DE2557707C2

DE2557707C2 - Walzstraße zum Streckreduzieren von Rohren

Info

Publication number: DE2557707C2
Application number: DE2557707A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. Demny; Hermann Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Möltner
Original assignee: Kocks Technik & Co 4010 Hilden GmbH; Kocks Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Kocks Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1983-04-14
Also published as: GB1563920A; US4086800A; FR2244574A1; AT359956B; GB1487614A; FR2335275B2; DE2347891A1; US3919872A; ATA918376A; JPS5059258A; JPS5277868A; FR2244574B3; DE2347891C2; DE2557707A1; FR2335275A2

Description

Beim Streckreduzierwalzen von Rohren entstehen am vorderen und hinteren Ende eines jeden gewalzten Rohres beträchtliche Längenabschnitte, welche eine größere Wanddicke besitzen als der mittlere Längenabschnitt. Die beiden Endabschnitte jedes Rohres überschreiten damit die zulässige Toleranz der Wanddicken, so daß sie abgeschnitten werden müssen und nur noch als Schrott verwendet werden können. Diese »verdickten Enden« genannten Längenabschnitte 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, nicht aber in dem der verdickten Enden des Rohres in ausreichender Höhe ausgeübt werden kann. Letzteres liegt daran, daß der erforderliche große Zug nicht schon zum Beispiel zwischen den beiden ersten Kalibern der Walzstraße erreicht werden kann, weil die Walzen eines Kalibers nur begrenzte Reibungskräfte entstehen lassen, die zur Erzielung des maximalen Zuges nicht ausreichen. Erst wenn mehrere, beispielsweise sechs Kaliber das einlaufende Rohr erfaßt haben, hat sich der maximale Zug im mittleren Bereich des bereits eingelaufenen Rohrlängenabschnittes aufgebaut und bleibt dann so lange erhalten, bis der Rohrendabschnitt aus der Walzstraße herausläuft und die Anzahl der noch walzenden Kaliber zu klein wird, um noch den maximalen Zug aufbringen zu können. Da die vorderen und hinteren Endabschnitte jedes Rohres während des Walzvorgangs 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 Rohranfangs- und Rohrendabschnitte sind, hat man bereits versucht, das Problem durch eine Verstärkung der Zugbeanspruchung dieser Abschnitte zu lösen. So schlägt die deutsche Auslegeschrift 16 02 181 vor, daß beim Eintreten des Rohranfangs in das erste Walzgerüst eine fortlaufende Drehzahlsteigerung der nächstfolgenden Walzgerüste und nach Eintritt des Rohrendes in das erste Walzgerüst 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 Walzgerüstes um einen bestimmten Betrag und die Walzendrehzahl des dritten Walzgerüstes um der. gleichen Betrag, so entsteht zwischen dem zweiten und dritten Walzgerüst nicht mehr Zug im Rohr, als er auf Grund der normalen Drehzahlreihe bei herkömmlichen Streckreduzierwalzstraßen auch vorhanden ist. Das Ergebnis sind verdickte Enden normaler Länge. Steigert man bei einem anderen Beispiel hierzu die Walzendrehzahl des zweiten Walzgerüstes um einen großen Betrag und die Walzendrehzahl des diitten Walzgerüstes um einen kleineren, so entsteht zwischen dem zweiten und dritten Walzgerüst sogar eine Verminderung jenes Zuges, der bei normaler Drehzahl einer herkömmlichen Streckreduzierwalzstraße vorhanden ist. Dies führt sogar zu einer Verlängerung der verdickten Enden. Hieraus ergibt sich, daß eine irgendwie geartete Änderung der Walzendrehzahlen keine Lösung des Problems ist, sondern daß es entscheidend auf die Art und Größe der Drehzahlsteigerung bzw. Drehzahlverminderung ankommt.

Außerdem beansprucht das bekannte Verfahren, daß nur die dem ersten Walzgerüst nächstfolgenden Walzgerüste — also vom zweiten Walzgerüst an — eine Drehzahlsteigerung bzw. -verminderung erfahren sollen. Das erste Walzgerüst soll folglich seine ursprüngliche Walzendrehzahl beibehalten. Dies ist beim Eintritt des Rohrendabschnittes in das erste Walzgerüst falsch, denn dann muß dessen Walzendrehzahl ebenfalls heruntergcrcgclt werden, weil sonst niemals ein optimal kurzes verdicktes Ende erzielt werden kann, da der zwischen dem ersten und zweiten Walzgerüst 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 19 62 792, jedoch ebenfalls ohne exakte Angaben darüber, um welchen Betrag dies im einzelnen geschehen soll. Die genannten Vorveröffentlichungen geben also keine konkreten Walzendrehzahlen an und mit den dort entnehmbaren Angaben ist das Problem nicht gelöst.

Die deutschen Offenlegungsschriften 17 52713 und 19 27 879 sowie 19 27 880 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 Walzstraße gleichmäßig verteilt und betragen von Walzgerüst zu Walzgerüst 5%, so daß die Waizendrehzahlen stufenweise immer um den gleichen Betrag zu- oder abnehmen. Es wird hierdurch zwar eine

gewisse Verkürzung der verdickten Enden gegenüber herkömmlichen Streckreduzierwalzstraßen erreicht, aber es zeigte sich, daß eine solche Drehzahlregelung bei einzeln angetriebenen Walzgerüsten die verdickten Enden nicht einmal auf die Länge zu verkürzen vermag, welche mit bekannten Streckreduzierwalzstraßen 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 ic dem Hauptpatent wesentlich verkürzen, und zwar sowohl be" Streckreduzierwalzenstraßen mit Gruppenantrieb als auch bei solchen mit Einzelantrieb der Walzgerüste. Dies wird dadurch erreicht, daß im Bereich der zugaufbauenden, in Walzrichtung vorderen Kaliber der Walzstraße beim Einlaufen jedes Rohranfangs und beim Auslaufen jedes Rohrendes in bzw. aus diesem Bereich das Rohr zumindest im jeweils vorletzten zugaufbauenden Walzkaliber 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 weitere Verkürzung der verdickten Enden erreichbar ist, zeigt das Hauptpatent durch Angabe der hierzu erforderlichen sogenannten c-Werte. Zur Erklärung dieser c-Werte sei auf folendes 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. Diese Reibungskräfte werden von dem Verhältnis der Walzenumfangsgeschwindigkeit zur Rohrdurchlaufgeschwindigkeit beeinflußt. Dieses Verhältnis ist an den einzelnen Umfangsstellen des Rohres verschieden, weil auch der Walzenradius an den einzelnen von einer Walze berührten Umfangsstellen des Rohres ein anderer ist, selbst wenn 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 Rohrdurchlaufgeschwindigkeit. Es ist aber auch möglich, daß die Umfangsgeschwindigkeiten einer Walze an einzelnen Umfangsstellen des Rohres größer und an anderen Umfangsstellen des Rohres kleiner sind als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit. In diesem Fall ergeben sich auf dem Rohrumfang Stellen, an denen die Walzenumfangsgeschwindigkeit und die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit gleich sind. Der Abstand dieser Stellen von der Walzendrehachse wird als Rollradius bezeichnet. Die aus Rollradius und Walzendrehzah! 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 Flächenelementen 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 Reibungskräfie wird durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Walze und Rohr an der jeweils betrachte- 65 ten Stelle bestimmt. Hieraus ergibt sich, daß dann, wenn in jedem Punkt der Berührungsfläche zwischen Walze und Rohr die jeweilige Umfangsgeschwindigkeit der Walze größer ist als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit die Walze eine maximale Zugkraft in Walzrichtung auf das Rohr ausübt Letzteres ist dann der Fall, wenn der Rollradius gleich oder kleiner ist a!s der Wdzenradius im Bereich des Kalibergrundes, d. h. im Bereich der am tiefsien in den Walzenkörper eingearbeiteten Stelle der Walzenarbeitsfläche. Wählt man an Stelle der Radien die entsprechenden Durchmesser, so ergibt sich die Formel

R--γ-(WD- D).

(D

In dieser Formel steht R für den Rollradius, D für den Rohraußendurchmesser und WD für den ideellen Walzendurchmesser, der gleich dem doppelten Abstand zwischen Walzendrehachse und Rohrlängsmittelachse ist. Allgemeiner läßt sich Formel (I) in folgender Form schreiben

(Π)

Hierin ist cein den Rollradius bestimmender Faktor Er besitzt die Größe 1, wenn der Rollradius leich dem Walzenradius im Bereich des Kalibergrundes ist Wenn die Walzenumfangsgeschwindigkeit 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 Dreiwalzenkahber einen Wert bis maximal 0,5 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.

Ist in allen der beispielsweise vierundzwanzig Walzgerüste einer Walzstraße das Rohr eingelaufen, herrscht also der stationäre Betriebszustand, so wird in den ersten, beispielsweise vier bis sechs Kalibern, der Zug aufgebaut. Dies bedeutet, daß die ersten vier bis sechs Kaliber entgegen der Walzrichtung am Rohr ziehen. Bei Ausnutzung der maximal möglichen Zugkräfte müssen die c-Werte der ersten Kaliber einer Dreiwalzenkaliber besitzenden Walzstraße 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 zugaufbauenden Kalibern 1 bis 6 folgen die den Zug zwischen den unmittelbar benachbarten Kalibern konstanthaltenden oder nur wenig ändernden Kaliber 7 bis 19, welche c-Werte aufweisen, die zwischen 0,8 bis über 0,9 liegen, je nach dem Verhältnis von Walzen- und Rohrdurchmesser sowie je nach der Durchmesserabnahme. Der genaue Wert ergibt sich aus dem Kräftegleichgewicht am Rohr unter der Walze, wobei die ο Werte mit fortschreitender Kaliberzahl wegen der größer werdenden Walzen leicht abfallen.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß hinter den zugaufbauenden, beispielsweise den ersten sechs Kalibern ein Sprung der c-Werte von etwa 0,5 auf etwa 1,0 vorhanden ist. Dies bedeutet, daß auch bei den Drehzah-

len ein Sprung ins Schnelle erfolgt, also ein größeres Übersetzungsverhältnis zwischen zwei unmittelbar benachbarten Kalibern im Bereich des Übergangs von den zugaufbauenden zu den zughaltenden Kalibern entsteht. Die Übersetzungsverhältnisse errechnen sich aus der Kontinuitätsgleichung

F- K = F₁ ■ V₁

(III)

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

π ■ η " 30

(IV)

in die Formel (III) ein, so ergibt sich

F ■ n ■ R = F₁ · η, · A₁ (V)

Die letztgenannte Formel läßt sich umstellen zu

π
"ι

JL

(VI)

I =

F_K ■ (WD_x - c_KD_K)

c_K+1 -

(VII)

10

15

20

25

30

die das Übersetzungsverhältnis /' bezeichnet.

Setzt man in die Formel (VI) die Formel (II) ein, so erhält man

35

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

Die Übersetzungsverhältnisse der herkömmlichen Walzstraßen werden im Gegensatz zum Hauptpatent nach der vorstehenden Methode berechnet, also unter der Voraussetzung des stationären Betriebszustandes, bei dem sich das Rohr in allen Kalibern der Walzstraße befindet und Anfangs- sowie Endabschnitt hinter bzw. vor der Walzstraße sind. Diese Verhältnisse stimmen aber beim instationären Betriebszustand nicht mehr, wenn die beiden Endabschniite des Rohre« durch die Walzstraße laufen. Läuft z. B. der Rohranfang durch die Walzstraße, so sind die Kaliber, weiche die vorderen Längenabschnitte des Rohres walzen, immer zugabbauende Kaliber, deren c- Werte bei mindestens 1 oder darüber liegen müssen, wenn der maximal mögliche Zug auf den Rohranfang aufgebracht werden soll. Da der betrachtete Rohranfang aus den eingangs genannten Gründen eine geringere Streckung aufweist als der Mittelabschnitt des Rohres, passiert eine Stelle im Bereich des Rohranfangs einen betrachteten Punkt der Walzstraße mit einer geringeren Geschwindigkeit als dies eine Stelle im Bereich des Rohrmittelabschnitts tut. Gegenüber der vorgegebenen Walzendrehzahl läuft also ein betrachteter Querschnitt des Rohranfangs langsamer durch die Kaliber als ein betrachteter Querschnitt des Mittelteils. Folglich ziehen die Walzen am Rohranfang mehr und der c-Werte stellt sich ohne Drehzahländerung automatisch auf 1,0 und darüber ein. Dies gilt aber nur vom beispielsweise sechsten Kaliber an, weil dann erst der Unterschied der geringeren Streckung des Rohranfangs gegenüber der des Rohrmittelabschnitts an einer betrachteten Stelle der Walzstraße genügend groß und weil dann erst der maximale Zug aufgebaut ist Weitere Voraussetzungen für das automatische Einstellen des ο Wertes auf 1 und darüber sind, daß die Maße sowie die Form der Kaliber und die Drehzahlreihe einwandfrei aufeinander abgestimmt sind und daß die Drehzahlen unabhängig davon, ob und wie weit ein Rohr in die Walzstraße eingelaufen ist, konstant gehalten werden. Letzteres wird am zuverlässigsten bei Walzstraßen mit dem bekannten 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 Strekkung unterliegt als der Rohrmittelabschnitt, so daß er beim Auslaufen aus der Walzstraße diesem schneller nachfolgt. Der Rohrendabschnitt hat somit an einer betrachteten Stelle in der Walzstraße eine größere Geschwindigkeit als ein Querschnitt des mittleren Rohrlängenabschnitts. Die größere Geschwindigkeit des Rohrendabschnittes hat zur Folge, daß der c-Wert bei einer Walzstraße mit Dreiwalzenkalibern ohne Änderung der Walzendrehzahlen gleich oder kleiner als 0,5 wird, so daß die Walzen maximal entgegen der Walzrichtung ziehen. Auch dies gilt bei den bekannten Walzstraßen wieder nur unter den gleichen Voraussetzungen wie beim Rohranfang, und die Wirkung tritt wiederum erst dann ein, wenn der Rohrendabschnitt das beispielsweise sechste Kaliber durchlaufen hat.

Obwohl 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 der Rohre im mittleren und hinteren Teil der Walzstraße so gewalzt, daß dort von den Walzen maximale Zugwirkungen aufgebracht werden können.

Diese maximalen Zugwirkungen, die hinter dem beispielsweise sechsten Kaliber unter den genannten Voraussetzungen automatisch auftreten, sind im Bereich des ersten bis sechsten Kalibers bei den herkömmlichen Walzverfahren und Walzstraßen nicht bzw. nicht in vollem Umfange vorhanden. 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 betrachte*. Um die verdickten Enden der Rohre so kurz wie möglich und damit den Schrottanteil gering zu halten, wird angestrebt, auch im Bereich der vorderen Kaliber, beispielsweise des ersten bis; sechsten Kalibers, das Rohr einem maximal möglichen Zug auszusetzen. Dies läßt sich aber mit den herkömmlichen Verfahren und Walzstraßen nicht oder nur unvollkommen erreichen, wenn die Walzendrehzahlen entsprechend dem stationären Betriebszustand gewählt worden sind, wobei der c-Wert bei einer Dreiwalzenkaliber besitzenden Walzstraße im ersten Kaliber mit etwa 0,5 gewählt wird und er dann in den zweiten bis beispielsweise sechsten Kalibern bis 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 bei der Dreiwalzen-Walzstraße zwischen 0,5 und etwa 1,0 liegen, eben nicht die Komponenten der Reibungskräfte an allen Flächenelementen untereinander gleichgerichtet sind, sondern bei diesen ο Werten sind sie untereinander entgegengerichtet. Es ist daher einfach einzusehen, daß in diesem Fall die Resultierende der Reibungskräfte keinen Höchstwert annimmt und infolgedessen die Walzen dieser Kaliber eben nicht mit der maximal möglichen Zugkraft am Rohr ziehen können. Folglich läßt sich mit den herkömmlichen Walzstraßen keine nennenswerte und erst recht keine optimale Verkürzung der verdickten Enden erreichen. Diese sind je nach den Rohrmessungen sowie nach den Maßen und anderen Daten der Walzstraße beispielsweise etwa 2,2 bis 2,5 m lang. j

Bei dem in den deutschen Offenlegungsschriften Ί7 52 7Ί3 und 19 27 S79 sowie Ί9 27 880 offenbarten Verfahren stellt man zwar bei Walzstraßen mit einzeln angetriebenen Gerüsten beim Einlauf des Rohranfangs die Walzendrehzahlen der vorderen Kaliber der Walzstraße 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%. Da aber auch nach diesen Vorschlägen die normale Drehzahlreihe der Walzstraße in herkömmlicher Weise ausgelegt wird, was bedeutet, daß der ο Wert des ersten Dreiwalzenkalibers bei etwa 0,5 liegt und die c-Werte der nachfolgenden Kaliber bis auf 1,0 ansteigen, erreicht man auch bei einer stufenweisen Drehzahländerung um den jeweils gleichen Betrag von 5% keine oWerte, die unterhalb von etwa 0,5 bzw. oberhalb von etwa 1,0 liegen. Folglich können auch die nach diesem bekannten Verfahren ausgelegten Walzstraßen im Bereich ihrer vorderen Kaliber niemals den maximal möglichen Zug ausüben, wenn auch eine geringfügige Verbesserung gegenüberden ursprünglichen Walzstraßen erreicht wird.

Mit dem Hauptpatent wird erstmalig angestrebt, im Bereich der zugaufbauenden, in Walzrichtung vorderen Kaliber der Walzstraße beim Einlaufen des Rohranfangs und beim Auslaufen des Rohrendes in bzw. aus diesem Bereich das Rohr mit einer maximalen nur durch das Übertragungsvermögen der Reibungskräfte zwischen Walzen und Rohr begrenzten Zugkraft zu beaufschlagen. Um dies zu erreichen, schlägt das Hauptpatent ausgehend von dem letztgenannten Stand der Technik vor, daß die Walzendrehzahlen in an sich bekannter Weise beim stationären und instationären Betriebszustand gleich sein sollen und daß mindestens eines der in Walzrichtung vorderen im stationären Betriebszustand zugaufbauenden Kaliber sowohl beim stationären als auch beim instationären Betriebszustand auf dem Rohr durchnjtscht, entsprechend einem £>Wert bei stationärem Betriebszustand von kleiner als 04. Dies bedeutet in den zugaufbauenden vorderen Kalibern des Walzwerkes die Verwendung von c-Werten von maximal etwa 04, wobei ο Werte von gleich oder kleiner als 035 im ersten Walzgerüst verwendet werden. Hierdurch wird beim Hauptpatent erreicht, daß die WalzenumfangsgeschwindigkeitCT aller Walzen der zugaufbauenden vorderen Gerüst«: an allen Umfangsstellen des Rohres kleiner sind als die Rohrdurchlaufgeschwindigkeit, so daß nur gleichgerichtete Reibungskräfte an den einzelnen 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 ο 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 zugaufbauenden oder ersten zughaltenden Kalibers ist eine große Abstufung der c-Werte der zugaufbauenden Kaliber möglich und die daraus sich ergebenden Drehzahlstufen 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 Hauptpateni ist der besonders große Sprung des ο Wertes und damit auch der Drehzahlen an der Stelle der Walzstraße, an der im stationären Zustand erstmalig der volle Zug erreicht wird, also zwischen dem vorletzten oder letzten zugaufbauenden und dem ersten zughaltenden Kaliber. Dieser Drehzahlsprung ergibt sich daraus, daß man bestrebt ist, den ο Wert der zugaufbauenden vorderen Dreiwalzenkaliber bei etwa 0,5 und darunter zu halten, damit die resultierende Reibungskraft einen Größtwert annimmt. Hinter den zugaufbauenden vorderen Kalibern folgen aber dann die zughaltenden Kaliber mit c- Werten, die bei etwa 1,0 liegen, so daß der Übergang von den zugaufbauenden zu den zughaltenden Kalibern sprunghaft ist. Dieser Drehzahlsprung ist besonders groß und einmalig und deshalb nicht zu verwechseln mit der ohnehin vorhandenen Stufung der oWerte und Drehzahlen zwischen den übrigen benachbarten Kalibern. Dieser Drehzahlsprung ist bei Walzstraßen mit Gruppenantrieb an einen oder zwei Gerüstplätze gebunden.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die verdickten Enden beim Streckreduzieren von Rohren in einer Walzstraße mit einzeln angetriebenen Walzgerüsten ebenfalls so kurz wie möglich zu halten, nachdem dies mit den Mitteln des Hauptpatents vor allem bei Streckreduzierwalzenstraßen mit Gruppenantrieb erreicht worden ist. Die Mittel des Hauptpatents sind zwar auch bei Steckreduzierwalzstraßen mit einzeln angetriebenen Walzgerüsten anwendbar, aber bei solchen Walzstraßen läßt sich der Erfindungsgedanke des Hauptpatents noch ergänzen.

Vorliegende Erfindung geht daher von einer Walzstraße mit einzeln angetriebenen Dreiwalzenkalibern zum Streckreduzieren von Rohren aus, bei der während der instationären Betriebszustände, wenn Rohranfang und Rohrende die Walzstraße passieren, ein erhöhter Zug auf diese Rohrendabschnitte ausübbar ist und im stationären Betriebszustand zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Walzkalibern ein Drehzahlsprung entsprechend einem Sprung des ο Wertes von etwa O^ auf etwa 1 vorgesehen ist

Demgegenüber kennzeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch, daß der so bemessene Drehzahlsprung beim Einlaufen des Rohranfangs zumindest im Bereich der vorderen Hälfte der Walzstraße vom ersten Walzkaliber an fortlaufend sich verlagert und immer etwa in der Mitte jener Gerüstreihe, die das Rohr schon erfaßt, liegt Darüber hinaus empfiehlt es sich, wenn der Drehzahlsprung beim Auslaufen des Rohrendes zumindest aus dem Bereich der vorderen Hälfte der Walzstraße immer um die Anzahl der zugaufbauenden Walzkaliber

dem Rohrende von Gerüst zu Gerüst voreilt.

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. Der Drehzahlsprung verlagert sich in der Walzstraße so, daß er dem einlaufenden Rohranfang bzw. dem auslaufenden Rohrende folgt. Bei dem Drehzahlsprung handelt es sich jeweils um ein Absenken der Drehzahl von zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Walzkalibern. So wird in vorteilhafter Weise eine maximale Zugwirkung auf die beiden Endabschnitte ausgeübt. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Streckreduzierwalzstraße mit einzeln angetriebenen 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 zur Verfügung stehenden Ausgangsrohre und der gewünschten Abmessungen der Fertigrohre es nicht erforderlich ist, daß alle Gerüstplätze der Walzstraße auch mit Walzgerüsten besetzt sind. Wenn man beispielsweise Ausgangsrohre zur Verfügung 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 der erfindungsgemäßen Walzstraße hat man dann die Möglichkeit, 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 der Walzstraße wird dann so geregelt, daß der Drehzahlsprung erst zwischen dem vierton und fünften Gerüst auftritt und erst von dort aus zusammen mit dem Rohr mitläuft.

Obwohl die vorliegende Erfindung für Walzstraßen mit einzeln angetriebenen Waizgerüsten gedacht ist, sind auch Gruppenantriebe denkbar, die zumindest teilweise ein Mitlaufen des Drehzahlsprungs ermöglichen.

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

F i g. 1 bis 4 Walzendrehzahldiagramme bei einlaufendem Rohranfang,

Fig.5 bis 8 Walzendrehzahldiagramme bei auslaufendem Rohrende.

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

In Fig. 1 sind zwei parallellaufende Kurven gezeigt, die beide mit zunehmender Gerüstzahl ansteigen. Die Steigung ergibt sich aus der Walzendrehzahlstufung 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 ο Wert von etwa 0,5 an. Mit dem Einlaufen des Rohranfangs in das zweite Gerüst wird die Drehzahl des ersen Gerüstes so verringert, daß sich ein ο 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 Drehzahlsprung, so daß das Rohr bereits zwischen dem ersten und zweiten Gerüst mit einer Zugkraft beaufschlagt wird, die an dieser Stelle der Walzstraße nicht mehr übertroffen werden kann, da die Walzen beider Walzgerüste mit maximal möglicher Kraft in entgegengesetzten Richtungen ίο am Rohr ziehen. Dies geschieht, obwohl die Walzen gleiche Drehrichtungen besitzen. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Drehzahlen wird das Rohr von den Walzen des ersten Gerüsts aber nur relativ langsam in die Walzstraße 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 F i g. 2 bis 4, so ist ersichtlich, daß mit dem weiteren Einlaufen des Rohranfangs in die

nachfolgenden Gerüste durch Absenken der Drehzahlen auch der Gerüste 2 und später 3 der Drehzahlsprung zusammen mit dem Rohr in die Walzstraße hineinwandert. Das geht so weiter, bis der maximal erforderliche Zug am Rohr erreicht ist, was je nach Höhe des 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 Rohranfangs - wie eingangs dargelegt - die auf die hohe Streckung des mittleren

Rohrabschnittes ausgelegten Drehzahlen genügend Überschuß aufweisen, so daß stets ein i>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, daß von einer höheren Drehzahl entsprechend einem c-Wer· 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 Änderung 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 Drehzahlkorrektur an den den zugaufbauenden Gerüsten folgenden, den Zug in etwa konstant haltenden Gerüsten zweckmäßig sein, was sich aus den

so Gleichgewichtsbedingungen ergibt.

Für den Durchlauf des Rohrendes gilt entsprechendes, was in den F i g. 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 F i g. 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 Wahl der Durchmesserabnahmen der Kaliberreihe ab. Auch jetzt braucht der Drehzahlsprung nicht durch die ganze Walzstraße zu laufen, weil nach einer gewissen Gerüstzahl, beispielsweise nach sechs bis acht Gerüsten, die dort dann auf die Streckung des Rohrmit-

telteils ausgelegten Drehzahlen beim Durchlaufen des Rohrendes mit der geringeren Streckung genügend große Drehzahlunterschiede von Gerüst zu Gerüst ergeben.

Wesentlich ist in allen Fällen, daß die Regelung sehr schnell geschiebt und die übrigen Drehzahlen stabil gehalten werden. Grundsätzlich möglich ist ein Durchlaufen des Drehzahlsprunges durch die gesamte Walzstraße.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Walzstraße mit einzeln angetriebenen Dreiwalzenkaübern zum Streckreduzieren von Rohren, bei der während der instationären Betriebszustände, wenn Rohranfang und Rohrende die Walzstraße passieren, ein erhöhter Zug auf diese Rohrendabschnitte ausübbar ist und im stationären Betriebszustand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Walzkalibern ein Drehzahlsprung entsprechend einem Sprung des c-Wertes von etwa 0,5 auf etwa 1 vorgesehen ist, nach Patent 23 47 891, dadurch gekennzeichnet, daß der so bemessene Drehzahlsprung beim Einlaufen des Rohranfa.igs zumindest im Bereich der vorderen Hälfte der Walzstraße vom ersten Walzkaliber an fortlaufend sich verlagert und immer etwa in der Mitte jener Gerüstreihe, die das Rohr schon erfaßt, liegt.

2. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsprung beim Auslaufen des Rohrendes zumindest aus dem Bereich der vorderen Hälfte der Walzstraße immer um die Anzahl der zugaufbauenden Walzkaliber dem Rohrende von Gerüst zu Gerüst voreilt.