DE2852102A1

DE2852102A1 - Verfahren zum reduzieren von rohren

Info

Publication number: DE2852102A1
Application number: DE19782852102
Authority: DE
Inventors: Willy Hagedorn; Horst Ing Grad Stinnertz; Fritz Dr Ing Zeunert
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1980-06-04
Also published as: AT370015B; FR2442674A1; ATA752179A; JPS5577913A; DE2904585A1; FR2442674B1

Description

DipHng. VV. Meissner
Dipi.-lng. P. E. Messner
DipHng. HrJ, Fresting

Herberte* 22.1000 BefiSn 33

Fall-Nummer 12 Ί 30.11. 1978

Mannesmann Aktiengesellschaft, Mannesmannufer 2, 4000 Düsseldorf

"Verfahren zum Reduzieren von Rohren"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Rohren gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1, das durch die DE-OS 23 29 525 bekannt ist. Ziel des bekannten Verfahrens ist es, die Länge des Arbeitskalibers der Ringkaüberwalzen so weit wie möglich auszunutzen und nicht nur im Einlauf sondern auch im Auslauf ausreichend Zeit für eine Schaltbewegung zur Verfügung zu haben. Dabei wird die Zeit für die Schaltbewegung im Auslauf dadurch gewonnen, daß man das gewalzte Rohr in den Einlaufkaliberabschnitt eintauchen läßt.

Daneben ist es durch die DE-AS 16 o2 o36 bekannt, bei einem kurzhubigen Kaltpilgerwalzwerk mit backenkaliberartigen Werkzeugen die axiale Vorschubbewegung des Rohres herbeizuführen, während die Walzen das Rohr nahe dem dünneren Ende des Rohres freigegeben haben. Dabei ist es zweckmäßig, gleichzeitig mit der axialen Vorschubbewegung eine Drehung des Rohres durchzuführen. Die größtmögliche Wirtschaftlichkeit soll , und dies ist auch die durch die DE-OS 23 29 526 zum Ausdruck kommende Auffassung, dann erreicht werden, wenn dafür gesorgt wird, daß dieWalzen das Rohr ' an beiden Enden ihrer Bewegungsstreckc. freigeben, und daß sowoh!

030023/048 5

im Einlauftotpunkt wie auch im Auslauftotpunkt eine axiale Vorschubbewegung und auch eine Drehung des Rohres durchgeführt werden. Dadurch soll sich die Produktionsgeschwindigkeit annähernd verdoppeln lassen«

Es entsteht somit der Eindruck, daß die durch die DE-AS 1 6o2 o36 mögliche Leistungssteigerung durch die Anwendung auf ein Kaltpilgerwalzwerk mit Ringkaliber, gestaltet gemäß DE-OS 23 29 526, in einem Maße ausgenutzt worden ist, die einer weiteren Leistungssteigerung nicht, mehr zugänglich ist.

Demzufolge stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, eine Leistungssteigerung durch eine Verkürzung der Schaltzeilen zu erreichen. Dabei war jedoch zu beachten, daß die Schaltzeiten eine Funktion der Arbeitsgeschwindigkeit der Vorschub- und Drehvorrichtung sowie der Trägheit der zu bewegenden Massen sind. Bei einer so vorgegebenen Schaltzeit ist demnach für eine entsprechend lange Freigabe des Rohres durch die Walzen zu sorgen. Diese Freigabe drückt sich in dem entsprechenden Verdrehwinkel, dem sogenannten Scha'twir.kel der Kaliberwalzen aus, der um so größer sein muß, je schneller das Kaltpilgerwalzwerk läuft. Bei einem schnell laufenden Kaltpilgerwalzwerk mit Drehmomenten und Massenausgleich stellt sich som it auch aus dieser Sicht das Problem, den in der DE-OS 23 29 526 ausgedrückten Wunsch nach einer größtmöglichen Länge des Arbeitskalibers zu einem Optimum zu führen.

Eine Lösung dieser Probleme bietet das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowohl für langsam laufenden, wie auch für schnell laufende Kaltpilgerwalzwerke,während das Verfahren gemäß Anspruch 2 vor allem für schnell laufende Kaltpilgerwalzwerke eine optimale Durchführung ermöglicht. Auf die weiteren Unteransprüche, insbesondere die Vorrichtungsansprüche sei verwiesen. Durch die Erfindung wird

030023/048 5

eine wesentliche Verkürzung der Freigabezeiten des Rohres durch die erhebliche Verkürzung der einlaufseitigen Freigabe des Rohres auf die in Grenzfällen sogar ganz verzichtet werden kann. Somit . wird es durch die Erfindung möglich, in diesem Grenzfall sogar die gesamte nutzbare Arbeitskaliberlänge einer Ringwalze für die Reduktion zu nutzen. Diese gesamte nutzbare Arbeitslänge muß immer kleiner als 360° sein, da für den Einlauf des zu reduzierenden Rohres stets ein entsprechender Einlauf abschnitt gebraucht wird.

Es war allerdings sehr überraschend, daß durch die Erfindung ein Erfolg erzielt werden konnte, da ja auf einen Vorschub im Einlauf ganz verzichtet wird. Tatsächlich konnte jedoch festgestellt werden, daß nunmehr mit einer erhöhten Vorschubrate gefahren werden kann, da während des Rückhubes, also nach dem Vorschub, nur ein Teil der insgesamt zu leistenden Verforrnungsarbsit geleistet wird, es wurde sogar festgestellt, daß durch das Verschiebe'-, und Drehen im Auslauftotpunkt bei schnei I auf enden I anghubigen Ksitpiigerwaizwerken die Umformung in unverwarteter Weise auf Vor- und Rückhub verteilt. Eei entsprechenden Walzvers'jchen wurde eine Verteilung von 60 % der Gesamtumformung auf den Vorhub (Walzgerüstbewegung in Walzrichtung) und 40 % der Gesamtumformung auf der Rückhub (Walzgerüstbewegung gegen Walzrichtung) nachgewiesen. Durch eine derart wesentliche Aufteilung der Gesamtumformung auf Vor- und Rückhub wird die erhebliche Vergrößerung des Vorschub bzw. der Streckung und damit des Ausbringens des Walzwerkes verständlich. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere beim Verwalzen von Kupferluppen mit übergroßen 3Iockgewichten von beispielsweise 500 kg darin, daß die Beschieunigungs- und Verzögerungs kräfte in Längsrichtung der extrem langen Rohre wesentlich reduziert werden.

Vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch noch in anderer Hinsicht aus. Bei konventioneller Verfahrensweise mit der f · Schaltbewegung im Einlauftotpunkt hat das Walzgerüst zu Beginn der

030023/048

-χ-

Umformung auf dem Vorhubbereich eine nennenswerte Geschwindigkeit, _r die bewirkt, daß der Walzprozess auf dem Vorschub mit einem Stoß eingeleitet wird, der unangenehme Lärmentwicklung zur Folge hat und auch Belastungsspitzen für die Walzwerkzeuge, Walzgerüst und Getriebe mit sich bringt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser Stoß erheblich gemindert, in dem der Umformvorgang bei sehr geringer Gerüstgeschwindigkeit beginnt.

Diese Vorteile können bei Kurzhubwalzwerken (DE-AS 1 6o2 o36) , bei den der Walzgerüsthub nur einer Walzenabwicklung von wesentlich weniger als 360° entspricht, auch dann nicht erzielt werden, wenn nur im Auslauf gedreht und vorgeschoben wird. Denn es treten dort infolge der kurzen Arbeitskaliberlänge (ca. 160 Walzenabwicklung) Schwierigkeiten insofern auf, als durch die hierdurch bedingte Steilheit der Kaliberabwicklung und des Domes Längskräfte entgegen Walzrichtung auftreten, die einen einwandfreien Walzprozess erschweren.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung setzt selbstverständlich voraus, daß die Werkzeuge aufeinander abgestimmt sind, daß also auch der Dorn entsprechend der Abwicklung des Arbeitskalibers verlängert ist. Daraus ergibt sich zwangsläufig eine entsprechend geringe Kalibersteilheit, wodurch die horizontalen Walzkraftkomponenten so klein gehalten werden, daß hierdurch keine Störungen des Walzprozesses hervorgerufen werden können.

Anhand der beigefügten Abbildungen wird nun die Erfindung weiter erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Ringkaliberwalzenpaar im Schnitt

Fig. 2 eine Einteilung der Walzenabwicklung nach Abschnitten

Fig. 3 eine Einteilung der Walzenabwicklung nach Drehwinkeln Fig. 4 ein Ringkaliberwalzenpaär und ein Rohr zu Beginn des Hinhubes und Fig. 5 am Ende des Rückhubes,

030023/OA85 .5-

Fig. 6 eine Einteilung der Walzenabwicklung nach Abschnitten Fig. 7 eine Einteilung der Walzenabwicklung nach Drehwinkeln Fig. 8 ein Kaltpilgerwalzwerk · -

Fig. 9 eine Aufteilung des Ringkalibers entsprechend den Darstellungen in Fig. 6 und 7 .

Fig. -|O und

Fig. 11 eine Gegenüberstellung von herkömmlichen (Fig. 11) und erfindungsspezifischen (Fig. 12) Gegebenheften.

Das in Fig. 1 dargestellte Kaliberwalzenpaar besteht aus zwei Ringkaliberwalzen 1,1' , die auf entsprechenden Wellen 2,2' befestigt sind. Die Kalibrierung der Kalibereinschnitte 3,3' der beiden Kaliberwalzen, die als Ringkai iber ausgebildet sind, entsprechen einander.

Während eines Walzhubes bewegen sich die Kaliberwalzen 1,1' von der in Fig. gezeigten Stellung im Ein! auftotpunkt nach rechts bis zum Auslauftotpunkt, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Dabei bekommt im Punkt VE das Kaliber Kontakt mit dem auf einem konischen Dom sitzenden gegebenenfalls bereits teilweise verformten Rohr und leistet während des Arbeitshubes hv die entsprechende Verformungsarbeit, die im Punkt VA beendet ist. Die Walzen drehen sich dann um den auslaufseitigen Schalthub a weiter bis zum AusIauftotpunkt A.T. Während des auslaufseitigen Schalthubes a wird das zu reduzierende Rohr gedreht und ein Stück vorgeschoben. Gegenüber dem auslaufseitigen Schalthub a ist der einlaufseitige Schalthub, nämlich der Abstand e vom EinIauftotpunkt E.T. zum Punkt VE sehr klein.

030023/0485

In Fig. 3 sind die der Fig. 2 entsprechenden maßgeblichen Drehwinkel eingetragen. So ist hier der Arbeitshub, d. h. der eigentliche Umformprozeß bei einer Drehung der Walzen um 260 beendet und es steht bis zum Erreichen des Auslauftotpunktes mit einem Drehwinkel von 340 noch ein Drehwinkel von 80° zum Schalten zur Verfügung.

Zur ergänzenden Erläuterung ist in Fig. 8 ein Kaltpilgerwalzwerk dargestellt mit einem die beiden Kaliberwalzen 1,1' enthaltenden hin- und hergehenden Walzgerüst 4, welches über eine Schubstange 5 mit einem Kurbeltrieb 7 verbunden, dessen Kurbelradius durch einen Kreis 6 angedeutet ist. Am Kurbeltrieb 7 sind zum Drehmomenten- und Massenausgleich zusätzliche Ausgleichsmassen 8 und 9 angeschlossen. Dabei dient die Ausgleichsmasse 8 dem Ausgleich der Massenkräfte, während die über eine Schubstange 16 an den Kurbeltrieb angeschlossene Ausgleichsmasse 9 dem Drehmomentenausgleich dient. Dem Antrieb des Kurbeltriebes 7 dient ein Antriebsmotor 9, der über einen Riementrieb 10 mit dem Kurbeltrieb bzw. einer Antriebsscheibe des Kurbeltriebes verbunden ist.

In Fig. 8 ist der Gesamthub H des Walzgerüstes 4 eingezeichnet.

In den Figuren 4 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, nämlich ein Beispiel, bei dem der Drehwinkel der Kaliberwalze 1,1' während eines einfachen Hubes 410° beträgt. Die Figuren 4 und 5 zeigen darüberhinaus einen Ausschnitt aus einem zu reduzierenden Rohr 12. In diesem Rohr befindet sich ein konischer Dom, dessen einlaufseitige Basis 13 mit dem Punkt VE der Fig. 6 zusammenfällt. Die Figuren 6 und 7 machen auch deutlich, daß ein sehr langer Arbeitshub hv zur Verfügung steht.

030023/0485

Fig. 9 zeigt eine Ringkaliberwalze 1 mit einem Einlaufkaliberabschnitt, der praktisch vom Punkt VA bis zum Einiauftotpunkt ET reicht. Im Einlauf kaliberabschnitt hat der Kalibergrund einen im wesentlichen geradlinigen Verlauf und ist in diesem Bereich mit der Strecke 17 bezeichnet. Die Strecke 17 liegt in einer der Walzenachse parallelen Ebene und schneidet sich an ihrem Endpunkt, dem Einiauftotpunkt E.T. senkrecht m it einer diese Ebene und die Walzenachse senkrecht schneidenden Geraden 16. Vom Einlaufabschnitt aus gesehen geht jenseits des Einlauftotpunktes E.T. der Kalibergrund in den Arbeitskaliberabschnitt über, der als eine gekrümmte Bahn mit allmählich zunehmendem Radius um die Walzenachse verläuft. Der Winkel zwischen dem Einiauftotpunkt und dem einlaufseitigen Beginn der Verformung, der Zentrumswinkel cC ist kleiner als 15 .

Während eines Arbeitshubes dreht sich die Kaliberwalze 1 vom Einiauftotpunkt E.T. um diesen Zentrumswinkel o<- und bekommt im Punkt VE Kontakt mit dem umzuformenden Rohr. Dieser Kontakt bleibt während des gesamten Arbeitshubes hv erhalten,und zwar während eines Drehwinkels von etwa 322° bis im Punkt VA, dem Ende der Verformung, der bereits verformte und fertige Teil des Rohres in den Einlauf kaliberabschnitt eintaucht. Nach dem Eintauchen des fertigen Rohres in den Einlaufkaliberabschnitt dreht sich die Kaliberwalze um den auslaufseitigen Schalthub a um 80° weiter , bis sie im Auslauftotpunkt HT zum Stehen kommt. Dabei ist das fertige Rohr nun auch in den Beginn des Arbeitskalibers, d. h. in den ersten Teil des Arbeitshubes hv eingetaucht. Zum Schalten, nämlich zum Drehen und Vorschieben des Rohres steht somit genügend Zeit zur Verfügung, da geschaltet werden kann, sobald der Punkt VA verlassen ist bis zu dem Zeitpunkt, bis der Punkt VA auf dem Rückhub wieder erreicht wird. Es steht also nahezu ein Drehwinkel von 160 für das Schalten zur Verfügung. Eine gewisse Minderung gegenüber dem doppelten Schalthub a ergibt sich daraus, daß der Beginn der Verformung durch das Vorschieben des Rohres natürlich etwas früher einsetzt, und zwar entsprechend dem jeweils gewählten Vorschub. ■

030023/0485

- ί-

In den Figuren 10 und 11 sind walztechnische Gegebenheiten dargestellt, die während des Rückhubes₅ c'.. h« während des Weges vom Auslauftotpunkt AT zum Einlauftotpunkt ET auftreten. Fig. 10 zeigt beim Stand der Technik auftretende Gegebenheiten, nämlich Walzbedingungen, wie sie auftreten, wenn im Auslauftotpunkt nicht vorgeschoben wird. Ein Pfeil 15 gibt die Drehrichtung der Kaliberwalze 1 an, das Innenwerkzeug, ein konischer Dorn 14, ist nur teilweise gezeichnet. Die Bewegung des nicht dargestellten Walzgerüstes ist mit v^ durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet. Innerhalb der Verformungszone Id tritt der Walzdruck P auf, der sich in eine Vertikal komponente P und eine Horizontal komponente P, aufteilen läßt.

Fig. 11 zeigt nun gegenüber Fig. 1o, daß sich beim Vorschieben im Auslauftotpunkt der Walzdruck Py. und damit auch seine Komponenten P und P. erhöhen, und daß die Verformungszone Id breiter wird. Dies ist insofern noch kein überraschender Effekt, sondern allein die Folge des Vorschiebens im Auslauftotpunkt, was zu einem Spalt 18 zwischen dem Rohr 12 und dem Dorn 14 führt. Allerdings hebt sich auch hinter der Verformungszone Id das Rohr unter Bildung eines Spaltes 19 wieder vom Dorn 14 ab. Während sich also das Walzgerüst m it den Kaliberwalzen 1 gegen die Walzrichtung bewegt, wird die im Auslauftotpunkt vorgeschobene Rohrtrompete, wie der Praktiker den Teil zwischen dem Fertigrohr und dem noch umzuformenden Teil des Rohres bezeichnet, örtlich auf den Dorn 14 gedrückt. Durch die Streckung löst sich jedoch die Trompete wieder hinter der gedrückten Länge unter den Walzen und verjüngt sich hierbei. Am Ende des Rückhubes hat sich eine Trompete gebildet, die in nennenswerter Weise vom Walzdorn gelöst ist, so daß beim Hinhub des Walzgerüstes auch ohne Vorschub im Einlauftotpunkt ein wesentlicher, meist sogar der überwiegende Teil der Gesamtverformung realisiert wird. ί

0 300 23/0485

Wenn in der Beschreibung von einem konischen Dorn gesprochen wird, so ist darunter ein sich verjüngender Dorn überhaupt zu verstehen .

- Patentansprüche-

Leerseite

Claims

FaI I-Nummer 12 50- .11* 1973

Patentansprüche

11. Verfahren zum Reduzieren von Rohren über einen feststehenden Dorn mittels in einem hin- und hergehenden Gerüst drehbar gelagerten Kaliberwalzen, die das Rohr mindestens vor Erreichen des Auslauftotpunktes, d. h. vor Beendigung d== vom dickeren zum dünneren Ende des Domes führenden Hinhubes freigeben, wobei das Rohr während dieser als Schaltzeit zur Verfugung stehenden Freigabe vorgeschoben und gedreht wird, und wobei dir Kaliberwalzen während des Hin- bzw. Rückhubes jeweils um mehr al s 330 gedreht werden,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Rohr im Bereich des Einlauftotpunktes (E.T.), der bei Beendigung des vom dünneren zum dickeren Ende des Domes führenden Rückhubes erreicht wird, hciuistens kurzzeitig von den Kaliberwalzen freigegeben wird, nämlich für eine Einlaufzeit,die wesentlich geringer ist als die Schall zeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Rohr in an sich bekannter Weise während der Einlaufzeit weder vorgeschoben noch gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 3, insbesondere zur Herstellung von R eaktorhü 11 rohren,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Einlaufzeit 5— 0 % der Schaltzeit beträgt.

030023/0485
4. Kai tpilgerwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,... mit einem Drehmomenten- und Massenausgleich für ein zwischen Einiauftotpunkt und Auslauftotpunkt hin- und hergehendes Gerüst, in dem Ringkaliberwalzen drehbar gelagert sind, mit einem Gerüsthub, bei dem der reduzierte Teil des Rohres im Auslauftotpunkt durch Eintauchen in den einlaufseitigen Teil des Kalibers freigegeben ist, mit einer Dreh- und Vorschubvorrichtung, die während dieser Freigabe wirksam ist und mit einem feststehenden zwischen Einlauf- totpunkt und Auslauftotpunkt angeordneten sich verjüngenden Dom, dadurch gekennzeichnet,

daß die einlaufseitige Basis (f-3) des sich verjüngenden Domes ("^)₁ d. h. der Übergang seines größten Durchmessers in den sich verjüngenden Teil einen Abstand (e) vom Einiauftctpunkt (E.T.) hat, der wesentlich kleiner ist als der Resthub, den das Gerüst 0/ ) nach der auslaufseitigen Freigabe des Rohres £/£) bis zum Erreichen des Auslauftotpunktes (A.T.) ausführt.
5. Kaltpilgerwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand (e) der einlaufseitigen Basis 0Z) des konischen Domes Cfft vom Einlauf totpunkt (E.T.) 5 - 0 % des Hubes beträgt, den das Gerüst nach der auslaufseitigen Freigabe des Rohres bis zum Erreichen des Auslauftotpunktes (A.T.) ausführt.
6. Ringkaliberwalze für ein Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 4 und 5 mit einem Einlauf kaliberabschnitt und einem Arbeitskaliberabschnitt, wobei der im wesentlichen geradlinige Kalibergrund des Einlaufabschnittes in einer der Walzenachse parallelen Ebene liegt und der Einlaufabschnitt im Schnittpunkt einer die Ebene und den Kalibergrund einerseits und die Walzenachse andererseits senkrecht schneidenden Geraden im E in I auf totpunkt endet.und wobei vom Einlauf abschnitt aus gesehen jenseits des Einlauftotpunktes

030023/048 S

der Kalibergrund im Arbeitskaliberabschnitt in einer gekrümmten Bahn allmählich zunehmenden Radiusses um die Walzenachseverläuft, dadurch gekennzeichnet,

daß der Zentrumswinkel ( Oi/) zwischen dem Einlauf totpunkt (E.T.) und dem Beginn des Arbeitskalibers (V.E.) kleiner als 15 ist.

eissner

030Q23/048