DE2557707A1

DE2557707A1 - Verfahren und walzwerk zum streckreduzierwalzen von rohren

Info

Publication number: DE2557707A1
Application number: DE19752557707
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Demny; Hermann Dipl Ing Moeltner
Original assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Current assignee: Kocks Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1977-06-30
Also published as: GB1563920A; US4086800A; FR2244574A1; AT359956B; GB1487614A; FR2335275B2; DE2347891A1; US3919872A; DE2557707C2; ATA918376A; JPS5059258A; JPS5277868A; FR2244574B3; DE2347891C2; FR2335275A2

Description

FRIEBRtCH EiOSIiS μ 454

Düsseldorf 18.12.19 75

Sie/Hel.

Firma Friedrich Kocks, 4 Düsseldorf, Freiligrathstraße 1

Verfahren und Walzwerk zum Streckreduzierwalzen von Rohren Zusatz zu Patent ._o. (Patentanmeldung P 23 47 891„3}

Beim Streckreduzierwalzen von Rohren entstehen am vorderen und hinteren Ende eines gewalzten Rohres beträchtliche Längenabschnitte, welche eine größex-e Wanddicke besitzen als der mittlere Längenabschnitt. Die beiden Endabschnitte jedes Rohres überschreiten dair.it die zulässige Toleranz der Wanddicken, so daß sie abgeschnitten werden müssen und nur noch als Schrott, verwendet, werden können. Diese "verdickte Enden" genannten Längena'bschnitte entstehen verfahrensbedingt» Sie bilden sich dadurch, daß zur Erreichung einer bestimmten Verringerung der Wanddicke am Fertigrohr auch ein bestimmter Zug auf das Rohr ausgeübt werden muß und dieser Zug beim Walzen zwar im Bereich des mittleren Längenabschnittes, reicht aber der verdickten Enden des Rohres in ausreichender Höhe ausgeübt wird. Letzteres liegt daran, daß der erforderliche große Zug nicht schon z.B. zwischen den beiden ersten Kalibern des Walzwerkes erreicht werden kann, weil die Walzen eines Kalibers nur begrenzte Reibungskräfte entstehen lassen, die zur Erzielung des maximalen Zuges nicht ausreichen. Erst wenn mohrere, beispielsweise sechs Kaliber das einlaufende Rohr erfaßt haben, hat sich der maximale Zug im mittleren Eereich des bereits eingelaufenen Kohriängenabschnittes aufgebaut und bleibt dann solange erhalten, bis der Rohrendabschnitt aus dem Walzwerk herausläuft und die Anzahl der noch walzenden Kaliber zu klein wird, um noch den maximalen Zug aufbringen zu können. Da die vorderen und hinteren Sndabschnitte jedes Rohres während des

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Walzvorganges immer nur von einer geringeren Anzahl an Kalibern erfaßt werden als zur Erzeugung des maximalen Zuges notwendig sind, werden sie diesem auch niemals ausgesetzt, so daß zwangsläufig die verdickten Enden entstehen.

Hieraus ergibt sich das Problem, die Länge der verdickten Enden und damit den Schrottanteil beim Streckreduzierwalzen so klein wie möglich zu halten, um wirtschaftlich walzen zu können.

Weil, wie eingangs erläutert, verdickte Enden eine Folge der geringeren Zugbeanspruchung der Rohranfang- und Rohrendabschnitte sind, Tiat man bereits versucht, das Problem durch eine Verstärktmg der Zugbeanspruchung dieser Abschnitte zu lösen. So schlägt die deutsche Auslegeschrift 1 602 181 vor, daß beim Eintreten des Rohranfanges in das erste Gerüst eine fortlaufende Drehzahlsteigerung der nächstfolgenden Gerüste und nach Eintritt des Rohrendes in das erste Gerüst eine fortlaufende Drehzahlverminderung derselben erfolgt. Es bleibt dabei aber unklar, wie die fortlaufende Drehzahlsteigerung bzw. -verminderung erfolgen und vor allem wie groß sie bemessen werden soll. Eine beliebige Steigerung der Drehzahlen bringt keine oder keine nennenswerte Verkürzung der verdickten Enden. Steigert man beispielsweise die Walzendrehzahl des zweiten Gerüstes um einen bestimmten Betrag und die Drehzahl des dritten Walzgerüstes um den gleichen Betrag, so entsteht zwischen dem zweiten und dritten Walzgerüst nicht mehr Zug im Rohr als er aufgrund der normalen Drehzahlreihe bei herkömmlichen Streckreduzierwalzwerken auch vorhanden ist. Das Ergebnis sind verdickte Enden normaler Länge. Steigerfc man bei einem anderen Beispiel die Walzendrehzahl des zweiten Gerüstes um einen großen Betrag und die Walzendrehzahl des dritten Gerüstes um einen kleineren, so entsteht zwischen dem zweiten und dritten Gerüst sogar eine Verminderung jenes Zuges, der bei normaler Drehzahl eines herkömmlichen Streckreduzierwalzwerkes vorhanden ist. Dies führt sogar zu einer

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Verlängerung der verdickten Enden,» Hieraus ergibt sich, daß eine irgendwie geartete Steigerung der Walzendrehzahlen keine vollständige Lösung des Problems ist, sondern daß es entscheidend auf die Art der Drehzahlsteigerung bzw. Drehzahlverminderung ankommt.

Außerdem beansprucht das bekannte Verfahren, daß nur die dem ersten Gerüst nächstfolgenden Gerüste - also vom zweiten Gerüst an - eine Drehzahlsteigerung bzw. -verminderung erfahren sollen. Das erste Gerüst selbst behält folglich seine ursprüngliche Drehzahl bei. Dies ist beim Eintritt des Rohrendabschnittes in das erste Gerüst falsch, denn dann muß das erste Gerüst ebenfalls heruntergeregelt werden, weil sonst niemals ein optimal kurzes verdicktes Ende erzielt werden kann, da der zwischen dem ersten und zweiten Gerüst dann auftretende Zug nur gering oder überhaupt nicht vorhanden ist.

Die" verdickten Enden mit erhöhtem Zug zu beaufschlagen und sie auf diese Weise möglichst kurz zu halten, offenbart auch die deutsche Offenlegungsschrift 1 962 792, jedoch ebenfalls ohne exakte Angaben darüber, um welchen Betrag dies im einzelnen geschehen soll. Die genannten Vorveröffentlichungen geben also keine konkreten Drehzahleinstellungen für die Walzwerke an und mit den gemachten Angaben ist das Problem nicht gelöst.

Die deutschen OffenlegungsSchriften 1 752 713 und 1 927 879 sowie 1 927 880 zeigen ein Verfahren, bei dem ebenfalls die verdickten Endabschnitte einer gegenüber dem herkömmlichen Verfahren höheren Zugbeanspruchung ausgesetzt werden sollen, was durch eine Drehzahlabsenkung erreicht werden soll, die nach Durchlauf der Rohranfangs- und -endabschnitte wieder aufgehoben wird. Die dabei vorgeschlagenen Drehzahländerungen sind über die Gerüste gleichmäßig verteilt und betragen von Gerüst zu Gerüst 5 %, so daß die Drehzahlen stufenweise immer um den gleichen Betrag zu- oder abnehmen. Es wird hierdurch

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FRiEDFiSGH KOSKS
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zwar eine gewisse Verkürzung der verdickten Enden gegenüber herkömmlichen Streckreduzierwalzwex-ken erreicht, aber es zeigte sich, daß eine solche Drehzahlregelung bei einzelangetriebenen Gerüsten die verdickten Enden nicht einmal auf die Länge zu verkürzen vermag, welche mit bekannten Streckreduzierwalzwerken mit Gruppenantrieb bereits erreicht worden sind (Zeitschrift "Iron and Steel Engineer" vom April 1974, Seite 70).

Die Länge der verdickten Enden läßt sich aber nach dem Hauptpatent wesentlich verkürzen, und zwar sowohl bei Streckreduzierwalζwerken mit Gruppenantrieb als auch bei solchen mit Einzel antriebe Dies wird dadurch erreicht, daß im Bereich der zug aufbauenden, in Walzrichtung vorderen. Kaliber des Walzwerkes beim Einlaufen des Rohranfanges und beil« Auslaufen des Rohrendes in bzw. aus diesem Bereich das Rohr zumindest isn jeweils vorletzten zug aufbauenden Kaliber mit einer maximalen, nur durch das Übertragungsvermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft beaufschlagt wird· Diese Erkenntnis und die Mittel, mit denen dies und damit die weiteire Verkürzung der verdickten Enden erreichbar ist, zeigt das Hauptpatent durch Angabe der hierzu erforderlichen sogenannten c-Werte» Zur Erklärung dieser c-Werte sei auf folgendes hingewiesen:

Die von einer Walze auf das Rohr in Walzrichtung - also zugwirksam — ausgeübte Kraft hängt im wesentlichen von den Reibungskräften im Bereich der berührten Fläche zwischen Walze und Rohr ab_o Diese Reibungskräfte werden von dem Verhältnis der Walzenumfangsgeschwindigke.it zur Rohrdurchlaufgeschwindigkeit beeinflußte Dieses Verhältnis ist an den einzelnen Umfangsstellen des Rohres verschieden, weil auch der Walzenradius an den einzelnen von einer Walze berührten Umfangs~ stellen des Rohres ein anderer ist, während die Walzendrehzahl die gleiche bleibt. So kann es sein, daß die. Walzenumfangsgeschwindigkeiten an allen Umfangsstellen des Rohres, die von einer betrachteten Walze berührt werden, größer oder kleiner sind als die Rohrdurch—

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laufgeschwindigkeit« Es ist aber auch möglich, daß die Walzenumfangsgeschwindigkeiten einer Walze an einzelnen Umfangsstellen des Rohres größer und an anderen Umfangsstellen des Rohres kleiner sind als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit. Im letzteren Fall ergeben sich auf dem Rohrumfang Stellen, an denen die Walzenumfangsgeschwindigkeit und die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit gleich sind_o Der Abstand dieser Stellen von der Walzendrehachse wird als Rollradius bezeichnet. Die aus Rollradius und Walzendrehzahl berechnete Umfangsgeschwindigkeit ist also gleich der Rohrdurchlaufgeschwindigkeit.

Je nach dem Verhältnis der Walzenumfangs- zur Rohrdurchlaufgeschwindigkeit an den einzelnen Umfangsstellen des Rohres können die Komponenten der Reibungskräfte an den Flächenelemente!! einmal alle untereinander gleichgerichtet sowohl in als auch gegen die Walzrichtung zeigen,, Zum anderen können sie zum Teil untereinander entgegengerichtet sein und dabei auch wieder in als auch gegen die Walzrichtung weisen. Es ist leicht einzusehen, daß im Falle gleichgerichteter Reibungskräfte an den einzelnen Flächenelementen die Resultierende einen Größtwert annimmt. Die Richtung der Reibvingskräfte wird durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Walze und Rohr an der jeweils betrachteten Stelle be&timmto Hieraus ergibt sich, daß dann, wenn in jedem Punkt der Berührungsfläche zwischen Walze und Rohr die jeweilige Umfangsgeschwindigkeit der Walze größer ist als die Rohrdurchlauf geschwindigkeit, die Walze eine maximale Zugkraft auf das Rohr ausübt. Letzteres ist dann der Fall, wenn der Rollradius gleich oder kleiner ist als der Walzenradius im Bereich des Kalibergrundes, d.h. im Bereich der am tiefsten in den Walzenkörper eingearbeiteten Stelle der Walzenarbeitsflächeο Wählt man an Stelle der Radien die entsprechenden liurchmesser, so ergibt sich die Formel

I₀) R = f · (WD - D) .

In dieser Formel steht R für den Rollradius, D für den Rohrau ßendurchmesser und WD für den ideellen Walzendurchmesser, der gleich

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dem doppelten Abstand zwischen Walzendrehachse und Rohr längs achse ist. Allgeraeiner läßt sich Formel I.) in folgender Form schreiben:

II.) R = -| · (WD - CD)

Hierin ist c ein den Rollradius bestimmender Faktor. Er besitzt die Größe 1, wenn der Rollradius gleich dem Walzenradius im Bereich des Kalibergrundes ist. Wenn die Walzenumfangsgeschv/indigkeit an allen Umfangsstellen des Rohres, die von einer betrachteten Walze berührt werden, größer als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit ist, wird auch der c-Wert größer als 1. Ist dagegen die Walzenumfangsgeschwindigkeit an jeder dieser Umfangsstellen kleiner als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit, so wird der c-Wert kleiner als 1 und nimmt für ein Dreiwalzenkaliber einen Wert bis maximal O, 5 an. Liegt der c-Wert bei 0,5 und darunter, so zieht die Walze mit maximaler Kraft entgegen der Walzrichtung am Rohr, während sie bei einem c-Wert von 1 und größer als 1 mit maximaler Kraft in Walzrichtung am Rohr zieht.

Wird der Zug in einem betrachteten Kaliber konstant gehalten oder nur wenig geändert, so liegt der e-Wert bei einem Dreiwalzehkaliber bei ungefähr 0,9 je nach dem Verhältnis von Walzen- und Rohrdurchmesser sowie je nach der Durchmesserabnähme. Der genaue Wert ergibt sich aus dem Kräftegleichgewicht am Rohr unter der Walze. Ist in allen der beispielsweise 24 Gerüste eines Walzwerkes das Rohr eingelaufen, so wird in den ersten, beispielsweise 4 bis 6 Kalibern, der Zug aufgebaut. Dies bedeutet, daß die ersten 4 bis 6 Kaliber entgegen der Walzrichtung am Rohr ziehen. Bei Ausnutzung der maximal möglichen Zugkräfte müssen die c-Werte der ersten Kaliber des beispielsweise Dreiwalzen-Walzwerkes etwa 0, 5 und weniger betragen. Die letzten walzenden Kaliber, z.B. die Kaliber 20 bis 24, bauen den Zug ab, was bedeutet, daß die Walzen in Walzrichtung am Rohr ziehen und ihre c-Werte bei 1,0 und darüber liegen müssen,, Hinter den zugauf-

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bauenden Kalibern 1 bis 6 folgen die den Zug konstanthaltenden oder nur wenig ändernden Kaliber 7 bis 19, welche c-Werte aufweisen, die zwischen 0,8 bis über 0,9 liegen, wobei die c-Werte mit fortschreitender Kaliberzahl wegen der größer werdenden Walzen leicht abfallen.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß hinter den zugaufbauenden, beispielsweise den ersten 6 Kalibern, ein Sprung der c-Werte von etwa 0,5 auf etwa 0,9 vorhanden ist«, Dies bedeutet, daß auch bei den Drehzahlen ein Sprung ins Schnelle erfolgt, also ein größeres übersetzungsverhältnis zwischen zwei benachbarten Kalibern im Bereich des Übergangs von den zugaufbauenden zu den zughaltenden Kalibern entsteht _o Die Übersetzungsverhältnisse errechnen sich aus der Kontinuitätsgleichung

III.) F · V = F₁ · V₁

in der mit F bzw» F₁ die Rohrquerschnitts flächen und mit V bzw. V₁ die Rohrdurchlaufgeschwindigkeiten jeweils in zwei benachbarten Kalibern bezeichnet sind. Setzt man die Formel für die Umfangsgeschwindigkeit

IV.) V -

in die Formel III.) ein, so ergibt sich

V.) F · η · R = F₁ ^- Xi₁* R₁

Die letztgenannte Formel läßt sich umstellen zu

«τ ) — β —1 · Bi a 4

^VI·' IX₁ F¹ R¹ *

die das übersetzungsverhältnis i bezeichnet.

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Setzt man in die Formel VI₀) die Formel II.) ein, so erhält man

F . (WD,, VII.) i = ·=£-

^(WDK₊1~^CK4-1° ¹W

Hierin ist mit K die Kalibernummer gemeint. Aus der Formel VII.) erkennt man, daß sich bei sprunghaft ändernden c-Werten auch die Übersetzungen sprunghaft ändern, weil die Werte für F und D im wesentlichen gleichmäßig sich ändern.

Die Übersetzungsverhältnisse der herkömmlichen Walzwerke werden im Gegensatz zum Hauptpatent nach der vorstehenden Methode berechnet, also unter der Voraussetzung des sogenannten stationären Zustandes, d.h., das Rohr befindet sich in allen Kalibern des Walzwerkes und Anfang- sowie Endabschnitt sind hinter bzw. vor dem Walzwerke Diese Verhältnisse stimmen aber nicht mehr, wenn die beiden Endabschnitte des Rohres durch das Walzwerk laufen» Läuft z.B. der Rohranfang durch das Walzwerk, so sind die Kaliber, welche die vorderen Längenabschnitte des Rohres walzen, immer zugabbauende Kaliber, deren c-Warte bei mindestens 1 oder darüber liegen müssen, wenn der maximal mögliche Zug aufgebracht werden soll« Da nun der betrachtete Rohranfang aus den eingangs genannten Gründen eine geringere Streckung aufweist als der Mittelabschnitt des Rohres, passiert eine Stelle im Bereich des Rohranfanges einen betrachteten Punkt am Walzwerk mit einer geringeren Geschwindigkeit als dies eine Stelle im Bereich des Rohrmittelabschnittes tut. Gegenüber der vorgegebenen Walzenarehzahl läuft also ein betrachteter Querschnitt des Rohranfanges langsamer durch die Kaliber als ein betrachteter Querschnitt des Mittelteils» Folglich ziehen die Walzen am Rohranfang mehr und der c-Wert stellt sich ohne Drehzahländerung automatisch auf 1,O und darüber ein. Dies gilt aber nur vom besipielsweise 6. Kaliber an, weil dann erst der Unterschied der geringeren Streckung des Rohranfanges gegenüber der des Rohrmittelabschnittes an einer betrachteten Stelle des WaIz-

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Werkes genügend groß ist· Beim beispielsweise 6. Kaliber trifft das deshalb zu, weil dann erst der maximale Zug aufgebaut ist. Weitere Voraussetzungen für das automatische Einstellen des c-Wertes auf 1 und darüber sind natürlich, daß die Maße sowie die Formgebung der Kaliber und die Drehzahlreihe einwandfrei aufeinander abgestimmt sind, und daß die Drehzahlen unabhängig davon, ob und wie weit ein Rohr im Walzwerk eingelaufen ist, konstant gehalten werden» Letzteres wird in Vollkommenheit bei den bekannten Walzwerken mit dem sogenannten Gruppenantrieb erreicht, bei dem zwei Drehzahlreihen mit jeweils festen Übersetzungen überlagert werden«.

Ähnlich verhält es sich auch beim hinteren Endabschnitt des Rohres, der ebenfalls einer geringeren Streckung unterliegt als der Rohrmittelabschnitt, so daß er beim Auslaufen aus dem Walzwerk diesem schneller nachfolgte Der Rohrendabschnitt hat somit an einer betrachteten Stelle im Walzwerk eine größere Geschwindigkeit als ein Querschnitt des mittleren Rohrlängenabschnittes· Die größere Geschwindigkeit des Röhrendabschnittes hat zur Folge, daß der c-Wert bei einem Walzwerk mit Dreiwalzenkalibern gleich oder kleiner als 0,5 wird, ohne Änderung der Walzendrehzahlen, so daß die Walzen maximal entgegen der Walzrichtung ziehen. Auch dies gilt bei den bekannten Walzwerken wieder nur unter den gleichen Voraussetzungen wie beim Rohranfang und die Wirkung tritt wiederum erst dann ein, wenn der Rohrendabschnitt das beispielsweise 6· Kaliber durchlaufen hat·

Wenn also die Übersetzungen und Drehzahlen für den stationären Zustand bestimmt worden sind, werden nach einer gewissen Anzahl von Kalibern unter den obengenannten Voraussetzungen Anfangs- und Endabschnitte des Rohres im mittleren und hinteren Teil des Walzwerkes trotzdem so gewalzt, daß dort von den Walzen maximale Zugwirkungen aufgebracht werden können.

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Diese maximalen Zugwirkungen, die hinter dem beispielsweise 6» Kaliber unter den genannten Voraussetzungen automatisch auftreten, sind im Bereich des 1» bis 6. Kalibers bei den herkömmlichen Walzverfahren und Walzwerken nicht bzw. nicht in vollem Umfange vorhandene Dies liegt daran, daß in den ersten Kalibern der Streckungsunterschied zwischen Rohranfang und Rohrmittelabschnitt noch zu gering ist.

Nachdem vorstehend der c-Wert und die wichtigsten Zusammenhänge hierzu erläutert sind, sei das vorliegende Problem betrachtete Um die verdickten Enden der Rohre so kurz wie möglich zu halten, wird angestrebt, auch im Bereich der vorderen, beispielsweise des ersten bis sechsten Kalibers das Rohr einem maximal möglichen Zug auszusetzen. Dies läßt sich aber mit den herkömmlichen Verfahren und Walzwerken nicht oder nur unvollkommen erreichen, da bei diesen die Walzendrehzahlen immer entsprechend dem stationären Zustand gewählt worden sind, wobei der c-Wert beim Dreiwalzen-Walzwerk im ersten Kaliber mit etwa 0,5 gewählt wird, der dann in den zweiten bis beispielsweise sechsten Kalibern auf etwa 1,0 ansteigt. Diese c-Werte und die sich daraus ergebenden Drehzahlen für die ersten Kaliber sind nicht geeignet, die verdickten Enden nennenswert zu verkürzen, und zwar deshalb nicht, weil bei c-Werten, die beim Dreiwalzen— Walzwerk zwischen 0,5 und etwa 1,0 liegen, eben nicht die Komponenten der Reibungskräfte an allen Flächenelementen untereinander gleichgerichtet sind, sondern bei diesen c-Werten sind sie untereinander entgegengerichtet. Es ist daher einfach einzusehen, daß in diesem Fall die Resulierende der Reibungskräfte keinen Höchstwert annimmt und infolgedessen die Walzen dieser Kaliber eben nicht mit äer maximal möglichen Zugkraft am Rohr ziehen können. Folglich läßt sich mit den herkömmlichen Walzwerken keine nennenswerte und erst recht keine optimale Verkürzung der verdickten Enden erreichen. Diese sind je. . nach den Rohrabmessungen sowie nach den Maßen und anderen Daten des Walzwerkes beispielsweise etwa 2,2 bis 2,5 m lang.

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Das in den deutschen Offenlegungsschriften 1 752 713 und 1 927 879 sowie 1 927 880 offenbarte Verfahren stellt zwar bei Walzwerken mit einzelangetriebenen Gerüsten beim Einlauf des Rohranfanges die Walzendrehzahlen der vorderen Kaliber des Walzwerkes auf andere Werte ein, um den Zug auch im Bereich dieser vorderen Kaliber zu vergrößern«. Im Gegensatz zu den beiden eingangs an erster und zweiter Stelle genannten Vorschlägen, die nur ganz allgemein und unbestimmt eine Erhöhung der Zugbeanspruchung des Rohres vorschlugen, ohne Angabe der Mittel und praktikabeler Werte, offenbaren diese drei Vorschläge eine stufenweise Drehzahländerung um jeweils 5 Prozente Da aber auch bei diesen Vorschlägen die normale Drehzahlreihe des Walzwerkes in herkömmlicher Weise ausgelegt wird, was bedeutet, daß der c-Wert des ersten Dreiwalzenkalibers bei etwa 0,5 liegt und die c-Werte der nachfolgenden Kaliber bis auf 1,0 ansteigen, so erreicht man auch bei einer stufenweisen Drehzahländerung um den jeweils gleichen Betrag von 5 Prozent keine c-Werte, die unterhalb von etwa 0,5 bzw. oberhalb von etwa 1,0 liegen« Folglich können auch die nach diesem bekannten Verfahren ausgelegten Walzwerke im Bereich ihrer vorderen Kaliber niemals den maximal möglichen Zug ausüben, wenn auch eine geringfügige Verbesserung gegenüber den ursprünglichen Walzwerken erreicht wird, nämlich eine Verkürzung der verdickten Enden, z.B* von 2,2 bis 2,5 m auf 1,9 bis 2,1 m. Diese geringfügige Verbesserung bei einzelangetriebenen Walzgerüsten bringt aber ein Ergebnis, das, wie eingangs bereits erwähnt, noch etwas schlechter ist als es bei bekannten Streckreduzxerwalzwerken mit Gruppenantrieb ohne Drehzahländerung erreicht worden ist.

Mit dem Hauptpatent wird erstmalig vorgeschlagen, im Bereich der zug aufbauenden, in Walzrichtung vorderen Kaliber des Walzwerkes beim Einlaufen des Rohranfanges und beim Auslaufen des Röhrendes in bzw. aus diesem Bereich das Rohr mit einer maximalen nur durch das Übertragungsvermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft zu beaufschlagen« Dies bedeutet bei einem WaIz-

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werk mit Dreiwalzengerüsten in den zug aufbauenden vorderen Kalibern des Walzwerkes die Verwendung von c-Werten von maximal etv/a 0,5, wobei e-Werte von gleich oder kleiner als 0,35 im ersten Walzgerüst verwendet werden,, Hierdurch wird erreicht, daß die Walzenumfangsgeschwindigkeiten aller Walzen der zugaufbauenden vorderen Gerüste an allen Umfangsstellen des Rohres kleiner sind als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit, so daß nur gleichgerichtete Reibungskräfte an den einaelnen Flächenelementen auftreten und die resultierende Reibungskraft einen Größtwert annimmt. Das Rohr wird dann mit einer maximalen, nur durch das Übertragungsvermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft beaufschlagt. Durch den extrem niedrigen c-Wert im ersten Walzgerüst, der sogar nahe Null liegen kann, und den normal großen c-Wert von etwa 1,0 bis 1,1 des letzten zug aufbauenden oder ersten zughaltenden Kalibers ist eine große Abstufung der c-Werte der zugaufbauenden Kaliber mog~ lieh und die daraus sich ergebenden Drehzahlsprünge von einem Kaliber zum nächstfolgenden sind beim Hauptpatent: so groß, daß auch beim Einlaufen des Rohranfangs bzw. beim Auslaufen des Rohrendes diese mit dem vollen Zug beaufschlagt werden, den die Walzen überhaupt zu übertragen vermögen, so daß die Länge der verdickten Enden optimal verkürzt wird.

Charakteristisch für die Lösung nach dem Haupfcpatsnt ist der besonders große c-Wert und Drehzahl sprung an der Stelle des Walzwerkes, an der im stationären Zustand erstmalig der volle Zug erreicht wird, also zwischen dem vorletzten oder letzten zug aufbauenden und dem ersten zughaltenden Kaliber. Dieser Drehzahlsprung ergibt sich daraus, daß man bestrebt ist, den c-Wert der zug aufbauenden vorderen Dreiwalzenkaliber bei etwa 0,5 und darunter zu halten, damit die resultierende Reibungskraft einen Größtwert annimmt. Hinter den zug aufbauenden vorderen Kalibern folgen aber dann die zughaltenden Kaliber mit c-Werten, die bei etwa 1,O liegen, so daß der Übergang von den zug aufbauenden zu den zughaltenden Kalibern sprunghaft ist« Dieser Drehzahl sprung ist bei Walzwerken mit Gruppenantrieb an einen

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oder zwei Gerüstplätze gebundene

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die verdickten Enden beim Streckreduzieren von Rohren in einem Walzwerk mit einzelangetriebenen Gerüsten ebenfalls so kurz wie möglich zu halten, nachdem dies mit den Mitteln des Hauptpatentes bei Streckreduzierwalzwerken mit Gruppenantrieb erreicht worden ist. Die Mittel des Hauptpatentes sind zwar auch bei Streckreduzierwalzwerken mit einzelangetriebenen Walzgerüsten anwendbar, aber bei solchen Walzwerken läßt sich der Erfindungsgedanke des Hauptpatentes noch ergänzen«,

Vorliegende Erfindung geht daher von einem Verfahren zum Walzen von Rohren mit einem Streckreduzierwalzwerk aus, bei dem wenigstens im Bereich der in stationärem Zustand zugaufbauenden, in Walzrichtung vorderen Kaliber des Walzwerkes beim Einlaufen des Rohranfanges und beim Auslaufen des Rohrendes in bzw_o aus diesem Bereich das Rohr zumindest im jeweils vorletzten der in instationärem Zustand zugaufbauenden Kaliber mit einer maximalen, nur durch das übertragung svermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Röhr begrenzten Zugkraft beaufschlagt wird, wie es das Hauptpatent zeigt»

Demgegenüber kennzeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch, daß, insbesondere beim Streckreduzierwalzen mit einzelangetriebenen Walzyerüsten, das Rohr in allen an diesem angreifenden Kalibern, zumindest in den in Walzrichtung vorderen, beispielsweise sechs bis acht Kalibern beim Einlaufen des Rohranfanges und beim Auslaufen des Rohrendes in bzw. aus diesen Kalibern mit einer maximalen, nur durch das übertragung.svermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft beaufschlagt wird.. Hierdurch werden alle Möglichkeiten ausgeschöpft, die vorderen und hinteren Endabschnitte des zu walzenden Rohres mit Zug zu beaufschlagen, so daß die wegen Mangel an Zugbeanspruchung dort auftretenden sogenannten verdickten Enden optimal kurz gehalten werden·

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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Walzwerk mit einzelangetriebenen Walzkalibern zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, bei dem die Drehzahlen der Walzen während des Walzvorganges in Abhängigkeit vom im Walzwerk befindlichen Längenabschnitt des zu walzenden Rohres veränderbar sind und das sich erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß der zugaufbauende und zugabbauende, Walzkaliber trennende Sprung der c-Werte und der Walzendrehzahlen beim Einlaufen des Rohranfanges zumindest im Bereich der vorderen Hälfte des Walzwerkes immer etwa in der Mitte jener Gerüstreihe, die das Rohr schon erfassen, liegt. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der zugaufbauende und zugabbauende,Walzkaliber trennende Sprung der c-Werte und der Walzendrehzahlen beim Avislaufen des Rohrendes zximindest aus dem Bereich der vorderen Hälfte des Walzwerkes immer um die Anzahl der zugaufbauenden Walzkaliber dem Rohrende von Gerüst zu Gerüst voreilt.

Hierdurch wird erreicht, daß sich der Drehzahl sprung im Walzwerk verlagert, und zwar so, daß er dem einlaufenden Rohranfang bzw« dem auslaufenden Rohrende folgt. So wird in vorteilhafter Weise eine maximale Zugwirkung auf die beiden Endabschnitte ausgeübt. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Streckreduzxerwalzwerk mit einzelangetriebenen Walzgerüsten und mitlaufendem Drehzahlsprung die Möglichkeit, dieses Mitlaufen an verschiedenen Gerüsten beginnen zu lassen, was vor allem dann von Bedeutung ist, wenn auf Grund der zux^-Verfügung stehenden Ausgangsrohre und der gewünschten Abmessungen der Fertigrohre es nicht erforderlich ist, daß alle Gerüstplätze des Walzwerkes auch mit Walzgerüsten besetzt sind. Wenn man beispielsweise Ausgangsrohre zur Verfügxing hat, die bereits Abmessungen besitzen, welche bei einer bestimmten Kaliberreihe normalerweise erst in den ersten drei Gerüsten auf das bereits vorhandene Maß reduziert werden, so benötigt man diese ersten drei Gerüste nicht. Bei dem erfindungsgemäßen Walzwerk hat man dann die Möglichkeit,

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nach dem Fortlassen der ersten drei Walzgerüste das vierte Walzgerüst hinsichtlich der c-Werte und des DrehzahlSprungs so zu regeln, wie sonst das erste Walzgerüst. Der Antrieb des Walzwerkes wird dann so geregelt, daß der Drehzahlsprung erst zwischen dem vierten und fünften Gerüst auftritt und erst von dort aus zusammen mit dem Rohr mitläuft.

Obwohl die vorliegende Erfindung in erster Linie für Walzwerke irdt einzelangetriebonen Walzgerüsten Bedeutung hat, sind auch Gruppenantriebe denkbar, die zumindest teilweise ein Mitlaufen des Drehzahlsprungs ermöglichen, so daß die vorliegende Erfindung auch bei Walzwerken mitj**8ruppenantrieb verwendet werden kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Schaubildern verdeutlicht. Es zeigen:

Figur 1 bis 4 Walzendrehzahldiagramme bei einlaufendem

Rohranfang;
Figur 5 bis 8 Walzendrehzahldiagramme bei auslaufendem

Rohrende«

In allen dargestellten Figuren ist auf der Abzisse die Nummer des jeweiligen Gerüstes aufgetragen, wobei Gerüst 1 das in Walzrichtung gesehen erste Gerüst des Walzwerkes ist. Auf der Koordinaten sind die Walzendrehzahlen aufgetragen, wobei allerdings konkrete Zahlenwerte fortgelassen wurden, da sie sehr unterschiedlich sind und im vorliegenden Zusammenhang nicht interessieren. Unterhalb der Abzisse ist jeweils ein Rohrendabschnitt dargestellt, und zwar in den Figuren 1 bis 4 der vordere und in den Figuren 5 bis 8 der hintere Endabschnitt. Die gezeichnete Lage des Endabschnittes läßt deutlich erkennen, wie weit das Rohr in das Walzwerk eingelaufen ist, wenn die jeweils dargestellte Kurve gilt«,

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In Figur 1 sind zwei parallellaufende Kurven gezeigt, die beide mit zunehmender Gerüstzahl ansteigen. Die Steigung ergibt sich aus der Walzendrehzahlsteigerung von Gerüst zu Gerüst, mit der die Streckung des Rohres berücksichtigt wird, welche durch den normalen Walzvorgang auftritt,, Die obere Kurve gibt die Drehzahlen bei einem c-Wert von etwa 1,0 und die untere Kurve die Drehzahlen bei einem c-Wert von etwa 0,5 an_o Mit dem Einlaufen des Rohranfangs in das zweite Gerüst wird die Drehzahl des ersten Gerüstes so verringert, daß sich ein c-Wert von 0,5 ergibt, während die Drehzahl des zweiten Gerüstes eine Drehzahl entsprechend dem c-Wert 1,0 besitzt,. Zwischen dem ersten und zweiten Gerüst ergibt sich somit ein erheblicher Drehzahl sprung, so daß das Rohr bereits zwischen dem ersten und zweiten Gerüst mit einer Zugkraft, beaufschlagt wird, die an dieser Stelle des Walzwerkes nicht mehr übertroff en werden kann, da die Walzen beider Walzgerüste mit maximal möglicher Kraft in ent~ gegengesetzten Richtungen am Rohr ziehen. Dies geschieht, obwohl die Walzen gleiche Drehrichtungen besitzen« Aufgrund der sehr unterschiedlichen Drehzahlen wird das Rohr von den Walzen des ersten Gerüstes aber nur relativ langsam in das Walzwerk hineingelassen, während das mit wesentlich höherer Drehzahl arbeitende zweite Walzgerüst entgegen der Bremswirkung des ersten Gerüstes mit maximal möglicher Kraft am Rohr zieht.

Betrachtet man die Figuren 2 bis 4, so ist ersichtlich, daß mit dem weiteren Einlaufen des Rohranfanges in die nachfolgenden Gerüste durch Absenken der Drehzahlen auch der Gerüste 2 und später 3 der Drehzahl sprung zusammen mit dom Rohr in das Walzwerk hineinwandert.· Das geht so weiter, bis der maximal erforderliche Zug am Rohr erreicht ist, was je nach Höhe de<i Zuges nach vier bis sechs Gerüsten eintritt. Von da ab ist eine Drehzahländerung mit dem. durchlaufenden Rohranfang nicht mehr unbedingt notwendig, weil wegen der geringeren Streckung des Rohranfanges - wie eingangs dargelegt - die auf die

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ORJGiNAL INSPECTED

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hohe Streckung des mittleren Rohr ab Schnitts ausgelegten Drehzahlen genügend Überschuß aufweisen, so daß stets ein c-Wert von gleich oder größer als 1,0 vorhanden ist, was maximal möglichen Zug und für die letzten Gerüste maximal möglichen Zugabbau bedeutet»

Die Drehzahländerung erfolgt immer nur an einem Gerüst, und zwar derart, daS von einer höheren Drehzahl entsprechend einem c~Wert von etwa 1,0 auf eine niedrigere, beispielsweise entsprechend einem c-Wert von 0,5 übergegangen wird» Allerdings muß diese Änderung möglichst schnell geschehen, damit der während der Knderung durchlaufende Rohrabschnitt wegen des verdickten Endes möglichst klein bleibt« Die übrigen Drehzahlen bleiben jedesmal gleich, so daß sich nur der Drehzahlsprung fortpflanzt. Ist der Einlauf beendet, was mit Erreichen des höchsten erforderlichen Zuges nach beispielsweise sechs Gerüsten der Fall ist, kann eine leichte Drehzahl— korrektur an den den zug aufbauenden Gerüsten folgenden, den Zug in etwa konstant haltenden Gerüsten zweckmäßig sein, was sich aus den Gleichgewichtsbedingung en erg ibt«.

Für den Durchlauf des Rohrendes gilt entsprechendes, was in den Figuren 5 bis 8 gezeigt wird. Sind z.B. drei Gerüste für den schnellstmöglichen Zugaufbau erforderlich und verläßt das Rohrende das erste Gerüst, so muß augenblicklich am vierten die Drehzahl abgesenkt werden ,und zwar auf die, welche beispielsweise einem c-Wert von 0,5 entspricht, was in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist«, Das gleiche gilt dann für das fünfte Gerüst, wenn das Rohr das zweite verläßt. Dies geht dann so weiter. Auch hier wandert also ein Drehzahlsprung, der die zugaufbauenden Gerüste von den übrigen unterscheidet, mit dem Rohrende mit„ Wie viele Gerüste am Zugaufbau beteiligt sind, hängt unter anderem wieder von der Itfahl der Durchmesser abnahmen der Kaliberreihe ab«. Auch jetzt braxicht der

^0R/Q|NAL INSPECTED

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[FRIEDRICH SOCKS - - ir _ ■

Düsscldorf

!Drehzahl sprung nicht durch das. ganze Walzwerk zn laufen, weil nach einer gewissen Gerüstzahl beispielsweise nach sechs Ms acht Gerüsten, die auf die Streckung des Rohrmittelteils ausgelegten Drehzahlen beim Durchlaufen des Röhrendes lidt der geringeren Streckung genügend große Drehzahlunterschiede von Gerüst zn -Gerüst: sich ergeben_o

Wesentlich ist in allen Fällen, daß die Regelung sehr schnell geschieht und die übrigen Drehzahlen stabil gehalten werden» Grnndsätzlieh laoglich ist ein Durchlaufen des Drehzählsprmnges durch ■das gesainte Walzwerk.

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Claims

iCa KOSKS - J^ - M 454

Düsseldorf 18.12.1975

2557707 Sie/Hel.

Patentansprüche

f 1.'Verfahren zum Walzen von Rohren mit einem Streckredusierwalzwerk, bei dem wenigstens im Bereich der in stationärem Zustand zugaufbauenden, in Walzrichtung vorderen Kaliber des Walzwerkes beim Einlaufen des Rohranfanges und beim Auslaufen des Rohrendes in bzw. aus diesem Bereich das Rohr zumindest im jeweils vorletzten der in instationärem Zustand zugaufbauenden Kaliber mit einer maximalen, nur durch das Übertragungsvermögen dar Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft beaufschlagt wird, nach Patent ...(Patentanmeldung P 23 47 891.3), dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere beim Streckreduzierwalzen mit einzelangetriebenen Walzgerüsten, das Rohr in allen an diesem angreifenden Kalibern, zumindest in den in Walzrichtung vorderen, beispielsweise sechs bis acht Kalibern beim Einlaufen des Rohranfanges und beim Auslaufen des Rohrendes in bzw. aus diesen Kalibern mit einer maximalen, nur durch das Übertragungsvermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft beaufschlagt wird,,

2ο Walzwerk mit eihzelangetriebenen Walzkalibern zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei dem die Drehzahlen der Walzen während des Walzvorganges in Abhängigkeit vom im Walzwerk befindlichen Längenabschnitt des zu walzenden Rohres veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zug-

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ORIGINAL INSPECTED

FRIEDRICH KOCKS - 2er -

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aufbauende und zugabbauende Walzkaliber trennende Sprung der c-Werte und der Walzendrehzahlen beim Einlaufen des Rohranfanges zumindest im Bereich der vorderen Hälfte des Walzwerkes immer etwa in der Mitte jener Gerüstreihe, die das Rohr schon erfassen, liegt.

3. Walzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der zugaufbauende und zugabbauende Walzkaliber trennende Sprung der c-Werte und der Walzendrehzahlen beim Auslaufen des Rohrendes zumindest aus dem Bereich der vorderen Hälfte des Walzwerkes immer um die Anzahl der zug aufbauenden Walzkaliber dem Rohrende von Gerüst zu Gerüst voreilt.

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