bei der Kaliberwalze nähert sich dagegen die Gipfelstelle mit
zunehmender Brammenbreite etwas der Breitenmitte. Dies bedeutet,
daß sich die Formänderung am Breitenende mit zunehmender
Brammenbreite vergrößert und bei der Flachwalze verhältnismäßig
mehr lokalisiert wird als bei der Kaliberwalze,
weil die Kaliberwalze das sich mit zunehmender Brammenbreite
vergrößernde Dickenwachstum einschränkt. Der Unterschied
zwischen der bei der Flachwalze gebildeten Hundeknochenform
und der bei der Kaliberwalze gebildeten Form vermindert sich
mit abnehmender Brammenbreite.
N
Z
2
O
0 Z
7
N
W
O
Z
J
S
Z
1.40
1.35
KALI BERWALZE
- -- - FLACHWALZE I /
i
10=15 mm
,.12
7.0
1.30
12_
z
/
9
z
1 '
g
w
-J
6.0
-J
1.25' ~/ t w
j 6
I-
r--
N
UI
J
LL
r
a
5.0 ^
g
n
1----
1.20
1
1.15d
48 60 72 84 96
3.04
8 60 72 84 96
4.0
---------- KALIBERWALZE
- -- - FLACHWALZE
BRAMMENBREITE / MMBRAMMENBREITE / MM
(a)(b)
/
~~15
Bild 5-8 Zusammenhang zwischen der Brammenbreite und
(a) dem Dickenverhältnis des Hundeknochens,
(b) der Gipfelstelle
8.0
AB=15mm
12
9
=15- - 6
-6
9 _

69
a
---
- 73 -
Bild 5-9 zeigt den Zusammenhang
400
zwischen der Brammenbreite und
----------
KALIBERWALZE
KALIBERWALZE
----- - FLACHWALZEAB AB=15mm =15 mm
dem Vertikalwalzmoment. Das 300 • -and
00
r ~
12
Walzmoment nimmt schwach mit15
15
der Brammenbreite zu. Dieö200m-
Steigung ist größer bei der36
Kaliberwalze als bei der Flach-
walze. Die Walzkraft zeigt eine
--12 -12
9-
- 9
Y 100'- 00
6-
488 60 7284 84 96
ähnliche Tendenz. B RAMMENBREITE / Bild 5-10 (a) zeigt den Zusam- Bild 5 -9
menhang zwischen der Anfangs-Zusammenhang zwischen der
brammenbreite und der Aus-Brammenbreite und dem
Vertikalwalzmoment
breitungsgröße beim Horizontalwalzen,
und Bild 5-10 (b) den Zusammenhang zwischen der Anfangsbrammenbreite
und dem Horizontalwalzmoment. Weil sich
die Hundeknochendicke mit zunehmender Anfangsbrammenbreite
00
L ~~
^
~I
_
vergrößert, vergrößern sich beim Horizontalwalzen die Ausbreitungsgröße,
das Walz-
5.0
4.0
Z3.0
2.0
../-1--
..., ,
-
KALIBERWALZE
1
- FLACHWALZE LB=12mm
FLACHWALZEAB_1
I-
i;./....-1„..-^2;J
1.0 48 60 72 84
48 60 72 84 96
BRAMMENBREITE / (a)
Bild 5-10 Zusammenhang
1
moment
(a) und
der
beim
,----g-~ --6~
~-~12
6
z
1-z
w S
0
N
J Q
J
4
H
0 O
N
Q
0
S
zwischen
25 0
20 0
50
100
50
0
Ausbreitungsgröße,
Horizontalwalzen
'
KALIBERWALZE
OB=15rm
FLACHWALZE 12
i5-
19
J
•
•
48 60 72 84 96
BRAMMENBREITE / der
(b)
Anfangsbrammenbreite
(b) dem Walz-

- 74 --
moment und auch die Walzkraft mit der Anfangsbrammenbreite.
Diese Tendenz ist bei der Flachwalze stärker als bei der
Kaliberwalze.
Daraus wird es klar, daß mit zunehmender Brammenbreite die
Leistung der Breitenabnahme sich verkleinert und die erforderliche
Gesamtwalzenergie sich vergrößert.
Bild 5-11 zeigt den Zusammenhang zwischen der Breitenabnahme
und dem Zentrumdickenverhältnis nach dem Horizontalwalzen bei
drei verschiedenen Anfangsbrammenbreiten von 48 mm, 72 mm und
96 mm. Mit der Vergrößerung der Breitenabnahme vermindert
sich das Zentrumdickenverhältnis am Anfang stark, aber weil
mit wachsender Breitenabnahme die Formänderung beim Vertikalwalzen
weiter in die Breitenmitte hinreicht, wird die Verminderungsrate
des Zentrumdickenverhältnisses kleiner und endlich
wendet sich das Zentrumdickenverhältnis zur Zunahme.
Wenn die Brammenbreite klein wird, wird die Breitenabnahme
klein, wobei das Zentrumdickenverhältnis den minimalen Wert
zeigt.
Bild 5-12 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Hundeknochendickenverhältnis
und der Ausbreitungsgröße bei drei verschiedenen
Anfangsbrammenbreiten von 48 mm, 72 mm und 96 mm. Die
Ausbreitungsgröße beim Horizontalwalzen vermehrt sich am Anfang
mit zunehmendem Dickenverhältnis des Hundeknochens verhältnismäßig
und dann wird ihre Zuwachsrate schwächer als
proportional. Wenn das Dickenverhältnis des Hundeknochens
gleichen Wert hat, wird die Ausbreitungsgröße mit zunehmender
Anfangsbrammenbreite
größer.
Bild 5-13 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Hundeknochen-

^z
- 75 -
dickenverhältnis und dem Horizontalwalzmoment bei drei verschiedenen
Anfangsbrammenbreiten. Das Horizontalwalzmoment
veLyrößert sich fast proportional zum Dickenverhältnis des
Hundeknochens. Wenn das Dickenverhältnis des Hundeknochens
gleichen Wert hat, wird auch das
1.00
Walzmoment mit zunehmender Angangs-
Brammenbreite
größer.
0.99
1- J
S
7
~ I
Bo=4Bmn
Dies geschieht daraus, daß mit
> 0.98
ti
zunehmender
Anfangsbrammenbreite
die Dehnung des Berges des Hundeknochens
in der Walzrichtung durch
die Widerstandskraft des flachen
2 V
0.97
0.96
KAL IBERWALZE
-- - FLACHWALZE
96 mm',
0.95'--------------------------------------------5 10 15
ö
2m
Teiles des Hundeknochenförmigen
Bild 5-11
BREITENABNAHME / MM
Walzgutes eingeschränkt wird. Einfluß der Brammenbreite auf
das
Zentrumdickenverhältnis das
nach dem Horizontalwalzen
5.0
w 4.0
ce
Z 3.0
w
cO
m
2.0
1.0
KALIBERWALZE A(
--- FLACHWALZE
Jr
/8o=96mm
y .~
/i
i n-----
/
n__A
~72mm
--96
mm
72 mm
48 mm
-48 mm
z
z
1-
z w
z
0
N
-J
C 3
J
Q
Z
O
N
CC
0 2
25 0
200
50
100
50
^ A 0 KALIBERWALZE
FLACHWALZE
Ae
1o=96mm
72mm
48mm
1.0
Bild 5-12 Zusammenhang
zwische
1.11.2 1.3 Ih
DICKENVERHÄLTNIS DES HUNDEKNOCHENS
endemHundeknochen-
Bild
06'"-------------------------------------------------------
1
.0 1.1 1.2 1.3 1.4
DICKENVERHÄLTNIS DES HUNDEKNOCHENS
5-13Zusammenhang
zwischen dem Hundeknochen-
dickenverhältnis rerhältnisund
der
dickenverhältnis und dem
Ausbreitungsgröße
bei
ver-
Horizontalwalzmoment bei ver-
schiedenen_
nennbreiten_ ___
schiedenen
Brammenbreiten

- 76 -
5.3.3. Berechnuna der Walzeiaenschaften beim Vertikalwalzen
der Stahlbrammen mit dem Finite-Elemente-Verfahren
Aus dem oben dargestellten Experiment anhand der Aluminiumplatten
wurde es klar, wie der Einfluß des Walzendurchmessers
und der Brammenbreite auf das Umformverhalten und auf den
Kraftbedarf beim Vertikalwalzen ist. Um diese Ergebnisse auf
das Warm-Vertikalwalzen der stranggegossenen Stahlbrammen zu
erweitern und die Kenntnisse um den Neubau einer praktischen
Anlage zu erwerben, werden die Walzeigenschaften nach dem
starr-plastischen Finite-Elemente-Verfahren berechnet, dessen
Gültigkeit im zweiten und vierten Kapitel schon festgestellt
ist.
Als Walzgut wird Stahl mit 0,1% C und mit einer Temperatur
von 1100°C angenommen. Die Fließspannung dieses Werkstoffs
wird nach S.Shida durch die folgende Gleichung beschrieben:
(c)0403 •= 98,2 j13 (in N/mm2). - 0,3 (02)1 (10-----)0J28
( 5-2 )
Als Ausgangspunkt der Berechnung wird eine Bramme mit einer
Breite von 1900 mm und einer Dicke von 280 mm gewählt. Die
Flach- und Kaliberwalzen haben jeweils einen Durchmesser von
1200 mm und einen Kaliberwinkel von 15°. Die Drehgeschwindigkeit
der Walze ist 1 m/s, und es gibt keinen Längszug.
Um den Einfluß des Walzendurchmessers zu untersuchen, wird
er (bei Flach- und Kaliberwalze) zwischen 900 mm und 2100 mm
variiert. Die rechnerischen Ergebnisse sind in Bild 5-14 bis
5-17 gezeigt. Bild 5-14 (a) und (b) zeigen die Wirkung des
Walzendurchmessers auf die Walzkraft und das Walzmoment. Die

J
- 77 -
11
10
---------- KALIBERWALZE--
FLACHWALZE
7
6
KALISERWALZE
FLACHWALZE
E
9
8
L,B=150mm
5
4
,~.omm
ä
7------------------ _
N ,.--~-
J
3 6------------------------------------
50____
z
3
0O
2
1
50
900 1200 1500 1800 2100
WALZENDURCHMESSER / MM
(a)
Bild 5-14 Rechnerische che Ergebnisse über
zwischen dem
Walzendurchmesser
Walzkraft, (b) dem Walzmoment beim Vertikal-
walzen der Stahlbrammen
0
9 00
1200 1500 1800
WALZENDURCHMESSER / MM
(b)
.en
und
Zusammenhang
(a)
der
2100
Walzkraft und das Walzmoment
10000
vergrößern sich mit zunehmendem
Walzendurchmesser; und zwar die
3
8000
---------- KAL I BERWALZE
\---- FLACHWALZE
AB=150mr7
Walzkraft verhältnismäßig sch-
U'
Z
6000
wach und das Walzmoment stark.
Diese Tendenz ist gleich mit
3
F-
W
-J
N
J
Q
4000
100
den in Bild 5-1 (a) und (b)
2000
T
gezeigten Ergebnissen. Dagegen
zeigt Bild 5-15, daß sich die
Walzleistung mit zunehmendem
Walzendurchmesser vermindert
und daß die Verminderungsrate
auch kleiner wird. Aus den
1
800 1200 1500 1800 2100
Bild 5-15
WALZENDURCHMESSER / MM
Rechnerische Ergebnisse über
den Zusammenhang zwischen
dem Walzendurchmesser und
der Walzleistung beim Vertikalwalzen
der Stahlbrammen
beiden Bildern von 5-14 und
von 5-15 erklärt sich, daß die
Zunahme des Walzendurchmessers

- 78 -
zu einer nachteilhaften Vergrößerung der Anlage und zu einer
vorteilhaften Verkleinerung des Energieverbrauches führt. Der
günstigste Walzendurchmesser sollte aber nicht nur von diesen
Tatsachen, sondern auch aus dem Gesichtspunkt der Baukosten,
der Lebensdauer der Walze, der Größe der dort behandelten
Brammen usw. entschieden werden.
Bild 5-16 (a), (b) und (c) zeigen die Verteilung der Spannungen
in Breiten, Walz- und Dickenrichtung des Walzgutes, Gx, 6y und
0z, während des Vertikalwalzens in Kaliberwalzen je mit einem
Durchmesser von 900 mm, 1500 mm und 2100 mm. Es zeigt sich,
daß mit der Vergrößerung des Walzendurchmessers die Werte von
Spannungen an der Brammenseite abnehmen und daß sich der Abstand
zwischen Linien gleicher Spannung vergrößert. Das bedeutet,
daß die Reibungskraft zwischen Walze und Walzgut mit der
42 0 -
»/// 8-------------
Vergrößerung des Walzendurchmessers abnimmt, so daß die Lebens-
16,,12
ii~
WALZENDURCHMESSER
900 MMWALZENDURCHMESSER 900 MMWALZENDURCHMESSER 900 MM
a
10-W
WALZENDURCHMESSER ).500 MM WALZENDURCHMESSER 1,500 MMWALZENDURCHMESSER 1 ,500 MM
42 4 2 0 -2 4 2
\6
14/810
12
WALZENDURCHMESSER 2,100 MM WALZENDURCHMESSER 2,100 MMWALZENDURCHMESSER 2,100 MM
\~2\16%%/H)--------------
(a) ax in 10 N/mm2 (b) clyin10 N/mm2 (c) ßz in 10 N/mm2
Bild 5-16 Rechnerische Ergebnisse über den Einfluß des Walzendurchmessers
auf die Spannungsverteilung in Stahlbrammen
während des Vertikalwalzen mit der Kaliberwalze
(Breitenabnahme ist 100 mm)

- 79 -
dauer der Walze verlängert wird.
Auch die Zugspannung von uy in
der Breitenmitte verringert sich
etwas mit zunehmendem Walzendurchmesser.
Bild 5-17 zeigt den Zusammenhang
zwischen dem Walzendurchmesser
und dem Dickenverhältnis des
Hundeknochens. Dieses vermindert
o 1.4----------------------------------------------.
_ N
J, 1.3-------------
z~_
z
1.2
1'150
/S
0p_
08=159mm
_______50mm100mm
--
KALIBERWALZE
mm
--------
FLACHWALZE
19 00 1200 1500 1800 2100
Bild 5-17
WALZENDURCHMESSER / MM
Rechnerische
Ergebnisse
sich mit zunehmendem Walzendurchmesser,
und zwar bei der
Flachwalze stärker als bei der
Kaliberwalze.
über den Zusammenhang
zwischen dem Walzendurchmesser
und dem Dickenverhältnis
des Hundeknochens
Um den Einfluß
der Brammenbreite auf die Walzeigenschaften
zu
untersuchen,
, wird die Brammenbreite von 900 mm bis 2100 mm
variiert.
Die
rechnerischen Ergebnisse sind in Bild 5-18 und
N
r LL
9r
8
7
i
I
ERWALZE
FLACHWALZE
----.0nm
1
~3.5--------------------------------------------------------------------------------------i -------------------------
-------- KALIBERWALZE
E
3.0
2.5
----- FLACHWALZE
i-100 mm
Q K
N N
QJ
3
6
J Q
3
2.0
NN
5
5
50 mm
900 4'~111101200 1500 1800 2100
1
900 1200 1500 1800 2100
BRAMMENBREITE Bo / MMBRAMMENBREITE
BO / MM
(a)(b)
Bild 5-18 Rechnerische Ergebnisse über den Zusammenhang
zwischen der Brammenbreite und (a) der Walzkraft, (b) dem
Walzmoment beim Vertikalwalzen der Stahlbrammen

- 80 --
5-19 gezeigt, und zwar zeigt
Bild 5-18 (a) die Werte über
die Walzkraft, Bild 5-18 (b)
die über das Walzmoment und
Bild 5-19 die über das Dickenverhältnis
des Hundeknochens.
Diese Ergebnisse stimmen mit
den schon dargestellten experimentellen
Ergebnissen qualitativ
gut überein, so wird
hier die Erklärung jedes Bilds
ausgelassen.
_° 1.25.---------------------------------------------
x
= 1.20 ---------------------------
= •1 .15------------
z
• ___ ( 50mm
1.10----------------
---------- KALIBER WALZE
FLACHWALZE -----
"•1.05----------------------------------------------------
01200 1500 1800 2100
Bild 5-19
AB
100 mm
lO
BRAMMENBRE ITE Bo / MM
Rechnerische Ergebnisse über
den Zusammenhang zwischen der
Brammenbreite und dem Dickenverhältnis
des Hundeknochens
5.4. Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurde es experimentell und rechnerisch
untersucht, wie der Walzendurchmesser und die Brammenbreite
auf das Umformverhalten und auf den Kraftbedarf beim Walzen
für die Breitenabnahme der Brammen einwirken.
Die experimentellen und rechnerischen Ergebnisse können wie
folgt zusammengefaßt werden:
1) Mit der Vergrößerung des Vertikalwalzendurchmessers nehmen
die Walzkraft und das Walzmoment beim Vertikalwalzen zu,
dagegen nimmt die Walzleistung ab.
2) Mit der Vergrößerung des Vertikalwalzendurchmessers nimmt
die Hundeknochendicke ab, und dadurch werden die Ausbreitungsgröße
und der Kraftbedarf beim nachfolgenden Horizontalwalzen
kleiner.

- 81 -
3) Mit der Vergrößerung des Vertikalwalzendurchmessers nimmt
der Wert der Spannungen an der Brammenseite ab. Dies bedeutet,
daß die Lebensdauer der Walze verlängert wird.
Es ist eine schwierige Frage, wie groß der Walzendurchmesser
beim Vertikalwalzen sein soll. Mit der Vergrößerung des Walzendurchmessers
nehmen die Baukosten zu, dagegen nimmt der
Energieverbrauch ab. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen
und auch der Betriebserfahrungen dürfte der günstigste Walzendurchmesser
etwa 1500 mm bei der Kaliberwalze und etwas mehr
bei der Flachwalze sein.
4) Mit der Vergrößerung der Brammenbreite vergrößert sich die
Grenze des Greifwinkels beim Vertikalwalzen.
5) Mit der Vergrößerung der Brammenbreite nehmen die Hundeknochendicke,
die Walzkraft und das Walzmoment beim Vertikalwalzen,
ferner die Ausbreitungsgröße, die Walzkraft und
das Walzmoment beim nachfolgenden Horizontalwalzen zu.

- 82 -
6. EINFLUSS DER TEMPERATURVERTEILUNG IM WALZGUT AUF DIE
HUNDEKNOCHENFORM BEIM VERTIKALWALZEN
6.1. Einleitung
Der Querschnitt des Walzgutes nach dem Vertikalwalzen wird
mehr oder weniger je nach der Walzenform hundeknochenförmig.
Ein Teil des Hundeknochens wird durch das nachfolgende Horizontalwalzen
verbreitet, und dies führt zu einer Verschlechterung
der Breitenabnahmenleistung. Eine Möglichkeit, die
Verschlechterung der Leistung zu hindern, könnte man dadurch
besitzen, daß das Walzgut mit einer Kaliberwalze vertikalgewalzt
wird, die einen Kaliberwinkel unter 5° und eine Kalibertiefe
von mehr als ein Viertel der Brammenbreite hat.
Aber dies ist tatsächlich furchtbar schwer. Eine andere Möglichkeit
liegt darin, daß man absichtlich den Brammen eine
Temperaturverteilung in ihrer Breitenrichtung gibt, um die
Festigkeit an den Brammenseiten eher als die in der Mitte zu
verstärken. Die stranggegossenen Brammen haben so wie so eine
Temperaturverteilung in der Breitenrichtung nach dem Gießen.
In diesem Kapitel wird der Einfluß der Temperaturverteilung
im Walzgut auf das Umformverhalten beim Vertikalwalzen mit
Flachwalze experimentell und rechnerisch untersucht. Für die
Rechnung wird die im zweiten Kapitel aufgestellte rechnerische
Methode mit starr-plastischen finiten Elementen so erweitert,
daß die Verteilung der Temperatur in der Breitenrichtung des
Walzgutes berücksichtigt werden kann.

- 83 -
6.2. Experimentelle und rechnerische Methode
6.2.1. Experimentelle Methode
Als Vertikalwalze wurde eine Flachwalze mit einem Durchmesser
von 80 mm angewandt, und die Drehgeschwindigkeit der Walze
war 160 mm/s. Als Walzgut wurden ausgeglühte Aluminiumplatten
mit einer Breite von 52 mm und einer Dicke von 8,2 mm (Breite/
Dickenverhältnis ist 6,3) gebraucht.
Um den Einfluß der Temperaturverteilung in der Breitenrichtung
auf das Umformverhalten beim Vertikalwalzen zu untersuchen,
wurde das auf eine Temperatur von 600°C erwärmte Walzgut kurz
vor dem Walzen von seinen beiden Breitenenden an abgekühlt
und dann mit verschiedenen Breitenabnahmen vertikalgewalzt.
Dadurch wurde eine Temperaturverteilung erhalten, wie Bild 6-1
zeigt.
Vergleichsweise wurde das Vertikalwalzen des Walzgutes durchgeführt,
das auf verschiedene Temperaturen von 300°C, 400°C,
500°C und 600°C gleichmäßig erwärmt wurde.
Nach dem Vertikalwalzen wurde
600
das Walzgut bis zur Anfangsdicke
horizontalgewalzt. Als Horizontalwalze
wurde eine Flachwalze
mit einem Durchmesser von 180
z
w
z I-
500
/
mm angewandt.
Die Bezeichnungen für die Querschnittform
des Walzgutes sind
gleich mit den Bezeichnungen,
400v----------- 0
BREI TEN ENDE
B ild 6-1 -
Temperaturverteilung in der
Breitenrichtung des Walzgutes
Bo/2
BREITENMITTE

- 84 -
die in Bild 2-2 und in Tafel 2-1 definiert sind.
6.2.2. Rechnerische Methode
Die rechnerische Methode für das Vertikalwalzen wurde schon
im zweiten Kapitel ausführlich erklärt, so wird hier nur der
erweiterte Teil dargestellt.
Die für die Rechnung erforderliche Fließspannung des Walzgutes
wurde bei jeder Temperatur gemessen, und daraus konnte sie
durch die folgende Gleichung gegeben werden:
a= a• c11. min N/mm2( 6-1 )
Darin ist c die Vergleichsspannung, E die Vergleichsdehnung,
e die Vergleichsdehngeschwindigkeit, n der Verfestigungsexponent
und m die Geschwindigkeitsempfindlichkeit. a, n und
m hängen von der Temperatur ab, und der Zusammenhang dazwischen
ist in Bild 6-2 gezeigt.0.20100
Bei der Rechnung der Walzeigenschaften
beim ::::::::::::sik
Walzgutes 2 mit r
verteilung in der Breitenrichtung
wurde es angenommen, daß während"L
0.15
11°111
des Walzens die Temperatur die
Fließlinie entlang konstant ist.
Dadurch kann man eine Temperaturverteilung
anhand der in Bild 6-2
gezeigten Beziehung auf die Verteilung
von a, n und m für finite
Elemente umstellen.
300 400 500 600
TEMPERATUR/ C
Bild 6-2
Abhängigkeit der Werte
von a, n und m des für
das Experiment gebrauchten
Aluminiums von der
Temperatur

- 85 -
6.3. Experimentelle und rechnerische Ergebnisse
Die experimentellen und rechnerischen Ergebnisse über die
Querschnittform nach dem Vertikalwalzen sind in Bild von 6-3
bis 6-5 gezeigt. In diesen Bildern zeigen die weißen Punkte
und die ausgezogenen Linien die gemessenen und berechneten
Werte für den Fall, daß das Walzgut eine gleichmäßige Temperaturverteilung
hat, und die schwarzen Punkte und die gestrichelten
Linien zeigen die Werte für den Fall, daß das
Walzgut eine bestimmte Temperaturverteilung hat, die in Bild
6-1 gezeigt ist.
Bild 6-3 zeigt den Zusammenhang des Breitenabnahmenverhältnisses
mit dem Hundeknochendickenverhältnis und mit dem
Zentrumdickenverhältnis. Wenn das Walzgut gleichmäßig erwärmt
ist, vergrößert sich das Dickenverhältnis des Hundeknochens
mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis am Anfang
stark und dann etwas schwächer. Die Zentrumdicke des Walzgutes
wird mit zunehmendem Breitenabnahmenverhältnis einmal
dünner als seine Anfangsdicke und dann umgekehrt dicker und
bekommt seine Anfangsdicke beim Breitenabnahmenverhältnis
von etwa 18 % wieder. Die Wirkung der Walztemperatur auf die
Hundeknochendicke und besonders auf die Zentrumdicke ist
klein. Falls das Walzgut von seinen Breitenseiten an abgekühlt
wird und die in Bild 6-1 gezeigte Temperaturverteilung
in seiner Breitenrichtung hat, ist das Dickenverhältnis des
Hundeknochens viel kleiner und das Zentrumdickenverhältnis
größer als beim Walzen des Walzgutes mit gleichmäßiger Temperaturverteilung.
Diese Ergebnisse bedeuten, daß beim Ver-

- 86 -
tikalwalzen desjenigen Walzgutes die Formänderung an den
Breitenseiten wegen der höheren Fließspannung beschränkt wird
und dadurch der Umformungsbereich weiter in die Breitenmitte
hingeht. Wie das Bild zeigt, stimmen die unter Berücksichtigung
der Temperaturverteilung im Walzgut berechneten Werte
mit den gemessenen Werten sehr gut überein.
Bild 6-4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmenverhältnis
und dem Gipfelstellenverhältnis. Das Gipfelstellenverhältnis
beim Vertikalwalzen des von seinen Breitenseiten
an abgekühlten Walzgutes ist kleiner als das beim Walzen des
gleichmäßig erwärmten Walzgutes. Daraus kann man auch leicht
verstehen, daß der Umformungsbereich beim abgekühlten Walzgut
mehr in die Breitenmitte hingeht als beim gleichmäßig erwärmten
Walzgut. Nach den experimentellen Ergebnissen ist
der Einfluß der gleichmäßigen Erwärmungstemperatur auf das
Gipfelstellenverhältnis wenig, und das Gipfelstellenverhältnis
wird mit steigender Erwärmungstemperatur etwas kleiner. Die
berechneten Werte in diesem Fall sind deutlich größer als
die gemessenen Werte. Dagegen stimmen die unter Berücksichtigung
der Temperaturverteilung berechneten Werte des Gipfelstellenverhältnisses
beim Walzen des von seinen Breitenseiten
an abgekühlten Walzgutes mit den gemessenen Werten gut überein.
Dies bedeutet, daß die berechneten Werte beim Walzen des
gleichmäßig erwärmten Walzgutes mit den gemessenen Werten gut
übereinstimmen müßten, wenn man die durch den Temperaturabfall
wegen der Ausstrahlung hervorgerufene Temperaturverteilung
in der Breitenrichtung des Walzgutes richtig annehmen könnte.
Bild 6-5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Breitenabnahmen-

•
- 87 -
verhältnis und dem Querschnittabnahmenverhältnis. Das Querschnittabnahmenverhältnis
des von den Breitenseiten an abgekühlten
Walzgutes ist größer als das des Walzgutes mit gleichmäßiger
Temperaturverteilung. Dies bedeutet, daß die Abkühlung
an den Breitenseiten auch auf die Dehnung des Walzgutes in der
Walzrichtung zweckmäßig wirkt. In diesem Fall ist der Einfluß
der Erwärmungstemperatur auch wenig, wenn das Walzgut gleichmäßig
erwärmt wird. Die berechneten Werte stimmen mit den
gemessenen Werten gut überein.
300tv300°Cv}
1.51.0 ----------------------------------------------------------------------------------------------IGEMESSENER
WERT BERECHNETER WERT
1 WERT BERECENETER
BERECHNETER
WERT
300 °C
400to400t 400 °C 0
500 "C^500 500 C ^
600 t o\600°C 600 °C0 o
ABKÜHLUNG •------
1.4 41—ABKÜHLUNG •---• ------ -~00C------0.9$ \, /G00•Vi
600 •SV
°`
^400 ^300 ••\~ •'
P 9431
.•1
s?
Ade
e 1.3-------------~;.0.8---------------------------------------------------------------\4.•Si^
zigv,z57
/.d.llmxMO ••
1.20.70 10 20 • 3040
1F—
i; :(BR—Bt)/Bo/%
=Bild 6-4
u
,' —
Zusammenhang zwischen dem Brei- L1
/
//ll,/llo I

- 88 --
Bild 6-6 zeigt an einem Beispiel den Vergleich der Querschnittform
nach dem Vertikalwalzen zwischen dem Walzgut mit
gleichmäßiger Temperatur und dem Walzgut mit der Temperaturverteilung
in der Breitenrichtung. Es zeigt sich, daß beim
Walzen des von den Breitenseiten an abgekühlten Walzgutes die
Höhe der Hundeknochenform niedriger ist und sich die Querschnittform
der rechteckigen Form nähert, und daß die berechnete
Querschnittform mit der gemessenen Form gut übereinstimmt.....
Bild 6-7 zeigt ein Beispiel der berechneten Verteilung der
Vergleichsdehngeschwindigkeit während des Vertikalwalzens mit
Vergleich zwischen dem Fall, daß das Walzgut eine gleichmäßige
Temperatur von 600°C hat, und dem Fall, daß das Walzgut die
Temperaturverteilung in der Breitenrichtung hat. Die Vergleichsdehngeschwindigkeit
ist am Breitenende des Walzgutes
am Eingang des Walzspaltes am größten. Bild 6-8 zeigt die
Verteilung der Vergleichsdehnung. Nach dem Bild konzentriert
sich die Formänderung beim Vertikalwalzen genau so am Breitenende,
wie schon öfter diskutiert wurde. Falls das Walzgut von
seinen Breitenenden abgekühlt wird, wird der Konzentrationsgrad
der Formänderung an seinem Breitenende geringer.
6mmGLEIC(600FPl4°C)SSIGE TEMPERATUR (ANALYSE)
ii
ABK(.HLUNG (ANALYSE)
/1 (EXPER IMENT)
------------------------ 23 mm-----------------------°i
Bild 6-6 Vergleich der Querschnittform nach dem Vertikalwalzen
zwischen dem Walzgut mit gleichmäßiger
Temperatur und dem Walzgut mit der Temperaturverteilung
in der Breitenrichtung

- 89 -
1
2 '
y ~ J .°" 1
J
Q 3
y
2 12 ENDE
MITTEENDEMITTE
(a) GLEICHMASSIGE
6LEICHMSSIGE TEMPERATUR
TENPER.ETUR(b)
(600t )
1
ABKUHLUNG
Bild 6-7 Rechnerische Ergebnisse über die Verteilung der
4
6
Vergleichsdehngeschwindigkeit (s-1) im Walzgut
während des Vertikalwalzens
0.3
0.40.30.20.1 0.05-----
1 0.3 0.2 0.1 0.05_J
i 0.2
0.2
0.10 .1
ENDE (a) 6-60t MITTE ENDE (b) ABKUHLUNG MITTE
Bild 6-8 Rechnerische Ergebnisse über die Verteilung der
Vergleichsdehnung während des Vertikalwalzens
Bild 6-9 zeigt den Zusammenhang
zwischen dem Breitenabnahmenver- 20
300 °C v
hältnis und der Walzkraft. Dieeot 400 `C 01
GEMESSENER
ESSENER WERT BERECHNETERWERT WERT
500`Co
600 t °C 0
Walzkraft vergrößert sich mitABKWLUNG ABKÜ-LUNG • ------
15
abnehmender
Erwärmungstemperatur
und auch mit zunehmen- z
1~
dem Breitenabnahmenverhältnis. 10' o~ ee
Die Walzkraft beim von seinen
Breitenenden an abgekühlten5.o°•
Walzgut ist größer als die beim~•
•• -__---°~Q0 0 00
0
nicht abgekühlten Walzgut, aber
der Unterschied dazwischen ist010 20 30 (B
o-BI)/Bo/%
Y~
0
v v~
nicht so groß. Die berechnetenBild 6-9
••
^
Zusammenhang zwischen dem
und gemessenen Werte stimmen B
reitenabnahmenverhältnis
AA
v
D
D
4ä 002
9 qo
O
miteinander gut überein.und der Walzkraft

- 90 -
Das vertikalgewalzte Walzgut wurde 30
bis zu seiner Anfangsdicke horizontalgewalzt.
Bild 6-10 zeigt 20
ti
den Zusammenhang zwischen dem
Breitenabnahmenverhältnis beim n' 10
o------- 600'C
--•-- ABKÜHLUNG
'1 '
i,c
, r
/r'
,
Vertikalwalzen und dem Effektivbreitenabnahmenverhältnis
nach
dem Horizontalwalzen. Der Unterschied
zwischen der Breitenabnahme
und der Effektivbreitenabnahme
stellt die Ausbreitungsgröße
beim Horizontalwalzen dar.
pv^1
/'
010 20 30
(Bo—Bt)/Bo/%
Bild 6-10
Zusammenhang zwischen den
Verhältnissen der Breitenabnahme
und der Effektivbreitenabnahme
Beim Horizontalwalzen des beim Vertikalwalzen tikalwalzen von seinen
Breitenseiten an abgekühlten Walzgutes utes ist die alzen des mit gleichmäßiger
Temperatur vertikalgewalzten Walzgutes, utes. wie es aus der Ausbreitungsgröße
kleiner als beim Horizontalwalzen
nach
dem Vertikalwalzen gebildeten Hundeknochenform vorausgesehen
werden kann. Dies ist eine erfreuliche Tatsache um die
Besserung der Breitenabnahmenleistung.
6.4. Betrachtung
Wie oben dargestellt wurde, hat die Erwärmungstemperatur des
Walzgutes wenigen Einfluß auf die Bildung der Hundeknochenform
beim Vertikalwalzen, wenn das Walzgut gleichmäßig erwärmt
wird. Es bedeutet, daß das Koeffizient von "a" in der
die Fließspannung des Werkstoffs darstellenden Gleichung (6-1)
fast keinen Einfluß auf die Hundeknochenform ausübt.

- 91 -
n=0.0
0.05
0.1
0.2
m=0
m= 0.0
6mm 0.05
\0.1
0.2
--------------------- 23 mm----------------
Bild 6-11 Rechnerische Ergebnisse über die Wirkung des
Verfestigungsexponent n und der Geschwindigkeitsempfindlichkeit
m auf die Hundeknochenform
Bild 6-11 zeigt die analytischen Ergebnisse über die Wirkung
des Verfestigungsexponent "n" und der Geschwindigkeitsempfindlichkeit
"m" auf die Hundeknochenform, und zwar zeigt es die
berechneten Konturen des Walzgutsquerschnittes nach dem Vertikalwalzen
für verschiedene Werte der Exponenten u und m. Wie
schon im zweiten Kapitel dargestellt wurde, nimmt die Hundeknochendicke
mit steigenden Werten von n und m ab, und beide
Parameter wirken auf die Bildung der Hundeknochenform mit
gleichmäßigem
Grad.
Die Werte der Exponenten u und m des gebrauchten Aluminiums
verändern sich mit verändernder Temperatur.umgekehrterweise,
wie in Bild 6-2 gezeigt ist. Daraus kann man sich überzeugen,
daß die Erwärmungstemperatur des Walzgutes wenigen Einfluß
auf die Hundeknochenform ausübt.
Bei warmen Stahl ist es meistens angenommen, daß der Wert von
n konstant ist, und daß der Wert von m mit steigender Temperatur
ein wenig größer wird. Deshalb kann die Erwärmungstemperatur
der Stahlbramme auf die Bildung der Hundeknochenform

- 92 -
nur kleinen Einfluß ausüben. Obwohl die Bramme im Heizofen
gleichmäßig erwärmt wird, kann sie durch die Ausstrahlung
keine gleichmäßige Temperatur halten, sondern sie hat vor dem
Walzen immer in seiner Breitenrichtung mehr oder weniger eine
Temperaturverteilung. Wenn das Walzgut mit einer höheren Temperatur
erwärmt wird, wird der Temperaturunterschied im Walzgut
größer, und dadurch wird die Hundeknochendicke kleiner,
wie Bild 6-3 zeigt.
6.5. Zusammenfassung
Das Umformverhalten der Brammen beim Vertikalwalzen mit Flachwalze
wurde in beiden folgenden Fällen experimentell und rechnerisch
untersucht:
1. Im Fall, daß die Bramme gleichmäßig auf verschiedene Temperaturen
erwärmt wird.
2. Im Fall, daß die Bramme eine Temperaturverteilung in ihrer
Breitenrichtung
hat.
Die in diesem Kapitel erworbenen Ergebnisse können wie folgt
zusammengefaßt
werden:
1) Wenn das ,Walzgut gleichmäßig erwärmt wird, hat die Erwärmungstemperatur
wenigen Einfluß auf die Hundeknochenform.
Wenn das Walzgut vor dem Vertikalwalzen von seinen Breitenseiten
an abgekühlt und in seiner Breitenrichtung eine
Temperaturverteilung gegeben wird, wird die Hundeknochendicke
kleiner, nähert sich die Gipfelstelle seiner Breitenmitte,
wird die Ausbreitungsgröße beim Horizontalwalzen
kleiner, und dadurch wird die Leistung der Breitenabnahme

- 93 -
besser als die beim Walzgut mit gleichmäßiger Temperatur.
Die durch die Abkühlung hervorgerufene Zunahme der Walzkraft
ist nicht so groß.
2) Die nach dem Finite-Elemente-Verfahren berechneten Werte
stimmen mit den gemessenen Werten gut überein, wenn die
gegebene Temperaturverteilung im Walzgut berücksichtigt
wird. Daraus zeigt es sich, daß die in dieser Arbeit vorgeschlagene
rechnerische Methode auch das Umformverhalten
des Walzgutes mit einer Temperaturverteilung in der Breitenrichtung
beim Vertikalwalzen zweckmäßig analysieren
kann.

- 94 -
7. FORMÄNDERUNG DER BRAMMEN UND KRAFTBEDARF BEIM MEHRSTUFIGEN
WALZEN FÜR DIE BREITENABNAHME
7.1. Einleitung
Die Größe der durch einmaliges Vertikalwalzen gewonnenen
Breitenabnahme ist im praktischen Betrieb durch die Greifund
die Vermögensgrenze der Anlage und auch durch die Knickgrenze
des Materials beschränkt. Wenn eine noch größere Breitenabnahme
erforderlich ist, muß die Bramme deshalb mehrstufig
gewalzt werden mit der Kombination von dem Vertikal- und Horizontalwalzen.
In diesem Kapitel wird es experimentell untersucht, wie sich
die Form der Brammen, die Walzkraft und das Walzmoment beim
mehrstufigen Walzen für die Breitenabnahme mit verschiedenen
Stichplänen und mit verschiedenen Formen der Vertikalwalze
verändern.
7.2. Versuchsmethode
Als Walzgut wurden die auf eine Temperatur von 500°C erwärmten
Aluminiumplatten mit einer Breite von 85 mm und einer Dicke
von 12 mm angewandt, die gleich mit dem in zweiten, dritten
und sechsten Kapitel gebrauchten Werkstoff waren.
Als Vertikalwalze wurden eine Flachwalze und zwei Kaliberwalzen
mit Kaliberwinkeln von 10° und 20° benutzt. Jede Walze
hatte einen Durchmesser von 80 mm, und die Drehgeschwindigkeit
jeder Walze war 63,5 mm/s. Als Horizontalwalze wurde eine

- 95 -
Flachwalze mit einem Durchmesser von 180 mm benutzt
, und die
Drehgeschwindigkeit der Walze war 80% 100 mm/s.
Die Stichpläne werden wesentlich in zwei Gruppen eingeteilt .
Beim ersten Stichplan wurden das Vertikalwalzen und das Horizontalwalzen
abwechselnd wiederholt, und beim zweiten wurde
das Walzgut zuerst durch die Wiederholung des Vertikalwalzens
bis zur erwarteten Breite und dann durch einmaliges Horizontalwalzen
bis zu seiner Anfangsdicke gewalzt. In diesem Kapitel
wird der erste Plan V.H-Walzen und der zweite Plan V.V-
Walzen
genannt.
Die Abnahme der Walzenöffnung pro einmaliges Vertikalwalzen
AR war konstant beim V.H-Walzen und auch beim V.V-Walzen.
Daher war die Breitenabnahme des Walzgutes bei jedem Vertikalwalzen
gleich mit AR beim V.V-Walzen und wegen der durch
das vorige Horizontalwalzen veranlassenen Ausbreitung etwas
größer als AR beim V.H-Walzen. Die Untersuchung wurde bei
drei verschiedenen AR von 6 mm, 9 mm und 12 mm durchgeführt.
Bild 7-1 (a) zeigt die gemessenen Größen der Querschnittform
des Walzgutes nach jedem Walzen. über eine unständige Umformung
am Kopf- und Fußende des Walzgutes wurde jeder Flächenraum
der in Bild 7-1 (b) mit Schraffierung gezeigten
Teile, d.h. Ct und Cb, gemessen, und der Wert von der Dividierung
des Gesamtflächenraums am Kopf- und Fußende durch
die Anfangsbreite, d.h. (Ct+Cb)/B0, wurde als eine Relativlänge
des Fischschwanzes definiert. Die im folgenden benutzten
Bezeichnungen sind in Tafel 7-1 dargestellt.

- 96 -
Bn
------------------ THo
VOR DEM WALZEN NACH DEM VERTIKALWALZEN
Bild 7-1
(a)
(a) Querschnittform des Walzgutes
vor und nach dem WalzenCt
(b) Fischschwanz am Kopf- und
Fußende des Walzgutes
Hn
Ll lrll
NACH DEM HORIZONTALWALZEN
WALZRICHTUNG
(b)
Tafel 7-1 Bezeichnungen
BO
HO
Hmax
Bp
Bv
Hcv
Bh
Hch
B0-Bv
(B0 -Bv)/B0
Bh-Bv
Mo -Bh)/B0
Hmax/HO
Hcv/H0
Bp/Bv
(Bv-Bp)/2
Hch/HO
Bc
Ct
Cb
(Ct+Cb)/BO
AR
Anfangsbreite
Anfangsdicke
Hundeknochendicke
Gipfelbreite
Breite nach dem Vertikalwalzen
Zentrumdicke nach dem Vertikalwalzen
Breite nach dem Horizontalwalzen
Zentrumdicke nach dem Horizontalwalzen
Gesamtbreitenabnahme
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
(G.B.A.V.)
Ausbreitungsgröße
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
nach dem Horizontalwalzen
Dickenverhältnis des Hundeknochens
Zentrumdickenverhältnis nach dem Vertikalwalzen
Gipfelstellenverhältnis
Gipfelstelle
Zentrumdickenverhältnis nach dem Horizontalwalzen
Zentrumgrabenbreite
Fischschwanz-Flächenraum
am Kopfende
Fischschwanz-Flächenraum
am Fußende
Relativlänge des Fischschwanzes
Abnahme der Walzenöffnung pro ein Vertikalwalzen

iw
a
/
- 97 -
7.3. Experimentelle Ergebnisse
7.3.1. Veränderung der Querschnittform des Walzgutes im
ständigen
Umformungsbereich
Bild 7-2 (a) und (b) zeigen den Zusammenhang zwischen dem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis und dem Dickenverhältnis des
Hundeknochens beim V.H-Walzen und beim V.V-Walzen. Beim V.H-
Walzen wird das Dickenverhältnis des Hundeknochens beim zweiten
Vertikalwalzen ein bißchen größer als das beim ersten
1.41---------------------------------------------------------------
Vertikalwalzen, aber danach
kleiner mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis.
Dies
geschieht daraus, daß sich die
Breite des Walzgutes vor dem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
stufenartig verkleinert. Das
Dickenverhältnis des Hundeknochens
ist bei der Flachwalze
größer als bei der Kaliberwalze
und vermindert sich mit abnehmendem
Kaliberwinkel und mit
abnehmender
AR.
Anderseits vergrößert sich beim
V.V-Walzen das Dickenverhältnis
des Hundeknochens mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverg
2
2ö
f :
21
a ~
Y C
E,
1.3
• /.—•\ ,~ `\
1.2 •=°°----•~-a
•--• •~?•
., •
1.1 o • FLACH`--------G
A • KALIBER 20` • • • AR=6mm
^ ^ KALIBER 10' 0 C] ^ dR=9mm
Vertikalwalzen mit zunehmendem
1.0
0204060
G.B.A,V. (B0—&)/Bn/%
(a) V.H-WALZEN
2.2---------------------------------------------------------------^
O
• FLACH
4 • KALIBER20°-.O
)°
• KALIBER
2.0-0 •KALIBER
^ dR=6mm/A'/
10` ----------------------------------
• A. • 0 Ll dR=9mm
oiodR=9mmj/
-,37---------------
1 .8• P
i
`,5'1.6/~'
/7/
f~_, ./A--
J if rä .-3 L~=- -
,a----
N1.4,.~~,_.--Z)---.13.---°-------
.•/s///~, I^ ,
1.2-------------------------------------------•C//'
1.0-------------------------------------------------
020 40 60
G.B.A,V, (B0—B„)/Bo/%
Bild/^7- 2 (b) V,V-WALZEN
Veränderung des Hundeknochendickenverhältnisses
beim (a)
V.H-Walzen und (b) V.V-Walzen

- 98 -
hältnis, besonders bei der Flachwalze stark. Bei der Kaliberwalze
wird die Zuwachsrate des Dickenverhältnisses mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis kleiner und schließlich
fast zu Null. Es ist beachtlich, daß das Dickenverhältnis
des Hundeknochens mit abnehmender AR größer wird im Gegensatz
zu dem beim V.H-Walzen.
Bild 7-3 (a) und (b) zeigen die Veränderung des Zentrumdickenverhältnisses
beim V.H-Walzen und beim V.V-Walzen, und in
diesen Bildern zeigen die schwarzen Punkte die Werte nach dem
Vertikalwalzen und die weißen Punkte die Werte nach dem Horizontalwalzen.
Wie es schon im Kapitel 2 und 5 geschrieben
wurde, wird die Zentrumdicke beim Vertikalwalzen nicht größer
außer dem Falle, daß die Breitenabnahme groß, der Kaliberwinkel
klein und die Brammenbreite klein ist. Diese Tendenz ist
auch in diesen Bildern sichtbar. Beim V.H-Walzen wird die
Zentrumdicke nach jedem Horizontalwalzen dünner als die nach
dem vorigen Vertikalwalzen, und im ganzen vermindert sich die
Zentrumdicke mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis,
besonders wenn AR klein ist und die Flachwalze als Vertikalwalze
verwendet ist.
Dagegen verkleinert sich beim V.V-Walzen die Zentrumdicke mit
zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis nicht, sondern
sie vergrößert sich damit. Diese Tendenz wird stärker mit zunehmender
AR und mit abnehmendem Kaliberwinkel der Kaliberwalze.
Daher gibt es keine Rinne in der Umgebung der Breitenmitte
des Walzgutes nach dem Horizontalwalzen beim V.V-Walzen.

- 99 -
1.00
0.95
•—O FLACH
•'--- KALIBER 20`
---0 KALIBER 10`
11
• • • : NACH VERTIKALWALZEN
0 < ^ : NACH HCRIZa TALWALZEA
0.90
LR=6mm
0.85
0 10 20 30 40 50 60
1.00
z
w
Y
U
O
L
K
Z
0.95
L)
AR=9mm
0.90
r
0 10 20 30 40 5060
1.05
1.00,
0.95.
0
G.B.A.V, (B0—B,,)/B0,
(a) V.H-WALZEN
(Bo—Bh)/Bo/%
60
1.05 -
dR=6mm
1.00 -
0.95.
0
10 2C 30 40 50
60
1.10
1.05 -
1.00 - r G~O
0 10 20 30 40 50 60
•'
dR
j-,1.
J~ ~ ' 1. •
9mm
1.200
1.155
1.100
1.055
.I
•-c FLACH
KALIBER 20°
KALIBER 10`
DWCH VERT IKALWALZEN
O D O
PHHORIZONTALWALZEN
/
i
I /
dR=12mm
i
l
1.000
01020 30 405060
G.B.A.V. (B0—B„)/B0 , (Bo—Bh)/Bo/%
( b) V.V-WALZEN
Bild 7-3 Veränderung des Zentrumdickenverhältnisses
(a) beim V.H-Walzen und (b) beim V.V-Walzen

- 100
Bild 7-4 zeigt die Veränderung der Gipfelstelle mit dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
beim V.H-Walzen und beim V.V-
Walzen für eine AR von 9 mm. In diesem Bild zeigen die schwarzen
Punkte die Werte beim V.H-Walzen und die weißen Punkte
die Werte beim V.V-Walzen. Beim V.H-Walzen wird der Abstand
zwischen der Gipfelstelle und dem Breitenende, nämlich der
Gipfelstellenwert, nach dem zweiten Vertikalwalzen ein bißchen
größer als der nach dem ersten, aber danach wird er mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis kleiner.
Beim V.V-Walzen vergrößert sich der Gipfelstellenwert mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis bei der Kaliberwalze,,,
und diese Tendenz wird mit abnehmendem Kaliberwinkel stärker.
Bei der Flachwalze verkleinert sich der Gipfelstellenwert mit
zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis auch beim V.V-
Walzen. Dies bedeutet, daß sich der Umformbereich des Walzgutes
mit der Wiederholung des Vertikalwalzens in die Breitenmitte
verbreitet bei der Kaliberwalze, aber dieser Umformbereich
bei der Flachwalze nur am Breitenende bleibt.
Wenn das Kaliber nicht genug tief ist und eine Hundeknochenform
ungewöhnlich außerhalb des Kalibers wächst, ist zu befürchten,
daß der Hundeknochenteil durch das nachfolgende
Horizontalwalzen geknickt und dadurch ein schädlicher Oberflächenfehler
gebildet wird. Dies muß vor allem für die Nacharbeitung
vermeidet werden. Unter diesem Gesichtspunkt hat
es eine große Bedeutung für die Entscheidung einer Kalibertiefe,
die Gipfelstelle des Hundeknochens vorauszuwissen.
Aus Bild 7-4 kann man leicht verstehen, daß die Kalibertiefe
mit abnehmendem Kaliberwinkel, besonders beim V.V-Walzen,

- 101 -
größer gemacht werden.
Bild 7-5 (a) und (b) zeigen den
E15
Zusammenhang zwischen dem Gesamt-
• m —_
breitenabnahmenverhältnis und der
5
Ausbreitungsgröße beim V.H-Walzen
•0 •
FLACH
0
•o - •
KALIBER
• ^ •
20° ^ V.H-WALZER
KALIBER
10° 0
0D A 0 V.V-WALZEN •0
und beim V.V-Walzen. Beim V.H-
0 204060
G.B.A.V. (Bo-Bv)/Bo/%o
Walzen hat die Ausbreitungsgröße
Bild 7-4 Veränderung
eine Tendenz, nach dem zweiten
der Gipfelstelle beim V.H-
Vertikalwalzen mit zunehmendem
Walzen und beim V.V-Walzen
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
unabhängig von der Walzenform
abzunehmen. Dies geschieht dar-
E
m'
CD
a-----------------------------------
6-
O • FLACH
e • KALIBER 20°
^ ^ KALIBER 1O°
• - • dR=6mm
o u AR=9mm
aus, daß die Hundeknochendicke
und auch die Brammenbreite mit
zunehmendem Gesamtbreitenabnah-
1. 2-
OQ
20
I
40
G.BIv)/Bo /°/°
---
-a
60
menverhältnis kleiner werden.
(a) V,H-WALZEN
Beim V.V-Walzen vergrößert sich
0
die Ausbreitungsgröße mit zuneh-
8
E
E N
i' 0 • FLACH
A • KALIBER 20°
mendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis,
besonders bei der Flach-
m
6
m`
4
d
i
a • KALIBER 10° _.
^ dR=6mm
0 0 0 dR=9mm
walze. Bei der Kaliberwalze wird
5, 2
die Zuwachsrate der Ausbreitungsgröße
mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
kleiner.
Diese Tendenz ist gleich mit dem
Verhalten des Hundeknochendickenverhältnisses,
das in Bild 7-2
(b) gezeigt ist.
0
0
20
b) VS-WALZEN
1.0
c•a•c•/Bo A.
Bild 7-5 Zusammenhang
zwischen dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und der
Ausbreitungsgröße (a) beim
V.H-Walzen und (b) beim
V.V-Walzen
60

- 102 -
7.3.2. Veränderung der Länge des Schopf-Endes
Beim Walzen für die Breitenabnahme wird der sogenannte Fischschwanz
durch die am Kopf- und Fußende des Walzgutes entstehende
unständige Umformung gebildet.
Bild 7-6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und der Relativlänge des Fischschwanzes
beim V.H-Walzen. Die Relativlänge des Fischschwanzes vergrößert
sich im ganzen mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis,
aber sie wird wieder kleiner, wenn das Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
größer als 40 % und AR größer als
9 mm wird. Die Relativlänge des Fischschwanzes vermindert
sich mit zunehmender AR, und sie ist bei der Flachwalze größer
als bei der Kaliberwalze und wird kleiner mit abnehmendem
Kaliberwinkel.
Bild 7-7 zeigt den Vergleich zwischen der Relativlänge des
Fischschwanzes beim V.H-Walzen und derjenigen beim V.V-Walzen.
Bei den beiden Fällen zeigt die Änderung der Relativlänge des
Fischschwanzes mit dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis eine
ähnliche Tendenz. Die Relativlänge des Fischschwanzes beim
V.V-Walzen ist aber kleiner als die beim V.H-Walzen.
Die Entstehung des Fischschwanzes führt zur Verschlechterung
der Ausbeute, weil der Fischschwanzteil vor dem nachfolgenden
Prozeß geschopft werden muß. Deswegen bemüht man sich zur
Zeit um eine Entwicklung der praktischen Maßnahme, die Größe
des Schopf-Endes zu vermindern. Aus den in Bild 7-6 und 7-7
gezeigten experimentellen Ergebnissen werden einige Erkenntnisse
erworben, daß die Größe des beim mehrstufigen Walzen

- 103 -
entstehenden Schopf-Endes beim V.V-Walzen kleiner ist als
beim V.H-Walzen, und daß die Größe des Schopf-Endes mit ab-
nch.:ndem Kaliberwinkel der Vertikalwalze und mit zunehmender
AR kleiner wird. Außerdem ist es auch eine wirkliche Maßnahme,
daß die möglichstlange Bramme durch die Wiederholung des
Vertikal-Vertikal-Horizontalwalzens in ihrer Breitenrichtung
gewalzt wird und danach mit einer bestimmter Länge eingeteilt
wird.
E
E
12.0,------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1I111
o • • FLACH
Q9
a • • KALIBER 20°
0.0
8.0
6.0
^ GI • KALIBER 10°
— A a JR=6m m
o . GI LR=9mm
• - s JR=12mm/
/%i /1
I~.
u
4.0
/7-
Bild 7-6
Zusammenhang zwischen dem
2.0
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und der Relativ-
0L 0
10 20 30 40 50
G,B,A.V, (Bo—Bh)/Bo/%
60
länge des Fischschwanzes
beim
V.H-Walzen
E
0
• 0 FLACH
° KALIBER 20°
^ ^ KALIBER 10°
68 • AM V ,H-WALZEN
0 4• 0 V.V-WALZEN
dR=9mm
ti
ur
5
6
4
o ffl
~ I
2
0 10 20 30 40 50 60
G,B.A.V. (B0—Bk,)/Bo/%
Bild 7-7
Vergleich zwischen dem
V.H-Walzen und dem V.V-
Walzen über die Relativlänge
des Fischschwanzes

- 104 -
7.3.3. Veränderuna des Walzmomentes und der Walzkraft
Bild 7-8 (a) und (b) zeigen den Zusammenhang zwischen dem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis und dem Walzmoment beim
V.H-Walzen und beim V.V-Walzen für eine AR von 9 mm. In
diesen Bildern zeigen die schwarzen Punkte die Werte beim
Vertikalwalze und die weißen Punkte die Werte beim Horizontalwalzen.
Beim V.H-Walzen: Das Vertikalwalzmoment beim zweiten Vertikalwalzen
ist größer als das beim ersten Vertikalwalzen,
weil die Größe der Breitenabnahme beim zweiten Vertikalwalzen
wegen der beim vorigen Horizontalwalzen hervorgerufenen Ausbreitung
größer ist als die der Breitenabnahme beim ersten
Vertikalwalzen. Aber das Vertikalwalzmoment wird mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis nach dem zweiten Vertikalwalzen
kleiner. Dies geschieht daraus, daß mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis die Breite des Walzgutes
kleiner wird und dadurch sich die Ausbreitungsgröße
beim vorigen Horizontalwalzen verringert. Das Horizontalwalzmoment
wird auch mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
nach dem zweiten Horizontalwalzen kleiner. Dies
geschieht daraus, daß sich das Dickenverhältnis des Hundeknochens
verkleinert, wie Bild 7-2 (a) zeigt, und auch die
Breite selbst des Walzgutes kleiner wird.
Beim V.V-Walzen: Das Vertikalwalzmoment vergrößert sich mit
zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis schwach, weil
beim V.V-Walzen die Dicke der Brammenseiten mit zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis immer dicker wird und dadurch

0
4
- 105 -
sich die Berührungsfläche zwischen
Walze und Walzgut vere
300 -
n-.
AR=9mm
größert. Die Zuwachsrate desz
Vertikalwalzmomentes wird aberN
damit kleiner. Das Horizontal-y100
walzmoment wird bei der Flachwalze
mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
viel
bei der Kaliberwalze
ein wenig größer. Dies ent-
200 -
700
600 -
• O•
• 0
• •
O i BEIM MORI2
20 40
G.ß.A.V.(B0—B,)/B0 ,(B0— Bh)/ Bo/%
(a) V.H-WALZEN
LIR=9mm
60
spricht auch der in Bild 7-2 500- s
(b) gezeigten Veränderung des400
Hundeknochendickenverhältnisses.J 30°-
3
Der Zusammenhang zwischen der
Walzkraft und dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
beim
d
200 -
100~
0
----------- •
• 0 FLACH
• A KALIBER 20°
KALIBER 10°
VERTIKALWALZEN
0 A ^ HORIZONfALWALZEN
60
V.H- und auch beim V.V-Walzen
zeigt eine ähnliche Tendenz
mit dem Zusammenhang zwischen
dem Walzmoment und dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis.
Bild G.B,A.V, (Bo—Bo)/Bo, 2040 (b) V,V-WALZEN (Bo—B~,)B0/%
Zusammenhang
em
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und dem Vertikalund
Horizontalwalzmoment
(a) beim V.H-Walzen und
(b) beim V.V-Walzen

- 106 -
7.4. Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurde der Modellversuch zum Ermitteln der
Veränderung der Brammenform, des Walzmomentes und der Walzkraft
beim mehrstufigen Walzen durchgeführt. Daraus erklärte
sich, daß die Form der Vertikalwalze und der Stichplan großen
Einfluß auf die Brammenform, die Walzkraft und das Walzmoment
haben.
Die erworbenen Erkenntnisse können wie folgt zusammengefaßt
werden:
1) Die Flachwalze hat nicht nur beim V.V-Walzen,sondern auch
beim V.H-Walzen einige Nachteile. Beim V.V-Walzen mit
Flachwalze wird z.B. das Hundeknochendickenverhältnis mit
zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis zu groß und
dadurch wird die Ausbreitungsgröße und der Kraftbedarf
beim nachfolgenden Horizontalwalzen viel größer als bei
der Kaliberwalze. Beim V.H-Walzen ist die Abnahme der
Zentrumdicke bei der Flachwalze stärker als bei der Kaliberwalze
und die Ausbeute schlechter. Daraus erklärt sich,
daß die Flachwalze für die Vertikalwalze bei der Breitenabnahme
der Brammen nicht geeignet ist.
2) Bei der Kaliberwalze sind die Abnahme der Zentrumdicke
und die Länge des Fischschwanzes kleiner als diese bei
der Flachwalze, und diese Tendenz wird mit abnehmendem
Kaliberwinkel stärker. Beim V.V-Walzen nimmt die Hundeknochendicke
mit dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis zu ,
und ihre Zuwachsrate vermindert sich mit abnehmendem
Kaliberwinkel. Dadurch wird die Zunahme der Ausbreitungs-

- 107 -
größe und des Kraftbedarfs beim Horizontalwalzen mit abnehmendem
Kaliberwinkel kleiner.
3) Beim V.H-Walzen wird die Hundeknochendicke nicht so groß
wie die beim V.V-Walzen. Aber die Abnahme der Zentrumdicke
und die Länge des Fischschwanzes sind beim V.H-Walzen
größer als die beim V.V-Walzen.
4) Wenn die Abnahme der Walzenöffnung pro ein Vertikalwalzen
AR konstant ist, verkleinert sich die Walzkraft und das
Walzmoment mit zunehmendem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
beim
V.H-Walzen.

- 108
8, EINWIRKUNG DES WALZENS FÜR DIE BREITENABNAHME AUF DIE
MAKROSTRUKTUR UND AUF DIE MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN
DER STRANGGEGOSSENEN BRAMMEN
8.1. Einleitung
Die Makrostruktur der stranggegossenen Brammen besteht, von
der Oberfläche in die Mitte gesagt, aus dem abschreckenden
Kristall, aus dem Stengelkristall und aus dem gleichachsigen
Kristall, wie Bild 8-1 zeigt. Der bei der Erstarrung des
Stahls gebildete Stengelkristall ist für die mechanische
Qualität nicht günstig. Es ist zu vermuten, daß der in der
Dickenrichtung der Bramme gewachsene Stengelkristall durch
das horizontale Walzen auf der Warmbreitbandstraße zerdrückt
wird, aber daß der am Seitenteil in der Breitenrichtung der
Bramme gewachsene Stengelkristall nur wenig zerdrückt und
seine schlechte mechanische Qualität kaum verbessert werden
kann. Wenn die Bramme beim Walzen für die Breitenabnahme
durch die Vertikalwalze in ihrer Breitenrichtung gewalzt
wird, verdicken sich die Brammenseiten und wird die sogenannte
Hundeknochenform gebildet. Dabei und beim nachfolgenden Horizontalwalzen
konzentriert sich die Formänderung an den Brammenseiten,
und daducrh kann die mechanische Qualität an den
Brammenseiten verbessert werden.
In diesem Kapitel wird deshalb die experimentelle Untersuchung
über die Einwirkung des Walzens für die Breitenabnahme auf
die Makrostruktur und auf die mechanischen Eigenschaften des
Walzgutes, besonders der Brammenseiten berichtet.

- 109 -
8.2. Versuchsmethode
Als Walzgut wurden die Stahlplatten mit einer Breite von 150
mm und einer Dicke von 24 mm angewandt. Sie wurden aus einem
quadratisch stranggegossenen Knüppel mit einer Seite von 160
mm so ausgeschnitten, daß die Wachstumsrichtung des Stengelkristalles
möglichst mit der Breitenrichtung des Walzgutes
gut übereinstimmt, wie Bild 8-2 zeigt. Die Größe des Walzgutes
war fast ein Zehntel der wirklichen Brammen im Betrieb .
Tafel 8-1 zeigt die chemische Zusammensetzung d"es Walzgutes .
Die Breitenabnahme des Walzgutes wurde mit der abwechselnden
Wiederholung des Vertikal- und Horizontalwalzens, nämlich
V.H-Walzens, durchgeführt. Und zwar wurde das Walzgut bei
drei verschiedenen AR (AR: die Abnahme der Walzenöffnung pro
ein Vertikalwalzen) von 5 mm, 10 mm und 15 mm und bei drei
verschiedenen Gesamtbreitenabnahmen von 30 mm, 60 mm und 90
mm gewalzt./1---------
74
nT~ 0
, `ST ENG ELKRiSTALL
GLEICHACHSIGER KRISTALL
~~
~ N
•WALZGUT
STENGELKR I STALL
Bild 8-1 Schematisches Bild
der Makrostruktur der
stranggegossenen
Brammen
Tafel 8-1 Chemische
---------- 160---------
Bild 8-2 Ausschnitt des Walzgutes
aus dem quadratisch
stranggegossenen
Knüppel
Zusammensetzung des Walzgutes
(%)
c Si Mn P S
0,25 0,18 1,17 0,024 0,017

- 110
Außerdem wurde das Walzgut, ohne vorher vertikal gewalzt zu
werden, mit einer Dickenabnahme von 2,4 mm zwei- bis achtmal
horizontalgewalzt. Dieser Stichplan wird in diesem Kapitel
H-Walzen
genannt.
Das Walzgut wurde im Gasofen auf eine Temperatur von 1000°C
erwärmt und dann anhand der Flachwalze mit einem Durchmesser
von 180 mm und mit einer Drehgeschwindigkeit von 80 mm/s vertikal-
und horizontalgewalzt. Beim Vertikalwalzen wurde das
Walzgut durch den vor dem Walzspalteingang gesetzten Führer
in den Walzspalt vertikal eingeführt. Nach den erforderlichen
Walzen wurde das Walzgut durch die natürliche Konvektion abgekühlt.
In dem ständigen Formänderungsbereich wurde die mechanische
Eigenschaft des Walzgutes durch die Zugprüfung untersucht.
Die Zugprüfungsstücke wurden aus der Umgebung des Breitenendes
und der Breitenmitte des Walzgutes, wo der Stengelkristall
existiert war, mit Mikroschneidmaschine ausgeschnitten,
wie Bild 8-3 zeigt. Das Walzgut /
wurde geätzt, und dann wurde die
Makro- und Mikrostruktur seiner
A Oberfläche beobachtet und
Si
F //
//
photographiert (vgl. Bild
8-3). Das Ätzmittel für die ----------
Makrostruktur war die Salzsäure
mit einer Dichte von Bild 8-3
100011N
ratur von 75°C, und die
Ätzungszeit war 30 Minuten. dem
Walzgut
Nt4KROSKOP I SCHES PRÜFUNGSSTOCK
Ausschnitt des Zugprüfi:ngs-
18 % und mit einer Tempe-Ausschnitt d
stückes und dc=s makroskopischen
Prüfungsstückes aus

- 111 -
Das Ätzmittel für die Mikrostruktur war Nital mit einer Dichte
von 10 % und mit einer Zimmertemperatur, und die Ätzungszeit
wai 10 bis 15 Sekunden.
Nach jedem Walzen wurde die Querschnittform des Walzgutes
gemessen. Die Meßpunkte der Form und die Bezeichnungen sind
gleich mit denjenigen im siebten Kapitel (vgl. Bild 7-1 und
Tafel 7-1).
8.3. Versuchsergebnisse und Betrachtun
8.3.1. Änderung der Querschnittform des Walzgutes beim
V.H-Walzen
Die Änderung der Querschnittform des Stahlwalzgutes beim
V.H-Walzen zeigt eine ähnliche Tendenz wie bei dem Experiment
anhand der Aluminiumplatten, das im siebten Kapitel dargestellt
wurde.301-------------------------------------------------e 0 y m ,
ü 9(0
Bild 8-4 (a) zeigt die Änderung ö 28- 08
0 m9 g g
der Hundeknochendicke Hmax und YE26-`De$09
z9°me 0 8,
der Gipfelstelle (Bv-Bp)/2 nach
0:d2= 5mmm889
jedem Vertikalwalzen beim V.H-
Walzen. Die Hundeknochendicke
wird mit annehmender AR und mit
abnehmender
Walzgutsbreite
kleiner. Die Gipfelstelle Bild d 8-4(a)------ GESAMTBRE ITENABNAHMENVERHÄLTN
,....._...__.__ IS 1%
Änderung erung der Hundeknochendicke
nähert sich mit abnehmender un
und der Gipfelstelle nach dem
AR dem Breitenende.Ve
24 — A : n lünoo --------------
1 ^ :n15mmI(B,,—Bp)/2
2-T
8 0^
A
~NA° g 2 A88 @ •
08 08 A 0
nC° 6 0ö88oA °
A LL I 0 8 8 8 8 808 6 o 8•
~~'6 0 8
10 204060
Vertikalwalzen beim V.H-Walzen
•

e
- 112 -
Bild 8-4 (b) zeigt die Änderung 24
der Zentrumdicke Hch und der E 22
Zentrumgrabenbreite Bc nach 20
jedem Horizontalwalzen. Durch E
das Horizontalwalzen wird das N • :II l5mm
16
hundeknochenförmige Walzgut in
0204060
GESAMTBREI TENABNAHMENVERHALTN
I S /%
seiner Breitenrichtung ver- Bild
breitet und gleichzeitig inÄr
18
der Zentrumgrabenbreite nach
seiner Walzrichtung gedehnt. de
dem Horizontalwalzen beim
Weil die Formänderung inV.
diesem Fall meistens im Hundeknock-
Hundeknochenteil chenteil entsteht, wird der
Zentrumteil des Walzgutes durch die Dehnung seiner beiden
Seiten gezogen gen und mit zunehmende/
zunehmender Gesamtbreitenabnahme dünner, ,
und diese Tendenz wird mit abnehmc abnehmender AR stärker. Von diesem
Grunde hängt t es ziemlich ab, daß c das am Kopf- und Fußende der
Bramme sich entwickelnde Fischschti Fischschwanz-Volumen mit abnehmender
AR und mit zunehmender Gesamtbreitenabnahme größer und dadurch
die Ausbeute e schlechter wird. Es ist auch beachtlich, daß eine
von der Ausdehnung in der Walzricr Walzrichtung hervorgerufene Zug-
spannung im Zentrumteil die beim Strangguß gebildeten Innen-
risse ausbreiten kann.
O
0•:AR=
A • :
Oo 2
89
5mm
II l0mm
8-4(b)
80
• • • :GRABENBREITE
O A 0 :ZENTRINOICKE
• • P
^• a 0•40
A
g
60
r
`20 2
Änderung der Zentrumdicke und
V.H-Walzen
Durch die Untersuchung über die Änderung der Querschnittform
des Walzgutes kommt es zum Schluß, daß sich die Formänderung
beim V.H-Walzen auf die Umgebung der beiden Breitenenden
konzentriert, und diese Tendenz wird mit abnehmender AR
stärker.

U
- 113 -
8.3.2. Einfluß des Walzens für die Breitenabnahme auf
die
Makrostruktur
Bild 8-5 zeigt die Makrostruktur der Probe vor dem Walzen.
Wie das Bild zeigt, wächst der Stengelkristall vom Breitenende
zur Breitenmitte der Probe parallel mit der Breitenrichtung.
Bild 8-6 zeigt die Makrostruktur des Walzgutes nach dem mehrstufigen
H-Walzen mit einem Gesamtdickenabnahmenverhältnis
von 40 %. Der Stengelkristall ist noch nicht zerstört und
bleibt in der Breitenrichtung bestehen, obgleich der Abstand
zwischen den Stengelkristallen größer wird.
‘e ,*
~,x*,
1 cm
BreitenendeBrei
Breitenmitte
Bild 8-5 Makrostruktur ;truktur der Probe Prone vc vor dem Walzen
9 1
N
N
r-1
rd
Breitenende
Breitenmitte
1 cm
h-7
Bild 8-6 Makrostruktur des Walzgutes nach dem H-Walzen
( Gesamtdickenabnahmenverhältnis ist 40 % )

9
- 114 -
Bild 8-7 (a) und (b) zeigen
die Makrostruktur des Walz- 4
4 gutes nach dem V.H-Walzen
mit zwei verschiedenen AR
von 5 mm und 15 mm und mit
x~.
einem Gesamtbreitenabnahmen- Breitenende
Breitenende
verhältnis von 60 %. Der('
(a) AR = 5 mm, G.B.A.V.= 60 %
Stengelkristall des Walzgutes
fließt in der Walz-4
richtung schräg von dem
Breitenende zur Breiten-
r
U
r-I
Ä
mitte, und der Fließwinkel B
Breitenende1Breitenende
ist bei der AR von 5 mm
F--I
(b) AR = 15 mm, G.B.A.V.= 60 %
größer als bei der AR von Bild
Lld 8-7 Makrostruktur des Walz-
15 mm.
Diese Tendenz ist noch klarer
gezeigt in Bild 8-8, das den
Zusammenhang zwischen dem Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und dem
Fließwinkel des Stengelkristalles
darstellt. Der Fließwinkel vergrößert
sich mit zunehmendem
w
CZI
J
Y
Z
Z
h
un
w
J
gutes nach dem V.H-Walzen
80
60
40
20
1
2f
B-
BREITEN-
ENDE
0/8
dR=5mm
ö 10mm `
O m
15mm
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und mit abnehmender AR.
Bild 8-9 zeigt beispielsweise
Bild
011' 11
0 20 40 60
GESPITBREITENABNAHIENVERHÄLTNIS
/ %
die Mikrostruktur der Probe vor
dem Walzen und diejenige des
Walzgutes nach dem V.H- und H-
Zusammenhang
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
und dem Fließwinkel
des Stengelkristalles

- 115 -
Walzen. Die Mikrostruktur der Probe vor dem Walzen ist von
derjeniger des Walzgutes verschieden, und zwar wird z.B. die
Korngröße nach dem Walzen kleiner.
Bild 8-10 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Gesamtbreiten-
(dicken)abnahmenverhältnis und der Korngröße von Ferrit. Die
Korngröße wird mit zunehmendem Gesamtabnahmenverhältnis
kleiner, besonders beim H-Walzen. Nach dem V.H-Walzen wird
die Korngröße am Breitenende ein bißchen kleiner als die
an der Breitenmitte. Aber auf alle Fälle hat das V.H-Walzen
wenigen Einfluß auf die Verkleinerung der Korngröße.
0.1 mm
vor
dem Walzen nach dem V.H-Walzen nach dem H-Walzen
AR = 5mm, G.B.A.V.=40% G.D.A.V.= 40%
Bild
8-9 Mikrostruktur der Probe vor dem Walzen und des
Walzgutes nach dem V.H- und H-Walzen
Z
K
O
4 000 ix-19
3 000
2 000
1 000
(e::: x
/7
WALZEN
x/ V.H-WALZEN 60%
,///‚+ EI-WALZEN 50%
X/--—`BRE I TENENDE
0
qV.H-WALZEN
1-5"5;1"---;-----'--475BREI TENMI TT
0 • LIR= 5m
• n 10mm
6
u 15 mm 5
0( 11------------------------------------------------1
20 40 60 80
G,B,(D,)A,V, /%
8
7
E E
O
Bild 8-10 Zusammenhang zwischen dem Gesamtbreiten(dicken)-
abnahmenverhältnis und der Korngröße von Ferrit

- 116
8.3.3. Änderuna der mechanischen Eiaenschaften des Walzctutes
Die mechanischen Eigenschaften der Probe vor und nach dem
Walzen, nämlich der n-Wert, der r-Wert, die Fließgrenze, die
Zugfestigkeit und das Querschnittabnahmenverhältnis beim
Zerreißen wurden durch die Zugprüfung untersucht. Bilder von
8-11 bis 8-14 zeigen die Änderung jedes Durchschnittswertes
von diesen gemessenen Werten beim V.H- und H-Walzen.
Bild 8-11 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Querschnittabnahmenverhältnis
beim Zerreißen und dem Gesamtbreiten-
(dicken)abnahmenverhältnis beim V.H-Walzen und beim H-Walzen
unter der Annahme, daß beide Verhältnisse von Breiten- und
Dickenabnahme eine gleiche Wirkung für das Querschnittabnahmenverhältnis
haben. Da die Probe vor dem Walzen viele Fehler
hat, so wird sie durch eine kleine Dehnung zerrissen. Daher
ist das Querschnittabnahmenverhältnis sehr klein. Dies wird
durch das Walzen verbessert, besonders stark am Breitenende
beim V.H-Walzen. Das Querschnittabnahmenverhältnis der von
dem Breitenende ausgeschnittenen Probe beim Zerreißen wird mit
abnehmender AR größer. Das Querschnittabnahmenverhältnis der
von der Breitenmitte ausgeschnittenen Probe wird dagegen mit
zunehmender AR größer. Dies geschieht daraus , daß sich der
Formänderungsbereich beim V.H-Walzen mit abnehmender AR am
Breitenende mehr konzentriert und mit zunehmender AR in die
Breitenmitte mehr ausbreitet. Das Querschnittabnahmenverhältnis
der Zugprüfungsprobe beim Zerreißen, die von dem durch
das H-Walzen gewalzten Walzgut ausgeschnitten wurde, ist
kleiner als das beim V.H-Walzen und nimmt mit zunehmendem

- 117 -
Gesamtdickenabnahmenverhältnis 50
nur schwach zu.
a5
Bild 8-12 zeigt den Zusammenhang
zwischen dem Gesamtbreiten- 40
.H-WALZEN 60% 4 H-WALZEN 50%
V.H-
A~o
0
yENDE
1lI
~~0}MITTE
__
.-WALZEN
(dicken)abnahmenverhältnis und 35
dem Verfestigungsexponent n-
Wert. Der Verfestigungsexponent
ä30
n-Wert der Probe vor dem Walzen 25
0 20 40 60 80
und des Walzgutes nach dem H-
G.B.(DJA.V. 1%
Bi. Bild 8-11 Einfluß des V.Hund
H-Walzens auf das
Walzen ist unabhängig von dem
unc
Quer-
gemessenen Teil und konstant sc] schnittabnahmenverhältnis
cos
mit einem Wert von ungefähr
0,27. Der n-Wert des Walzgutes
nach dem V.H-Walzen ist ab-
hängig vom gemessenen Teil und
wird am Breitenende größer als
an der Breitenmitte. Diese Ten-
denz wird mit abnehmender AR
deutlicher.Bi:
0.30
uni und H-Walzens auf den Ver-
Bild 8-13 zeigt den Zusammenhang f
festigungsexponent
e:
zwischen dem Gesamtbreiten- 1.1
(dicken)abnahmenverhältnis
und
dem von Lankford vorgeschlagenen ›.
0.251---------------------------------------------------------------
0 20 40 60 80
G.B. (DJA.V. 1%
Bild 8-12 Einfluß des V.H-
1.0
VOR DEM WALZEN
H\WALZEN -------------------------
0 •:4R= 5nun'
A •: 1r lOmm
0 •. u 15mm
o .: JR= 5mm
A : u 10mm
^.. n 15mm
(:) \
V.H-WALZEN 60%
+ H-WALZEN 50%
Q3 • •
o D o:BREITENEwE o • : dR= 5mm
• • • :BREITENMITTE A • : ', = 10 mm
o^: u=15mm
~®,
n
r-Wert bei der Dehnung in Längs- ti
0.9
richtung von 10 % bis 15 %.
Weil die Zugprüfungsprobe aus 08 I---------------------------------------------------------------
0 20 40 60 80
dem Walzgut so ausgeschnitten
G.B.(D,)A.V. /%
Bi: Bild 8-13 Einfluß des V.Hund
c H-Walzens auf den Lank-
werden, wie Bild 8-3 zeigt, un
stellt die durch die Zugprüfung fo: fordschen Wert r

- 118 -
hervorgerufene Dehnung der Probe in ihrer Breitenrichtung
die Dehnung in der Dickenrichtung des Walzgutes Et dar. Dagegen
stellt die Dehnung der Probe in ihrer Dickenrichtung
die Dehnung in der Breitenrichtung des Walzgutes sw dar.
Der r-Wert ist so berechnet: r=sw/Et. Der gemessene r-Wert
der Probe vor dem Walzen ist 0,83 und ziemlich kleiner als
1,0. Dies geschieht daraus, daß die Probe vor dem Walzen in
ihrer Breitenrichtung wegen des Stengelkristalls schwer
zusammenzuziehen ist. Der r-Wert des Walzgutes nach dem H-
Walzen ist ungefähr 0,87 und auch kleiner als 1,0. Daraus
kann man vermuten, daß der Stengelkristall durch das H-Walzen
nicht so stark zerdrückt wird. Die gemessenen r-Werte am
Breitenende des Walzgutes nach dem V.H-Walzen liegen zerstreut
um einen Wert von 1,0. Dies bedeutet, daß die von dem
Stengelkristall hervorgerufene Anisotropie des Walzgutes an
seinem Breitenende durch das V.H-Walzen verschwunden ist.
Diese Wirkung breitet sich mit
60
zunehmendem
E
1.
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
zur Breitenmitte
aus.
Bild 8-14 zeigt den Einfluß
des Walzens auf die Fließgrenze
und die Zugfestigkeit.
Beide vergrößern sich mit
zunehmendem
Gesamtbreitenabnahmenverhältnis
beim
V.H-Walzen schwach und sind
m
Biic
o .: dR= 5mm
35 - 0 • : II 101nrnH -WALZEN ~~
^^: II 15mm
30
Einfluß
auf
,x e
-~ RV.H-WALZEN, BREITENEIDE
VOR DEM WALZEN\V,H-WALZEN, BREITENMITTE
25
0 20 40 60 80
14
G.B.(D.)A,V. /
des V.H- und H-Walzens
dieFließgrenze und auf
am Breitenende größer als an
die
Zugfestigkeit

- 119 -
der Breitenmitte. Beim H-Walzen sind die beiden größer als
die beim V.H-Walzen. Diese Tendenz hat eine enge Beziehung
mit der Änderung der Korngröße durch das Walzen
, wie in
Bild 8-10 gezeigt ist.
Das Walzgut nach dem V.H-Walzen zeigt günstigere mechanische
Eigenschaften als die nach dem H-Walzen, obwohl die Fließgrenze
und die Zugfestigkeit ein bißchen niedriger sind.
Die mechanischen Eigenschaften des Walzgutes, das durch das
V.H-Walzen seine Breite um 60 % und dann weiter durch horizontales
Walzen seine Dicke um 50 % abgenommen wurde, wurden
durch die Zugprüfung gemessen. Wie in Bildern 8-10 bis 8-14,
kamen die Werte von der Korngröße, der Fließgrenze und der
Zugfestigkeit desjenigen Walzgutes denen des Walzgutes nach
dem H-Walzen gleich. Der n-Wert und der r-Wert, die schon
größer als die des Walzgutes nach dem H-Walzen waren, veränderten
sich sehr wenig, und das Querschnittabnahmenverhältnis
beim Zerreißen wurde etwas noch größer.
8.4. Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurde der Einfluß des Walzens für die
Breitenabnahme der stranggegossenen Brammen auf die Veränderung
der Gußstruktur und auf die mechanischen Eigenschaften
des Walzgutes untersucht. Die experimentellen
Ergebnisse können wie folgt zusammengefaßt werden:
1) Der am Breitenende der Bramme befindliche Stengelkristall,
der beim Gießen in ihrer Breitenrichtung erzeugt wurde,

- 120
wird durch die Wiederholung des Vertikal- und Horizontalwalzens
zerdrückt, und dadurch werden ihre mechanischen
Eigenschaften, besonders die Dehnbarkeit am Breitenende
verbessert.
2) Mit abnehmender AR, die die Abnahme der Walzenöffnung pro
ein Vertikalwalzen zeigt, konzentriert sich die Formänderung
mehr am Breitenende, und die Wirkung des Vertikalwalzens
auf die mechanischen Eigenschaften der Brammenseiten
wird stärker. Wenn AR größer wird, wird die mechanischen
Eigenschaften in der Breitenmitte verbessert und
dadurch wird ihr Unterschied zwischen dem Breitenende und
der Breitenmitte kleiner.
3) Wenn die Bramme ohne Vertikalwalzen nur noch horizontalgewalzt
wird, wird der Stengelkristall in der Breitenrichtung
nur wenig zerdrückt und die mechanischen Eigenschaften
werden schwer verbessert.
4) Die Fließgrenze und die Zugfestigkeit werden durch das
H-Walzen ein bißchen mehr vergrößert als die durch das
V.H-Walzen. Aber wenn das Walzgut nach dem V.H-Walzen
weiter horizontalgewalzt wird, vergrößern sich die beiden
Werte bis zum Wert des Walzgutes nach dem H-Walzen.
Daraus kommt es zum Schluß, daß die mechanischen Eigenschaften
des warmgewalzten Stahlbandes, dessen Breite durch die Wiederholung
des Vertikal- und Horizontalwalzens abgenommen wurde,
besser sind als die des ohne Breitenabnahme warmgewalzten
Stahlbandes.

- 121 -
9. ZUSAMMENFASSUNG
In der vorliegenden Arbeit wurde der Walzvorgang beim Breitenabnahmenprozeß
der stranggegossenen Brammen durch eine Reihe
von Modellversuchen und Analysen untersucht. Dadurch sind die
Zusammenhänge der Walzeigenschaften mit der Größe der Breitenabnahme,
der Walzenform, dem Walzendurchmesser, der Brammenbreite,
der Brammentemperatur und dem Stichplan klar geworden.
Diese Ergebnisse werden hier wiederum zusammengefaßt.
Erstens wurde ein grundlegendes Experiment über das Vertikalwalzen
der Brammen und über das nachfolgende Horizontalwalzen
angestellt, indem Aluminiumplatten als Walzgut und Flach- und
Kaliberwalzen mit verschiedenen Kaliberwinkeln als Vertikalwalze
benutzt wurden. Gleichzeitig wurde ein rechnerisches
Modell aus starr-plastischen finiten Elementen vorgeschlagen,
damit der Walzvorgang analysiert. Aus diesem Experiment und
der Analyse wurden die folgenden Erkenntnisse erworben.
1) a) Wenn die Bramme durch die Vertikalwalze in ihrer Breitenrichtung
gewalzt wird, wird die sogenannte Hundeknochenform
gebildet. Die Hundeknochendicke (Maximaldicke) vergrößert
sich mit zunehmender Breitenabnahme am Anfang stark
und danach sanft, und die Gipfelstelle des Hundeknochens
nähert sich auch damit der Breitenmitte. Die Zentrumdicke
der Bramme wird nicht größer, sondern ein wenig kleiner
als ihre Anfangsdicke, wenn die Breitenabnahme klein ist.
Die Walzkraft und das Walzmoment.vergrößern sich mit zunehmender
Breitenabnahme, und zwar die Walzkraft schwächer
als proportional, das Walzmoment proportional.

- 122 -
b) Bei der Kaliberwalze ist die Hundeknochendicke kleiner
und verbreitet sich die Formänderung in die Breitenmitte
mehr als bei der Flachwalze. Mit abnehmendem Kaliberwinkel
wird diese Tendenz deutlicher, Walzkraft und Walzmoment
dagegen größer. Das erstere ist vorteilhalt für die Weiterverarbeitung
der Bramme, das letztere führt zu stärkerer
Abnutzung der Walze. Unter Berücksichtigung dieser Vorund
Nachteile kann der günstigste Kaliberwinkel zwischen
10° und 15° liegen.
c) Die berechnete Querschnittform der Bramme stimmt mit
der gemessenen Form gut überein, wenn die Abhängigkeit der
Materialsfließspannung von der Dehnung und von der Dehngeschwindigkeit
richtig berücksichtigt wird. Nach der
Analyse nimmt die Hundeknochendicke ab mit steigenden
Werten von Verfestigungsexponent n und von Geschwindigkeitsempfindlichkeit
m. Beide Parameter haben etwa den
gleichen Einfluß auf die Hundeknochenform. Man sieht daraus,
daß es notwendig ist, nicht nur die Verfestigung,
sondern auch die Geschwindigkeitsempfindlichkeit in die
Berechnung
einzubeziehen.
2) a) Beim Horizontalwalzen der hundeknochenförmigen Bramme
breitet sich die Brammenbreite wieder etwas aus. Die Ausbreitungsgröße
steigt mit zunehmender Breitenabnahme zuerst,
aber wird bald fast konstant. Dies bedeutet, daß
mit zunehmender Breitenabnahme die Breitenabnahmenleistung
relativ größer wird. Die Zentrumdicke der Bramme nach dem
Horizontalwalzen wird dünner als ihre Anfangsdicke, wenn
die Breitenabnahme klein ist.

- 123 -
b) Die Ausbreitungsgröße, die Verminderung der Zentrumdicke
die Walzkraft und das Walzmoment beim Horizontalwalzen sind
,
am größten, wenn das Vertikalwalzen durch die Flachwalze
durchgeführt wurde, und sie werden kleiner mit abnehmendem
Kaliberwinkel der Vertikalwalze beim vorigen Vertikalwalzen .
c) Der Einfluß der Hundeknochendicke auf die Walzeigenschaften
beim Horizontalwalzen ist viel stärker als der
Einfluß der Gipfelstelle. Die Ausbreitungsgröße und der
Kraftbedarf beim Horizontalwalzen vergrößern sich fast proportional
zur Hundeknochendicke.
d) Die berechneten Werte der Walzeigenschaften beim Horizontalwalzen
stimmen mit den gemessenen Werten qualitativ
gut überein, aber der Rechenfehler wird mit zunehmender
Hundeknochendicke verhältnismäßig größer.
Zweitens wurde ein Modellversuch über die bei der Breitenabnahme
im Walzgut entstehende Spannung anhand der Plasticine-
Platten und gleichzeitig eine rechnerische Untersuchung darüber
mit dem Finite-Elemente-Verfahren durchgeführt. Daraus
erklärte sich, wie die Walzbedingungen auf die Spannungsverteilung
im Walzgut wirken. Die daraus gewonnene wichtige
Kenntnis
ist:
3) Beim Vertikalwalzen und auch beim nachfolgenden Horizontalwalzen
entsteht im allgemeinen eine Druckspannung, und
ihre Größe ist am größten an den Breitenseiten der Bramme.
Aber die Spannung in der Walzrichtung wendet sich mit
Näherung zur Breitenmitte von Druckspannung zu Zugspannung.
Dies bedeutet, daß die im Strangguß unerwartet in der Umgebung
der Breitenmitte der Bramme erscheinenden Innenrisse

- 124 -
durch die beim Walzen dort entstehende Zugspannung vergrößert
werden können. Daher sollte die Entstehung von
Innenrissen beim Stranggießverfahren völlig zurückgehalten
werden.
Die berechneten Werte der Spannungen stimmten mit den gemessenen
Werten im ganzen nicht nur qualitativ, sondern auch
quantitativ gut überein. Daraus und aus den Ergebnissen 1)c)
und 2)d) kann man so schließen, daß die hier vorgeschlagene
rechnerische Methode genügende Gültigkeit und Verläßlichkeit
hat.
Drittens wurde der Einfluß des Walzendurchmessers, der Brammenbreite
und der Brammentemperatur auf das Umformverhalten
der Bramme und auf den Kraftbedarf beim Vertikal- und beim
Horizontalwalzen experimentell und rechnerisch untersucht.
4) a) Mit der Vergrößerung des Vertikalwalzendurchmessers
wird die Hundeknochendicke kleiner,und dadurch die Ausbreitungsgröße,
die Walzkraft und das Walzmoment beim
Horizontalwalzen
kleiner.
b) Mit der Vergrößerung des Vertikalwalzendurchmessers
wird die Vertikalwalzkraft und das Vertikalwalzmoment
größer, dagegen wird die Walzleistung kleiner. Dies bedeutet,
daß mit zunehmendem Walzendurchmesser die Baukosten
zunimmt, dagegen aber der Energieverbrauch abnimmt.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen und auch der Betriebserfahrungen
dürfte der günstigste Vertikalwalzendurchmesser
etwa 1500 mm bei der Kaliberwalze und etwas
mehr bei der Flachwalze sein.
5) a) Mit der Vergrößerung der Brammenbreite vergrößert sich

- 125 -
der Greifgrenzwinkel beim Vertikalwalzen.
b) Mit der Vergrößerung der Brammenbreite nehmen die Hundeknochendicke,
die Walzkraft und das Walzmoment beim Vertikalwalzen,
ferner die Ausbreitungsgröße, die Walzkraft und
das Walzmoment beim Horizontalwalzen zu.
6) a) Wenn das Walzgut gleichmäßig erwärmt wird, hat die Erwärmungstemperatur
wenigen Einfluß auf die Bildung der
Hundeknochenform.
b) Wenn das Walzgut vor dem Vertikalwalzen von seinen Breitenseiten
an abgekühlt wird, wird die Hundeknochendicke
kleiner, nähert sich die Gipfelstelle seiner Breitenmitte,
wird die Ausbreitungsgröße beim Horizontalwalzen kleiner,
und dadurch wird die Leistung der Breitenabnahme besser als
die beim Walzgut mit gleichmäßiger Temperatur.
Weiter wurde der Modellversuch zum Ermitteln der Veränderung
der Brammenform, der Walzkraft und des Walzmomentes beim mehrstufigen
Walzen durchgeführt. Dabei wurden zwei Gruppen von
Stichplänen, V.H-Walzen und V.V-Walzen, benutzt.
( V.H-Walzen: die abwechselnde Wiederholung des Vertikal- und
Horizontalwalzens, V.V-Walzen: die Wiederholung des Vertikalwalzens
+ das einmalige Horizontalwalzen )
7) a) Beim V.H-Walzen ist die Hundeknochendicke kleiner als
die beim V.V-Walzen. Aber das lokale Dünnerwerden des
Walzgutes in der Umgebung der Breitenmitte nach dem Horizontalwalzen
und die Länge des Fischschwanzes am Kopf- und
Fußende des Walzgutes beim V.H-Walzen sind größer als die
beim
V.V-Walzen.
b) Die Flachwalze hat nicht nur beim V.V-Walzen, sondern

- 126 -
auch beim V.H-Walzen einige Nachteile. Beim V.V-Walzen mit
Flachwalze wird die Hundeknochendicke mit zunehmender
Gesamtbreitenabnahme zu groß. Beim V.H-Walzen ist die Verminderung
der Zentrumdicke stärker und die Ausbeute des
Walzstahlfertigerzeugnisses bei der Flachwalze schlechter
als bei der Kaliberwalze. Daraus erklärt sich, daß die
Flachwalze für die Vertikalwalze für die Breitenabnahme
der Brammen nicht geeignet ist.
Zuletzt wurde zum Ermitteln der Einwirkung des Walzens für
die Breitenabnahme auf die Makrostruktur und auf die mechanischen
Eigenschaften der stranggegossenen Brammen die experimentelle
Untersuchung durchgeführt, und die die im folgenden
dargestellte Wirkung andeutende Ergebnisse wurden erworben.
8) Der beim Gießen erzeugte Stengelkristall in der Breitenrichtung
an den Breitenseiten wird durch die Wiederholung
des Vertikal- und Horizontalwalzens zerdrückt, und dadurch
werden die mechanischen Eigenschaften, besonders die Dehnbarkeit
an den Brammenseiten verbessert.
Wie oben dargestellt wurde, wurden in der vorliegenden Arbeit
die zahlreichen Erkenntnisse um die Planung und praktische
Anwendung der Anlage für die Breitenabnahme der Brammen erworben.
Für die Rechnung der Walzeigenschaften beim Vertikalwalzen
der Bramme und beim Horizontalwalzen des hundeknochenförmigen
Walzgutes, die anhand der bisherigen Walztheorien
nicht analysiert werden konnten, wurde ein rechnerisches
Modell mit starr-plastischen Finite-Elemente-Verfahren vorgeschlagen,
und das verlässige Berechnungsverfahren wurde

- 127 -
festgestellt. Aber in der Untersuchung über das unständige
Umformverhalten am Kopf- und Fußende der Bramme bleiben noch
viele Probleme offen, die baldmöglichst gelöst werden sollten.
So kann diese Arbeit keinen Abschluß darstellen.

- 128 -
SCHR I FTTUM
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
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28) Hamauzu, S.; Nakajima, H.; Amemura, A.; Chino, S.: 101st
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33) Ibata, 0.; Ueda, N.; Kokubo, I.; Hirano, H.: 1979 Japanese
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- 130 -
34)
35)
36)
37)
38)
39)
40)
41)
42)
43)
44)
45)
46)
47)
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- 131 -
51)
52)
53)
54)
55)
56)
57)
58)
59)
60)
61)
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64)
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LEBENSLAUF
Persönliches:
Hirohiko
Takuda,
geboren am 21.4.1955 in Osaka Japan als Sohn
von damals Angestellter Jihei Kitani und
seiner Ehefrau Tokiko Kitani, geborene Takuda;
verheiratet seit 1981 mit Hitomi Takuda,
geborene Maeda; ein Sohn
Schulbildung:
Volksschule, Mittelschule und Höhere Schule
in
Osaka
Studium:
März 1978 Abschluß des Studiums an der naturwissenschaftlichen
Fakultät der Universität
Kyoto als Diplom-Naturwissenschaftler;
März 1980 Abschluß des Studiums am technischen
Forschungskurs der Universität Kyoto als
Master-Ingenieur
Tätigkeit:
Seit 1980 Assistent am Institut für Bergbauund
Hüttenmaschinen der Universität Kyoto