STAHL UND EISEN
Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N
H erau sgegeb en vom V erein deutscher E isenhüttenleute G e le ite t v o n D r.-Ing. D r. m ont. E .h . O . P e t e r s e n
unter verantw ortlicher M itarbeit v o n D r . J. W. Reichert un d D r. W . Steinberg für d en wirtschaftlichenTeil
H E F T 4 2 17. O K T O B E R 1 9 3 5 5 5 . J A H R G A N G
Der Einfluß der W alzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl.
Von W e r n e r L u e g in Düsseldorf.
[B ericht N r. 122 des W alzwerksausschusses des Vereins deutscher E isen h ü tten leu te1).]
(Die Walzbedingungen. Beschreibung des Versuchswalzwerkes. Kaltwalzversuche an Bandstahl unter Messung des W alz
druckes und der Walzgutabmessungen: E in flu ß des Walzenwerkstoffes, des Walzendurchmessers, der Walzgeschwindigkeit, des Walzgutwerkstoffes, des Walzgutquerschnittes, der Reibung und des Verformungsgrades a u f Walzdruck, mittleren
Formänderungswiderstand, Voreilung und Breitenzunahme. Folgerungen.)
W
ill m an den Walzvorgang planm äßig untersuchen, so muß man sich zunächst darüber klarw erden, welche Größen auf ihn von Einfluß sein können. B etrachtet m an zu diesem Zweck den W alzvorgang einmal genauer, so lassen sich folgende d r e i G r u p p e n v o n E i n f l u ß g r ö ß e n feststellen: Abhängig von der W ahl des Walzwerkes sind W alzen
werkstoff, Walzendurchmesser und W alzendrehzahl, von der Wahl des zu verarbeitenden Walzgutes W alzgutwerk
stoff, Walzgutzustand und W alzgutquerschnitt und schließ
lich von den gewählten Arbeitsbedingungen Verformungs
grad, Reibungsverhältnisse zwischen Walze und W alzgut und Walztemperatur. Aus W alzendurchmesser und W alz
gutdicke ergibt sich als weitere Bezugsgröße das Dicken
verhältnis zwischen Walze und Walzgut. Dieser Größe kommt besondere Bedeutung zu, da sie den Vergleich einzelner Walzvorgänge erleichtert und die Uebertragung von Versuchsergebnissen auf andere geometrisch gleiche Walzvorgänge gestattet. Aus W alzendurchmesser, W alzen
drehzahl und Verformungsgrad ergibt sich noch als Bezugs
größe die Verformungsgeschwindigkeit.
Aufgabe des vorliegenden Berichtes soll sein, den Einfluß der Walzbedingungen beim Walzen von B andstahl bei Raumtemperatur an H and der in letzter Zeit im Kaiser- Wilhelm-Institut für Eisenforschung durchgeführten Arbei
ten darzulegen2) 3). Der Einfluß der W alztem peratur wird also bei den folgenden Versuchen von vornherein aus
geschaltet.
Die Walzversuche wurden auf dem V e r s u c h s w a lz werk des I n s t i t u t s durchgeführt, das inzwischen eine Erweiterung erfahren h a t und deshalb hier noch einmal kurz beschrieben sei. Der Antriebsm otor von 18 kW Leistung wurde m it Rücksicht auf seine W eiterverwendung im Neu
bau des Instituts für eine Netzspannung von 220 V Gleich
strom umgewickelt und gleichzeitig m it einer D rehzahl
regelung von 1100 bis 2000 U /m in versehen. Zwischen dem Motor und der Welle, auf der die Reibungskupplung sitzt,
*) E rs ta tte t in der 33. Vollsitzung des W alzw erksausschusses am 19. Ju n i 1935. — Sonderabdrucke sind vom Verlag Stahleisen m. b. H., Düsseldorf, Postschließfach 664, zu beziehen.
2) W. L u e g un d E . O s e n b e r g : M itt. K ais.-W ilh.-Inst.
Eisenforschg., Düsseid., 15 (1933) S. 99.
3) W. L u e g und A. P o m p : D er E influß des W alzendurch
messers beim K altw alzen von B andstahl. M itt. K ais.-W ilh.-Inst.
Eisenforschg., Düsseid., 17 (1935) Lfg. 5, S. 63/76. — W eitere Arbeiten werden zur Zeit durchgeführt.
142 42.55
wurde ein Getriebe m it den Stufen 1 : 1 und 1 :3 ,3 einge
b au t und für die K raftübertragung von der Kupplungswelle auf die Kamm walzen ein zweiter Zahnradsatz beschafft, dessen Uebersetzungsverliältnis etwa ein D rittel des vor
handenen beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, die Drehzahl der Walzen in verhältnism äßig kleinen Stufen im Bereich von rd. 10 bis rd. 215 U /m in und dam it also im Ver
hältnis von etwa 1 : 21,5 zu ändern. Zur Verringerung der Lagerverluste wurde ferner ein zweites Walzgerüst erstellt, das m it W älzlagern versehen ist. Die Ständer dieses Ge
rüstes w urden so bemessen, daß die Walzen von dem vor
handenen Kammwalzengerüst angetrieben werden konnten und die gleichzeitige Unterbringung von dünnen Streck- walzen u nd Vorrichtungen zur Messung des Walzdruckes möglich war. Die beiden Lager der Oberwalze wurden an Zugstangen federnd an den Ständern aufgehängt, um das Springen der Walze bei großer Walzspalthöhe zu vermeiden.
Sämtliche vier Lager sind vollrollige Lager ohne K äfig; die Lager der N ichtantriebsseite haben außerdem doppelt
wirkende Längslager zur Aufnahme etwaiger K räfte in R ichtung der Walzenachsen.
Die Arbeitswalzen aus gehärtetem Chromstahl haben einen Nenndurchmesser von 180 mm und dienen beim Einbau von Streckenwalzen oder bei Verwendung des Gerüstes in Vierwalzenanordnung als Stützwalzen. Die Streckwalzen und die dünnen Arbeitswalzen laufen in Gleitlagern, die an den Gehäusen der Rollenlager angeschraubt werden können und in senkrechter Richtung um einige Millimeter beweglich sind, um beim Walzen eine sichere Anlage der Arbeitswalzen an den Stützwalzen zu gewährleisten.
Das rollengelagerte Gerüst wurde auf einem vor dem alten M aschinenbett in Richtung der Kammwalzenachsen aufgestellten U ntersatz angebracht. Der U ntersatz ist so bemessen, daß die nun vorhandenen beiden Gerüste, von denen eins Rollenlager, das andere Gleitlager h at, leicht gegeneinander ausgewechselt werden können. A l l . 1 zeigt eine Ansicht des eben beschriebenen Versuchswalzwerkes m it dem Rollenlagergerüst und eingebauter Flüssigkeits- W alzdruckm eßvorrichtung, die schon früher4) an dieser Stelle beschrieben worden ist. W ird m it dünnen Streck
walzen oder in Vierwalzenanordnung gewalzt, so werden die dünnen W alzen über ein zwischengeschaltetes zweites
4) E . S i e b e i : S tah l u. Eisen 49 (1929) S. 561.
1105
1106 S tahl und Eisen. W. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. 55. Ja h rg . N r. 42.
Z ah len tafel 1.
Z u s a m m e n s e t z u n g u n d F e s t i g k e i t s e i g e n s c h a f t e n d e r V e r s u e h s s t ä h l e .
Bezeichnung C
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Streck
grenze kg/mm2
festigkeitZug
kg/mm2
D eh nu n g
% S iem en s-M artin -S tah l A 0,02 S p u r 0,38 0,030 0,024 23,3 34,6 28,4 S ie m e n s-M artin -S tah l B 0,17 S p u r 0,72 0,017 0,028 26,4 40,0 28,8 S ie m e n s-M artin -S tah l C 0,37 0,25 0,81 0,020 0,027 28,5 48,3 25,2 Siem ens-M artin-S tahl E 0,08 Spur 0,37 0,015 0,021 22,8 33,7 41,5 D y n a m o stah l F . . . 0,03 2,18 0,37 0,112 0,028 41,0 55,3 25,1 Kammwalzengerüst angetrie
ben, wie es A l l . 2 zeigt. Die Gegenwalze und die Stützwalzen laufen dann als Schleppwalzen.
Die b e i d e n U n t e r s u c h u n g e n v o r g e n o m m e n e n M e s s u n g e n erstreckten sich auf die E rm ittlung des W alz
druckes w ährend des Stiches und auf die Abmessungen des
Walzgutes vor und nach dem Stich. Die Probestreifen wurden dabei von der stets gleichbleibenden Anfangsdicke von rd. 2 mm in einem Stich auf verschiedene E nd
dicken gewalzt, so daß die Stichabnahm en möglichst gleich
mäßig über einen Bereich von 5 bis 50 % verteilt waren.
Der gemessene W alzdruck und die aus dem W alzendurch
messer und den W alzgutabmessungen berechnete gedrückte
E i n f l ü s s e d e s W a lz w e rk e s .
Der E i n f l u ß d e s W a lz e n w e r k s to f f e s wurde durch Walzversuche m it Stahl B u n te r Schmierung auf zwei ver
schiedenen W alzenpaaren bestim m t. Das eine bestand aus gehärteten und polierten Chromstahlwalzen von 184,80 mm D m r., das andere aus polierten H artgußw alzen von
Abbildung 1. G esam tansicht des erw eiterten Versuchs
walzwerkes m it rollengelagertem W alzengerüst.
Fläche wurden dann in Abhängigkeit von der Stichabnahm e aufgetragen. Dabei wurde der W alzendurchmesser beim Walzen m it e in e r Streckwalze als geometrisches M ittel aus beiden arbeitenden Durchmessern bestim m t6). Der m ittlere Formänderungswiderstand wurde als Quotient aus W alz
druck und gedrückter Fläche erm ittelt. Hierzu wurden die zueinander gehörigen W erte den Ausgleichslinien ent
nommen, die durch die in Abhängigkeit von der Stichab
nahme aufgetragenen Versuchspunkte gelegt worden waren.
Auf diese Weise konnte der Einfluß von Meßfehlern und ungewollten Abweichungen von den Versuchsbedingungen weitgehend ausgeschaltet werden. Als weitere Bezugsgröße wurde die Voreilung durch Ausmessen der Abdrücke be
stim m t, die auf den Walzenoberflächen angebrachte Marken auf dem W alzgut hinterließen. Die Breitenzunahm e des Walzgutes ergab sich schließlich als Unterschied der Breite vor und nach dem Stich. Auf die Messung der Leistung des Antriebsmotors wurde verzichtet, da sie wegen der ver
schiedenen Verluste in den Gleit- und Rollenlagern keine Vergleichsmöglichkeit bietet.
Zahlentafel 1 gibt einen Ueberblick über Zusammen
setzung und Festigkeitseigenschaften der untersuchten Stähle im Anlieferungszustand. Die Versuche wurden größtenteils m it Stahl B durchgeführt, der in blankge
glühten scharfkantigen Streifen 30 X 2 m m 2 vorlag. F ür weitere Versuche standen die Stähle A, C, E und F in den gleichen Abmessungen zur Verfügung. Stahl E lag außerdem in den Abmessungen 5 x 2, 10 x 2, 15 x 2, 45 x 2, 60 x 2, 90 x 2, 120 x 2 und 150 x 2 mm2 vor.
5) E . S i e b e i und A. P o m p : M itt. K ais.-W ilh.-Inst. Eisen- forschg., Düsseid., 12 (1930) S. 149.
A bbildung 2. Versuchsw alzgerüst in V ierw alzenanordnung m it A ntrieb d urch auswechselbares K am m w alzengerüst.
179,80 mm Dmr. Die Oberflächenhärte der Chromstahl
walzen betrug im M ittel rd. 100 Shore-Einheiten (Schu- chardt & Schütte), die der H artgußw alzen rd. 85 Shore- Einheiten. Die W alzendrehzahl w ar bei beiden Versuchs
reihen rd. 10 U/m in. In A l l . 3 sind die Ergebnisse dieser Versuche in Abhängigkeit von der Stichabnahm e aufgetragen. Dabei verlaufen die Schaulinien für den W alzdruck und den m ittleren Formänderungswider
stand bis zu Stichabnahm en von 30 % zusammen, bei höheren Abnahmen ergibt sich für die H artguß
walzen ein etwas niedrigerer W alzdruck und dement
sprechend auch ein geringerer Form änderungswiderstand.
Der bei beiden Walzenwerkstoffen bei Stichabnahm en über 30 % geringer werdende Anstieg des W alzdruckes und das Absinken des Form änderungswiderstandes ist dabei auf das Verhalten der Reibungskräfte im W alzspalt zu
rückzuführen, deren Summe nach Ueberschreiten des Greif winkels tro tz steigender W alzspaltlänge wieder kleiner wird. Der geringere W alzdruck und niedrigere Form änderungsw iderstand bei den H artgußw alzen lä ß t sich zum Teil aus dem kleineren E lastizitätsm aß des Hartgusses erklären, da dieses allein für die Größe der W alzenabplattung und die Vergrößerung der w irklich gedrückten Fläche gegen
über der rechnerisch bestim m ten maßgebend ist. E in anderer Teil wird auf die bessere Oberflächenbeschaffenheit der H artgußw alzen zurückzuführen sein, wie der Verlauf der Voreilungsschaulinien erkennen läßt. Vergleicht m an nämlich den Verlauf der Voreilung m it dem, der sich u nter Annahme verschiedener Reibungsziffern aus der Lage der Fließscheide bestimmen lä ß t6), so ergibt sich für die Chrom-
6) Vgl. E . S i e b e i : Stahl u. E isen 54 (1934) S. 1049.
17. O ktober 1935. IV. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. S tahl un d Bisen. 1107
30
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Siemens-M artin-Stahl B(0,77°/oC)blanki Anfangsguerschnitt 30 x 2mm 1 ---- Tiu/ni-,o = ~ 70U/min \
geglüht
Schmierung:Sibell-Emi V003.
äsionsö/
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0 Chromstahlwalze, gehärtet und poliert, 780,80mm d, = 779,80mm1
, fjv/ixzi
stahlwalzen eine Reibungszahl von etwa 0,087 und für die Hartgußwalzen eine solche von etwa 0,078. Im Verlauf der Breitenzunahme zeigen sich keine Unterschiede für die beiden Walzenwerkstoffe. Der Einfluß des Walzenwerkstoffes ist beim Kaltwalzen also praktisch ohne Bedeutung.
Die Versuche über den E i n f l u ß d e s W a lz e n d u r c h m e ssers sowie des D i c k e n v e r h ä l t n i s s e s zwischen Walze und Walzgut wurden gleichfalls m it S tahl B auf dem oben beschriebenen rollengelagerten Gerüst vorgenommen. H ier
bei wurden gehärtete und polierte Chromstahlwalzen von 184,80, 61,90 und 45,85 mm Dmr. benutzt, die alle eine Oberflächenhärte von rd. 100 Shore-Einheiten hatten. Ge
walzt wurde in Zweiwalzenanord
nung m it 184,80 mm Dm r., in Dreiwalzenanordnung m it den vorigen Walzen und einer ange
triebenen S treckwalze von 61,90 mm Dmr. sowie in Vierwalzen
anordnung m it angetriebenen Arbeitswalzen von 61,90 und 45,85 mm Dmr. Die W alzendreh
zahl betrug in allen Fällen etwa 10 U/min. Die Walzungen fan
den bei vollkommen trockenen Walzen- und Walzgutoberflächen, d. h. ohne Schmierung s ta tt, um auch bei den kleinen Walzen
durchmessern genügend große Stichabnahmen erzielen zu kön- lä ^ ¿ 7
nen. Die Ergebnisse dieser V e r - '| ^ suche sind in Abb. 4 in Abhängig- ^ vo keit von der Stichabnahm e dar- ^ gestellt. Während die Schaulinien >£ eo fürdenWalzdruck m it steigendem ^ Walzendurchmesser infolge der wachsenden gedrückten Fläche immer höher und steiler ver-
£0 c
laufen, fallen die Schaulinien für .g '- den Formänderungswiderstand bei den drei kleinen Durchmessern ^ praktisch zusammen. Nur die | Linie für 184,80 mm Walzen- | durchmesser liegt höher und fg weist einen steileren Verlauf auf. | Die Linien für die m ittleren | j Durchmesser verlaufen flacher; §>
!• « . . . ^
die für den kleinsten Durchmesser von 45,85 mm sinkt oberhalb 40 % Stichabnahme wieder lang
sam ab, was, wie bereits erw ähnt wurde, auf das Ueberschreiten des Greifwinkels zurückzuführen
ist. Die Voreilung steigt bei dem größten W alzendurch
messer zunächst stetig an und durchläuft dann bei etwa 40 % Stichabnahme einen H öchstw ert, worauf sie wieder absinkt. Bei den kleinen Durchmessern von 61,90 und 45,85 mm ergeben sich schon bei Stichabnahm en zwischen 10 und 15 % Höchstwerte der Voreilung, auch liegen die Schaulinien in diesem Bereich über der für 184,80 mm Dmr. Nach Erreichen des Höchstwertes fällt die Voreilung dann wieder allmählich ab und erreicht zwischen 35 und 55 % Stichabnahm e den W ert Null. Als Höchstwerte werden bei 184,80 mm Dmr. 3 % , bei den kleinen Durchmessern 2 % Voreilung gerade überschritten oder erreicht. Der hier gefundene Verlauf der Voreilung steht ebenfalls in grundsätzlicher Uebereinstimmung m it
den aus der D ruckverteilung im W alzspalt abgeleiteten Beziehungen, wenn auch die Schaulinien für die verschie
denen Durchmesser nach der Theorie der Größe der Durch
messer entsprechend übereinanderliegen müßten. Aus dem Verlauf der Voreilung ergibt sich ferner für alle Durchmesser die Reibungsziffer ¡x übereinstimmend zu etwa 0,09. Die Schaulinien für die Breitenzunahm e steigen m it wachsen
der Stichabnahm e zuerst langsam und dann schneller an, 30
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Siemens-Martin-StaM8(0,77%
Anfangsguerschnitt 30X2mm■tOb/ank^
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70 20 30 00 50
Stichabnahm e in °/o
A bbildung 3. Einfluß des W alzenw erk
stoffes auf W alzdruck, F orm änderungs
w iderstand, Voreilung un d B reitenzu
nahm e beim W alzen von S tahl B in A bhängigkeit von der Stichabnahm e.
60 70 20 30 VO
Stichabnahm e in °/o 50 60 Abbildung 4. E influß des W alzendurch
messers auf W alzdruck, F orm änderungs
w iderstand, Voreilung un d B reitenzu
nahm e beim W alzen von S tah l B in A bhängigkeit von der Stichabnahm e.
oberhalb 40 % Stichabnahm e verlaufen sie praktisch gerad
linig. Der Einfluß des Walzendurchmessers äußert sich in einer erhöhten Breitung bei größeren Durchmessern. Dies rü h rt von der Zunahme der gedrückten Länge m it dem W alzendurchmesser her, die eine Erhöhung der Fließw ider
stände in und entgegen der W alzrichtung und dam it einen verm ehrten Werkstofffluß in der B reitenrichtung bew irkt.
Die größere Streckwirkung kleinerer Walzendurchmesser t r i t t dam it deutlich hervor.
Um ein Bild von den B e z ie h u n g e n z w is c h e n d e n B e z u g s g r ö ß e n u n d d em W a lz e n d u r c h m e s s e r zu erhalten, wurden die W erte des W alzdruckes, des m ittleren Form änderungswiderstandes und der Breitenzunahm e den in Abb. 4 gezogenen Ausgleichslinien entnommen und in
1108 S tahl und Eisen. W. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. 55. Ja h rg . N r. 42.
Abb. 5 in Abhängigkeit vom Walzendurchmesser für ver
schiedene Stichabnahm en aufgetragen. Es zeigt sich dabei, daß die zu gleichen Stichabnahm en gehörigen W erte des Walzdruckes für 45,85, 61,90 und 184,80 mm W alzendurch
messer auf Geraden liegen, deren Höhe und Steilheit m it wachsender Stichabnahm e zunimmt. N ur die W erte für die Dreiwalzenanordnung m it einem m ittleren D urch
messer von 92,85 mm weichen etwas von den Geraden ab.
größerung der Fließwiderstände, m it steigender W alzspalt
länge erkannt. Auch für die Breitenzunahm e ergibt sich bei gleichbleibender Stichabnahme ein geradliniger Anstieg m it dem Walzendurchmesser.
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Siemens Anfang-M artin
iquersct-Stah/B m itt 30 X
f0,17°/oC) 2m m
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cb = 78¥, 80 m m
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Stichabnahm e in %
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A bbildung 6. E influß der W alzgeschwindig
k eit auf V oreilung un d B reitenzunahm e beim K altw alzen von S tah l B in A bhängigkeit
von der S tichabnahm e.
Aus den Darstellungen in Abb. 5 geht gleichzeitig der Einfluß des Dickenverhältnisses zwischen Walze und Walz
gut hervor, da für yg eine bestimm te
A bbildung 5. W alzdruck, Form änderungs
w iderstand und B reitenzunahm e beim Wal- zen von Stahl B für verschiedene S tichab
nahm en in A bhängigkeit vom W alzen- durchmesser.
In dem geradlinigen Anstieg drückt sich bereits der m it steigenden Walzendurchmessern größer werdende Einfluß der Reibungskräfte aus, da bei gleichbleibenden Walz
bedingungen und unverändertem Formänderungswiderstand der W alzdruck nur m it der Wurzel aus dem W alzenhalb
messer ansteigen dürfte. Der Verlauf des Walzdruckes bei kleineren als den untersuchten W alzendurchmessern ist in der Abbildung gestrichelt angedcutet. Die Verkleinerung des Walzendurchmessers ist jedoch nur bis zu dem D urch
messer möglich, bei dem u nter bestim m ten Reibungsver
hältnissen und Stichabnahm en der doppelte Reibungswinkel erreicht wird. Mit noch kleineren Walzendurchmessern ist der betreffende Walzvorgang dann nicht mehr durchführbar.
Die Grenze der Walzmöglichkeit für ¡x = 0,1 ist ebenfalls in der Abbildung eingetragen. Der m ittlere Form änderungs
widerstand steigt gleichfalls nahezu geradlinig m it dem Walzendurchmesser an. Als Ursache dieses Anstiegs wurde bereits beim Verhalten des W alzdruckes das Anwachsen der Reibungskräfte und der dadurch hervorgerufenen Ver
gleichbleibende w Walzgutdicke •■§!
das Dickenver- ^ 35 hältnis dem Wal- | j 30
zendurchmesser ^ umgekehrt pro- 25 portional ist.
W alzdruck, m itt- ^ 20 lerer Formände- HO rungswiderstand und Breitenzu- 7g nähme steigen ^ also m it sinken- s dem Dickenver
hältnis schnell 0
• --- • Siemens-Martin-StahlA (0,02°/o C) o-— -o Siemens-M artin-Stahlß
( 0 ,1 7 °/o C )
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®— ® Siemens-Martin-StahlC &
fO.37 "/oC; 0,25°/oSi) v
®— —® Dynamostahl F /& • {0,03 0/oC;2,l8 °/oSi)/® '/ i
/ S~ Anfangsquerschnitt 30x2mm__
n-Wa/ze *~10U/min Chromsfah/tva/zen g e h ä rte t__
undpo/iertohne Schm ierung
Form änderungs
widerstandes können dabei aui andere Walzun-
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Dickenverhältnis | übertragen wer- ' den; W alzdruck ^ und Breitenzu-
. .
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doch nicht über- tragen werden, | da sie nicht auf die Flächenein
heitbezogen sind.
Um den E in f lu ß d e r W a lz g e s c h w in d ig k e i t zu erm it
teln, wurden m it S tahl B auf gehärteten und polierten Chromstahlwalzen W alzungen m it Schmierung u n ter w eit
gehend veränderter W alzendrehzahl vorgenommen. Bei der Stichabnahme in %
A bbildung 7. E influß des W alzgutw erk
stoffes auf W alzdruck un d m ittleren F orm änderungsw iderstand beim K a lt
walzen von B an d stah l in A bhängigkeit von der S tichabnahm e.
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20 7 0I 60\ 30 | lOO 120 170 160 180\
8-75,85 8 =61,30 8 ^-9 2 ,8 5 8.-187.80 W a/zendurchmesser in mm
Siem ens-M artin-Stahl ß{0,17°/oC) b/ankgeg/öht A nfangsquerschnitt 30 x 2 mm. n-Wa/ze=~ 10 U/min ---ohne Schmierung
C hrom stahltvalzen,gehärtet und p o liert
17. O ktober 1935. W. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. S tahl un d Eisen. 1109 ersten Versuchsreihe betrug die W alzendrehzahl rd. 36 U/min,
bei der zweiten Reihe rd. 10 U/min. Eine d ritte sehr kleine Drehzahl wurde durch Drehen der K upplung zwischen Motor und Getriebe m it einer Kurbel erzielt, nachdem zuvor der Mo
tor entfernt worden war. Die W alzendrehzahlbetrug in diesem Falle rd. 0,26 U/min. Sie konnte auf diese Weise im Ver
hältnis 1 :130 verändert werden. Die entsprechenden Walz
geschwindigkeiten waren bei 184,80 mm Walzendurchmesser etwa 21, 6 und 0,15 m /m in. E in Einfluß der Walzgeschwin
digkeit auf W alzdruck und m ittleren Form änderungs
widerstand konnte erwartungsgemäß nicht festgestellt werden.
Nur bei Voreilung und Breitenzunahm e, die in Abb. 6 in 70
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Stichabnahm e in °/o
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Abbildung 8. E influß des W alzgutw erk
stoffes auf Voreilung u n d B reitenzunahm e beim K altw alzen von B an d stah l in A b
hängigkeit von der Stichabnahm e.
Abhängigkeit von der Stichabnahm e aufgetragen sind, zeigten sich geringe Auswirkungen. So ergibt sich für die Voreilung bei der niedrigsten W alzendrehzahl ein abwei
chender Verlauf, w ährend die Schaulinien der beiden hö
heren Drehzahlen praktisch zusammenfallen. Aus dem Ver
lauf der Voreilung ergibt sich, daß die Reibungszahl p. beiden beiden höheren, für den Betrieb in Frage kommenden W alz
geschwindigkeiten etwa 0,08 betragen haben dürfte. Der Einfluß der Walzgeschwindigkeit auf die Breitenzunahm e äußert sich in einer geringfügigen Erhöhung bei Stichab
nahmen über 40 % . Die W alzgeschwindigkeit und dam it die Verformungsgeschwindigkeit ist also beim Kaltwalzen praktisch ebenfalls ohne nennenswerten Einfluß auf den Walzvorgang.
E in f lü s s e d e s W a lz g u te s .
D e r E in f lu ß d e r W a lz g u tz u s a m m e n s e t z u n g wurde durch Versuche erm ittelt, bei denen die Stähle A, B, C und F auf gehärteten und polierten Chromstahlwalzen von 184,80 mm Dmr. ohne Schmierung bei einer W alzendreh
zahl von rd. 10 U/min von der gleichbleibenden Anfangs
dicke von 2 mm m it verschiedenen Stichabnahm en h erunter
gewalzt wurden. Alle vier Stähle lagen dabei betriebsm äßig blankgeglüht vor. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in den Abb. 7 und 8 in A bhängigkeit von der Stichabnahm e wiedergegeben. Wie Abb. 7 erkennen läßt, liegen die Schau
linien für den Walzdruck und den m ittleren F orm änderungs
widerstand der Versuchsstähle so, wie es ihre Festigkeits-
Abbildung 9. E influß des W alzgutquerschnittes auf W alzdruck, m ittleren Form änderungsw ider
stan d , Voreilung und B reitenzunahm e beim W alzen von S tahl E in A bhängigkeit von der
S tichabnahm e.
eigenschaften erw arten lassen: Von den drei Kohlenstoff
stählen weist S tahl A entsprechend seinem niedrigen Kohlen
stoffgehalt die geringsten, S tahl C m it 0,37 % C die höchsten Siem ens - M artin - S ta h l E
(0 ,08 /o C) b/anhgeg/üht A nfangsquerschnitt S X 2 b is
750X2 mm Ti wa/zg = ~ 70 U/min Chrom stahlwalzen, g eh ä rtet und
p o /ie rt cL = 780,70 mm Schm ierung: Shell-E m ulsionsöl
¡7 00337 OO
' l 80
^ 70
05,60.80.720und 750
1110 Stahl un d Eisen. W. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. 55. Ja h rg . Nr- !-•
W erte auf. Stahl F liegt infolge seiner höheren Festigkeit von 30 mm wächst der Form änderungswiderstand dann noch etwas über S tahl C. Wie aus Abb. 8 zu ersehen ist, ständig an; bei noch größeren Bandbreiten ergeben sich äußert sich die W erkstoff Zusammensetzung auch im Ver- Werte, die sämtlich in einem engbegrenzten Bereich liegen, halten der Voreilung und der Breitenzunahme. Bei der Vor- Hier ü bt der W alzgutquerschnitt also keinen Einfluß, mehr aus. Der Grund für dies Verhalten liegt darin, daß sich bei geringen Bandbreiten infolge der Randbedingungen ein gerin
gerer m ittlerer Fließw iderstand einstellt als bei breiten Bändern, bei denen der Einfluß der Spannungsbedingungen an den W alzguträndern auf den Fließwiderstand nur noch gering ist. In ähnlicher Weise wie der Form änderungswiderstand wird die Voreilung vom W alzgutquerschnitt be
einflußt. Auch hier ergeben sich m it stei
gender Bandbreite höhere W erte, die oberhalb von 30 mm Breite in einem be
grenzten Gebiet liegen. Die Schaulinien für die Breitenzunahm e zeigen dagegen eine andersartige Beeinflussung durch den W alzgutquerschnitt. Bis zu einer Stichabnahm e von etwa 15 % fallen die Schaulinien für 5 bis 15 m m Bandbreite praktisch zusammen, bei höheren Abnah
men ergeben sich die größten Breitenzu
nahm en bei 10 und 15 mm Bandbreite. Bei 30 mm Bandbreite wird die Breitenzunahme wieder geringer, und zwar ist sie bei allen eilung weist Stahl B die niedrigsten W erte auf. Die Schau- Stichabnahm en kleiner als bei 5 mm Breite. F ü r 45 bis linien für S tahl C und F liegen am höchsten und fallen 150 mm Bandbreite ergeben sich Breitenzunahm en, die noch praktisch zusammen. Dies Verhalten der Voreilung deutet
darauf hin, daß auch die W erkstoff Zusammensetzung von Einfluß auf die Reibung im W alzspalt ist. Von den Schau
linien der Breitenzunahm e liegt die für Stahl A am niedrig
sten, die für Stahl C am höchsten. Dazwischen liegen die Schaulinien der Stähle B und F. Mit steigendem Kohlen
stoffgehalt ist also eine erhöhte Breitenzunahm e zu ver
zeichnen.
Ebenso wie die W alzgutzusammensetzung wird auch der Zustand, in dem das W alzgut vorliegt, von Einfluß auf den W alzvorgang sein. Voraufgegangene Kaltverformungen und W ärmebehandlungen, die eine Gefügeänderung des Walz
gutes hervorgerufen haben, werden dabei ähnliche Aus
wirkungen haben wie die eben beschriebenen. E in kalt vorgewalztes oder gehärtetes W alzgut wird sich also wie ein Werkstoff m it höherer Festigkeit verhalten.
Um d e n E in f lu ß d es W a l z g u t q u e r s c h n i t t e s zu u n te r
suchen, wurden m it Stahl E Walzversuche m it Schmierung auf gehärteten und polierten Chromstahlwalzen bei einer W alzendrehzahl von 10 U/m in vorgenommen. Der Stahl E lag für diese Versuche in Breiten von 5 ,1 0 ,1 5 , 3 0 ,45,60,90, 120 und 150 mm bei gleichbleibender Dicke von 2 mm im betriebsm äßig blankgeglühten Zustande vor. Bei den Ver
suchen wurde ebenfalls in einzelnen Stichen von der gleich
bleibenden Anfangsdicke auf verschiedene Enddicken ge
walzt. Ihre Ergebnisse sind in Abb. 9 bis 11 dargestellt.
In Abb. 9 sind Walzdruck, m ittlerer Form änderungs
widerstand, Voreilung und Breitenzunahme in Abhängigkeit von der Stichabnahme aufgetragen. Aus den Walzdruck- Schaulinien ist zu ersehen, wie der gesamte W alzdruck mit zunehmender Bandbreite anwächst. Die Schaulinien für
den m ittleren Formänderungswiderstand zeigen, daß bis u nter denen für 30 mm Breite liegen und praktisch zu- zu einer Bandbreite von 30 mm ein starker Einfluß des Walz- sammenfallen. Der Einfluß des W alzgutquerschnittes ist gutquerschnittes auf den Formänderungswiderstand vor- also auch hier verschwunden.
handen ist. F ü r die geringste Bandbreite von 5 mm ergeben Einen besseren Ueberblick über den Einfluß des W alz
sich dabei die niedrigsten Werte. Bis zu einer Bandbreite gutquerschnittes gewinnt man, wenn m an die W erte für Seitenverhältnis bo/b-0
O 2,5 5 7,5 75 22.5 1
Stichabnahme 50% \ 30% i 20% <
75% Siem ens-M artin-StahlE ¡0,08%C) b/anhgeg/üht
70%< Anfangsquerschnitt5*2 bis 750x2mm nWa/ze ”"70 U/min 5%< Chromstahhva/zen, gehärtet und
poliert, d, - 73V, 70mm Schmierung:
Shell- Emutsionsöt 7V0391
Stichabnahme 5 0 %
A )
)y
,A7%
\ ~ ~ 2 5 % T
t/A J>—2 0 %--- Z ---ZZ <?
0 5 70 75 30 i/S 750
B andbreite in mm
A bbildung l t . M ittlerer F orm änderungsw iderstand und B reitenzunahm e beim W alzen von S tah l E fü r verschiedene Stichabnahm en in A bhängigkeit
von B andbreite un d Seitenverhältnis.
S eiten verh ä ltn is b0/ h 0
Abbildung. 10. W alzdruck beim W alzen von S tahl E fü r verschiedene Stichabnahm en in Abhängigkeit von B andbreite un d Seitenverhältnis.
17. O ktober 1935. W. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. Stahl und Eisen. 1111
_ Chromstahl walzen, _ ''g eh ä rtet und angelassen Walzbahn:
b g /a tt, geschm iert — m it Zieh ö!
— - o g /a tt, trocken____
— rauh, trocken
bestimmte Stichabnahm en den eben besprochenen Schau
bildern entnim m t und in Abhängigkeit von der Bandbreite und dem Seitenverhältnis b0 : h0 aufträgt, wie dies in Abb. 10 für den W alzdruck geschehen ist. Aus dieser Abbildung ist zu ersehen, daß der W alzdruck geradlinig m it der Bandbreite ansteigt. Bei einer Stichabnahm e von 50 % läuft die Gerade offenbar außerdem durch den Nullpunkt. Dies bedeutet,
daß der Form än
derungswider
stand bei dieser Stichabnahme nicht mehr von der Bandbreite beeinflußt wird.
Bei niedrigeren Stichabnahmen müssen die Ge
raden dann un
terhalb einer Bandbreite von 5 mm in schwach nach unten durchgebogene Linien über
gehen, was je
doch hier wegen der geringen Größe der Werte nicht eingetra
gen ist. Dieser Verlauf bewirkt, daß der Form änderungswider
stand bei klei
nen Stichabnah
men m it wach
sender Band
breite von Null an zunächst stärker ansteigt und erst bei größeren Breiten vom W alzgut
querschnitt un
abhängig wird, wie auch aus dem Verhalten des Form änderungs
widerstandes in Abb. 11 hervor
geht. Hiernach nim m t derForm -
I I 6 0
I f w y
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10 20 30 10
Stichabnahme in % SO BO Abbildung 12. E influß der R eibung auf Walzdruck, m ittleren F orm änderungs
widerstand, Voreilung un d B reitenzu
nahme beimW alzen von Stahl B in A b
hängigkeit von der Stichabnahm e.
änderungswiderstand m it steigender Bandbreite und steigen
dem Seitenverhältnis zuerst schnell und dann langsamer zu;
oberhalb einer Bandbreite von 30 mm entsprechend einem Seitenverhältnis von 15 ändert sich der Form änderungs
widerstand nicht mehr. Die Breitenzunahm e steigt ebenfalls mit wachsender Bandbreite an, jedoch weist sie bei einer Bandbreite von 10 bis 15 mm entsprechend einem Seiten
verhältnis von 5 bis 7,5 Höchstwerte auf und fällt dann wieder allmählich ab. Von einer B andbreite von 45 mm, entsprechend einem Seitenverhältnis von 22,5 an, bleibt die absolute Breitenzunahme gleich. Grundsätzlich gleiche heststellungen konnten bereits von W. T a f e l und W.
K n o lP ) sowie von E. S ie b e i und E. O s e n b e r g 8) gemacht
werden. Aus dem Geschilderten ergibt sich, daß der Walz
gutquerschnitt oberhalb einem Seitenverhältnis von etwa 20 ohne Einfluß auf Formänderungswiderstand, Voreilung und Breitenzunahme beim Kaltwalzen von B andstahl ist.
E in f lü s s e d e r A r b e its b e d in g u n g e n .
Die Einflüsse der Arbeitsbedingungen wurden eingangs in den Einfluß des Verformungsgrades, der Reibung und der W alztem peratur zerlegt. Der E in f lu ß d e r , W a lz te m p e r a t u r scheidet bei den vorliegenden Versuchen aus, da sie bei R aum tem peratur vorgenommen wurden.
Der E i n f l u ß d e r R e ib u n g wurde bei W alzungen m it S tahl B untersucht, bei denen auf Chromstahlwalzen einmal trocken, ein anderes Mal m it Schmierung durch Ziehöl ge
walzt wurde. E in d ritte r Reibungszustand wurde durch Aufrauhen der Walzenoberfläche m ittels Sandstrahlgebläses erreicht. Wie Abb. 12 zeigt, steigen alle vier Bezugsgrößen m it steigender Reibungszahl wesentlich an. Die U nter
schiede zwischen den verschiedenen Reibungszuständen werden dabei um so größer, je größer die Stichabnahm e wird.
Der Einfluß der Reibung auf den Werkstofffluß beim K alt
walzen von B andstahl äußert sich also in der gleichen Weise, wie er bereits von Siebei6) für den Walzvorgang im allge
meinen an dieser Stelle besprochen wurde. Aus dem Ver
halten der Voreilung ergeben sich W erte der Reibungsziffer ¡x von etwa 0,07 bei geschmierter und 0,15 bei gerauhter trockener Walzenoberfläche.
Der E in f lu ß d e s V e r f o r m u n g s g r a d e s ist bereits in allen wiedergegebenen Darstellungen enthalten. E r äußert sich beim Kaltwalzen zunächst in der zunehmenden Verfestigung des Walzgutes m it steigender Stichabnahme.
Der Anstieg des Walzdruckes und der Verlauf des mittleren Formänderungswiderstandes sind also auf das Zusammen
wirken der Reibungskräfte und der Verfestigung zurück
zuführen. Dabei stellt die zunehmende Verfestigung eine Erhöhung der Formänderungsfestigkeit des W alzgutes dar.
Der darüber hinaus erfolgende Anstieg und dann bei höheren Stichabnahmen wieder eintretende Abfall des Form ände
rungswiderstandes wird allein von den Reibungskräften verursacht. Im Walzdruck äußert sich die als Folge der Ver
formung eintretende Verfestigung ebenfalls in einem steileren Anstieg, als er sich für einen Werkstoff ohne Ver
festigung ergeben würde. Auch die Voreilung wird durch den Verformungsgrad in ihrer Größe und ihrem Verlauf beeinflußt. Sie steigt m it dem Verformungsgrad von Null an und durchläuft bei niedrigen Reibungszahlen dann einen Höchstwert, während sie bei großer Reibung weiter ansteigt; vgl. Abb. 12. Bei gleicher W alzspaltlänge und gleichbleibender Reibung nimm t die Voreilung außerdem m it dem Verformungsgrad zu. Die Breitenzunahme steigt ebenfalls mit wachsendem Verformungsgrad an.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Beim Walzen von B andstahl bei R aum tem peratur ist die Walzgeschwindigkeit ohne nennenswerten Einfluß auf den Walzvorgang. Praktisch ohne Einfluß ist auch der Walzenwerkstoff, wenn es sich um gehärtete Chromstahl
walzen oder H artguß walzen handelt. Von großem E in
fluß sind dagegen Walzendurchmesser, W alzgutzusammen- setzung, W alzgutzustand, W alzgutquerschnitt, Reibung und Verformungsgrad. Von diesen werden W alzgutzusammen- setzung, W alzgutzustand, W alzgutquerschnitt und Ver
formungsgrad meist durch das gewünschte Enderzeugnis
’ ) M etallwirtsch. 10 (1931) S. 799.
8) M itt. K ais.-W ilh.-Inst. Eiseniorschg., D üsseid., 16 (1934)
1112 S tahl un d Eisen. W. Lueg: Der E in flu ß der Walzbedingungen beim Kaltwalzen von Bandstahl. 55. Ja h rg . N i. 4-.
bestimm t. Zur Erzielung eines möglichst w irtschaftlichen Walz Vorganges und zur Vermeidung unerwünscht großer Breitenzunahmen muß man daher bei vorhandenen Walz
werken durch reichliche Schmierung und gute Oberflächen
beschaffenheit der Walzen und des Walzgutes sowie durch große Oberflächenhärte der Walzen für möglichst günstige Reibungszahlen im W alzspalt sorgen. Bei Neuanlagen soll man außerdem den arbeitenden Walzendurchmesser so
klein wählen, daß die beabsichtigten H öhenabnahm en gerade noch ohne Rutschen des Walzgutes erreicht werden können. Die Verwendung kleiner Walzendurchmesser bringt neben geringeren Reibungsverlusten und größerer Streckwirkung noch den Vorteil geringerer W alzenabplat
tung infolge kleinerer Form änderungswiderstände m it sich, was sich in einer größeren Gleichmäßigkeit der Enddicke der gewalzten Bänder über ihre Breite auswirkt.
An den V ortrag schloß sich folgende E r ö r t e r u n g an.
0 . E m i c k e , F reib erg : A us einer größeren A rb eit am V er
suchsw alzw erk in F reiberg haben w ir den Z ustan d verschiedener R eibung zwischen Ober- u n d U nterw alze n ach g ep rü ft. Auf die Schaffung gü n stig ster R eibungsverhältnisse im W alzspalt h a t H err Lueg in seinen Schlußw orten hingew iesen. W ir sind in F reiberg bei dem n euzeitlichsten V ersuchsw alzw erk, das es h eu te g ibt, in der Lage, das D rehm om ent an den W alzen gem ein
sam m it dem D ru ck zu m essen u nd aufzuschreiben. Beim K a lt
walzen ergibt das D rehm om ent fü r Ober- un d U nterw alze gleiche W erte, vorausgesetzt, daß beide W alzen denselben D urchm esser haben un d ohne Schm ierung g earb eite t wird.
Sorgt m an nach E in tr itt des W alzgutes in die W alzen fü r Schm ierung n u r auf der O b e r w a lz e , d an n sin k t an dieser in dem A ugenblick die Größe des D rehm om entes ab, w enn die R ei
bung kleiner Einsetzen derSchmierung zwischen
Oberwalze und Matzgut; Erniedrigung - . S desßrehmomentes (Oberwa/zeJ
MdL g(linterwaize)
f/uUinie
T S
'wirA( A bb.13).
I n gleichem Maße, wie das D rehm om ent an der O ber
walze kleiner w ird, w ird es an der U n te r
walze größer;
die V ergröße
ru n g oder V er
kleinerung des D rehm om en
tes b e tru g 20 bis 25 % . E rh ö h t m an die R eibung beispielsweise auf der Oberwalze du rch Auflegen eines Stückes P a p ier auf das W alzgut, so wechselt die Größe des D rehm om entes auf Ober- u n d U nterw alze ständig,
w ährend der /%
1
1,'Oberwa/zejJErhöhung desßrehm om entes ander Onterwa/ze Abbildung 13. V eränderung des D reh
m omentes m it der Schm ierung der Oberfläche.
Nu/iinie M g | (Unterwa/ze/K
Abbildung 14. V eränderung des D reh
momentes bei Erhöhung der Reibung an der W alzenoberfläche.
w ar, d aß bei dieser T em p era tu r eine n ennensw erte V erfestigung des Bleies o ffenbar n ic h t m ehr v o rh an d en ist. D ie V ersuche h a tte n , k urz zusam m engefaßt, folgendes E rg eb n is: Die V or
eilung erreich te z u n äch st einen H ö ch stw ert bei u n g e fäh r 15 bis 20 % W alzdruck. Bei der M ehrzahl d er u n te rs u c h te n re c h t
eckigen W alzq u e rsch n itte fiel n u n die V oreilung allm ählich w ieder ab u n d e rreich te bei 60 bis 70 % W alzdruck einen K le in st
w ert. Von d a ab stieg ab er die V oreilung w ieder an, u n d zw ar zu beach tlich hohen B eträg en . So k o n n te ich beispielsweise bei 80 bis 85 % W alzdruck V oreilungsw erte von 20 % und d a rü b er erm itte ln , nachdem fü r den gleichen A n stich q u ersch n itt die V oreilung bei rd . 20 % D ru ck n u r etw a 4 bis 6 % , u n d bei 60 bis 70 % W alzd ru ck n u r etw a 2 bis 4 % b e tra g en h a tte .
D ie re c h t um fangreichen V ersuchsergebnisse b e n u tz te ich n u n m eh r zur B erechnung d e r Fließscheidenlage. D ie E n tfern u n g
der Fließscheide vo n der W al
zenebene sei n ach A bb. 15 durch den Z en triw inkel a b estim m t.
W ie Abb. 16 v eranschaulicht,
G esam tbetrag gleichbleibt (Abb. 14). D er
W alzdruck ä n d e rt sich d urch die U n gleichm äßigkeit des D rehm o
m entes dagegen n i c h t .
W. K n o ll, D üsseldorf: V or einigen J a h re n fü h rte ich eine R eihe von V ersuchen durch, um die A bhängigkeit der V oreilung von den W alzbedingungen kennenzulernen. D a diese U n te r
suchungen plötzlich abgebrochen w erden m u ß ten u n d som it ein abschließendes E rgebnis dieser V ersuche bisher n ich t vorliegt, können sich die folgenden A usführungen n u r auf einige q u ali
ta tiv e B em erkungen beschränken.
Diese B em erkungen sollen die A usführungen kurz ergänzen, welche H e rr Lueg ü b er die V oreilung m ach te. H e rr Lueg fü h rte seine V ersuche bis zu einem W alzdruck von 5 0 % d urch u nd kam dabei zu dem Ergebnis, daß die V oreilung in den m eisten F ällen nach U eberschreiten eines H öchstw ertes, der bei 40 bis 15 % W alzdruck liegt, allm ählich w ieder ab n im m t.
M an w ird bei der B e tra ch tu n g dieser Versuchsergebnisse leicht geneigt sein, anzunehm en, daß die fallende Neigung der V or
eilungsw erte auch ü b er den u n tersu ch ten Bereich, also über 50 % W alzdruck hinaus bestehen bleibt.
Die von m ir an einer kleinen V ersuchsanlage m it 100 mm W alzendurchm esser durch g efü h rten W alzungen e rstreck ten sich n u n in zahlreichen F ällen bis zu W alzdrücken von 80, vereinzelt sogar bis zu 90 % . Als W erkstoff w urde Blei v erw endet. Um a b er die V ersuche den V erhältnissen, wie sie beim W arm w alzen von E isen vorliegen, m öglichst anzugleichen, w urde das Blei auf 40 bis 50° erw ärm t, d a die B eobachtung gem acht w orden
A bbildung 15.
L age der Fließscheide.
A bbildung 16.
A bhängigkeit der Fließscheidenlage vom
W alz druck.
erreich t dieser W inkel bei etw a 20 % W alzd ru ck seinen grö ß ten W ert, u n d er w ird bei höheren W alzd rü ck en allm ählich wieder kleiner. D er G rö ß tw ert fü r den W inkel a e rre c h n et sich bei
spielsweise fü r eine A nstichhöhe des W alzstabes vo n 5 bis 10 mm zu 4°.
Th. D a h l , A achen: F ü r die Lage der Fließscheide habe ich an a n d ere r S telle9) folgende F orm el ab g eleitet:
ix • sin a , + cos oq — 1
sin ß = V .
2 [x
D arin is t ß der Fließscheidenw inkel, oq d e r W alzw inkel u n d [x die G röße d er R eibung im W alzsp alt, die als gleichbleibend a n genom m en w orden is t. D ie zeichnerische A usw ertung dieser F u n k tio n g ib t Abb. 1710) w ieder. E s ergeben sich folgende G esetz
m äß ig k eiten : 1. fü r oq = 0 w ird ß = 0, 2. fü r oq = 2 p w ird ß = 0, 3. fü r oq = p w ird ß = ß max ~ D er W inkel ß kann also n u r kleine W erte annehm en, etw a 2 bis 5°. A us der Größe des W inkels ß lä ß t sich die bezogene V oreilung errechnen zu
* - £ ■ i < - > '
2 r
E s ergeben sich W erte in d er G rößenordnung, wie sie b ereits erw äh n t w urden. Es lassen sich also einfache F o rm e ln ableiten, die die V orgänge beim W alzen a rtm äß ig ric h tig erfassen.
E . S ie b e i, S tu ttg a r t: Ic h m uß die E in fü h ru n g des B egriffs der Fließscheide in die T heorie des W alzvorgangs fü r m ich in A nspruch nehm en. (Z urufe: S elb stv erstän d lich !) E s h a n d elt sich dabei um eine A rbeit, die v o r etw a zehn J a h re n erschienen is t11). Ic h beglückw ünsche H e rrn D ahl zu seinen w underschönen F orm eln. Die Sachlage is t a b er doch die, d a ß er m it u m stän d lich zu h a n d h ab en d en G leichungen genau dieselben F e ststellu n g en
9) Arch. E isenhüttenw es. 9 (1935/36) S. 15/21.
10) Arch. E isenhüttenw es. 9 (1935/36) S. 17.
u ) S ta h l u. E isen 45 (1925) S. 1563/66, besonders S. 1565
17. O ktober 1935. IV. Ahr&rvt: Umwandlung des deutschen Eisenbahn-Gütertarifwesens ? Stahl und Eisen. 1113 m acht, wie ich sie d u rch eine einfache geom etrische K o n s tru k
tio n d am als h erau sg eb rach t habe.
Bei d en V ersuchen, die H e rr K n o ll schilderte, en tsin n e ich mich, d aß ich bei G elegenheit der soeben e rw äh n ten V eröffent
lichung auch einm al den V erlauf der V oreilung bei sehr großen S tichabnahm en, a b er im V ergleich zum W alzendurchm esser kleiner H öhe des W alzgutes u n te rs u ch t habe. A us der T heorie des W alzvorganges lassen sich alsd an n ebenfalls V oreilungs
kurven ableiten, die zu erst m it steigender H öhenabnahm e an- steigen, d an n abfallen u n d h in te rh e r w ieder in die H öhe gehen.
Dieser V erlauf is t auf die au ß ero rd e n tlich große S treckung zurückzuführen, die das W alzgut u n te r d en h ier vorliegenden Bedingungen noch zw ischen der Eließscheide u n d dem W alzen
a u stritt erleidet. Die T heorie erw eist sich also auch hier als durchaus b rau ch b ar, um die vorliegenden B eobachtungen zu erklären.
W. K n o l l : D er au ß ero rd en tlich k räftig e A nstieg der V o r
eilung bei hohen W alzdrücken fin d e t m eines E ra c h te n s seine Erklärung d u rch die H öhenabnahm e, die das W alzgut auf dem Wege von der Fließscheide bis zu r W alzebene e rfä h rt. D er a b s o l u te B etrag dieser H öh en ab n ah m e w ird m it steigendem W alzdruck zw ar etw as kleiner (en tsp rech en d dem A bfall des Winkels a in Abb. 16). Bezogen auf die D icke des in die F ließ - scheide e in trete n d en W alzgutes, e rreich t jedoch diese H ö h en abnahme m it zunehm endem G esam tw alzdruck steigende p r o z e n tu a le W erte, so daß auf dem W ege von der Fließscheide bis zur W alzebene ganz beach tlich e Streckungs- u n d d a m it auch V oreilungsbeträge herauskom m en, w enn die W alzen sehr eng aufeinander stehen, d. h. w enn ein sehr dünnes B an d die Walzen v erläß t. D ie S treck u n g u n d V oreilung sind auch insofern rech t hoch, als die B re itu n g , wie ich bei m einen V er
suchen beobachten k o n n te, im G ebiet hoher W alzdrücke n u r noch schwach zunim m t.
Th. D a h l : Ic h will m it m einen A usführungen d u rch au s nicht ein V orrecht auf die Fließscheide gelten d m achen, sondern ich bin m ir bew ußt, d aß als erste r C. F i n k im J a h re 1874 die Fließvorgänge im W alzsp alt th eo re tisch b e h an d elt u nd eine Formel für die Lage der n e u tra le n Zone (Fließscheiden-^C ß) abgeleitet h a t. Die A bleitung u n d F o rm dieser F orm el von Fink für den <£ ß is t jedoch sehr u m stän d lich 9). D er A usdruck
„Fließscheide“ w urde viele J a h r e n a ch F in k v on H . P r e u ß l e r am 6. F ebruar 192412) gep räg t.
Ich habe a n g estreb t, eine ganz einfache u n d leichtfaßliche mathematische B ehandlung einiger V orgänge im W alzsp alt zu geben, weil m einer M einung n ach eine einfache F orm el den V or
teil hat, daß sie G esetzm äßigkeiten k lar u n d leicht ü b ersichtlich wiedergibt. So u. a. die Abb. 17 u nd die E rk en n tn is, d aß der Fließscheidenwinkel ß seinen H ö c h stw ert bei a , = p h a t un d
12) Stahl u. Eisen 45 (1925) S. 1422/28, besonders S. 1424.
fi
Abbildung 17. Lage der Fließscheide in Abhängig
k eit von p. und a , • ^cos oc, = 1 — ^ ^ .
daß ßmax ~ — ist. Dies ist im S ch rifttu m noch n ich t angeP geben w orden.
E . S i e b e i : D ie von H e rrn D ahl a b geleiteten G reifbedin
g ungen bieten n ich ts N eues. Sie sind vo n m ir b ereits vor J a h re n aus den im W alzspalt herrschenden K raftw irkungen b estim m t w orden, wobei ich jedoch zur B estim m ung dieser K ra ftw irk u n g e n m ein graphisches In teg ratio n sv erfah ren be
n u tz te . Die K ra ftv e rh ä ltn isse im W alzspalt w urden bereits d u rch S. E k e l u n d m ath em atisch b e h an d e lt; ich weiß nich t, ob H e rr D ah l seine E rgebnisse schon m it denjenigen der le tz t
g en an n te n A rb eit verglichen h a t.
U m w andlung des deu tsch en Eisenbahn-G ütertarifw esens ?
Von Dr. W ilh e lm A h re n s in Düsseldorf.
D
as Gesetz über den Güterfernverkehr m it K raftfahrzeugen vom 26. Ju n i 1935, das am 1. April 1936 in Kraft treten soll, h a t die wichtigste Frage, die Festsetzung des Reichskraftwagentarifs, offen gelassen. Die in den nächsten Monaten fällige Entscheidung über diesen Tarif stellt unter Mitberücksichtigung ihrer Auswirkungen eine Aufgabe dar, wie sie nur selten der Verkehrspolitik eines Landes gestellt wird. Sie ist nicht nur etwa für den gewerb
lichen Güterkraftfernverkehr und für das Gütertarifwesen der Eisenbahnen von grundlegender Bedeutung, sondern darüber hinaus auch f ü r d a s g e s a m t e V e r h ä l t n i s zw isch en V e r k e h r , W i r t s c h a f t u n d V o lk v o n g r ö ß te r W ic h tig k e it.
Im Rahmen der Erörterungen über die Regelung des Wettbewerbs zwischen Schiene und L andstraße im allge
meinen und über den zweckmäßigen Aufbau des Reichs
kraftwagentarifs im besonderen pflegt —- wie schon seit Jahren — noch immer die Frage nach der grundsätzlichen Natur der Betriebsführung und des Tarifwesens der Eisen
bahnen in den Vordergrund gestellt zu werden. Man glaubt, daß diese Frage (gemeinwirtschaftliches oder eigenwirt-
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schaftliches Tarifwesen) je tzt um so größere Bedeutung h ätte, als nach dem neuen Güterfernverkehrsgesetz lediglich ein „gerechter Leistungswettbewerb zwischen Eisenbahnen und K raftfahrzeugen“ sichergestellt werden soll, während nach der früheren Rechtslage der Reichskraftwagentarif so bemessen werden m ußte, daß „der Preiswettbewerb zwischen Eisenbahnen und Kraftfahrzeugen auf gleiche Grundlage gestellt und der gemeinwirtschaftliche Aufbau des deutschen E isenbahngütertarifs nicht gefährdet w ird“ . Aus dieser veränderten Rechtsvorschrift w ird vielfach kurzerhand ent
nommen, daß das G ü t e r t a r i f w e s e n d e r E is e n b a h n e n k e i n e r l e i S c h u tz m e h r b e d ü r f e und es eben umge
sta lte t werden müsse, wenn für den G üterkraftfernverkehr eine andere, d. h. mehr auf die Selbstkosten abgestellte T arifart zweckmäßiger sei. Verwiesen wird dabei auf kürz- liche E rörterungen in der Internationalen H andelskam m er, die h ätte n erkennen lassen, daß das Tarifwesen der Eisen
bahnen nichts Gemeinwirtschaftliches an sich h ä tte , sondern betriebsw irtschaftlich ausgerichtet sei.
Mit Bezug auf die deutschen Verhältnisse ist ein S t r e i t d a r ü b e r , ob d a s T a r if w e s e n d e r E i s e n b a h n e n g e
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1114 Stahl und Eisen. W. A hrens: Umwandlung des deutschen Eisenbahn-Gütertarifwesens ? 55. Ja h rg . N r. 42.
m e i n w i r t s c h a f t l i c h o d e r e i g e n w i r t s c h a f t l i c h i s t , m ü ß ig u n d z w e c k lo s. Vom S tandpunkt des Verkehrs
unternehmens selbst aus betrachtet wird man zweifellos feststellen können, daß das Tarifwesen gemein- und eigen
wirtschaftlicher N atur zugleich ist. Der teils eigenwirt
schaftliche Einschlag ist aber für ein Reichsunternehmen, das keine Ueberschüsse herauswirtschaftet, sondern nur die notwendigen Ausgaben decken muß, nicht nur selbstver
ständlich, sondern m it Rücksicht auf den Reichshaushalt sogar notwendig. Entscheidend für die Beurteilung des Gütertarifwesens sind aber doch zunächst seine Auswir
kungen auf die deutsche W irtschaft und die deutsche Volks
gemeinschaft im ganzen. Daß von diesem S tandpunkt aus die Betriebsführung und das Tarifwesen der deutschen Eisenbahnen grundsätzlich gemeinwirtschaftlicher N atur ist, wird niemand abstreiten können, der weiß, welche Auflagen zum Besten des Ganzen die Eisenbahnen belasten, der ferner weiß, in welch weitgehendem Maße die Beförderungstarife M ittel einer zweckmäßigen deutschen W irtschaftspolitik sind usw. Das stark gebundene Tarifwesen legt zweifellos in mancher H insicht den deutschen Eisenbahnen große Opfer auf gegenüber zahlreichen öffentlichen Einrichtungen, Wirtschaftszweigen und -gebieten. Opfer bringen ferner die wirtschaftlichen Betriebe in den Industriegebieten, die zugunsten von Handel und Gewerbe in verkehrsschwachen und abgelegenen Gebieten, zugunsten des Personenverkehrs usw. im D urchschnitt bedeutend höhere F rachtkosten zahlen, als es auf Grund der Selbstkosten des von ihnen in Anspruch genommenen Verkehrsteiles bedingt wäre. Von außen, d. h. von der verfrachtenden W irtschaft und von der Volksgesamtheit aus betrachtet, k a n n e in e g e m e in n ü tz ig e B e tr i e b s f ü h r u n g u n d e in g e m e in n ü t z ig e s T a r ifw e s e n d e r d e u t s c h e n E is e n b a h n e n n i c h t a b e r k a n n t w e r d e n , eine Tatsache, die im übrigen für ein Reichsunternehmen selbstverständlich sein sollte und im nationalsozialistischen Deutschland selbstverständlich ist.
Es ist fast befremdlich, m it welcher Leichtigkeit hier und dort die Forderung vertreten wird, d a ß — da der Reichs
kraftw agentarif sofort oder später auf die durchschnittlichen Selbstkosten abgestellt werden solle — auch für die Eisen
bahnen im Zusammenhang dam it nichts anderes übrigbliebe, als ihr G ü t e r t a r i f w e s e n e in e r N a c h p r ü f u n g im S in n e e in e r A n n ä h e r u n g d e r T a r if e a n d ie S e l b s t k o s te n zu u n te r z ie h e n . Leider fehlt von den V ertretern dieser Auffassung bisher jegliche A ndeutung darüber, wie man sich praktisch einen solchen Umbau des Eisenbahn
tarifwesens denkt, und wie dieser neue Tarif vor allen Dingen m it den Bedürfnissen von W irtschaft und Volk in Einklang zu bringen wäre. Es wird wohl Uebereinstimmung darüber bestehen, daß diese Frage eine Bedeutung hat, die über Wünsche oder Bedürfnisse bestim m ter Verkehrsträger und -mittler ganz erheblich hinausgeht. Hier soll nur daran erinnert werden, daß der grundsätzliche Umbau des Eisen- balmtarifwesens im Sinne einer Annäherung an den Selbst
kostentarif Folgen zeitigen m üßte, die den Bestrebungen der Reichsregierung nach einer Industrieauflockerung direkt zuwiderlaufen. D enkbar wäre auch wohl nur im großen und ganzen gesehen eine Erm äßigung der oberen Tarifklassen und eine Erhöhung der unteren Klassen. D araus ergäben sich aber zunächst für den gewerblichen G üterkraftfern
verkehr hinsichtlich der höherwertigen Gütermengen keiner
lei Vorteile. F ü r die Eisenbahnen würde eine Erhöhung der unteren Tarifklassen den W ettbewerb der Binnenschiffahrt stärken oder andereGüter überhaupt verkehrsunfähig machen, wodurch die Einnahm en der Eisenbahnen erheblich einge
schränkt würden. Eine Bezuschussung der Eisenbahnen
durch öffentliche M ittel würde sich im Laufe der Zeit als notwendig erweisen.
Von W ichtigkeit ist auch die Feststellung, daß die Rufe nach einer derartigen grundlegenden Um gestaltung der Dinge nicht etwa aus der verfrachtenden gewerblichen W irt
schaft stammen. Sie sind so lange unangebracht, als nicht zugleich zum mindesten in großen Zügen gangbare Wege gewiesen werden, wie ohne erhebliche Schädigungen der Allgemeinheit das Tarifwesen um gestaltet werden könnte.
Die durchschnittliche Einnahm e einschließlich Neben
erträgnisse der Reichsbahn auf ein tk m beläuft sich zur Zeit auf etwa 4 Rpf. Mit abgegolten sind hierbei der teuere Stück
gutverkehr, der kostspielige Betriebs- und Beförderungs
zwang, die A ufrechterhaltung des Verkehrs in dünn besiedel
ten Gebieten, die N otstandstarife usw. Berücksichtigt man, daß z. B. aus den Ueberschüssen des G üterverkehrs der im ganzen nicht wirtschaftliche Personenverkehr m it u nter
halten werden muß, so ergibt sich, daß die durchschnitt
lichen Selbstkosten des Eisenbahngüterverkehrs an sich je tk m ganz erheblich u nter 4 Rpf. liegen. Demgegenüber sind aber die durchschnittlichen Selbstkosten des Güter
kraftfernverkehrs unbestritten erheblich höher als die m itt
leren Selbstkosten des Eisenbahngüterverkehrs einschließlich Rollgelder. Es bleibt Vorbehalten, auf Einzelheiten dem
nächst noch besonders einzugehen. Gesetzt den F all, daß es praktisch möglich und vertretbar wäre, bei der Reichs
bahn G ütertarifsätze nach den durchschnittlichen Selbst
kosten dieses Verkehrszweiges zu erstellen, dann wäre eine günstige Entwicklung des gewerblichen G üterkraftverkehrs kaum denkbar.
W eiterhin wird der Reichsbahn immer wieder empfohlen, ihr Tarifwesen einer grundlegenden Nachprüfung zu u nter
ziehen, besonders nach der Richtung, d ie Z a h l d e r A u s n a h m e t a r i f e w e s e n tli c h h e r a b z u s e t z e n u n d d ie E i n f ü h r u n g n e u e r A u s n a h m e t a r i f e a u f e in M in d e s tm a ß zu b e s c h r ä n k e n . In dieser H insicht ist zu
nächst die Feststellung von W ichtigkeit, daß der prozen
tuale Anteil der geleisteten tk m und der Einnahm en am Regeltarifverkehr einerseits und am A usnahm etarif verkehr anderseits in den vergangen zehn Jahren kaum wesentlich verändert worden ist. Die Zahl der A usnahm etarife allein darf keinesfalls zu falschen Schlüssen führen. Schließlich sind in den jüngsten Jahren die verschiedensten Bedürfnisse der deutschen W irtschaft keineswegs geringer geworden.
Die Ausnahm etarife werden nicht willkürlich erstellt und haben durchaus nicht immer Einnalimeverminderungen zur Folge. Im Gegenteil wirken sie vielfach Verkehrs- und ein
nahm eerhaltend oder sogar -fördernd.
Die E i s e n i n d u s t r i e verfügt im Vergleich m it anderen Industriezweigen anerkannterm aßen über verhältnism äßig wenige Ausnahm etarife. Sie kann daher nicht im Ver
dacht stehen, aus naheliegenden Gründen etwa das Aus
nahmetarifwesen verteidigen zu müssen. Bei überpartei
licher Beurteilung der Dinge m uß jedenfalls festgestellt werden, daß zwischen A usnahm etarif und R egeltarif sach
liche Gegensätze überhaupt nicht bestehen. In W irklichkeit handelt es sich nur um förmliche Unterschiede. Die Aus
nahm etarife sind wohl erwogen und bezwecken eine im Regeltarif kaum durchführbare U nterstützung der ver
schiedensten W irtschaftszweige und -gebiete, die Gewinnung und E rhaltung von Verkehr, die W ettbew erbsaufnahm e gegen ausländische Verkehrswege, eine Devisenersparung durch A usnutzung nationaler W irtschaftskräfte, die Aus
fuhrförderung, die Beseitigung von N otständen usw. Die m it den A usnahm etarifen verfolgten Ziele liegen grund
sätzlich durchaus im Sinne der staatlichen W irtschafts
