DE2363037C3

DE2363037C3 - Mandrel fracture protection for cold pilger mills

Info

Publication number: DE2363037C3
Application number: DE19732363037
Authority: DE
Inventors: Eckart Dr.-Ing. 2300 Kiel Hiss
Original assignee: EISENWERK-GESELLSCHAFT MAXIMILIANSHUETTE MBH 8458 SULZBACH-ROSENBERG DE
Current assignee: EISENWERK-GESELLSCHAFT MAXIMILIANSHUETTE MBH 8458 SULZBACH-ROSENBERG DE
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE2363037B2; DE2363037A1

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung einer Dornbruchsicherung für Kaltpügerwalzwerke, die im Fall des Dornbruchs, bei dem sich das Dornende weiter als üblich zur Auslaufseite des Kaltpilgerwalzwerkes bewegt, über ein Relais den Stromkreis für den Antrieb des Kaltpilgerwalzwerkes unterbricht, wobei die Steuerung des Relais durch eine außerhalb des zu walzenden Rohres und konzentrisch zu diesem angeordnete Detektorspule erfolgt, in der beim Dornbruch durch einen am Dornende angeordneten Magneten eine Spannung induziert wird.The invention relates to the use of a mandrel break protection for Kaltpüger rolling mills, which in the case of the Dornbruchs, in which the end of the mandrel extends further than usual towards the outlet side of the cold pilger mill moves, interrupts the circuit for the drive of the cold pilger mill via a relay, whereby the control of the relay by an outside of the pipe to be rolled and arranged concentrically to this Detector coil takes place, in the case of mandrel breakage by a magnet arranged at the end of the mandrel a Voltage is induced.

In Kaltpilgerwalzwerken werden dickwandige Rohrluppen mit einem konischen Dorn, der als Innenwerkzeug dient, in den Walzspalt des Walzgerüstes gedrückt. Das Walzgerüst bewegt sich während des Walzvorganges hin und her, und die Walzen führen eine Schwingbewegung aus. Der Dorn mit dem darüber· gesteckten Rohr dreht sich nach jedem Walzhub um ca. 60°. Mit diesen Arbeitsgängen beim Kaltpilgern erreicht man eine starke Querschnittsabnahme des Werkstückes bei gleichzeitig hoher Maßgenauigkeit und geringer Einseitigkeit des fertigen Rohres. Diesen Vorteilen beim Kaltpilgern steht die starke Beanspruchung der Maschine und der Werkzeuge gegenüber.Thick-walled tube blanks are made in cold pilger mills with a conical mandrel, which serves as an inner tool, pressed into the roll gap of the roll stand. The roll stand moves back and forth during the rolling process, and the rollers guide one Swinging movement. The mandrel with the tube placed over it rotates by approx. 60 °. With these work steps during the cold pilgrimage, a large reduction in the cross-section of the workpiece is achieved with high dimensional accuracy and low one-sidedness of the finished pipe at the same time. These advantages with Cold pilgrims are faced with the heavy use of the machine and tools.

Eine wesentliche Ursache für Betriebsstörungen bilden die Brüche der beim Kaltpilgern verwendeten Dorne. Häufig kommt es zu einem Bruch am Dornkonus, dem hauptsächlich beanspruchten vorderenA major cause of operational disruptions is the breakage of the ones used in the cold pilgrimage Thorns. Often there is a break in the mandrel cone, the most stressed front one

ίο Teil des Domes. Ist der Dorn gebrochen, so wird das nicht mehr mit dem Dornwiderlager verbundene Bruchstück in die Walzen hineingezogen, und es kommt zu einer Überbeanspruchung der Walzen, die letztlich eine Beschädigung des gesamten Walzgerüstes hervorrufen kann.ίο part of the cathedral. If the thorn is broken, it will The fragment no longer connected to the mandrel abutment is drawn into the rollers and it comes overstressing of the rolls, which ultimately causes damage to the entire roll stand can.

Die Gefahren, die sich aus dem relativ häufigen Bruch der Dorne bei Kaltpilgerwalzwerken ergeben, haben daher schon frühzeitig zu Überlegungen für eine Dornbruchsicherung Anlaß gegeben. Es haben einige Konstruktionen in die Praxis Eingang gefunden, die aber noch verschiedene Mangel aufweisen.The dangers arising from the relatively frequent breakage of the mandrels in cold pilger mills have Therefore, considerations for a mandrel break protection were given at an early stage. There have been some Constructions found their way into practice, but they still have various shortcomings.

Eine sehr einfache Lösung stellt eine Fühlerstange dar, die durch das auslaufende Fertigrohr bis dicht an das Dornende geführt wird. Wandert der Dorn zu weit in das Walzgerüst ein, so betätigt diese Fühlerstange einen Schalter, der wiederum die Abschaltung des Walzenantriebs auslöst. Allerdings erschwert diese Fühlerstange das Abziehen der Fertigrohre und stört den Betriebsablauf damit erheblich.A very simple solution is a sensor rod that goes through the finished pipe until it is tight the end of the mandrel is guided. If the mandrel moves too far into the roll stand, this sensor rod is actuated a switch, which in turn triggers the shutdown of the roller drive. However, this makes it more difficult Sensor rod, the removal of the finished pipes and thus disrupts the operational process considerably.

Der Vorschlag einer hydraulischen Walzensicherung, die bei Überbelastung des Walzgerüstes den Walzenantrieb abschaltet, hat sich in der Praxis nicht bewährt, weil sie zu träge anspricht und damit Beschädigungen an den Walzen nicht immer verhindert werden konnten.The suggestion of a hydraulic roll safety device that drives the roll if the roll stand is overloaded switches off, has not proven itself in practice because it responds too slowly and thus causes damage the rollers could not always be prevented.

Aus der deutschen Patentschrift 10 23441 ist eine Dornbruchsicherung bekannt, bei der ein radioaktiver Strahlungsgeber zur Anwendung kommt. Nach diesem Patent wird das fertige Rohr nahe dem Dornende von einer Strahlungsquelle durchstrahlt, während ein Empfänger die ankommende Strahlungsenergie registriert. Das Dornende trägt einen strahlungsundurchlässigen Bleimantel; sobald dieser in den Strahlengang einwandert, wird der Walzenantrieb abgeschaltet. Der Nachteil dieser Bruchsicherung besteht hauptsächlich in der Anwendung von Isotopen. Damit sind neben den erhöhten Sicherheitsbestimmungen, die nicht in jedem Betrieb aufgrund mangelnder Überwachungsmöglichkeiten und enger baulicher Verhältnisse eingehalten werden können, noch die Nachteile der Sekundärstrahlung des fertigen Rohres und der Abhängigkeit von der Wandstärke des durchstrahlten Gutes verbunden. Aus den genannten Gründen wird diese Dornbruchsicherung nur zögernd im Betrieb eingesetzt.
Eine Dornbruchsicherung der eingangs genannten Art ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 18 51 616 bekannt. Mit dieser sowie mit der aus der DD-Patentschrift 74 755 bekannten Dornbruchsicherung sollen sowohl die mit der Anwendung einer Fühlerstange als auch der Verwendung einer Strahlungsquelle verbundenen Nachteile, wie sie zuvor aufgeführt wurden, vermieden werden. Allerdings wird mit diesem bekannten Vorschlag die Behebung der genannten Nachteile ausschließlich für das Walzen von Rohren aus nichtmagnetischen Werkstoffen für möglich gehalten.A mandrel break protection device is known from German patent specification 10 23441, in which a radioactive radiation transmitter is used. According to this patent, the finished pipe near the end of the mandrel is irradiated by a radiation source, while a receiver registers the incoming radiation energy. The end of the mandrel has a radio-opaque lead sheath; as soon as this migrates into the beam path, the roller drive is switched off. The disadvantage of this break protection is mainly the use of isotopes. In addition to the increased safety regulations, which cannot be complied with in every company due to a lack of monitoring options and tight structural conditions, the disadvantages of the secondary radiation of the finished pipe and the dependence on the wall thickness of the irradiated material are associated with this. For the reasons mentioned, this mandrel break protection is only reluctantly used in operation.
A mandrel break protection device of the type mentioned above is known from German utility model 18 51 616. With this, as well as with the mandrel break protection known from DD patent specification 74 755, both the disadvantages associated with the use of a sensor rod and the use of a radiation source, as mentioned above, are to be avoided. However, with this known proposal, the elimination of the disadvantages mentioned is considered possible only for the rolling of tubes made of non-magnetic materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile auch beim Walzen von ferromagnetischen Stahlrohren zu vermeiden. Die überraschende Lösung dieser Aufgabe liegt in der Anwendung der be-The invention is based on the object of eliminating the aforementioned disadvantages also when rolling ferromagnetic Avoid steel pipes. The surprising solution to this problem lies in the application of the

kannten Dornbruchsicherung beim Walzen von ferromagnetischen Stahlrohren.known mandrel break protection when rolling ferromagnetic Steel pipes.

Der erfindungsgemäße Vorschlag basiert auf der überraschenden Feststellung, daß ein magnetisches Feld nicht vollständig von einem Stahlrohr, also einem ferromagnetischen Werkstoff abgeschirmt wird, d.h. das an sich bekannte Prinzip überraschend auch auf magnetische Werkstoffe anwendbar ist, was im Hinblick auf die Ausführungen in der den eingangs erwähnten Vorschlag offenbarenden Druckschrift nicht erwartet werde« durfte. In diesem Zusammenhang sei auch auf die Literaturstelle »Kaltpilger-Symposion«, vom 24.3.-25.3.1969, Mannesmann-Meer AG, Seiten 127 bis 130 hingewiesen, die sich mit der gleichen Dornbruchsicherung befaßt und in der das bislang bestehende Vorurteil der Fachwelt durch Ausschluß der Materialien, für die nunmehr die Anwendung vorgeschlagen wird, klar herauslesbar ist Magnetisches Material sowie solches mit hoher Konduktivität werden von der Verwendung der Dornbruchsicherung ausdrücklich ausgenommen.The proposal according to the invention is based on the surprising finding that a magnetic field is not completely shielded by a steel pipe, i.e. a ferromagnetic material, i.e. the principle known per se is surprisingly also applicable to magnetic materials, which is with regard to not expected of the statements in the publication disclosing the proposal mentioned at the beginning will «was allowed to. In this context, reference should also be made to the "Kaltpilger-Symposion", from 24.3.-25.3.1969, Mannesmann-Meer AG, pages 127 to 130 pointed out, which deal with the same Dornbruchsicherung concerned and in which the previously existing prejudice of the professional world by excluding the Materials, for which the application is now proposed, can be clearly read out is magnetic Material as well as those with high conductivity are expressly excluded from the use of the mandrel break protection except.

Aus der ausdrücklichen Ausnahme dieser wichtigen Werkstoffe durch die Fachwelt mußte geschlossen werden, daß für das Walzen von ferromagnetischen Stahlrohren nach anderen Lösungen gesucht werden muß bzw. die aufgezeigten Nachteile in Kauf zu nehmen sind. Die Fachwelt ist somit trotz bestehenden starken Bedürfnisses an der erfindungsgemäßen Lösung vorbeigegangen. From the express exception of these important materials by the professional world, it had to be concluded that that other solutions must be sought for the rolling of ferromagnetic steel pipes or the disadvantages shown are to be accepted. The professional world is thus strong despite existing Need passed by the solution according to the invention.

Darüber hinaus nehmen die vom Stand der Technik ausdrücklich ausgenommenen ferromagr>etischen Werkstoffe eine absolute Sonderstellung ein, und zwar gerade bezüglich der für die bekannte Dornbruchsicherung besonders wichtigen magnetischen Eigenschaften. So besitzen diese Werkstoffe um Größenordnungen höhere ^-(Permeabilität) und ß,-(innere Induktion) Werte. Daraus resultiert die außerordentlich starke kraftliniensammelnde Funktion dieser Werkstoffe, die es keinesfalls erwarten lassen konnte, daß auf der Basis des Zusammenwirkens eines Magneten beispielsweise eines Permanentmagneten mit einer Spulenanordnung verwertbare Schaltimpulse erhalten werden könnten, wie die eindeutigen Aussagen im Stand der Technik bestätigen. So wird beispielsweise in der DD-Patentschrift 74 755 ausgeführt, daß bei Annäherung einer ferromagnetischen Dornverlängerungsspitze die Induktivität und somit das Resonanzverhalten des Schwingkreises verändert werden, was dann zur Unterbrechung des Stromkreises ausgenutzt wird.In addition, the ferromechanicals expressly excluded from the prior art Materials occupy an absolutely special position, especially with regard to those used for the well-known mandrel break protection particularly important magnetic properties. These materials are orders of magnitude higher ^ - (permeability) and ß, - (internal induction) Values. This results in the extraordinarily strong force line collecting function of these materials, the it could by no means be expected that on the basis of the cooperation of a magnet, for example a permanent magnet with a coil arrangement usable switching pulses could be obtained, as the clear statements in the state of the art confirm. For example, in the DD patent 74 755 stated that when a ferromagnetic mandrel extension tip approaches the inductance and thus the resonance behavior of the oscillating circuit can be changed, which then leads to an interruption of the circuit is used.

Dieser Hinweis mußte jeden Fachmann davon abhalten, bei zu walzenden ferromagnetischen Werkstoffen eine derartige Dornbruchsicherung einzubauen, da dann bereits der Durchtritt des Rohres selbst durch die Meßstelle zu einem Abschalten des Antriebes des Kaltpilgerwalzwerkes führen würde.This advice had to discourage any expert from using ferromagnetic materials to be rolled to install such a mandrel break protection, since then the passage of the pipe itself through the measuring point would lead to a shutdown of the drive of the cold pilger mill.

Überraschenderweise wird ein magnetisches Feld nicht vollständig von einem ferromagnetischen Stahlrohr, in diesem Fall dem Fertigrohr, abgeschirmt, es läßt sich vielmehr außerhalb des Rohres stets ein ausreichend starkes Restfeld nachweisen. Dieses Restfeld reicht aus, um den magnetischen Fluß einer Spule so stark zu ändern, daß die dabei der Spule induzierte Spannung für Meß- und Regelzwecke ausgenutzt werden kann.Surprisingly, a magnetic field is not completely covered by a ferromagnetic steel pipe, in this case the finished pipe, shielded, it can rather always be a sufficient outside of the pipe prove strong residual field. This residual field is sufficient to control the magnetic flux of a coil to change greatly, so that the voltage induced in the coil can be used for measurement and control purposes can.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung Sind in den nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch zu beurteilenden Unteransprüchen vorgeschlagen.Advantageous embodiments of the invention are only available in connection with the main claim judging subclaims proposed.

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Dornbiuchsicherung, die unter den Bedingungen eines Kaltpilgerwalzwerkes für die Praxis geeignet ist, wird die Erfindung näher erläutertOn the basis of an exemplary embodiment of a pin book securing device shown schematically in the drawing, which is suitable for practice under the conditions of a cold pilger mill becomes the invention explained in more detail

Der Dorn 1 trägt an seinem freien Ende einen Permanentmagneten 2, wobei sich Dorn 1 und Permanentmagnet 2 innerhalb des Rohres 3 befinden, das von den Walzen 4 des Kaltpilgerwalzwerkes auf die gewünschte Wandstärke abgewalzt wird. Das fertiggewalzte Rohr 3 durchläuft in Richtung 5 eine Detektorspule 6, die außerhalb des Rohres 3 liegt und es umschließt Die Detektorspule 6 wird periodisch mit einer Frequenz von ca. 2 Hz durch eine einfache mechanische Anordnung 7, beispielsweise einen pneumatisch betätigten Kolbenschieber, mit einer Amplitude von ca. 6 cm zwischen den beiden Punkten 8 und 9 hin- und herbewegtThe mandrel 1 carries a permanent magnet 2 at its free end, with mandrel 1 and Permanent magnet 2 located within the tube 3, which is from the rollers 4 of the cold pilger mill on the desired wall thickness is rolled down. The finish-rolled tube 3 runs through a detector coil in the direction 5 6, which lies outside the tube 3 and encloses it. The detector coil 6 is periodically with a frequency of about 2 Hz by a simple mechanical arrangement 7, for example a pneumatic one actuated piston valve, with an amplitude of approx. 6 cm between the two points 8 and 9 and moved

Im normalen Betriebsfall befindet sich der Permanentmagnet 2 außerhalb der bewegten Detektorspule 6. Bricht jedoch der Dorn 1, so wandert das freigewordene Dornende zusammen mit dem Rohr 3 in Richtung 5, so daß der Permanentmagnet 2 in die Detektorspule 6 taucht. Dadurch wird der Detektorspule eine Spannung induziert, die über den Verstärker V bzw. 10 und über übliche, geeignete Schaltungen den Antrieb des Kaltpilgerwalzwerkes abschaltet.In the normal operating case, the permanent magnet 2 is located outside the moving detector coil 6. If, however, the mandrel 1 breaks, the freed mandrel end migrates together with the pipe 3 in direction 5, see above that the permanent magnet 2 is immersed in the detector coil 6. This creates a voltage on the detector coil induced, the drive of the via the amplifier V or 10 and conventional, suitable circuits Cold pilger mill shuts down.

Das dargestellte Beispiel einer Dornbruchsicherung für Kaltpilgerwalzwerke nach der Erfindung kann selbstverständlich im Rahmen dieser Erfindung abgewandelt werden. Beispielsweise ist es möglich, den Permanentmagnet 2 durch einen Elektromagneten zu ersetzen, der ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und damit die Bewegung der Detektorspule überflüssig macht Der Elektromagnet kann entweder durch eine Batterie oder über ein Kabel mit elektrischer Energie gespeist werden. Weiterhin kann durch eine geeignete Wicklung der Detektorspule und/oder eine Unterteilung der Detektorspule in mehrere, voneinander unabhängige Wicklungen, durch das Eintauchen eines Permanentmagneten ein ausreichendes Meßsignal in Form einer Spannung oder typischen Frequenz der Detektorspule induziert werden, das für den Abschaltvorgang des Antriebs des Kaltpilgerwalzwerkes genutzt wird.The illustrated example of a mandrel break protection for cold pilger mills according to the invention can can of course be modified within the scope of this invention. For example, it is possible to use the To replace permanent magnet 2 by an electromagnet that generates an alternating magnetic field and so that the movement of the detector coil is superfluous. The electromagnet can either be through a Battery or a cable can be supplied with electrical energy. Furthermore, by a suitable Winding of the detector coil and / or a subdivision of the detector coil into several, one from the other independent windings, by immersing a permanent magnet a sufficient measuring signal in Form a voltage or typical frequency of the detector coil to be induced, which is responsible for the shutdown process the drive of the cold pilger mill is used.

Es versteht sich von selbst, daß in den elektrischen Schaltungen, beispielsweise im Verstärker V bzw. 10 und in der nachgeschalteten Einheit, Störspannungen ausgefiltert werden, so daß nur die Spannung, hervorgerufen durch den Permanentmagnet 2 beim Eintauchen in die Detektorspule 6, zum Abschalten des Kaltpilgerwalzwerkes führt.It goes without saying that in the electrical circuits, for example in the amplifier V or 10 and in the downstream unit, interference voltages are filtered out so that only the voltage caused by the permanent magnet 2 when immersed in the detector coil 6, to switch off the Cold pilger rolling mill leads.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Application of a mandrel fracture protection device for cold pilger mills which, in the event of a mandrel fracture, in which the mandrel end moves further than usual to the outlet side of the cold pilger mill a relay interrupts the circuit for the drive of the cold pilger mill, whereby the control of the relay by an outside of the pipe to be rolled and concentric to this arranged detector coil takes place, in the case of a mandrel break by a arranged at the end of the mandrel Magnets induce a voltage when rolling ferromagnetic steel pipes.

2. mandrel break protection according to claim 1, characterized in that the magnet is a permanent magnet (2) is.

3. mandrel break protection according to claim 1, characterized in that the magnet is an electromagnet and generates an alternating magnetic field or a directional magnetic field.

4. mandrel break protection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the detector coil (6) in the case of a directed magnetic field mechanically with a given frequency in the rolling direction is moved back and forth with an amplitude of up to approx. 10 cm.

5. mandrel break protection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the detector coil (6) is fixed if an alternating magnetic field is generated at the end of the mandrel.

6. mandrel break protection according to one of claims 1 to 5, characterized in that at one directed magnetic field, the winding of the detector coil (6) is chosen so that when the Magnets in the coil an alternating voltage is generated in the detector coil.

7. mandrel break protection according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Immigration of the magnet into the detector coil (6) as a signal for switching off the drive of the Cold pilger mill exploited the voltage and / or frequency induced by the detector coil will.