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"Verfahren zum Herstellen von Rohren großer Länge durch
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schrittweises Kaltwalzen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Herstellen von Rohren großer Länge durch schrittweises Kaltwalzen einer Rohrluppe
zu einem Fertigrohr. Unter großen Längen seien hier Werte von loo m und mehr verstandes,
die zur Zeit ausschließlich bei Kupferqual itäten erreicht werden.
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Die Herstellung von Kupferrohren, die überwiegend im Coil gezogen
werden, ist um so wirtschaftlicher, je größere Coilgewichte verarbeitet werden können.
Es ist ein bekanntes Verfahren zum Einsatz hoher Coilgewichte, zunächst dickwandige
Luppen strangzupressen oder schrägzuwalzen, sie anschließend mit hohem Streckungsgrad
kaltzupilgern und dann zu ziehen.
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Die Rohrwalzpraxis, aber auch die Verformungstheorie haben gelehrt,
daß mit den derzeit bekannten Kaltpilgerverfahren den möglichen Längen gewalzter
Rohre wirtschaftliche Grenzen gesetzt sind. Ein Maß für die Wirtschaftlichkeit des
Verfahrens ist die Hubzahl des Gerüstes je Minute.
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Neben maschinenbaul ichen bestehen auch verformungstechnische Grenzen
für die erreichbare Hubzahl. Letztere sind darin zu sehen, daß während des Ausstreckungsvorganges
hohe Beschleunigungs-und Verzögerungswerte im gewalzten Rohr, das in der vorliegenden
Erfindung als Fertigrohr bezeichnet wird, auftreten. Es versteht sich dabei von
selbst, daß sich die Bezeichnung Fertigrohr nur auf den Kaltpilgervorgang bezieht,
es also nicht ausgeschlossen sein soll, daß es weiteren Verarbeitungsstufen unterzogen
wird. Ist ein Rohr nahezu ausgewalzt, treten entsprechend der Masse desselben hohe
Massenkräfte auf. Diese Massenkräfte werden bei den bisher bekannten Kaltpilgerverfahren
im wesentlichen von den Walzen selbst und vom Auslaufspannfutter aufgenommen. Während
des Gerüsthubes in Walzrichtung werden zunächst im vorderen Kaliberteil durch Massenbeschleunigungen
Druckkräfte erzeugt, die im hinteren Kaliberteil durch Massenverzögerung zu Zugkräften
werden. Durch die Druckkräfte hervorgerufene ausgeprägte Nachteile konnten bisher
nicht beobachtet werden1 wohingegen die Zugkräfte und die hierdurch bedingten Zugspannungen
im Rohr eine markante Grenze für die bisher bekannten Kaltpilgerverfahren darstellen.
Die zwei wichtigsten Grenzgrößen sind: a) Die Zugkräfte werden so groß, daß sie
von Walzen und Spannfutter nicht mehr aufgenommen werden können, und deshalb während
des Walzens das Rohr um ein nennenswertes Maß (z. B. loo mm) vom Dorn ziehen. Hierdurch
kommt es zu ausgeprägter Flossenbildung im Walzenspalt, die Gerüst und Walzwerkzeuge
gefährden, den Walzprozess stören und die Rohre Ausschuß werden lassen.
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b) Die durch die Massenverzögerungskräfte hervorgerufenen Zugspannungen
im Rohr überlagern sich in der Verformungszone den verfahrungseigenen, verformungsbedi
ngten Zugspannungen im Walzspaltbereich. Durch diese Überlagerung erschöpft sich
das plastische Formänderungsvermögen des Rohres. Es entstehen
zunächst
winkelförmige Einschnürungen, die bis zu Zugspannungsrissen führen können. Diese
Fehler, die zu Rohrausschuß führen, werden häufig erst nach einigen Zügen erkannt,
d. h. nach kost-Fpiel iger Weiterverarbeitung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kaltpilgerverfahren und ein zu dessen
Durchführung geeignetes Kaltpilgerwalzwerk zu schaffen, bei dem große Rohrlängen
bei hoher Hubzahl störungs- und ausschußfrei gewalzt werden können.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß der erste Abschnitt
des Fertigrohres in an sich bekannter Weise frei auslaufend gewalzt wird, wobei
der jeweils im unm ittelbaren Verformungsbereich liegende erste Fertigrohrquerschnitt
in Abhängigkeit von der zunehmenden Fertigrohrlänge zunehmenden, durch die Dreh-
und Vorschubbesch 1 eun igungen verursachten Druck- und Zugspannungsspitzen ausgesetzt
ist, und daß während des Walzens des zweiten Fertigrohrabschnittes durch äußere
Einwirkung auf das Fertigrohr die Druck- und Zugspannungsspitzen auf einem von der
Fertigrohrlänge unabhängigen Wert gehalten werden.
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Zu diesem Zweck ist bei einem Kaltpilgerwalzwerk mit einem hin- und
hergehenden Walzgerüst, in dem Kaliberwalzen drehbar gelagert sind, mit einem Innenwerkzeug,
das über eine Stange einlaufseitig gehalten ist, einer einlaufseitig angeordneten
Einrichtung zum schrittweisen Vorschieben und Drehen der Luppe und mit anstriebsmäßig
mit der Drehvorschubeinrichtung gekoppelten Spannfutter vorgesehen, daß auslaufseitig
in der Walze linie eine auf das Fertigrohr eine Zwangsbewegung ausübende Hilfseinrichtung
vorgesehen ist, deren Abstand vom Walzgerüst wesentlich kleiner ist, als die größte
zu walzende Fertigrohrlänge.
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Ausgestaltungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind
in den weiteren Unteransprüchen niedergelegt.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß nur der erste Teil der gesamten
Rohrlänge des Fertigrohres die ossilatorisch und rotatorisch intermittierenden Bewegungen
ausführt, während diese intermittierenden Bewegungen des übrigen Rohrteils durch
geeignete Maßnahmen in kontinuierliche Dreh- und Vorschubbewegungen übergeführt
werden.
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Dadurch werden die M assenbeschl eun igungs- und Verzögerungskräfte
herabgesetzt und die eingangs geschilderten Nachteile vermieden.
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Die beigefügten Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung,
anhand derer das erfindungsgemäße Verfahren eingehend beschrieben wird. Es zeigt
Fig. 1 ein Kaltpilgerwalzwerk für Rohre großer Länge mit einer Hilfseinrichtung,
Fig. 2 ein Kaltpilgerwalzwerk für Rohre großer Länge mit einer Hilfseinrichtung
in Form einer Umlenkvorrichtung und einer Zug- und Drehvorrichtung, Fig. 3 eine
Ausführungsform einer Zug- und Drehvorrichtung.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Auslaufseite eines Kaltpilgerwalzwerkes
1 mit einem hin- und hergehenden Gerüst 2 und darin drehbar gelagerten Kaltpilgerwalzen
3, einem Einlaufspannfutter 4 und einem Auslaufspannfutter 5. Das noch nicht ausgewalzte
Ende der Rohrluppe ist mit 7 bezeichnet, das Fertigrohr mit 6. Im Abstand vom Kaltpilgerwalzwerk
1, zum Beispiel in einer Entfernung von 70 m, ist eine mechanische Hilfseinrichtung
9 vorgesehen. Der zwischen der Hilfseinrichtung 9 und dem hin- und hergehenden Gerüst
2 liegenden Abschnitt 8 a des Fertigrohres geht in der Hilfseinrichtung 9 in den
Abschnitt 8 b über.
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Eine mögliche Ausführungsform der Hilfseinrichtung 9 zeigt Fig. 2.
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Bei der hier dargestellten Hilfseinrichtung 9 wird unter Ausnutzung
des Eigengewichtes des Fertigrohres 6 dieses in einen Bogen 8 d durch die Hilfseinrichtung
9 geführt. Einer einwandfreien Führung des Fertigrohres 6
dienen
Einlaufrollen 10 und Auslaufrollen 11. Weitere Führungsrollen 12 sind vorgesehen.
Die an Schwenkhebeln 13 befestigten Rollen 14 lassen sich in die Walzlinie schwenken,
um einen sicheren Durchlauf des Rchranfanges zu gewährleisten.
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Weiterhin zeigt Fig. 2 eine Zug- und Drehvorrichtung 15, die den Fertigrohrabschnitten
8 b und 8 c eine bestimmte Vorschub- und Drehbewegung aufzwingt. Diese Zug- und
Drehvorrichtung 15 beinhaltet Zugvorrichtungen 16 und Drehvorrichtungen 17.
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In Fig. 3 ist eine Zug- und Drehvorrichtung 15 dargestellt, die als
Schrägrcllenrichtmaschine ausgeführt ist. Diese enthält in einem Gehäuse 18 gelagerte
hyperbol isch kal ibrierte R ichtrol len 19, die über Gelenkwellen 20 und gemeinsame
Antriebselemente 21 von regelbaren Antriebsmotoren 22 angetrieben werden. Der Antrieb
wird so eingestellt, daß als Austrittsgeschwindigkeit rotatorisch die m ittlere
Drehgeschwindigkeit und ossilatorisch die mittlere Walz-und Vorschubgeschwindigkeit
des KaI tpi 1 gerwal zwerkes erreicht werden.
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Es wird nun der Verfahrensablauf beschrieben. Hat der Anfang eines
zu walzenden Rohres den Verformungsbereich verlassen, so ist die Bewegung des dann
frei austretenden Fertigrohres unter Vernachlässigung eines gewissen Einflusses
des Auslaufspannfutters so lange lediglich verformungsbedingt, bis es die Hilfseinrichtung
9 erreicht hat, die die Umsetzung der diskontinuierlichen Rohrbewegung in eine kontinuierliche
Rohrbewegung bewirkt. Hat der Rohranfang diese Hilfseinrichtung 9 passiert und ist
die Bewegung in der oben beschriebenen Weise umgewandelt, so muß die maximal Wegdifferenz,
die sich aus den intermittierenden Bewegungen im Verformungsbereich und den kontinuierlichen
im Bereich der Hilfseinrichtung ergibt, vom Rohr elastisch aufgenommen werden. Hierzu
ist der in Fig. 2 vorgesehene Spannungsausgleichsbogen in der Hilfseinrichtung 9
ohne weiteres in der Lage.
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- Patentansprüche-
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