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"Walzwerk zum Kaltwalzen von Rohren" Die Erfindung betrifft ein Walzwerk
zum Kaltwalzen von Rohren, bei dem ein auf eine Dornstange aufgeschobener Luppenstrang
unter absatzweisem Vorschub und unter Überwalzung des jeweiligen Luppenstoßes in
einem hin- und hergeherldem Gerüst ausgewalzt wird und bei dem im Walzwerk mindestens
ein den Durchgang eines Luppenstoßes erfassender Fühler vorges-*ehen und zur Verwertung
der Impulse des Fühlers mit der Steuereinrichtung des Walzwerkes verbunden ist.
Hierunter fallen alle mit entsprechenden Fühlern versehene Kaltwalzwerke mit ozillierendem
Walzgerüst wie Kai tpi 1 gerwaizwerke und Rol 1 enwal zwerke.
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Mit derartigen Kaltwalzwerken, insbesondere mit KaI tpi 1 gerwal zwerken,
werden Rohre verschiedener metallischer Werkstoffe, d.h. sowohl Stahlrohre wie auch
Rohre aus nicht Eisenmetallen aus entsprechenden Rohrluppen hergestellt. Hierbei
ist bei spröderen schlecht verformbaren Werkstoffen zu beobachten, daß die Rohranfänge
während des Überwalzens eines Luppenstoßes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Luppen
in Längsrichtung aufreißen und dadurch einen ordnungsge mäßen \Mlzprozeß entweder
sehr erschweren oder gar unmöglich machen. Einmal deshalb, weil auf Grund der verfahrenseigenen
Spannungsverteilungen im Rohr die aufgerissenen Rohranfänge einen sehr viel größeren
Durchmesser haben als das eigentliche Rohr, so daß dieses nicht durch die auslaufseitigen
Führungsdüsen und Spannbacken gleiten kann; zum anderen weil diese aufgerissenen
flohranfänge die Neigung haben, sich über das intakte Ende des vorhergehenden Rohres
zu schieben, so daß es zu einer Doppelwalzung kommt. Diese Doppelwalzung stellt
in der Praxis das Hauptproblem dar. Sie ruft nämlich eine hohe örtliche Mehrberastung
der Wal zwerkzeuge hervor, die zu Dornbrüchen führen kann, wodurch der
Walzprozeß
unterbrochen wird und die Walzen gefährdet werden, wenn das Walzwerk nicht früh
genug abgeschaltet wird. Auch wenn der Dorn die ÜberbslasEung unbeschädigt übersteht,
können die Kaliberflanken der Walzen ausbrechen oder Zugspannungsrisse im Kalibergrund
die Walzen unbrauchbar machen. Weiterhin können sich Splitter des EluFg-rissenen
Rohres zwischen die Walzenballen einziehen, die die Kanten an den Kaliberflanken
gefährden und erhebliche Überbelastungen für Walzenlager und Walzgerüst hervorrufen.
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Da die Kosten für die Walzwerkzeuge einen erheblichen Anteil an den
Umformkosten bilden, kommt deren Absicherung gegen Zerstörung durch aufgeplatzte
Rohranfänge erhebliche Bedeutung zu, die so groß sein kann, daß sie für den wirtschaftlichen
Einsatz von Kaltpilgerwafzwerken gegenüber anderen Verfahren z.B. gegenüber dern
Ziehen entscheidend sein kann.
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Selbstverständlich kann in vielen Fällen die Luppenvorbereitung in
bezug auf Analyse und Gefüge im Zusammenhang mit den genannten Problemen beeinflußt
werden. Dem sind jedoch Grenzen gesetzt. Ebenfalls kann das Anphasen der Luppenanfänge
und die Formgebung von Walzen und Dornen auf die Neigung zum Aufplatzen der Rohranfänge
einwirken. Es kann jedoch bei schwierigen Werkstoffen nicht immer vermieden werden,
daß Rohranfänge aufplatzen, wenn auch oft nur bei einem ganz geringen Anteil der
gewalzten Rohre.
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Sofern also Werkstoffe verarbeitet wurden, bei denen auF Grund allgemeiner
Erfahrung bei voller Leistung eines Kaltpilgerwalzwerkes mit einem Aufreißen des
Rohranfanges einer Luppe zu rechnen war, wurde in dem Augenblick, in dem der Luppenanfang
in den Bereich der Walzkal iber kam, die Hubzahl des Gerüstes vermindert. Dabei
wurde das Erfassen des Augenblicks, in dem der Luppenanfang verwatzt wird und die
Beobachtung des verwalzten Luppenanfanges allein dem Bedienungsmann des Walzwerkes
übertragen. Er mußte daraufhin verschiedene Operationen nach seinem fachmännischen
Ermessen durchführen, um die gefürchtete Doppelwalzung nach Aufschieben des folgenden
aufgeplatzten Rohrendes auf das intakte Ende des ausgewalzten Rohres zu verhindern,
Dies ist bereits bei Einfach-Kaltpilgerwalzwerken eine sehr große Belastung des
Bed i enungsmannes, die dazu führen kann, daß in diesem Zusammenhang Bedienungsfehler
auftreten.
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Ein einziger derartiger Bedienungsfehler kann bereits die Zerstörung
der Walzwerkzeuge zur Folge haben.
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Bei Mehrfachkaltpilgerwalzwerken ist jedoch die optische Erfassung
der Luppenanfänge und die manuelle Durchführung der separat für die verschiedenen
Stränge des Walzwerks erforderlichen Maßnahmen praktisch unmöglich, da die zu verwalzenden
Luppen in den verschiedenen Strängen ganz unterschiedliche Luppenlängen aufweisen
können. Auch sind die Folgeschäden, durch die Doppelwalzung hervorgerufen, bei Mehrfach-Kai
tpi 1 gerwal zwerken gravierender als bei Einfachmaschinen, da außer der Zerstörung
der Walzwerkzeuge die Ausfallzeiten des Walzwerks ein Ausbringensverlust bei allen
Walzsträngen mit sich bringen. Um derartige Ausfälle zu vermeiden, besteht daher
beim Bedienungsmann die Tendenz, die Hubzahl bzw. die Drehzahl eines Kaltpilgerwalzwerkes
möglichst früh zu reduzieren und möglichst spät wieder anzuheben. Dadurch erhöht
sich der Anteil der Betriebszeiten eines Kaltpi Igerwalzwerkes, in denen mit Teillast
gefahren wird erheblich, wodurch naturgemäß das Ausbringen ungünstig beeinflußt
wird.
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Die normale Årbeitsgeschwindigkeit von Hochleistungswal zwerken,
insbesondere von modernen Kaltpilgerwalzwerken macht es notwendig, die Hubzahl kurz
vor dem Beginn des Stoßüberwalzens auf einen Wert abzusenken, bei dem die Situation
erkennbar ist und die erforderlichen Maßnahmen getroffen werden können, falls mit
dem Aufplatzen von Rohranfängen gerechnet werden muß. Zu diesen Maßnahmen gehört
u.a. das Abschalten des Walzwerkes, wenn der Anfang der Luppe als unverwas bar erkannt
wird, sowie die Beobachtung des Luppenstoßes während des Wal -zens durch den Bedienungsmann.
Besondere Bedeutung kommt auch dem schnellen Abziehen des in dem Walzprozeß fast
ausgewalzten Rohres und dem dabei gleichzeitig notwendigen Öffnen des Auslaufspannfutters
eines Kaltpilgerwalzwerkes.
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Es fehlt nicht an Versuchen, diesen Unzulänglichkeiten einer rein
manuellen Bedienung eines Kaltpilgerwalzwerkes durch Automatisierung der Vorgänge
zu begegnen.
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So sind zur Erfassung des Luppenstoßes indirekte Verfahren bekannt,
bei denen an unzugänglicher Stelle des Walzwerkes der Luppenstoß mittels bekannter
HF-Fühler oder anderer geeigneter Methoden erfaßt wird, bei denen sodann eine Anzahl
von Vorschubimpulsen gezählt wird, wonach die Walzgeschwindigkeit herabgesetzt,
schließlich das Auslaufspannfutter geöffnet und die Ausziehvorrichtung zum Ausziehen
des ausgewalzten Rohres ein-geschaltet wird.
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Diese indirekten Methoden haben den Nachteil, daß unvorhergesehene
Ereignisse zwischen dem Zeitpunkt des Stoßerfassens und des Überwalzens des Stoßes
das Ergebnis verfälschen können. Zu diesen Ereignissen gehören bei Walzwerken, bei
denen die R ohrvorschubbewegung kraftach i üss i g, also über Reibungskraft erfolgt,
vor allem ein oft nicht vermeidbarer und nicht berechenbarer Schlupf an der Vorschubeinrichtung.
Weiterhin gibt es Walzwerke, z.B. Mehrfach-Kaltpi 1 gerwal zwerke, bei denen zwei
Vorschubschl itten sich geganläufig bewegen und bei denen der momentane in Walzrichtung
laufende Schlitten die Vorschubbewegung auf die Rohre überträgt und der gegen Walzrichtung
sich bewegende Schlitten ohne Luppenkontakt ist. Bei der Übergabe der Luppe von
einem zum anderen Vorschubschl itten, die etwa alle 1 bis 3 Luppenmeter erfolgt,
entsteht eine Situation, in der für einige Augenblicke der Vcrschub ausfällt oder
wesentlich geringer ist als vorgesehen. Liegt eine solche Übergabe des Luppenvorschubes
zwischen Stoßerfassung und Stoßverwalzung, werden herkömmliche indirekte Methoden
der Stoßerfassung Impulse zur falschen Zeit geben.
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Aber auch bei kraftschlüssiger Vorschubübertragung, bei der die Luppe
von hinten geschoben wird, gibt es bei indirekten Erfassungsmethoden des Luppenanfangs
Probleme. Wenn z.B. in einem bestimmten Bereich der Walzenabwicklung von Kaltpilgerwalzwerken
die Auslaufspannfutter sich öffnen und die Ausz i ehvorr i chtung sich einschalten
soll, so wird die Anzahl von Zählimpulsen vom Augenblick des Stoßerfassens bis zudem,
in dem die-angeführten Funktionen ausgelöst werden sollen, nicht nur vom Vorschub,
sondern auch von der Streckung beeinflußt. Die beispiels weise auf einer Strangpresse
erzeugten Luppen liegen jedoch stets in einem bestimmten nicht zu engen Querschnittstoleranzbereich,
so daß die tatsächlichen Streckungen bei der Verwalzung der einzelnen Luppen beträchtliche
Unterschiede aufweisen können, da ja stets das gleiche Fertigrohr erzeugt wird.
Da außerdem bei einem gemischten Walzprogramm die Streckungen häufig wechseln, müßte
das Zählwerk oft umgestel werden, wobei es für den Betriebspraktiker nicht einfach
ist, die erforderliche Korrektur zu ermitteln, so daß Versuche erforderlich werden,
wenn ein neues Los zum Einsatz kommen soll.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden
Nachteile unter gleichzeitiger Entlastung des Bedienungspersonals zu vermeiden.
Es gilt also, jeden Luppenstoß beim Verwalzen exakt zu erfassen. Dabei soll nicht
nur die bessere Beobachtbarkeit des Stoßüberwalzens beim Verarbeiten schwierigerer
Werkstoffe
Ziel der Erfindung sein, sondem es soll auch in den weitaus häufigeres Fällen der
Verarbeitung normaler Stahlrohre, wenn die genannten Rohrfehler nicht auftreten
und auch nicht befürchtet werden müssen, ein möglichst korrektes Öffnen des Auslaufspannfutters
und das Abziehen des fertigen Rohres ermöglicht werden.
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Verschiedentlich kommt es auch auf eine sehr exakte Abstimmung der
einzelnen Schaltvorgänge aufeinander an, wie z.B. beim Verwalzen dünnwandiger Rohre,
bei denen sich die Rohrenden dann ineinander verkeilen, wenn das Auslaufspannfutter
nicht rechtzeitig geöffnet wird.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß zur direkten Auslösung
eines Schaltimpulses der Steuereinrichtung durch den Rohrstoß der Fühler im Bereich
des Gerüstes angeordnet ist.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Durch die Erfindung wir die Gefahr von Doppelwalzungen sich übereinanderschiebeider
Rohrenden und die Beschädigung von Walzwerkzeugen vermindert. Dadurch, daß sich
die Hubzahl selbsttätig vermindert und ggf. durch eine zusätzliche optische oder
akustische Signaleinrichtung wird der Bedienungsmann auf den nun zu- überwachenden
Vorgang aufmerksam gemacht und er kann sich darauf beschränken, den Luppenstoß bvim
Durchgang durch die Walzwerkzeuge zu beobachten.
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Da auch das Abziehen des fertigen Rohres gemäß der Erfindung automatisch
erfolgen kann, braucht er sich hierdurch nicht ablenken zu lassen.
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Es wird nicht unbedingt immer die Hubzahl auf Einschalthubzahl reduziert,
wann der Stoß in den Walzbereich gelangt. Wenn Rohrmaterial und Walzdimension es
zulassen, haben die Fühler lediglich die Funktion des Steuerns der Spannfutter und
der Rohrausziehvorrichtung, da die Hubzahl reduzierung auf Einschalthubzahl immer
eine Leistungsverminderung darstellt.
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Die beigefügten Abbildungen zeigen die Erfindung in schematischer
Darstellung anhand von Ausführungsbeispielen.
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Es zeigt Fig. 1 ein Einfach-Kaltpilgerwalzwalzwerk mit einem stationären
Fühler
Fig. 2 ein Gerüst, an dem auf der Einlaufseite und auf der
Auslaufseite je ein Fühler befestigt ist Fig. 3 einen Ausschnitt aus zwei benachbarten
sich stoßenden Rohrluppen auf einem Dorn Fig. 4 einen Teil der Steuereinrichtung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Kaltpilgerwalzwerk besteht aus einem hin-
und hergehendem Gerüst 1, welches über Kurbelstangen 3 mit einer Kurbelwelle 2 verbunden
ist, die von einem nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird. Mit 4 ist eine
nahezu ausgewalzte Luppe mit 4a eine nachfolgende Luppe bezeichnet. Die Luppen 4
und 4a bilden einen Luppenstrang, der nach dem Abziehen eines Fertigrohres durch
weitere Luppen ständig ergänzt wird Von der Kurbelwelle 2, der Hauptantriebswelle,
ist der Antrieb für ein Schaltgetriebe 9 abgezweigt, wobei die Verbindung über Zahnräder
5,eine Welle 6i Kegelräder 7 und eine weitere Welle 8 läuft. In dem Schaltgetriebe
9 sind die Antriebseinrichtungen für die Vorschubspindel 10 und 11 untergebracht,
die einen Vorschubschlitten treiben. An einem das Einlaufspannfutter 13 tragenden
Querhaupt ist ein auf den Luppenstoß 20 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Luppen
4, 4a ansprechender Fühler 14 vorgesehen und zur Verwertung der Impulse des Fühlers
14 mit einer Überwachungs und Steuereinrichtung 17 des Walzwerkes verbunden. Mit
16 ist die Dornstange bezeichnet, auf die die Luppen 4, 4a aufgeschoben sind. Ein
Impulsgeber 21 liefert über eine Leitung 22 mit dem Hauptantrieb synchrone Impulse,
die in der Steuereinrichtung zusammen mit den über die Leitung 15 von dem Fühler
14 kommenden Impulse verwertet werden.
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In Fig. 2 sind der einlaufseitige Fühler 14 und ein auf der Auslaufseite
vorgesehener Fühler 18 am Gerüst 1, d.h. am sich hin- und herbewegenden Gerüstständer
selbst, befestigt. Die Fühler 14, 18 tasten hierbei durch ihre ozillierende, der
Hubbewegung des Gerüstes angepaßte Bewegung das Rohr auf der Suche nach dem Luppenstoß
ab.
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Die Fühler 14, 18 liegen im unmittelbaren Arbeitsbereich der Walzkaliber
19, die, wie auch das Gerüst 1, in der Stellung voll ausgezeichnet sind, die sie
im EinlaufS totpunkt ET einnehmen. Ihre Stellung im Auslauftotpunkt AT ist strichpunktiert
dargestellt und mit 19' bezeichnet. In dieser Auslauftotpunktstellung haben die
Fühler 14, 18 die mit 14' und 18' bezeichnete Position. Der Fühler 14 macht also
einen Hub H 14 und der Fühler 18 einen Hub H 18 mit, die beide dem Gerüsthub H entsprechen.
Alle im Überlappungsbereich der Fühlerhübe H 14 und H 18 liegenden
Funktionen
können wahlweise von dem Fühler 14 wie auch von dem Fühler 18 ausgelöst werden.
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In Fig. 3 ist oben der Gerüsthub H unten die entsprechende Kaliberabwicklung
eingezeichnet, die sich aus dem Schaltbereich S 1 für das Drehen und Vorschieben
der Luppe dem Arbeitsbereich A, in dem die Reduzierung der Rohrluppe erfolgt und
dem Gilättbereich G zusammensetzt. Innerhalb des Schaltbereiches S liegt der erste
Schaltimpulsbereich, in dem durch den Fühler 14 die Hubzahl absenkung ausgelöst
wird, während der zweite Schaltimpulsbereich, in dem beispielsweise durch den Fühler
18 das Fertigrohr ausgezogen wird und die Drehzahl wieder angehoben wird, mit s
3 bezeichnet ist und kurz vor der endgültigen Fertigwalzung des Rohrendes der Rohrluppe
4 liegt. Die Festlegung der Schaltimpulsbereiche S 2 und S 3 und deren Dauer erfolgt
über den Impulsgeber 21, der in Fig. 4 näher erläutert ist. Auf einem mit dem Hauptantrieb
synchronen Wellenstumpf 26 sind ein verstellbares Segment 24 für den Schaltbereich
S 1 und ein verstellbares Segment 25 für den Schaltbereich S 2 befestigt, die während
einer Umdrehung des Wellenstumpfes, d.h. während eines Hin- und Rückhubes des Gerüstes
einmal an einem feststehenden Fühler 27, der auf einçrdurchsichtigen Abdeckung 23
des Wellenstumpfes befestigt ist, vorbeilaufen.
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Alternativ zu dem in Fig. 4 dargestellten Steuerungssystem ist auch
ein Digitalsteuergerüst denkbar, das den Vorteil leichterer Einstellbarkeit hat.
Es sind auch andere hier nicht genannte Verfahren denkbar.
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- Patentansprüche-