DE3530343A1 - Verfahren zum hohlwalzen - Google Patents
Verfahren zum hohlwalzenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Hohlwal
zen, bei dem das Walzgut über den Stopfen eines Dorns
gewalzt wird.
Das Lochwalzen massiver Rundblöcke geschieht üblicherweise
in Schrägwalzwerken mit zwei- oder drei winklig zueinander
und im bezug auf die Rundblockachse bzw. den Lochdorn
angeordneten, im gegenläufigen Drehsinn angetriebenen
Schrägwalzen. Dabei wird der Rundblock schraubenlinienför
mig in den sich zwischen dem Lochdornstopfen und den Walzen
ergebenden verengenden Walzspalt gezogen sowie von dem Lo
chungs- und dem Querwalzteil der Walzen zu einer dickwandi
gen Luppe umgeformt. Der Walzspalt zwischen dem Lochdorn
stopfen und den Walzenmantelflächen bestimmt dabei die Wand
dicke der Rohrluppe. Da jedoch das Walzwerk und insbesonde
re der Lochdorn während des Walzens infolge der hohen
Walzkräfte und unter dem Einfluß der Walzguttemperatur Län
genänderungen unterliegen, kommt es bei der während des
Lochwalzens üblichen stationären Lagerung des Lochdorns
zwangsläufig zu Walzspaltänderungen.
Während die Längenänderungen des Walzgerüsts im allgemeinen
vernachlässigbar klein sind, wird der Lochdornstopfen in
Abhängigkeit von der auf ihn wirkenden Axialkräfte mehr
oder minder stark aus dem Walzspalt herausgedrückt und
dabei angesichts ihrer ortsfesten Abstützung in einem Wider
lager die Dornstange gestaucht. Hinzu kommt, daß die freie
Länge des Lochdorns mit zunehmender Länge der Rohrluppe
größer sein muß. Da der Durchmesser der Lochstange durch
den Innendurchmesser der Rohrluppe begrenzt ist und die
Lochstange aus Gründen der Kühlung häufig rohrförmig ausge
bildet ist, wird die Lochstange infolge ihrer verhältnis
mäßig geringen Knickfestigkeit während des Walzens erheb
lich zusammengedrückt. Wenn nun in der Schlußphase des
Lochens die axiale Belastung des Lochdorns beim Durchdrin
gen des Blockbodens plötzlich stark abnimmt und sich zudem
gleichzeitig die auf die Rohrluppe wirkende Walz- bzw.
Vorschubkraft wesentlich verringert, weil das vom Lochungs
teil der Schrägwalzen beaufschlagte Block- bzw. Rohrluppen
ende immer kürzer wird, bis das Blockende den Walzspalt
verlassen hat, kommt es plötzlich zu einer erheblichen Ent
lastung des Lochdorns. Diese Entlastung führt dazu, daß
sich der in der Schlußphase des Lochwalzens maximal zusam
mengedrückte Lochdorn entgegen der Walzrichtung wieder aus
dehnt. Diese Ausdehnung führt dazu, daß sich der Loch
dornstopfen in das Walzenkaliber hineinbewegt und sich der
Walzspalt somit verengt. Damit kann ein Festklemmen des
Rohrluppenendes im Walzspalt verbunden sein, oder es kommt
zu unerwünschten Ausstülpungen bzw. zu einer trompetenförmi
gen Ausbildung des Rohrluppenendes.
Um dem zu begegnen, ist es bekannt, den Lochdorn zurückzu
ziehen, sobald die Lochdornspitze den Blockboden durch
dringt. Das führt aber zwangsläufig zu einer Vergrößerung
des Walzspalts und damit zu einer größeren Wanddicke und
einem entsprechenden Materialverlust, da das verdickte Rohr
luppenende vor der Weiterverarbeitung in einem Streckwalz
werk abgetrennt werden muß.
Des weiteren ist die Stopfenlage im Walzenkaliber auch
abhängig von dem Verformungswiderstand des Blockmaterials,
der sich aus dessen Zusammensetzung, der Materialdichte und
der während des Lochwalzens abnehmenden Blocktemperatur er
gibt.
Bei einem anderen, aus der deutschen Offenlegungsschrift
33 28 269, bekannten Verfahren wird hingegen der Blockboden
beispielsweise durch Anbohren oder Ausschmelzen mit einer
Vertiefung versehen, so daß der Lochdorn in der Schlußphase
des Lochwalzens zunächst in diese Vertiefung eintritt und
sich demzufolge bei richtiger Dimensionierung der Vertie
fung ein trompetenförmiges Luppenende nicht mehr ergeben
kann. Dieses Verfahren erfordert jedoch für das Einbringen
der Vertiefung einen erheblichen apparativen Aufwand und
ist mit einem nicht unwesentlichen Materialverlust verbun
den. Hinzu kommt, daß die richtige Dimensionierung der
Vertiefung äußerst schwierig ist und es beim Einbringen der
Vertiefung durch Ausschmelzen beispielsweise im Lichtbogen
zu Werkstoffveränderungen kommen kann.
Im übrigen haftet den beiden vorerwähnten bekannten Verfah
ren der Nachteil an, daß sich Dimensionsänderungen des Loch
dorns und der Lochdornstange während des Walzens und damit
Änderungen des Walzspalts nicht ausgleichen lassen.
Ähnliche Probleme wie beim Lochwalzen ergeben sich auch bei
Aufweit- und Längswalzwerken, bei denen die Stopfenlage und
damit der Walzspalt ebenfalls dem Einfluß von Längen- und
Temperaturänderungen sowie der Werkstoffzusammensetzung un
terliegt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile
der herkömmlichen Hohlwalzverfahren zu vermeiden und insbe
sondere ein Verfahren zu schaffen, das eine über die Lup
pen- oder Rohrlänge gleichmäßige Wanddicke sowie einen ge
ringen Materialverlust am Rohrluppenende gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Ver
fahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Lage
des Walzdornstopfens in bezug auf die Walzen ständig gemes
sen und mit Hilfe einer Regelung eingestellt, insbesondere
konstant gehalten wird. Demgemäß wird der Walzdorn im Falle
einer Verkürzung der Dornstange in das Walzenkaliber hinein
bewegt. Umgekehrt wird der Walzdorn automatisch zurückge
zogen, wenn die Dornspitze den Blockboden durchdringt und
die axiale Belastung des Lochdorns abnimmt oder sich der
Walzspalt beim Aufweit- oder Längswalzen von Rohren verengt.
Die Lage des Dorns läßt sich erfindungsgemäß durch Messen
der auf die Dornstange wirkenden Längskraft beispielsweise
mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen an der Dornstange oder
dem Widerlager des Dorns bestimmen und unter Berücksichti
gung der empirisch festgestellten Federkennlinie des
Systems Walzwerk/Walzdorn im Hinblick auf einen konstanten
Walzspalt einstellen. Dazu kann bei einem erfindungsgemäßen
Walzwerk die Dornstange über ein bewegliches Widerlager an
der Kolbenstange eines doppelt wirkenden Anstellzylinders
abgestützt sein, der entsprechend der auf die Dornstange
wirkenden Längskraft unter Berücksichtigung der vorerwähn
ten Federkennlinie das Widerlager längs der Walzdornachse
verstellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Schrägwalzwerks zum Lochwalzen massiver
Rundblöcke des näheren erläutert.
Das erfindungsgemäße Schrägwalzwerk besteht aus zwei Walzen
1 mit schräg zueinander angeordneten Walzenachsen und einem
Lochdorn 2 mit einer Dornstange 3 und einem Stopfen 4. Der
Stopfen 4 befindet sich im Walzenkaliber und bildet zusam
men mit den drei Schrägwalzen 1 einen Walzspalt 5, durch
den der Rundblock 6 unter dem Einfluß von Schub- und Druck
kräften schraubenförmig hindurchgezogen wird.
Die Dornstange 3 wird von einem in Richtung der Stangen
längsachse 7 beweglichen Widerlager 8 gehalten, an dessen
rückwärtigem Ende die Kolbenstange 9 eines doppelt wirken
den Anstellzylinders 10 angreift, dessen Kolben 10 die Lage
des Stopfens 4 in bezug auf die Walzen bestimmt.
Jede Lageänderung des Stopfens 4 infolge einer sich ändern
den Dornbelastung oder einer Längenänderung des Dorns äu
ßert sich in einer Druckänderung im Inneren des Anstell
zylinders 10. Diese Druckänderung braucht zum Konstanthal
ten der Stopfenlage in bezug auf die Schrägwalzen 1 ledig
lich gemessen und in eine die Federkennlinie des Systems
Schrägwalzwerk/Lochdorn einschließlich Widerlager berück
sichtigende Stellbewegung des Kolbens 11 umgesetzt zu wer
den. Auf diese Weise läßt sich der Walzspalt 5 durch
fortlaufendes Nachstellen des Stopfens 4 konstant halten,
um Lageänderungen aufgrund der abnehmenden Walzguttempera
tur, der zunehmenden Rohrluppenlänge und der sich ändernden
Walzkräfte auszugleichen. Andererseits besteht aber auch
die Möglichkeit, durch eine entsprechende Druckbeaufschla
gung des Kolbens 11 mit einer willkürlichen Walzspaltände
rung zu walzen, um Rohrluppen mit über ihre Länge unter
schiedlicher Wanddicke herzustellen.
Die Erfindung läßt sich in gleicher Weise sowohl bei einem
Aufweitwalzwerk als auch beim Lochen von Rundblöcken durch
Längswalzen anwenden. In all diesen Fällen bestimmt die
Lage des Lochdornstopfens in bezug auf die jeweiligen Wal
zen den Walzspalt und damit die Wanddicke des aufgeweiteten
Rohrs bzw. der Rohrluppe.
Claims (3)
1. Verfahren zum Hohlwalzen, bei dem das Walzgut über den
Stopfen eines Walzdorns gewalzt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lage des Walzdornstopfens in bezug
auf die Walzen ständig gemessen und mit Hilfe einer
Regelung eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Längskraft der Dornstange gemessen und die Stopfen
lage unter Berücksichtigung der Federkennlinie des
Systems Walzwerk/Dorn eingestellt wird.
3. Schrägwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach
den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dornstange (3) über ein bewegliches Widerlager (8)
an der Kolbenstange (9) eines doppelt wirkenden An
stellzylinders (10) abgestützt ist.
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