DE102012007379B4 - Process for the cross rolling of cylindrical products - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Schrägwalzen von zylindrischen Erzeugnissen, bei dem der Rohling mit einem reduzierten Vorderteil (21) in das Walzwerk eingeführt und in einem Walzkaliber gewalzt wird, dessen Umformzonen aus mindestens drei schräg gelagerten Walzen (1) gebildet werden, auf denen in Walzrichtung ein Einzugteil, ein Arbeitsteil mit einem Mantellinienneigungswinkel zur Walzachse, der größer als der Wert des Grenzwinkels (αG) ist, bei dem die Bedingungen für das axiale Rohlingsgreifen nicht eingehalten werden, und ein Kalibrierteil angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformzonen des Walzkalibers von Walzen (1) gebildet werden, auf denen in Walzrichtung zunächst der Arbeitsteil (11), dessen Mantellinienneigungswinkel (α1) im Bereich zwischen 20° und 45° ausgewählt wird, und danach der Einzugteil (12), dessen Mantellinienneigungswinkel (α2) im Bereich zwischen 2° und 10° ausgewählt wird, angeordnet werden, hierbei wird der Durchmesser (dR) des reduzierten Vorderteils (21) des Rohlings (2) um das 0,6- bis 0,95-Fache des Durchmesserabnahmewertes (Δd2) des in der von den Einzugteilen (12) der Walzen (1) gebildeten Kalibereinzugzone (K2) zu walzenden Rohlings (2) größer als der im Querschnitt des hohen Punktes eingestellte Kaliberdurchmesser (DK) ausgeführt, und die Länge (lR) des reduzierten Vorderteils (21) wird im Bereich des 0,7- bis 1,2-Fachen der Länge (LK2) der Kalibereinzugzone (K2) ausgewählt.Method for cross-rolling cylindrical products, in which the blank with a reduced front part (21) is introduced into the rolling mill and rolled in a rolling caliber whose forming zones are formed from at least three obliquely mounted rolls (1) on which a draw-in part, in the rolling direction, a working part with a generatrix angle of inclination to the rolling axis which is greater than the value of the critical angle (αG), in which the conditions for the axial blank gripping are not met, and a calibration part are arranged, characterized in that the forming zones of the rolling caliber of rolls (1 ) are formed on which in the rolling direction first of the working part (11) whose generatrix inclination angle (α1) is selected in the range between 20 ° and 45 °, and then the pull-in part (12) whose generatrix inclination angle (α2) in the range between 2 ° and 10 ° is selected, here is the diameter (dR) of the reduced front partly (21) of the blank (2) by 0.6 to 0.95 times the diameter reduction value (Δd2) of the blanking zone (2) formed in the caliber drawing zone (K2) formed by the draw-in parts (12) of the rolls (1) ) is made larger than the caliber diameter (DK) set in the cross section of the high point, and the length (lR) of the reduced front part (21) is in the range of 0.7 to 1.2 times the length (LK2) of the caliber intake zone (DK). K2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schrägwalzen von zylindrischen Erzeugnissen auf einem Walzwerk, dessen Walzkaliber von drei schräg gelagerten, über dem Umfang symmetrisch zur Walzachse angeordneten Walzen gebildet wird, von denen jede über einen Einzugteil, einen als sogenannte Schulter (Kalibrierung nach Assel) ausgeführten Arbeitsteil, in welchem die wesentliche Umformung erfolgt, sowie einen Kalibrierteil verfügt. Die hier vorgestellte Erfindung kann für das Schrägwalzen von massiven, vorzugsweise stranggegossenen und/oder nicht vorgeformten Rohlingen sowie für das Walzen von Hohlblöcken Anwendung finden.The invention relates to a method for the oblique rolling of cylindrical products on a rolling mill whose rolling caliber is formed by three obliquely mounted, arranged circumferentially symmetrical to the roll axis rollers, each of which via a draw-in, as a so-called shoulder (calibration to Assel) executed working part , in which the essential transformation takes place, and has a calibration part. The invention presented here can be used for the oblique rolling of solid, preferably continuously cast and / or non-preformed blanks as well as for the rolling of hollow blocks.
Das von Walter Assel entwickelte Schrägwalzverfahren ist weithin bekannt und hat sich bei der Produktion von Wälzlager- und dickwandigen Drehteilrohren durchgesetzt. Im Assel-Prozess wird der auf Walztemperatur erwärmte metallische zylinderförmige Dickwand-Hohlblock mittels einer Vorschubeinrichtung dem Schrägwalzwerk zugeführt und durch drei um 120° gegeneinander versetzte Walzen an der Außenfläche verformt. Die Schrägstellung der Walzen relativ zur Walzachse bewirkt eine axiale Fortbewegung des Hohlblockes mit einem Wert, der durch den Vorschubwinkel der Walzen bestimmt wird. Unter der Einwirkung der rotierenden Walzen durchläuft der Hohlblock auf einer schraubenförmigen Bahn verschiedene Zonen des Walzkalibers, in denen die Umformbedingungen durch die Kalibrierung der Walze bestimmt werden.The Schrägwalzverfahren developed by Walter Assel is well known and has prevailed in the production of rolling bearing and thick-walled rotary part tubes. In the Assel process, the metallic cylinder-shaped thick-wall hollow block heated to rolling temperature is fed to the cross-rolling mill by means of a feed device and deformed on the outer surface by three rolls offset by 120 ° from one another. The inclination of the rollers relative to the rolling axis causes an axial movement of the hollow block with a value which is determined by the feed angle of the rollers. Under the action of the rotating rollers, the hollow block traverses on a helical path various zones of the rolling caliber in which the forming conditions are determined by the calibration of the roller.
Beim Schrägwalzen wird eine Walzenkalibrierung verwendet, welche, funktionsbezogen, aus dem Einzugs-, dem Arbeits- und dem Kalibrierbereich besteht. Die aus den einzelnen Teilen der Walze gebildeten Umformzonen des Walzkalibers unterscheiden sich voneinander durch den Neigungswinkel der Mantellinie des jeweiligen Walzenteils zur Walzenachse (Konizität der Zone) und durch die Länge der Zone. Charakteristisch für das Assel-Verfahren ist die Verwendung des Arbeitsteils der Walze in Form einer Schulter, wo in einem begrenzten Teil der Walze eine erhebliche Veränderung des Walzendurchmessers erfolgt. Hierbei ist die hauptsächliche Umformung des Hohlblockes auf die enge Zone des Walzkalibers konzentriert, wodurch ein hoher Streckfaktor erreicht wird.In the case of skew rolling, a roll calibration is used which, functionally, consists of the intake, the working and the calibration region. The forming of the rolling caliber formed from the individual parts of the roller differ from each other by the inclination angle of the generatrix of the respective roller part to the roller axis (conicity of the zone) and by the length of the zone. Characteristic of the Assel method is the use of the working part of the roller in the form of a shoulder, where in a limited part of the roller there is a considerable change in the roller diameter. Here, the main deformation of the hollow block is concentrated on the narrow zone of the rolling caliber, whereby a high yield factor is achieved.
Um die erforderlichen Umformbedingungen zu ermöglichen, wird der Neigungswinkel der Mantellinie des Walzen-Arbeitsteils zur Walzachse wesentlich größer als der Grenzwinkel αG zwischen der Walzen-Mantellinie und der Walzachse ausgeführt, bei dem sich die Bedingungen für das axiale Greifen des Rohlings durch die Walzen nicht mehr erfüllen. Aus diesem Grunde werden im Arbeitsteil der Walze die Voraussetzungen für den axialen Einzug nicht eingehalten. Beim klassischen Assel-Prozess erfolgt das primäre Greifen des Rohlings durch die Walzen im Einzugteil, der sich vor dem Arbeitsteil befindet. Auf der Kontaktfläche des Walzen-Einzugteils bilden und akkumulieren sich hierbei infolge der Umformung des Rohlings Reibungskräfte, deren Gesamt-Axialkomponente die Einstoßkraft aufbringt, die sowohl für die Gewährleistung der Stabilität des sekundären Greifens, welches mit der Überwindung der frontalen Gegenkraft der Schulter im Zusammenhang steht, als auch für das Durchlaufen der stationären Phase des Prozesses erforderlich ist. Außerdem gewährleistet die Projektion der Reibungskräfte auf die Drehrichtung des Rohlings (tangentiale Richtung), dass die Bedingung für die Rotation des im Walzvorgang befindlichen Rohlings erfüllt wird.In order to enable the required forming conditions, the inclination angle of the surface line of the roll working member to the rolling axis is made substantially larger than the critical angle α G between the roll generating line and the rolling axis, in which the conditions for the axial gripping of the blank by the rolls are not to fulfill more. For this reason, the requirements for the axial intake are not met in the working part of the roller. In the classic Assel process, the primary gripping of the blank takes place through the rollers in the draw-in part, which is located in front of the working part. On the contact surface of the roll pull-in part, as a result of the deformation of the blank, frictional forces form and accumulate, the total axial component of which applies the push-in force which is both for ensuring the stability of the secondary grip which is associated with overcoming the frontal counterforce of the shoulder , as well as for passing through the stationary phase of the process is required. In addition, the projection of the frictional forces on the direction of rotation of the blank (tangential direction) ensures that the condition for the rotation of the blank being rolled is satisfied.
Ist der Wert der im Arbeitsteil der Walze erfolgenden radialen Umformung hoch, fließt ein wesentlicher Anteil des in Umformung begriffenen Metalls in tangentiale Richtung, was im Walzenzwischenraum eine Vergrößerung des Hohlblock-Umfanges, d. h. eine Erweiterung, und eine Verdickung der Hohlblockwand bewirkt. Der Kalibrierteil der Walze setzt sich üblicherweise aus zwei Abschnitten zusammen: dem Abschnitt für die Ausgleichung der Wanddickenungleichmäßigkeit des gewalzten Hohlblockes und dem Abschnitt für die Ausgleichung seiner Umfangsovalität.If the value of the radial deformation taking place in the working part of the roll is high, a substantial proportion of the metal being formed is flowing in the tangential direction, which in the rolling space increases the hollow block circumference, ie. H. an extension, and thickening of the hollow block wall causes. The calibration part of the roll usually consists of two sections: the section for the compensation of the wall thickness nonuniformity of the rolled hollow block and the section for the adjustment of its circumferential ovality.
Bei der stetigen Verbesserung des Assel-Prozesses wird hauptsächlich das Ziel verfolgt, das Problem zu beseitigen, welches mit der Bildung von dreieckförmigen Trichtern zusammenhängt. In der stationären Phase des Prozesses wirkt das dahinterliegende nicht reduzierte Rohrmaterial der Trichterbildung entgegen. Beim Walzen des hinteren Teils von Hohlblöcken, besonders bei dünnwandigen Luppen, verstärkt sich die Tendenz zur Trichterbildung, weil sich nicht mehr genügend umzuformendes Material im Einlaufkonus des Asselwalzwerkes befindet.The constant improvement of the Assel process is mainly aimed at eliminating the problem associated with the formation of triangular funnels. In the stationary phase of the process, the underlying unreduced tube material counteracts funnel formation. When rolling the rear part of hollow blocks, especially in thin-walled Luppen, the tendency for funneling, because there is not enough material to be reshaped in the inlet cone of the Assel mill.
Während das Metall den Einzugteil der Walze verlässt, verringern sich außerdem, bis hin zum völligen Verschwinden, Länge und Kontaktfläche des Metalls und infolgedessen auch der Wert der in diesem Bereich wirkenden Reibungskräfte. Daher wird die weitere Erfüllung der Bedingungen für eine axiale Fortbewegung und Rotation des im Arbeitsteil gewalzten hinteren Hohlblockendes vorwiegend durch die Kontaktkräfte gewährleistet, die im Kalibrierteil auftreten. Die in diesem Stadium entstehende erhebliche Umfangserweiterung des im Walzprozess befindlichen hinteren Hohlblockendes führt zu einer starken Verbreiterung der Kontaktfläche im Arbeitsteil bzw. im Kalibrierteil, wodurch die Erfüllung der Bedingungen für eine Rotation des im Walzprozess befindlichen Hohlblocks erschwert wird. Bei Erreichen einer kritischen Trichtergröße werden die Bedingungen für die Rotation nicht mehr erfüllt. Es kommt zu einem Materialstau in den freien Räumen zwischen den drei Walzen, der zum Blockieren der Längsvorschubbewegung führen kann.In addition, as the metal leaves the draw-in portion of the roll, the total disappearance, length and contact area of the metal and, consequently, the value of frictional forces acting in that area are also reduced. Therefore, the further fulfillment of the conditions for axial movement and rotation of the rolled in the working part rear end of the hollow block is mainly ensured by the contact forces that occur in the calibration. The considerable increase in circumference of the rear hollow block end located in this stage leads to a considerable broadening of the contact surface in the working part or in the calibration part, which makes it difficult to fulfill the conditions for a rotation of the hollow block located in the rolling process. When a critical funnel size is reached, the conditions for the rotation are no longer met. It comes to a jam in the spaces between the three rollers, which can lead to blocking the longitudinal feed movement.
Dabei kann die Luppe im Asselwalzwerk stecken bleiben, so dass ein Öffnen der Walzen erforderlich ist. Dieser Nachteil bedeutet eine Einschränkung für die Anwendung des Assel-Prozesses bei der Produktion von dünnwandigen Rohren.In this case, the billet can get stuck in the Assel mill, so that an opening of the rollers is required. This disadvantage is a limitation for the use of the Assel process in the production of thin-walled pipes.
Mit der Zielsetzung einer Lösung des oben beschriebenen Problems wurde im Rahmen der Erfindung
Auch ist in der bekannten Erfindung
Die Verwendung des Hohlblockes mit den beiden reduzierten Enden erlaubt, die Endverluste des Metalls wesentlich zu verringern, die Pilgergerüstleistung zu vergrößern und die Arbeit der Pilgerwalzen in den Anfangs- und Endphasen des Prozesses zu erleichtern.The use of the hollow block with the two reduced ends allows to substantially reduce the end losses of the metal, to increase the pilgrimage performance and to facilitate the work of the pilgrim rollers in the initial and final stages of the process.
Es ist ein Verfahren (
In der bekannten Erfindung
Am nächsten kommt der vorliegenden Erfindung das bekannte Verfahren des Schrägwalzens (s.
Mit der Zielsetzung, die erhöhte Ovalität des im Walzprozess befindlichen zylindrischen Erzeugnisses zu beseitigen, die unter der Einwirkung großer Einzelabnahmen sowie infolge des bei großen Walzenvorschubwinkeln vorhandenen hohen Metall-Axialvorschubes im Stauchteil entsteht, wird in dem bekannten Verfahren vorgeschlagen, für den Kalibrierabschnitt der Walze eine Länge zu wählen, die innerhalb des Bereiches (0,3 bis 0,6) der Gesamtlänge der Formänderungszone liegt.With the objective of eliminating the increased ovality of the cylindrical product in the rolling process, which arises under the action of large individual decreases and as a result of existing at large roll feed angles high metal axial feed in the compression part, is proposed in the known method, for the calibration of the roller a Length to be within the range (0.3 to 0.6) of the total length of the strain zone.
Gemäß den beigefügten Zeichnungen und der Patentschrift wird für die Umsetzung des hier erwähnten Walzverfahrens eine Walzenkalibrierung verwendet, die bezüglich ihrer Funktionsmerkmale der Walzenkalibrierung beim Assel-Verfahren gleichkommt.According to the accompanying drawings and patent specification, roll calibration is used for the implementation of the rolling process mentioned here, which in terms of its functional properties is equivalent to roll calibration in the Assel process.
Die betrachteten Verfahren haben, wie auch andere bekannte Verfahren des Schrägwalzens im Walzwerk mit Schulterkalibrierung der Walzen, einen erheblichen verfahrenstechnischen Mangel, der mit den spezifischen Umformbedingungen im Schrägwalzwerk im Zusammenhang steht. Die Wirkung der axialen Einstoßkraft, die im Einzugteil der Walze entsteht und erforderlich ist, um die Bedingungen des primären und sekundären Greifens im Walzwerk mit Schulterkalibrierung der Walzen zu erfüllen, hat zur Folge, dass die Umformung des Rohlings im Arbeitsteil der Walzen unter intensivem axialem Druck und folglich unter zweiachsiger Druckspannung erfolgt: in radialer und axialer Richtung. Ein solcher Umformzustand des Rohlings im Arbeitsteil der Walze in Kombination mit offenem Kaliberteil im Walzenzwischenraum hat zur Folge, dass ein beträchtlicher Teil gestauchten Metalls in tangentiale Richtung fließt. Beim Walzen eines massiven Rohlings führt dies zu einer erhöhten Ovalität des Rohling-Querschnitts im Arbeitsteil der Walze, – beim Walzen eines Hohlblocks erfolgt eine Umfangsvergrößerung desselben, und es erwächst eine gesteigerte Neigung zur Trichterbildung. Als Konsequenz hieraus ergeben sich eine Verringerung der Streckfähigkeit des Walzwerkes sowie erhöhte Energiekosten beim Walzen.The methods under consideration, as well as other known methods of cross roll rolling in the mill with shoulder calendering, have a significant procedural deficiency associated with the specific forming conditions in the cross rolling mill. The effect of the axial butting force, which arises in the draw-in part of the roll and is required to meet the conditions of primary and secondary gripping in rolling with shoulder calibration of the rolls, has the consequence that the deformation of the blank in the working part of the rolls under intense axial pressure and consequently under biaxial compressive stress: in the radial and axial directions. Such a forming state of the blank in the working part of the roller in combination with open caliber part in the rolling gap has the consequence that a considerable part of compressed metal flows in the tangential direction. When rolling a solid blank, this leads to an increased ovality of the blank cross-section in the working part of the roller, - when rolling a hollow block is an enlargement of the same, and there is an increased tendency for funneling. As a consequence, there is a reduction in the stretchability of the rolling mill and increased energy costs during rolling.
Ein weiterer Nachteil des Schrägwalzverfahrens im Walzwerk mit Schulterkalibrierung der Walzen besteht in der konstanten Höhe der Schulter im Arbeitsteil, bei der von vornherein der Abnahmewert für den Außendurchmesser des im Walzprozess befindlichen Rohwalzgutes vorgegeben wird. Damit ist das Sortiment der Erzeugnisse, die mit einer einzigen Walzenkalibrierungsgröße gewalzt werden können, begrenzt. Um das Sortiment der zu walzenden Erzeugnisse zu erweitern, nimmt man in der Praxis Rohlinge mit verschieden Außendurchmessern, vergrößert die Anzahl der Walzensätze mit verschiedenen Schulterhöhen, und beim Walzen von Hohlblöcken wird zudem der Werkzeugpark mit Dornen verschiedener Durchmesser erweitert. Dieser Nachteil schränkt das auf einem Walzwerk bearbeitbare Sortiment stark ein, begrenzt die Flexibilität des Walzwerkes und bringt eine Steigerung der Produktionskosten mit sich.Another disadvantage of the cross rolling method in the rolling mill with shoulder calibration of the rollers is the constant height of the shoulder in the working part, in which the decrease in the outside diameter of the rough rolling stock in the rolling process is specified from the outset. This limits the range of products that can be rolled with a single roll calibration size. In order to expand the assortment of products to be rolled, one takes in practice blanks with different outer diameters, increases the number of sets of rollers with different shoulder heights, and when rolling hollow blocks, the tool park is also expanded with thorns of different diameters. This drawback severely restricts the millable range, limits the flexibility of the mill, and increases production costs.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Absicht zugrunde, die oben aufgeführten Nachteile mittels Entwicklung eines neuen Schrägwalzverfahrens, welches sich durch signifikante Veränderung der Umformbedingungen für das Rohwalzgut beim Walzen im Walzwerk mit Schulterkalibrierung der Walzen auszeichnet, zu beseitigen.The present invention is based on the intention of eliminating the above-mentioned disadvantages by developing a new cross-rolling process, which is characterized by a significant change in the forming conditions for the rolled stock during rolling in the rolling shoulder with shoulder calibration of the rolls.
Das gesetzte Ziel ist dadurch zu erreichen, dass beim Verfahren zum Schrägwalzen von zylindrischen Erzeugnissen, bei dem der Rohling mit einem reduzierten Vorderteil (
Die Umsetzung des hier vorgestellten Schrägwalzverfahrens und der zu dessen Erweiterung dienenden Anspruchspunkte wird mittels der beigefügten Zeichnungen und der anschließenden Beschreibung der vorgestellten Verfahrenstechnik am Beispiel des Walzens von massiven Rohlingen erläutert.The implementation of the here presented Schrägwalzverfahrens and serving to its extension claims is by means of the accompanying drawings and the subsequent description of the presented process engineering explained using the example of rolling solid blanks.
Hierbei ist in
Wie in
Die Walzenteile bilden die entsprechenden Umformzonen des Walzkalibers: die Kaliberarbeitszone (K1) und die Kalibereinzugzone (K2), deren Lage in
Der Walzprozess nach Anspruch 1 der Erfindung läuft wie folgt ab (s.
Wie in
In der ersten Etappe des Greifens wird nur der reduzierte Vorderteil (
Im Unterschied zu den bekannten produktionstechnischen Lösungen kommen in dem hier vorgestellten Schrägwalzverfahren infolge der Anordnung des Walzen-Arbeitsteils (
Hierbei spielt sich die wesentliche Umformung des Rohlings (
In der stationären Prozessphase (s.
Diese substantielle Änderung der Umformbedingungen in einem Bereich, in dem die Hauptabnahme des Rohlings erfolgt, eröffnet die Möglichkeit, die Kraftbelastung auf die Arbeitswalzen deutlich zu verringern, deren Einsatzfähigkeit zu steigern und die Energiekosten beim Walzen zu senken.This substantial change in forming conditions in an area where the main stock removal of the blank is made, opens up the possibility of significantly reducing the load on the work rolls, increasing their usability and reducing the energy cost of rolling.
Generell kann hierdurch ein Massivrohling mit größerer Streckung gewalzt werden, und bei der Herstellung von Rohren auf der Walzstraße mit einem Asselwalzwerk kann der Arbeitsbereich durch eine Fertigung von dünnwandigen, hochpräzisen Rohren wesentlich erweitert werden.In general, this can be used to roll a solid blank with greater elongation, and in the production of tubes on the rolling line with an Assel mill, the working range can be substantially increased by producing thin-walled, high-precision tubes.
Mit der Anordnung des Walzen-Arbeitsteils vor dem Einzugteil sind die oben aufgeführten Mängel des Schrägwalzwerkes, die mit der ursprünglich vorgegebenen konstanten Schulterhöhe zusammenhängen, beseitigt. Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird sowohl durch Veränderung des Kaliberdurchmessers DK im Querschnitt des hohen Punktes (s.
Aufgrund der erwähnten Möglichkeit einer Einwirkung auf die Verfahrensweise der Rohlingsumformung bietet sich die Gelegenheit, unter Verwendung eines Walzensatzes mit einer einzigen Kalibergröße die Flexibilität des Walzwerkes erheblich zu steigern, das Sortiment der zu walzenden Erzeugnisse zu erweitern und die Produktionskosten zu senken.Due to the aforementioned possibility of influencing the process of blank forming, the opportunity arises to significantly increase the flexibility of the rolling mill, to expand the range of products to be rolled and to reduce the production costs by using a set of rolls with a single caliber.
Der Durchmesserabnahmewert Δd2 des zu walzenden Rohlings (
Das hier vorgestellte Schrägwalzverfahren ist bei einer bestimmten Kombination der geometrischen Abmessungen des reduzierten Rohlingsvorderteils realisierbar. Der Durchmesser des reduzierten Vorderteils (
- DK
- – der Kaliberdurchmesser des Walzwerkes, der für das zu walzenden Erzeugnis im Querschnitt des hohen Punktes einzustellen ist;
- Δd2
- – der ursprünglich gewählte Durchmesserabnahmewert des zu walzende Erzeugnisses über die Länge der Kalibereinzugzone (K2)
- D K
- - the caliber diameter of the rolling mill to be set for the product to be rolled in the cross section of the high point;
- Δd 2
- The originally selected diameter reduction value of the product to be rolled over the length of the caliber intake zone (K 2 )
Der genannte Bereich für die Wahl des Durchmessers des reduzierten Vorderteils (
Im Zusammenhang mit der Einhaltung der Bedingungen für das sekundäre axiale Greifen des Rohlings (
Zwischen dem reduzierten Vorderteil (
Die Wahl des Proportionalitätskoeffizienten aus dem Bereich zwischen 0,7 und 1,2 für die Bestimmung der Länge des reduzierten Vorderteils (
Mit einer prinzipiellen Änderung des Metallumformkonzeptes, wie sie bei dem hier dargestellten Schrägwalzverfahren realisiert wird, wird die Möglichkeit geschaffen, durch Wahl des Mantellinienneigungswinkels α1, abhängig von den physikalischen Eigenschaften des zu walzenden Metalls und der Abmessungspalette des Sortiments, optimale Umformbedingungen einzustellen. Bei gleichen sonstigen Bedingungen (physikalische und geometrische Rohlingsparameter, erforderliche Abnahme, Erhitzungstemperatur etc.) ändert sich mit Änderung des Winkels α1 auch die frontale Gegenkraft der Schulter – F1, und der Walzprozess erfolgt mit einer axialen Zugkraft von anderer Größe. Falls ein Mantellinienneigungswinkel α1 mit einem Wert gewählt wird, der größer als die Obergrenze des Bereiches (von 20° bis 45°) ist, führt dies zu erschwerten Bedingungen für das sekundäre axiale Greifen des Rohlings (
Für die Wahl des Winkels α2 – Mantellinienneigungswinkel des Einzugteils (
Das Schema der auf die Kontaktfläche der verschiedenen Walzenteile einwirkenden Kräfte, welches in dem vorgestellten Schrägwalzverfahren realisiert ist, führt dazu, dass im Querschnitt des umzuformenden Rohlings (
Der technologische Vorteil des vorgestellten Schrägwalzverfahrens kann in seiner Nutzwirkung noch durch Anspruch 2 erweitert werden, gemäß welchem auf jeder der Walzen (
Der Wert des Grenzwinkels αG ist u. a. abhängig von der Qualität der Walzenoberfläche, dem Wert des Walzenvorschubwinkels, der Anzahl der Walzen, den physikalischen Eigenschaften des Rohlings, der Temperaturführung beim Walzen. Beim Walzen auf Dreiwalzen-Walzwerken liegt der Wert dieses Winkels praktisch in den Grenzen zwischen 14 und 16 Grad, was durch den oben aufgeführten Bereich abgedeckt wird. Bei einer Gleichwertigkeit α3 = αG erfolgt die Umformung des Rohlings (
Bei Ausführung einer Kaliberstauchzone (K3) verringert sich die Durchmesserabnahme des Rohlings (
Der Durchmesserabnahmewert Δd3 des zu walzenden Rohlings (
Bei Überschreiten der Obergrenze des oben aufgezeigten Bereiches schwächt sich das Niveau der im Walzkaliber zur Wirkung kommenden axialen Zugspannung σz ab, und dies ist der technologischen Effektivität des hier vorgestellten Schrägwalzverfahrens abträglich. Wird die Untergrenze des besagten Bereiches unterschritten, verliert, bei gleichzeitiger erschwerter Walzenkalibrierung, die Ausführung eines zusätzlichen Stauchabschnittes ihren technologischen Sinn.When the upper limit of the above-indicated range is exceeded, the level of the axial tensile stress σ z coming into effect in the rolling caliber weakens, and this is detrimental to the technological effectiveness of the cross rolling process presented here. If the lower limit of the said range is exceeded, the execution of an additional compression portion loses its technological meaning, while at the same time making difficult roller calibration.
Bei einer Realisierung des Schrägwalzverfahrens unter Beachtung der Ansprüche 1 und 2 der hier vorgestellten Erfindung erfolgen alle Stadien des Prozesses (die Phase, in der die Umformzonen des Walzkalibers mit Metall befüllt werden, die stationäre Phase des Walzprozesses und die Phase, in der das gewalzte Erzeugnis den Kaliber verlässt) unter Einwirkung der Walzen (
Gemäß Anspruch 3 der Erfindung erfolgt die Phase der Metallbefüllung des Walzkalibers mit Hilfe einer hydraulischen oder elektromechanischen Vorschubeinrichtung (
Hierbei wird gewährleistet, dass die Einführung des Rohlings (
In
Bei einer Realisierung des Schrägwalzverfahrens nach Anspruch 3 gelten geringere Anforderungen an die Präzision der geometrischen Parameter des reduzierten Vorderteils (
Einen wichtigen Einfluss auf die Auswahl der axialen Einführgeschwindigkeit VE bei der Einführung des Rohlings (
Das vorgestellte Schrägwalzverfahren kann in Schrägwalzwerken verschiedener Bauarten zur Anwendung kommen: in Walzwerken mit Tonnenwalzen, die zur Walzachse nur um den Vorschubwinkel eingestellt sind, sowie in Walzwerken mit Kegelwalzen, die zur Walzachse zusätzlich unter einem Spreizwinkel geneigt sind, der sowohl eine divergente als auch eine konvergente Anordnung der Walzenachse zur Walzachse ermöglicht.The proposed cross rolling method can be used in cross rolling mills of various types: in rolling mills with barrel rollers, which are adjusted to the rolling axis only by the feed angle, and in rolling mills with tapered rollers, which are additionally inclined to the rolling axis at a spread angle, both a divergent and a allows convergent arrangement of the roll axis to the rolling axis.
Das vorgestellte Verfahren kann effektive Anwendung in einem Planetenschrägwalzwerk (PSW) finden. Ein wichtiger technologischer Vorteil dieses Walzwerkes besteht darin, dass ein nicht rotierender Rohling gewalzt wird. Die hohe Streckung der im Walzprozess befindlichen Erzeugnisse wird im PSW durch die Verwendung von konvergent zur Walzachse angeordneten Walzen und durch einen großen Spreizwinkel erreicht. Bei einer solchen Einstellung ist eine signifikante Verringerung des Walzendurchmessers in Walzrichtung festzustellen, was einen äußerst hohen Verschleiß desjenigen Walzenteils zur Folge hat, auf welchem der Kalibrierabschnitt ausgeführt ist, der für die Genauigkeit der geometrischen Abmessungen des gewalzten Erzeugnisses zuständig ist.The presented process can find effective application in a planetary cross rolling mill (PSW). An important technological advantage of this rolling mill is that a non-rotating blank is rolled. The high elongation of the products in the rolling process is achieved in the PSW by the use of rollers arranged convergently with the rolling axis and by a large spread angle. With such a setting, a significant reduction of the roll diameter in the rolling direction is observed, which results in extremely high wear of that roll part on which the calibrating section is made, which is responsible for the accuracy of the geometrical dimensions of the rolled product.
Der erhöhte Verschleiß der PSW-Walzen hängt auch mit der beachtlichen Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit über die Länge der Walze zusammen; dieser Umstand führt zu einem starken Schlupf des im Umformprozess begriffenen Metalls auf der Kontaktfläche und steigert die Energieintensität des Prozesses. Diese Nachteile sind der Grund dafür, dass eine breit angelegte Nutzung des Planetenschrägwalzwerkes in der Metallurgie nicht festzustellen ist. Ein Anwendungsbereich ist das Walzen von Rohlingen aus leicht schmelzenden Buntmetallen und Legierungen, z. B. aus Kupfer. Mit dem vorgestellten Verfahren lässt sich der für das PSW charakteristische Streckgrad der im Walzprozess befindlichen Erzeugnisse erreichen, indem Arbeitswalzen verwendet werden, bei denen der Absolutwert des Spreizwinkels nach ausschließlich konstruktivem Ermessen festgelegt und aus dem Bereich zwischen 0 und 55° gewählt wird. Wird die vorgestellte Erfindung in einem PSW realisiert, ist ebenfalls die Möglichkeit gegeben, zylindrische Erzeugnisse aus einem Rohling zu walzen, dessen Querschnitt ein Mehrkantprofil darstellt, bis hin zum Quadrat mit abgerundeten Ecken.The increased wear of the PSW rolls is also related to the considerable change in peripheral speed along the length of the roll; this circumstance leads to a strong slippage of the forming metal on the contact surface and increases the energy intensity of the process. These disadvantages are the reason that a widespread use of the planetary cross rolling mill in metallurgy can not be determined. One area of application is the rolling of blanks made of easily melting non-ferrous metals and alloys, eg. B. of copper. The proposed method achieves the PSW's characteristic degree of stretching of the products in the rolling process by using work rolls in which the absolute value of the spread angle is determined according to the design alone and is chosen between 0 and 55 °. If the presented invention realized in a PSW, is also given the opportunity to roll cylindrical products from a blank whose cross-section is a polygonal profile, up to the square with rounded corners.
Das vorgestellte Schrägwalzverfahren zur Herstellung von zylindrischen Erzeugnissen bietet die Möglichkeit, durch Änderung der Umformbedingungen für den Rohling beim Walzen die Streckfähigkeit und das Manövriervermögen eines Walzwerkes deutlich zu steigern, und dies schafft die technologische Grundlage für die Verwendung eines solchen Walzwerkes beim Aufbau von Gieß- und Walzmodulen, die in vorhandenen Unternehmen Stahl- und Walzproduktion miteinander vereinigen.The presented cross-rolling method for the production of cylindrical products offers the possibility of significantly increasing the stretchability and maneuverability of a rolling mill by changing the deformation conditions for the blank during rolling, and this provides the technological basis for the use of such a rolling mill in the construction of casting and Rolling modules that combine steel and rolling production in existing companies.
Die vorgestellte technologische Lösung kann ebenfalls in einem Blockwalzwerk realisiert werden, welches am Anfang einer Rohrwalzstraße steht und aus Chargen stranggegossener Rohwalzerzeugnisse mit begrenztem Außendurchmessersortiment zylindrische Rohlinge mit verschiedenen Durchmessern, wie sie in den jeweiligen Rohrwalztabellen vorgesehen sind, herstellt.The proposed technological solution can also be realized in a block rolling mill, which stands at the beginning of a tube rolling mill and from batches of continuously cast Rohwalzzeugnisse with limited outer diameter range cylindrical blanks with different diameters, as provided in the respective tube rolling tables, produces.
Hiermit wird die Möglichkeit eröffnet, bei der Produktion von Rohren die Abhängigkeit von externen Lieferanten sowie von Marktschwankungen zu verringern, die Übersicht über die Produktionskosten zu verbessern, kleine Serien und schwieriger zu fertigende Sortimente zu übernehmen, die Umformbedingungen auf Walzwerken, die zum Rohrwalzaggregat gehören, zu optimieren und einen hohen Qualitätsstandard der Fertigrohre zu gewährleisten.This opens up the possibility of reducing the dependency on external suppliers and market fluctuations in the production of pipes, improving the overview of production costs, taking over smaller batches and more difficult to produce assortments, the forming conditions on rolling mills belonging to the tube rolling aggregate, to optimize and ensure a high quality standard of the finished pipes.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Walzeroller
- 1111
-
Arbeitsteil der Walze (
1 )Working part of the roller (1 ) - 1212
-
Einzugteil der Walze (
1 )Pull-in part of the roller (1 ) - 1313
-
Stauchabschnitt der Walze (
1 )Upset section of the roller (1 ) - 22
- Rohlingblank
- 2121
-
reduzierter Vorderteil des Rohlings (
2 )reduced front part of the blank (2 ) - 2222
-
Kopplungsteil (zwischen dem reduzierten Vorderteil (
21 ) und dem Hauptteil des Rohlings (2 ))Coupling part (between the reduced front part (21 ) and the main part of the blank (2 )) - 33
- Vorschubeinrichtung (schematische Darstellung)Feed device (schematic representation)
- K1 K 1
- KaliberarbeitszoneCaliber work zone
- K2 K 2
- KalibereinzugzoneCaliber feed zone
- K3 K 3
- KaliberstauchzoneCaliber compression zone
- d2 d 2
-
Durchmesser des Rohlings (
2 )Diameter of the blank (2 ) - dR d R
-
Durchmesser des reduzierten Vorderteils (
21 ) des Rohlings (2 )Diameter of the reduced front part (21 ) of the blank (2 ) - lR l R
-
Länge des reduzierten Vorderteils (
21 ) des Rohlings (2 )Length of the reduced front part (21 ) of the blank (2 ) - DK D K
- Kaliberdurchmesser, der für das zu walzende Erzeugnis im Querschnitt des hohen Punktes einzustellen istCaliber diameter to be set for the product to be rolled in the cross section of the high point
- DK2 D K2
-
Kaliberdurchmesser am Anfang seiner aus dem Einzugteil (
12 ) der Walze (1 ) gebildeten Kalibereinzugzone (K2)Caliber diameter at the beginning of its from the feeder part (12 ) of the roller (1 ) formed caliber intake zone (K 2 ) - LK2 L K2
- Länge der Kalibereinzugzone (K2)Length of the caliber intake zone (K 2 )
- Δd2 Δd 2
- Durchmesserabnahmewert in der Kalibereinzugzone (K2)Diameter removal value in the caliber intake zone (K 2 )
- DK3 D K3
-
Kaliberdurchmesser am Anfang seiner aus dem Stauchabschnitt (
13 ) der Walze (1 ) gebildeten Kaliberstauchzone (K3)Caliber diameter at the beginning of its from the upsetting section (13 ) of the roller (1 ) formed Kaliberstauchzone (K 3 ) - LK3 L K3
- Länge der Kaliberstauchzone (K3)Length of the caliber compression zone (K 3)
- Δd3 Δd 3
- Durchmesserabnahmewert in der Kaliberstauchzone (K3)Diameter reduction value in the caliber compression zone (K 3)
- α1, α2, α3 α 1 , α 2 , α 3
-
Mantellinienneigungswinkel zur Walzachse im Arbeitsteil (
11 ), im Einzugteil (12 ) bzw. im Stauchabschnitt (13 ) der Walze (1 )Mantellinenneigungswinkel to the rolling axis in the working part (11 ), in the feeder (12 ) or in the compression section (13 ) of the roller (1 ) - αG α G
- Grenzwinkelcritical angle
- VE V E
-
Einführgeschwindigkeit des Rohlings (
2 )Insertion speed of the blank (2 ) - V2 V 2
- axiale Geschwindigkeit der hinteren Rohlingsstirnfläche während der stationären Phase des Walzprozessesaxial velocity of the rear blank face during the stationary phase of the rolling process
- F1 F 1
- frontale Gegenkraft der Schulternfrontal counterforce of the shoulders
- F2 F 2
- Zugkrafttraction
- σz σ z
- Zugspannungtension
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-
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