DE2645497A1 - Verfahren zum walzen von rohrfoermigem gut - Google Patents
Verfahren zum walzen von rohrfoermigem gutInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reckreduzierwalzen von rohrförmigen Gut begrenzter Lange in einem Mehrfachgerüst-Walzwerk
, bei dein zumindest eine Vielzahl von Walzgerüsten am stromaufwärts
gelegenen Ende des Walzwerks drehzahlvariabel ist.
Beispielsweise beim Hersteilen von nahtlosem Rohr wird ein endlicher
Abschnitt eines Rohrgebildes (pierced tubing) in einem Streck- bzw. Reckreduzierwalzwerk behandelt, um den Durchmesser
des Rohrgebildes bis zu einem vorbestimmten Wert zu reduzieren. In einem Reckreduzierwalzwerk wird das Rohr unter dem Einfluß der
Spannung während des Walzvorgangs auch gelängt, um die Wandungsdicke zu steuern bzw. einzustellen. In einem typischen Reckreduzierwalzwerk
können beispielsweise vierundzwanzig Walzgerüste vorhanden sein, die in einer dicht gekoppelten Folge angeordnet
sind. Das US-Patent 3 355 923 zeigt den Aufbau eines typischen Reckreduzierwalzwerks.
Wenn ein durchdrungenes (pierced) rohrförmiges Werkstück in die aufeinanderfolgenden Durchgänge oder Walzgerüste eines Reckreduzierwalzwerks
eintritt, wird es bezüglich seines Durchmessers fortlaufend reduziert. Dies führt natürlich zu einer Längung des
Rohrgebildes, so daß aufeinanderfolgende Walzgerüste in Anpassung an das sich längende Werkstück mit progressiv höheren Drehzahlen
betrieben werden. Um außerdem die Wandungsdicke des Rohrgebildes zu steuern, ist es erwünscht, das Rohrgebilde unter dem Spannungseinfluß
zwischen den Walzgerusten weiter zu längen bzw. zu recken. Die allgemeinen Grundlagen dieser Verfahren sind selbstverständlich
industriell bekannt.
Ein gegebener Bereich eines durch ein Mehrfachgerüstwalzwerk gelangenden
rohrförmigen Werkstücks wird durch alle Walzgerüste beeinflußt, die stromaufwärts und stromabwärts von dem Walzgerüst
angeordnet sind, durch das sich der gegebene Bereich bewegt. Somit wird ein Rohrabschnitt im zwölften Walzgerüst eines Walzwerks
mit vierundzwanzig Walzgerüsten durch den relativen Bremsvorgang
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aller stromaufwärts gelegener Walzgerüste und den relativen Ziehvorgang
aller stromabwärts gelegener Walzgerüste beeinflußt. Dieser kombinierte Einfluß spiegelt sich in der Behandlung des Rohrs
an dem zwölften Walzgerüst wider. Wenn jedoch das Kopfende des Rohrs zuerst in das Walzwerk eintritt, kann natürlich kein Einfluß
von Walzgerüsten in den stromabwärts gelegenen Teilen des Walzwerks vorliegen,· an denen das Rohr noch nicht angelangt ist.
Wenn das rückwärtige oder Schwanzende des Rohrabschnitts durch das Walzwerk gelangt, kann in ähnlicher Weise kein Einfluß von
den leeren stromaufwärts befindlichen Walzgerüsten entstehen. Im Ergebnis ist der Streck- bzw. Reckeffekt, der in den Kopfenden-
und rückwärtigen Endabschnitten eines längenbegrenzten Rohrs erreicht wird- beträchtlich kleiner als im mittleren Teil des Rohrs,
was leicht zu einem Produkt führt, das in den Kopfenden- und rückwärtigen Endbereichen nicht unter die Spezifikation fällt.
Gewöhnlich werden solche Endbereiche abgeschert und als Ausschuß behandelt. Es ist leicht verständlich, daß der durch diese Endbereiche
repräsentierte prozentuale Ausschuß umso größer ist, je kürzer die Gesamtlänge des Rohrs ist. Insbesondere in Verbindung
mit nahtlosem Rohr, wobei die Rohrabschnitte relativ kurz sind, um sie über einen durchdringenden bzw. Lochdorn annehmbarer Länge
zu treiben, können die endseitigen Abfälle einen unerwünscht großen Prozentsatz des gesamten Rohrs ausmachen.
Das Problem der Spannungssteuerung in den Kopfenden- und rückwärtigen
Endabschnitten von gerollten bzw. gewalzten Metallprodukten wurde seit einiger Zeit erkannt, und es wurden verschiedene Anstrengungen
unternommen, um eine Verminderung der Endverluste solcher Produkte zu bewirken. Zu solchen früheren Vorschlägen gehört
das US-Patent 3 645 121, und nach diesem Patent wird eine progressive Drehzahlveränderung in aufeinanderfolgenden Walzgerüsten vorgeschlagen.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht in einer praktischer Weise funktionsfähig und auch nicht mit einer Erkenntnis der hiermit
verwickelten fundamentalen Betrachtungen verbunden. Die britische Patentveröffentlichung 1 274 698 offenbart auch die Verallgemeinerungen
eines Verfahrens zum Steuern der Drehzahl von Reckreduzierwalzwerken zwecks Verminderung der am Kopfende und rückwär-
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tigen Ende auftretenden Ausschußverluste. Wie im Fall des zuvor erwähnten US-Patents sind jedoch die allgemeinen Ausführungen zu
dem offenbarten Verfahren oberflächlich und nicht bestimmt, so daß sich nur ein begrenzter Nutzen ergibt. Gemäß dem US-Patent
3 874 211 wird eine Kombination einer Spannungs- und Anstellungssteuerung benutzt, um beim Rohrwalzen den endseitigen Ausschuß zu
vermindern. Ähnliche Praktiken wurden zum Walzen von Metallstreifen vorgeschlagen, wie beispielsweise nach den US-Patenten
2 281 o83 und 3 11o 2o3, wonach der auf den Streifen nach hinten
und vorne ausgeübte Zug gesteuert wird, um den Materialausschuß an den vorderen und hinteren Enden eines längenbegrenzten Streifens
zu reduzieren. Gemäß dem US-Patent 2 972 268 ist eine Kombination einer Anstellungs- und Spannungs- bzw. Zugsteuerung vorgesehen.
Während der Stand der Technik in entsprechender Weise die allgemeinen
Grundzüge der Spannungs- bzw. Zugkraftsteuerung zum Vermindern der am Kopfende und rückwärtigen Ende auftretenden Ausschußverluste
offenbart, ließ sich bisher im Endergebnis keine optimale Wirkung erreichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens der genannten Art, das zum Optimieren
der Walζvorgänge der Kopf- und rückwärtigen Enden, insbesondere
beim Reckreduzierwalzen von Rohr, dient, um im Vergleich zu bekannten Techniken zum Erreichen einer Ausschuß- bzw. Abfallverminderung
über die Länge des Rohr-Rohstücks eine größere Ausbeute an unter die Spezifikation fallendem Material zu erreichen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden bei einem Verfahren der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß die im Kennzeichen
des Hauptanspruchs zitierten Verfahrensschritte vorgeschlagen. Nach der Erfindung wird ein Mehrfachgerüst-Reckreduzierwalzwerk
für nahtloses Rohr und dergleichen (beispielsweise elektrisch geschweißtes oder anderes Rohr, das vor dem Reckreduzieren erwärmt
bzw. erhitzt wurde) entsprechend einer vorbestimmten Berechnung für Rohr mit gegebenen physikalischen und metallurgischen Eigen-
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schäften gesteuert, wodurch die spezifikationsrichtige Verarbeitung
der vorderen und rückwärtigen Endabschnitte des Rohrs innerhalb eines größeren Längenbereiches durchgeführt werden kann, als
es bisher bei kommerziellen Vorgängen möglich war. Zum Teil beinhaltet
das vorliegende Verfahren für einen Rohrabschnitt gegebener physikalischer und metallurgischer Eigenschaften an einem gegebenen
Walzgerüst die Bestimmung der maximalen Antriebskräfte, die von dem gegebenen Walzgerüst auf den Rohrabschnitt ausgeübt
werden können, ohne daß zwischen den Walzen und dem Werkstück ein übermäßiges Rutschen auftritt. Außerdem beinhaltet das Verfahren
für einen Rohrabschnitt gegebener Größe, Wandungsdicke, metallurgischer Eigenschaften, Temperatur usw. eine Bestimmung eines vorbestimmten
maximalen Streck- bzw. Reckfaktors, bei dessen Überschreiten ein schädliches Nachgeben des Materials erwartet werden
kann. Die berechneten Parameter werden beim Betrieb der Walzgerüste in einer solchen Weise angewendet, daß auf die Endabschnitte
des Werkstücks maximale Antriebs- bzw. Zugkräfte für eine maximale Längung der Endabschnitte aufgebracht werden, während gleichzeitig
in keinem Fall der vorbestimmte maximale Streck- bzw. Reckfaktor überschritten wird.
Beim Behandeln der vorderen oder Kopfendenabschnitte von rohrförmigen
Werkstücken erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine variable Steuerung der stromaufwärts gelegenen Walzgerüste,
wenn das Kopfende in das Reckreduzierwalzwerk eintritt bzw. in diesem sich entlangbewegt. Anfänglich werden die Walzgerüste bei
einer vorbestimmten stationären bzw. Dauerzustandsdrehzahl betrieben. Beim Eintreten des Kopfendes werden aufeinanderfolgende
Walzgerüste entsprechend einem vorberechneten Programm abgebremst, so daß immer dann, wenn das Kopfende von drei oder mehr
Walzgerüsten erfaßt ist, zwei der Walzgerüste eine maximale Antriebskraft ausüben, und zwar eine in der Ziehrichtung und die
andere in der Brems- bzw. Hemmrichtung, während ein mittleres Walzgerüst entsprechend betrieben wird, um ein vorbestimmtes
Gleichgewicht der Ziehkräfte an beiden Seiten des Walzgerüstes herzustellen. Wenn das Aufbringen der maximalen Zieh- und Bremskräfte
durch programmierte Walzgerüste dergestalt ist, daß der
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maximale Streck- bzw. Reckfaktor des Rohrs in dem mittleren Rohrabschnitt
überschritten zu werden neigt, steuert das Walzendrehzahlprogramm eine Vielzahl von mittleren Walzgerüsten. Das Programm
ist dergestalt, daß die mittleren Walzgerüste eine kleinere als die maximale Antriebskraft auf das Rohrgebilde ausüben, und
derart berechnet, daß ein weitgehendes Kräftegleichgewicht an entgegengesetzten
Seiten eines jeden der mittleren Walzgerüste aufrechterhalten wird. Das Programm dient auch dazu, daß der Streckbzw.
Reckfaktor in irgendeinem Bereich des mittleren Rohrabschnitts auf oder unter dem vorbestimmten maximalen Streck- bzw.
Reckfaktor gehalten wird, der für die physikalischen bzw. körperlichen und metallurgischen Eigenschaften des Rohrs an dieser Verfahrensstufe
zuständig ist. Die Vorgänge lassen erkennen, daß sich das Werkstück bei seiner Bewegung durch das Walzwerk verändert,
und die vorberechneten Walzgerüstdrehzahlen werden in einer solchen Weise bestimmt, daß auf die vorderen und hinteren Endabschnitte
des Rohrs wirksame Zugbelastungen ausgeübt werden, die in erster Linie durch die Fähigkeit der Walzgerüste, eine Antriebs-
bzw. Zugkraft ohne übermäßiges Rutschen aufzubringen,
oder durch den begrenzenden Streck- bzw. Reckfaktor beschränkt sind.
Während sich die bekannten Vorschläge zum Begrenzen der endseitigen
Ausschußverluste mit der progressiven Beschleunigung oder Abbremsung von aufeinanderfolgenden Walzgerüsten befassen, um progressiv
zunehmende Spannungen bzw. Zugkräfte aufzubringen, wird nach der vorliegenden Erfindung in Erkenntnis der zu betrachtenden
wesentlichen Grundparameter ejne optimale Verminderung der endseitigen Ausschußverluste durch eine Walzendrehzahlsteuerung
erreicht, die nicht notwendigerweise progressiv ist. Vielmehr ergibt sich in typischer Weise eine Wellencharakteristik bezüglich
der Walzendrehzahlsteuerung der drehzahlvariablen Walzgerüste. In einer typischen Anwendung wird ein längenbegrenztes Rohr in einem
Mehrfachgerüst-Reckreduzierwalzwerk bearbeitet, das beispielsweise
vierundzwanzig aufeinanderfolgende Walzgerüste aufweisen kann. Während es zwar theoretisch möglich ist, alle vierundzwanzig Walzgerüste
mit einer individuellen unabhängigen drehzahlvariablen
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Steuerung zu versehen, ist eb im allgemeinen aus ökonomischen
Gründen nicht gerechtfertigt, so viele Walzgerüste mit einer unabhängigen
variablen Steuerung auszubilden. Die erstrebten Ziele können bei einer Walzanlage angemessener Kosten in ausreichendem
Maße erreicht werden, indem in den ersten acht oder zehn Walzgerüsten die notwendige unabhängige drehzahlvariable Steuerung vorgesehen
wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung ein Vielfaohgerüst-Reckreduzierwalzwerk,
wobei die ersten zehn Walzgerüste des Walzwerks dargestellt und die Walzendrehzahlen sowie zweckdienliche
Walzgerüstcharakteristiken wie in einem stationären Zustand angegeben sind,
Figuren 2- 8 - in aufeinanderfolgenden Ansichten das Reckreduzierwalzwerk
aus Figur 1, wobei schematisch die Art der Drehzahlsteuerung aufeinanderfolgender
Walzgerüste dargestellt ist, die angewendet wird, wenn das Kopfende eines Werkstücks in das Walzwerk
eintritt und sich durch die einzelnen variablen Walzgerüste bewegt,
Figuren 9-15 - in ähnlichen aufeinanderfolgenden Schemaansichten
das Reduzierwalzwerk aus Figur 1, wobei angegeben ist, wie die Walzgerüstdrehzahl gesteuert wird,
wenn das rückwärtige bzw. Schwanzende eines Werkstücks nacheinander durch den drehzahlvariablen
Abschnitt des Walzwerks bewegt wird.
Figuren 16-19 - graphische Darstellungen der Drehzahlveränderung
einzelner Walzgerüste als Funktion der Lage des Kopfendes eines sich in das Walzwerk bewegenden
Werkstücks und
Figuren 2o-22 - ähnliche graphische Darstellungen, die die Steue-
rungsart der Walzgerüstdrehzahl als Funktion der Lage des rückwärtigen Endes eines sich in dem
Walzwerk bewegenden Werkstücks wiedergeben.
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In Figur 1 der Zeichnungen sind schematisch die ersten zehn Walzgerüste
an dem stromaufwärts gelegenen Ende eines Mehrfachgerüst-Reckreduzierwalzwerks
dargestellt. Die Konstruktionsmerkmale des Walzwerks bilden keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung
und können herkömmlich sein. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist es bloß erforderlich, daß eine Vielzahl der Walzgerüste
am stromaufwärts gelegenen Ende des Walzwerks drehzahlvariabel betrieben werden kann und mit geeigneten Steuerungsmitteln
zum Durchführen einer solchen Drehzahlveränderung versehen ist. Für die vorliegende Erfindung wird angenommen, daß das gesamte
Walzwerk etwa vierundzwanzig Walzgerüste hat und daß die ersten Walzgerüste für Verfahrenszwecke individuell drehzahlvariabel
steuerbar sind. Die Anzahl solcher individuell gesteuerter Walzgerüste ist kein kritisches Merkmal der Erfindung. Allgemein
würden Idealbedingungen erreicht werden, wenn alle vierundzwanzig Walzgerüste individuell steuerbar wären, doch sind die Kosten-Nutzen-Relationen
nur bei einer wesentlich kleineren Anzahl zufriedenstellend. Ein angemessener Ausgleich zwischen den Kosten
und der Leistungsfähigkeit dürfte bei einem Walzwerk erreicht sein, wenn in acht Walzgerüsten eine drehzahlvariable Steuerung
bzw. Regelung vorgesehen wird.
Gemäß bekannten Praktiken wird ein Mehrfachgerüst-Reckreduzierwalzwerk
bei einem Betrieb im 'stationären bzw. Dauerzustand1
(wobei sich nur der mittlere Teil des Rohrs in dem Walzwerk befindet) so angetrieben, daß ein jedes nachfolgende Walzwerksgerüst
eine höhere Walzenumfangsgeschwindigkeit hat. Hierbei wird berücksichtigt, daß das Rohstück des Rohrs bei einer Reduzierung
seines Durchmessers gestreckt bzw. verlängert wird. In Figur 1 sind mit den Hinweiszahlen 1-1o bezeichnete Walzgerüste dargestellt,
denen spaltenmäßig jeweils ein typischer Satz von Walzbetriebsbedingungen für den stationären Betrieb eines Reckreduzierwalzvorgangs
eines dickwandigen Rohres mit einem anfänglichen Außendurchmesser von etwa 12o,6 mm (4,75 Zoll) und einer anfänglichen
Wandungsdicke von 16,47 mm (o,648 Zoll) zugeordnet ist. Der angegebene Rohrleitungsabschnitt hat einen maximalen
Streck- bzw. Reckfaktor von etwa o,58. Aus einer Betrachtung der
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Figur 1 und den zugeordneten Betriebsbedingungen ist ersichtlich, daß die Drehzahl der Walzgerüste in Figur 1 von links nach rechts,
also in Stromabwärtsrichtung, ständig zunimmt. Der erwünschte
stationäre bzw. Dauerzustandsbetrieb, der eine normale Längung
des Rohrgliedes berücksichtigt und auch zu einer erwünschten Reckspannungsgröße führt, wird in der 'Walzendrehzahl1 Linie als '1oo %' der stationären Geschwindigkeit bezeichnet.
stationäre bzw. Dauerzustandsbetrieb, der eine normale Längung
des Rohrgliedes berücksichtigt und auch zu einer erwünschten Reckspannungsgröße führt, wird in der 'Walzendrehzahl1 Linie als '1oo %' der stationären Geschwindigkeit bezeichnet.
Im stationären Zustand des Walzwerks ist ersichtlich, daß der
'Ziehfaktor1 für die ersten drei Walzgerüste negativ ist, was bedeutet, daß diese Walzgerüste einen hemmenden Einfluß auf das
Rohrgebilde ausüben. Demgegenüber zeigt der positive Ziehfaktor
für die stromabwärts gelegenen Walzgerüste an, daß diese dazu neigen, das Rohrgebilde in der Vorwärtsrichtung bzw. von links nach rechts zu ziehen. Ein Ziehfaktor von 1,ooo zeigt an, daß die Walzen eines Walzgerüstes auf das Rohrgebilde die maximale Antriebskraft ausüben, entweder in der Zieh- (+1,ooo) oder in der Hemm-(-1,ooo) Richtung. Somit ist es ersichtlich, daß in dem stationären bzw. Dauerzustand die Ziehfaktoren in den verschiedenen stromaufwärts gelegenen Walzgerüsten unter der maximalen Antriebskraft liegen. Die unterste Zahlenlinie aus Figur 1 gibt den in der Nähe eines jeden Walzgerüstes auf das Rohrgebilde ausgeübten Streckbzw. Reckfaktor wieder, der das Verhältnis der auf das Rohrgebilde in einer axialen Richtung tatsächlich ausgeübten Belastung bzw Spannung zur Fließspannung des Materials repräsentiert. Der erwünschte maximal anzuwendende Reckfaktor ist eine Variable, die
von der Größe des Rohrgebildes, der Wandungsdicke, den metallurgischen Eigenschaften usw. abhängt und die vorher empirisch festgestellt wird. In der Darstellung aus Figur 1 beträgt der maximale erwünschte Reckfaktor etwa o,58, und der Betrieb der Walzgerüste wird so vorbestimmt, daß der angegebene Reckfaktor nicht überschritten wird.
'Ziehfaktor1 für die ersten drei Walzgerüste negativ ist, was bedeutet, daß diese Walzgerüste einen hemmenden Einfluß auf das
Rohrgebilde ausüben. Demgegenüber zeigt der positive Ziehfaktor
für die stromabwärts gelegenen Walzgerüste an, daß diese dazu neigen, das Rohrgebilde in der Vorwärtsrichtung bzw. von links nach rechts zu ziehen. Ein Ziehfaktor von 1,ooo zeigt an, daß die Walzen eines Walzgerüstes auf das Rohrgebilde die maximale Antriebskraft ausüben, entweder in der Zieh- (+1,ooo) oder in der Hemm-(-1,ooo) Richtung. Somit ist es ersichtlich, daß in dem stationären bzw. Dauerzustand die Ziehfaktoren in den verschiedenen stromaufwärts gelegenen Walzgerüsten unter der maximalen Antriebskraft liegen. Die unterste Zahlenlinie aus Figur 1 gibt den in der Nähe eines jeden Walzgerüstes auf das Rohrgebilde ausgeübten Streckbzw. Reckfaktor wieder, der das Verhältnis der auf das Rohrgebilde in einer axialen Richtung tatsächlich ausgeübten Belastung bzw Spannung zur Fließspannung des Materials repräsentiert. Der erwünschte maximal anzuwendende Reckfaktor ist eine Variable, die
von der Größe des Rohrgebildes, der Wandungsdicke, den metallurgischen Eigenschaften usw. abhängt und die vorher empirisch festgestellt wird. In der Darstellung aus Figur 1 beträgt der maximale erwünschte Reckfaktor etwa o,58, und der Betrieb der Walzgerüste wird so vorbestimmt, daß der angegebene Reckfaktor nicht überschritten wird.
Wie es leicht verständlich ist, wird jeglicher Rohrabschnitt in
dem Walzwerk unter stationären bzw. Dauerzustandsbedingungen von jeweils allen stromaufwärts und allen stromabwärts gelegenen Walzgerüsten beeinflußt. Beim Bearbeiten begrenzter Längen werden je-
dem Walzwerk unter stationären bzw. Dauerzustandsbedingungen von jeweils allen stromaufwärts und allen stromabwärts gelegenen Walzgerüsten beeinflußt. Beim Bearbeiten begrenzter Längen werden je-
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doch die Kopf- und Fußendabschnitte des Rohrgebildes unterschiedlich
beeinflußt, da sich hierbei keine wirksamen Walzgerüste stromabwärts vom Kopfende oder stromaufwärts vom Fußende befinden.
Dementsprechend werden beim Betreiben eines Reckreduzierwalzwerks zum Vermindern der Kopf- und Fußendenverluste gewisse
Walzgerüste zeitweilig auf der Basis eines nicht stationären Zustandes betrieben, um die von einem Abschnitt des Rohrgebildes im
Dauerzustand 'gesehenen1 Bedingungen gewissermaßen zu approximieren
.
Nach der vorliegenden Erfindung wird das Walzen des Kopfendenabschnitts
eines rohrförmigen Werkstücks durchgeführt, indem auf den Kopfendenabschnitt allgemein die maximalen Antriebskräfte
ausgeübt werden, die nicht zu einer Überschreitung des angegebenen Materialreckfaktors führen. Wenn das Kopfende in das Walzwerk
eintritt und durch aufeinanderfolgende Walzgerüste läuft, werden somit die Betriebsgeschwindigkeiten der aktiven Walzgerüste verändert,
und zwar durch Vergrößern oder Vermindern der Walzendrehzahlen gegenüber dem Dauerzustand, wobei in vielen Fällen in bezug
auf die stationären Bedingungen eine Veränderung in Richtung größerer und kleinerer Drehzahlen erfolgt.
In den Figuren 2-8 und 16-19 ist ein Beispiel für eine Betriebsfolge einer Walzgerüstdrehzahlsteuerung dargestellt, wobei das
Kopfende eines Rohrs in ein Reckreduzierwalzwerk eintritt und in diesem vorbewegt wird. Die Darstellungsfolge ist typisch für das
Rohrgebilde, für das Figur 1 einen stationären Walzzustand wieder
gibt. Wenn das Kopfende des Rohrgebildes in das Walzgerüst Nr. 2 eintritt, wird die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Walzgerüstes
Nr. 1 gemäß Figur 2 schnell abgebremst bzw. vermindert, um an die ser Station die maximale oder etwa maximale Hemmkraft auf das
Rohrgebilde auszuüben. In der speziellen Darstellung wird die Walzendrehzahl auf etwa 84,5 % der stationären Drehzahl abgebremst,
was zu einem Ziehfaktor von -o,976 führt. Der Ziehfaktor am Walzgerüst Nr. 2 beträgt +1,ooo. Der Reckfaktor an dieser Stufe
liegt für die angegebene Rohrart unter dem Maximalwert von o,65o, da die zwei Walzgerüste ohne einen bedeutenden Schlupf
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keine ausreichende Kraft ausüben können. Wenn sich das Rohrgebilde
gemäß Figur 3 zum Walzgerüst Nr. 3 bewegt, muß die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 1 vergrößert werden (auf ungefähr 9o % der stationären
Drehzahl), um ein ausgeprägtes Rutschen zu vermeiden, da ein Ziehfaktor von -1,ooo selbst bei der höheren Drehzahl bzw.
eschwindigkeit erreicht wird. Die Drehzahl des dritten Walzgerüsts
bleibt bei 1oo % des Dauerzustands, während die Drehzahl des zweiten Walzgerüsts geringfügig auf 1o2,l % der stationären
Drehzahl gesteigert wird, um einen gewünschten Ausgleich der Zieh- und Hemmkräfte zu erreichen.
Wenn das Rohrgebilde in das vierte Walzgerüst gelangt, werden die
Drehzahlen der Walzgerüste Nr. 1, 2 und 3 variabel bzw. verschieden gesteuert, um einen Ziehfaktor von +1,ooo an den Walzgerüsten
3 und 4 sowie einen Ziehfaktor von -1,ooo am Walzgerüst Nr. 1 zu
erreichen, während die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 2 entsprechend gesteuert wird, um einen Ausgleich der auf das Rohrgebilde einwirkenden
Zieh- und Hemm- bzw. Bremskräfte zu erreichen. Obwohl mehr als drei Walzgerüste gleichzeitig auf das Rohrgebilde einwirken,
wird gemäß den Figuren 3 und 4 nur ein mittleres Walzgerüst zum Erreichen dieses Kraftausgleiches gesteuert, wobei an keinem Walzgerüst
der vorbestimmte maximale Streck- bzw. Reckfaktor erreicht wird. In ähnlicher Weise wird beim Eintreten des Rohrgebildes gemäß
Figur 5 in das Walzgerüst Nr. 5 nur ein einziges Walzgerüst (Nr. 3) zum Erreichen eines Ausgleichs der Zieh- und Hemmkräfte
gesteuert, während die Walzgerüste Nr. 1 und 2 zum Erreichen eines
Reckfaktors von -1,ooo und die Walzgerüste Nr. 4 sowie 5 zum Erreichen eines Recktfaktors von +1,ooo betrieben werden. Es ist nur
ein einziges 'Kraftausgleichs'-Walzgerüst erforderlich, da der maximale
Reckfaktor von o,65o nicht in dem mittleren Abschnitt des Rohrgebildes erreicht wird.
Nach Eintreten des Rohrgebildes in das sechste Walzgerüst würefe da
Verwenden eines einzigen mittleren Walzgerüsts zum Erreichen des Kräfteausgleichs zu einer Überschreitung des maximalen Reck- bzw.
Streckfaktors führen. Dementsprechend werden bei der dargestellten Betriebsfolge, bei der sich sechs Walzgerüste in aktivem Betrieb
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befinden, die ersten zwei Walzgerüste zum Erreichen eines Ziehfaktors
von -1rooo und die fünften sowie sechsten Walzgerüste zum Erreichen
eines Ziehfaktors von +1,ooo angetrieben, und ein Ausgleich der Zieh- und Hemmkräfte ergibt sich durch die Steuerung
der zwei mittleren Walzgerüste Nr. 3 und 4. Gemäß der Darstellung aus Figur 6 werden die Walzgerüste Nr. 3 und 4 bei 1o4,5 % und
1o3,4 % der stationären Drehzahl betrieben, wobei ein Ziehfaktor von +o,291 im Walzgerüst Nr. 3 und von +o,597 im Walzgerüst Nr. 4
erreicht wird, während die Reckfaktoren von o,636 und o,626 in
den entsprechenden Walzgerüsten etwas unter dem erwünschten Maximum liegen. Wenn das Rohrgebilde weiter in das Walzwerk gelangt
und in die Walzgerüste Nr. 7 sowie 8 eintritt, wie es in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist, müssen weitere mittlere Walzgerüste
drehzahlgesteuert werden, um eine geringere als eine Maximalkraftwirkung zu erreichen und einen Ausgleich der Zieh- und Hemmkräfte
ohne überschreiten des maximalen Streck- bzw. Reckfaktors zu bilden. Somit sorgen gemäß den Figuren 7 und 8 die ersten zwei
und letzten zwei Walzgerüste für maximale oder nahezu maximale Hemm- und Ziehkräfte, während alle mittleren Walzgerüste (3, 4
und 5 im Fall von Figur 7 und 3-6 im Fall von Figur 8) entsprechend angetrieben werden, um einen Ausgleich der Kräfte über die
Länge des Rohrgebildes zu erreichen, während gleichzeitig der erwünschte Streckfaktor nicht überschritten wird. Damit werden die
grundsätzlichen Parameter des Kopfenden-Walzvorgangs klar. Zuerst wird, wenn zumindest drei Walzgerüste auf das Rohrgebilde einwirken,
eines der Walzgerüste in einer Weise zum Ausgleichen der Zieh- und Hemmkräfte gesteuert, während die anderen Walzgerüste
angetrieben werden, um maximale Zieh- und Hemm- bzw. Bremskräfte zu bilden, solange der maximale Reckfaktor nicht überschritten
wird. Immer wenn der kombinierte Einfluß der Zieh- und Bremskräfte ausreicht, um den erwünschten maximalen Reck- bzw. Streckfaktor
zu überschreiten, werden zusätzliche mittlere Walzgerüste gesteuert, um die Ausgleichskräfte über eine ausreichende Anzahl
von Walzgerüsten zu verteilen, so daß der maximale Streckfaktor an keinem der Walzgerüste überschritten wird. Für die gemäß den
Figuren 1-8 behandelte bestimmte Rohrart können allgemein die ersten zwei und letzten zwei Walzgerüste zum Erreichen maximaler
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Hemm- und Ziehkräfte angetrieben werden, während alle mittleren
Walzgerüste bei Drehzahlen betrieben werden müssen, die zu einer beträchtlich kleineren als der maximalen Ziehwirksamkeit führen,
um ein überschreiten des erwünschten Reckfaktors zu vermeiden.
Die Darstellungen der Figuren 16-19 beinhalten eine Folge von Betriebsdrehzahlen
der ersten drei Walzgerüste als Funktion der Lage des Kopfendes, wenn dieses eintritt und in Stromabwärtsrichtung
durch die Walzstraße gelangt. Im Fall von Figur 16 beträgt so die Drehzahl des ersten Walzgerüsts beim Eintreten der Vorderseite
des Rohrs in das Walzgerüst gemäß der Darstellung 57,2 U/mir wobei es sich entsprechend Figur 1 um die stationäre Drehzahl handelt.
Wenn das Kopfende das Walzgerüst Nr. 2 erreicht, wird die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 1 schnell auf etwa 48,3 U/min abgesenkt.
Wenn dann das Kopfende zum Walzgerüst Nr. 9 durchläuft, wird die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 1 zunächst allmählich bis
auf etwa 54 U/min gesteigert, wobei sich das Kopfende im Walzgerüst Nr. 5 befindet, und dann auf etwa 52,7 U/min etwas abgesenkt,
wenn das Kopfende das Walzgerüst Nr. 8 erreicht. In der dargestellten Verfahrensweise sind nur die ersten acht Walzgerüste für
ein Kopfendenwalzen drehzahlvariabel gesteuert, so daß die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 1 auf die Dauerzustandsdrehzahl gesteigert
wird, wenn das Kopfende das Walzgerüst Nr. 9 erreicht.
In Figur 17 gibt die Kurve die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 2 in ü/min als Funktion der Lage des Kopfendes des die Walzstraße
durchlaufenden Rohres wieder. Anfänglich arbeitet das Walzgerüst natürlich mit der stationären bzw. Dauerzustandsdrehzahl von 62,2
U/min. Wenn das Rohr in das Walzgerüst Nr. 3 eintritt, wird das Walzgerüst Nr. 2 auf eine Drehzahl von etwa 64,2 U/min und damit
etwas über die stationäre Drehzahl beschleunigt. Wenn das Rohr in das Walzgerüst Nr. 4 eintritt, wird dann das Walzgerüst Nr. 2 auf
eine Drehzahl von etwa 6o,o U/min und damit etwas unter die stationäre bzw. Dauerzustandsdrehzahl abgebremst. Das Walzgerüst Nr.
2 wird weiter auf eine Drehzahl von etwa 57 U/min abgebremst, bis sich das Kopfende dem Walzgerüst Nr. 9 nähert, und zu dieser Zeit
wird das Walzgerüst Nr. 2 wieder auf die stationäre Drehzahl beschleunigt. - 18 -
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Die Drehzahlveränderung des Walzgerüsts Nr. 3 ist in Figur 18 als
Funktion der Lage des vorderen bzw. Kopfendes des vom Walzgerüst Nr. 3 zum Walzgerüst Nr. 9 gelangenden Rohrs dargestellt. Danach
wird die Drehzahl des Walzgerüsts Nr. 3 stark beschleunigt, wenn sich das Rohr den Walzgerüsten 4 sowie 5 annähert, und danach wieder
allmählich auf die stationäre Drehzahl abgebremst. Die in Figur 19 dargestellte Drehzahlveränderung des Walzgerüsts Nr. 4
zeigt eine ziemlich schnelle Beschleunigung der Walzgeschwindigkeit bzw. Walzendrehzahl, wonach ein allmähliches Abbremsen erfolgt,
wenn das Kopfende die Walzstraße durchläuft.
Es ist offensichtlich, daß die Drehzahlveränderung der Walzgerüste
zum Erreichen der erfindungsgemäßen Ziele sowohl ziemlich komplex sowie nichtlinear ist und wie im Fall des Walzgerüsts Nr.
2 mit einer Beschleunigung über und einer Abbremsung unter die stationäre Drehzahl verbunden sein kann. Obwohl die grundlegenden
Prinzipien im wesentlichen dieselben sind, sind in bezug auf das Walzen des hinteren bzw. Schwanzendenabschnitts eines Rohrs die
erforderlichen praktischen Verfahren etwas abweichend vom Walzen des Kopfendenabschnitts. Zum Teil beruht das darauf, daß
beim Eintreten des hinteren bzw. rückwärtigen Endes in das Walzwerk alle Walzgerüste (im vorgegebenen Beispiel vierundzwanzig)
aktiv am Walzvorgang beteiligt sind. Wenn ferner der Kopfendenabschnitt allmählich in den drehzahlvariablen Abschnitt des Walzwerks
eintritt, verläßt der hintere Endabschnitt progressiv diesen Abschnitt.
Die Figuren 9-15 zeigen ein typisches Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung zum Steuern der Drehzahlen der stromaufwärts gelegenen Reihen von Walzgerüsten während des Walzens des hinteren
Endabschnitts, wobei die ersten zehn Walzgerüste am drehzahlvariablen Betrieb zu verschiedenen Momenten teilnehmen. Die Figuren
2o-22 sind graphische Darstellungen der Drehzahlveränderung der Walzgerüste Nr. 5,~6 und 7 als Funktion der Lage des hinteren Endes
des durch das Walzwerk stromabwärts gelangenden Rohrs. In Figur 9 hat das äußerste rückwärtige Ende gerade das Walzgerüst Nr.
1 verlassen, was dazu führt, daß der hintere bzw. Schwanzenden-
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walzvorgang eingeleitet wird. In typischer Weise kann dieses
durch Messen der Belastungsänderung am Walzgerüst Nr. 1 erfolgen. Wenn es erwünscht ist, kann ein Erfassungs- bzw. Fühlermittel etwas
stromaufwärts vom Walzgerüst Nr. 1 vorgesehen werden, um die Annäherung des hinteren Endes zu erfassen und die hintere Endenwalzfolge
einzuleiten, während das Rohr im Walzgerüst Nr. 1 verbleibt.
In der dargestellten hinteren Endenwalζfolge kann eine relativ
kleine Anzahl von Walzgerüsten in jedem Moment des Programms der Drehzahlveränderung vom stationären Zustand teilnehmen. Bei dem
spezifischen Rohrbeispiel, für das die Vorgänge gemäß den Figuren 1-22 repräsentativ sind, ist es angemessen bzw. zweckmäßig, zu
jedem Moment in den hinteren bzw. Schwanzendenwalzserien drei aufeinanderfolgende
Walzgerüste in dem Drehzahlveränderungsprogramm zu benutzen. Wie es aus Figuren 9-15 ersichtlich ist, werden somit
ständig fortschreitende Serien von drei Walzgerüsten entsprechend den Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung gegenüber
der stationären bzw. Dauerzustandsdrehzahl entweder beschleunigt oder abgebremst. In allen Fällen wird das jeweils am weitesten
stromaufwärts gelegene teilnehmende Walzgerüst so betrieben, daß auf das Rohr ein im wesentlichen maximaler Bremskrafteinfluß
(beispielsweise -1,ooo) ausgeübt wird. Die zwei nächsten stromabwärts
gelegenen Walzgerüste werden entsprechend gesteuert, um einen Ausgleich der auf das Rohr einwirkenden Ziehkräfte zu erreichen,
ohne daß der erwünschte maximale Reck- bzw. Streckfaktor überschritten wird oder ohne Reduzierung der Wandungsdicke unter
erwünschte Pegel bzw. Werte. Wenn das äußerste hintere bzw. rückwärtige Ende in die Walzgerüste Nr. 2 bis 5 eintritt, wird gemäß
Figuren 9-12 das auf das Rohr einwirkende zweite Walzgerüst zum · Bilden eines negativen Ziehfaktors angetrieben, während das entsprechende
Walzgerüst in den Figuren 13-15 zum Bilden eines positiven Ziehfaktors betrieben wird, um den erwünschten Ausgleich
der Zieh- und Bremskräfte zu erreichen. +' an
Beim Durchführen der in den Figuren 9-15 für den hinteren Endenabschnitt
dargestellten Walzfolge wird die Walzendrehzahl allge-
- 2o -
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mein zuerst beim Annähern des hinteren Endes, das jedoch noch
über mehrere Walzgerüste entfernt ist, über die stationäre Drehzahl gesteigert, wonach ein Abbremsen auf eine Drehzahl unterhalb
der stationären Drehzahl erfolgt, wenn das hintere Ende an dem jeweiligen Walzgerüst ankommt. Nach Durchlaufen des Walzgerüstes
wird dieses wieder auf die stationäre Drehzahl beschleunigt. Dementsprechend ist die die Walzendrehzahl in Abhängigkeit von der
Lage des hinteren Endes für die Walzgerüste 5, 6 und 7 wiedergebende Kurve in den Figuren 2o-22 gewissermaßen wellenförmig. Beispielsweise
gemäß Figur 2o arbeitet das Walzgerüst Nr. 5 bei der stationären Drehzahl von 82,6 U/min, wenn sich das hintere Ende
im Walzgerüst Nr. 2 befindet. Beim Weiterlaufen des Endes in das Walzgerüst Nr. 3 wird das Walzgerüst Nr. 5 etwas auf ungefähr
84,6 ü/min beschleunigt. Wenn sich dann das hintere Ende dem Walzgerüst Nr. 5 zu nähern beginnt, wird dessen Drehzahl stark reduziert,
und zwar zunächst auf etwa 78,3 U/min, wenn das hintere Ende in das Walzgerüst Nr. 4 gelangt, und dann auf 71,1 ü/min,
wenn das hintere Ende am Walzgerüst Nr. 5 ankommt. Danach wird das Walzgerüst Nr. 5 erneut auf die stationäre Drehzahl beschleunigt.
Die Figuren 21 und 22 zeigen ähnliche wellenförmige Drehzahlkurven.
Die folgenden Beispiele zeigen für erfindungsgemäß durchgeführte
Walzvorgänge einige typische Rohrwalzparameter. Es ist darauf hinzuweisen, daß die physikalischen und metallurgischen Eigenschaften
des Rohrs einen Bezug auf die spezifische Steuerung der Walzgerüste haben. Diese spezifischen Steuerungsparameter können
empirisch entwickelt oder in vielen Fällen unter Berücksichtigung der der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien im voraus berechnet
werden.
Das nachfolgende Beispiel I-A beinhaltet ein Schema für das Kopfendenwalzen
bzw. -rollen eines dünnwandigen Rohrs (light wall tubing) mit einem maximalen Streck- bzw. Reckfaktor von o,82.
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O CD CO K>
Zustand | Mittlerer | Wandungs- | Beispiel | I-A | Gesamt | Zieh | Streck | Austritts- | |
Kopfende | am Walz | Rohraußen | dicke | U/min | U/min | leistung | faktor | bzw. | geschwin |
am Walz | gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | Differenz | in HP bzw. | Reck | digkeit in | ||
gerüst | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | gegenüber | 1,o14 PS | faktor | ft/min bzw. | ||
Nr. | bzw. | dem sta | o,3o5 m/min | ||||||
25,4 mm) | tionären | ||||||||
1 | 4.631 | o.156 | Zustand | 15. | Ο.228 | 0.0000 | 268. | ||
1 | 1 | 4.631 | o.156 | I05.73 | 0.00 | -66. | -O.977 | Ο.1255 | 28o. |
2 | 2 | 4.372 | o. 16o | 92.29 | -13.45 | 124. | 1 .000 | Ο.1251 | 291. |
2 | 1 | 4.631 | o.156 | 117.o7 | 0.00 | -73. | -1.000 | Ο.1277 | 3o3. |
3 | 2 | 4.372 | o.158 | 99.33 | 6.4o | 33. | 0.I6I | Ο.2614 | 317. |
3 | 3 | 4.114 | o.163 | 121.85 | 4.78 | 149. | 1 .000 | Ο.1336 | 33o. |
3 | 1 | 4.631 | o.156 | 129.o5 | 0.000 | -79. | -1.000 | Ο.1277 | 324. 1 |
4 | 2 | 4.372 | o. 157 | 1o6.o9 | Ο.35 | -60. | -O.711 | Ο.373Ο | 34o. μ |
4 | 3 | 4.114 | o.16o | 116.o9 | -O.98 | 125. | 1 .000 | Ο.3876 | 359. -* |
4 | 4 | 3.856 | 0.I68 | 14Ο.36 | 11 .31 | 181 . | 1 .000 | 0.144o | 375. 1 |
4 | 1 | 4.631 | Ο.156 | 142.88 | 0.00 | -81 . | -1.000 | Ο.1277 | 331 . |
5 | 2 | 4.372 | Ο.157 | I08.47 | 2.74 | -9o. | -1.000 | o.4o51 | 348. |
5 | 3 | 4.114 | Ο.157 | 113.21 | -3.86 | 54. | o.5o3 | Ο.5345 | 37o. |
5 | 4 | 3.856 | 0.I6I | 142.93 | 13.87 | 14o. | 1 .000 | o.4o97 | 393. |
5 | 5 | 3.6o6 | Ο.172 | 149.74 | 6.87 | 2o6. | 1 .000 | Ο.1526 | 411 . |
5 | 1 | 4.631 | Ο.156 | 152.96 | 0.00 | -81. | -1.000 | Ο.1277 | 33o. |
6 | 2 | 4.372 | Ο.157 | I08.06 | 2.33 | -9o. | -1.000 | o.4o51 | 347. |
6 | 3 | 4.114 | Ο.156 | 112.78 | -4.28 | -21 . | -o.27o | 0.6I66 | 371 . |
6 | 4 | 3.856 | Ο.157 | 132.98 | 3.93 | 95. | 1 .000 | o.6o42 | 399. ^ |
6 | 5 | 3.6o6 | Ο.163 | 152.o1 | 9.14 | 15o. | 1 .000 | 0.43o4 | 424. cn |
6 | 6 | 3.372 | Ο.176 | 157.71 | 4.75 | 227. | 1 .000 | Ο.1613 | 445. ^s. |
6 | 161 .55 | 0.00 | cn | ||||||
I | CO | ||||||||
I to to I |
|||||||||
Kopfende | I | Zustand | Mittlerer | Wandungs | U/min | U/min | Gesamt | Zieh | Streck | Austritts- | CD |
am Walz | to U) I |
am Walz | Rohraußen | dicke | Differenz | leistung | faktor | bzw. | geschwin | cn | |
gerüst | gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | gegenüber | in HP bzw. | Reck | digkeit in | CO | |||
Nr. | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | dem sta | 1,o14 PS | faktor | ft/min bzw. | ||||
bzw. | tionären | o.3o5 m/min | |||||||||
25,4 mm) | Zustand | ||||||||||
7 | 1 | 4.631 | o.156 | I06.57 | O.84 | -79. | -1.000 | O.1277 | 325. | ||
7 | 2 | 4.372 | o.157 | 111.23 | -5.84 | -89. | -1.000 | o.4o51 | 342. | ||
7 | 3 | 4.114 | o.156 | 122.35 | -6.7o | -60. | -0.778 | O.6593 | 367. | ||
7 | 4 | 3.856 | o.154 | 152.o7 | 9.2o | 59. | 1 .000 | O.7281 | 399. | ||
7 | 5 | 3.6o6 | o.156 | I60.0I | 7.o5 | 97. | 1 .000 | O.6273 | 43o. | ||
7 | 6 | 3.372 | o.164 | 166.61 | 5.06 | 159. | 1 .000 | O.4511 | 458. | ||
7 | 7 | 3.153 | O.18O | 171.18 | 0.00 | 25o. | 1 .000 | o.17o1 | 481 . | ||
8 | 1 | 4.631 | o.156 | 1o4.28 | -1 .45 | -78. | -1.000 | O.1277 | 318. ' | ||
b | 2 | 4.372 | o.157 | 1o8.84 | -8.23 | — 86. | -1.000 | o.4o51 | 335. μ | ||
8 | 3 | 4.114 | o.156 | 115.72 | -13.33 | -7 3. | -1.000 | O.6758 | 36o. "° | ||
8 | 4 | 3.856 | o.152 | 149.64 | 6.77 | 25. | o.77o | O.793O | 393. > | ||
8 | 5 . | 3.6o6 | o.151 | 159.72 | 6.76 | 58. | 1 .000 | O.7476 | 429. | ||
8 | 6 | 3.372 | o.155 | 158.75 | 7.2o | 98. | 1 .000 | 0. 65oo | 464. | ||
8 | 7 | 3.153 | o.165 | 176.38 | 5.19 | 167. | 1 .000 | O.4715 | 496. | ||
8 | b | 2.949 | o.185 | 181 .72 | 0.00 | 274. | 1 .000 | O.1789 | 521 . | ||
In diesem Beispiel beinhaltet die erste Spalte die zu irgendeiner Zeit vorliegende Lage bzw. Stellung des Kopfendes des durch das
Walzwerk gelangenden Rohrs. Die zweite Spalte gibt ein bestimmtes Walzgerüst wieder, und der zu einer gegebenen Zeit an diesem Walzgerüst
vorliegende Zustand kann durch Ablesen der Spaltendaten bestimmt werden. Die dritten und vierten Spalten beinhalten den
mittleren Außendurchmesser und die Wandungsdicke des Rohrs zu einer gegebenen Zeit an einem gegebenen Walzgerüst. Die fünften
und sechsten Spalten beinhalten entsprechend die Drehzahl des Walzgerüsts in ü/min und die Differenz (sofern eine vorliegt) der
momentanen Walzendrehzahl im Vergleich zur stationären Drehzahl in U/min. Die siebten und achten Spalten beinhalten die Leistungszufuhr an einem gegebenen Walzgerüst und den Ziehfaktor, der ein
Bruchteil der maximalen Zieh- (oder Brems-) Kraft ist, die ohne bedeutendes Rutschen aufgebracht werden kann. Ein negativer Ziehfaktor
zeigt an, daß eine Hemm- bzw. Bremskraft aufgebracht worden ist, und dieses ergibt sich auch durch eine im Wert negativ
angegebene Leistungszufuhr. Die neunte Spalte beinhaltet den
Streck- bzw. Reckfaktor an einem gegebenen Walzgerüst und zu einem gegebenen Moment in dem Walzzyklus. Die Spalte zehn zeigt
die Geschwindigkeit des ein gegebenes Walzgerüst verlassenden Rohrs an und beinhaltet somit eine Anzeige der konstant zunehmenden
Rohrgeschwindigkeit,wenn dieses durch das Walzwerk gelangt.
Eine Überprüfung der Daten des Beispiels I-A zeigt, daß dann,
wenn das äußerste Kopfende die Walzstraße durchläuft und zum Walzgerüst Nr. 8 gelangt, die stromaufwärts gelegenen Walzgerüste
eine maximale Bremskraft und die stromabwärts gelegenen Walzgerüste eine maximale Ziehkraft ausüben. Wenn sich mehr als drei
Walzgerüste mit dem Rohrabschnitt in Eingriff befinden, wird in t
jedem Fall zumindest eines der Walzgerüste so betrieben, daß sich eine kleinere als die maximale Zieh- oder Bremskraft ergibt, um
einen Ausgleich der auf das Rohr einwirkenden Zieh- und Bremskräfte zu erreichen. In der Darstellung aus Beispiel I-A wird der
relativ hohe Streck- bzw. Reckfaktor von o,82 nicht annähernd erreicht, bis sich das Kopfende im Walzgerüst Nr. 8 befindet, wobei
es sich um das letzte Walzgerüst in der drehzahlvariablen Folge
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handelt. Dementsprechend ist es in dem Beispiel nicht erforderlich,
daß mehr als ein Walzgerüst zur Kraftausgleichsfunktion herangezogen wird.
Das Beispiel I-B ist ein typisches Walz- bzw. Rollschema für den hinteren bzw. Schwanzendenabschaitt desselben Rohrs wie im Schema
aus Beispiel I-A. In diesem Fall sind insgesamt zehn Walzgerüste in das drehzahlvariable Schema einbezogen,jedoch gleichzeitig nur
drei. Es erfolgt wiederum ein Walzen bzw. Rollen eines dünnwandigen Rohrs mit einem maximalen Streck- bzw. Reckfaktor von ο,82.
Gemäß den Daten im Beispiel I-B übt zumindest ein auf das stromaufwärts
gelegene Ende (hinteres oder Schwanzende) des Rohrs einwirkendes Walzgerüst auf das Rohr eine maximale Hemm- bzw. Bremskraft
unter Vermeidung eines bedeutenden Rutschens aus (d.h.einen Ziehfaktor von -1,ooo). Ferner wird zumindest eines von drei aktiven
(das bezieht sich auf die Drehzahlveränderung gegenüber dem stationären bzw. Dauerzustand) Walzgerüsten so angetrieben, daß
eine kleinere als eine maximale Zieh- oder Bremswirksamkeit vorliegt,
um einen erwünschten Ausgleich der Zieh- und Brems- bzw. Hemmkräfte zu erreichen.
In dem Beispiel I-B ist ersichtlich, daß dann, wenn sich das rückwärtige bzw. Schwanzende des Rohrs an den Walzgerüsten 5, 6,
7 oder 8 befindet, zwei Walzgerüste vorhanden sind, die eine kleinere als maximale Zieh- oder Bremswirksamkeit haben, obwohl der
angegebene Streckfaktor beträchtlich kleiner als der maximal zulässige Wert ist. In diesen Fällen ist die Dicke der Rohrwandung,
die auf das erwünschte Maß (für diese Stufe des Vorgangs) von etwa 3,86 mm (o,152 Zoll) reduziert wurde, die begrenzende bzw. beschränkende
Bedingung. Somit können gemäß den wesentlichen Prinzipien des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewählte Walzgerüste
so betrieben werden, daß statt einer maximalen Ziehwirksamkeit auch bei Fehlen von maximalen Streckfaktorbedingungen ein Kraftausgleich
erreicht wird, wenn die erwünschte Wandungsdicke vorliegt. - - 25 -
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Zustand am Walz gerüst Nr. |
Mittlerer Rohraußen durchmes ser (Zoll bzw. 25,4 mm) |
Wandungs dicke (Zoll bzw. 25.4 mm) |
Beispiel | I-B | Gesamt leistung in HP bzw. 1,o14 PS |
Zieh faktor |
Streck bzw. Reck faktor |
Austritts- geschwin digkeit in ft/Min bzw. o,3o5 m/min |
|
Hinteres bzw. Schwanz-" ende am Walzge rüst Nr. |
5 4 3 2 |
3.6o6 3.856 4.114 4.372 |
o.156 o.156 o.158 o.159 |
U/min | U/min Differenz gegenüber dem sta tionären Zustand |
4o. -87. -1o4. |
o.458 -1.ooo -1.ooo |
o.646o o.5o1o Ο.1748 |
387. 36o. 339. |
2 2 2 2 |
6 5 4 3 |
3.372 3.6o6 3.856 4.114 |
o.154 o.155 o.158 o.162 |
152.96 145.45 115.63 11Ο.13 |
2.57 -13.43 -6.94 |
63. -92. -115. |
o.72o -1.ooo -1.ooo |
o.67o4 Ο.5374 Ο.1872 |
419. 387. 362. to |
3 3 3 3 |
7 6 5 4 |
3.153 3.372 3,6o6 3.856 |
o.153 o.153 o.158 o.166 |
161.55 155.o9 122.95 116.31 |
2.13 -19.92 -12.74 |
85. -95. -127. |
o.97o -1.ooo -1.ooo |
Ο.6954 Ο.5745 Ο.1996 |
cn 452. ' 417. 388. |
4 4 4 4 |
8 7 6 5 |
2.949 3.153 3.372 3.6o6 |
o.152 o.151 o.157 o.169 |
171.18 164.38 131.13 123.34 |
2.83 -21.83 -19.53 |
91. -76. -14o. |
o.941 -0.800 -1.000 |
Ο.695Ο Ο.5896 Ο.2119 |
489. 45o. 418. |
5 5 5 5 |
9 8 7 6 |
2.758 2.949 3.153 3.372 |
o.152 o.149 o.157 o.173 |
181.72 173.82 143.81 131.6ο |
2.64 -17.74 -21.36 |
1o2. -53. -151. |
Ο.911 -o,594 -1.000 |
0.68I8 Ο.5974 0.2206 |
1 I 528. 486. Γ° 451. C^ cn |
6 6 6 6 ι |
192.74 184.o1 157.29 14Ο.71 |
2.29 -13.89 -2O.84 |
CD | ||||||
σι I |
|||||||||
Hinteres | Zustand | Mittlerer | Wandungs- | U/min | U/Min | Gesamt | Zieh | .97o | Streck | Austritts- | (O CTi I |
|
bzw. | am Walz | Rohraußen | dicke | Differenz | leistung | faktor | .421 | bzw. | geschwin | |||
Schwänz | gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | gegenüber | in HP bzw. | .ooo | Reck | digkeit in | ||||
ende am | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | dem sta | I,o14 PS | faktor | ft/min bzw. | |||||
Walzge | bzw. | tionären | .880 | o,3o5 m/min | ||||||||
rüst Nr. | 25,4 mm) | Zustand | .o58 | |||||||||
7 | 1o | 2.595 | o.152 | 2o2.67 | .000 | mh «ja | ||||||
7 | 9 | 2.758 | o.148 | 194.77 | 2.o3 | 129. | O | 0.6586 | 568. | |||
7 | 8 | 2.949 | o.156 | 17Ο.53 | -11.18 | -31. | -o | o.6o83 | 525. | |||
7 | 7 | 3.153 | o.177 | 15Ο.31 | -2O.88 | -162. | -1 | Ο.2294 | 487. | |||
δ | 11 | 2.492 | o.152 | 2o8.7o | ||||||||
δ | 1o | 2.595 | o.147 | 2o4.3o | 1.63 | 14o. | O | Ο.5939 | 606. | |||
O ff! |
8 | 9 | 2.758 | o.155 | 186.63 | -5.91 | 2o. | -ο | Ο.5946 | 566. | ||
co | 8 | 8 | 2.949 | o. 18o | 16Ο.85 | -2O.87 | -173. | -1 | O.2380 | 525. | ||
26/02 | ||||||||||||
CU | ||||||||||||
«ο | ||||||||||||
I to
CD
Das Beispiel H-A ist ein Walz- bzw. Rollschema für das Kopfendenwalzen
von dickwandigem Rohr (heavy wall tubing) mit einem maximalen Streck- bzw. Reckfaktor von o,65.
Aus einer Betrachtung der Daten des Beispiels H-A und insbesondere
der den Ziehfaktor betreffenden Spalte ergibt sich, daß in allen Fällen, wenn zwei oder mehr Walzgerüste auf das Rohr einwirken,
zumindest ein Walzgerüst (am stromabwärts gelegenen Ende) zum Bilden einer maximalen Ziehkraft und zumindest ein anderes
Walzgerüst (an dem stromaufwärts gelegenen Ende) zum Bilden einer maximalen Bremskraft angetrieben werden. Wenn drei oder mehr
drehzahlvariable Walzgerüste auf das Rohr einwirken, wird in jedem Fall zumindest ein Walzgerüst so betrieben, daß sich ein Gesamtausgleich
der Zieh- und Brems- bzw. Hemmkräfte ergibt. Dies ist in den Fällen wiedergegeben, wo sich das Kopfende an den
Walzgerüsten 3, 4 und 5 befindet. Wenn der Streck- bzw. Reckfaktor
von o,65 angenähert ist, wie es zutrifft, wenn sich das Kopfende an den Walzgerüsten 6,7 und 8 befindet, werden mehrere als
ein Walzgerüst für einen Ausgleich der Zieh- und Bremskräfte benutzt,
wobei eine Kraftverteilung in einer solchen Weise erfolgt, daß der maximale Streck- bzw. Reckfaktor an keiner Position überschritten
wird.
709826/0239
co to σ>
O ts> to
Zustand | Mittlerer | Wandungs- | Beispiel | H-A | Gesamt | Zieh | Streck | Austritts- | |
Kopfende | am Walz | Rohraußen | dicke | U/min | U/min | leistung | faktor | bzw. | geschwin |
am Walz | gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | Differenz | in HP bzw. | Reck | digkeit in | ||
gerüst | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | gegenüber | 1,o14 PS | faktor | ft/min bzw. | ||
Nr. | bzw. | dem sta | 0,3o5 m/min | ||||||
25.4 mm) | tionären | ||||||||
1 | 4.631 | o.656 | Zustand | 34. | Ο.229 | 0,0000 | 145. | ||
1 | 1 | 4.631 | o.653 | 57.18 | 0.00 | -134. | -O.976 | Ο.1143 | 147. |
2 | 2 | 4.372 | o.668 | 48.33 | -8.85 | 261 . | 1.000 | Ο.1439 | 155. |
2 | 1 | 4.631 | o.653 | 62.19 | 0.00 | -148. | -1.000 | Ο.1469 | 157. |
3 | 2 | 4.372 | o. 66o | 51.53 | -5.65 | 69. | 0.I68 | o.3o21 | 167. |
3 | 3 | 4.114 | .0.680 | 64.24 | +2.o5 | 315. | 1.000 | Ο.1552 | 177. ι |
3 | 1 | 4.631 | O.653 | 69.17 | 0.00 | -155. | -1.000 | Ο.1469 | to 164. 00 |
4 | 2 | 4.372 | O.655 | 53.65 | -3.52 | -1o7. | -of682 | Ο.4212 | 175. 1 |
4 | 3 | 4.114 | 0. 660 | 59.95 | -2.24 | 233. | 1 .000 | 0.44I0 | 188. |
4 | 4 | 3.856 | O.693 | 73.5ο | +4.33 | 379. | 1.000 | 0.I688 | 2oo. |
4 | 1 | 4.631 | O.653 | 76.35 | 0.00 | -156. | -1.000 | Ο.1469 | 165. |
5 | 2 | 4.372 | O.653 | 54.o2 | -3.15 | -164. | -1.000 | Ο.4582 | 176. I |
5 | 3 | 4.114 | O.648 | 57.31 | -4.88 | 1o2. | Ο.599 | Ο.5992 | 191. |
5 | 4 | 3.856 | O.658 | 74.13 | +4.97 | 256. | 1 .000 | Ο.4688 | 2o7. |
5 | 5 | 3.6o6 | o.7o4 | 78.96 | +2.61 | 433. | 1 .000 | o.18o9 | 222. |
5 | 1 | 4.631 | O.653 | 82.59 | 0.00 | -154. | -1.000 | Ο.1469 | 163. I |
6 | 2 | 4.372 | O.653 | 53.56 | -3.61 | -163. | -1.000 | Ο.4582 | 175. iv> |
6 | 3 | 4.114 | O.644 | 56.83 | -5.36 | 43. | 0.291 | Ο.6364 | 19o. CD |
6 | 4 | 3.856 | O.638 | 72.25 | +3.o9 | 1o4. | Ο.597 | Ο.6256 | 2o8. 4>> |
6 | 5 | 3.6o6 | O.655 | 78.56 | +2.22 | 27o. | 1.000 | Ο.4956 | 226. cn |
6 | 6 | 3.372 | O.714 | 84.24 | + 1.65 | 48o. | 1.000 | Ο.1935 | 244. 4>- |
61 | 88.61 | 0.00 | CO | ||||||
ro VO I |
|||||||||
σ> ■— σ
ro to «ο
Kopfende | U) O I |
Zustand | Mittlerer | Wandungs- | U/min | U/min | Gesamt | Zieh | Streck | Austritts- | ro |
am Walz | am Walz | Rohraußen | dicke | Differenz | leistung | faktor | bzw. | geschwin | cn | ||
gerüst | gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | gegenüber | in HP bzw. | Reck | digkeit in | cn | |||
Nr. | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | dem sta | 1,o14 PS | faktor | ft/min bzw. | co | |||
bzw. | tionären | o.3o5 m/min | |||||||||
25,4 mm) | Zustand | ||||||||||
7 | 1 | 4.631 | o.653 | 53.11 | -4.o7 | -153. | -1.000 | Ο.1469 | 162. | ||
7 | 2 | 4.372 | o.653 | 56.34 | -5.85 | -161. | -1.000 | Ο.4582 | 173. | ||
7 | 3 | 4.114 | o.644 | 71.63 | +2.47 | 42. | Ο.291 | Ο.6364 | 188. | ||
7 | 4 | 3.856 | o.633 | 77.38 | + 1 .o3 | 68. | Ο.436 | 0.65oo | 2o6. | ||
7 | 5 | 3.6o6 | o.627 | 83.36 | +o.77 | 89. | Ο.495 | Ο.6413 | 227. | ||
7 | 6 | 3.372 | o.649 | 9O.21 | + 1 .60 | 279. | 1 .000 | Ο.5227 | 248. | ||
7 | 7 | 3.153 | o.722 | 95.5ο | 0.00 | 532. | 1.000 | o.2o65 | 268. | ||
8 | 1 | 4.631 | o.653 | 52.69 | -4.48 | -152. | -1.000 | Ο.1469 | 161. I | ||
8 | 2 | 4.372 | o.653 | 55.91 | -6.28 | t16o. | -1.000 | Ο.4582 | 172. to | ||
8 | 3 | 4.114 | 0.644 | 71.o8 | + 1 .91 | 42. | 0.291 | Ο.6364 | 187. *° | ||
8 | 4 | 3.856 | o.633 | 76.78 | +Ο.43 | 67. | Ο.436 | 0.65oo | 2o5. I | ||
8 | 5 | 3.6o6 | o.621 | 82.48 | το. 11 | 74. | Ο.431 | 0.65oo | 225. | ||
8 | 6 | 3.372 | o.614 | 88.83 | +Ο.22 | 78. | Ο.413 | o.65o1 | 248. | ||
8 | 7 | 3.153 | o.64o | 96.93 | + 1 .43 | 279. | Ο.96Ο | Ο.5448 | 272. | ||
8 | 8 | 2.949 | o.727 | 1o3.25 | 0.00 | 586. | 1 .000 | Ο.2198 | 296. | ||
Im Beispiel H-B beinhalten die angegebenen Daten das Walz- bzw.
Rollschema für das rückwärtige bzw. Schwanzende desselben Rohres wie bei dem Beispiel H-A. Es handelt sich somit um ein Walzen
bzw. Rollen eines dickwandigen Rohrs mit einem maximalen Streckbzw. Reckfaktor von ο,65.
Im Fall von Beispiel II-B gibt es wie im Fall von Beispiel I-B
drei Walzgerüste, die in jedem Moment mit einer von der stationären
Drehzahl abweichenden Drehzahl auf das rückwärtige bzw. Schwanzende des Rohrs einwirken. Hierbei handelt es sich um eine
fortschreitende Folge von Walzgerüsten, zu der anfänglich die Walzgerüste 2-4 und schließlich die Walzgerüste 8-1o gehören. In
allen Fällen wird das am weitesten stromaufwärts gelegene Walzgerüst so angetrieben, daß eine maximale Bremsung bzw. Hemmung
auf das Rohr ausübt. Bei dem dickwandigeren Rohr wird der maximale Streck- bzw. Reckfaktor in zumindest einem Walzgerüst in jeder
Phase des Walzverlaufs schnell angenähert. Dementsprechend sind in jedem Fall des Walzschemas aus Beispiel H-B zwei der Walzgerüste
so angetrieben, daß der erwünschte Kräfteausgleich und eine Begrenzung des Streck- bzw. Reckfaktors erfolgen, statt daß eine
maximale Zieh- oder Bremswirksamkeit gebildet wird.
Die Beispiele H-A und H-B bilden die Basis für die schematischer und graphischen Darstellungen von Figuren 1-22, wie es aus einem
sorgfältigen/Vergleich der Darstellungen mit den tabellarischen Daten ersichtlich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet eine optimierte Basis zum Steuern der drehzahlvariablen Walzgerüste eines Reckreduzierwalzwerks
mit dem Ziel, die Endverluste an den rückwärtigen und kopfseitigen Endabschnitten zu verringern. Insbesondere bei nahtlosem
Rohr, das notwendxgerweise in begrenzter bzw. endlicher Länge hergestellt wird, kann die Reduzierung der Endabfall-Prozentsätze
zu bedeutenden Einsparungen in den gesamten Produktionsvorgängen eines Rohrherstellers führen.
- 31 -
709826/0239
Hinteres | Zustand | Mittlerer | Wandungs | Beispiel H-B | U/min | Gesamt | Zieh | » | __ | Streck | Austritts- | U) | 249. | |
bzw. | am Walz | Rohraußen | dicke | U/min | Differenz | leistung | faktor | o.69o | bzw. | geschwin | I | 226. | ||
Schwanz- | gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | gegenüber | in HP bzw | -o.656 | Reck | digkeit in | 2o6. | |||||
ende am | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | dem sta | 1,o14 PS | -1.ooo | faktor | ft/min bzw.' | ||||||
Walzge | bzw. | tionären | __ | o,3o5 m/min | — | |||||||||
rüst Nr. | 25,4 mm) | Zustand | o.662 | 273. | ||||||||||
2 | 5 | 3.6o6 | o.643 | __ | __ | -o.436 | __ | __ | 248. | |||||
2 | 4 | 3.856 | o.648 | 82.59 | 2.11 | 133. | -1.ooo | 0.6I6I | 2o7. | 226. | ||||
2 | 3 | 4.114 | o.655 | 78.46 | -4.97 | -1o2. | Ο.5287 | 189. | ||||||
2 | 2 | 4.372 | o.664 | 64.2ο | -5.24 | -2o1 . | — | o.2o16 | 175. | 3oo. ^ | ||||
3 | 6 | 3.372 | o.634 | 56.95 | __ | o.627 | __ | __ | 273. Jr | |||||
„J | 3 | 5 | 3.6o6 | o.638 | 88.61 | 1.19 | 146. | -o.232 | 0.6I68 | 227. | 248. %l | |||
O | 3 | 4 | 3.856 | o.65o | 83.78 | -5.31 | -63. | -1.ooo | Ο.547Ο | 2o6. | cn | |||
co | 3 | 3 | 4.114 | o.674 | 71.o4 | -8.2o | -223. | Ο.2177 | 19o. | 4-*· CO |
||||
OO | 6Ο.96 | — | ||||||||||||
NJ | 4 | 7 | 3.153 | o.624 | — | — | o.6o9 | — | ||||||
CD | 4 | 6 | 3.372 | o.627 | 95.5ο | 1.15 | 157. | -o.o55 | Ο.6174 | |||||
**·» | 4 | 5 | 3.6o6 | o.642 | 89.76 | -4.24 | -2o. | -1.ooo | Ο.5672 | |||||
CsJ | 4 | 4 | 3.856 | o.683 | 78.34 | -1ο.66 | -244. | __ | Ο.2345 | |||||
CO | 65.69 | o.629 | ||||||||||||
co | 5 | 8 | 2.949 | o.615 | — | — | 0.088 | — | ||||||
5 | 7 | 3.153 | o.616 | 1o3.25 | 1.o7 | 175. | -1.000 | Ο.6156 | ||||||
5 | 6 | 3.372 | o.633 | 96.57 | -2.72 | 22. | Ο.5889 | |||||||
5 | 5 | 3.6o6 | o.691 | 85.89 | -11.48 | -266. | Ο.2515 | |||||||
6 | 9 | 2.758 | o. 6o6 | 71 .1o | __ | __ | __ | |||||||
6 | 8 | 2.949 | o.6o4 | 111.81 | 1.o2 | 2o9. | o.6o67 | |||||||
6 | 7 | 3.153 | o.622 | 1o4.27 | -1.72 | 61. | o.6o75 | |||||||
6 | 6 | 3.372 | o.698 | 93.78 | -11.47 | -283. | Ο.2648 | |||||||
77.15 | ||||||||||||||
U) IO I |
||||||||||||||
Hinteres | ι | Zustand | Mittlerer | Wandungs- | U/min | 14 | U/min | Gesamt | Zieh | .692 | Streck | Austritts- | bzw. | I |
bzw. | co | am Walz | Rohraußen | dicke | 9o | Differenz | leistung | faktor | .226 | bzw. | geschwin | o,3o5 m/min | co | |
Schwanz | LO I |
gerüst | durchmes | (Zoll bzw. | 26 | gegenüber | in HP bzw. | .OOO | Reck | digkeit in | to I I 1 |
|||
ende am | Nr. | ser (Zoll | 25,4 mm) | 83 | dem sta | 1 ,o14 PS | faktor | ft/min | _._ | ro | ||||
Walzge | bzw. | 72 | tionären | .825 | 331. | CD | ||||||||
rüst Nr. | 25,4 mm) | 39 | Zustand | .362 | 3oo. | |||||||||
7 | 1o | 2.595 | o. 6oo | 12o. | 36 | _— | __ | _ | .OOO | __ | 271 . | cn | ||
7 | 9 | 2.758 | o.594 | 112. | 11 | 1.o9 | 27o. | O | o.5871 | __ | CO | |||
7 | δ | 2.949 | o.6o9 | 1o2. | -o. 99 | 1o3. | O | o.6274 | 36o. | |||||
7 | 7 | 3.153 | o.7o2 | 83. | -11.67 | -297. | -1 | o.2784 | 33o. | |||||
8 | 11 | 2.492 | o.598 | 125. | _ | 298. | ||||||||
6 | 1o | 2.595 | o.585 | 121. | 1.25 | 335. | O | o.5551 | ||||||
8 | 9 | 2.758 | o.595 | 111. | -o.45 | 146. | O | o.6486 | ||||||
8 | δ | 2.949 | o.7o4 | 91. | -12.14 | -3o6. | -1 | o.2923 | ||||||
Grundsätzlich beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren die drehzahlvariable
Steuerung einer vorbestimmten Anzahl von Walzgerüsten (gegebenenfalls von allen) in der Weise, daß dann, wenn der
kopfseitige oder rückwärtige Endabschnitt des Rohrs durch den Abschnitt des Walzwerks gelangt, verschiedene Walzgerüste unter Berücksichtigung
bedeutender Grenzbedingungen beschleunigt und/oder abgebremst werden, um die Wirksamkeit des Walzvorgangs auf die
Endabschnitte des Rohrs zu vergrößern. Obwohl sich die spezifischen Vorgänge für das Kopfenden- und Schwanzendenwalzen unterscheiden,
und zwar wegen fundamentaler Unterschiede in der Beziehung des Rohrs zum Walzwerk an den verschiedenen Enden, sind die
Grenzfaktoren allgemein in beiden Fällen anwendbar. Beispielsweise gilt für den Fall der Kopfendenwalζfolge, bei dem mehr als zwei
der steuerbaren Walzgerüste mit dem Rohr in Eingriff stehen, daß zumindest die am weitesten stromaufwärts und stromabwärts gelegenen
Walzgerüste mit maximalem Krafteinfluß arbeiten, und zwar einerseits bremsend bzw. hemmend und andererseits ziehend. Im
Fall des rückwärtigen bzw. Schwanzendenabschnitts arbeitet in typischer Weise nur das stromaufwärts gelegene Walzgerüst mit
maximalem Krafteinfluß (bremsend), da die gesamte Serie der
stromabwärts gelegenen Walzgerüste auf das Rohr einwirkt und da ihr kombinierter Einfluß am rückwärtigen Endabschnitt während der
Schwanzendenwalzfolge empfunden wird.
Bei beiden Kopfenden- und Schwanzenden-Walzvorgängen gilt dann, wenn mehr als zwei steuerbare Walzgerüste mit dem Rohr in Eingriff
stehen, daß zumindest eines der Walzgerüste mit einem kleineren als dem maximalen Krafteinfluß bei einer Drehzahl betrieben wird,
die so berechnet ist, daß die auf das Rohr einwirkenden Zieh- und Bremskräfte ausgeglichen werden. Wenn ein Grenzzustand bzw. eine
Grenzbedingung erreicht ist, werden mehrere als nur ein Walzgerüst so gesteuert, daß ein Ausgleich der Zieh- und Bremskräfte
erreicht wird, während gleichzeitig das Verfahren innerhalb der Grenzbedingung gehalten wird. In den meisten Fällen, insbesondere
im Zusammenhang mit den Kopfenden-Walζvorgangen, ist die Grenzbedingung
der maximale Streck- bzw. Reckfaktor, der für die besonderen metallurgischen und physikalischen Eigenschaften des behandel-
- 34 -
709826/0239
ten Rohrs festgelegt wurde. Bei Kopfendenwalzplänen ist es möglich,
daß nur ein einziges Walzgerüst für ein Ausgleichen der Kräfte gesteuert wird, solange keine Annäherung an den maximalen
Streck- bzw. Reckfaktor erfolgt; und die anderen drehzahlgesteuerten Walzgerüste können so betrieben werden, daß sie einen maximalen
Krafteinfluß entweder ziehender oder bremsender bzw. hemmender Art ausüben. Bei einer Annäherung an die Streck- bzw. Reckfaktorgrenzen
werden zwei oder mehrere angrenzende drehzahlvariable Walzgerüste gesteuert, um eine Verteilung der Kräfte sowie
einen Ausgleich der Zieh- und Brems- bzw. Hemmkräfte zu bewirken, und zwar ohne Auftreten von übermäßigen Zieh- oder Bremsvorgängen,
ausgedrückt als Streck- bzw. Reckfaktor, an irgendeiner Stelle. Bei Walzvorgängen des hinteren Endes können minimale Wandungsdicken
ohne Annäherung an die Streck- bzw. Reckfaktorgrenzen erreicht
werden, und in diesem Fall wird die Wandungsdicke selbst zu einer Grenzbedingung. Weitere der aktiven drehzahlvariablen
Walzgerüste werden bei einer kleineren als der maximalen Kraftwirksamkeit gesteuert, so daß der Grenzzustand nicht überschritten
wird.
709826/0239
3Γ
Leerseite
Claims (12)
- Patentansprücheλ.j Verfahren zum Reckreduzierwalzen von rohrförmigen^ Gut begrenzter Länge in einem Mehrfachgerüst-Walzwerk, bei dem zumindest eine Vielzahl von Walzgerüsten am stromaufwärts gelegenen Ende des Walzwerks drehzahlvariabel ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzgerüste während des Walzens von mittleren Bereichen des längenbegrenzten Rohrgebildes mit vorbestimmten Dauerzustands- bzw. stationärer- Drehzahlen und die stromaufwärts gelegene Vielzahl von Walzgerüsten während des Walzens von zumindest einem Endbereich des Rohrgebildes drehzahlvariabel, gesteuert betrieben werden, wobei ein oder mehrere stromaufwärts gelegene Walzgerüste langsamer als mit der stationären Drehzahl angetrieben werden, um auf das Rohrgebilde unter Vermeidung eines bedeutenden Rutschens eine maximale Hemmkraft auszuüben, wobei ferner ein oder mehrere stromabwärts gelegene Walzgerüste schneller als mit der stationären Drehzahl angetrieben werden, um auf das Rohrgebilde unter Vermeidung eines bedeutenden Rutschens eine Zugkraft auszuüben, und wobei erforderlichenfalls ein oder mehrere mittlere Walzgerüste mit gesteuerten Drehzahlen, die kleiner als die stationären Drehzahlen sind, betrieben werden, um den Streck- bzw. Reckfaktor des Rohrgebildes in dem unmittelbaren Bereich der mittleren Walzgerüste unter einem vorbestimmten Maximum zu halten.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Walzens des Kopfendenbereiches der Rohrlänge ein oder mehrere stromabwärts gelegene Walzgerüste zum Ausüben einer maximalen Ziehkraft auf das Rohrgebilde betrieben werden und ein oder mehrere mittlere Walzgerüste mit Drehzahlen angetrieben werden, um einen weitgehenden Ausgleich der Ziehkräfte an entgegengesetzten Seiten zu erreichen.709826/0239
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während Verfahrensabschnitten eine ausreichende Vielzahl von mittleren Walzgerüsten mit entsprechenden Drehzahlen betrieben wird, um ein Kraftgleichgewicht bei einem Pegel zu erreichen, bei dem der Streck- bzw. Reckfaktor des Rohrs an jedem mittleren Walzgerüst unter einem vorbestimmten maximalen Pegel gehalten wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchlaufen des Kopfendes durch das erste drehzahlgesteuerte Walzgerüst damit begonnen wird, dieses bei einer Drehzahl unterhalb der stationären Drehzahl zu betreiben, daß nach Durchlaufen des Kopfendes durch sukzessiv nachfolgende drehzahlgesteuerte Walzgerüste diese anfänglich sukzessive mit Drehzahlen betrieben werden, die größer als die stationäre Drehzahl sind, wonach die sukzessiven Walzgerüstdrehzahlen entsprechend einer Steuerung zu den stationären Drehzahlen verändert werden, daß ferner die drehzahlvariablen Walzgerüste entsprechend gesteuert werden, so daß während zumindest eines Teils der Kopfendenwalzfolge durch zumindest ein stromaufwärts gelegenes Walzgerüst eine maximale Halte- bzw- Hemm- bzw. Bremskraft und durch zumindest ein stromabwärts gelegenes Walzgerüst eine maximale Ziehkraft ausgeübt werden, und daß zumindest ein mittleres Walzgerüst zwischen den stromaufwärts sowie stromabwärts gelegenen Walzgerüsten entsprechend der Herstellung eines weitgehenden Gleichgewichts der an entgegengesetzten Seiten wirkenden Ziehkräfte gesteuert wird, während der Streck- bzw. Reckfaktor der Rohrwandung unter einem vorbestimmten Maximum gehalten wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzgerüste normalerweise bei vorbestimmten stationären Drehzahlen betrieben werden, daß das erste drehzahlvariable Walzgerüst nach dem Durchlaufen des Kopfendes des Rohrs von der stationären Drehzahl abgebremst und danach in gesteuerter Weise auf die stationäre Drehzahl beschleunigt wird709826/0239und daß zumindest bestimmte der stromabwärts gelegenen drehzahlvariablen Walzgerüste bei einem Hindurchlaufen des Kopfen des anfänglich beschleunigt und nachfolgend zum Walzen des Rohrhauptteils abgebremst werden.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite drehzahlvariable Walzgerüst bei einem Hindurchlaufen des Kopfendes anfänglich von der stationären Drehzahl ausgehend beschleunigt und dann bei Hindurchlaufen des Kopfendes durch das nächste Walzgerüst unter die stationäre Drehzahl abgebremst wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintreten des rückwärtigen Endabschnitts in die stromaufwärts gelegenen Walzgerüste anfänglich bestimmte derselben sukzessive gegenüber den stationären Drehzahlen beschleunigt werden, während stromaufwärts gelegene Walzgerüste abgebremst werden, und daß danach die beschleunigten Walzgerüste abgebremst werden, wenn aufeinanderfolgende stromabwärts gelegene Walzgerüste beschleunigt werden, und daß das zu irgendeiner Zeit auf das rückwärtige Ende des Rohrabschnitts einwirkende Walzgerüst entsprechend gesteuert wird, um eine maximale Bremskraft auf das Rohr auszuüben, und zwar ohne bedeutende Rutscherscheinung.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zeiten, in denen der Kopfabschnitt gleichzeitig von drei oder mehr Walzge-■rüsten erfaßt wird, ein oder mehrere mittlere Walzgerüste bei Drehzahlen betrieben werden, die zum Erreichen eines weitgehenden Gleichgewichts der Ziehkräfte an entgegengesetzten Seiten eines jeden solchen mittleren Walzgerüsts wirksam sind.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmter maximaler Streck- bzw. Reckfaktor für einen gegebe-709-S 26/0239nen Rohrabschnitt vorliegt und daß die Anzahl von mittleren
Walzgerüsten zwischen den Walzgerüsten maximaler Ziehkraft unc maximaler Hemmung ausreicht, um zu verhindern, daß der maximale Streck- bzw. Reckfaktor in irgendeinem Bereich bedeutend
überschritten wird. - 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, insbesondere nach Anspruch 8f dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Kopfende von zwei oder mehr solchen Walzgerüsten erfaßt wird, zumindest ein stromaufwärts gelegenes Walzgerüst und zumindest ein stromabwärts gelegenes Walzgerüst dazu veranlaßt werden,
ohne bedeutendes Rutschen auf das Kopfende maximale Bremsbzw. Hemm- und maximale Zieheinflüsse auszuüben, daß dann,
wenn das Kopfende von drei oder mehr Walzgerüsten erfaßt wird, zumindest ein mittleres Walzgerüst dazu veranlaßt wird, einen kleineren als den maximalen Krafteinfluß und in einer Richtung zum Erreichen eines weitgehenden Ausgleichs der auf das
Kopfende einwirkenden Zieh- und Bremskräfte auszuüben, und
daß dann, wenn das Kopfende von vier oder mehr Walzgerüsten
erfaßt wird, mehrere als nur ein solches Walzgerüst dazu veranlaßt werden, einen kleineren als den maximalen Krafteinfluß immer dann auszuüben, wenn der Streck- bzw. Reckfaktor an
einem mittleren Walzgerüst ein vorbestimmtes Maximum zu übersteigen neigt. - 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, insbesondere nacl Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere drehzahlvariable Walzgerüste, die sich stromabwärts von dem zu irgendeiner Zeit auf das rückwärtige Ende des Rohrabschnitts
einwirkenden Walzgerüst befinden, entsprechend gesteuert werden, um entweder einen maximalen Ziehkrafteinfluß oder einen kleineren Krafteinfluß zum Vermeiden einer Überschreitung
eines vorbestimmten Streck- bzw. Reckfaktors oder einen noch kleineren Krafteinfluß auszuüben, um ein Reduzieren der Wandungsdicke unter das für die Walzgerüststelle geplante Minimum zu vermeiden.709826/0239 - 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Walzgerüsten drehzahlbariabel steuerbar ist, daß eine kleinere Vielzahl von zumindest drei solchen Walzgerüsten entsprechend gesteuert wird, um auf den rückwärtigen Endabschnitt in jedem Moment mit von der stationären Drehzahl abweichenden Drehzahlen einzuwirken, daß die kleinere Vielzahl von Walzgerüsten einer progressiven Änderung unterliegt, wenn der rückwärtige Endabschnitt durch die Vielzahl von Walzgerüsten fortschreitet, wodurch sich die aktiv wirkende kleinere Vielzahl mit dem rückwärtigen Endabschnitt bewegt.709826/0239
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