DE3003053A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von rohren durch schraegwalzen mit innenabstuetzung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
• Rohren durch Schrägwalzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Bekannterweise wird der Umformvorgang in der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von nachstehenden Einflußgrößen wesentlich beeinflußt: 1. Toleranzen und Temperaturen des Einsatzmaterials.
• 2. Lageveränderung der wirksamen Walzenfläche durch Umformkräfte und Temperaturveränderungen in Walze, Achse, Lagerstützelementen und Gerüst.
• 3. Änderung der Dornlage durch Umformkräfte, dynamische Kräfte, Verschleiß und Temperaturänderungen in der Dornstange, dem Widerlager, der Widerlagerbrücke und der Verriegelungsmechanik.
• 4. Änderung der Dornmaße durch Umformkräfte, Verschleiß und Temperaturveränderungen.
• Es ist bekannt, die Einflußgrößen zu 1 und 2, insbesondere beim Walzen von Blechen, mit Hilfe berührungsloser Meßinstrumente und rechnergesteuerten Einstellmaßnahmen zu begegnen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem eine Verbesserung der Toleranzen des Walzgutes, gleichmäßige Umformung des Walzgutes und damit eine Verringerung der Abnutzung der Verformungswerkzeuge reproduzierbar erreicht werden kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Einrichtung vorgeschlagen, wie es in den Patentansprüchen 1 und 4 beschrieben ist.
• Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag werden die beim Schrägwalzen von Rohren auftretenen Einflußgrößen als Summenfehler berührungslos erfaßt und auf Sollwerte korrigiert.
• Bei Anwendung des Verfahrens wird die Lage der Walzen von jeweils zwei Sensoren auf der Walzspaltseite gemessen. Abweichungen vom Sollwert, der sich zur Vermeidung von Seitenabweichungen auf die Maschinenmitte bezieht, werden z.B. über je einen Stellmotor, Schnecken-und Spindeltrieb ausgeglichen. Die Halterung mit exakt meß- und ablesbaren-Einstellungen der Sensoren befindet sich auf einem Walzprozeß nicht beeinflußbaren Meßgerüst. Es ist an die Möglichkeit gedacht, durch einfaches Schwenken der Sensoren diese in eine Eichstellung zu bringen, um ggf. innerhalb kurzer Walzpausen notwendig gewordene Nachjustierungen durchführen zu können. Es ist ebenfalls möglich, daß sich bei Walzen- oder Programmänderungen die Walzen sehr schnell und genau auf das Sollmaß einstellen lassen.
• Alle erfindungsgemäß vorgesehenen Meß- und Regelmaßnahmen sind nur dann sinnvoll, wenn der Walzvorgang bereits oder noch über die ganze Walzspaltlänge geht.
• Es sind daher vor und hinter der Walze Fotozellen oder dergleichen vorgesehen, die Regelvorgänge nur dann zulassen, wenn beide gleichzeitig ansprechen, d.h. an beiden Rohrenden wird mit konstanter Einstellung ohne Regelung gearbeitet. Bei Beginn eines Walzvorganges kann die Startbedingung des vorhergehenden Walzvorganges ggf. unter Berücksichtigung von Korrekturwerten programmiert werden.
• Es ist auch denkbar, die Werte des vorhergehenden Walzvorganges nach erfolgter erster Regelung für den Start des nächsten Walzvorganges vorzugeben. Für das Ende des Walzvorganges bleibt die letzte automatische Regelstellung vom Walzvorgang erhalten.
• Zur Überprüfung der Lage des Dornes im Walzspalt wird durch einen in der Dornstange befindlichen gekühlten Meßstab im Vergleich zu einem Meßgerüst oder innerhalb des Widerlagers gemessen. Der Meßstab besteht in Abstimmung mit der Kühlung aus einem geeigneten Material, so daß etwaige geringfügige Temperaturänderungen ohne Einfluß kann teilweise opçtisch sein, z.B. durch Einsatz von Radar- oder Laserstrahlen. Die Messung mit dem Meßstab kann induktiv erfolgen. Die während des Walzvorganges auftretenden Lageänderungen des Dornes werden so erfaßt und durch Verfahren der Widerlagerhalterung korrigiert.
• Nach bzw. vor jedem Walzvorgang besteht die Möglichkeit, in bekannter Weise eine Eichung vorzunehmen.
• Es ist denkbar, die erfindungsgemäße Einrichtung zur Herstellung von Rohren unterschiedlicher Wanddicke bzw. konischer Rohrformen zu verwenden, in dem die Dornstellung absatzweise oder kontinuierlich verändert wird.
• In den beigefügten Zeichnungen ist eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt.
• Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Übersicht über die Walzenanordnung und die angeordneten Meß-, Ein- bzw.
• Verstelleinrichtungen, Fig. 2 die Situation Dornkopf - Walzen.
• In Fig. 1 gelangt das Walzgut 1, ein Block, eine Rohrluppe oder ein Hohlkörper, in Pfeilrichtung in das Walzwerk, welches aus den Walzen 2 und 3 besteht. Vor und hinter den Walzen 2 und 3 sind Meßeinrichtungen für das Walzgut 1, beispielsweise Fotozellen 4 und 5, angeordnet. Zur Abtastung der Lage der Walzen werden Sensoren 6 und 6' -am Eingang und Sensoren 7 und 7' am Ausgang der Walzen angeordnet. Diesen Sensoren sind die Stelltriebe 8 und 8' bzw. 9 und 9' zugeordnet. Die Lage des Walzdornes 10 wird über einen Meßstab 11 und ein Meßsystem 12 erfaßt. Zur Korrektur von der Null-Lage werden Verschiebungen der Walzdornlagerung 13, die vom Walzdorn-Widerlager 14 gehalten wird, vorgenommen. Die Verstellung des Widerlagers 14 erfolgt durch den Stelltrieb 15. Zur Verstellung des Meßsystems 12 ist ein Stelltrieb 16 vorgesehen. Zur Messung des Rohraußendurchmessers sind Sensoren 17 und 18 angeordnet.
• Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung soll den Einfluß der Lage des Dornes auf die Wanddicke und den Durchmesser des Walzproduktes zeigen, wobei eine andere Walzenform als in Fig. 1 gewählt ist.
• Aus Figur 2 ist klar erkennbar, daß durch die kegelige Walzen- und Walzdornform jede Lageänderung des Dornes in Walzrichtung zu Veränderungen inder Wanddicke und des Außendurchmessers des Walzgutes führen muß.
• Da mögliche Veränderungen am Dorn durch seine Lage im Walzgut und seine Rotation schwierig zu erfassen d sind, ist nachstehend aufgeführt, wie Veränerungen am Walzgut mittelbar gemessen und anschließend ein Regelfall ausgelöst werden kann.
• Ein durch Temperaturerhöhung wachsender Dorn z.B.
• bringt eine dünnere Wand und Vergrößerungen des Außendurchmessers.
• Durch nachstehende Maßnahmen kann erfindungsgemäß Abhilfe geschaffen werden: a) Beim Austritt des Walzgutes aus dem Walzgerüst wird berührungslos der Außendurchmesser gemessen. Wird der Außendurchmesser größer, so wird durch Verschiebung der Nullmarke am Meßgerüst des Dornstangenwiderlagers der Dorn um ein definiertes zugeorndetes Maß aus dem Walzspalt herausgezogen.
• Wird andererseits durch Verschleiß des Dornes die Wanddicke größer und der Außendurchmesser kleiner, dann wird der Dorn gegen den Walzspalt gesteuert.
• b) Mit einer Isotopen-Meßeinrichtung bekannter Bauweise läßt sich die Rohrwanddicke direkt messen und die Dornlage wie unter a) beschrieben regeln.
• c) Veränderungen in der Wanddicke führen zu unterschiedlichen Walzgutgeschwindigkeiten. Es wird daher vorgeschlagen, die Walzgutgeschwindigkeit berührungslos zu messen und die Geschwindigkeitsdifferenzen zur Regelung wie unter a) beschrieben zu verwenden.
• d) Die unter a) bis c) beschriebenen Maßnahmen können auch kombiniert werden.
• e) Der Dorn wird in der zurückgefahrenen Stellung vor dem Dornstangen-Widerlager 1. definiert gekühlt, so daß er ständig die gleiche Einsatztemperatur hat, 2. ferner wird die Dornkontur berührungslos gemessen und mit der Sollkontur verglichen. Somit ist die Möglichkeit gegeben, die Dornlage zu korrigieren bzw. den Dorn auszuwechseln.
• f) Die gemäß e) vorgeschlagenen Maßnahmen können durch eine programmgesteuerte Korrektur der Null-Marke am Meßgerüst des Dornstangenwiderlagers, und zwar in Weg-Zeit-Abhängigkeit, d.h. beispielsweise mit Walzbeginn in Abhängigkeit von der Walzendrehzahl durchgeführt werden.

Claims (4)

1. Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Rohren durch Schrägwalzen mit Innenabstützung.

   Patentansprüche: fE Verfahren zur Herstellung von Rohren durch Schrägwalzen mit Innenabstützung, wobei die Lage des Dornkopfes zur Ausschaltung äußerer, die Abmessungen des Rohres verändernden Einflüsse laufend gemessen und in bezug auf den Walzspalt verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Austritt des Rohres aus dem Walzspalt der Außendurchmesser und die Wanddicke des Rohres gemessen und die Walzenstellung bestimmt wird und daß die Einstellung der Lage des Dornkopfes in bezug auf den Walzspalt in Abhängigkeit vom gemessenen Au3endurchmesser und der Wanddicke bei Beibehaltung der Walzenstellung nach einem Vergleich mit vorgegebenen Sollwerten eingestellt wird, und zwar derart, daß bei zunehmenden Außendurchmesser und/oder abnehmender Wanddicke der Dornkopf vom Walzspalt weg und bei abnehmenden Außendurchmesser und/oder zunehmender Wanddicke in Richtung auf den Walzspalt verschoben wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Messung der Wanddicke die Unterschiede in der Walzgutgeschwindigkeit nach dem Austritt aus dem Walzspalt gemessen und zur Korrektur der Lage des Dornkopfes benutzt werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Walzverfahren bedingte periodische Welligkeit an Wanddicke, aus Durchmesser, Walzgutgeschwindigkeit bei der Einstellung der Lage des Dornkopfes berücksichtigt wird.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: 1. berührungslos arbeitende Schaltelemente wie Fotozellen (4) zur Erfassung des Walzgutes vor und hinter den Walzen (2,3), 2. Tastsensoren (6,6') am Walzeneingang und Walzenausgang (7 bzw. 7') zur Bestimmung der Walzenlage, 2. 1 Stellgetriebe (8,8', 9,9') für die Walzen (2,3), die mit den Tastsensoren (6,6', 7,7') gekoppelt sind, 3. einen an sich bekannten Meßstab (11), der im Inneren der Dornstange bis zum Dorn (10) geführt ist und der am freien Ende mit einer Einrichtung (12) zur Erfassung der Stellung des Dornes (bezogen auf die Walzen) verbunden ist, 3. 1 einen Stellantrieb (15) zum Verschieben der vom Dornstangenwiderlager (14) gehaltenen Dornstangenlagerung (13), 4. sensoren (17,18) zum Feststellen des Außendurchmessers des Walzgutes vor Einlauf in den Walzspalt, 5. eine Einrichtung zur Bestimmung der Wanddicke des Rohres, 6. eine Vergleichseinrichtung mit der die Elemente 1., 2., 3. und 4. gekoppelt sind, zur Bestimmung der Abweichung der Ist-Werte von Soll-Werten und zum Ausgleich der Werte über die Elemente 2.1. und 3.1.