DE19613715C1

DE19613715C1 - Calibration of slant rolling mill

Info

Publication number: DE19613715C1
Application number: DE19613715A
Authority: DE
Inventors: Gheorghe Dipl Ing Arnautu; Frank Dipl Ing Salomon
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-03-28
Also published as: EP0798057B1; DE59701618D1; EP0798057A1

Abstract

The rolling mill has at least three inclined rollers at 120 degrees to each other. Each roller has an approach part in front of the shoulder, a trailing part behind it. The continuous transitional section from approach to trailing part is determined by three tangential radii, which merge into the sections. The central transitional radius (R2) is larger than the approach radius (R1), and smaller than the trailing radius (R3). Transitional and trailing radii have the same direction of curvature, and all radii are described by the shoulder height (Hs) of the Assel roller. Shoulder height is calculated from blank diameter and the ratio of hollow block diameter and hollow block wall.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibrierung, der Schulterwalzen eines Assel-Schrägwalzwerkes zum Warmwalzen von dünnwändigen Rohrluppen aus vorgelochten Hohlkörpern über einen Dorn mit mindestens drei um 120° gegeneinander versetzten, gegenüber der Walzachse geneigt und zur Walzachse geschwenkt angeordneten Walzen mit jeweils einem der Schulter vorgeordnetem Einlaufteil, einem der Schulter nachgeordneten Auslaufteil, sowie kontinuierlichen Übergängen zwischen den Teilen jeder Schulterwalze.The invention relates to a calibration of the shoulder rolls of an Assel cross-rolling mill for hot rolling thin-walled tubes from pre-perforated hollow bodies over a mandrel with at least three staggered by 120 ° against each other Rolling axis inclined and arranged with each pivoted rollers to the rolling axis an inlet part upstream of the shoulder, one downstream of the shoulder Outlet part, as well as continuous transitions between the parts of each Shoulder roller.

Eine derartige Kolibrierung ist aus der US 21 76 412 bekannt.Such a calibration is known from US 21 76 412.

Schulterwalzen der eingangs beschriebenen Art arbeiten nach dem Prinzip des Schrägwalzens über Dornstangen. Asselwalzen dienen zur Streckung eines relativ dickwandigen Hohlkörpers in einer verhältnismäßig kurzen Umformzone, in der eine Wanddickenreduktion durchgeführt wird. Die Schulterwalzen des Asselwalzwerkes bestehen im wesentlichen aus einem Einlaufteil, der in der Regel aus einem Einlaufkegel mit geringer Neigung gebildet wird, aus dem Arbeitsteil mit der Arbeitsschulter und aus dem Glätteil bzw. dem Auslaufteil. Der Einlaufkegel bzw. der Einlaufteil hat die Aufgabe, die Luppe zu erfassen, sie zu drehen und mit einem stetigen Vorschub auf die Dornstange aufzuziehen.Shoulder rollers of the type described above work on the principle of Cross rolling across mandrel bars. Woodlice rollers serve to stretch a relative thick-walled hollow body in a relatively short forming zone in which one Wall thickness reduction is carried out. The shoulder rollers of the woodlouse mill consist essentially of an inlet part, which usually consists of a Inlet cone with low inclination is formed from the working part with the Working shoulder and from the smoothing part or the outlet part. The inlet cone or the The inlet part has the task of grasping the billet, turning it and using a steady feed on the mandrel bar.

An den Einlaufteil schließt sich der Arbeitsteil, auch Arbeitsschulter oder Schulterteil genannt an, eine stufenartige Änderung des Walzendurchmessers deren Stufenhöhe von dem zu verarbeitenden Material abhängig ist. Je höher die Schulter bzw. die Stufe ist, um so größer ist die Materialbeanspruchung. Zweck der Schulter ist es, eine hohe Wanddickenreduktion innerhalb eines relativ eng begrenzten Bereiches durchzuführen, um den günstigen Einfluß der Formstabilität des dickwandigen Vorrohres auf die Verteilung von tangential und axial gerichteter Formänderung zu nutzen.The work section, also the work shoulder or shoulder section, is connected to the inlet section called, a step-like change in the roll diameter of its step height depends on the material to be processed. The higher the shoulder or the step is, the greater the material stress. The purpose of the shoulder is to be high Wall thickness reduction within a relatively narrow range perform to the favorable influence of the dimensional stability of the thick-walled Forward tube towards the distribution of tangential and axially directed changes in shape use.

Der anschließende Auslaufteil hat den Zweck, das Rohr teilweise von der Dornstange zu lösen und die Oberfläche des Rohres zu glätten.The subsequent outlet part has the purpose of partially removing the tube from the mandrel bar to loosen and smooth the surface of the pipe.

Bei herkömmlichen Kalibrierungen von Schulterwalzen wird die Kaliberkontur von Einlaufteil, Arbeitsteil und Glätteil aus geraden Linienelementen zusammengesetzt, die mit kontinuierlichen Übergängen in Bogenform miteinander verbunden sind. So ist eine Walzenkalibrierung bekannt, bei der zwei kleine Radien tangential sowohl ineinander als auch in den Einlauf- und Auslaufteil übergehen.With conventional shoulder roller calibrations, the caliber contour of Inlet part, working part and smoothing part composed of straight line elements that are connected to one another with continuous transitions in the form of an arch. So is one Roll calibration known in which two small radii are tangent to each other as well as in the inlet and outlet part.

Der Nachteil dieser Schultergeometrie ist mit einer ungünstigen Streckgradverteilung in der Umformzone begründet. In der Fig. 2 ist in einem Diagramm die Streckgradverteilung über den Bereich der Umformzone logarithmisch dargestellt. Zu erkennen ist ein starker Anstieg der Kurve, danach ein starker Abfall und anschließend wieder ein Anstieg mit anschließend starkem Abfall der Kurve. Dieser Kurvenverlauf ist als ungünstige Fließbedingung in der Umformzone zu deuten. Die bekannte Lösung begrenzt durch diese Fließbedingungen den Vorschubwirkungsgrad und das d/s-Verhältnis der Luppe.The disadvantage of this shoulder geometry is due to an unfavorable degree of stretch distribution in the forming zone. In FIG. 2 a diagram of the degree of stretching distribution is shown logarithmically over the range of the deformation. You can see a sharp rise in the curve, then a sharp drop and then an increase followed by a sharp drop in the curve. This curve is to be interpreted as an unfavorable flow condition in the forming zone. The known solution limits the feed efficiency and the d / s ratio of the billet due to these flow conditions.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik und den geschilderten Nachteilen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Streckgradverteilung im umformtechnisch kritischen Bereich der Walze zu optimieren und dabei gleichzeitig eine verbesserte Glättwirkung zu erhalten.Based on the known prior art and the disadvantages described it is an object of the present invention to determine the degree of stretching in the to optimize the area of the roll that is critical in terms of forming technology and at the same time to get an improved smoothing effect.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Kalibrierung der Schulterwalzen eines Asselschrägwalzwerkes der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Übergang vom Einlaufteil zum Auslaufteilteil durch drei tangential ineinander und in den Ein- und Auslaufteil übergehende Radien bestimmt wird, deren mittlerer Radius als Übergangsradius R₂ größer als der Eingangsradius R₁ und kleiner als der Ausgangsradius R₃ ist und deren Übergangsradius R₂ und Ausgangsradius R₃ gleiche Krümmungsrichtungen aufweisen, wobei die Radien R_1-3 durch die Schulterhöhe H_s der Asselwalze wie folgt beschrieben ist:To solve the problem, a calibration of the shoulder rolls of a woodlayer cross-pass mill of the type mentioned at the outset is proposed, which is characterized in that the transition from the inlet part to the outlet part is determined by three tangent merging radii and into the inlet and outlet part, the mean radius of which is Transition radius R₂ is greater than the input radius R₁ and smaller than the output radius R₃ and their transition radius R₂ and output radius R₃ have the same directions of curvature, the radii R _{1-3 being described} by the shoulder height H _{s of} the woodlayer as follows:

R₁ ∼ 0,7-0,9 · H_s
R₂ ∼ 1,9-2,1 · H_s
R₃ ∼ 12-21 · H_s R₁ ∼ 0.7-0.9 · H _s
R₂ ∼ 1.9-2.1 · H _s
R₃ ∼ 12-21 · H _s

und wobei für die Berechnung der Schulterhöhe H_s aus dem Luppendurchmesser DL und dem Verhältnis Hohlblockdurchmesser/Hohlblockwand [D_H/S_H] gilt:and the following applies to the calculation of the shoulder height H _s from the bowl diameter DL and the ratio of the hollow block diameter / hollow block wall [D _H / S _H ]:

Durch die vorgeschlagene Geometrie der Umformzone ändert sich die Charakteristik der Kurve für die Streckgradverteilung deutlich. Bei gleichzeitig begünstigten Fließbedingungen in der Umformzone und einer Glättwirkung im Auslauf des Schulterbereiches steigt der Vorschubwirkungsgrad. Das ist gleichbedeutend mit einem Anstieg der Leistungsfähigkeit eines Asselwalzwerkes, das mit der erfindungsgemäßen Kalibrierung der Walzen ausgerüstet ist. Versuche haben gezeigt, daß der Vorschubwirkungsgrad von heute 0,7 bis 0,9 auf 1,48 bis 1,68 angestiegen ist. Durch die optimierten Umformbedingungen kann - unter Berücksichtigung der heutigen theoretischen Berechnung der Auslaufgeschwindigkeit der Luppe aus der Asselwalze - der Vorschubwirkungsgrad größer 1 werden. Die Toleranzen sowohl im dickwandigen als auch im dünnwandigen Dimensionsbereich lassen sich durch den Vorschlag der Erfindung verbessern; die Triangulationsgefahr wird durch Verringerung des Axialwiderstandes gemindert, so daß insgesamt ein verbessertes Produkt zu erwarten ist.The characteristic changes due to the proposed geometry of the forming zone the curve for the degree of stretch distribution clearly. With beneficiaries at the same time Flow conditions in the forming zone and a smoothing effect in the outlet of the The feed efficiency increases. That is equivalent to an increase in the performance of an Assel mill, which with the calibration of the rollers according to the invention is equipped. Experiments have shown that the feed efficiency has risen from 0.7 to 0.9 today to 1.48 to 1.68. Due to the optimized forming conditions - taking today's into account theoretical calculation of the run-out speed of the blob from the woodlice - the feed efficiency will be greater than 1. The tolerances both in thick-walled as well as in the thin-walled dimension range can be proposed by the Improve invention; the risk of triangulation is reduced by reducing the Axial resistance reduced, so that an improved product can be expected overall is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described below. It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Walzenkalibrierung mit drei ineinander übergehenden Radien, Fig. 1 is a roller gauge according to the invention with three merging radii,

Fig. 2 in einem Digramm die Charakteristik herkömmlicher Schultergeometrie und Fig. 2 in a digram the characteristic of conventional shoulder geometry and

Fig. 3 ein Diagramm der Charakteristik einer erfindungsgemäßen Asselschultergeometrie. Fig. 3 is a diagram of the characteristic of an Assel shoulder geometry according to the invention.

In der Fig. 1 ist der Verformungsteil einer Asselwalze im Schulterbereich dargestellt. Der Einlaufbereich ist mit E bezeichnet, der Auslaufbereich mit A. Vom Einlaufteil E ausgehend ist die Walze mit dem Eingangsradius R₁ von 6 mm gekrümmt und geht tangential in den Übergangsradius R₂ von 15 mm über, dessen Radienmittelpunkt auf der dem Radienmittelpunkt des Eingangsradius R₁ entgegengesetzten Seite liegt. Auf der gleichen Seite der Kurve liegt der Mittelpunkt des Ausgangsradius R₃ von 100 mm, der tangential in den Übergangsradius R₂ übergeht. Somit ergibt sich eine Kontur der Asselwalzenschulter, die geprägt ist durch einen steil ansteigenden Eingangsradius R₁ und einen gegen 0 auslaufenden Ausgangsradius R₃, einem Übergangsradius R₂. Durch die Wahl dieser Radien ergibt sich zu Beginn der Umformung, im ersten Drittel der Umformzone ein hoher Streckgrad, während auf den letzten beiden Dritteln ein stetig nachlassender, bis gegen 0 gehender Streckgrad zu verzeichnen ist. Dadurch werden die Streckungsverhältnisse in der Umformzone vergleichmäßigt und im Auslauf entsteht eine verbesserte Glättwirkung. Im Diagramm nach Fig. 3 ist deutlich zu erkennen, daß der bei einer Kalibrierung nach dem Stand der Technik entstehende Abfall der die Streckung charakterisierenden Kurve im Schulterbereich der Walze entfällt, die Kurve fällt flach ab, was gleichbedeutend mit einer gleichmäßig und sanft abnehmenden Streckung ist.In FIG. 1, the deformation portion of an Assel roll is shown in the shoulder area. The inlet area is designated with E, the outlet area with A. Starting from the inlet part E, the roller with the input radius R₁ of 6 mm is curved and merges tangentially into the transition radius R₂ of 15 mm, whose center of radius on the opposite side to the center of the radius of the input radius R₁ lies. On the same side of the curve is the center point of the output radius R₃ of 100 mm, which merges tangentially into the transition radius R₂. This results in a contour of the woodleaf shoulder, which is characterized by a steeply increasing input radius R₁ and an exit radius R₃ which runs towards 0, a transition radius R₂. The choice of these radii results in a high degree of stretching in the first third of the forming zone at the beginning of the forming process, while the last two thirds show a continuously decreasing degree of stretching that goes down to 0. As a result, the aspect ratios in the forming zone are evened out and an improved smoothing effect occurs in the outlet. The diagram according to FIG. 3 clearly shows that the drop in the curve characterizing the stretching in the shoulder region of the roll, which occurs in a calibration according to the prior art, is omitted, the curve falls flat, which is synonymous with a uniformly and gently decreasing stretching .

Claims

Calibration of the shoulder rolls of an Assel cross-rolling mill for hot rolling thin-walled tube blanks from pre-perforated hollow bodies over a mandrel, with at least three rolls offset by 120 ° relative to each other, inclined with respect to the rolling axis and pivoted to the rolling axis, each with an inlet part upstream of the shoulder and one downstream of the shoulder Outlet part, as well as continuous transitions between the parts of each shoulder roller, characterized in that the transition from the inlet part to the outlet part is determined by three tangent radii which merge into one another and into the inlet and outlet part, the mean radius of which as the transition radius R₂ is greater than the input radius R₁ and less than the starting radius is R₃ and the transition radius R₂ and the starting radius R₃ have the same directions of curvature, the radii R _{1-3 being described} by the shoulder height H _{s of} the woodlice as follows: R₁ ∼ 0.7-0.9 · H _s
R₂ ∼ 1.9-2.1 · H _s
R₃ ∼ 12-21 · H _s and the following applies to the calculation of the shoulder height H _s from the slab diameter D _L and the ratio of the hollow block diameter / hollow block wall [DH / SH]: