DE2842529C2

DE2842529C2 - Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren

Info

Publication number: DE2842529C2
Application number: DE2842529A
Authority: DE
Inventors: Michail A. Bitny; Ivan P. Moskva Gremjakov; Petr. I. Poluchin; Ivan N. Potapov; Igor M. Rauschenbach; Petr. A. Alma-Ata Rodionov; German D. Noginsk Moskovskaja oblast' Styrkin
Original assignee: MOSKOVSKIJ INSTITUT STALI I SPLAVOV MOSKVA SU
Current assignee: MOSKOVSKIJ INSTITUT STALI I SPLAVOV MOSKVA SU
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1978-09-29
Publication date: 1984-09-06
Also published as: JPS5481155A; BR7806694A; DE2842529A1; US4237714A; ES474257A1; IT7841655A0; SU806176A1; FR2406482A1; FR2406482B1; IT1162003B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Walz- 4<i werkgerüst nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Heutzutage sind mit dem Walzen dünnwandiger Rohre und von Rohren aus schwer verformbaren Metallen und Legierungen die Anforderungen an die Steifigkeit der Walzwerkgerüste sowie an die Genauigkeit, die beim Einbau der Arbeitswalzen mit radialer Vorbeanspruchung derselben eingehalten werden muß, angestiegen.

Unter den Faktoren, die sich auf die Maßgenauigkeil der gewalzten Rohre auswirken, insbesondere bei Walzwerkgerüsten mit Mehrfachkaliber-Arbeitswalzcn, ist vor allen Dingen eine gleichmäßige radiale Beanspruchung der Arbeitswalzen über ihre gesamte Berührungslänge zu nennen.

Es sind Walzwerkgerüste zum Kaltwalzen von Rohren bekannt, die einen Ständer mit zwei Paaren Ständersäulen enthalten, zwischen denen Arbcitswalzcn mit beiderseits dieser und zwischen jedem Paar von Ringkalibern eingebauten Lagerungen angeordnet und miteinander paarweise durch Verbindungsschrauben unter Vorspannung verbunden sind (DE-PS 12 87 541). luden Wal/.werkgerüsien dieser Bauweise werden die beim Walzen auftretenden Radialkrafte über die Lagerungen auf die Spannschrauben übertragen, wobei /wischen jedem Kaliberpaar zusätzliche auch unter Vorspannung verbol/tc Lagerungen vorgesehen sind, die ein Walzendurchbiegen verhindern sollen.

Einer der Nachteile bei den Walzwerkgerüsten dieser Gattung ist darin zu sehen, daß die Größe der durch Bolzenanzug bewirkten Vorspannung der Arbeitswalzen nur während des Stillstandes des Walzwerkes, also unter einem beachtlichen Zeitaufwand gemessen und geändert werden kann. Zum anderen ist der Durchmesser der die Walzkräfte aufnehmenden Lagerungen bei derartigen Walzwerkgerüsten vom Durchmesser der Arbeitswalzen vorgegeben. Beim Walzen besonders ίο dünnwandiger oder kleindimensionierter Rohre aus schwer verformbaren Metallen und Legierungen nach fortgeschrittenen Verfahren macht man notwendigerweise von Sätzen kleindimensionierter Arbeitswalzen (mit einem Durchmesser von 100 bis 120 mm) Geis brauch, um den Einfluß einer elastischen Abplattung der Arbeitswalzen auf die Wanddicke und auf die Genauigkeit der gewalzten Rohre zu vermeiden und die Berührungszone zwischen dem Metall des gewalzten Rohres und der Arbcitswaizen zu vermindern. Das letztere ist notwendig, weil eine zu große Berührungszone wegen einer unzulänglichen Wärmeabfuhr durch die Kühlflüssigkeit zu einer beachtlichen Erhitzung des Rohrstreifens und lies Werkzeuges, insbesondere des Domes und der inneren Metallschichten des Rohrstreifens führt. Die unerwünschten Folgen einer solchen Erhitzung sind das Anhaften des Metalls am Werkzeug, Qualnätseinbußen bei den gewalzten Rohren und ein größerer Verschleiß des Werkzeuges. Die Lebensdauer der Lagerungen der Arbcitswalzcn ist wegen der beim Walzen von Rohren aus schwer verformbaren Werkstoffen auftretenden beachtlichen Radialkrafte nur gering.

In letzter Zeit hat sich eine Tendenz zur Verbesserung der Bauart von Walzwerkgerüsten zum Rohrkaltwalzcn durch Einsatz von die Walzkräfte vollständig aufnehmenden Stützwalzen abgezeichnet.

Ein derartiges Walzwcrkgcrüst zum Rohrkaltwalzen, wie es in der DE-AS 22 31 719 beschrieben ist, besteht aus einem Walzenständer mit zu beiden Seiten der Walzachse paarweise einander gegenüberliegend angeordneten Säulen sowie Arbcitswaizen, die übereinander in Lagerungen angeordnet sind und zwischen Paaren von Stüt/wal/en gelagert sind, die in oberen und unteren Einbaustücken, von denen die oberen zum Einstellen in senkrechter Richtung verschiebbar sind, eingebaut sind, sowie eine einer Vorrichtung zur Gewährleistung des Zwangskontakts zwischen den Walzen. Diese Vorrichtung ist als gemeinsame Kappe ausgebildet, die mittels Achsen und Keilgctrieben zu ihrer senkrechten Einstcllverschiebung an die Ständersäulen angelenkt ist und einen Anschlag aufweist, der so ausgeführt ist, daß er einen in einem Zwangskontakt mit der oberen Stützwalze stehenden Walzbalken bildet.

Bei einem solchen Walzwerkgerüst werden die beim Walzen auftretenden Radialkrafte von dem Walzbalken aufgenommen, wobei die Keilgetriebe zur senkrechten Einstellverschiebung der Kappe dafür sorgen, daß die Arbeitswalzen mit Vorspannung angestellt werden können. Die Vorspannung der Arbeitswalzen geschieht so, daß mit Hilfe der Keilgetriebe die Kappe in senkrechter Richtung nach unten bewegt wird, wobei die Kraft über den Walzbalken und die obere Stützwalze auf die Arbeilswalzen und die unteren Stützwalzen übertragen und weiter über die unteren Walzbalken und die Standersohle aiii die Siandersaulen abgeleitet wird.

Mit der Vorrichtung zum Zwangskontakt der Arbcitswalzen. die als gemeinsame Kappe und diese an die Stiindersäulcn anlenkcndc Keilgetriebe ausgebildet ist. wird der Regelvorgang erschwert und eine schnelle und

genaue Ermittlung der vorläufigen radialen Kraft, mit der die Arbeitswalzen eingespannt werden, nicht ermöglicht, weil die senkrechte Lage des Deckels mit Hilfe getrennt angeordneter Keilgetriebe eingestellt wird. Das Walzwerkgerüst dieser Gattung bietet außerdem keine Möglichkeit, die Größe der Vorspannung der Arbeitswalzen während des Betriebs zu ändern. Sollte es erforderlich sein, in diesem Walzwcrkgerüsi Sätze von Arbeitswalzen eines anderen Durchmessers einzubauen, muß man zwangsweise eine zeitraubende Auswechslung der Stützwalzen, der Zahnradantriebsteile und der Walzbalken in Kauf nehmen, also Maßnahmen, die darüber hinaus einen Vorrat an Zusatzelementen der Konstruktion voraussetzt.

Bei einem aus der DE-OS 19 17 343 bekannten Walzwerkgerüst ist die Kappe starr mit den senkrechten Säulen auf der Ständersohle verbunden, und die Walzenlage wird durch Verschiebung der oberen Walzbalken gegenüber der Kappe eingestellt, wozu eine Druckvorrichtung in Kombination mit Keilmechanismen verwendet wird.

Aus der DE-OS 20 47 004 ist ein Walzwerkgerüst für Bandstahl bekannt, bei dem zur direkten Verschiebung der Arbeitswalzen ein Hebelmechanismus mit Druckmittelzylindern eingesetzt wird. Dieser Mechanismus führt dazu, daß eine vertikale Verschiebung der Walzen von einer gleichzeitigen horizontalen Verschiebung begleitet ist, was beim Rohrwalzen zu einer Verschiebung des Kalibers führen würde und somit unzulässig ist.

Gemäß der DE-PS 6 45 167 wird zum Vorspannen gestützter Arbeitswalzen eine Exzenterwelle verwendet, ohne daß erkennbar wird, daß bei dem dort beschriebenen starren Walzgerüst ein Auswechseln der Arbeitswalzen gegen ein Paar mit anderen Abmessungen möglich sein könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige konkrete konstruktive Lösung für ein stationäres Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren anzugeben, die es gestattet, Sätze von Arbeitswalzen verschiedenen Durchmessers einzubauen, ohne daß durch einen solchen Umbau die Qualität der Einspannung mit einer über die ganze Berührungslänge der Walzen gleichmäßigen Kraft beeinträchtigt wird und wobei diese Kraft auch während des Walzens selbst auf einfache Weise ohne Störung des Walzvorgangs verändert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Walzwerkgerüst gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die im Kennzeichen erfaßten Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Walzwerkgcrüst ist es möglich, Sätze von Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers in das Walzwerkgerüst einzubauen, ohne daß die Stützwaizen unnötigerweise ausgewechselt werden müssen, und die Arbeitswalzen über ihre Bcrührungsiänge durch die Stützwalzen gleichmäßig mit vorgegebener Kraft einzuspannen, indem die oberen Stützwalzen über jeweilige Einbaustücke mittels der Vorrichtung zur Gewährleistung des Zwangskontakts zwischen Arbeitswalzen zum Einstellen verschoben werden.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Lagerungen ermöglicht eine höhere Einstellgenauigkcit der Arbeitswalzen und eine höhere Steifigkeit des Systems: Arbeitswalzen — Einbaustücke — Säulen — Walzenständer, wodurch die Genauigkeit der in diesem Walzwerkgerüst gewalzten dünnwandigen Rohre und Rohre aus schwer verformbaren Werkstoffen ansteigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels für ein Zweistrang-Rohrkaltwalzwerk mit einem ortsfesten Gerüst unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem teilweisen Schnitt die bedienungsseitige Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Walzwerkgerüstes zum Kaltwalzen von Rohren.

Fig. 2 das Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren im Schnitt in der durch die Walzachse gehenden waagerechten Ebene nach der Linie HlI. wobei der Schnitt um 90° gedreht ist.

ίο Fig.3 das erfindungsgemäße Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren in Draufsicht.

Fig.4 das Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren im Schnitt in der durch die Arbeitswalzenachsen gehenden senkrechten Ebene nach der Linie IV-IV

is der Fig. 1,

F i g. 5 einen Schnitt in der durch die Exzenterwellenachse gehenden Ebene nach der Linie V-V der Fig. 1.

Fig.6 einen örtlichen Schnitt in der durch die Lagerungsachse der Arbeitswalzen gehenden Ebene nach der Linie VI-VJ der Fig.3 in vergrößertem Maßstab, wobei der Schnitt um 90° gedreht ist,

Fig.7 eine antriebsseitige Ansicht der Arbeitswalze, in Pfeilrichtung A der F i g. 6.

Das erfindungsgemäße Walzwerkgerüst zum KaItwalzen von Rohren enthält einen Ständer 1 (Fig. 1, 2) mit zwei Paaren zu beiden Seiten der Walzachse einander gegenüberliegend angeordneten Säulen 2, 3, Arbeitswalzen 4, welche übereinander in Lagerungen 5 zwischen einem Paar unterer Stützwalzen 6 und einem Paar oberer Stützwalzen 7 (F i g. 3) gelagert sind, wobei die Lagerungen 5 in Einbaustücke 8, 9 (Fig. 1) eingebaut sind, die jeweils zum Einstellen bzw. Einrichten in an den Säulen 2, 3 befestigten senkrechten Führungen 10 verschiebbar sind. Die Einbaustücke 8 der unteren

J5 Stützwalzen 6 sind über Kugelstützen U (Fig.4) von Einstellschrauben 12 mit dem Ständer 1 verbunden.

Jedem Einbaustück 9 der oberen Stützwalzen 7 ist für sein Verschieben zum Zwecke der Einstellung ein unabhängiger Kraftantrieb, beispielsweise ein hydraulischer Zylinder 13 (F i g. 1). zugeordnet, mit dem es über einen Druckgeber 14 (Fig.4) und ein Hebelgestänge 15 (Fig. 1) in Verbindung steht. Das Hebelgestänge 15 umfaßt einen Baiken 15</ mit einem Gewindeanschlag 16, eine Zugslange 17 und eine Exzenterwelle 18 mit einem Hebel 19. Jeder Balken 15;i (F i g. 3) ist mit einem seiner Enden mittels einer Achse 20 an eine der Säulen 2, 3 (Fig. l)des Säulcnpaares angelenkt und mit dem zweiten Ende mit der zweiten Säule 2, 3 des Säulenpaares und mit dein beweglichen Glied des unabhängigen Kraftantriebes kinematisch verbunden. Diese kinematische Verbindung erfolgt mittels einer Achse 21, der Zugstange 17, der Exzenterwelle 18 mit der Exzentrizität »e« und des Hebels 19 sowie über ein bewegliches Glied, beispielsweise die Kolbenstange 22 des hydraulisehen Zylinders 13(Fi g. 1).

Die Exzenterwelle 18 mit einer an ihrem Zapfen 23 (F i g. 5) befestigten Zugstange 17 mit Lagerhülsen 24 ist mit ihren Lagerzapfen 25, 26 in Lagerhülsen 27, 28 in Löchern der ösen 29, 30 der Säulen 2, 3 gelagert (in

bo F i g. 5 ist die Säule 2 gezeigt). Am Ende 31 der Exzenterwelle 18 ist mittels eines Keiles 32 der Hebel 19 befestigt, der über eine Achse 33 an die Kolbenstange 22 des hydraulischen Zylinders 13 (F i g. 1) angelenkt ist.

Die Lagerung 5 (F i g. 4) jeder Arbeitswalze 4 ist als

b5 Kugelgelenk ausgebildet, das aus am Lagerzapfen 34 (Fig. 6) der Arbeitswalze 4 angebrachten Halbkugein 35 besteht. Jede Halbkugel 35 ist auf Lagern 36 und in einer Lagerbuchse 37 untergebracht. Das Kugelgelenk

ist mit einem Spalt »cf« in der Bohrung eines Körpers 44 untergebracht und gegen axiale Verschiebung einerseits durch eine Mutter 38 mit Schnappstift 39 und andererseits über Distanzhülsen 40 und eine dazwischen befindliche Feder 41 zur Beseitigung der Luft in den Lagern 36 ^r> durch eine Mutter 42 mit Schnappstift 43 gesichert.

Der Körper 44 der Lagerung 5 stellt eine Hülse dar, die zur axialen Einstellung der Arbeitswalze 4 ein Außengewinde trägt. Jede Hülse ist durch Verschraubung mit einem Bügel 45 verbunden, der über auswechselba- ι ο re Zwischenlagen 47 in Führungen 46 (Hg. 7) geführt und gegen Drehung durch einen Schnappstift 48 (Fig. 6) gesichert ist.

Das Einstellen des Walzwcrkgerüstes wird folgendermaßen vorgenommen. In das Gerüst wird ein Saiz von r. Arbeitswalzen 4 erforderlichen Durchmessers eingebaut. Dabei werden zwischen den Bügeln 45 (F i g. 7) die Zwischenlagen 47 erforderlicher Dicke angeordnet. Der Durchmesser der Arbeitswalzen 4 (F i g. b) wird je nach dem Durchmesser und der vorgegebenen Wanddicke des zu walzenden Rohres und mit Rücksicht auf mechanische Eigenschaften des Rohrwerkstoffes festgelegt, je kleiner der Durchmesser und die Wand des Rohres, desto kleinere Durchmesser müssen die Arbeitswalz.cn 4 aufweisen. 2^r>

Mittels der Einstellschrauben 12 (Fig.4) werden die Einbaustücke 8 der unteren Stützwalzen 6 verschoben, bis die Achsen der Kalibereinschnitie der Arbcitswalzen mit den Walzachsen in senkrechter Ebene zusammenfallen. Daraufhin werden die Bügel 45 (Fig. 7) in jo den Führungen 46 festgemacht.

Die axiale Einstellung der Arbeitswalzen 4 (Fig.b) läuft auf eine Vereinigung der Kalibereinschnitie der oberen und unteren Arbeitswalze 4 mit den Walzachsen hinaus. Sie geschieht mit dem Drehen der das Außenge- j^r> winde tragenden Hülsen in den Bügeln 45. Nach erfolgter Einstellung werden diese Hülsen gegen eventuelles Drehen mit Schnappstiften 48 gesichert. Daraufhin werden mittels der Gewindeanschläge 16 die Einbaustücke 9 (Fi g. 1) nebst den oberen Stützwalzen 7 verschoben, wobei die Arbeitswalzen 4 in den Stützwalzen 6, 7 vorläufig eingespannt werden. Eine gleichmäßige Einspannung der Arbeitswalzen 4 durch die Slützwalzcn 6, 7 über die gesamte Berührungslänge mit vorgegebener Kraft wird dem hydraulischen Zylinder 13 überlassen A^r> und mit dem Drehen der Exzenterwelle 18 mit der !Exzentrizität »e« durch den Hebel 19 bewerkstelligt. Die Exzentrizität »e « der Exzenterwelle 18 ist in Abhängigkeit von dem maximalen Wert der Kraft, mit der die Arbeitswalzen 4 durch die Stützwalzen 6, 7 vorläufig eingespannt sind, und unter Berücksichtigung der elastischen Nacngiebigkeit von Elementen der Konstruktion des Walzwerkgerüstes zu wählen. Während des Drehens in den Hülsen 27, 28 (F i g. 5) veranlaßt die Exzenterwelle 18 über die an ihrem Lagerzapfen 23 befestigte Zugstange 17 den Balken 15a (Fig. 1) zum Drehen um die Achse 20. Dabei wird die Kraft über die Gewindeanschläge 16, die Druckgeber 14, die Einbauslücke 9 mit den oberen Stützwalzen 7 auf die Arbeitswalzen 4 übertragen und über die unteren Stützwaizen 6, die Einbau- t>o stücke 8 und die Einstellschrauben 12 auf den Ständer 1 geschlossen.

Der Wert der Voreinspannkraft. d. h. der Wert der Vorspannung des Walzwerkgerüstes, läßt sich in Anlehnung an mechanische Eigenschaften des Werkstoffes tn und die vorgegebene Maßgenauigkeit der zu walzenden Rohre festlegen.
Die ständige Überwachung des Wertes der Vorspannung des Walzwerkgerüstes erfolgt mittels der Druckgeber 14.

Etwaige Einstellfehler, die bei der senkrechten Einstellung der Arbeitswalzen 4 auftreten können, üben auf die Genauigkeit und die Qualität der gewalzten Rohre keinen F.influß aus, weil diese Fehler durch Ausbilden der Lagerung 5 (F i g. 4) jeder Arbeitswalze 4 als HaIbkugclgelenk mit einem Spalt »ό«, das im Bügel 45 (F i g. 6) befestigt ist, vollständig ausgeglichen werden.

Das erfindungsgemäße Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren läßt also den Einbau von Arbeitswalzcn 4 erforderlichen Durchmessers und eine schnelle und genaue Walzencinsiellung unter gleichzeitigem Ausgleich eventueller Einstellfehler zu und ermöglicht ein zwangsläufiges über die gesamte Berührungslänge gleichmäßiges Einspannen mit einer vorgegebenen größenmäßig regelbaren Kraft. Aus diesen Vorteilen des erfindungsgemäßcn Walzwerkgcrüsts zum Kaltwalzen von Rohren ergibt sich die Möglichkeit, dünnwandige Präzisionsrohre aus verschiedenen, darunter schwer verformbaren Werkstoffen nach fortgeschrittenen Herstellungsverfahren zu walzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren, das einen Walzenständer mit zu beiden Seiten der Walzachse paarweise einander gegenüberliegend angeordnete Säulen sowie Arbeitswalzen aufweist, die übereinander in Lagerungen angeordnet sind und zwischen Paaren von Stützwalzen gelagert sind, die in oberen und unteren Einbaustücken, von denen die oberen zum Einstellen in senkrechter Richtung verschiebbar sind, eingebaut sind, sowie einer Vorrichtung zur Gewährleistung des Zwangskoniakts zwischen den Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für den Zwangskontakt der Arbeitswalzen (4) für jedes Einbaustück (9) der oberen Siützwalzen (7) ein Hebelgestänge (i5) vorsieht, welches das obere Einbaustück (9) mit einem unabhängigen Kraftantrieb (13) zum Einstellen und Verschieben in senkrechter Richtung kinematisch verbindet, wobei dieses Hebelgestänge (15) einen mit einem seiner Enden an die eine Säule (2, 3) des Säulenpaares angelenkten Balken (\5a) mit einem mit dem Einbaustück (9) der oberen Stützwalzen (7) in zwangsläufiger Berührung stehenden Anschlag (16), eine Zugstange (17) und eine Exzenterwelle (18) umfaßt, die das zweite Ende des Balkens (15a,¹ mit der zweiten Säule (2, 3) des Säulenpaares und dem beweglichen Glied des unabhängigen Kraftantriebs kinematisch verbinden, und daß die Lagerungen (5) jeder Arbeitswalze (7) als Kugelgelenke ausgebildet sind, die zum Ausgleich von während des Verschiebens der Einbaustücke (8) der Stützwalzcn (6) beim Auswechseln der Arbeitswalzen (7) auftretenden Fehlern im Körper (44) der Lagerung (5) mit einem Spalt »J« angeordnet sind.