DE2716940A1

DE2716940A1 - Verfahren zur herstellung von laengsnahtrohren und walzwerk zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2716940A1
Application number: DE19772716940
Authority: DE
Inventors: Toshio Kikuma; Wataru Midzutani; Koe Nakajima; Keitaku Onda
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-04-19
Filing date: 1977-04-16
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2716940B2; GB1557855A; BR7702479A; FR2348761B1; FR2348761A1; DE2716940C3

Description

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung von Längsnahtrohren und Walzwerk zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Längsnahtrohren, deren Längsnaht elektrisch geschweißt wird.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Formung des Rohrmantels aus einem Rohrstreifen nach folgenden Arbeitsschritten:

1) In einer Vorformstufe sind die Walzen so bemessen, daß ein Rohrstreifen ein Kaliber zwischen einer Oberwalze und einer Unterwalze, die jeweils eine konvexe bzw. eine konkave Mantellinie haben, ausfüllt. Der Rohrstreifen wird in einem U-Querschnitt geformt, wobei die Oberseite und die Unterseite des Rohrstreifens durch die Walzen abgestützt wird.

2) In einer Zwischenformstufe erfolgt die Formung durch Vertikalwalzen mit konkaver Mantellinie, die an der gesamten Außenfläche des Rohrstreifens mit U-Querschnitt anliegen.

3) In einer Fertigformstufe erfolgt die Formung durch Anlegen eines Druckes in Querrichtung des Rohrstreifens mit Hilfe von Nahtstegkaliberwalzen, die im wesentlichen über die gesamte Umfangsfläche der Außenseite des Rohrstreifens anliegen und dabei die Kantenbereiche des Rohrstreifens abstützen.

U) Es sind jeweils Transportrollen für die Vorformung, die Zwischenformung und die Fertigformung vorgesehen.

Diese herkömmliche Arbeitsweise ist mit den nachstehenden Schwierigkeiten behaftet:

1) Da die Längskanten des Rohrstreifens durch die Formwalzen ohne seitliche Abstützung geführt werden, ist die Führung im Kaliber nicht symmetrisch in Breitenrichtung des Rohrstreifens, was auf Ungleichförmigkeiten oder Fehlern der Walzeneinstellung beruht. Das Einstoßen in das Nahtstegkaliber erfolgt nicht

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gleichmäßig, so daß die Führung außerordentlich schwierig ist und die Arbeitsleistung und Ausbringung herabgesetzt wird. Die Arbeit an einem solchen Walzwerk erfordert eine sehr eingehende Erfahrung.

2) Der Bereich der Austauschbarkeit der Walzengrößen innerhalb des Vorformgerüsts und des Zwischenformgerüsts ist außerordentlich klein. Man benötigt für jeden der / Iieilenden Rohrdurchmesser besondere Walzen. Hierdurch ergeben sich hohe Werkzeugkosten für die Walzen.

3) Der Austausch der Walzen entsprechend einer Änderung des Durchmessers der herzustellenden Rohre erfordert längere Totzeiten, die die Ausbringung und damit die Produktivität des Walzwerks sehr nachteilig beeinflussen.

4) Da die Walzen und der Rohrstreifen über große Bereiche miteinander in Eingriff kommen,ergibt sich ein Gleiten in-folge der Unterschiede der Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen und der Bewegungsgeschwindigkeit des Rohrstreifens. Dies bedeutet einen sehr großen Energieverlust bei der Formung.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Walzverfahrens, das innerhalb eines weiten Durchmesserbereichs der herzustellenden Rohre anwendbar ist und mit geringer Walzenergi« auskommt. Insbesondere soll die Anzahl der Stiche für die Formung des Rohrstreifens in einen Zylindermantel mit Kreisquerschnitt herabgesetzt werden. Man will mit einer möglichst kleinen Anzahl von Walzen zylindrische Rohre in unterschiedlichen Größen hinsichtlich Rohrdurchmesser und Wandstärke herstellen. Gleichzeitig soll die Verformbarkeit durch Verbesseruni der Führungseigenschaften und durch Herabsetzung der Energieverluste gesteigert werden. Die Größe der Berührung zwischen Rohrstreifen und Walzen soll verringert werden. Insgesamt soll die Produktivität gesteigert werden.

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Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst. Im einzelnen ist vorgesehen, daß bei der Formung des Rohrstreifens zu einem U-Querschnitt beide Kantenbereiche in einem linienförmigen Kontakt an konkaven Umfangsstufenbereichen von zwei Formwalzen anliegen, die symmetrisch in Bezug auf eine Linie senkrecht zur Walzrichtung drehbar angeordnet sind. Der Rohrstreifen wird durch diese Formwalzen unter Aufbringung eines Biegemomentes geführt und gehalten und dadurch zu einem U-förmigen Querschnitt verformt.

Im einzelnen bringt die Erfindung die nachstehenden Vorteile:

1) Da der Rohrstreifen unter Festhaltung der Längskanten geführt ist, ist die Führung sehr leicht sicherzustellen,ohne daß sich Schwierigkeiten in-folge der Verwindung des Werkstücks ergeben.

2) Da der Rohrstreifen und die Formwalzen im wesentlichen Dreipunktberührung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung haben, ist die Reibung zwischen Rohrstreifen und Formwalzen herabgesetzt, so daß der Energieverlust überraschend klein wird.

3) Die nutzbare Arbeitszeit des Walzwerks ist insbesondere aus zwei Gründen gesteigert, einerseits weil die Führung erleichtert ist und andererseits weil die Anzahl der Walzenwechsel verringert ist, da die Formwalzen einen größeren Bereich des Rohrdurchmessers erfassen.

4) Die Anzahl der Walzenlager läßt sich deutlich herabsetzen.

5) Wenn sich bei gleichem Rohrdurchmesser die Wandstärke ändert, ist nach dem Stand der Technik ein Walzenwechsel notwendig, jedoch nicht bei Anwendung der Erfindung. Dies gilt auch bei erheblicher Änderung der Wandstärke. Dieses ist für die Produktivität sehr wichtig.

6) Da die Kantenbereiche des Rohrstreifens an den konkaven Umfangsstufenbereichen der Walzen fest abgestutzt sind, lassen sich Rohre mit sehr guter Rundheit herstellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen

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darstellen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Walzwerks nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelansicht der Formwalzen für das Walzwerk nach Fig. 1 zur Erläuterung der Anlagebedingungen der Walzenoberfläche und der Kantenbereiche des Rohrstreifens,

Fig. 3 Einzelansichten der Walzeneinstellung bei dem Walz werk nach Fig. 1 für Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser,

Fig. 4 ein U-Formgerüst in der Ansicht, Fj.g.5 abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung für ^¹ die Auslegung des Walzwerks,

Fig. 7 eine Ansicht des Vorformgerüsts für das Walzwerk nach Fig. 6,

schematische Darstellungen weiterer Ausführungen der Erfindung,

Einzeldarstellungen der Walzenanordnung in den Formgerüsten der AusfUhrungsform nach Fig. 9,

eine perspektivische Ansicht eines KantenfUhrungs und Stauchgerüsts im Rahmen der Erfindung,

eine Seitenansicht des Gerüsts nach Fig. 11 und

Fig. 13 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kantenführung- und Stauchgerüsts.

Zur Herstellung zylindrischer Längsnahtrohre nach der Erfindung wird als Ausgangswerkstoff ein Metallstreifen zum Beispiel ein Rohrstreifen aus Stahl und insbesondere ein gescherter Streifen benutzt. Dieser Ausgangsrohrstreifen wird nicht un mittelbar in das Formgerüst eingegeben, sondern nach der Erfindung wird ein ebener Rohrstreifen mit Hilfe einer Streifenvorschubvorrichtung dem Formgerüst nach der Erfindung zuge-

Die Streifenvorschubvorrichtung führt den Rohrstreif»n

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Fig. und	8 9
Fig.	10
Fig.	11
Fig.	12

zwangsweise vor, und der Stirnbereich des Rohrstreifens wird in das Formgerüst eingestoßen und innerhalb desselben verformt.

Beide Kantenbereiche des Rohrstreifens werden nach Einstoßen in das Formgerüst durch die drehbaren Formwalzen gehalten, die symmetrisch zu einer Linie senkrecht zur Walzrichtung angeordnet sind, damit die Kantenbereiche in einen Linienkontakt mit den Oberflächen von konkaven Umfangsstufenbereichen der Formwalzen über die Dickenabmessung des Rohrstreifens kommen. Dabei wird eine Biegespannung zur Formung des Rohrstreifens in einen U-Querschnitt aufgebracht. Gegen das Austrittsende des Formgerüsts rücken die Formwalzen immer mehr gegeneinander, so daß der Abstand zwischen den konkaven Umfangsstufenbereichen der beiden Formwalzen eines Gerüsts kleiner wird. Dadurch wird der Rohrstreifen in einem U-Querschnitt geformt, so daß die Krümmung des Rohrstreifens allmählich zunimmt.

Der U-förmig geformte Rohrstreifen wird in zwei konkaven Vertikalwalzen vorfpr-tiggewalzt, deren Krümmung kleiner als die zuvor genannte Krümmung ist, so daß dadurch der U-Querschnitt des Rohrstreifens näherungsweise in einen Kreisquerschnitt verformt wird. Die Fertigwalzung des Rohrstreifens in einen Zylinderquerschnitt erfolgt in einer Reihe von Fertigwalzgerüsten mit Nahtstegkaliberwalzen.

Ausführungsform 1 der Erfindung

Figur 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht des Walzwerks nach der Erfindung. Das Walzwerk umfaßt eine Reihe von Transportrollengerüsten 11, eine Reihe von U-Formgerüsten 25, ein Vorfertiggerüst 47 und ein Fertiggerüst 51.

Der Rohrstreifen 1 wird mit Hilfe eines ersten Transportrollengerüsts 12 aus einer konvexen Oberwalze 13 und einer konkaven Unterwalze 14 sowie eines zweiten Transportrollengerüsts 16 aus einer konvexen Oberwalze 17 und einer konkaven Unterwalze

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18 in das U-Formgerüst 25 eingestoßen. Das Profil der Transportrollen ist so bemessen, daß der Rohrstreifen 1 durch die konvexe Oberwalze und die konkave Unterwalze, deren Mantellinie eine gleiche Krümmung hat, auf der gesamten Breite erfaßt wird ( vgl. Walzen 13 und 14 ). Eine andere Möglichkeit der Bemessung ist die, daß der Mittelteil des Walzenballens eben ist und nur an den Kantenbereichen der Walzen eine Krümmung der Mantellinie vorgesehen ist, so daß nur die Kantenbereiche des Rohrstreifens 1 vorgebogen werden (vgl. Walzen 21 und 22).

Die Walzen der beiden Transportrollengerüste 12 und 16 werden so angetrieben, daß sie gemeinsam den Rohrstreifen 1 in das U-Formgerüst einstechen, wobei mindestens die Oberwalze oder die Unterwalze der Transportrollengerüste angetrieben ist, damit der Rohrstreifen 1 in die Reihe der U-Formgerüste 25 eingestoßen und auch durch das Vorfertiggerüst 27 und die Reihe der Fertiggerüste 51 hindurch bewegt wird. Wenn der Rohrstreifen 1 zwischen die Walzen des Fertiggerüsts eingestochen wird und eine Formung in eine stabile Endform erfolgt, kann der Antrieb der Transportrollen abgeschaltet werden. Darauf wird der Ronrstreifen 1 durch die Fertigwalzen 53...65 nicht dargestellte Stauchwalzen und Formatwalzen gezogen. Beide Kantenbereiche des Rohrstreifens 1 treten zwischen die Walzen des ersten U-Formgerüsts 26 ein, das zwei Vertikalwalzen 27 und eine horizontal angeordnete Unterwalze 32 gemäß Fig. 2 umfaßt. Die Kantenbereiche werden durch die konkaven Umfangsstufenbereiche 30 gehalten, die durch den Walzenballen 28 der Formwalzen 27 und den Flansch 29 am Oberende des Walzenballens 28 gebildet werden Der Mittelteil der Breite des Rohrstreifens 1 wird durch die Unterwalze 32 abgestützt. Infolgedessen wird der Rohrstreifen 1 an drei Punkten abgestützt, und es wirkt auf ihn ein Biegemoment, so daß der Rohrstreifen 1 in einem bogenförmigen Querschnitt geformt wird. Dadurch werden nach Fig. 2 beide Schmalseiten 3 des Rohrstreifens 1 festgehalten und abgestützt, indem ein linienförmiger Kontakt mit der Umfangsfläche 31 des Flansches 29 des Umfangsstu/enbereichs 30 in Dickenrichtung des Rohrstreifens 1 vorliegt. Der Umfangsstufenbereich 30 begrenzt

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damit die Bewegung des Kantenbereichs 2 an der Außenfläche 4 des Rohrstreifens. Da beide Kantenbereiche 2 des Rohrstreifens in gleicher Weise abgestützt und geführt werden, ist der Rohrstreifen 1 fest zwischen den Vertikalwalzen 27 festgehalten und wird in einen Bogenquerschnitt geformt,ohne daß eine Verbindung oder Verschiebung um die Walzrichtung möglich ist und ohne daß Verwerfungen auftreten.

Der konkave Umfangsstufenbereich der Vertikalwalzen wird durch Kombination von zwei aufrechten Rotationskörpern und umgekehrten Rotationskörpern gebildet, zum Beispiel zwei konischen Körpern, deren Achsen mit der gemeinsamen vertikalen Walzenachse zusammenfallen.Dadurch erhält man zwei im wesentlichen aufeinander senkrecht stehende Flächen, die den konkaven Umfangs Stufenbereich formen.

Das Profil der Formwalzen ist vorzugsweise so bemessen, daß die Außenfläche 4 des Rohrstreifens 1 in einer Kontaktlinie an den Walzen anliegen kann, um dadurch die Reibung zwischen Walze und Rohrstreifen herabzusetzen. Die Vertikalwalze 27 hat ein konisches Profil; aus dem gleichen Grund hat die Horizontalwalze 32 ein Zylinderprofil. Darüberhinaus dient der Flansch 29 der Vertikalwalze 27 zur Führung der Kanten und damit zur Ausschaltung einer unsymmetrischen Formung des Rohrstreifens 1. Zur Verringerung der Reibung zwischen dem Flansch 29 und dem Rohrstreifen 1 soll vorzugsweise nur der Flansch 29 frei drehbar sein. Da als Einstellvorrichtung für die Walzen 27 und 32 eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der die Vertikalwalzen eine öffnungs- und Schließbewegung nach links und nach rechts und eine vertikale Verschiebung ausführen können und da die Unterwalze 32 angehoben werden kann, ist eine Vorrichtung vorzuziehen, die auf die Einstellung der Formung des Rohrstreifens 1 sowie auf Formatänderungen und dergleichen schnell ansprechen kann, wie noch im einzelnen erläutert wird.

Die Vertikalwalzen 36 und die Horizontalwalze 37 dee zweiten U-Formgertists 35, die Vertikalwalzen 40 und die Horizontalwalze

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41 des dritten U-Formgerüsts 39,die Vertikalwalzen 44 und die Horizontalwalze 45 des vierten U-Formgerüsts 43 haben jeweils eine Profilierung ähnlich der Profilierung der Vertikalwalzen 27 und der Horizontalwalze 32 des ersten U-Formgerüsts 26. Die Formgerüste 26, 35, 39 sind so ausgelegt, daß die Formgerüste der folgenden Stufen eine größere Neigung an den Seiten der Vertikalwalzen haben und daß die Mantellinie sich der senkrechten Richtung annähert, dies bedeutet, daß die Seitenflächen der Vertikalwalzen des dritten Formgerüsts eine steilere Neigung als diejenigen des zweiten Formgerüsts haben. Die Seitenflächen der Vertikalwalzen 44 des vierten U-Formgerüsts 43 sind in umgekehrter Richtung geneigt und die Walzen haben ein Profil in Form eines umgekehrten Kegels. In diesem vierten U-Formgerüst 43 kommen die Randkanten des Rohrstreifens 1 bzw. die Außenfläche im Bereich dieser Randkanten mit dem konkaven Umfangsstufenbereich am Fuß des Kegelprofils in Eingriff.

Mit der beschriebenen Walzenform können die Kantenbereiche 2 des Rohrstreifens 1 genau ausgerichtet werden, so daß man einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt des Rohrstreifens erhalten kann.

Das Vorfertiggerüst 47 unmittelbar vor der Reihe der Fertiggerüste 51 besteht aus zwei Vertikalwalzen 48 mit konkaver Mantellinie und einer zylindrischen Unterwalze 49, wodurch die Formung des Rohrstreifens 1 beschleunigt und im wesentlichen einer kreisrunden Form angenähert wird. Da die Krümmung der konkaven Mantellinie der Vertikalwalzen 48 kleiner als diejenige des Rohrstreifens 1 ist, haben die Flächen der Walzen 48 und die Außenseite 4 des Rohrstreifens 1 strenggenommen nur eine PunktberUhrung miteinander.

Die Walzen einer Reihe von Fertiggerüsten 51 sind als Nahtstegkaliberwalzen ausgebildet und haben ein Kaliber ähnlich herkömmlichen Walzen. Sie sind mit einem Walzenantrieb ausgestattet. Das erste Fertiggerüst 52 besteht aus einer Oberwalze 53 mit einem Steg 54 und einer Unterwalze 55, das zweite Fer-

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tiggerüst 57 besteht aus einer Oberwalze 58 mit einem Steg und einer Unterwalze 60, und schließlich besteht das dritte Fertiggerüst 62 aus einer Oberwalze 63 mit einem Steg 64 und einer Unterwalze 65.

Die Eingriffsbedingungen der Walzen und des Rohrstreifens 1 bei der Formung eines Rohrmantels mit unterschiedlichem Durchmesser sind in Figur 3 angegeben. Jede Einzelzeichnung der Figur 3 zeigt die Bedingungen für die Bildung eines Rohrs mit großem Durchmesser in der linken Hälfte und eines Rohrs mit kleinem Durchmesser in der rechten Hälfte. Die Figuren 3a bis 3d erläutern die Eingriffsverhältnisse an den Walzen für die U-Formung, die nacheinander angeordnet sind und zeigen, daß die Abstände der Umfangsstufenbereiche voneinander immer kleiner werfen. Figur 3e erläutert die Walzenanordnung im Vorfertiggerüst 47. Kür die Figuren 3a bis 3e ist hervorzuheben, daß die Walzen auf der rechten und auf der linken Seite gleichartig ausgebildet sind. Die Figuren 3f bis 3h erläutern die Nahtstegkaliberwalzen des Fertiggerüsts, die nacheinander angeordnet sind und zeigen, daß der Nahtspalt zwischen den beiden Kanten des Rohrstreifens immer kleiner wird und daß die Umfangsform des Rohrstreifens sich immer mehr der Kreisform annähert.

Wie man der Figur 3 entnimmt, brauchen die U-Formwalzen im Rahmen der Erfindung nicht gewechselt zu werden , wenn ein anderer Rohrdurchmesser geformt werden soll. Es ist lediglich eine Verschiebung der Walzen und eine Feststellung derselben in einer bestimmten Lage erforderlich, damit eine Rohformung und eine Zwischenformung des Rohrquerschnitts unter verschiedenem Durchmesser mit gleichartigen Walzen möglich ist.

Als Ergebnis der Arbeitsweise der Erfindung ergibt sich, daß die Anzahl der Walzen im Walzenlager für die U-Formgerüste für 8 verschiedene Rohrdurchmesser im Bereich zwischen 1 '·/ bis· 3 ¹¹Z^ um 7 Stück verringert ist, ausgehend von 57 Stück nach der herkömmlichen Technik gemäß Tabelle 1.

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Tabelle 1

Transportrollen

Vorwalzen

Zwischenwalzen

Gesamt

Stand der Technik

Gerüstanzahl

4
3

Anzahl der Sätze

8
8

Stücke

Erfindung

Gerüstanzahl

Anzahl der Sätze

Stüde

Die Zeit, die zur Änderung der Einstellung auf den jeweils herzustellenden Rohrdurchmesser erforderlich ist, wird von achtzig Stunden pro Monat auf vierzig Stunden pro Monat herabgesetzt. Auch die erforderliche elektrische Antriebsleistung für die Formung eines zylindrischen Rohres mit 3'¹/ aus einem Rohrstreifen mit einer Zugfestigkeit von 43 kp/mm wird um etwa 1096 im Vergleich zum Stand der Technik herabgesetzt.

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Der Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Walzwerks ist ein Grundaufbau, der zur Formung eines dünnwandigen Rohres mit kleinem Durchmesser geeignet ist. Fig. 4 zeigt ein Einzelbeispiel des U-Formgerüsts. Zwei verstellbare Sockel 85, die bezogen auf Fig. 4 nach rechts und nach links verschoben werden können, stehen einander gegenüber und sind in einen Grundrahmen 71 eingelassen. Auf den Grundrahmen 71 sind Lageraufnahmen 73 und 74 befestigt, in denen jeweils eine horizontal ausgerichtete Antriebswelle 75 mit einer Gewindespindel 76 gelagert ist. Da ein Flansch 77 der Antriebswelle 75 an der Stirnfläche der Lageraufnahme 73 anliegt, kann sich der Flansch 77 in axialer Richtung nicht verschieben. Die Lageraufnahmen 73 und 74 und die jeweilige Antriebswelle 75 sind innerhalb des Grundrahmens 71 paarweise symmetrisch angeordnet.

Im Unterteil 87 des Sockels 85 ist ein Gewindedurchgang 88 vorgesehen, in den die Gewindespindel 76 eingreift. Die Antriebswelle 75 reicht durch die Gewindespindel 76 und den Gewindedurchgang 88 hindurch. Wenn die Antriebswelle 75 mithilfe des Handrads 78 gedreht wird, kann infolgedessen der Sockel in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen verstellt werden. Im Sockel 85 nimmt innerhalb des Unterteils 87 eine Lagerbüchse 90 eine Walzenwelle 107 verschiebbar auf; eine weitere Lagerbüchse ⁰A ist im Mittelteil 32 des Sock'els 85 vorgesehen. Im Oberteil 96 des Sockels 85 befindet sich eine Antriebswelle 100, die ein Schneckengetriebe 103 antreibt. Mit dem Schneckenrad dieses Schneckengetriebes 103 ist eine Gewindespindel 105 in Eingriff, die angehoben werden kann. Die Gewindespindel 105 ist in einer Gleitbüchse 99 geführt, die am Oberteil 96 des Sockels 85 befestigt ist. Das Unterende der Gewindespindel 105 ist mit dem Oberteil der Walzenwelle 107 verbunden.

Eine Formwalze 111 mit einem konkaven Umfangsstufenbereich ist mittels einee Lagers II3 drehbar auf der Walzenwelle IO7 gelagert. Eine Zwischenscheibe 114 liegt zwischen der oberen

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Stirnfläche der Formwalze 111 und einer Spannmutter 108, die auf die Walzenwelle 107 aufgeschraubt ist. Die untere Stirnfläche der Formwalze 111 sitzt auf einer Mutter 115, die auf einen Gewindeabschnitt 109 der Walzenwelle 107 aufgeschraubt ist. Dadurch wird eine vertikale Verschiebung der Formwalze 11' gegenüber der Walzenwelle 107 verhindert. Wenn die Antriebswelle 100 mithili'e eines Handrads 101 gedreht wird, wird die Gewindespindel 105 unter der Wirkung des Schneckengetriebes 103 angehoben oder abgesenkt, so daß damit gleichzeitig mit der Walzenwelle 1; 7 auch die Formwalze 111 angehoben oder abgesenkt wird.

Eine Antriebswelle Öd für die Unterwalze 125 ist drehbar in Lagergehäusen 80 und 81 an der Unterseite des Grundrahmens gelagert. Diese Antriebswelle 82 X3t mit einem Schneckengetriebe 117 gekoppelt, das am Unterteil des Grundrahmens 71 angeordnet ist. Das ochneckengetriebe hat eine vertikale Abtriebswelle und ist mit einer Gewindespindel 118 gekoppelt, die in einer Lagerbüchse II9 des Grundrahmens 71 geführt ist. Das Oberende der Gewindespindel 118 greift in ein Gewindeloch 122 eines Unterwalzenträgers 121 ein. Der Unterwalzenträger 121 ist infolgedessen bei einer Drehung der Gewindespindel 118 anhebbar und absenkbar. Eine Unterwalze 125 ist drehbar in Lagergehäusen 123 des Unterwalzenträgers 121 gelagert. Wenn die Unterwalzenantriebswelle 82 mithilfe des Handrads 83 gedreht wird, kann die Unterwalze 125 mithilfe des Schneckengetriebes II7 und der Gewindespindel 118 angehoben oder abgesenkt werde:,.

Die Vertikalwir I zen 111 und die Unterwalze 125 können mit der beschriebenen Anordnung jeweils in Abhängigkeit von dem Durchmesser des herzustellenden Rohres in vorgegebene Stellungen gebracht werden, so daß Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser ohne Walzenwechsel geformt werden können.

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Ausführungsfox-m 2

In Fig. 5 ist der Grundaufbau eines Walzwerks zur Formung dickwandiger Rohre mit kleinem Durchmesser erläutert. Das walzwerk umfaßt ein Transportrollengerüst 131, eine Reihe von U-Formgerüsten 133» ein Vorf ertigggerüst 14;» und eine Reihe von Fertiggerüsten

Der Rohrstreifen wird durch ein erstes Transportrollengerüst 131 mit Transportrollen 12 oder 20 gemäß der ersten Ausführungs form der Erfindung nach Fig. 1 oder mit Transportrollen mit einer einzigen Krümmung oder Transportrollen mit doppelter Krümmung in das erste U-Formgerüst 135 und das zweite U-Formgerüst 136 eingestoßen. Diese U-Formgerüste 135 und 136 haben einen ähnlichen Aufbau wie die U-Formgerüste 26 und 35 der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Der in diesen U-Formgerüsten geformte Rohrstreifen 1 wird weiter durch ein zweites Transport rollengerüst 137 aus einer konvexe.n Oberwulze 138 geringer Breite und einer konkaven Unterwalze 139 größerer Breite weiter geformt und in das nachfolgende vierte U-Formgerüst 141 und das Vorfertiggerüst 143 eingestoßen.. Das vierte U-Formgerüat 141 und das Vorf ertiggerüst 14;, haben einen ähnlichen Aufbau wie das vierte U-Formgerüst 43 und das Vorfertiggerüst 47.

Der durch die Reihe der U-Formgerüst 133 geformte Rohrstreifen 1 wird in den Fertipgerüsten 146, 147 und 148 fertiggeformt, die einen ähnlichen Aufbau wie die Reihe der Fertiggerüste 51 der zuerst beschriebenen Ausführungsform haben.

Gemäß der vorstehenden Erläuterung ist das zweite Transportrollengerüst 137 innerhalb d.r Reihe der U-Formgerüste 133 angeordnet. Durch Verstärkung der Einstoßkraft zum Einführen in die nachfolgenden U-Formgerüste 141 und das Vorfertiggerüst 143 wird das Einstoßen des Werkstücks bei der Formung eines dickwandigen Werkstoffes erleichtert und gleichmäßiger gestaltet. 709885/0683

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Ausführungsform 3

Fig. 6 zeigt den Aufbau eines ,Valzwerks zur Formung dünnwandiger Rohre mit mittlerem Durchmesser. Das Walzwerk umfaßt ein Vorbiegegerüst 151 > ein erstem Transportrollengerüst 155» eine Reihe von U-Formgerüsten 166, ein Vorfertiggerüst 18Ü und eine Reihe von Fertiggerüsten 198.

Innerhalb des Vorbiegegerüsts 151 werden beide Ränder des Rohrstreifens 1 durch Unterwalzen 152 abgestützt und der Mittelteil des Rohrstreifens wird durch eine Oberwalze 155 nach unten gedrückt, so daß der Rohrstreifen 1 dadurch vorgebogen wird. Der Rohrstreifen 1 ist im Querschnitt an drei l'unkten abgestützt, so daß man eine Vorbiegung erhält, wodurch die Kantendehnung des Rohrstreifens 1 auf einem kleinen ^ert gehalten wird, so daß eine Verbiegung oder Faltenbildung unterdrückt werden kann, die in der Anfangs!"ormung leicht auftritt.

Der vorgebogene Rohrstreifen 1 wird durch das Transportrollengerüst 155 vorgeführt. Die Transport rollen umfassen eine Oberwalze 156 für eine gleichmäßige Biegung über die gesamte Breite und eine Unterwalze 159 oder eine Kombination einer Oberwalze 161 für eine Biegung nur im Kantenbereich 3 ur. 1 eine Unterwalze 164. Die überwalze 1^6 iöt in Breitenrichtung in einen toittelabschnitt 157 und zwei Jeitenabschnitte 158 unterteilt. Auch die Oberwalze 161 ist in Breitenrichtung in einen ivlittelabschnitt 162 und oeitenabschnibte 163 unterteilt. Da die Oberwalzen 156 und 161 in drei Teile unterteilt sind, wird die Reibung mit dem Rohrstreifen 1 herabgesetzt.

in der Reihe der U-Formgerüste 166 sind drei U-Formgerüste mit im wesentlichen flachen oder zylindi'ischen Walzen mit geneigten Flanschen vorgesehen. Das erste U-Formgerüst 167 umfaßt zwei Walzen 168 mit geneigter Achse, das zweite U-Formgerüst 170 umfaßt zwei Walzen 171 mit geneigter Achse und eine

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Horizontalwalze 172, das vierte U-Formgerüst 176 umfaßt zwei Walzen 177 mit geneigter Achse und eine Horizontalwalze 178. Die Neigung der Walzen 168 des ersten U-Formgerüsts 167 beträgt ungefähr 40 gegenüber der Horizontalrichtung. Die Neigun wird größer, wenn man vom zweiten J-Formgerüst 170 zum vierten U-Formgerüst 176 fortschreitet. Die geneigten Walzen 168, und 177 haben jeweils ein gleiches irofil, so daß die Walzen untereinander austauschbar sind. Verschieden ist lediglich die Neigung der Walzen.

Durch Verwendung von Flachwalzen mit Flansch können die Walzen kleine Abmessungen und leichtes Gewicht im Vergleich zu konischen Walzen mit vertikaler Achse haben. Dieses Merkmal ist ein wesentlicher Erfindungsbeitrag für die Formung von Rohren mit mittlerem Durchmesser.

Das dritte Formgerüst innerhalb der Reihe der U-Formgerüste 166 ist durch das zweite Transportrollengerüst 174 ersetzt. Dasselbe ist gleichartig wie das zweite Transportrollengerüst 137 der zweiten Ausführungsform ausgebildet und aibeitet in gleicher Weise.

Das Vorfertiggerüst 180 nach Fig. 7 ist so aufgebaut, daß Gewindespindeln 184 symmetrisch an beiden Seiten des Oberteils 183 eines Rahmens 181 angeordnet sind. Die Unterenden der Gewindespindeln 184 greifen mit einem Gewinde in ein Gewindeloch 186 eines Lagerbocks 185 ein, der mittels einer Führungsfläche 182 an dem Rahmen 181 an einer Verdrehung gehindert ist. Wenn also die Gewindespindeln 184 durch ein Handrad 187 gedreht werden, wird der Lagerbock 185 angehoben. Eine Welle 1°/1 für Führungswalzen ist an beiden Stirnseiten in den Lagerböcken 185 gelagert und trägt zwei Oberwalzen 188 jeweils mit einem konkaven Umfangsstufenbereich 189, die auf dieser Welle 191 drehbar sind. Die jeweiligen Oberwalzen 188 sind durch Muttern 192, die auf ein Gewinde der Welle 191 aufgeschraubt sind, fest gespannt, so daß sie sich in axialer Richtung nicht verschieben können.

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In den Rahmen 181 sind außerdem zwei konkave Vertikalwalzen 194 und eine konkave Unterwalze 196 gelagert. Mit Gewindespindeln 184 und durch Verstellung der Oberwalzen 188 in axialer Richtung mit Hilfe der Einstellmuttern 192 kann der Umfangs Stufenbereich 189 in die gewünschte Stellung gebracht werden.

Die Oberwalze 188 und die Unterwalze 196 werden angetrieben. Die Vertikalwalzen 194 und die Bodenwalze 196 haben im wesentlichen eine linienförmige Berührung mit der Außenfläche des Rohrstreifens 1.

Die Folge der Fertiggerüste 198 umfaßt ein erstes Fertiggerüst 200 aus einer Oberwalze 201 mit Steg, zwei Vertikalwalzen 202 und einer Unterwalze 203, ein zweites Fertiggerüst 205 aus einer Oberwalze 206 mit Steg, zwei Vertikalwalzen 207 und einer Unterwalze 208 und ein drittes Fertigerüst 210 aus einer Oberwalze 211 mit Steg, zwei Vertikalwalzen 212 und einer Unterwalze 213. Die Oberwalze und die Unterwalze jedes Fertiggerüsts sind angetrieben.

Ausführungsform 4

Figur 8 zeigt den grundsetzlichen Aufbau eines Walzwerks zur Formung dickwandiger Rohre mit mittlerem Durchmesser im Rahmen der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Fertiggerüst mehr innerhalb der Folge der Fertiggerüste 225 vorgesehen, dagegen entfällt das Vorbiegegerüst der dritten AusfUhrungsform. Das Transportrollengerüst 215 ist demjenigen der dritten Ausführungsform gleich, ebenso die Folge der U-FormgerUste 217 mit den einzelnen U-Formgerüsten 218, 219, 220, 221, die der Folge der Formgerüste 166 der AusfUhrungsform 3 entsprechen. Ein Vorfertiggerüet 223 entspricht dem Vorfertiggerüat 180 der Aus führungs form 3. Auch die Folge der Fertiggerüste 225 aus dre. Einzelgeräten 226, 227, 228 und einem vierten Fertiggerüst 229 ist ähnlich aufgebaut. Die Folge der Fertiggerüste 225 ist wie vorstehend erläutert ""•ffphaut. so daB der QuerHr.hnl/tt des

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- 21 dickwandigen Rohres im Fertigzustand vollkommen rund ist.

Ausführungsform 5

Figur ⁽J zeigt ein weiteres Beispiel für den Aufbau eines Walzwerks nach der Erfindung. Danach ist eine Folge von U-Formgerüsten 233, ein Transportrollengerüst 231, ein Vorfertiggerüst 251 und eine Folge von Fertiggerüsten 253 vorgesehen, die in entsprechender Weise aufgebaut sind.

Die Folge der U-Formgerüste 233 umfaßt sechs Einzelgerüste 234, 237,241,245 und 24⁽J. Das erste U-Formgerüst 234 und das dritte U- Formgerüst 241 besitzen jeweils zwei kegelstumpfförmige Vertikalwalzen 235, die drehbar angeordnet sind und mit der Walzenfläche eine Abstützung für die Kantenbereiche 2 des Rohrstreifens 1 bilden. Ein zweites U-Formgerüst 237, das vierte U- Formgerüst 243 und das sechste U-Formgerüst 249 besitzen nach Figur 10b zwei drehbare Horizontalwalzen 238 mit konkaven Umfangsstufenbereichen 239. Der Rohrstreifen ist so gehalten, daß die Schmalseiten ^rj> die Flächen der Umfangsstufenbereiche 239 der Walzen 238 berühren und an denselben abgestützt werden. Diese Horizontalwalzen 238 haben dieselbe Aufgabe wie die Vertikalwalzen mit konkaven Umfangsstufenbereichen bei der früher erläuterten Ausführungsform. Das fünfte U-Formgerüst 245 umfaßt zwei drehbare, eine umgekehrte Kegelform aufweisende Vertikalwalzen 246 und eine drehbare Unterwalze 247. Die Außenseite 4 des Rohrstreifens 1 liegt in drei Punkten an den Walzenflächen an.

Die Figuren 11 und 12 zeigen ein Kantenführungs- und Stauchgerüst 255, das zwischen einer Reihe von U-Formgerüsten und dem Vorfertiggerüst oder zwischen einem Vorfertiggerüst und einer Reihe von Fertiggerüsten oder zwischen einzelnen Gerüsten inner halb der Fertigstraße angeordnet ist. Dieses Gerüst 255 umfaßt eine Kantenführungswalze 256 und einen Lagerbock 257, der zusammen mit den Führungswalzen 256 in Transportrichtung des

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RohrStreifens 1 angeordnet ist und denselben abstützt. Der Lagerbock 257 kann mit einem Führungsäeg 258 für beide Kantenbereiche 2 des Rohrstreifens 1 ausgestattet sein. Der Träger für diese Anordnung kann ein Ständer sein. Man kann eine Vorrichtung mit einer Stellspindelanordnung 261 gemäß Figur 12 vorsehen, die an einem Ausleger 259 des benachbarten Fertiggerüsts mit Hilfe von Tragelementen 260 befestigt ist. In diesem Fall kann der Lagerbock 257 durch Verstellung der Stellschraubenanordnung 261 in vertikaler Richtung verschoben werden. Er kann gegen die Rohrachse geneigt werden. Zusätzlich können die Kantenführungswalzen 256 in ihrer Neigung um die Achse verstellbar sein. Der Lagerbock kann auch auf Änderungen der Formungsbedingungen ansprechen.

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Claims

Polenfonwälte 27 169 AO

Dr. W. Haßler Lüdenscheid, den 15. April 1977 - 9

Dipl.-Chem. F. Schrumpf A 7740

Posifach 17 04

5880 Lüdenscheid .

Anmelderin: Firma Nippon Steel Corporation

6-3, Otemachi 2-Chome, Chiyoda-Ku Tokio, Japan

Verfahren zur Herstellung von Längsnahtrohren und Walzwerk zur Durchführung dieses Verfahrens

Patentansprüche

1,!verfahren zur Herstellung von Längsnahtrohren, wonach ein ^ebener Rohrstreifen zu einem zylindrischen Streifen verformt wird, indem der Rohrstreifen in Längsrichtung durch ein Formwalzwerk aus einer Reihe U-Formgerüste, einem Vorfertiggerüst und einer Reihe von Fertiggerüsten geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einführen des im wesentlichen ebenen Rohrstreifens in die Reihe der U-Formgerüste beide Kantenbereiche des Rohrstreifens an konkaven Umfangsstufenbereichen von zwei Formwalzen anliegen, die symmetrisch zur Walzrichtung und um Achsen senkrecht zur Einführungsebene und in Dickenrichtung des Rohrstreifens ausgerichtet drehbar angeordnet sind, wobei der Rohrstreifen unter Aufbringung eines Biegemomentes durch die Formwalzen gehalten und zu einem U-förmigen Querschnitt geformt wird; daß der Abstand der konkaven Umfangsstufenbereiche gegen das Austrittsende des Formwalzwerks hin verringert wird, damit der Rohrstreifen in einen Rohrstreifen mit U-Querschnitt und mit stärkerer Krümmung geformt wird, daß der Rohrstreifen in zwei Vertikalwalzen mit konkaver Umfangsfläche und mit einer Krümmung kleiner als die Krümmung im Querschnitt des U-förmigen

ORIGINAL INSPECTED

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Rohrstreifens vorfertiggeformt wird; und daß der U-förmige Rohrstreifen durch eine Reihe von Fertiggerüsten mit Nahtstegkaliberwalzen zu einem zylindrischen Rohrstreifen fertiggeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstreifen in die Reihe der U-Formgerüste mit Hilfe von Transportrollen eingestoßen wird, bis mindestens das Kopfende des Rohrstreifens durch die Reihe der Fertiggerüste hindurchtritt.
3. Walzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von U-Formgerüsten (25) jeweils zwei drehbare Formwalzen (27) mit je einem konkaven Umfangsstufenbereich (30) aufweist, wobei die beiden Formwalzen (27) symmetrisch zu einer Linie senkrecht zur Walzrichtung ausgerichtet sind und wobei mehrere Formwalzenpaare in Walzrichtung hintereinander angeordnet sind, daß jeder Kantenbereich (3) des Rohrstreifene (1) auf einer in Dickenrichtung des Rohrstreifens verlaufenden Linie an der Oberfläche des zugehörigen Umfangsstufenbereichs (30) anliegt und daß die Umfangsstufenbereiche (30) zusammengehöriger Formwalzen (27) einen solchen Abstand voneinander haben, daß von den Formwalzen ein Biegemoment auf den Rohrstreifen übertragen wird, wobei der Abstand der Umfangsstufenbereiche gegen das Austrittsende des Walzwerks kleiner wird, daß ein Vorfertiggerüst zwei konkave Vertikalwalzen (48) aufweist, deren Krümmung der Mantellinie kleiner als die Krümmung des Querschnitts des U-förmigen Rohrstreifens ist und daß eine Reihe von Fertiggerüsten jeweils zwei Nahtstegkaliberwalzen ( 53,55) aufweisen und in Walzrichtung hintereinander angeordnet sind.
4. Walzwerk nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Transportrollengerüst zum Einstoßen des Rohrstreifens.
5. Walzwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der U-Formgerüste ein Vnr.---,_rü_s-t _mit zwei Formwalzen

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mit konkaven Umfangsstufenbereichen, die symmetrisch zu einer Linie senkrecht zur Walzrichtung und drehbar um senkrechte Achsen angeordnet sind, und ein Gerüst mit einer konvexen Oberwalze und einer konkaven Unterwalze umfaßt, die jeweils drehbar um eine horizontale Achse angetrieben sind.
6. Walzwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der U-Formgerüste ein Gerüst mit zwei Formwalzen mit konkaven Umfangsstufenbereichen, die symmetrisch zu einer Linie senkrecht zur Walzrichtung und um geneigt zu einer Vertikalebene ausgerichtete Achsen drehbar angeordnet sind, und ein Gerüst mit einer konvexen Oberwalze und einer konkaven Unterwalze umfaßt, die jeweils um horizontale Achsen drehbar angetrieben sind.
7. Walzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das VorfertiggerUst zwei konkave Walzen, die symmetrisch zur Walzrichtung und um vertikale Achsen drehbar angeordnet sind, zwei Oberwalzen mit konkaven Umfangsstufenbereichen drehbar um horizontale Achsen und eine drehbare konkave Unterwalze umfaßt, wobei der Abstand der Walzen einstellbar ist, damit die Kantenbereiche des Rohrstreifens mit den Umfangsstufenbereichen in Eingriff sind.
8. Walzwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der U-Formgerüste ein Gerüst mit zwei Walzen, die beidseitig symmetrisch zu der Walzrichtung und um vertikale Achsen drehbar angeordnet sind, ein Gerüst mit zwei Walzen mit konkaven Umfangastufenbereichen, die beidseitig symmetrisch zur Walzrichtung um horizontale Achsen drehbar angeordnet sind und ein Gerüst mit zwei Walzen inform eines umgekehrten Kegelstumpfes, die beidseitig symmetrisch zur Walzrichtung und um vertikale Achsen drehbar angeordnet sind, sowie eine Unterwalze umfaßt.

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9. Walzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kantenführungs- und Stauchwalzgerüst mit zwei Walzen, die die Außenfläche des nahezu vollständig zu einem Zylinderquerschnitt geformten Rohrstreifens in der Nähe der Kantenbereiche in Eingriff halten und in Vorschubrichtung des Rohrstreifens drehbar sind, umfaßt und daß dieses Walzgerüst zwischen der Reihe der U-Formgerüste und dem Vorfertiggerüst oder zwischen dem Vorfertiggerüst und dem Fertiggerüst oder zwischen Gerüsten der Fertigstraße angeordnet ist.
10. Walzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorbiegegerüst mit zwei drehbaren Unterwalzen zur Abstützung der Kantenbereiche des Rohrstreifens und einer drehbaren Oberwalze zur Führung des Mittelteils des Rohrstreifens unmittelbar vor dem Transportrollengerüst angeordnet ist.

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