DE2716940C3 - Formgerüst zum Runden von Blechstreifen für Längsnahtrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hormgerüst zum kontinuierlichen Runden von Blechstreifen in eine U-Form bei der Herstellung von Längsnahtrohren, bei dem zu beiden Seiten einer Horizontalwalze gegeneinander verstellbare Sockel mit je einer Formwalze angeordnet sind, deren Achse gegenüber der Horizontalwalze geneigt ist und die eine Umfangsstufe zur Abstützung je einer Rohrstreifenkante aufweist

Ein derartiges U-Formgerüst ist aus der DE-AS 1016 675 bekannt. Dort liegen die Randbereiche der Breitseite da Rohrstreifens innerhalb einer breiten Zone an den Profilen der B."'len der Formwalzen an. Einerseits ist es erforderlich, für jede Rohrkrümmung und jeden Rohrdurchmesser e'^e spezielle Formwalze bereitzuhalten. Andererseits treten innerhalb der anliegenden Randbereiche erhebliche Reibungen zwischen Rohrstreifen und Walzenprofil auf, die zu Schädigungen der Oberfläche führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein U-Formgerüst der genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine einzige Formwalze für Rohre unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt wtrden kann und daß die Belastung der Streifenoberfläche verringert wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Walzenballen jeder Formwalze ein Kegelstumpfprofil (einschließlich Zylinderprofil) hat, bei dem allein die Blechstreifenschmalseite an der Umgangsstufe anliegt und daß die Formwalzen im Sinne der Aufbringung eines Biegemomentes in Querrichtung des Rohrstreifens angestellt sind.

Da der Rohrstreifen unter Festhaltung der Längskanten bzw. der Schmalseiten der Längsränder geführt ist, ist die Führung sehr leicht sicherzustellen, ohne daß sich Schwierigkeiten infolge der Verwindung des Werkstükkes ergeben. 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 ist. Die nutzbare Arbeitszeil des Walzwerkes ist insbesondere aus zwei Gründen hoch, einerseits weil die Führung erleichtert ist und andererseits weil die Anzahl der Walzenwechsel verringert ist, da die Formwalzen einen größeren Bereich des Rohrdurchmessers erfassen. Infolgedessen läßt sich das Walzenlager wesentlich verringern. Wenn sich bei gleichem Rohrdurchmesser die Wandstärke ändert, ist nach dem Stand der Technik ein Waizenwechsei notwendig, jedoch nicht bei Anwendung der Erfindung. Dies gilt auch bei erheblicher Änderung der Wandstärke. Dieses ist für die Produktivität sehr wichtig. Da die Kantenbereiche des Rohrstreifens an den konkaven Umfangsstufenbereichen der Walzen fest abgestützt sind, lassen sich Rohre mit sehr guter Rundheit herstellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in denen darstellen:

F i g. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Walzwerkes mit Formgerüsten nach der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Einzelansicht der Formwalzen des Formgerüstes,

F i g. 3a bis 3d Einzelansichten der Walzeneinstellung der Formgeriiste für Rohre mit Durchmesser,

F i g. 4 ein U-Formgerüst in Einzelheiten und

F i g. 5 und 6 abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung und

F i g. 7 eine weitere Abwandlung der Erfindung.

Zur Herstellung zylindrischer Längsnahtrohre wird als Ausgangswerkstoff ein Metallstreifen, z. B. aus Stahl und insbesondere ein gescherter Streifen, benutzt Dieser Ausgangsrohrstreifen wird nicht unmittelbar in das Formgerüst eingegeben, sondern mit Hilfe einer Streifenvorschubvorrichtung dem Formgerüst nach der Erfindung zugeführt und in das Formgerüst eingestoßen.

Beide Kantenbereiche des Rohrstreifens werden nach Einstoßen in das Formgerüst durch die drehbaren Formwalzen geführt, die symmetrisch zu einer Linie senkrecht zur Walzrichtung angeordnet sind, damit die Kantenbereiche des Rohrstreifens über die Schmalseiten in einen Linienkontakt mit der Oberfläche von eingeschnittenen Umfangsstufenbereichen der Formwalzen kommen. Dabei wird eine Biegespannung zur Formung des Rohrstreifens in einen U-Querschnitt aufgebracht. Gegen das Auftrittsende der Formgerüststraße rücken die Formwalzen immer mehr gegeneinander, so daß der Abstand zwischen den Umfangsstufenbereichen der beiden Formwalzen eines Gerüstes 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 vorfertiggewalzt, 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 Fertigwa'zgerüsten mit Nahtstegkaliberwalzen.

Ausführungsform 1

Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht eines Walzwerkes mit einer Reihe von Transportrollengerüsten 11, einer Reihe von U-Formgerüsten 25, einem Vorfertiggerüsl 47 und einer Fertiggerüststraße 51.

Der Rohrstreifen 1 wird mit Hilfe eines ersten TransportroU ngerüstes 12 aus einer konvexen Oberwalze 13 und einer konkaven Unterwalze 14 sowie eines zweiten Transportrollengerüstes 16 aus einen konvexen Oberwalze 17 und einer konkaven Unterwalze 18 in die U-Formgerüststraße 25 eingestoßen. Die Walzen der beiden Transportrollengerüste f2 und 16 werden so angetrieben, daß sie gemeinsam den Rehrstreifen 1 in das U-Formgerüst einstechen, wobei mindesetns die Oberwalze oder die Unterwalze der Transpcrtrollengerüste angetrieben ist, damit der Rohrstreifen 1 in die Reihe der U-Formgerüste 25 eingestoßen und auch durch das Vorfertiggerüst 47 und die Reihe der Fertiggerüste 51 hindurchbewegt wird. Darauf wird der Rohrstreifen 1 durch die Fertigwalzen 53 ... 65 und Stauchwalzen und Formatwalzen gezogen.

Beide Kantenbereiche des Rohrstreifens 1 treten zwischen die Walzen des ersten U-Formgerüstes 26 ein, das zwei Vertikalwalzen 27 und eine horizontal angeordnete Unterwalze 32 gemäß F i g. 2 und 3a umfaßt. Die Kantenbereiche werden durch die eingeschnittenen 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 d'jrch die Unterwalze 32 abgestützt Infolgedessen wird der Rohrstreifen 1 an drei Punkten abgestützt, und es wird auf ihn ein Biegemoment, so daß der Rohrstreifen 1 in einem bogenförmigen Querschnitt geformt wird. Dadurch werden nach Fig. 2 beid.e Schmalseiten 3 des Rohrstreifens 1 festgehalten und abgenützt, indem ein in Dickerrichtung des Rohrstreifens 1 linienförmiger Kontakt mit der Umfangsfläche 31 des Flansches 29 des Umfangsstufenbereiches 30 vorliegt. Der Umfangsstufenbereich 30 begrenzt damit die Bewegung des Kantenbereiches 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 Verwindung um die Walzrichtung möglich ist und ohne daß ss Verwerfungen auftreten.

Der eingeschnittene Umfangsstufenbereich der Vertikalwalzen wird durch Kombination von zwei aufrechten Rotationskörpern und umgekehrten Rotationskörpern gebildet, z. B. zwei konischen Körpern, deren Achsen mit der gemeinsamen vertikalen Walzenachse zusammenfallen. Dadurch erhält man zwei im wesentlichen aufeinander senkrecht stehende Flächen, die den eingeschnittenen Umfangsstufenbereich formen.

Die Vertikalwalze 27 hat ein konisches Profil; die Horizontalwalze 32 hat ein Zylinderprofil. Darüber hinaus 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 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 Formatänderangen und dergleichen schnei! ansprechen kann, wie noch im einzelnen erläuten wird.

Die Vertikalwalzen 36 und die Horizontalwalze 37 des zweiten U-Formgerüstes 35, die Vertikalwalzen 40 und die Horizontalwalze 41 des dritten U-Formgerüstes 39, die Vertikalwalzen 44 und die Horizontalwalze 45 des vierten U-Formgerüstes 43 haben jeweils eine Profilierung ähnlich der Profilienung der Vertikalwalzen 27 und der Horizontalwalze 32 de·; ersten U-Formgerüstes 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 Formgerüstes eine steilere Neigung als diejenigen des zweiten Formgerüstes haben. Die Seitenflächen der Vertikalwalzen 44 des vierten U-Formgerüstes 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 eingeschnittenen 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.

Die Eingriffbedingungen der Walzen und des Rohrstreifens 1 bei der Formung eines Rohrmantels mit unterschiedlichem Durchmesser sind in F i g. 3 angegeben. Jede Einzelzeichnung der Fig.3 zeigt die Bedingungen für die Bildung eines Rohres mit großem Durchmesser in der linken Hälfte und eines Rohres mit kleinem Durchmesser in der rechten Hälfte. Die F i g. 3a bis 3d erläutern die Eingriffsverhältnisse in den U-Formgerüsten und zeigen, daß die Abstände der Umfangsstufenfcereiche voneinander immer kleiner werden. Für die F i g. 3a bis 3d ist hervorzuheben, daß die Walzen auf der rechten und auf der linken Seite gleichartig ausgebildet sind.

Wie man der Fig.3 entnimmt, brauchsn die U-Formwalzen im Rahmen der Eri/ndung 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 Zwisehenformung des Rohrquerschnitts unter verschiedenem Durchmesser mit gleichartigen Walzen möglich ist.

Als Ergebnis der Arbeitsweise ergibt sich, daß die Anzahl der Wa".jen im Walzenlager für die U-Formgerüste für 8 verschiedene Rohrdurchmesser im Bereich zwischen 2,54 cm bis 7,62 cm Durchmesser auf 7 Stück verringert ist, ausgehend von 57 Stück nach der herkömmlichen Technik gemäß Tabelle 1.

5 Tabelle 1	Stand der Gerüst anzahl	27 16	940	Erfindung Gerüst anzahl	6	Stücke
	1 4 3	Technik Anzahl der Sätze	Stücke	2 5	Anzahl der Sätze	2 5 1
Transportrollen Vorwalzen Zwischenwalzen Gesamt	OO OO —	1 32 24 57	2 1

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 Antriebsleitung für die Formung eines zylindrischen Rohres mit 7,62 cm Durchmesser aus einem Rohrstreifen mit einer Zugfestigkeit von 43 kp/mm² wird um etwa 10% im Vergleich zum Stand der Technik herabgesetzt

Der Aufbau des in F i g. I dargestellten Walzwerkes ist ein Grundaufbau, der zur Formung von dünnwandigen Rohren mit kleinem Durchmesser geeignet ist Fig.4 zeigt ein Einzelbeispiel des U-Formgerüstes. 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 Lageraufnahirien 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 mit Hilfe des Handrades 78 gedreht wird, kann infolgedessen der Sockel 85 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 94 ist im Mittelteil 92 des Sockels 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 Waizenwelle 107 verbunden.

Eine Formwalze 111 mit einem eingeschnittenen Umfangsstufenbereich 112 ist mittels eines Lagers 113 drehbar auf der Walzenwelle 107 gelagert Eine Zwischenscheibe 114 liegt zwischen der oberen Stirnfläche der Formwalze 111 und einer Spannmutter !0S, die auf die Walzenwelie 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 111 gegenüber der Walzenwelle 107 verhindert. Wenn die Antriebswelle 100 mit Hilfe eines Handrades 101 gedreht wird, wird die Gewindespindel 105 unter der Wirkung des Schneckengetriebes 103 angehoben oder abgesenkt, so daß damit gleichzeitig mit der Walzenwelle 107 auch die Formwalze 111 angehoben oder abgesenkt wird.

Eine Antriebswelle 82 für die Unterwalze 125 ist drehbar in Lagergehäusen 80 und 81 an der Unterseite des Grundrahmens 71 gelagert Diese Antriebswelle 82 ist mit einem Schneckengetriebe 117 gekoppelt das am Unterteil des Grundrahmens 71 angeordnet ist. Das Schneckengetriebe hat eine vertikale Abtriebswelle und ist t.tit einer Gewindespindel 118 gekoppelt die in einer Lagerbüchse 119 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 mit Hilfe des Handrades 83 gedreht wird, kann die Unicrwäizc 125 mit Hilfe des Schneckengetriebes 117 und der Gewindespindel 118 angehoben oder abgesenkt wer den.

Die Vertikalwalzen 111 und die Unterwalze 125 können mit der beschriebenen Anordnung jeweils in Abhängigkeit von dem Durchmesser des herzustellenden Rohres in vorgegebene Stellungen gebracht

•45 werden, so daß Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser ohne Walzenwechsel geformt werden können.

Ausführungsform 2 In F i g. 5 ist der Grundaufbau eines Walzwerkes zur

so Formung dickwandiger Rohre mit kleinem D"rchmesser erläutert Das Walzwerk umfaßt ein Tr?nsportrollengerüst 131, eine Reihe von U-Formgerimen 133, ein Vorfertiggerüst 143 und eine Reihe von Fertiggerüsten 145.

Der Rohrstreifen wird durch ein erstes Transportrollengerüst 131 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 Transportrollengerüst 137 geformt und in das nachfolgende vierte U-Formgerüst 141 und das Vorfertiggerüst 143 eingestoßen.

Gemäß der vorstehenden Erläuterung ist das zweite Transportrollengerüst 137 innerhalb der Reihe der U-Formgerüste 133 angeordnet Durch Verstärkung der Einstoßkraft zum Einführen in die nachfolgenden

U-Formgerüsie 141 und das Vorfertiggerüst 143 wird das Einstoßen des Werkstücks bei der Formung eines dickwandigen Werkstoffes erleichtert und gleichmäßigergestaltet.

Ausführungsform 3

F i g. 6 zeigt den Aufbau eines Walzwerkes zur Formung dünnwandiger Rohre mit mittlerem Durchmesser. Das Walzwerk umfaßt ein Vorbiegegerüst 151. ein erstes Transportrollengerüst 155, eine Reihe von U-Formgerüsten 166, ein Vorfertiggerüst 180 und eine Reihe von Fertiggerüsten 198.

Der vorgegebene Rohrstreifen 1 wird durch das Transportrollengerüst 155 vorgeführt und in die Reihe der U-Formgerüste 166 eingestoßen, in der Reihe der U-Formgerüste mit im wesentlichen flachen oder zylindrischen Walzen mit geneigten Flanschen vorgesehen. Das erste U-Formgerüst 167 umfaßt zwei Walzen 168 mit geneigier Achse, das zweite U-Formgerüst 170 umfaßt zwei Walzen 171 mit geneigter Achse und eine Horizontalwalze 172, das dritte U-Formgerüst 176 umfaßt zwei Walzen 177 mit geneigter Achse und eine Horizontalwalze 178. Die Neigung der Walzen 168 des ersten U-Formgerüstes 167 beträgt ungeführ 40° gegenüber der Horizontalrichtung. Die Neigung wird größer, wenn man vom zweiten U-Formgerüst 170 zum vierten U-Formgerüst 176 fortschreitet. Die geneigten Walzen 168, 171 und 177 haben jeweils ein gleiches Profil, so daß die Walzen untereinander austauschbar sind. Verschieden ist lediglich die Neigung der Walzen.

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

ίο Rohren mit mittlerem Durchmesser.

Ausführungsform 4 Fig. 7 zeigt den grundsätzlichen 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

Ausführungsform. Das Transportrollengerüst 215 ist

demjenigen der dritten Ausführungsform gleich, ebenso die Folge der U-Formgerüste 217 mit den einzelnen

U-Formgerüsien 218, 219, 220, 221, die der Folge der Formgerüste 166 der Ausführungsform 3 entsprechen. Ein Vorfertiggerüst 223 ist vor der Folge der Fertiggerüste 225 angeordnet Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Formgerüst zum kontinuierlichen Runden von Blechstreifen in eine U-Form bei der Herstellung von Längsnahtrohren, bei dem zu beiden Seiten einer Horizontalwalze gegeneinander verstellbare Sockel mit je einer Formwalze angeordnet sind, deren Achse gegenüber der Horizontalwalzenachse geneigt ist und die eine Umfangsstufe zur Abstützung je einer Rohrstreifenkante aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenballen (28) jeder Formwalze ein Kegelstumpfprofil

IO (einschließlich Zylinderprofil) hat, bei dem allein die Blechstreifenschmalseite an der Umfangsstufe anliegt und daß die Formwalzen (27) im Sinne der Aufbringung eines Biegemomentes in Querrichtung des Rohrstreifens angestellt sind.

2. Formgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Formwalzen innerhalb einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Rohrstreifens in entgegengesetzten Richtungen gegeneinander geneigt sind.