DE3423706C2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Stahlrohrherstellung - Google Patents
Vorrichtung zur kontinuierlichen StahlrohrherstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Herstellung von elektrisch geschweißten bzw.
lichtbogengeschweißten Stahlrohren oder -röhren durch
kontinuierliche Zufuhr von durch Schweißen miteinander
verbundenen Stahl-Bändern von Coils, fortlaufendes Umformen
des Bands in eine Rohrform und Hochfrequenzschweißen der
Stoßkanten des Bands zwecks Ausbildung einer Schweißnaht.
Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Stahlrohrherstellung durch fortlaufendes Umformen eines
Stahlbands in eine Rohrform und Verschweißen der Stoßkanten
des umgeformten Stahlbands ist aus der US 4,339,938
bekannt.
Viele der bisherigen, für die kontinuierliche
Herstellung von Stahlrohren bestimmten Durchmessers mit hoher
Produktionsleistung geeigneten Vorrichtungen sind jedoch für
die Herstellung kleiner Fertigungsmengen oder Stückzahlen von
Stahlrohren unterschiedlicher Durchmesser und Wanddicken
unwirtschaftlich, weil bei jeder Durchmesseränderung alle
Formwalzen, Schweißwalzen und Kalibrierwalzen ausgewechselt
werden müssen. Dieses Auswechseln bedingt tatsächlich die
Notwendigkeit, die Vorrichtung für längere Zeit, häufig für
einen vollen Arbeitstag, stillzusetzen, wobei die genannten
Walzen umgehend ausgewechselt werden müssen.
Ein Walzwerk zur Herstellung stumpfgeschweißter Rohre
aus Bandeisenstreifen ist in der DE 863 638 C beschrieben.
Um den Wiederanlauf der Anlage nach einem verschleißbedingten
Walzenwechsel zu erleichtern und die Stillstandszeiten beim
Walzenwechsel zu verkürzen ist dieses Walzwerk mit drehbaren
Gerüsten versehen, die jeweils mindestens zwei Walzenpaare
enthalten. Die Walzenpaare sind mit den erforderlichen
Zwischentrieben spiegelbildlich in den Gerüsten angeordnet,
so dass beim Verschwenken des Gerüsts nach dem Abkuppeln von
den Antrieben ein Paar in die Betriebsstellung und das andere
Walzenpaar in die Ruhestellung, in der die Walzen gewechselt
werden können, verschwenkt wird. Die Gerüste werden mittels
eines hydraulisch betätigbaren Verriegelungszylinders in den
jeweiligen Stellungen arretiert, wobei die Vorgänge
Abkuppeln, Entriegeln, Verschwenken, Verriegeln und Ankuppeln
nacheinander durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die weitere Verbesserung einer
Vorrichtung zur kontinuierlichen Stahlrohrherstellung, bei
der die Walzenwechselzeiten noch weiter verkürzt sind, um
auch kleine Stückzahlen von Stahlrohren verschiedener Größen
wirtschaftlich herstellen zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Stahlrohrherstellung durch kontinuierliches
Zuführen eines Stahlbandes mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Drehgestell
auf, das an einem Gerüst drehbar gelagert ist und das nach
einer Drehung in einer vorbestimmten Stellung arretiert
werden kann. An jeder Seite dieses Drehgestells ist jeweils
eine Reihe von Form-, Schweiß- oder Kalibrierwalzen gelagert,
die um die Drehachse des Drehgestells drehbar sind. Wenn
eine bestimmte Walzenreihe durch eine andere ersetzt werden
soll, wird das Drehgestell mittels eines Hydraulikmotors
gedreht, um die gewünschte Walzengruppe in die
vorgeschriebene Lage zu bringen. Diese Vorrichtung eignet
sich somit für die Herstellung einer großen Vielfalt von
Rohren in kleinen Stückzahlen bei stark verkürzter
Walzenwechselzeit. Infolgedessen entfällt die Notwendigkeit
für eine Lagerhaltung aufgrund der Herstellung von
Stahlrohren in einer größeren als für den jeweiligen Tag oder
Zeitraum erforderlichen Menge.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der
Gesamtanordnung einer kontinuierlichen
Rohrherstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Form- und einer
Schweißeinheit,
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Maßwalz- oder
Kalibriereinheit,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Formeinheit,
Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene
Seitenansicht einer Walzenantriebs-Kupplungseinheit,
Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab und im Schnitt
gehaltene Seitenansicht der Kalibriereinheit,
Fig. 7 und 8 eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht zur
schematischen Veranschaulichung der Umformung eines
Stahlbands zu einem Rohr mittels Walzen und
Fig. 9 Querschnitte eines Stahlbands bei seiner
Umformung mittels Walzenanordnungen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Formeinheit
und eine damit kombinierte Schweißeinheit sowie eine
Kalibriereinheit, die von der übrigen Anordnung getrennt
angeordnet ist, weil sonst die Gesamtanordnung zu groß und zu
lang werden würde. Diese drei Einheiten können
zusammengefaßt oder voneinander getrennt sein.
Elektrisch geschweißte Stahlrohre oder -röhren mit
Schweißnaht werden im allgemeinen mittels Streckwalzen,
Stufenwalzen, Rippenwalzen und Preßformwalzen zum Schweißen
durch Walzen geformt. Das geschweißte Rohrerzeugnis wird
abgekühlt und dann mittels Kalibrierwalzen behandelt, um ein
Rohr eines genauen kreisförmigen oder rechteckigen
Querschnitts zu erhalten.
In der Anfangsphase der Streckformung wird ein
Rohrstreifen oder Stahlband von nahe an seinen Rändern
liegenden Bereichen her fortlaufend auf immer größere
Krümmung gewölbt.
Gemäß Fig. 1, welche die Gesamtanordnung einer
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von elektrisch
geschweißten bzw. lichtbogengeschweißten Stahrohren zeigt,
ist ein Vorrats-Coil 1 einer begrenzten Bandlänge vorgesehen.
Das hintere Ende eines Bands wird in einer Enden-
Vorstreckeinheit 2 zu einer planen Form begradigt. Das
hintere Ende dieses Bands und das Vorderende eines anderen,
aufgewickelten Bands werden abgeschnitten und dann mittels
einer Endenschneide-Schweißeinheit 3 stumpf
zusammengeschweißt. Auf diese Weise wird der Vorrichtung ein
ununterbrochenes Band zugeführt.
Bei 4 ist ein Bandsammler zur Zwischenspeicherung eines
Teils des endlosen Bands zwecks Gewährleistung von
Reservezeit für das Verbinden der Enden von aufgewickelten
Stahlbändern angedeutet. Das Band wird vom Bandsammler 4 zu
einer kombinierten Form-Schweißeinheit A überführt, die eine
Formeinheit mit Formwalzen und eine Schweißeinheit umfaßt.
In der Form-Schweißeinheit A wird das Band zu einer Rohrform
geformt und geschweißt, worauf das so hergestellte Rohr in
einer Kühleinheit 5 mit Kühlöl und einer Kühlflüssigkeit, wie
Kühlwasser gekühlt wird, um anschließend einer Kalibrierwalzen
umfassenden Maßwalz- oder Kalibriereinheit B zugeführt zu
werden, in welcher das Rohr auf einen genauen kreisrunden
oder rechteckigen Querschnitt gebracht wird. Hierauf wird
das Rohr mittels einer Wanderschneideeinheit (fliegende
Schere) 6 genau abgelängt. Die Rohrstücke werden danach zur
Lagerung zu einem Abfuhrrollgang 7 geführt.
Die Erfindung befaßt sich nun mit dem Aufbau der
Formschweißeinheit A und der Kalibriereinheit B, welche die
wesentlichsten Baueinheiten der betreffenden Vorrichtung
darstellen, weil die anderen Baueinheiten ohne weiteres für
Rohre unterschiedlicher Durchmesser oder Wanddicken umrüstbar
und dafür nach einfacher Umstellung oder nahezu ohne
Umstellung und ohne Notwendigkeit für einen Teileaustausch
benutzt werden können.
Dagegen müssen in der Form-Schweißeinheit A und in der
Kalibriereinheit B jeweils zehn Walzen oder mehr für
unterschiedliche Rohrdurchmesser und Wanddicken ausgewechselt
werden.
Zur Ermöglichung eines Walzenwechsels in einem
Arbeitsgang umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein
drehbares mehreckiges Drehgestell, das mit mehreren
Walzenanordnungen für jede der verschiedenen Rohrgrößen
ausgerüstet ist. Dieses Drehgestell wird durch Betätigung
eines Schalters einfach gedreht, so daß sämtliche
Walzeneinheiten gleichzeitig gewechselt werden. Falls dabei
die am Drehgestell gelagerten Walzen für die Herstellung von
Rohren oder Röhren eines vorgegebenen Durchmessers und einer
bestimmten Wanddicke nicht geeignet sind, werden diese Walzen
während des laufenden Fertigungsvorgangs gegen passende
Walzen ausgewechselt, worauf die Vorrichtung auf die oben
erwähnte Weise einfach für die Herstellung der speziellen
Rohre umgestellt werden kann.
Im folgenden sind die Form-Schweißeinheit A anhand von
Fig. 2 und die Kalibriereinheit B anhand von Fig. 3
beschrieben.
Eine in Fig. 2 dargestellte Rahmen- oder Gerüstanordnung
8 besitzt, von vorn gesehen, einen rechteckigen Querschnitt.
Ein Drehgestell 23 eines quadratischen Querschnitts ist an
seinen beiden Enden mittels Lagern waagerecht drehbar am
Gerüst gelagert. Gemäß Fig. 2 und 4 sind an diesem
Drehgestell 23 vier Gruppen von Formwalzenanordnungen 9a, 9b,
9c und 9d so montiert, daß jede Gruppe durch Drehung des
Drehgestells 23 in der richtigen Arbeitsstellung positioniert
werden kann. Für diese Formwalzen-Gruppen sind jeweils
Antriebswellen vorgesehen. Wenn eine bestimmte Formwalzen-
Gruppe in der vorderseitigen Arbeitsstellung ausgerichtet
ist, wird die Kupplungseinheit in ähnlicher Weise wie in Fig.
5 dargestellt mit der betreffenden Antriebswelle verbunden,
um die Antriebskraft auf die zugeordneten Formwalzen zu
übertragen.
Fig. 2 veranschaulicht - in Transportrichtung eines
Stahlbands gesehen - eine erste Streckwalzanordnung 9, eine
zweite Streckwalzenanordnung 10, eine erste
Seitenwalzenanordnung 11, eine dritte Streckwalzanordnung 12,
eine erste Stufenwalzenanordnung 13, eine zweite
Stufenwalzenanordnung 14 und eine dritte
Stufenwalzenanordnung 15 für Grob- oder Vorformung.
Das in rohe Rohrform gebrachte Band wird sodann durch
drei Rippenwalzenanordnungen 16, 17 und 18 geleitet, um einen
Schweißnahtabschnitt aus gegenüberstehenden BandRändern mit
einwandfreier Krümmung genau auszubilden. Durch eine
Nahtführungs-Walzenanordnung 19 wird das geformte geschlitzte
Rohr mit genau ausgerichteter Stoßfuge zu einer
nachgeschalteten Preßformwalzenanordnung 20 überführt. Die
Preßformwalzenanordnung 20, mit welcher das Rohr elektrisch
geschweißt werden kann, enthält eine Hochfrequenz-
Schweißvorrichtung 49, die bei Betriebsvorbereitung oder
Einstellung in einem hochgefahrenen Zustand gehalten wird.
Zum Schweißen des Schweißnahtabschnitts (Stoßfuge) wird die
Vorrichtung 49 mittels Druckluftzylindern 50 für die
Preßformwalzenanordnung 20 herabgefahren. Nach dem
Schweissen werden die an der Schweißnaht entstandenen
Schweißwülste bzw. -raupen zur Erzeugung einer genauen
gekrümmten Oberfläche mittels eines Schweißwulstschneiders 21
entfernt. Das geformte und geschweißte Rohr wird von einer
Tragwalzenanordnung 22 unterstützt und zu einer
Reinigungseinheit 5 und sodann zur Kalibriereinheit B
überführt.
In der Reinigungseinheit 5 wird das beim Formen und
Schweißen erwärmte Rohr abgekühlt. Zu diesem Zweck werden
Kühlöl und Kühlflüssigkeit, wie Kühlwasser, umgewälzt. Das
die Reinigungseinheit 5 durchlaufende Rohr wird dann auf
einen kreisrunden oder rechteckigen Querschnitt genau
kalibriert.
Fig. 6 veranschaulicht in der Kalibriereinheit B
vorgesehene Walzen 41 und 42, die fortlaufend kleinere
Durchmesser besitzen, so daß sie in einem Kalibriervorgang
schließlich ein Rohr 43 eines gewünschten Durchmessers mit
genauem kreisrunden oder rechteckigen Querschnitt liefern.
Die Kalibriereinheit B umfaßt vier Gruppen von
gegenüberstehenden seitlichen, oberen und unteren
Kalibrierwalzenanordnungen. Gemäß Fig. 3 umfaßt jede Gruppe
eine erste seitliche Kalibrierwalzenanordnung 26, eine erste
obere und untere Kalibrierwalzenanordnung 27, eine zweite
seitliche Kalibrierwalzenanordnung 28, eine zweite obere und
untere Kalibrierwalzenanordnung 29, eine dritte seitliche
Kalibrierwalzenanordnung 30, eine dritte obere und untere
Kalibrierwalzenanordnung 31, eine vierte seitliche
Kalibrierwalzenanordnung 32 sowie eine vierte obere und
untere Kalibrierwalzenanordnung 33, die in der angegebenen
Reihenfolge in Durchlaufrichtung des geformten Rohrs
angeordnet sind.
Nach dem Kalibrieren wird die Verdrehung des Rohrs
mittels einer Korrektionswalzenanordnung 34 beseitigt.
Die vier Gruppen der Kalibrierwalzenanordnungen sind
ebenfalls an einem Drehgestell 24 montiert, das einen
quadratischen Querschnitt besitzt und waagerecht drehbar von
einer Rahmen- oder Gerüstanordnung 25 getragen wird.
Das betreffende quadratische Drehgestell 23 (24) weist
im Inneren seines rechten Endes ein Innenzahnrad 51 eines
großen Durchmessers auf, das seinerseits mit einem
Antriebszahnrad oder Ritzel 52 eines Hydraulikmotors 46 (48)
kämmt. Bei Betätigung eines Schalters dreht sich das Ritzel
52, so daß das Drehgestell um eine Vierteldrehung gedreht
wird.
Wenn dieser Schalter geschlossen wird, wird gleichzeitig
ein Positionierbolzen durch einen Verriegelungs-
Hydraulikzylinder 45 (47) herausgezogen; nach Beendigung der
Drehung wird dieser Positionierbolzen wieder in die
zugeordnete Bohrung eingeführt, um das Drehgestell 23 (24) in
seiner genauen Stellung festzulegen.
Außerdem wird bei Betätigung des genannten Schalters die
Walzenantriebs-Kupplungseinheit gemäß Fig. 5 automatisch ein-
oder ausgerückt. Gemäß Fig. 5 bewirkt bei betätigtem
Schalter ein Kupplungszylinder 35, daß ein Hebel 38 und eine
Schiebemuffe 37 ein Kupplungsstück 39 in Aufwärtsrichtung
außer Keilverzahnungseingriff mit der Antriebswelle 40
ziehen. Nachdem das Drehgestell in die gewünschte Stellung
verbracht worden ist, arbeitet die Kupplungseinheit im
entgegengesetzten Sinn, um das Kupplungsstück 39 wieder
selbsttätig mit der Antriebswelle 40 zu verbinden. In Fig. 5
ist bei 36 ein Walzenantriebsmotor angedeutet.
Bei der dargestellten Ausführungsform werden die
Streckwalzen, die oberen und unteren Kalibrierwalzen, die
Rippenwalzen usw. durch den Motor angetrieben, während die
Stufenwalzen und die seitlichen Kalibrierwalzen nicht
angetrieben werden.
Die Vorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau arbeitet
wie folgt:
Wenn der Durchmesser der herzustellenden Rohre oder
Röhren geändert werden soll, werden im voraus entsprechende
Walzenanordnungen an einer von der die noch in Betrieb
befindlichen Walzenanordnungen tragende Seite verschiedenen
Seite des Drehgestells 23 und 24 montiert. Das Band wird
hinter dem Bandsammler 4 geschnitten. Die hydraulische oder
pneumatische Betätigung wird durch Umschalten beendet. Nach
Sicherstellung, daß das Kupplungsstück und der
Positionierbolzen zurückgezogen worden sind, werden die
Hydraulikmotoren 46 und 48 gleichzeitig zum langsamen Drehen
der Drehgestelle 23 und 24 in Drehung versetzt. Die
Hydraulikmotoren sind jeweils mit einem
Geschwindigkeitsminderventil versehen, so daß sich die
Drehgestelle sehr langsam drehen, wenn nahezu eine
Vierteldrehung erreicht ist, und somit die Drehgestelle in
der richtigen Stellung angehalten werden können. Wenn bei
dieser Drehbewegung die vorgesehenen Walzenanordnungen nicht
in die vorderseitige Arbeitsstellung verbracht worden sind,
werden die Drehgestelle über eine Vierteldrehung
weitergedreht.
Die Form-Schweißeinheit und die Kalibriereinheit sind
gleichzeitig, d. h. gemeinsam drehbar.
Die Hochfrequenz-Schweißvorrichtung 49 kann vor dem
Drehen des Drehgestells hochgefahren und anschließend mit der
Bewegung von Kupplungsstück und Positionierbolzen
herabgefahren werden.
Die Fig. 7 bis 9 veranschaulichen die Art und Weise, auf
welche mittels der beschriebenen Vorrichtung ein Stahlband zu
einem Rohr geformt wird. Das Stahlband wird durch Vorform-
oder Streckwalzen 60, 61, 62 und Stufenwalzen 63, 64, 65, 66
vorgeformt, anschließend durch Rippenwalzen 67, 68, 69 in
seinem Stoßfugen- oder Schweißnahtabschnitt auf genau die
richtige Krümmung geformt und zu einer Schweißnaht-
Führungswalze 70 überführt. Anschließend werden der
Schweißnahtabschnitt mit Hilfe der Preßformwalzen elektrisch
geschweißt und dann die Schweißwülste bzw. -raupen mittels
des Schweißnahtschneiders entfernt. Daraufhin wird das Rohr
durch acht obere und untere sowie seitliche
Walzenanordnungen, einschließlich der Kalibrierwalzen 41 und
42 gemäß Fig. 6, auf einen genauen kreisförmigen Querschnitt
maßgewalzt bzw. kalibiert.
Wenn in einer Anlage zur kontinuierlichen
Rohrherstellung jeweils nur kleine Stückzahlen von Rohren
eines weiten Abmessungsbereichs hergestellt werden sollen, um
zur Verringerung des Lagerbestands zu einem vorgegebenen
Zeitpunkt jeweils nur eine erforderliche Stückzahl zu
liefern, gewährleistet die Erfindung die wirtschaftliche
Nutzung einer einzigen Fertigungsstraße, weil Walzen usw.
auch während des Betriebs an der nicht in Betrieb
befindlichen Seite des Drehgestells auswechselbar sind, so
daß anschließend die vorgesehenen Gruppen von
Walzenanordnungen durch Betätigung eines Schalters in die
eigentliche Betriebsstellung bringbar sind. Hierdurch werden
die Stillstandszeit der Anlage verkürzt und die Notwendigkeit
für einen großen Lagerbestand an Rohren ausgeschaltet.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Stahlrohrherstellung
durch kontinuierliches Zuführen eines Stahlbandes,
fortlaufendes Umformen des Stahlbandes zu einer Rohrform
mittels Walzenanordnungen (9 bis 22) und Schweißen des
geformten Stahlbandes an seinen Stoßfugen, mit
wenigstens einem, einen quadratischen Querschnitt
aufweisenden, antreibbaren Drehgestell (23, 24), wobei an
wenigstens zwei Seiten des wenigstens einen antreibbaren
Drehgestells (23, 24) Walzenanordnungen (9 bis 22), deren
Walzenantriebswelle (40a, 40b, 40c, 40d) jeweils mit einem
Walzenantriebsmotor (36) koppelbar ist, angebracht sind,
jedes Drehgestell (23, 24) im Inneren seines einen Endes ein
Innenzahnrad (51) aufweist, das durch ein mit einem
Hydraulikmotor (46, 48) verbundenes Ritzel (52) in Drehung
versetzbar ist, so daß durch Fortschalten des Drehgestells
(23, 24) die Walzenanordnungen (9 bis 22) jeder Seite des
Drehgestells (23, 24) in der Arbeitsstellung angeordnet werden
können, mit einer Verriegelungseinrichtung zum Festlegen des
Drehgestells (23, 24) vor und nach jeder Drehung und einer
Walzenantriebs-Kupplungseinheit zum Abkuppeln des
Walzenantriebsmotors (36) von der Walzenantriebswelle
(40a, 40b, 40c, 40d), wenn eine Drehung des Drehgestells
ausgeführt werden soll, und zum Ankuppeln des
Walzenantriebsmotors (36) nach einer Drehung, wobei ein bei
seiner Betätigung die Drehung des Drehgestells (23, 24)
bewirkender Schalter vorgesehen ist, bei dessen Schließen
gleichzeitig einerseits ein Positionierbolzen durch einen
Verriegelungs-Hydraulikzylinder (45, 47) aus einer Bohrung
herausgezogen wird, der nach Beendigung der Drehung wieder in
die zugeordnete Bohrung eingeführt wird, um das Drehgestell
(23, 24) in seiner genauen Stellung festzulegen, und
andererseits die Walzenantriebs-Kupplungseinheit automatisch
ausgerückt und nach Beendigung der Drehung wieder automatisch
eingerückt wird, derart, daß bei Betätigen des Schalters ein
Kupplungszylinder (35) der Walzenantriebs-Kupplungseinheit
über einen Hebel (38) und eine Schiebemuffe (37) ein
Kupplungsstück (39) in und ausser Keilverzahnungseingriff mit
einer der Walzenantriebswellen (40a, 40b, 40c, 40d) bringt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zum Drehen von mehr
als einem Drehgestell (23, 24) die Hydraulikmotoren (46, 48)
gleichzeitig in Drehung versetzt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder
Hydraulikmotor (46, 48) mit einem Geschwindigkeitsminderventil
versehen ist derart, daß sich das zugeordnete Drehgestell
(23, 24) sehr langsam dreht, wenn nahezu eine Vierteldrehung
erreicht ist.
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