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Verfahren zur Herstellung nahtloser Rohre.
Es ist bekannt, Rohre aus einem Hohlblock durch Einwirkung mehrerer Walzenpaare herzustellen, die in einem gewissen Abstande von der Achse des Hohlblockes um ihn herum angeordnet sind, wobei von jedem Walzenpaare eine Walze von innen und eine von aussen auf seine Wandungen einwirkt. Die
Walzen haben verschiedene Kalibrierungen, durch die vom ersten Walzenpaar eine Nut in den Werk- stoff des Hohlblockes eingeschnitten wird, die von den folgenden Walzenpaaren erweitert wird, so dass ein vom ersten Paare abgeschnürter Werkstoffteil allmählich nach dem einen Ende des Hohlblockes hin ausgestreckt wird. Die Innen-und Aussenwalzen der einzelnen Walzenpaare sind bei diesem bekannten
Verfahren so angeordnet, dass sie sich auf eingängigen Schraubenlinien auf dem Aussen-bzw. Innenmantel des Hohlblockes abrollen.
Je grösser die Steigung der Schraubenlinien gewählt wird, um so grösser ist der Werkstoff teil, der durch das Einschneiden der Arbeitswulste des ersten Walzenpaares abgeschnürt wird und der in einem Umlauf des Hohlblockes um seine Achse von den folgenden Walzenpaaren nach dem Ende hin ausgestreckt werden muss. Die Steigung muss dabei so gewählt werden, dass die Walzen- paare mit ihrer Kalibrierung den abgeschnürten Baustoffteil in einem Umlauf ausstrecken können. Je grösser die Steigung der Schraubenlinien ist, desto grösser wird die zur Formänderung aufzuwendende Kraft.
Ebenso muss die Eindrucktiefe der Arbeitswulste der Walzenpaare so gewählt werden, dass der vom ersten Walzenpaare abgeschnürte Werkstoffteil von den folgenden Walzenpaaren glatt ausgestreckt werden kann. Mit steigender Eindruektiefe wächst ebenso wie mit Vergrösserung der Steigung der
Schraubenlinien der Kraftbedarf an. Hieraus ergibt sich, dass eine Walzenkalibrierung, die für eine be- stimmte Anzahl von Walzenpaaren bei bestimmter Hohlblockwanddicke und bestimmter Eindruck- tiefe entworfen worden ist, auch mit einer ganz bestimmten Steigung angewendet werden muss. Ändert sich eine dieser Grössen, so müsste theoretisch schon eine andere Kalibrierung gewählt werden, andern- falls mit Änderung des Kraftbedarfes und mit unregelmässigem Verlauf der Formänderung zu rechnen ist.
Von der Steigung der schraubenlinienartigen Laufbahn der Arbeitswalzen und von der Eindruek- tiefe ist auch die Geschwindigkeit für die Umformung des Hohlblockes zum fertigen Rohr abhängig.
Da die Steigung nur in verhältnismässig geringen Grenzen veränderlich ist, wird vielfach, um die erforderliche Umformung schneller durchzuführen, grosse Eindrucktiefe gewählt. Dies bedingt dann, dass bei gegebener Kraftquelle die Steigung der Bahnen der Arbeitswalzen niedrig gewählt werden muss, was wieder zur Folge hat, dass der vom ersten Walzenpaar abgeschnürte Teil hoch und schmal ausfällt.
Hieraus ergibt sich der grosse Nachteil, dass der Werkstoff im abgeschnürten Teil nicht immer in der beab- sichtigten Weise nach der neutralen Faser der zu walzenden Rohrwand hin abfliesst, sondern seitlich auskippt. Dies hat zur Folge, dass der Werkstoff unter dem Druck der folgenden Walzenpaare immer weniger in der gedachten Weise fliesst und dass sich am Übergang zum bereits ausgewalzten Teile des
Blockes am Fusse des abgeschnürten Teiles eine Falte bildet, die bei Durchlauf durch die einzelnen Walzen- paare zu einer für das fertige Stück gefährlichen und seine Verwendbarkeit beeinträchtigenden Über- walzung ausgebildet wird. Wie dieser Vorgang sich vollzieht, ist in den Fig. 1--4 dargestellt, worin
A die Wand des auszuwalzenden Hohlblockes und Bol--4 die Arbeitswulste der Arbeitswalzen bezeichnen.
Vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Arbeitswulste des ersten Walzenpaares die Nut nicht bis zu der endgültigen Eindruck-
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tiefe eindrücken, sondern nur eine flachere Nut vorwalze, die von den folgenden Walzenpaaren bis zur gewünschten Eindrucktiefe vertieft wird. - In den Fig. 5-8 ist unter Beibehaltung der Bezugszeichen der Fig. 1-4 dargestellt, wie bei gleicher endgültiger Eindrucktiefe und gleicher Steigung der Werkstoff des abgeschnürten Teiles in der gewünschten gleichmässigen Weise nach der neutralen Faser der Rohrwand hin fliesst.
Das erste Walzenpaar I. Ï) drüekt bei dem neuen Verfahren nicht bis zu der beabsichtigten endgültigen Eindrucktiefe ein, der Arbeitswulst des zweiten Walzenpaares verbreitert dann nicht nur die vom ersten Walzenpaare erzeugte Nut nach dem Ende hin, sondern vertieft sie gleichzeitig. Beim dritten Walzenpaar werden beide Vorgänge fortgesetzt und beim vierten Walzenpaar (Fig. 8) wird der Werkstoff auf die Wandstärke, die dem Rohr gegeben werden soll, ausgestreckt.
Dieses neue Verfahren bietet nicht nur eine sichere Gewähr gegen das Umkippen eines durch das erste Walzenpaar abgeschnürten hohen und schmalen Werkstoffteiles, sondern sichert ausserdem noch eine gleichmässigere Durcharbeitung des Werkstoffes infolge des völlig gleichmässigen Abflusses des Werkstoffes während des ganzen Arbeitsvorganges. Aus diesem Grunde gestattet das neue Verfahren auch, die durch eine vorhandene, in ihrer Abgabe begrenzte Kraftquelle gegebenen Möglichkeiten besser auszunutze. Es kann z. B. die Steigung der schraubenlinienartigen Bahnen der Arbeitswalzen bei Beibehaltung einer im alten Verfahren erprobten endgültigen Eindrucktiefe oder die Eindruektiefe bei gleicher Steigung der Schraubenlinien vergrössert werden.
Ferner kann bei gleicher Steigung der Schraubenlinien und gleicher Eindrucktiefe das Walzwerk schneller laufen. Man hat also in dem neuen Verfahren eine grosse Anzahl von Möglichkeiten, die Leistung zu steigern.
Unter Zugrundelegung desselben Erfindungsgedankens, nämlich das Umkippen hoher sehmaler Wulste dadurch zu vermeiden, dass die Arbeitswulste der Walzenpaare erst mit fortschreitender Ausstreckung allmählich tiefer in den Werkstoff eingedrückt werden, wird weiters vorgeschlagen, die Walzenpaare, gegebenenfalls zu mehreren hintereinander, auf mehrgängigen Schraubenlinien anzuordnen. Hiedurch wird erreicht, dass bei Anordnung der Walzen in beispielsweise zweigängigen Schraubenlinien die Steigung verdoppelt wird, so dass die Walzen pro Gang bei gleicher Arbeitsleistung nur die halbe Eindrucktiefe erreichen brauchen.
Infolge der durch die geringere Eindruektiefe erzielten gleichmässigeren Form- änderung kann die Geschwindigkeit des Walzwerks gesteigert werden, so dass trotz der geringeren Eindrucktiefe und der dadurch bedingten Erhöhung der notwendigen Durchläufe des Walzgutes durch das Walzwerk die Gesamtarbeitszeit verringert wird. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Anordnung der Walzenpaare in mehrgängigen Schraubenlinien aus, wenn die von den jeweils ersten Walzenpaaren derselben Schraubenlinien flach eingedrückten Nuten durch die nachfolgenden Walzenpaare nach und nach auf die gewünschte Eindrucktiefe vertieft werden.
Wenn in dieser Weise mit in mehrgängigen Schraubenlinien angeordneten Walzen gearbeitet wird, wird ein weiterer Übelstand beseitigt, der sich bei dem bekannten Walzverfahren mit eingängiger Schraubenlinie in sehr hindernder Weise bemerkbar gemacht hat. Beim Arbeiten mit mehreren Walzenpaaren, beispielsweise mit vier Walzenpaaren auf eingängiger Schraubenlinie, wie es an Hand der Fig.] bis 8 erläutert ist, muss sieh die Streckung, die der Werkstoff nach dem Durchlauf durch die einzelnen Walzenpaare erfährt, in einer Wellenform der Stirnfläche des auslaufenden Rohrendes ausdrucken. Wenn die Kalibrierung z.
B. so gewählt wird, dass bei vier Walzenpaaren jedes Walzenpaar ein Viertel der ssesamtstreekung bewirkt und wenn der Werkstoff nach dem Ende hin vollkommen frei abfliessen konnte. so müssten, wenn man den Walzvorgang zu einer beliebigen Zeit unterbricht, die Längen von dem Arbeits- wulst der einzelnen Walzen bis zur auslaufenden Stirnfläche, gemessen auf Parallelen zur Rohrachse, verschieden lang sein, u. zw. müsste beim vierten Walzenpaar diese Länge um drei Viertel der Gesamtstreckung grösser sein als beim ersten Walzenpaar.
Da aber bei den bisher bekannten Verfahren das erste und vierte Walzenpaar nur um ein Viertel des Rohrumfanges voneinander entfernt liegen, so müssen innerhalb dieses Viertels des Rohrumfanges starke Kräfte wirken, die bestrebt sind, den ge-
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sächlich und bedingt eine Stauchung des ausgewalzten Teiles des Hohlblockes, so dass die erzielte Wandstärke des fertig gewalzten Rohres stets um einige Zehntel grösser ist als die, die sich aus der Einstellung der Walzen rechnerisch ergibt.
Dieser sehr schwer wiegende Übelstand des bekannten Verfahrens wird gleichzeitig mit der vorerwähnten Gefahr des Umkippen des abgeschnürten Werkstoffteiles durch Wahl mehrgängigei Schraubenbahnen für die Arbeitswalzen vermieden oder wenigstens bis zur praktischen Bedeutungslosigkeit vermindert. Der oben erwähnte grosse Streckungsuntersehied, der beispielsweise bei vier Walzenpaaren innerhalb eines Viertels des Rohrumfanges vorhanden ist, kann halbiert werden, wenn man statt der eingängigen Schraubenlinien zweigängige wählt, ohne dass dabei die Gesamtstreckung, die mit Durchlauf einer Ganghöhe der doppelgängigen Schraube erzielt wird, verringert wird.
Die Vorteile der Anordnung mehrgängiger Schraubenlinien als Bahnen der Arbeitswalzen wirken sich mit zunehmender Zahl der Walzenpaare erst in voller Grösse aus.
In Fig. 9 ist dargestellt, welche Längenuntersehiede sich bei Anwendung von vier Walzenpaaren auf eingängigen Schraubenlinien an der auslaufenden Stirnfläche theoretisch ergeben. Das mit J be- zeichnet Walzgut ist dabei als Abwicklung des äusseren Mantels dargestellt. In Fig. 10 ist gezeigt, wie
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sich bei gleicher Höhe der Steigung zweigängiger Schraubenlinien das auslaufende Stirnende des Walzgutes A verhält, wenn gleiche Streckung erzielt wird wie bei dem Beispiel in Fig. 9.
Die Fig. 11-14 zeigen die Mittel des neuen Verfahrens zur Erzielung des gewünschten Eindruckes bei einem Walzwerk, welches für sechs Walzenpaare vorgesehen ist : tiefer werdende Teileindrueke der einzelnen Walzenpaare und mehrgängige Schraubenlinien. Es sind dabei zweigängige Schraubenlinien mit je drei hintereinander arbeitenden Walzenpaaren vorgesehen. Die Anordnung der beiden Schraubenlinien zueinander ist in Fig. 14 ebenfalls wieder in Abwicklung des Walzgutes-1 dargestellt, dabei ist auch der Einfluss dieser Anordnung auf die Verringerung der Streckungsunterschiede im auslaufenden Stirnende erkenntlich. Die einzelnen Walzenpaare sind auf ihren schraubenlinienartigen Bahnen so
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fanges verschoben sind und je Walzensatz in geschlossener Reihenfolge stehen. Sie können aber auch gestaffelt angeordnet sein, derart, dass z. B.
Walzenpaar B'l um ein Sechstel des Umfanges des Walzgutes hinter Walzenpaar BI verschoben angeordnet ist ; natürlich aber so, dass Walzenpaar B, auf dem einen Gang der hier gewählten zweigängigen Schraubenlinie und Walzenpaar B'l auf dem andern Gang bleibt. Dementsprechend könnte B'2 hinter B2 und B'3 hinter B3 angeordnet sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Hohlblöcken durch deren Ausstreckung in hauptsächlich axialer Richtung mittels mehrerer Walzenpaare mit aussen und innen angreifenden Walzen, deren Achsen zur Achse des Hohlblockes schräg stehen und die sich auf der Aussen-bzw.
Innenfläche des Hohlblockes auf Schraubenlinien abwickeln, mit verschiedenen Walzenkalibrierungen, durch die vom ersten Paar eine Nut in den Werkstoff des Hohlblockes eingeschnitten wird, die von den folgenden Walzenpaaren verbreitert wird, wobei ein vom ersten Paare abgeschnürter Werkstoffteil allmählich nach dem einen Ende des Hohlbloekes hin ausgestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswulste des ersten Walzenpaares die Nut nicht bis zu der endgültigen Eindrucktiefe eindrücken, sondern nur eine flachere Nut vorwalzen, die von den folgenden Walzenpaaren bis zur gewünschten Eindrucktiefe vertieft wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Hohlblöcken durch deren Ausstreekung in haupt- sächlich axialer Richtung mittels mehrerer Walzenpaare mit aussen und innen angreifenden Walzen, deren Achsen zur Achse des Hohlbloekes schräg stehen und die sieh auf der Aussen-bzw. Innenfläche des Hohlblockes auf Schraubenlinien abwickeln, mit verschiedenen Walzenkalibrierungen, durch die vom ersten Paar eine Nut in den Werkstoff des Hohlblockes eingeschnitten wird, die von den folgenden Walzenpaaren verbreitert wird, wobei ein vom ersten Paare abgeschnürter Werkstoffteil allmählich nach dem einen Ende des Hohlblockes hin ausgestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen, gegebenenfalls zu mehreren hintereinander, auf mehrgängigen Schraubenlinien angeordnet sind.