DE3601693A1 - Walzstrasse zum streckreduzieren von rohren - Google Patents

Description

In Walzstraßen zum Streckreduzieren von Rohren wird durch die Kalibrierung der Walzen der in Linie dicht hintereinander angeordneten Walzgerüste eine definierte Durchmesserreduktion des Walzgutes bewirkt. Zusätzlich wird eine gezielte Beeinflussung von Streckung und Wanddickenänderung des Rohres durch entsprechende Ab­ stufungen der Walzendrehzahlen in den Gerüsten er­ reicht, indem zusätzliche axiale Spannungen im Walzgut induziert werden. Die Verteilung der Drehzahlwerte von Gerüst zu Gerüst, die maßgebend ist für die axiale und tangentiale Umformung des Rohres, wird durch die sogen. Drehzahlkurve festgelegt. Als Drehzahlverhältnis be­ zeichnet man das Verhältnis der Walzendrehzahl eines Gerüstes zur Walzendrehzahl des entgegen der Walzrich­ tung nächststehenden Gerüstes. Eine große Steigung der Drehzahlkurve bzw. ein großes Drehzahlverhältnis be­ deutet eine hohe Streckung und damit verbunden eine ge­ ringe Wanddickenzunahme bzw. eine große Wanddickenre­ duktion des Walzgutes.

Für die Gestaltung des Streckreduzierprozesses sind einerseits die Möglichkeiten bei der Wahl der stati­ schen Drehzahleinstellwerte für den stationären Be­ triebszustand entscheidend, andererseits ist die Flexi­ bilität bei der dynamischen Regelung der Walzendrehzah­ len für die instationären Walzphasen (Rohrein- und Rohrauslauf) insbesondere dann von Bedeutung, wenn zur Ausbringensverbesserung eine Dickendenbeeinflussung durchgeführt werden soll.

Die Möglichkeiten der Drehzahleinstellung und -verände­ rung sind sehr unterschiedlich bei den bekannten, in Streckreduzierwalzstraßen eingesetzten Antriebssys­ temen. Sie sind vergleichsweise groß bei Einzelantrieb der Walzgerüste mit individueller Regelbarkeit der Walzdrehzahlen in jedem Gerüst; sie sind relativ gering bei gemeinsamem Antrieb und gemeinsamer Drehzahlver­ stellung von in Gruppen zusammengefaßten Gerüsten. Eine solche Gruppenanordnung bringt jedoch den Vorteil eines geringeren Aufwandes an Antriebs- und Regelungsele­ menten mit sich.

In Gerüstgruppen angetriebene und regelbare Streckredu­ zierwalzstraßen sind bekannt, z.B. aus der DE-PS 30 28 210. In der hierin beschriebenen Walzstraße treibt ein sogen. Grundmotor über eine gemeinsame Welle alle Walz­ gerüste an, während jede Gerüstgruppe zusätzlich mittels Summierungsgetriebe auch noch von einem sogen. Zusatzmotor angetrieben wird. Mittels des Summierungs­ getriebes werden die Drehzahl des Grundmotors (Grund­ drehzahl) und die Drehzahl der Zusatzmotoren (Zusatz­ drehzahlen) zusammengefaßt. Allen diesen bekannten, in Gruppen angetriebenen Walzstraßen mit variablen Dreh­ zahlverhältnissen gemeinsam ist die feste mechanische Verbindung aller Walzgerüste durch mindestens eine gemeinsame Antriebswelle, die Drehmoment und Drehzahl des Grundmotors über Getriebestufen an alle Gerüste der Walzstraße überträgt.

Nachteil dieser Antriebsart ist ihre Eigenschaft, daß bei Drehzahländerung des Grundmotors die Walzendrehzah­ len in allen Gerüsten der Walzstraße gleichzeitig ver­ ändert werden und daß demzufolge lediglich die Zusatz­ antriebe benutzt werden können, um die Drehzahlverhält­ nisse in der Walzstraße partiell zu verändern. Die Ver­ änderung der Walzendrehzahlen allein durch Drehzahlän­ derung der Zusatzmotoren ist aber z.B. dann nicht aus­ reichend, wenn neben ein Änderung der Drehzahlverhält­ nisse, die die Streckung des Walzgutes beeinflussen, gleichzeitig bestimmte Geschwindigkeitsbedingungen er­ füllt werden sollen, wie z.B. konstante Ein- und/oder Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes. In der bekannten Streckreduzierwalzstraße nach DE-PS 30 28 210 ist es also nicht möglich, die Drehzahlverhältnisse partiell (gruppenweise) zu verändern und gleichzeitig bestimmte, z.B. durch vor- und/oder nachgeschaltete Aggregate festgelegte Geschwindigkeitsbedingungen zu erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walz­ straße zum Streckreduzieren von Rohren zu schaffen, die einerseits durch Anwendung von Gruppenantrieben einen geringen Aufwand an Antriebs- und Regelungsaggregaten erfordert und andererseits die nötige Flexibilität bietet, um gleichzeitig die Drehzahlverhältnisse und Walzgeschwindigkeiten partiell in der Walzstraße zu ver­ ändern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, die Gerüste der Walzstraße in mechanisch von­ einander unabhängige Gruppen von jeweils mehreren be­ nachbarten Gerüsten zusammenzufassen, wobei jede Gruppe von zwei Motoren angetrieben wird, deren Drehzahlen mittels Summierungsgetriebe zu Walzendrehzahlen mit va­ riablen Drehzahlverhältnissen kombiniert werden. Die einzelnen Gerüstgruppen sind hierbei im Antriebssystem mechanisch vollkommen unabhängig voneinander. Die Ver­ bindung und Abstimmung der Gerüstgruppen, z.B. zur Er­ zeugung stetiger Drehzahlkurven - auch bei dynamischer Belastung einzelner Gruppen -, kann allein durch elek­ trische und elektronische Kopplung der Antriebsmotoren erfolgen.

In der beigefügten Zeichnung 1 ist ein Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Walzstraße schematisch wiedergegeben. Das hierzu gezeigte Beispiel läßt eine Walzstraße erkennen, deren Gerüste in zwei Gruppen zu­ sammengefaßt sind. Eine einlaufseitig angeordnete Gerüstgruppe (1) wird über das Summierungsgetriebe (2) von zwei in der Drehzahl regelbaren Motoren (3) und (4) angetrieben. Eine auslaufseitig angeordnete Gerüst­ gruppe (1′) wird über das Summierungsgetriebe (2′) von zwei Motoren (3′) und (4′) angetrieben, die ebenfalls in der Drehzahl regelbar sind. Die Getriebe (2) und (2′) besitzen keine mechanische Verbindung, insbeson­ dere keine gemeinsame Antriebswelle.

Die Abstimmung der Drehzahlen der Motoren (3), (4), (3′) und (4′) zur Erzeugung und Variation stetiger Drehzahlkurven für den stationären Betriebszustand, so­ wie zur Kompensation dynamischer Laständerungen während der instationären Walzphasen erfolgt durch elektrische Kopplung der Motoren und mit Hilfe bekannter Steuer­ und Regelungseinrichtungen.

Die Kopplung der Gerüstgruppen kann daher auf einfache Weise und schnell aufgehoben werden, wenn die Drehzahl­ verhältnisse und die Walzgutgeschwindigkeit partiell durch Änderung der Drehzahlen beider Motoren einer Ge­ rüstgruppe beeinflußt werden sollen. Der dargelegte Sachverhalt soll im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen 2 und 3 erläutert werden. In der Zeichnung 2 sind schematisch die Einstell- und Verstellmöglich­ keiten der Drehzahlen anhand von Drehzahlkurven für eine vorteilhafte Ausführung einer Streckreduzierwalz­ straße gemäß der Erfindung dargestellt. In diesem Aus­ führungsbeispiel sind die Getriebeübersetzungen so ge­ wählt, daß in den Summierungsgetrieben beider Gerüst­ gruppen Drehzahlen gleichen Vorzeichens zusammengefaßt werden. Eine Umkehrung der Drehrichtung eines Motors ist - entgegen dem bisherigen Stand der Technik - für diese Antriebsart nicht erforderlich. Die Einstellung und Veränderung von Drehzahlverhältnissen zur Erzeugung einer bestimmten Walzgutstreckung wird vorgenommen durch Veränderung der Drehzahlen der Zusatzmotoren (4) und (4′) nach Zeichnung 1 in entgegengesetzter Rich­ tung. So wird z.B. zur Vergrößerung der Drehzahlver­ hältnisse und damit zur Erhöhung der Streckung des Walzgutes im stationären Betriebszustand der Zusatz­ motor der einlaufseitig angeordneten Gerüstgruppe in der Drehzahl abgesenkt, während der Zusatzmotor der auslaufseitigen Gerüstgruppe in seiner Drehzahl erhöht wird.

Die Notwendigkeit zur vollständigen Entkopplung der Gerüstgruppen soll an dem in Zeichnung 3 skizzierten Beispiel einer Drehzahlveränderung zur Dickendenbeein­ flussung veranschaulicht werden. Als Geschwindigkeits­ bedingungen wurde dem hier dargestellten Beispiel zu­ grunde gelegt, daß die Walzendrehzahl im einlaufseitig ersten Walzgerüst und die im auslaufseitig letzten Walzgerüst während des gesamten Walzvorganges konstant sein sollen. In dem hier wiedergegebenen, für die Dickendenbeeinflussung vorteilhaften Ausführung der er­ findungsgemäßen Walzstraße, wird das vordere Rohrende in der einlaufseitigen Gerüstgruppe und das hintere Rohr­ ende in beiden Gerüstgruppen mit gegenüber den statio­ nären Umformbedingungen erhöhten Drehzahlverhältnissen gewalzt. Zur Veränderung der Drehzahlverhältnisse werden jeweils beide Motoren einer Gerüstgruppe in ihren Drehzahlen verstellt. Aus diesem Grunde kann im dargestellten Beispiel die Drehzahlenverstellung zur Beeinflussung des einlaufenden vorderen Rohrendes schon zu dem Zeitpunkt beginnen, zu dem sich das hintere Ende des vorausgehenden Rohres noch in der Walzstraße befin­ det und lediglich die einlaufseitige Gruppe verlassen hat. Der Einlaufvorgang des nächstfolgenden Rohres kann beginnen, sobald die Drehzahlen der Antriebsmotoren der einlaufseitigen Gerüstgruppe ihren Sollwert für die Um­ formung des vorderen Rohrendes entsprechen. Erst bei Eintritt des vorderen Rohrendes in die auslaufseitige Gerüstgruppe müssen die Drehzahlen der Antriebsmotoren dieser Gruppe ihre Sollwerte für den stationären Be­ triebszustand wieder erreicht haben.

Bei gemeinsamem Grundantrieb aller Walzgerüste kann da­ gegen die Drehzahlverstellung zur Beeinflussung des einlaufenden vorderen Rohrendes erst dann erfolgen, wenn das hintere Ende des vorausgehenden Rohres die Walzstraße verlassen und die Drehzahl des Grundmotors wieder seinem Drehzahlsollwert für den Rohreinlauf ent­ spricht. In diesem Fall muß also der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Rohre wesentlich größer und somit die Produktionsleistung dementsprechend geringer sein als im erstbeschriebenen Beispiel gemäß der Erfin­ dung. Die Taktzeit kann, wie aus den dargelegten Bei­ spielen zu erkennen ist, um so mehr verkürzt werden, je größer die Zahl der voneinander unabhängigen Gerüst­ gruppen ist, in die die Walzstraße unterteilt wird. In der Praxis reicht jedoch im allgemeinen die Aufteilung in zwei Gerüstgruppen aus, um bei einer ausreichend hohen Walzleistung eine effektive Dickendenbeeinflus­ sung zu ermöglichen.

Claims (3)

1. Walzstraße zum Streckreduzieren von Rohren mit mehreren, in Linie dicht hintereinander angeordneten Walzgerüsten, die jeweils von mindestens zwei Motoren über ein Summierungsgetriebe angetrieben werden und die in mindestens zwei Gruppen benachbarter Walzgerüste zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gerüstgruppen (1, 1′) mechanisch vollständig voneinander getrennt angetrieben werden und eine Ab­ stimmung der Walzendrehzahlen zwischen den Gruppen durch die Steuerung der Antriebsmotoren (3, 4, 3′, 4′) erfolgt.

2. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverhältnisse in der oder den einlaufsei­ tigen Gerüstgruppe(n) (1) durch Erhöhung der Zusatzdreh­ zahl(en) verkleinert und die Drehzahlverhältnisse in der oder den auslaufseitigen Gerüstgruppe(n) (1′) durch Erhöhung der Zusatzdrehzahl(en) vergrößert werden.

3. Walzstraße nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverhältnisse in einzelnen oder allen Gerüstgruppen erhöht (verkleinert) werden, wenn Walzgut­ abschnitte mit einer den Sollwert überschreitender (unterschreitender) Wanddicke diese Gerüstgruppen passieren, so daß jeweils eine möglichst nahe am Sollwert liegende Wanddicke des Walzgutes erzeugt wird.