DD290598A5 - Vorrichtung zum walzen von rohren nach dem kaltpilgerverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Walzen von Rohren metallischer Werkstoffe nach dem Kaltpilgerverfahren mit einem in Walzrichtung hin- und herbewegbaren Walzgeruest mit verjuengend kalibrierten Ringwalzen, die mit wechselndem Drehsinn ueber dem Walzgut abrollen, in welchem sich ein ebenfalls verjuengender oder zylindrischer Walzdorn befindet. Mit der Vorrichtung sollen hoehere Walzleistungen bei besseren Toleranzen und letztendlich hoher Wirtschaftlichkeit des Kaltpilgerverfahrens insbesondere fuer Kupferwerkstoffe erreicht werden. Bei der erfindungsgemaeszen Loesung sind mindestens drei im gleichen Winkel zueinander versetzte Ringwalzen in einem gemeinsamen starren, in sich geschlossenen, die Walzen aufnehmenden Einbaustueck gelagert. Fig. 5{Vorrichtung; Rohr; Kaltpilgerverfahren; metallischer Werkstoff; Walzgeruest; Walzdorn; drei Ringwalzen; gleiche Winkel; gemeinsames Einbaustueck}

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Walzen von Rohren metallischer Werkstoffe nach dem Kaltpilgerverfahren mit einem in Walzrichtung hin- und herbewegbaren Walzgerüst mit verjüngend kalibrierten Ringwalzen, die mit wechselndem Drehsinn über dem Walzgut abrollen, in welchem sich ein ebenfalls verjüngender oder zylindrischer Walzdorn befindet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Es sind Kaltpilgerwalzwerke mit zwei Ringwalzen bekannt, deren Antrieb so erfolgt, daß jede Walze direkt über auf derselben Achse befestigte Ritzel angetrieben wird, welche mit im Maschinenbett starr befestigten Zahnstangen im Eingriff sind, und

wobei jede Walzenachse in separaten Einbaustücken gelagert ist.

Es sind ferner sogenannte Rollenwalzwerke zum Kaltwalzen von Rohren nach dem Pilgerschritt-Verfahren bekannt, bei denen

drei um 120 Grad zueinander versetzt angeordnete, nicht drehangetriebene Walzen mit auf dem Walzenumfang gleichbleibender

Kalibrierung verwendet werden, wobei die Durchmesserreduktion des Walzgutes dadurch bewirkt wird, daß oszillatoripch

angetriebene Stützlineale den Achsabstand der Walzen über dem Gerüsthub mindern („Stahlrohrherstellung" VEB Deutscher

Verlag für Grundstoffindustrie 1970, Seite 289). Allen diesen Verfahrens- und Vorrichtungsvarianten sind folgende signifikant Nachteile eigen. Diese Nachteile wirken sich

insbesondere beim Walzen hochduktiler Werkstoffe wie z. B. Kupfer und Aluminium leistungsbegrenzend aus.

Beim Ausstrecken von Kupfer auf Kaltpilgerwalzwerken mit zwei Walzen wird mit im allgemeinen bis zu ca. 12facher Streckung

und einer Produktionsmenge von bis zu ca. 160mm gewalzte Rohrlänge je Gerüsthub gearbeitet. Die Grenze für diese

Umformleistung ist meist gegeben durch die Spannungszustände im Rohr im Bereich der Kaliberflanken. Während im Kalibergrund unter dreiachsiger Druckspannng umgeformt wird, erfährt der Rohrumfang, der sich momentan im Bereich der Walzenflanken befindet, eine hohe Zugspannung in Längsrichtung des Rohres. Diese Zugspannung kann bei zu großer Streckung und/oder zu großem Vorschub des Walzgutes je Gerüsthub das Urrformvermögen des Rohrwerkstoffes

überschreiten. Es kommt zu Einschnürungen der Rohrwand und zu örtlichen Durchbrüchen der Wand. Beidos führt zu Problemen beim anschließenden Ziehen und zu Ausschuß. Weitere grundsätzliche Nachteile des Zweiwalzensystems sind

Toleranzprobleme, die sich aus dem Breitungsverhalten des Rohrwerkstoffes ergeben und die sich ebenfalls

leistungsbegrenzend auswirken können.

Ein weiterer Nachteil der bekannten, sich mit ihren Walzkräften an längsbeweglichen Linealen abstützenden Dreiwalzenwalzwerke, ist deren Weglänge, die etwa die doppelte des Walzgerüstweges von Totpunkt zu Totpunkt ist. Dies

bedeutet zusätzliche kinematische Belastungen, verschleiß- und störungsanfälligen zusätzlichen Maschinenbau.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Walzen von Rohren metall! "-her Werkstoffe nach dem Kaltpilgerverfahren so auszubilden, daß eine höhere Wirtschaftlichkeit bei der qualitätsgerechten Fertigung von Rohren, insbesondere fur Kupferwerkstoffe, erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Walzen von Rohren metallischer Werkstoffe nach dem Kaltpilgerverfahren mit einem in Walzrichtung hin- und heibewegbaren Walzgerüst mit verjüngend kalibrierten Ringwalzen, die

mit wechselndem Drehsinn über dem Walzgut abrollen, in welchem sich ein ebenfalls verjüngender oder ein zylindrischer

Walzdorn befindet, zu schaffen, welche höhere Walzleistungen bei besseren Toleranzen ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens drei im gleichen Winkel zueinander versetzte Ringwalzen in

einem gemeinsamen starren, in sich geschlossenen, die Ringwalzen aufnehmenden Einbaustück gelagert sind. Vorzugswelse beträgt der Abwälzwinkel der Walzen auf dem Walzgut mindestens 210°.

Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine der Ringwalzen auf ihrer Walzenachse befestigte Ritzel aufweist, welche mit einer im wesentlichen starr im Maschinenbett angeordneten Zahnstange

kämmen und daß die übrigen Ringwalzen über Kegelräder mit der erstgenannten Walze rotatorisch verbunden sind.

Alternativ hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeder Ringwalze mindestens ein auf ihrer Walzenachse befestigtes Ritzel zugeordnet ist, welches mit einer starr im Maschinenbett angeordneten Zahnstange im Eingriff ist. Vorteilhaft wird der Walzeneinbau so ausgeführt, daß entsprechend dem Verschließzustand der Walzen diese zueinander

einstellbar sind.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung so gestaltet, daß das Einbaustück mit den Walzenachsen und Ringwalzen als komplette Einheit in ein Walzgerüst einsetzbar ist, das im wesentlichen aut» einem Führungsschuh und einem Koppelelement für den oszillierenden Antrieb bestem. Ausführungsbeispiele Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1: einen Querschnitt durch die Umformzone etwa senkrecht unter der Walzenmitte für die Gerüstbewegung in Walzenrichtung bei einer konventionellen Zweiwalzenanordnung;

Fig. 2: die prinzipielle Verteilung der Längsspannungen über den halben Rohrumfang nach Fig. 1; Fig. 3: einen Querschnitt durch die Umformzone etwa senkrecht unter der Walzenmitte für die Gerüstbewegung in

Walzenrichtung bei einer Dreiwalzenanordnung;

Fig. 4: die prinzipielle Verteilung der Längsspannungen über den halben Rohrumfang nach Fig.3; Fig. 5: die Vorderansicht eines Walzgerüstes mit Dreiwalzenanordnung.

DasWalzgut 1 in Form eines Rohres befindet sich zwischen einem-fest stehenden Walzdorn 2 und auf dem Walzgut 1 abrollenden Ringwalzen 3a; 3b. Damit die Ringwalzen 3a; 3b, ohne an den Kaliberflanken 5 zu kneifen, das Walzgut 1, das in mindestens einem der beiden Totpunkte des Walzgerüstes gedreht und vorgeschoben wird, umfassen können, ist ein sogenannter Freischliff erforderlich, der zu einer nicht rotationssymmetrischen Verformungsverteilung und damit Spannungsverteilung führt. Die Hauptspannung tritt in Richtung der Rohrlängsachse auf. Sie ist eine Druckspannung in den Bereichen mit Kontakt zwischen Walzgut 1 und Walzdorn 2 und wird an den Kaliberflanken 5 zur Zugspannung, da in diesem Bereich keine Wandreduktion und keine nennenswerte Durchmesserreduktion durchgeführt wird. Die Spannungsdifferenz zwischen Kalibergrund 6 und Bereich Walzenspalt 7 ist wesentlich durch Größe und Form des erforderlichen Freischliffs gegeben, der wiederum abhängig ist u.a. von der Größe der momentanen Verformung und vom Luppenvorschub, d. h., je größer Verformung und Leistung, desto größer der Freischliff, desto größer die Zugspannung im Bereich des Walzenspaltes 7.

Die prinzipielle Verteilung der Längsspannungen über dem halben Rohrumfang ist in Fig. 2 dargestellt. Die Positionen 0° und 180° kennzeichnen den Walzenspalt 7 (in Fig. 1) und die Position 90° den Kalibergrund 6 (in Fig. 1). Die Asymmetrie der Spannungen hängt mit einem Rohrdrehwinkel von 90° zusammen.

In Fig. 3 ist in einer vergleichbaren Darstellung in Fig. 1 ein Querschnitt durch die Umformzone dargestellt. Hierbei befindet sich das Walzgut 1 in Form eines Rohres zwischen dem feststehenden Walzdorn 2 und drei auf dem Walzgut 1 abrollenden Ringwalzen 3a; 3 b; 3c. Bei einer derartigen Dreiwalzenanordnung kann naturgemäß der Freischliff wesentlich kleiner sein und das Walzgut 1 enger umschlossen, als es bei einer Zweiwalzenanordnung möglich ist.

Die Situation beim Dreiwalzensystem, wie in Fig.3 dargestellt, ist wesentlich günstiger als bei dem Zweiwalzensystem nach Fig. 1. Da der Umschließungswinkel einer Ringwalze 3 a; 3b; 3c nur ca. 120° beträgt, kann bei gleicher Verformung und gleichem Luppenvorschub mit einem erheblich kleineren Freischliff gewalzt werden, so daß die Spannungsverteilung verbessert und die maximale Zugspannung wesentlich vermindert wird und im Umkehrschluß höhere Walzleistungen möglich werden. Dieses wird an der in Fig.4 dargestellten Verteilung der Längsspannungen im Vergleich zur Fig. 2 deutlich. Die Spannungsverteilung zeigt über den Verlauf 0°, 60° und 120° einen deutlich flacheren Verlauf.

In Fig. 5 ist ein Walzgerüst mit einer Dreiwalzenanordnung gezeigt. Die beiden dem Antrieb dienenden Ritzel 8 wälzen an feststehenden Zahnstangen 9 ab und treiben damit rotatorisch direkt die horizontal in Lagern 4 gelagerte Walzenachse 10 mit der Ringwalze 3a an. Die beiden anderen Walzenachsen 12; 13 mit ihren Ringwalzen 3b; 3c werden über Kegelradpaare 11; 14 angetrieben. Hierbei ist das Kegelrad 14 fest auf der Walzenachse 10 und das Kegelrad 11 fest auf der Walzenachse 1 % bzw. der Walzenachse 13 angeordnet. Die Ringwalzen 3a; 3b; 3c sind dabei jeweils um 60° zueinander versetzt angeordnet. Die Walzenachsen 10; 12; 13 sind in einem gemeinsamen Einbaustück 15 bei den Lagern 4 gelagert. Das Einbaustück 15 ist an einem Führungsschuh 16 angeordnet, welcher über Schubstangen eines Kurbeltriebs angetrieben wird und in Führungen 17 gleitet.

Claims (6)

1. Vorrichtung zun Walzen von Rohren metallischer Werkstoffe nach dem Kaltpilgerverfahren mit einem in Walzrichtung hin- und herbewegbaren Wälzgerüst mit verjüngend kalibrierten Ringwalzen, die mit wechselndem Drehsinn über dem Walzgut abrollen, in welchem sich ein ebenfalls verjüngender oder ein zylindrischer Walzdorn befindet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Im gleichen Winkel zueinander versetzte Ringwalzen (3 a; 3 b; 3c) in einem gemeinsamen starren, In sich geschlossenen, die Ringwalzen (3a; 3b; 3c) aufnehmenden Einbaustück (15) gelagert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwälzwinkel der Ringwalzen (3 a; 3b; 3c) auf dem Walzgut (1) mindestens 210Grad betragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurcn gekennzeichnet, daß eine der Ringwalzen (3a) auf ihrer Walzenachse (10) befestigte Ritzel (8) aufweist, welche mit einer im wesentlichen starr im Maschinenbett angeordneten Zahnstange (9) kämmen und daß die übrigen Ringwalzen (3 b; 3c) über Kegelräder (11; 14) mit der erstgenannten Ringwalze (3a) rotatorisch verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ringwalze (3a; 3b; 3c) mindestens ein auf ihrer Walzenachse (10; 12; 13) befestigtes Ritzel (8) zugeordnet ist, welches mit einer starr im Maschinenbett angeordneten Zahnstange (9) im Eingriff steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwalzen (3a; 3b; 3c) zueinander anstellbar sind, um Walzenverschleiß auszugleichen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbaustück (15) mit den Walzenachsen (10; 12; 13) und Ringwalzen (3a; 3b; 3c) als komplette Einheit in ein Walzgerüst einsetzbar ist, das im wesentlichen aus einem Führungsschuh (16) und einem Koppelelement für den oszillierenden Antrieb besteht.