DE19709132A1 - Verfahren zum Kaltwalzen von Rohren oder Stangen im Kaltpilger- oder Kaltpilgerschrittverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltwalzen von Rohren oder Stangen nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Ein derartiges Verfahren ist Gegenstand der Patentanmeldung P 1 96 09 291.4. Des Verfahren, bei dem das Walzgut während des Walzens auf dem Rückwärtshub des Walzgerüstes und Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges um einen Weg entgegen der Walzrichtung geregelt und/oder gesteuert zurückweicht, ermöglicht bereits eine Leistungssteigerung der Kaltpilgerwalz­ werke und wesentliche Qualitätsverbesserungen der gewalzten Rohre oder Stangen bei erwartungs­ gemäß niedriger Belastung der Maschinenelemente.

Es sind verschiedene Verfahren für das Kaltwalzen von Rohren oder Stangen im Kaltpilger- oder Kaltpilgerschrittverfahren vorgeschlagen worden, die überwiegend mehr oder weniger ungünstige Be­ lastungen von Maschinenelementen in Kaltpilgerwalzwerken aufweisen.

Bei diesen bekannten Walzverfahren wurde die Bewegung des Walzgutes in Walzrichtung im Be­ reich des Einlauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken erzeugt. Im Bereich des Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken erfolgte keine Bewegung des Walzgutes in Walzrichtung. Die erforderliche Bewegung des Walzgutes um die rotationssymmetrische Mitte erfolgte bei diesen Verfahren überwiegend im Bereich des Einlauftot­ punktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken.

Es wurden bereits Verfahren erwähnt, bei denen eine Bewegung des Walzgutes im Bereich des Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken durchgeführt wurde.

Walzverfahren, bei denen die Bewegung des Walzgutes im Bereich des Auslauftotpunktes das Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken und zusätzlich eine weniger große Bewegung des Walzgutes im Bereich des Einlauftotpunktes durchgeführt wurde, sind ebenfalls erwähnt. Bei die­ sem Verfahren wurden die unzulässig erhöhten Kräfte am Walzgut als Erhöhung der horizontalen Walzkraftkomponente infolge der nunmehr verkürzten Länge des Arbeitskalibers ermittelt. Eine Überlegerung verschiedener gleichzeitig ablaufender Vorgänge, die sich teilweise gegenseitig beein­ flussen, wurde nicht erkannt. Eine ungünstige Belastung der Maschinenelemente überwiegend an Vorschubschlitten, Regelgetrieben und Dornwiderlagern wurde festgestellt.

Bei einer weiteren bekannten Walztechnik, wurde die Bewegung des Walzgutes in eine größere Vorschubrate im Bereich des Einlauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzen­ backen und eine kleinere Vorschubrate im Bereich des Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken aufgeteilt, wobei auch bei dieser Ausbildung die Maschinenelemente der Kaltpilgerwalzwerke ungünstige Belastungen aufweisen.

Bei den bekannten Verfahren zur Kaltreduzierung von Rohren oder Stangen konnte keine nen­ nenswerte Leistungssteigerung der Kaltpilgerwalzwerke erzielt werden.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die Bewegung des Walzgutes vorzugsweise in Walzrichtung im Bereich des Ein- und/oder Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ringwalzen oder Walzenbacken nennenswert erhöhen läßt, um die beabsichtigte Leistungssteigerung des Kaltpilgerwalzwerkes bei gleicher Qualität der gewalzten Rohre oder Stangen zu ermöglichen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Merkmale der vorgeschlagenen Erfindung zeigen, daß die nach dem Stand der Technik be­ kannten Kaltpilger- oder Kaltpilgerschrittverfahren wesentlich verbessert wurden. Die steigenden Anforderungen an gewalzte Rohre oder Stangen für die bekannten Verwendungszwecke zwingen die Hersteller von Kaltpilgerwalzwerken bessere Toleranzen für Durchmesser und Wanddicken sowie bessere Oberflächen- und Gefügestrukturen zu erreichen. Das neue Kaltreduzierverfahren zum Wal­ zen von Rohren oder Stangen nach den vorgeschlagenen physikalischen Gesetzmäßigkeiten erhöht die Qualität der fertig gewalzten Rohre oder Stangen entscheidend und bewirkt eine erhebliche Lei­ stungssteigerung insbesondere durch die Erhöhung des effektiven Vorschubes während eines Ar­ beitsspieles.

Des Kaltreduzierverfahren nach der vorgeschlagenen Erfindung zum Walzen von Rohren oder Stangen berücksichtigt eine unterschiedlich große Streckung des Walzgutes während des Walzens auf dem Vorwärtshub des Walzgerüstes und/oder Rückwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerk­ zeuges oder der innen liegenden Stange

und während des Walzens auf dem Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange

Die Formelzeichen zur Berechnung der Streckung des Walzgutes während des Walzens auf dem Vorwärts- und Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Rückwärts- und Vorwärtshub des Walzgu­ tes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange sind nachstehend erklärt.

λ = Streckung des Walzgutes für den betrachteten Bereich innerhalb des Arbeitsspieles.

D = Außendurchmesser des Walzgutes im betrachteten Bereich des Arbeitsspieles.

d = Innendurchmesser des Walzgutes im betrachteten Bereich des Arbeitsspieles.

N = Anzahl der Stützstellen im betrachteten Bereich des Arbeitsspieles, wobei für die Berech­ nung der Streckung N≧3 Stützstellen benötigt werden. Die Anzahl der Stützstellen be­ stimmt die Genauigkeit der Berechnung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, insbesondere in Verbindung mit der Aufteilung des Vorschubes in eine Vorschubrate im Bereich des Ein- und Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken unter Berücksichtigung der Streckung des Walzgutes auf dem Vorwärts- und Rückwärtshub des Walzgerüstes und Rückwärts- und Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges und der Ausbildung des Kalibers der Ringwalzen oder Walzenbacken unter Berücksichtigung einer vorzugsweise gleichbleibenden Krümmung im Arbeitsbe­ reich des Kalibers eine für unmöglich gehaltene Leistungssteigerung der Kaltpilgerwalzwerke bei ak­ zeptabler Belastung der Maschinenelemente zu gewährleisten.

Beim neuen Kaltreduzierverfahren nach der vorgeschlagenen Erfindung ist das Kaliber in und ent­ gegen der Walzrichtung der sich auf dem Walzgut um die rotationssymmetrische Mitte abrollenden, zylindrisch oder sich in Walzrichtung verjüngend kalibrierten Ringwalzen oder Walzenbacken so ausgebildet, daß die Krümmung des Kalibers an jeder beliebigen Stelle im Arbeitsbereich im zulässi­ gen Toleranzfeld liegt. Vom Kaliberanfang bis zum Kaliberende ist die Krümmung des Kalibers im betrachteten Bereich monoton steigend, monoton fallend und/oder gleichbleibend, wobei der be­ trachtete Bereich des Kalibers überwiegend der Länge des Arbeitskalibers entspricht. Das Toleranz­ feld berücksichtigt die für die erforderliche Qualität der fertig gewalzten Rohre oder Stangen und für die Belastung des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges zulässigen Relativbewegungen von Walz­ gerüst, Walzgut und/oder Innenwerkzeug während des Walzens. Die Bewegung des Walzgerüstes, Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges während des Walzens auf dem Vorwärts- und/oder Rück­ wärtshub des Walzgerüstes und Rückwärts- und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innen­ werkzeuges kann zusätzlich in Abhängigkeit der Krümmung des Kalibers in und entgegen der Walz­ richtung gesteuert und/oder geregelt werden. Eine Bewegung in und entgegen der Walzrichtung der Zahnstangen der Rädergetriebe, über die eine zusätzliche Bewegung der Ringwalzen oder Walzen­ backen um die rotationssymmetrische Mitte ermöglicht wird, für die Steuerung und/oder Regelung der Bewegung des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges ist denkbar.

Beim Walzen von Rohren mit weniger großem Durchmesser kann ein Reduzieren von Spannungs­ spitzen am Innenwerkzeug vorzugsweise mit Federelementen, die sich bei Belastung elastisch ver­ formen und bei Entlastung die Ausgangsform wieder einnehmen durchgeführt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich das klassische Pilgerschrittverfahren an­ zuwenden, bei dem über einem ortsfest angeordneten, rotationssymmetrisch kalibrierten, zylindri­ schen Walzdorn mindestens zwei sich um die rotationssymmetrische Mitte und mit dem Walzgerüst in und/oder entgegen der Walzrichtung bewegende, auf dem Walzgut abrollende und das Walzgut um­ fassende, zylindrisch kalibrierte Ringwalzen oder Walzenbacken angeordnet sind. Dieses Verfahren ist in seiner wirtschaftlichen Anwendung begrenzt da beim Walzen auf dem Rückwärtshub des Walzgerüstes und Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges eine Streckung von annä­ hernd 1 wirksam wird.

Eine erfindungsgemäße Ausbildung zeigt das Walzen des Walzgutes ohne Innenwerkzeug, wobei das Walzgut als Vollkörper oder mit einer innen liegenden im wesentlichen zylindrischen Stange, de­ ren Länge mindestens der Länge des Walzgutes entspricht, ausgebildet ist. Die innen liegende im wesentlichen zylindrische Stange ist am Ende des Walzgutes oder am Spannschlitten und/oder Vor­ schubschlitten kraft- und/oder reib-, form- oder stoffschlüssig befestigt. Die Befestigung am Spann­ schlitten und/oder Vorschubschlitten wird vorzugsweise durch Spannbacken oder Spannelemente ermöglicht. Größere Durchmesserreduktionen werden bei diesem Verfahren durch mehrere Walzfol­ gen ermöglicht.

Aus der in den Vereinigten Staaten von Amerika veröffentlichten Patentschrift US 40 90 386 ist be­ kannt, daß beim Walzen das Walzgut aus dem Werkstoff Zircaloy mit einer innen liegenden zylindri­ schen Stange ausgebildet ist und mittels Vorschubschlitten in Walzrichtung bewegt wird, es wird nicht darauf hingewiesen oder gezeigt, daß das Walzgut aus beliebigen Werkstoffen als Vollkörper oder mit einer innen liegenden im wesentlichen zylindrischen Stange gleichzeitig oder zeitweise nicht gleichzeitig mit dem Walzgut in und/oder entgegen der Walzrichtung mittels Zugmittelgetriebe und/oder einem oder mehreren abwechselnd und/oder gleichzeitig arbeitenden Vorschubschlitten und/oder Spannschlitten bewegt wird, insbesondere um einen Weg entgegen der Walzrichtung wäh­ rend des Walzens auf dem Rückwärtshub des Walzgerüstes und Vorwärtshub des Walzgutes und/oder der innen liegenden Stange und/oder im Bereich des Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken, wobei bei einer Ausbildung mit innen liegender Stange eine Bewegung in und/oder entgegen der Walzrichtung zum Reduzieren von Spannungsspitzen an der in­ nen liegenden Stange überlagert wird, wie dies erfindungsgemäß vorgeschlagen wird.

Aus den benannten Patentansprüchen ergeben sich mehrere sinnvolle Ausführungsmöglichkeiten für Walzwerke nach dem Kaltpilger- oder Kaltpilgerschrittverfahren. Ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung wird nachstehend beschrieben.

Eine vorteilhatte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindungen ist durch die Bewegung des Walzgutes von mindestens einem Zugmittelgetriebe, Vorschubschlitten und/oder Spannschlitten um die rotationssymmetrische Mitte in und/oder entgegen der Uhrzeigerbewegung und/oder in und/oder entgegen der Walzrichtung und bei einer Ausbildung mit einer innen liegenden Stange durch die Be­ wegung der innen liegenden Stange vorzugsweise gleichzeitig mit dem Walzgut von mindestens ei­ nem Vorschubschlitten und/oder Spannschlitten um die rotationssymmetrische Mitte in und/oder ent­ gegen der Uhrzeigerbewegung und/oder in und/oder entgegen der Walzrichtung gegeben, wobei eine Bewegung in und/oder entgegen der Walzrichtung zum Reduzieren von Spannungsspitzen be­ dingt durch Relativbewegungen von Walzgerüst, Walzgut und/oder Innenwerkzeug oder der innen liegenden Stange während des Walzens wahlweise überlagert werden kann. Zum Laden des Walz­ gutes wird das Walzwerk stillgesetzt und nacheinander die innen liegende Stange mittels Vorschub­ schlitten und/oder Spannschlitten und das Walzgerüst und die Ringwalzen oder Walzenbacken in Ladestellung bewegt. Das Widerleger der innen liegenden Stange wird geöffnet und das Walzgut über die innen liegende Stange bis an das Ende des alten Walzgutes herangeschoben. Bei einer Ausbildung mit Vorschubschlitten und/oder Spannschlitten insbesondere für die Bewegung des Walzgutes in und/oder entgegen der Walzrichtung wird während des Ladens des neuen Walzgutes der Vorschubschlitten und/oder Spannschlitten in die Grundstellung zurückbewegt.

Eine nennenswerte Leistungssteigerung ermöglicht eine Ausbildung der Kaltpilgerwalzwerke mit einem ortsfest angeordneten, zylindrischen oder sich in Walzrichtung verjüngenden Walzdorn und mindestens zwei sich in Walzrichtung verjüngend kalibrierte Ringwalzen, wobei das Walzgut und/oder Innenwerkzeug von mindestens einem Zugmittelgetriebe, Vorschubschlitten, Spannschlitten und/oder Widerlager des Walzdornes um die rotationssymmetrische Mitte in und/oder entgegen der Uhrzeigerbewegung gedreht und/oder in und/oder entgegen der Walzrichtung bewegt wird.

Die Bewegung des ortsfesten Innenwerkzeuges oder einer mit mindestens einem Vorschubschlit­ ten und/oder Spannschlitten beweglichen innen liegenden Stange zum Reduzieren von Spannungs­ spitzen kann vorzugsweise durch ein Druckmittelgetriebe über eine Feineinstellung des Widerlagers des Walzdornes oder der innen liegenden Stange während des Walzens auf dem Vorwärts- und/oder Rückwärtshub des Walzgerüstes und Rückwärts- und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und Innen­ werkzeuges oder der innen liegenden Stange in und/oder entgegen der Walzrichtung gesteuert und/oder geregelt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der vorgeschlagenen Erfindung wird erreicht, wenn der Weg, um den das Walzgut entgegen der Walzrichtung zurückweicht, in Abhängigkeit der Teilrate des Vor­ schubes des Walzgutes in Walzrichtung im Bereich des Ein- und/oder Auslauftotpunktes des Walz­ gerüstes und der Ringwalzen oder Walzenbacken, die beim Walzen auf mindestens einem Vorwärts- und Rückwärtshub und/oder Rückwärts- und Vorwärtshub des Walzgerüstes und Rückwärts- und Vorwärtshub und/oder Vorwärts- und Rückwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange wirksam wird, gesteuert und/oder geregelt wird, vorzugsweise zur Ver­ besserung der Qualität der fertig gewalzten Rohre oder Stangen für die bekannten Anwendungs­ zwecke.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindungen wird mit ortsfest angeordnetem Walzgerüst durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Ringwalzen oder Wal­ zenbacken um die rotationssymmetrische Mitte mittels bekannter elektrischer und/oder hydraulischer Antriebe wahlweise rechnerunterstützt vorzugsweise über Rädergetriebe, Umlaufrädergetriebe, Druckmittelgetriebe, Kurvengetriebe und/oder Gelenkgetriebe ermöglicht. Die abwechselnd vorwärts- und rückwärtsgehende Bewegung (vorwärts- und Rückwärtshub) des Walzgutes und/oder Innen­ werkzeuges oder der innen liegenden Stange während des Walzens ist bei diesem Verfahren nach­ teilig. Mit der Durchführung des Verfahrens ist eine erhebliche Minderung der Leistung der Kaltpil­ gerwalzwerke verbunden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Kaltwalzen von Rohren oder Stangen im Kaltpilger- oder Kaltpilgerschrittverfah­ ren, bei dem über einem ortsfest angeordneten oder sich in und/oder entgegen der Walzrichtung bewegenden, rotationssymmetrisch kalibrierten, zylindrischen oder sich in Walzrichtung verjün­ genden Walzdorn (Innenwerkzeug) und/oder dem Walzgut mindestens zwei sich um die rotations­ symmetrische Mitte und mit dem Walzgerüst in und/oder entgegen der Walzrichtung oder sich um die rotationssymmetrische Mitte bewegende, auf dem Walzgut abrollende und das Walzgut um­ fassende, zylindrisch oder sich in Walzrichtung verjüngend kalibrierte Ringwalzen oder Walzen­ backen angeordnet sind, wobei das Walzgut und/oder Innenwerkzeug im Bereich des Ein- und/oder Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ringwalzen oder Walzenbacken um die rotationssymmetrische Mitte in und/oder entgegen der Uhrzeigerbewegung und/oder in und/oder entgegen der Walzrichtung bewegt wird, nach einem oder mehreren der nachstehenden Merkmale, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Walzen auf dem Vorwärts- und/oder Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Rück­ wärts- und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange eine kleinere Streckung des Walzgutes auf dem Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange und eine größere Streckung des Walzgutes auf dem Vorwärtshub des Walzgerüstes und/oder Rückwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange wirksam wird,
daß die Bewegung des Walzgutes in Walzrichtung im Bereich des Ein- und Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ringwalzen oder Walzenbacken insbesondere in Abhängigkeit der Streckung des Walzgutes beim Walzen auf dem Vorwärts- und Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Rückwärts- und Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange gesteuert und/oder geregelt wird,
daß beim Abrollen der Ringwalzen oder Walzenbacken auf dem Walzgut eine monoton steigende, monoton fallende und/oder gleichbleibende Krümmung des Kalibers im Arbeitsbereich in und ent­ gegen der Walzrichtung wirksam wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Walzgutes ent­ gegen der Walzrichtung im Bereich des Einlauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ring­ walzen oder Walzenbacken, des Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ringwalzen oder Walzenbacken und/oder während des Walzens auf dem Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange in Abhängigkeit der Teilrate der Bewegung des Walzgutes in Walzrichtung im Bereich des Ein- und/oder Auslauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ringwalzen oder Walzenbacken, die beim Walzen auf dem Vorwärts- und/oder Rückwärtshub des Walzgerüstes und/oder Rück­ wärts- und/oder Vorwärtshub des Walzgutes und/oder Innenwerkzeuges oder der innen liegenden Stange wirksam wird, gesteuert und/oder geregelt wird.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Walzgutes entgegen der Walzrichtung im Bereich des Ein- und/oder Aus­ lauftotpunktes des Walzgerüstes und/oder der Ringwalzen oder Walzenbacken als Bewegung in Walzrichtung wirksam wird.