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Beschreibung "Kontinuierlich arbeitendes Reduzierwalzwerk für Rohre".
Die Neuerung betrifft ein kontinuierlich arbeitendes Reduzierwalzwerk für Rohre.
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Bekanntlich weisen Reduzierwalzwerke für Rohre allgemein einen Satz
von Kalibern auf, die aus zwei oder mehr in einem Walzgerust in Walzrichtung nacheinander
angeordneten ausgekehlten Rollen zusammengesetzt sind. Durch diese Kaliber wird
das Werkstück in Längsrichtung gestreckt und in Querrichtung verdichtet.
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Die Leistungen dieser Walzwerke sind umso größer, je mehr Möglichkeiten
einer Änderung dieser Streckung und Verdichtung bestehen, welche sich mit dem Einstellbereich
der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen erhöhen.
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Nach den letzten Erkenntnissen arbeiten die Reduzierwalzwerke für
Rohre mittels Streckung, so daß sich die Drehgeschwindigkeit zwischen den einzelnen
Walzgerüsten derart ändert, daß in dem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten
liegenden Bereich ein Zug mit entsprechendem Strecken des Rohres entsteht.
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Bei der Weiterentwicklung der verschiedenen Herstellungsverfahren
hat sich gezeigt, daß immer wichtiger wird, die Möglichkeiten zur Einstellung des
Unterschiedes in der oben genannten Drehgeschwindigkeit beim Walzen ständig zu erweitern.
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Es ist nun bekannt, daß der bevorzugteste Weg hierfür bei durch einen
einzigen Asynchron-Motor bzw. durch einen Motor mit gleichbleibender Geschwindigkeit
betätigten Reduzierwalzwerken, welcher den einzelnen Walzgerüsten die Bewegung mit
vorbestimmtem Geschwindigkeitsverhältnis über geeignete Übertragungen erteilt, derjenige
ist, die Durchmesser der Walzen zu verändern, vorausgesetzt, daß die Ausführung
der Walzgerüste eine Annäherung bzw. ein Entfernen der Walzachsen gegeneinander
zuläßt. Nachdem hierbei jedoch kein Ausgleich bzw. keine Änderung beim Walzen zugelassen
wird, befassen sich die Hersteller moderner Reduzierwalzwerke mit der Möglichkeit,
die Drehgeschwindigkeiten der Walzen der einzelnen Walzgerüste während der Bearbeitung
der Rohre allmählich dadurch zu ändern, daß die durch den Gleichstrommotor bzw.
den Motor mit einstellbarer Geschwindigkeit sowie durch Flüssigkeits-und mechanischen
Geschwindigkeitswandler gegebenen
Möglichkeiten der Geschwindigkeitsregelung
ausgenützt werden.
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Es sind daher Universal-Reduzierwalzwerke für Rohre gebaut worden,
bei welchen die Walzengeschwindigkeiten auf eine der nachfolgend beschriebenen Arten
eingestellt werden können : 1) Unabhängige Einstellung zwischen den einzelnen Walzgerasten
mittels einzelner regelbarer Elektromotoren, von denen je einer für jedes Walzgerüst
vorgesehen ist.
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2) Einstellung mittels Geschwindigkeitswandlern oder Hilfsmotoren
mit regelbarer Geschwindigkeit, welche den von einer einzigen Triebwelle abgeleiteten
Getrieben zugeordnet werden und über Differentialgetriebe die Geschwindigkeit der
einzelnen Walzgerüste beeinflussen.
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3) Einstellung mittels eines Motors mit gleichbleibender Geschwindigkeit
und eines Motors mit regelbarer Geschwindigkeit, welche aber einzelne oder jedem
Gerüst zugeordnete Differentialgetriebe sämtliche Walzgerüste beeinflussen.
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Von den drei oben genannten Anordnungen erfüllt diejenige den angestrebten
Zweck am besten, welche mit einzelnen Motoren arbeitet, da sie eine Regelung mit
höchster Elastizität, also mit größter Anpassungsfähigkeit an alle Anforderungen
und etwa nötige Nachstellungen des Streckverlaufes gewährleistet.
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Durch die an Motore mit veränderlicher Drehzahl und die diesbezüglichen
Apparaturen gestellten Anforderungen werden dieselben
sehr kostspielig,
denn jeder einzelne Motor muß einen sehr weiten Drehzahl-Einstellbereich aufweisen
und über ein Servo-System mit den anderen Motoren so starr verbunden werden, daß
die Drehzahl, auf welche der Motor eingestellt ist, selbst beim Übergang vom Leerlauf
auf Vollast genau gleich erhalten bleibt. Da der Kern der Walzgerüste bei den üblichen
Reduzierwalzwerken stark veränderlich ist, bedingt der Aufbau eines jeden Gerüsts
mit einem den obigen Anforderungen entsprechenden Motor einen erhöhten Gesamtaufwand
und eine verwickeltere elektrische Anlage. Hierbei ist zu bemerken, daß die Möglichkeit
der Einzeleinstellung den Anforderungen des Rohrwalzens selbst bei starker Einstellveränderlichkeit
ausreichend genügt.
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Die sonst noch bekannten Walzwerk-Ausführungen fuhren selbst dann,
wenn sie entweder die Anzahl oder die Abmessungen der Motoren mit einstellbarer
Drehzahl herabsetzen, doch zu einem sehr verwickelten Aufbau, der sich bezüglich
höherer Anschaffungskosten und schwierigerer Instandhaltung stets nachteilig auswirkt.
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Die Neuerung bezieht sich demnach auf die Verbesserung von solchen
Reduzierwalzwerken, bei denen von der Möglichkeit einer Streckänderung während des
Betriebs mittels Motoren mit Einzel-Drehzahleinstellung Gebrauch gemacht wird, so
daß hierbei die Anzahl der erforderlichen Motoren vermindert wird und daher das
erfindungsgemäße Reduzierwalzwerk nicht nur
wesentlich billiger
in der Anschaffung sein kann als die zur Zeit üblichen sondern auch von einfacherer
Bauart ist, ohne daß dadurch die Einstellmöglichkeiten beeinträchtigt werden, welche
eine rationellere technologische Verwertung des Walzwerks für die unterschiedlichsten
Arbeitsbedingungen zulassen. Das kontinuierlich arbeitende Reduzierwalzwerk für
Rohre kennzeichnet sich neuerungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß das Walzwerk
mittels eines Satzes Motoren mit einstellbarer Drehzahl betrieben wird, die je einen
Satz von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten antreiben.
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In der die Bewegung von den einzelnen Motoren mit einstellbarer Drehzahl
auf die von denselben angetriebenen Walzgerüste übertragenden kinematischen Kette
ist darüber hinaus gemäß der Neuerung ein sämtlichen Walzgerüsten gemeinsames Zahnradgetriebe
eingeschaltet, welches zwecks Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen
den Motoren und den Walzgerüsten durch weitere Getriebe mit abweichendem Übersetzungsverhältnis
ausgetauscht werden kann.
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Hierbei ist gemäß der Neuerung in die Übertragung der Bewegung vom
Motor auf die Walzgerüste ferner hinter dem erstgenannten Zahnradgetriebe ein zweites
Zahnradgetriebe eingeschaltet, welches zwecks Änderung der Geschwindigkeiten des
einen Walzgerüstes gegenüber denjenigen der anderen Walzgerüste durch andere Zahnradgetriebe
mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis ausgetauscht werden kann.
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Als Motore mit veränderlicher Drehzahl werden neuerungsgemäß solche
Motore verwendet, deren Drehzahl sowohl einzeln als auch gruppenweise verändert
werden kann und deren einmal eingestellte Winkelgeschwindigkeit im wesentlichen
gleichbleibt.
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Diese Motore werden derart eingestellt und mit Strom versorgt, daß
sich dieselben bei jeder Last bzw. Laständerung so verhalten, als ob sie mit einer
mechanischen kinematischen Kette derart starr verbunden wären, so daß die Drehzahlverhältnisse
der einzelnen Motore gleichbleibend erhalten bleiben. Die elektrische Schaltung
für Motore mit den oben genannten Eigenschaften sind bekannt und werden daher nicht
näher beschrieben. Die Neuerung wird nachstehend an einem Beispiel beschrieben und
an Hand der Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch ein Reduzierwalzwerk
nach der Neuerung im Querschnitt ; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Walzwerk nach
Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt einen Teil einer Abänderung der Draufsicht nach Fig. 2 ; Fig.
4 und 5 sind zwei Diagramme zur allgemeinen Erläuterung der Wirkungsweise von zwei
bzw. vier aufeinanderfolgenden Walzgerüsten ;
Fig. 6, 7 und 8 zeigen
die Anwendung der Diagramme gemäß der Fig. 4 und 5 bei einem Walzwerk mit acht Walzgerüsten
; Fig. 9 ist ein allgemeines, die Arbeitsweise eines Walzwerke der in Figur 3 dargestellten
Ausführung erläuterndes Diagramm.
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Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 sind mehrere Walzwerke
1,2,3,4,5,6 in bekannter Weise so angeordnet, daß die gegenüber der Waagerechten
geneigten Achse der jeweils zugehörigen Walzen sich abwechselnd nach der einen und
der anderen Seite hin erstrecken. Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt
der Antrieb der mit ungeraden bzw. der mit geraden Zahlen bezeichneten Walzwerke
von der rechten bzw. von der linken Seite des Walzwerkrahmens aus. Motore 8 mit
veränderlicher Drehzahl treiben je über einen Satz Zahnräder 9,10,11,12 eine Welle
13 an, die diesen Antrieb je über ein auf der linken Seite des Walzwerkrahmens angeordnetes
Kegelradpaar 14,15 auf ein Walzwerk mit geradzahliger Bezeichnung auf der gleichen
Seite des Rahmens mit einer bestimmten Drehzahl überträgt, welche zur Drehzahl des
Motors 8 in einem von der Charakteristik dieser kinematischen Kette abhängigen Verhältnis
steht. Die Wellen 13 treiben ferner hinter dem Kegelrad 14 über ein
Zahnradpaar
16, 17 je eine Welle 18 an, welche diesen Antrieb über ein Zahnradpaar 19,20, eine
Vorgelegewelle 21 und ein mit dem Zahnradpaar 14,15 identisches Kegelradpaar 14',
15' auf ein Walzwerk mit ungeradzahliger Bezeichnung auf der rechten Rahmenseite
mit einer bestimmten Drehzahl überträgt, welche zur Drehzahl des Motors 8 in einem
von den Charakteristiken der zugeordneten kinematischen Ketten abhängigen Verhältnis
steht und teilweise mit derjenigen übereinstimmt, welche den Antrieb des zugehörigen
geradzahligen Walzwerks aufweist.
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Offenbar rufen Änderungen am gemeinsamen Teil der kinematischen Ketten
keine Änderung der Relativ-Geschwindigkeit zwischen den Walzen der beiden einander
zugeordneten Walzwerke hervor. Bleibt das Übersetzungsverhältnis des Zahnradpaares
16,17 gegenüber dem der Räder 19,20 unverändert, so treten zwischen den Walzen der
beiden einander zugeordneten Walzwerke keine Geschwindigkeitsänderungen auf. Wird
jedoch das Übersetzungsverhältnis des Zahnradpaares 19,20 gegenüber demjenigen des
Zahnradpaares 16,17 geändert, so ändert sich auch die Geschwindigkeit der Walzen
des Walzwerks 1 in bezug auf diejenige der Walzen des Walzwerkes 2 entsprechend.
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Die beiden Zahnräder 19, 20 sind jeweils in einer leicht zugänglichen
und mittels eines auf einfache Weise, z. B. gelenkig gehaltenen und schwenkbar zu
öffnenden bzw. mittels eines abnehmbaren Deckels 23 verschlossenen Ausnehmung 22
untergebracht, so daß diese Zahnräder 19, 20 durch andere Zahnräder leicht
austauschbar
sind, so daß die Umlaufgeschwindigkeit zum Beispiel der Walzen 24 des Walzwerkes
1 gegenüber derjenigen der Walzen 25 des Walzwerks 2 leicht und schnell geändert
werden kann.
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Eine entsprechende Einstellmöglichkeit ist für die Walzen 26 des Walzwerks
3 gegenüber den Walzen 27 des Walzwerks 4, zwischen den Walzen 28 des Walzwerks
5 und den Walzen 29 des Walzwerks 6 gegeben usw. usw. Bei der geänderten Ausführungsform
nach Figur 3 werden 3 Walzwerke 30,31, 32 von einem einzigen Motor her angetrieben.
Das mittlere Walzwerk 31 wird dabei direkt über das Kegelzahnradpaar 14,15 von der
Welle 13 aus angetrieben, während die Walzwerke 30 und 32 über Querwellen 18 bzw.
18'angetrieben werden, welche ihren Antrieb von dem auf die Welle 13 aufgekeilten
Zahnrad 16 aus über ein Zahnrad 17 bzw. 17'erhalten.
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Die sonstigen Glieder der kinematischen Ketten sind den oben genannten
gleich.
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Das allgemeine Diagramm der Figur 4 zeigt schematisch die Drehzahlen
der Walzen zweier von ein und demselben Motor angetriebener Walzwerke. Auf diesem
sowie auf dem Diagramm der Figur 5 sind auf der Achse V der Ordinaten die Drehzahlen
der Walzwerke und auf der Achse P der Abszissen in einem beliebigen üblichen Maßstab
die aufeinanderfolgenden Stellungen der verschiedenen
Walzwerke
unter der Annahme gleicher Abstände zwischen den einzelnen Walzwerken aufgetragen.
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Wird mit A die Geschwindigkeit eines Walzwerks bei der Stellung n
und mit B die Geschwindigkeit eines anderen Walzwerks mit der Stellung n + 1 bezeichnet,
so ist zu erkennen, daß bei einer Änderung der Motordrehzahl und unveränderten Zahnradverhältnissen
der kinematischen Kette die Netze, welche die die Geschwindigkeiten der beiden Walzwerke
beim Ändern der Motordrehzahl kennzeichnenden Punkte verbinden, zum Beispiel die
Geraden AB, A2B2'A1B1'im Punkte 0 zusammenlaufen. Bei einer bestimmten gleichbleibenden
Motordrehzahl, zum Beispiel einer solchen, bei welcher die Geschwindigkeiten der
Walzwerke n und n + 1 gleich A und B sind, jedoch bei einem Austausch der Zahnräder
19, 20 durch Zahnräder abweichender Übersetzungsverhältnisse geht die Geschwindigkeit
des Walz-
| werks n + 1 durch den Punkt Bs, wobei die Geschwindigkeit des |
Walzwerks n im Punkt A gleichbleibt. Ähnliche Betrachtungen gelten für weitere gleichbleibende
Motordrehzahlen.
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Der Abstand zwischen dem Punkt 0 und der das Walzwerk n bezeichnenden
Linie ist umso kleiner, je größer der Unterschied zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten
der Walzen, d. h. je größer das Verhältnis der Durchmesser der Räder 19 und 20 ist
; mit anderen Worten hängt die Steilheit der die Punkte, welche die
Geschwindigkeiten
der beiden durch ein und denselben Motor angetriebenen Walzwerke bezeichnen, verbindenden
Gerade vom Verhältnis der Durchmesser des Zahnradpaares 19,20 ab. Ferner bezeichnet
die Steilheit dieser Geraden in geeignetem Maßstab die Streckung, welche der Werkstoff
beim Übergang vom Walzwerk n auf das Walzwerk n + 1 erfährt.
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Die Figur 5 zeigt als allgemeines Diagramm die Arbeitsweise von vier
Walzwerken, und zwar der Walzwerke n, n+1, n+2, n+3, wobei die beiden Walzwerke
n und n+1 durch einen ersten und die beiden Walzwerke n+2 und n+3 durch einen zweiten
Motor angetrieben werden. Das Diagramm zeigt die bei gleichbleibender Drehzahl des
ersten Motors und einer Änderung der Drehzahl des zweiten Motors auftretenden Fälle.
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Beträgt die Anfangsgeschwindigkeit ABHI, bei welcher das Strecken
beim Übergang von einem Bereich AB auf den nachfolgenden Bereich BH und HI regelmäßig
zunimmt, so ergeben sich bei einer Änderung der Drehzahl des zweiten Motors vier
Fälle : 1) Zunahme der Drehzahl des zweiten Motors und entsprechende Zunahme der
Streckung im zweiten Bereich. Diese Zunahme ist nur beschränkt und kann höchstens
den Streckwert des nachfolgenden Bereichs FG erreichen. Beim Übergang von dem einen
Bereich auf den anderen erfolgt stets eine Streckungszunahme. Im Grenzfall können
zwei Bereiche BF und FG mit gleicher Streckung vorliegen.
2) Zunahme
der Drehzahl des zweiten Motors und entsprechende Zunahme der Streckung im zweiten
Bereich. Diese Zunahme übersteigt die im vorhergehenden Falle vorgesehene Höchststreckung,
so daß im zweiten Bereich eine Streckung BL erfolgt, die die im dritten Bereich
erreichbare Streckung LM übersteigt. Beim Übergang von dem einen Bereich auf den
nächsten tritt abwechselnd eine Zu-und Abnahme der Streckung auf. 3) Abnahme der
Drehzahl des zweiten Motors und entsprechende Abnahme der Streckung im zweiten Bereich.
Diese Streckungsabnahme ist nur beschränkt und kann höchstens den Streckungwert
im vorhergehenden Bereich AB erreichen. Beim Übergang von dem einen Bereich auf
den nächsten erfolgt stets eine Streckungszunahme. Im Grenzfall können zwei Bereiche
AB und BD mit gleicher Streckung vorliegen. 4) Abnahme der Drehzahl des zweiten
Motors und entsprechendem Abnahme der Streckung im zweiten Bereich. Diese Abnahme
ist geringer als der im vorhergehenden Falle vorgesehene Mindestwert, so daß im
zweiten Bereich eine Streckung BN erfolgt, die geringer ist als die im ersten Bereich
erreichbare Strekkung MO. Beim Übergang von einem Bereich auf den anderen tritt
abwechselnd eine Zu-bzw. Abnahme der Streckung auf.
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Treten im Falle 2 und 4 nur sehr mäßige Streckungsunterschiede nach
oben oder unten auf, so erfolgt das Walzen auf normale Weise. Werden aber diese
Unterschiede infolge veränderter Verhältnisse
(Wechsel der Stahlart,
Wechsel der Walztemperatur usw.) zu erheblich oder sogar unzulässig groß, so kann
die Steilheit der verschiedenen zwischen zwei durch ein und denselben Motor angetriebenen
Walzwerken liegenden Bereichen lediglich durch Auswechseln eines von außen leicht
zugänglichen, auswechselbaren Zahnradpaares 19,20 in äußerst rascher und einfacher
Art geändert werden.
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Die Figuren 6,7 und 8 stellen schematisch ein Walzwerk mit acht durch
vier Motore mit veränderlicher Drehzahl angetriebene Walzgerüste dar. Mit I, II,
III, IV, V, VI, VII und VIII sind die Stellungen der verschiedenen aufeinanderfolgenden
Walzgerüste unter Einhaltung der vorher geltend gemachten Annahmen bezeichnet. Die
Walzgerüste I und II werden durch einen ersten Motor angetrieben, die Gerüste III
und IV werden durch einen zweiten Motor angetrieben usw. usw.
| Die geknickte Linie a1 a2, a, a., a5 ag, a7, äo ist als |
eine beliebige ursprüngliche Einstellinie anzusehen, bei welcher die Streckung beim
Übergang vom einen Bereich a1a2 auf die nachfolgenden a 29 a3 bzw. 839 a4 usw-regelmäßig
zunimmt. In der Figur 6 bezieht sich die Linie b3, b4, b5, b6, b7, b8 auf den ersten
oben genannten Fall, bei welchem die Drehzahl der aufeinanderfolgenden Motore unter
entsprechender Zunahme der Streckung beim Übergang vom einen Bereich auf den anderen
zunimmt. Diese Zunahme ist nur beschränkt und kann höchstens
den
Streckungswert im nachfolgenden Bereich erreichen ; dieser Grenzfall ist in Figur
7 veranschaulicht, bei welchem zwei
| Bereiche z. B. a2, d3 und d3d4 oder d4 d5 und d d6 eine gleiche |
Streckung bewirken.
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In der Figur 8 bezieht sich die geknickte Linie g3,g4,g5,g6, 97998
auf den zweiten oben genannten Fall, d. h. die Drehzahl der aufeinanderfolgenden
Motore nimmt mit entsprechender Zunahme der Streckung in den aufeinanderfolgenden
Bereichen zu. Diese Zunahme übersteigt aber den im ersten Fall vorgesehenen Höchstwert,
so daß die Streckung im einen Bereich, z. B. g4 g5 größer ist als die im nächstfolgenden
Bereich g5 g6 erreichbare Streckung. Beim Übergang vom einen Bereich auf den anderen
findet abwechselnd eine Zu-bzw. Abnahme der Streckung statt. Der dritte oben genannte
Fall ist ebenfalls in Figur 6 durch
| die Kurve c3'c4'c5'c6'c7 und Og dargestellt. Hier findet |
eine Abnahme der Drehzahl des zweiten Motors und eine entsprechende Abnahme der
Streckung in den aufeinanderfolgenden Bereichen statt. Diese Streckungsabnahme ist
nur beschränkt und kann höchstens den Streckungswert im vorhergehenden Bereich erreichen.
Beim Übergang vom einen Bereich auf den anderen findet stets eine Streckungszunahme
statt ; im Grenzfall können zwei Bereiche mit gleicher Streckung vorliegen. Diese
Verhältnisse sind durch die Kurven f3, f4, f5, f6, f7 und f8 in Figur 7 dargestellt.
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Der vierte. Fall, bei welchem die Drehzahl der aufeinanderfolgenden
Motore unter entsprechender Streckungsabnahme abnimmt, wird durch die Kurve m3'm4'm5'm6'm7
und mg in Figur 8 dargestellt. Diese Abnahme ist geringer als die im vorhergehenden
Falle vorgesehene, so daß in aufeinanderfolgenden Bereichen eine geringere Streckung
stattfindet, als die im vorhergehenden Bereich erreichbare. Beim Übergang vom einen
Bereich auf den anderen findet abwechselnd eine Zu-bzw. Abnahme der Streckung statt.
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Die Figur 9 zeigt als allgemeines Diagramm ein Walzwerk, bei welchem
aufeinanderfolgende Walzsätze n, n+1, n+2, n+3, n+4, n+5, durch verschiedene Motore
angetrieben werden. Bei diesem Diagramm gelten ähnliche Überlegungen wie bei den
vorhergehenden. Selbstverständlich können bauliche Einzelheiten und Ausführungen
gegenüber den beschriebenen und dargestellten Beispielen abgeändert werden, ohne
den Rahmen der Neuerung zu verlassen. So kann zum Beispiel das Zahnradpaar 19, 20
erforderlichenfalls durch einen Satz von drei oder mehr Zahnrädern ersetzt werden.
| Schutzansprüche: |
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