DE102018207908A1 - Stretch reduction mill with improved diameter and wall thickness tolerance - Google Patents
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Abstract
Streckreduzierwalzwerk (1) zur Herstellung nahtloser Rohre (R), das mehrere in einer Förderrichtung (F) der Rohre (R) hintereinander angeordnete Walzgerüste (10) mit jeweils drei im Winkelabstand von 120° angeordneten Walzen (11) aufweist, wobei die Walzgerüste (10) in mindestens zwei Gruppen (A, B) mit jeweils mindestens zwei Walzgerüsten (10) unterteilt sind, die Walzen (11) benachbarter Walzgerüste (10) innerhalb einer Gruppe (A, B) um einen gruppeninternen Winkel αrelativ zueinander verschränkt sind, und die Walzen (11) der Walzgerüste (10) benachbarter Gruppen (A, B) um einen Gruppenwinkel α, der kleiner als der gruppeninterne Winkel αist, relativ zueinander verschränkt sind.Stretch-reducing mill (1) for producing seamless tubes (R), which has a plurality of rolling stands (10) arranged one behind the other in a conveying direction (F) of the tubes (R), each having three rollers (11) arranged at an angular distance of 120 °, the rolling stands ( 10) are subdivided into at least two groups (A, B) each having at least two rolling stands (10), the rolls (11) of adjacent rolling stands (10) within a group (A, B) being interlocked relative to one another by an intra-group angle α, and the rollers (11) of the rolling stands (10) of adjacent groups (A, B) are interlocked relative to one another by a group angle α which is smaller than the group-internal angle α.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Streckreduzierwalzwerk zur Herstellung nahtloser Rohre, das mehrere in einer Förderrichtung der Rohre hintereinander angeordnete Walzgerüste mit jeweils drei im Winkelabstand von 120° angeordneten Walzen aufweist.The invention relates to a stretch reducing mill for the production of seamless tubes, which has a plurality of rolling stands arranged one behind the other in a conveying direction of the tubes, each having three rollers arranged at an angular distance of 120 °.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Bei der Herstellung nahtloser Rohre kommen Streckreduzier- und/oder Maßwalzwerke zum Einsatz, die mehrere in Förderrichtung des Rohrs hintereinander angeordnete Walzgerüste aufweisen. Die Walzgerüste weisen üblicherweise drei Walzen auf, die im Winkelabstand von 120° symmetrisch um das Rohr herum angeordnet sind.In the production of seamless pipes, draft-reducing and / or sizing mills are used which have a plurality of rolling mills arranged one behind the other in the conveying direction of the pipe. The rolling stands usually have three rollers, which are arranged at an angular distance of 120 ° symmetrically around the tube.
Es ist bekannt, benachbarte Walzgerüste relativ zueinander um 60° verschränkt anzuordnen, so dass Abschnitte des zu walzenden Rohrs abwechselnd im Kalibergrund und vom Kalibersprung der Walzen gewalzt werden. So beschreibt die
Speziell bei dickwandigen Rohren in Verbindung mit großen Durchmesserreduktionen kommt es im Streckreduzierwalzwerk aufgrund der ungleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung zwischen Kalibergrund und Kalibersprung der Walzen zu einer ungleichmäßigen Ausbildung des Rohrinneren. Es bildet sich ein polygonartiger Innenquerschnitt senkrecht zur Rohrachse aus. Dieses Phänomen wird auch als „Innenpolygonbildung“ bezeichnet. Wenn das Walzwerk als Ausziehwalzwerk fungiert, kommen erschwerend Temperaturunterschiede aus dem vorhergehenden Streckaggregat hinzu, die ebenfalls unterschiedliche Umformbedingungen zwischen Kalibergrund und Kalibersprung begründen. Dies überlagert die Innenpolygonbildung des nachfolgenden Aggregats und kann den Effekt somit verstärken. Die Innenpolygonbildung ist besonders ausgeprägt, wenn sowohl das Streckaggregat als auch das Ausziehwalzwerk in Dreiwalzenbauweise ausgeführt sind. Eine Vierwalzenbauweise als Alternative kommt zumeist aufgrund des begrenzten Einbauraums für die Walzenlagerungen und der damit einhergehenden geringen Aufnahmefähigkeit der Umformkräfte nicht in Frage.Especially in thick-walled pipes in conjunction with large diameter reductions due to the uneven distribution of velocity between the base of the caliber and the change in the caliber of the rolls in the stretch-reducing mill, an uneven formation of the interior of the pipe occurs. It forms a polygonal inner cross-section perpendicular to the tube axis. This phenomenon is also referred to as "inner polygon formation". If the rolling mill acts as a pullout mill, aggravating temperature differences from the previous pulping aggregate are added, which also give rise to different forming conditions between the base of the caliber and the leap in the caliber. This superimposes the inner polygon formation of the subsequent aggregate and can thus enhance the effect. Inner polygon formation is particularly pronounced when both the stretch aggregate and the pullout mill are three-roll construction. A four-roller construction as an alternative is usually out of the question due to the limited installation space for the roller bearings and the associated low absorption capacity of the forming forces.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Walzqualität eines Streckreduzierwalzwerks zur Herstellung nahtloser Rohre zu verbessern, insbesondere die gewalzten Wanddicken zu vergleichmäßigen.An object of the invention is to improve the rolling quality of a stretch-reducing mill for the production of seamless tubes, in particular to even out the rolled wall thicknesses.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Streckreduzierwalzwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved with a stretch-reducing mill with the features of
Das erfindungsgemäße Streckreduzierwalzwerk dient der Herstellung nahtloser Rohre, vorzugsweise aus einem Metallmaterial. Das „Streckreduzierwalzwerk“ ist hierin als Oberbegriff für Walzwerke zu verstehen, die sowohl eine Reduktion des Außendurchmessers des Rohrs als auch eine Reduktion des Innendurchmessers bewirken, wodurch eine Längung des Rohrs bewirkt wird. Aus diesem Grund ist das Streckreduzierwalzwerk vorzugsweise ein dornloses Walzwerk. Je nach eingestellten Walzendrehzahlen kann auch die Wanddicke des Rohres in gewissem Umfang vergrößert oder verringert werden. Das Streckreduzierwalzwerk weist mehrere in Förderrichtung der Rohre hintereinander angeordnete Walzgerüste mit jeweils drei im Winkelabstand von 120° angeordneten Walzen auf. Die Walzen sind somit symmetrisch um das Rohr herum angeordnet, um von drei Seiten eine Walzkraft auf den Außenumfang des Rohrs auszuüben. Die Walzgerüste sind in mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens zwei Walzgerüsten unterteilt, wobei die Walzen benachbarter Walzgerüste innerhalb einer Gruppe um einen gruppeninternen Winkel relativ zueinander verschränkt sind. Ferner sind die Walzen von Walzgerüsten benachbarter Gruppen um einen Gruppenwinkel, der kleiner als der gruppeninterne Winkel ist, relativ zueinander verschränkt.The stretch-reducing mill according to the invention serves to produce seamless tubes, preferably of a metal material. The "stretch-reducing mill" is to be understood here as a generic term for rolling mills, which cause both a reduction of the outer diameter of the tube and a reduction of the inner diameter, whereby an elongation of the tube is effected. For this reason, the stretch reducing mill is preferably a mandrelless rolling mill. Depending on the set rolling speeds, the wall thickness of the tube can be increased or reduced to some extent. The stretch-reducing mill has a plurality of rolling mills arranged one behind the other in the conveying direction of the tubes, each having three rollers arranged at an angular distance of 120 °. The rollers are thus arranged symmetrically around the tube to exert a rolling force on the outer circumference of the tube from three sides. The rolling stands are subdivided into at least two groups, each with at least two rolling stands, wherein the rolls of adjacent rolling stands within a group are interlocked relative to one another by a group-internal angle. Further, the rolls of stands of adjacent groups are interlocked relative to each other by a group angle smaller than the intra-group angle.
Die Bezeichnungen „Verschränkung“ oder „Schränkung“ umfassen eine relative Verdrehung benachbarter Walzgerüste (analog Gruppen) - genauer gesagt, deren Walzen - um den genannten gruppeninternen Winkel (analog Gruppenwinkel). Da die Walzen jedoch symmetrisch im Winkelabstand von 120° um das Rohr herum angeordnet sind, kann ein Zustand, der einer Verdrehung um einen bestimmten Winkel entspricht, auch durch Drehung um einen oder mehrere andere Winkel erreicht werden. So wird beispielsweise eine Schränkung um 60° auch durch ein Kippen um 180° erzielt. Aus diesem Grund werden hierin die Bezeichnungen „Verschränkung“ oder „Schränkung“ um einen Winkel verwendet, um eine Verdrehung sowohl um diesen Winkel als auch um alle äquivalenten Winkel zu bezeichnen. Die Verdrehung kann in Bezug auf die Walzrichtung sowohl im Uhrzeigersinn als gegen den Uhrzeigersinn erfolgen.The terms "entanglement" or "offset" encompass a relative rotation of adjacent rolling stands (analogous to groups) - more precisely, their rolls - around said group-internal angle (analogous to group angle). However, since the rolls are arranged symmetrically about the pipe at an angular interval of 120 °, a condition corresponding to a rotation by a certain angle can be obtained by rotating at one or more other angles. For example, a 60 ° tilt is achieved by tilting by 180 °. For this reason, the terms "entanglement" or "skew" are used herein to denote a twist both at and around this angle to denote all equivalent angles. The twisting can be done with respect to the rolling direction both clockwise and counterclockwise.
Erfindungsgemäß sind die Walzgerüste gruppenbezogen verschränkt, um einen Gruppenwinkel, der kleiner als der gruppeninterne Winkel ist. Durch eine derartige Schränkung wird die Innenpolygonbildung einer Gruppe mit einer um den Gruppenwinkel geneigten Innenpolygonbildung der nachfolgenden Gruppe überlagert. Auf diese Weise wird die Annäherung an einen kreisförmigen Innenquerschnitt des Rohrs verbessert. Eine weitere technische Wirkung besteht darin, dass durch die gruppenweise Winkelversetzung der Walzen der Temperaturausgleich im Rohr, sofern ein Temperaturgradient entlang der Radialrichtung des Rohrs vorliegt, verbessert wird. Beide Wirkungen tragen zur Vergleichmäßigung der gewalzten Wanddicken und damit zur Verbesserung der Walzqualität beim Walzen nahtloser Rohre bei.According to the invention, the rolling stands are interlocked group-wise, to a group angle which is smaller than the intra-group angle. By such a restriction, the Innenpolygonbildung a group is superimposed with an inclined by the group angle Innenpolygonbildung the following group. In this way, the approach to a circular inner cross section of the tube is improved. Another technical effect is that by the groupwise angular displacement of the rollers, the temperature compensation in the pipe, if a temperature gradient along the radial direction of the tube is present, is improved. Both effects contribute to the homogenization of the rolled wall thicknesses and thus to the improvement of the rolling quality when rolling seamless pipes.
Vorzugsweise beträgt der gruppeninterne Winkel 60°, wodurch Abschnitte des Rohrs alternierend im Kalibergrund oder vom Kalibersprung gewalzt werden. Dadurch wird die Wanddickenausprägung gruppenintern verbessert.Preferably, the intra-group angle is 60 °, whereby portions of the tube are rolled alternately in the caliber base or by the caliber jump. As a result, the wall thickness characteristic is improved within the group.
Vorzugsweise beträgt der Gruppenwinkel 60°/n, wobei n eine Ganzzahl größer 1, d.h. n=2, 3, 4 ..., ist. Vorzugsweise beträgt der Gruppenwinkel 30°. Durch eine derartige Schränkung wird die Innenpolygonbildung einer ersten Gruppe mit einer um 30° geneigten Innenpolygonbildung einer nachfolgenden zweiten Gruppe überlagert. Es wird ein dodekaederförmiges Innenpolygon erzeugt, dessen Abweichungen zwischen einer maximalen Wanddicke und einer minimalen Wanddicke gegenüber einem sechseckförmigen Polygon deutlich reduziert sind. Preferably, the group angle is 60 ° / n, where n is an integer greater than 1, i. n = 2, 3, 4 ..., is. Preferably, the group angle is 30 °. By such a restriction, the Innenpolygonbildung a first group is superimposed with a 30 ° inclined Innenpolygonbildung a subsequent second group. A dodecahedron-shaped inner polygon is produced whose deviations between a maximum wall thickness and a minimum wall thickness are significantly reduced compared to a hexagonal polygon.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Walzenanzahl pro Kaliber prinzipiell von „drei“ abweichen kann, insbesondere kommen vier Walzen pro Kaliber in Frage, auch wenn dies in der Praxis eher die Ausnahme ist. Im Falle von vier Walzen pro Kaliber beträgt der gruppeninterne Winkel vorzugsweise 45° und der Gruppenwinkel vorzugsweise 45°/n, wobei n eine Ganzzahl größer als 1, d.h. n=2, 3, 4 ..., ist.It should be noted that the number of rolls per caliber may differ in principle from "three", in particular, four rolls per caliber in question, even if this is rather the exception in practice. In the case of four rolls per caliber, the intra-group angle is preferably 45 ° and the group angle is preferably 45 ° / n, where n is an integer greater than 1, i. n = 2, 3, 4 ..., is.
Vorzugsweise weisen die Walzen der gruppenbezogenen Walzgerüste eine von der Kreisform abweichende Kaliberform auf. Auf diese Weise lässt sich verhindern, dass Material in den Spalt zwischen den Walzen eintritt, wodurch die Oberfläche des Walzguts beschädigt werden könnte.The rolls of the group-related rolling stands preferably have a caliber shape deviating from the circular shape. In this way, it is possible to prevent material from entering the nip between the rolls, which could damage the surface of the rolling stock.
Vorzugsweise ist zwischen zwei Gruppen (in Förderrichtung des Rohrs gesehen) mindestens ein neutrales Walzgerüst mit jeweils drei im Winkelabstand von 120° angeordneten Walzen vorgesehen, deren Kaliberform einem auf das Rohr wirkenden Torsionsmoment entgegenwirken. Das neutrale Walzgerüst dient somit dazu, ein Verdrehen des Rohrs zwischen zwei benachbarten Gruppen zu vermeiden. Die Ursache für ein etwaiges Verdrehen des Rohrs liegt darin, dass insbesondere im Falle nicht-kreisförmiger Kaliber ein Torsionsmoment auf das Rohr um die eigene Achse wirken kann, wenn eine gruppenbezogene Schränkung angewendet wird. Um einer solchen Torsionsneigung entgegenzuwirken, wird vorzugsweise zumindest ein neutrales Walzgerüst zwischen benachbarte Gruppen geschaltet. Ein neutrales Walzgerüst kann etwa dadurch gekennzeichnet sein, dass seine Kaliberform eine geringere Abweichung von der Kreisrundform hat, als die der anderen Gerüste und/oder die Durchmesserabnahme relativ zu den anderen Gerüsten verringert ist. Vorzugsweise weisen die Walzen des einen oder der mehreren neutralen Walzgerüste eine kreisrunde oder annähernd kreisrunde Kaliberform auf.Preferably, between two groups (viewed in the conveying direction of the tube) at least one neutral rolling mill is provided, each with three rollers arranged at an angular distance of 120 °, the caliber shape of which counteracts a torsional moment acting on the pipe. The neutral mill stand thus serves to avoid twisting of the pipe between two adjacent groups. The reason for a possible twisting of the tube is that, in particular in the case of non-circular caliber, a torsion moment can act on the tube about its own axis if a group-related setting is applied. In order to counteract such a tendency to torsion, at least one neutral roll stand is preferably connected between adjacent groups. A neutral rolling mill may be characterized, for example, by the fact that its caliber shape has a smaller deviation from the circular shape than that of the other stands and / or the decrease in diameter relative to the other stands. Preferably, the rolls of the one or more neutral rolling stands have a circular or approximately circular caliber shape.
Das eine bzw. die mehreren neutralen Walzgerüste bilden vorzugsweise keine eigenständige(n) Gruppe(n), vielmehr sind sie vorzugsweise vollständig oder zumindest teilweise baulicher Bestandteil der oben definierten Gruppen, etwa der jeweils in Förderrichtung stromaufwärts gelegenen Gruppe. Sofern nicht alle neutralen Walzgerüste, die zum Übergang zwischen zwei Gruppen gehören, Bestandteil der stromaufwärts gelegenen Gruppe sind, gehören die übrigen neutralen Walzgerüste baulich vorzugsweise der stromabwärts gelegenen Gruppe an. Auf diese Weise kann eine bauliche Sonderlösung vermieden werden.The one or more neutral rolling mills preferably do not form a separate group (s), but rather are preferably completely or at least partially structural components of the groups defined above, such as the upstream group in each case. Unless all of the neutral rolling stands belonging to the transition between two groups are part of the upstream group, the remaining neutral rolling stands are structurally preferred to the downstream group. In this way, a special construction solution can be avoided.
Die Größe der Gruppen, d.h. die Anzahl der Walzgerüste in der jeweiligen Gruppe, kann von der zu walzenden Abmessung abhängig gemacht werden. So finden vorzugsweise etwa 35% bis 70% der gesamten Durchmesserreduktion in der ersten Gruppe und die restliche Durchmesserreduktion in der zweiten Gruppe statt. Der Grund für diese Verteilung liegt darin, dass sich die Innenpolygonbildung nach und nach aufbaut und somit die Gefahr einer Überkompensation besteht. In anderen Worten, bei einer ungünstigen Verteilung liegt die optimale Kompensation nicht hinter dem letzten Walzgerüst, sondern an einem innenliegenden Walzgerüst.The size of the groups, i. the number of rolling stands in the respective group can be made dependent on the dimension to be rolled. Thus, preferably about 35% to 70% of the total diameter reduction in the first group and the remaining diameter reduction in the second group occur. The reason for this distribution is that the inner polygon formation gradually builds up and thus there is a risk of overcompensation. In other words, in the case of an unfavorable distribution, the optimum compensation does not lie behind the last roll stand, but on an inner roll stand.
Vorzugsweise ist das Streckreduzierwalzwerk ein Ausziehwalzwerk. Als Ausziehwalzwerk wird ein Walzwerk bezeichnet, das einem Streckwalzwerk mit Dorn nachgelagert ist, um das über den Dorn ausgewalzte Rohr vom Dorn abzuziehen. Ausziehwalzwerke werden vermehrt so konstruiert, dass sie neben der bloßen Trennung des Rohrs vom Dorn gleichzeitig eine vergleichsweise starke Umformung des Rohrs bewirken. Das Rohr weist in diesem Verfahrensstadium einen vergleichsweise starken Temperaturgradienten von außen (kalt) nach innen (warm) auf. Wenn somit das Ausziehwalzwerk als Streckreduzierwalzwerk ausgeführt ist, kann sich die inhomogene Temperaturverteilung im Rohr besonders nachteilig auf das Walzergebnis auswirken. Eine gruppenbezogene Schränkung ist aus diesem Grund für ein als Streckreduzierwalzwerk ausgeführtes Ausziehwalzwerk besonders geeignet.Preferably, the stretch reducing mill is a pullout mill. As Ausziehwalzwerk a rolling mill is referred to, which is downstream of a drafting mill with mandrel to deduct the rolled over the mandrel tube from the mandrel. Ausziehwalzwerke be increasingly designed so that they at the same time cause a relatively strong deformation of the tube in addition to the mere separation of the tube from the mandrel. The tube has a comparatively strong temperature gradient from the outside (cold) in this process stage inside (warm) up. Thus, if the Ausziehwalzer is designed as a stretch-reducing mill, the inhomogeneous temperature distribution in the pipe can have a particularly adverse effect on the rolling result. For this reason, a group-related setting is particularly suitable for a drawing-out mill designed as a stretch-reducing mill.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention will be apparent from the following description of preferred embodiments. The features described therein may be implemented alone or in combination with one or more of the features set forth above insofar as the features do not conflict. The following description of the preferred embodiments will be made with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistelist of figures
-
Die
1 ist eine schematische Ansicht eines Streckreduzierwalzwerks mit gruppierten Walzgerüsten.The1 Fig. 11 is a schematic view of a stretch reducing mill with grouped rolling stands. -
Die
2 zeigt ein Walzgerüst in Dreiwalzenbauweise.The2 shows a roll stand in three-roll design. -
Die
3 zeigt schematisch eine gruppenweise Schränkung von Walzgerüsten.The3 schematically shows a group-wise setting of rolling stands.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.In the following, preferred embodiments will be described with reference to the figures. In this case, identical, similar or equivalent elements in the figures are provided with identical reference numerals, and a repetitive description of these elements is partially omitted in order to avoid redundancies.
Die
Die Ansteuerung der Walzgerüste
Zum Walzen eines Rohrs
Die einlaufseitige und/oder auslaufseitige Wanddicke
Die
Vorzugsweise weicht die Kaliberform von einem perfekten Kreisbogen ab. Der Grund für die Abweichung von der Kreisform liegt darin, dass auf diese Weise verhindert werden kann, dass Material in den Spalt zwischen benachbarter Walzen
Zurückkommend auf die
Die Gruppen
Die oben dargelegte gruppenbezogene Verdrehung bzw. Schränkung geht schematisch aus der
Die Größe der Gruppen
Aus den
Aufgrund der gruppenbezogenen Schränkung um den Gruppenwinkel
Ein weiterer technischer Effekt besteht darin, dass durch den gruppenweise versetzten Kalibergrund
Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargelegt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.Where applicable, all individual features set forth in the embodiments may be combined and / or interchanged without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Streckreduzierwalzwerkstretch
- 22
- Steuereinrichtungcontrol device
- 1010
- Walzgerüstrolling mill
- 10'10 '
- Neutrales WalzgerüstNeutral rolling stand
- 1111
- Walzeroller
- 1313
- Kalibergrundgroove base
- 1414
- Kalibersprung caliber jump
- AA
- Gruppe von WalzgerüstenGroup of rolling stands
- BB
- Gruppe von Walzgerüsten Group of rolling stands
- RR
- Rohrpipe
- FF
- Förderrichtungconveying direction
- d1d1
- Einlaufseitige Wanddicke des RohrsInlet wall thickness of the pipe
- d2d2
- Auslaufseitige Wanddicke des RohrsOutlet side wall thickness of the pipe
- αI α I
- Gruppeninterner WinkelGroup internal angle
- αG α G
- Gruppenwinkelgroup angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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