DE19858955C2 - Verfahren zur Verminderung trompetenförmiger Aufweitungen am vorderen Rohrende - Google Patents
Verfahren zur Verminderung trompetenförmiger Aufweitungen am vorderen RohrendeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung trompetenförmiger Aufweitungen am Rohrende beim Schrägwalzen dünnwandiger Rohre auf einem Asselwalzwerk, bei dem die am vorderen Ende zwischen zwei zylindrischen Bereichen konisch abgesetzte in ihrer Ausgangsstellung entsprechend positionierte Dornstange beim Eintreten des vorderen Hohlblockbereiches in das Asselwalzwerk axial gesteuert in Walzrichtung verschoben wird. Dabei werden die beim Anwalzen des Rohres auf die zu walzende Wanddicke eingestellten Asselwalzen unter Beibehaltung ihres zwischen dem Konus der Dornstange und dem Glätteil jeder Asselwalze gebildeten Walzspaltes zeitgleich mit dem Verschieben der Dornstange und analog zum ansteigenden Verlauf des Konus der Dornstange auseinandergefahren und gleichzeitig so geschwenkt, daß der Glätteil der Asselwalze im wesentlichen parallel zum Konus der Dornstange verläuft.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung trompetenförmiger Aufweitungen am
vorderen Rohrende beim Schrägwalzen dünnwandiger Rohre auf einem Asselwalzwerk, bei
dem die am vorderen Ende zwischen zwei zylindrischen Bereichen konisch abgesetzte in
ihrer Ausgangsstellung entsprechend positionierte Dornstange beim Eintreten des vorderen
Hohlblockbereiches in das Asselwalzwerk axial gesteuert in Walzrichtung verschoben wird.
Die Erfindung geht aus von der DE 197 24 233 A1 in der vorgeschlagen wird, beim Einlauf
des vorderen Hohlblockbereiches in das Asselwalzwerk die radiale Umformung der Luppe
gegenüber dem stationären Walzzustand zu verkleinern und/oder das Widerstandsmoment
des Luppenquerschnitts am Kopfende durch Behinderung des tangentialen
Werkstoffflusses zu erhöhen. Dadurch werden in der instationären Phase beim Anwalzen
der Rohrluppe in dem Asselwalzwerk Verhältnisse geschaffen, die dem stationären
Walzzustand nahekommen. Der Werkstofffluss in tangentialer Richtung wird verkleinert, so
dass die fehlende Zugspannung in axialer Richtung teilweise kompensiert wird. Im Ergebnis
ist eine, je nach Rohrwanddicke verringerte oder vermiedene Trompetenbildung am
vorderen Luppenende erkennbar, die den Weitertransport und die Weiterverarbeitung der
Luppe nicht mehr erschwert oder behindert. Nachteilig ist dabei allerdings, daß sich die
Wanddicke des Rohrendes vergrößert, so daß eine erhebliche Materialmenge als Schrott
abgeschnitten werden muß. Besser wäre es also, wenn die Materialhäufung durch
Erhöhung der Wanddicke gar nicht erst entstehen würde.
In den letzten Jahren wurde das Anwendungsgebiet von Asselwalzwerken dank Einführung
verschiedener Neuerungen auf dünnwandige Luppen bis etwa D/S ∼ 40 und darüber hinaus
erweitert. Bereits bei Überschreitungen von D/S ∼ 10. . .12 entsteht aber am vorderen
Luppenende eine trompetenförmige Durchmesservergrößerung bzw. Aufweitung, die den
Weitertransport und die Weiterverarbeitung der Luppe erschwert, behindert oder unmöglich
macht. Die Ursache der trompetenförmigen Aufweitung lässt sich damit erklären, daß in der
instationären Phase beim Anwalzen des Hohlblockes bzw. des vorderen Hohlblockendes
bis zum vollständigen Füllen der Umformzone in axialer Walzrichtung der normale
stationäre Spannungszustand im Walzgut, d. h. im Hohlblock- bzw. Luppenwerkstoff noch
nicht vorhanden ist; denn es fehlt die Zugspannung in axialer Richtung völlig oder teilweise.
Da, verglichen mit dem stationären Zustand die Materialgeschwindigkeit und der
Werkstofffluss beim Asselwalzen in Umfangsrichtung des Rohres im instationären Zustand
wesentlich größer als in Längsrichtung ist, fördern bzw. erhöhen höhere
Walzgeschwindigkeiten des Materials in Umfangsrichtung der Luppe bzw. in tangentialer
Richtung im Stadium des Anwalzens ohne Längsspannung die Streckung des Materials in
Umfangsrichtung. Der Werkstofffluss, der durch die radiale Umformung, d. h. durch die
Reduktion der Wanddicke erzwungen wird, geht deshalb vorzugsweise in tangentiale
Richtung, weniger in longituinale (axiale) Richtung, so daß der Umfang bzw. Durchmesser
der Luppe vergrößert wird. Diese lokal und temporär prozessbedingte
Durchmesservergrößerung äußert sich am Luppenkopf als trompetenförmige Aufweitung.
Es ist vorgeschlagen worden (DE 44 28 530 A1), die trichterförmigen Aufweitungen am
hinteren Luppenende dadurch zu beeinflussen, dass das Walzgut in eine Einschnürung der
kontrolliert axial vorgeschobenen Dornstange hineingewalzt wird, so daß in Walzrichtung
hinten ein kurzes Rohrluppenende mit verdickter Wand entsteht. Abgesehen davon, dass
dieser Vorschlag nur am hinteren Luppenende anwendbar ist, benötigt er normalerweise
konstante Hohlblocklänge, Walzzeit bzw. Walzgeschwindigkeit, damit der Absatz der
Dornstange beim Auswalzen des Luppenendes immer genau an der richtigen Stelle
zwischen den Walzen steht, was sich praktisch nie realisieren lässt. ist die Luppe kürzer,
kommt der abgesetzte Teil zu spät zwischen die Walzen und die beabsichtigte Wirkung tritt
nicht ein. Ist die Luppe länger, dann ist der abgesetzte Teil zu zeitig zwischen den Walzen
und das dickwandige Ende wird zu lang, was erhöhte Materialverluste bedeutet. Dies
bedeutet, dass die Dornstange bei schwankender Hohlblocklänge ständig anders
positioniert werden müsste. Um dies zu umgehen, wird beim Stand der Technik
vorgeschlagen, die Dornstange am Ende des Walzprozesses zu beschleunigen oder
anzuhalten; ein Aufwand, der in technologischer Hinsicht und im Hinblick auf den
Verschleiß nicht ideal ist. Die Anwendung des bekannten Verfahrens zum Verhindern
trompetenförmiger Aufweitungen am hinteren Luppenende lässt sich nicht auf das vordere
Luppenende übertragen, so dass andere Wege gefunden werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, mit dem die
trompetenförmige Aufweitung dünnwandiger Luppen an ihrem vorderen Ende beim
Anwalzen in einem Asselwalzwerk in ihren Ausmaßen auf ein unschädliches Maß verringert
werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die beim Anwalzen des Rohres auf die zu
walzende Wanddicke eingestellten Asselwalzen unter Beibehaltung ihres zwischen dem
Konus der Dornstange und dem Glätteil jeder Asselwalze gebildeten Walzspaltes zeitgleich
mit dem Verschieben der Dornstange und analog zum ansteigenden Verlauf des Konus der
Dornstange auseinandergefahren und gleichzeitig so geschwenkt werden, daß der Glätteil
der Asselwalze im wesentlichen parallel zum Konus der Dornstange verläuft. Mit diesem
Vorschlag wird eine Störende Trompetenbildung des vorderen Rohrendes beim Asselwalzen
vermieden, obwohl die nominelle Wanddicke am Rohrende beibehalten wird. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren wird ein verlustloses Asselwalzen ermöglicht; Rohrenden
mit verdickter Wand fallen nicht mehr an.
Wesentlicher Teil des Verfahrens ist die Verwendung einer Dornstange, die an ihrem freien
Ende einen Konus und daran anschließend wieder ein zylindrisches Stück besitzt, dessen
Durchmesser kleiner als der eigentliche Dornstangendurchmesser ist. Die Dornstange ist in
Walzrichtung mit gesteuerter Geschwindigkeit verschiebbar.
In einer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der Hohlblock bei Walzbeginn mit seiner
vorderen Kante vor der Schulter der Asselwalzen. Ist dieser Punkt erreicht, wird die
Dornstange mit einer festgelegten Geschwindigkeit in Walzrichtung vorgeschoben.
Gleichzeitig werden die Asselwalzen so auseinandergefahren und verschwenkt, daß der
Abstand der zueinander parallelen Mantellinien voneinander konstant bleibt, d. h. die
Rohrwanddicke beibehalten wird. Ist das Ende des Konus erreicht, werden die Asselwalzen
nicht mehr weiter auseinandergefahren. Anschließend werden die Asselwalzen soweit
zurückgeschwenkt, daß nun die Mantellinie des Glätteils parallel zur Mantellinie der
(zylindrischen) Dornstange liegt. Der Abstand der Mantellinien
voneinander entspricht weiterhin der gewalzten Rohrwanddicke, verdickte Enden
treten nicht auf.
Günstigenfalls erfolgt das Schwenken der Asselwalzen um deren Walzenmittelpunkte,
wobei die Walzmittelpunkte auf einer Senkrechten der Walzenlängsachse liegen, die
den Glätteil der Walzen in der Mitte schneidet.
Beim Durchgang des Rohranfanges durch die Asselwalzen tritt zwar weiterhin eine
Dreiecksbildung auf. Da der Rohranfang aber praktisch auf dem Konus der
Dornstange auf einen kleineren Durchmesser heruntergewalzt und dabei der
Rohrumfang verkleinert wird, verschwindet das Dreieck beim Passieren durch den
Rundungsteil der Asselwalzen. Auf diese Weise erhält der Rohranfang einen
Durchmesser, der weitgehend dem des Mutterrohres entspricht oder etwas kleiner ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die Stellung der Dornstange bei Walzbeginn und
Fig. 2 die Stellung der Dornstange im stationären Betrieb.
Die beiden Zeichnungsfiguren geben grob schematisch die Verhältnisse beim
Asselwalzen eines dünnwandigen Rohres wieder. Dargestellt sind eine der
Asselwalzen 7 sowie die Dornstange 1, die an ihrem freien Ende einen Konus 2 von
z. B. 150 mm Länge und daran anschließend wieder ein zylindrisches Stück 3 von z. B.
120 mm Länge besitzt. Der Durchmesser 4 dieses zylindrischen Stückes ist z. B. 15
mm kleiner als der eigentliche Dornstangendurchmesser 5. Die Dornstange 1 ist in
Walzrichtung 6 mit gesteuerter Geschwindigkeit verschiebbar.
Bei Walzbeginn (Fig. 1) befindet sich die Dornstange 1 mit ihrem Konus 2 in einer
ruhenden Stellung zwischen den Asselwalzen 7, wobei das Ende 8 des konischen
Teils unter der Schulter 9 der Asselwalzen 7 liegt. Die Walzenlängsachse a-a wird
nun um den Walzenmittelpunkt M in Pfeilrichtung X so geschwenkt, daß die Mantellinie
10 des Glätteils der Asselwalzen in etwa parallel zur gegenüberliegenden Mantellinie
11 des Konus 2 liegt. Der Abstand beider Linien voneinander ergibt die Wanddicke des
gewalzten Rohres. Eine exakte parallele Lage der Mantellinien beider Körper ergibt
sich allerdins nur dann, wenn der Transportwinkel der Asselwalzen 0° ist. Da zum
Vortrieb des Walzgutes ein Transportwinkel erforderlich ist, liegen die Mantellinien in
Wirklichkeit nicht parallel, sondern räumlich schräg zueinander und streben vom
Mittelpunkt des Glätteils voneinander weg. Die dadurch entstehende Maßabweichung
der Wand läßt sich in der Praxis aber vernachlässigen. Die geringste Abweichung
entsteht, wenn die Schwenkachse 12 wie gezeichnet durch die Mitte des Glätteils
hindurchgeht.
Bei Wälzbeginn befindet sich der Hohlblock 14 mit seiner vorderen Kante 15 vor der
Schulter 9 der Asselwalzen 7. Ist dieser Punkt erreicht, wird die Dornstange 1 mit einer
festgelegten Geschwindigkeit in Walzrichtung vorgeschoben. Gleichzeitig werden die
Asselwalzen 7 so auseinandergefahren, daß der Abstand der Mantellinien 10 und 11
voneinander konstant bleibt, d. h. die Rohrwanddicke beibehalten wird. Ist das Ende
des Konus 2 erreicht, werden die Asselwalzen 7 nicht mehr weiter
auseinandergefahren. Anschließend werden die Asselwalzen 7 in Pfeilrichtung Y
soweit zurückgeschwenkt (Fig. 2), daß nun die Mantellinie 10 des Glätteils parallel zur
Mantellinie 13 des zylindrischen Stück 3 der Dornstange 1 liegt. Der Abstand der
Mantellinien 10 und 13 voneinander entspricht weiterhin der gewalzten
Rohrwanddicke.
Beim Durchgang des Rohranfanges durch die Asselwalzen 7 tritt zwar weiterhin eine
Dreiecksbildung auf. Da der Rohranfang aber praktisch auf dem Konus 2 der
Dornstange 1 auf einen kleineren Durchmesser 4 heruntergewalzt und dabei der
Rohrumfang verkleinert wird, verschwindet das Dreieck beim Passieren duch den
Rundungsteil der Asselwalzen 7. Auf diese Weise erhält der Rohranfang einen
Durchmesser, der dem des Mutterrohres entspricht oder etwas kleiner ist.
Claims (3)
1. Verfahren zur Verminderung trompetenförmiger Aufweitungen am vorderen Rohrende
beim Schrägwalzen dünnwandiger Rohre auf einem Asselwalzwerk, bei dem die am
vorderen Ende zwischen zwei zylindrischen Bereichen konisch abgesetzte in ihrer
Ausgangsstellung entsprechend positionierte Dornstange beim Eintreten des
vorderen Hohlblockbereiches in das Asselwalzwerk axial gesteuert in Walzrichtung
verschoben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beim Anwalzen des Rohres auf die zu walzende Wanddicke eingestellten
Asselwalzen unter Beibehaltung ihres zwischen dem Konus der Dornstange und dem
Glätteil jeder Asselwalze gebildeten Walzspaltes zeitgleich mit dem Verschieben der
Dornstange und analog zum ansteigenden Verlauf des Konus der Dornstange
auseinandergefahren und gleichzeitig so geschwenkt werden, daß der Glätteil der
Asselwalze annähernd parallel zum Konus der Dornstange verläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Walzbeginn der Hohlblock mit seiner vorderen Kante vor der Schulter der
Asselwalze liegt und die Dornstange so positioniert ist, daß sich ihr konischer Teil in
ruhender Stellung zwischen den Asselwalzen und ihr Übergang von dünnen
zylindrischen Teil zum konischen Teil unter der Schulter der Asselwalze befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schwenken der Asselwalzen um deren Walzenmittelpunkte erfolgt und daß
die Walzmittelpunkte auf einer Senkrechten der Walzenlängsachse liegen, die den
Glätteil der Walzen in der Mitte schneidet.
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