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Walzverfahren und -vorrichtung zur Herstellung konisch
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kalibriert er Metallblöcke Die Erfindung betrifft ein Walzverfahren
zur Herstellung konisch kalibrierter Metallblöcke aus z.B. Vierkant- oder Achtkantblöcken
mit mindestens zwei Walzen, die ein in Umlaufrichtung konisch sich öffnendes bzw.
verengendes Kaliber, insbesondere Rundkaliber zur Herstellung von Vormaterial für
nahtlose Rohre, aufweisen und synchron bewegt werden, sowie ein Walzgerüst zur Durchführung
des Verfahrens.
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Konisch kalibrierte Metallblöcke werden beispielsweise als Vorprodukt
für die Herstellung nahtloser Rohre im Lochverfahren nach Ehrhardt verwendet. Beim
Lochverfahren nach Ehrhardt wird ein glühender Metallblock in einer runden Preßform
durch einen zylindrischen Lochdorn zu einem sogenannten Lochstück in Form einer
Rohrhülse fließgepreßt, und das glühende Lochstück sodann auf der Stoßbank durch
mehrere, enger werdende Ziehringe zum Rohr ausgestreckt; am Ende des Streckvorganges
wird der Boden der Hülse abgesägt, und man erhält ein beidseitig offenes, nahtloses
Rohr.
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Um eine große Standzeit der Preßform und ein leichtes Ausstoßen des
Lochstückes aus der Preßform nach dem Anlochen sicherzustellen, wird der Preßform
innen eine leicht konische Form von bis 1 %- Neigung gegeben. Besitzt die Preßform
in dieser Art eine Konizität, empfiehlt es sich, daß auch der zu
lochende
Metallblock konische Form hat, da anderenfalls die Gefahr besteht, daß der Block
unter der Einwirkung des Lochdornes innerhalb der Preßform seitlich ausweicht und
sodann exzentrisch angelocht wird. Wird der Metallblock aber nicht zentrisch angelocht,
läßt sich beim nachfolgenden Strecken des Lochstückes auf der Stoßbank kein Rohr
mit gleichmäßiger Wandstärke herstellen.
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Die beim Ehrhardt-Lochverfahren und auch sonst verwendeten konisch
kalibrierten Metallblöcke werden häufig aus in Stranggußanlagen gewonnenen Vierkant-
oder Achtkantblöcken hergestellt.
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Es sind mehrere Walzverfahren bekannt, mittels derer diesen Vierkant-
bzw. Achtkantblöcken Konizität gegeben werden kann.
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Nach einem Verwahren wird der konisch zu verformende Metallblock örtlich
festgelegt, und es werden an ihm nicht motorisch angetriebene Walzen vorbeigeführt,
die sich mit Laufrollen an Abrollbahnen abstützen; die Walzen sind hier vollkommen
rotationssymmetrisch ausgebildet. Bei einem anderen Verfahren ist ein ortsfestes
Walzgerüst mit zwei einander gegenüberliegenden Kaliberwalzen vorgesehen, und es
wird der zu verformende Metallblock mittels eines Zahnstangenvorschubes relativ
zum Walzgerüst längsbewegt, während die Walzen selbst über Zahnstangen und Zahnräder
angetrieben werden. Hierbei sind die Walzflächen der Walzen für sich zwar ebenfalls
rotationssymmetrisch gestaltet, die Walzen selbst sind jedoch exzentrisch gelagert.
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Die bekannten Verfahren sind in mehrfacher Hinsicht nachteilig. So
erlaubt das Verfahren mit ortsfestem Walzgerüst nur die Verformung von Metaliblöcken
einheitlicher Blocklänge; sobald sich die Blocklänge daher ändert, müssen die Walzen
und mit ihnen die Vorschubstange entsprechend der Blocklänge ausgetauscht werden.
Die bekannten Verfahren erlauben darüber hinaus
nicht die Erreichung
einer linear genauen Konizität und allgemein der vorbestimmten Außenabmessungen
der Walzerzeugnisse.
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Im übrigen ist es für sich bekannt, daß die Walzen eines Walzgerüstes
ein in Drehrichtung sich öffnendes oder verengendes Rundkaliber besitzen, z.B. von
dem ebenfalls bei der Herstellung von nahtlosen Rohren angewendeten Pilgerschrittverfahren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzverfahren der eingangs
genannten Gattung bereitzustellen, welches die genaue Einhaltung vorbestimmt er
Außenabmessungen der konisch kalibrierten Metallblöcke sicherstellt, vor allem eine
vorgegebene Konizität genau erreichen läßt. Dabei soll das Verfahren auch größere
Konizitäten erreichen lassen, und es soll die Verformung von Metallblöcken unterschiedlicher
Blocklänge ohne langwierige Veränderung der Walzeinrichtung, insbesondere ohne Austausch
der Walzen, ermöglichen. Das Verfahren soll des weiteren einfach gestaltet sein.
Außerdem zielt die Erfindung auf die Bereitstellung eines Walzgerüstes zur Durchführung
des Verfahrens.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens geiäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß die Walzen unter der Einwirkung von mindestens einem aufgrund
der Schwerkraft ein Drehmoment auf sie ausübenden Gegengewicht stehen, das während
jedes Walzvorganges bei Verdrehung der Walzen aus ihrer Ausgangsstellung unter Vergrõßerung
des schwerkraftbedingten Drehmomentes aus seiner Ruhelage herausbewegt wird und
nach Beendigung des Walzvorganges allein durch die Einwirkung der Schwerkraft unter
Verringerung des schwerkraftbedingten Drehmomentes in seine Ruhelage zurAckgebracht
wird, unter Verdrehung der Walzen in ihre Ausgangsstellung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch große Einfachheit
aus. Dabei läßt es die vorbestimmten Abmessungen bei den verformten Metallblöcken
genau einhalten, insbesondere hinsichtlich der gewünschten Konizität. Dies ergibt
sich insbesondere daraus, daß die Walzen nach jedem Walzvorgang in ein und dieselbe
Ausgangsstellung zurückgebracht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einem Walzgerüst
mit räumlich fest angeordneten Walzen, zu denen der Metallblock relativbewegt wird,
angewendet. Dabei können die Walzen unter einen motorischen Antrieb gestellt sein,
ohne daß dies jedoch für das Verfahren eine Voraussetzung wäre. Es kann auf einen
motorischen Antrieb der Walzen also auch völlig verzichtetwerden;dann wird der Metallblock
allein mittels einer Vorschubstange durch das nicht angetriebene Walzengerüst hindurchgedrückt;
hierbei drehen sich die Walzen, sobald sie von den Kanten des Blockes berührt werden,
entsprechend der Durchstoßgeschwindigkeit des Blockes unter dessen Verformung mit.
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Sind die Walzen jedoch zusätzlich unmittelbar selbst unter einen
motorischen Antrieb gestellt, empfiehlt es sich, daß die Einwirkung des motorischen
Antriebes auf die Walzen nach Beendigung jedes Walzvorganges für die Zeit der Verdrehung
der Walzen in ihre Ausgangsstellung aufhebbar ist. Insoweit wird der motorische
Antrieb der Walzen nach Beendigung des Walzvorganges abgetrennt, und es wird das
Gegengewicht allein durch die Ein wirkung der Schwerkraft unter Verringerung des
schwerkraftbedingten Drehmomentes in seine Ruhelage zurückgebracht, unter Verdrehung
der Walzen in ihre Ausgangsstellung. Sind die Walzen wieder in ihre Ausgangsstellung
gelangt, kann der motorische Antrieb erneut eingreifen.
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Das Verfahren wird nach der Erfindung dadurch vorteilhaft gestaltet,
daß die der Ruhelage des Gegengewichtes entsprechende Ausgangsstellung der Walzen
veränderbar ist. Bei Verwirklichung dieses Merkmals können ohne Austausch der Walzen
Blöcke ganz unterschiedlicher Länge verformt werden, indem die Walzen bei geänderter
Blocklänge lediglich in ihrer der Ruhelage des Gegengewichtes entsprechenden Anfangsstellung
beim Walzvorgang verändert zu werden brauchen. Ist der in die Walzen eingeschnittene
Konus nicht linear, kann den Metallblöcken bei einer solchen Veränderbarkeit der
Ausgangsstellung der Walzen außerdem lediglich durch änderung der Ausgangsstellung
unterschiedliche Konizität verliehen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mittels eines Walzgerüstes
durchgeführt, das mit mindestens zwei Walzen bestückt ist, die ein in Umlaufrichtung
konisch sich öffnendes bzw. verengendes Kaliber, insbesondere Rundkaliber zur Herstellung
von Vormaterial für nahtlose Rohre, aufweisen und synchron bewegt werden und bei
dem gemäß der Erfindung an mindestens einer Welle einer Walze eine kreisförmige
Scheibe drehfest angekuppelt ist, wobei die Drehachse dieser Walze senkrecht zur
Scheibenebene verläuft, und bei dem über die Scheibe umfangsseitig ein mit ihr fest
verbundenes Seil geführt ist, an dessem freien Ende ein das schwerkraftbedingte
Drehmoment ausübendes Gegengewicht befestigt ist.
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Andererseits kann das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft auch
mittels eines Walzgerüstes durchgeführt werden, das mit mindestens zwei Walzen bestückt
ist, die ein in Umlaufrichtung konisch sich öffnendes bzw. verengendes Kaliber,
insbesondere Rundkaliber zur Herstellung von Vormaterial für nahtlose
Rohre,
aufweisen und synchron bewegt werden und bei dem erfindungsgemäß an mindestens einer
Welle einer Walze eine Pendelstange drehfest angekuppelt ist, die an ihrem freien
Ende ein das schwerkraftbedingte Drehmoment ausübendes Gewicht trägt.
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Beide vorgenannten Walzgerüstarten lassen das Verfahren gemäß der
Erfindung auf einfache Weise mit kostengünstigen Mitteln verwirklichen. Dabei können
die Walzgerüste einen robusten Aufbau aufweisen, der einen betriebssicheren Einsatz
gewährleistet.
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Soweit die Walzen des Walzgerüstes unter einen motorischen Antrieb
gestellt sind, empfiehlt es sich, eine Ausrückkupplung vorsusehen, mittels derer
die motorisch angetriebenen Walzen nach Beendigung eines Walzvorganges für die Zeit
der Verdrehung der Walzen in ihre Ausgangsstellung abtrennbar sind. Hier werden
die motorisch angetriebenen Walzen nach Durchgang eines Metallblockes durch das
Walzgerüst über die Ausrückkupplung vom motorischen Antrieb abgetrennt, damit das
Gegengewicht die Walzen in die Ausgangsstellung bringen kann. Die Kupplung wird
beispielsweise erst dann wieder eingerückt, wenn der nächste Block mit seiner Stirnseite
die Walzen erreicht.
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Ist dem Walzgerüst im vorbeschriebenen Sinne eine kreisförmige Scheibe
zugeordnet, läßt sich die Ausgangsstellung der Walzen, z.B. im Falle unterschiedlich
langer Metallblöcke in den aufeinanderfolgenden Walzvorgängen, auf einfache Weise
dann verändern, wenn der Angriffspunkt des Seiles an der Scheibe umfangsseitig in
Umlaufrichtung der zugehörigen Walze verlegbar ist.
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Andererseits ist die Ausgangsstellung der Walzen, wenn an mindestens
einer Welle einer Walze eine Pendelstange, wie vorbeschrieben,
drehfest
angekuppelt ist, dann leicht veränderbar, wenn die Pendelstange an der ihr zugehörigen
Walzenwelle lösbar und ihr gegenüber in Umlaufrichtung versetzbar angekuppelt ist.
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Die vorbestimmten Abmessungen werden beim Walzen vor allem dann auf
sichere Weise erreicht, wenn die Wellen sämtlicher Walzen über Zahnräder miteinander
in Eingriff stehen und nur ein Gegengewicht zur Erzeugung eines schwerkraftbedingten
Drehmomentes an einer Walzenwelle vorgesehen ist.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist das Walzgerüstürin
einer gemeinsamen Ebene liegende Walzen auf, wobei jeweils zwei Walzen unter Bildung
eines Horizontal- und eines Vertikalwalzenpaares zueinander parallel angeordnet
sind und in entgegengesetzter Richtung zueinander umlaufen. Dabei sind die Wellen
der vier Walzen vorzugsweise über Kegelräder miteinander in Eingriff gestellt. Eine
solche Verbindung der Walzen empfiehlt sich insbesondere, wenn sie ein Rundkaliber
aufweisen, um insoweit ein geschlossenes Rundkaliber zu gewährleisten.
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Das Walzgerüst kann aber auch als Duo-Walzgerüst mit zwei zueiander
parallel liegenden, in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Walzen ausgebildet
sein. Insoweit sind die Wellen der Walzen zweckmäßig über Stirnräder miteinander
in Eingriff gestellt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in der Zeichnung schematisch
dargestellter AusfUhmuigsbeispiele einer Walzeinrichtung erläutert. Bei beiden Ausführungsbeispielen
dient
die Walzeinrichtung dazu, Metallblöcke, die aus stranggegossenem
Material gewonnen sind und über ihre gesamte Länge einen gleichermaßen achtkantigen
Querschnitt gleicher Kantenlänge besitzen, konisch mit kreisrundem Querschnitt zu
kalibrieren. Die so kalibrierten Metallblöcke sind für die Weiterverarbeitung zu
nahtlosen Rohren im Lochverfahren nach Ehrhardt bestimmt. Die Ausführungsbeispiele
unterscheiden sich lediglich in den Einrichtungen, welche das schwerkraftbedingte
Drehmoment erzeugen.
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Es zeigen: Fig. 1 die Walzeinrichtung mit einem Walzgerüst gemäß der
Erfindung in Draufsicht, teilweise geschnitten; Fig. 2 die Walzeinrichtung gemäß
Fig. 1 in Seitenansicht gemäß der Linie II-II der Fig. 1, teilweise geschnitten;
Fig. 3 das Walzgerüst der Walzeinrichtung nach den Fig. 1 und 2 in einer Vertikalansicht
gemäß der Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 einen Teil der Walzeinrichtung in einer
Vertikalansicht gemäß der Linie IV-IV der Fig. 2, teilweise geschnitten; Fig. 5
und 6 die bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel das schwerkraftbedingte
Drehmoment auf die Walzen der Walzeinrichtung der Fig. 1 bis 4 erzeugenden Einrichtungen;
Fig. 7 die Walzen der Walzeinrichtung nach den Fig. 1 bis 6 im Vertikalschnitt gemäß
der Linie VII-VII der Fig. 3.
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Das Walzgerüst 1 der in der Zeichnung dargestellten Walzeinrichtung
trägt auf seiner Grundplatte la insgesamt vier nicht unter einen motorischen Antrieb
gestellte Walzen 2, die in einer gemeinsamen Ebene liegen. Es sind jeweils zwei
Walzen 2 unter Bildung eines Horizontalwalzenpaares 2a und eines Vertikalwalzenpaares
2b parallel zueinander angeordnet, wobei die Walzen 2 jedes Walzenpaares 2a bzw.
2b in entgegengesetzter Richtung zueinander umlaufen, wie die die Umlaufrichtung
anzeigenden Pfeile X in den Fig. 1, 2 und 7 verdeutlichen.
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Sämtliche Walzen 2 haben die Form sogenannter Walzscheiben mit formmäßig
übereinstimmenden Kalibereinschnitten. Und zwar weisen sie ein in Umlaufrichtung
X konisch sich öffnendes Rundkaliber auf. Dabei ist in jede Walze 2 ein Viertel
des Rundkalibers eingeschnitten. Entsprechend der gewählten Konizität ändert sich
der Durchmesser des Rundkalibers in Umlaufrichtung X. Die Kalibereinschnitte, die
ähnlich denen der Walzen eines Pilgerschrittwalzwerkes ausgebildet sind, sind im
einzelnen aus Fig. 7 ersichtlich.
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Den Walzen 2 werden die zu verformenden Achtkantblöcke 3 bestimmter
Länge in vorgewärmtem Zustand zugeführt. Dabei wird jeder Block 3 mittels einer
in einem Hydraulikzylinder 4 hin und her bewegbaren Schubkolbenstange 5 durch eine
Einlaufführung 6 hindurch in den Eingriffsbereich der Walzen 2 bewegt, in Richtung
des Pfeiles Y. Nachdem der Metallblock 3 den Eingriffsbereich der Walzen 2 wieder
verlassen hat, wird er über einen Rollgang 7 zu einer runden Preßform geführt, in
welcher der Metallblock 3 durch einen zylindrischen Lochdorn angelocht wird.
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Die Preßform und der Lochdorn sind nicht dargestellt.
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Die Wellen 8 der vier Walzen 2 stehen über Kegelräder 9 miteinander
in Eingriff, wie im einzelnen Fig. 3 zeigt. Demgemäß wird jeder Metallblock 3 allein
unter Einwirkung der Schubkolbenstange 5 durch den Eingriffsbereich der Walzen 2
unter Verformung zu einem konisch kalibrierten Metallblock mit kreisrundem Querschnitt
hindurchgeführt. Und zwar drehen sich die Walzen 2, sobald sie von den Kanten des
Metallbockes 3 berührt werden, in Richtung X mit. Dabei erhält der Block die konisch
runde Form, die dem in Richtung X fortschreitend sich öffnenden Rundkaliber entspricht.
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Damit die Walzen 2 des nicht angetriebenen Walzgerüstes 1 nach einem
einzelnen Walzvorgang in ein und dieselbe Ausgangsstellung zurückgelangen, so daß
die in die Walzeinrichtung eingelegten Blöcke jeweils gleichartig verformt werden,
sind die Walzen 2 unter die Einwirkung eines gemeinsamen, aufgrund der Schwerkraft
ein Drehmoment auf sie ausübenden Gegengewichtes 10 gestellt. Hierzu ist die Welle
8' der obenliegenden Walze 2 des Ibrizonteiwalzenpaares 2a an einem Ende verlängert.
An diesem verlängeren Wellenende ist im Falze beider Ausführungsbeispiele eine kreisrunde
Scheibe 11 drehfest angekuppelt, wobei die Scheibenebene jeweils senkrecht zur verlängerten
Walzenwelle 8' verläuft. Die Scheibe 11 ist außerdem in beiden Fällen an ihrem Umfang
mit mehreren Löchern 12 versehen.
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Im Falle des ersten Ausführungsbeispiels ist an das freie Ende der
verlängerten Walzenwelle 8', wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, außerdem eine Pendelstange
13 drehfest angekuppelt, die endseitig das Gegengewicht 10 trägt. Andererseits ist
beim zweiten Ausführungsbeispiel, wie Fig. 6 zeigt, über die kreisffrmige Scheibe
11 umfangsseitig ein mit ihr fest verbundenes Seil 14
geführt,
welches endseitig ebenfalls das Gegengewicht 10 trägt.
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Während jedes Walzvorganges wird das Gegengewicht 10 im Falle beider
Ausführungsbeispiele bei Verdrehung der Walzen 2 aus ihrer Ausgangsstellung unter
Vergrößerung des schwerkraftbedingten Drehmomentes aus seiner Ruhelage herausbewegt;
und zwar wird das Gegengewicht jeweils angehoben. Nach Beendigung des Walzvorganges,
wenn der Metallblock den Eingriffsbereich der Walzen 2 wieder verlassen hat, wird
das Gegengewicht 10 andererseits allein durch die Einwirkung der Schwerkraft unter
Verringerung des schwerkraftbedingten Drehmomentes in seine Ruhelage zurückgebracht,
indemdas Gegengewicht 10 wieder nach unten abgesenkt wird; hierbei werden die Walzen
in ihre Ausgangsstellung zurückgedreht.
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Die der Ruhelage des Gegengewichtes 10 entsprechende Ausgangsstellung
der Walzen ist im Falle beider Ausführungsbeispiele veränderbar. Hierzu ist die
Pendelstange 13 des ersten Ausführungsbeispiels gemaß Fig. 5 an der ihr zugehörigen
Walzenwelle 8' bei fester Verbindung von Scheibe 11 und Welle 8' lösbar und ihr
gegenüber in Umlaufrichtung X der zugehörigen Walze versetzbar angekuppelt. Und
zwar ist an der Pendelstange 13 ein ihr gegenüber federnd gelagerter Stift 15 befestigt,
der in eines der Löcher 12 der Scheibe 11 eingreift.
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Wird die Pendelstange 13 von der Welle 8' abgelöst und der Stift 15
aus dem Loch 12 der Scheibe 11 entfernt, kann die Pendelstange 13 gegenüber der
Welle 8' auf einfache Weise versetzt werden. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist
nach der Fig. 6 der Angriffspunkt des Seiles 14 an der Scheibe 11 über x einen Stift
15 umfangsseitig in Umlaufrichtung/der zugehörigen Walze 2 verlegbar. Und zwar ist
das Seil 14 an dem Stift 15
befestigt, welcher durch eines der
Löcher 12 der Scheibe 11 hindurchgesteckt ist. Der Angriffspunkt des Seiles 14 kann
mithin leicht dadurch verlegt werden, daß der Stift 15 aus dem Loch 12 herausgenommen
und in eines der anderen Löcher/eingesteckt wird.
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Indem die Walzen 2 nach Beendigung jedes Walzvorganges unter Verdrehung
wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht werden, erhalten die in den Eingriffsbereich
der Walzen 2 gelangenden Metallblöcke 3 bei gleichbleibender Ausgangsstellung der
Walzen 2 an ihrer vorderen Stirnseite und beim Walzvorgang sodann über ihre gesamte
Länge jeweils gleiche Abmessungen, die dem Inneren der Preßform entsprechen, in
welcher die Metallblöcke nach ihrer Verformung durch einen Lochdorn angelocht werden.