DE3702066A1 - Kaltwalzwerk fuer grosse rohre - Google Patents
Kaltwalzwerk fuer grosse rohreInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kaltwalzwerk für Großrohre,
insbesondere dünnwandige Großrohre.
Die Kaltwalztechnik für nahtlose Rohre wurde in den dreißiger
Jahren entwickelt. Im Jahre 1931 erhielt die American Tube
Company ein Patent für ein "Rockright mill for cold tube
rolling". In den letzten fünfzig Jahren wurde die
Kaltwalztechnologie für Rohre intensiv weiterentwickelt.
Wenn auch die Rohrwalzwerke von Rockright größer und größer
wurden und ihr Bau immer komplizierter und ihre automatische
Steuerung umfangreicher wurden, änderte sich die grundlegende
Technologie nicht wesentlich. Bei der Herstellung von
dünnwandigen nahtlosen Rohren mit großem Durchmesser ist es
schwierig, Rockright-Rohrwalzwerke zu verwenden, und zwar
wegen ihrer technologischen Merkmale des hin- und hergehenden
Walzvorganges. Im Zusammenhang mit der Weiterentwicklung der
Raumfahrt, der Luftfahrt, des Schiffbaues und der chemischen
Industrie wurden dünnwandige kaltgewalzte nahtlose Rohre mit
großen Durchmesser immer mehr erforderlich und viele Länder
unternehmen zur Zeit alles, um ein industriell verwertbares
Verfahren zu entwickeln, um derartige kaltgewalzte dünnwandige
nahtlose Rohre mit großem Durchmesser herstellen zu können.
Zur Herstellung dünnwandiger Großrohre bedient man sich zur
Zeit der Rockright-Rohrwalzwerke, Ziehbänken oder
Schleppzangenbänken und gesteuerter umlaufender Walzwerke.
Für dünnwandige Rohre mit größerem Durchmesser werden die
letztgenannten Walzwerke verwendet und die Verformungs
Technologie eines umlaufenden Walzwerkes entspricht der
Arbeitstechnik von Walzen für Drehmaschinen. Da die Walzen
bei einem umlaufenden Walzwerk jedoch nur einen sehr kleinen
Verformungsbereich liefern und keine Spannkraft zur Verfügung
steht, muß eine Extrakraft in axialer Richtung mit großer
Stärke angewendet werden, um den Rohrrohling oder das
Mutterrohr durch den Verformungsbereich hindurchzubringen.
Daher sind bei diesen Verfahren Spirallinien an der
Rohroberfläche unvermeidbar und die Rohlinge benötigen
gewisse spezielle Vorbereitungen. Die Nachteile der
vorgenannten Verfahren bestehen darin, daß hierfür sehr
schwere Maschinen zum Einsatz kommen müssen, daß die
Produktivität recht gering ist und daß die Qualität des
Fertigproduktes nicht groß ist. Daher konnten bis jetzt
dünnwandige kaltgewalzte nahtlose Rohre mit großen Durchmesser
nur durch warmgewalzte Rohre ersetzt werden.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein
Kaltwalzwerk für die industrielle Herstellung von
dünnwandigen Großrohren zu schaffen, welches einen
einfachen Aufbau besitzt, leicht einzustellen ist, eine
hohe Produktivität ergibt und Produkte in guter Qualität
liefert.
Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes Kaltwalzwerk für
Großrohre, insbesondere dünnwandige Großrohre im wesentlichen
durch ein Maschinengerüst mit Gleitbahn, einen Antriebsmotor,
eine in Lagerböcken gelagerte Hauptwelle, eine Antriebswelle,
einen auf dem Maschinengerüst montierten, kraftschlüssig mit
der Antriebswelle verbundenen Matrizenkopf mit darin
montierter Ringmatrize, welche mit dem Matrizenkopf längs
der Gleitbahn axial bewegbar ist, um Wandstärke und
Durchmesser des fertigen Rohres einzustellen, wobei die
Innenfläche der Matrize im wesentlichen konisch ist, daß
auf einem Maschinenkopf drei oder mehr Walzenständer mit
darin montierten Arbeitswalzen gleichmäßig auf dem Umfang
rund um die Walzmittellinie derart angeordnet sind, daß
die Walzenachsen die Walzmittellinie im Raum unter einem
Winkel β, dem sogenannten Schrägwalzwinkel schneiden, daß
außerdem auf dem Maschinenkopf ein axial bewegbarer
Einstellkonus sowie ein Satz von Ausgleichsfedern montiert
sind, wodurch die axiale Position der Walzen in Bezug auf
die Walzmittellinie einstellbar ist, um den Rohrrohling in
den Zwischenraum zwischen Maschinenkopf und Matrize einführen
zu können und/oder die Wandstärke des Fertigrohres einzustellen.
Das erfindungsgemäße Kaltwalzwerk wird als Kalt-Schrägwalzwerk
mit innenliegenden Arbeitswalzen bezeichnet. Es verändert die
gegenseitige Bewegung und die gegenseitige Lage zwischen den
Walzen und dem Rohling auf dem herkömmlichen Schrägwalzwerk
und kann daher dünnwandige Rohre mit großem Durchmesser
effektiv walzen. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen
Kaltwalzwerkes können dünnwandige Großrohre mit hohem
Nutzeffekt kaltgewalzt werden, und zwar bei geringen
Produktionskosten und bei guter Produktqualität.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den
beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert; es zeigt
Fig. 1 das Aufbauprinzip eines erfindungsgemäßen Kalt-
Schrägwalzwerkes mit innenliegenden Arbeitswalzen
für Großrohre in schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
in schematischer Darstellung;
Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Maschinenkopf und die
Ringmatrize des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2;
Fig. 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung in schematischer Darstellung; und
Fig. 5 den Arbeitsablaufplan bei industrieller Fertigung
von dünnwandigen Großrohren mittels des
erfindungsgemäßen Kaltwalzwerkes.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Kalt-Schrägwalzwerkes mit
innenliegenden Arbeitswalzen für Großrohre ist in Fig. 1
dargestellt. Eine feststehende Ringmatrize 2 besitzt eine
konische Innenfläche G, welche die Arbeitsfläche für das
Rohrwalzen bildet und deren Anzug R etwa 1-6° beträgt.
Innerhalb des Rohlings 1 befindet sich ein umlaufender
Maschinenkopf 4, welcher drei oder mehr Planetenwalzen 3
trägt, welche gleichmäßig auf dem Umfang rund um die
Walzmittellinie bzw. die Achse des Maschinenkopfes angeordnet
sind. Jede Walzenfläche umfaßt zwei Arbeitszonen, und zwar
eine Zone A als kreisrunde Kegelfläche mit einem Kegelwinkel α
von annähernd 0-20° und eine Zone B als Profilfläche, welche
tangential zur konischen Innenfläche der Ringmatrize 2
verläuft. Wenn der Rohling in der Zone A gewalzt wird, läuft
er durch die Aufweitzone C und die Verformungszone D, während
er in der Zone B die Glättwalzzone E und die Rundwalzzone F
durchläuft. Die Mittellinien aller Walzen schneiden im Raum
die Walzmittellinie und bilden mit derselben einen Winkel β.
Um das Schrägwalzen durchführen zu können, beträgt der Winkel
β normalerweise 1-15°. Wie Fig. 1 zeigt, läßt derMaschinenkopf
4 die Planetenwalzen in der Richtung H umlaufen, und wenn die
umlaufenden Walzen die Innenfläche des Rohlings berühren,
bildet sich an der Berührungsstelle der Walze mit dem Rohling
infolge der Einschnürung der feststehenden Ringmatrize eine
augenblickliche Umfangsgeschwindigkeit mit dem Mittelpunkt I
in Umfangsrichtung. Dadurch erhält jede Walze eine Drehung J
und erzeugt eine Axialgeschwindigkeit und eine Axial-
Reibungskraft, was die Hauptbedingung für das Schrägwalzen
von Rohren liefert. Daneben liefert während des Walzens die
konische Innenfläche G der Ringmatrize 2 auch eine axiale
Walzkraft. Unter der Wirkung dieser beiden Faktoren ergibt
sich für den Rohling eine Axialbewegung und eine axiale
Dehnung, sodaß ein Rohr 5 ausgewalzt werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Horizontal-Kalt-
Schrägwalzwerkes gemäß der Erfindung zeigt Fig. 2. Mit diesem
Kaltwalzwerk können dünnwandige Rohre mit einem Durchmesser
von 200-600 mm ausgewalzt werden. Wie die Figur zeigt, kann
die Antriebskraft für ein derartiges Walzwerk von einem
Hydraulikmotor 7 geliefert werden oder es kann auch ein
normaler Elektromotor verwendet werden. Der Antriebsmotor
ist mit der Antriebswelle 9 über die Hauptwelle 8 verbunden
und der Maschinenkopf 4 sitzt auf der Antriebswelle 9 (siehe
Fig. 1 und 3). Der Maschinenkopf wird vom Antriebsmotor über
die Hauptwelle 8 und die Antriebswelle 9 angetrieben, und
die Walzen 3 auf dem Maschinenkopf können auf einen kleineren
Abstand von der Walzmittellinie eingestellt werden, damit der
Rohling in die Ringmatrize 2 eingeführt werden kann. Die
Walzen können außerdem radial auf ihre genaue Walzposition
eingestellt werden, um das Rohr auszuwalzen. Der Matrizenkopf
11 mit der Ringmatrize 2 ist auf dem Maschinengerüst 13
montiert. Die Axialposition der Ringmatrize 2 kann durch
einen Spindelmechanismus eingestellt werden. Eine Vordrück-
Einrichtung 12, welche von einem Hydraulikzylinder betätigt
wird, ist auf dem Maschinengerüst 13 montiert und wird
eingesetzt, um den Rohling 1 in Kontakt mit den Walzen und
der Ringmatrize 2 zu drücken und den Schrägwalzvorgang mit
innenliegenden Planetenwalzen in Gang zu setzen. Danach ist
keine weitere Durchschubkraft mehr erforderlich, bis das
ausgewalzte Rohr 5 automatisch aus dem Walzwerk ausgeworfen
wird. Beim Walzen von sehr dünnwandigen Rohren wird eine
Spanneinrichtung 12 auf der Maschine vorgesehen, welche von
einem Hydraulikzylinder betätigt wird. Bei Verwendung dieser
Spann- oder Zugeinrichtung kann das Rohr unter Spannung gewalzt
werden, um den Walzvorgang stabil zu halten und ein gerades
Rohr zu erhalten. Die Spanneinrichtung besitzt sechs normale
Spannklauen. Unter normalen Bedingungen ist diese
Spanneinrichtung allerdings nicht erforderlich, es sei denn,
daß Rohre mit sehr dünnen Wandungen gewalzt werden sollen.
Die Vordrückeinrichtung 10 und die Spanneinrichtung 12 können
axial längs der Gleitbahn des Maschinengerüstes 13 bewegt
werden. Der Rohling 1 wird von rechts nach links zwischen den
Matrizenkopf 11 und die Spanneinrichtung 12 in die Position
eingebracht, an welcher das Walzen beginnt. Während des
Walzvorganges bewegt sich der Rohling 1 in Richtung des
Pfeiles M in Fig. 1 und 2.
Der Maschinenkopf und die Ringmatrize des bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Teilschnitt in
Fig. 3 dargestellt. Die Welle 9 wird zur Übertragung der
Wälzkraft verwendet und ein Verbindungsflansch 15 ist auf
der Welle vorgesehen und mit Bolzen und Flachkeilen oder
anderen Organen befestigt. Der Maschinenkopf 19 ist am
Verbindungsflansch durch die Sicherungsmutter 19 gesichert
und wird von der Antriebswelle 9 durch zwei radiale Flachkeile
16 oder irgendeine andere geeignete Einrichtung angetrieben.
Auf dem Verbindungsflansch 15 ist ein Hydraulikzylinder 14
montiert, welcher einen Einstellkonus 18 in Axialrichtung
vorschiebt. Am Maschinenkopf 19 sind drei oder mehr Gehäuse
oder Sockel 20 vorgesehen, in deren jedem eine Walze 3 montiert
ist. Die Walze 3 ist in ihrem Sockel durch eine Walzenwelle 21
und Lager abgestützt. Ein Satz von Ausgleichfedern 22 ist auf
dem Deckel des Maschinenkopfes 23 vorgesehen, um die
Walzengehäuse oder Sockel auszugleichen. Die Arbeitsposition
der Walzengehäuse kann durch Bewegung des Einstellkonus 18
über den Hydraulikzylinder 14 verändert werden und die Walzen
3 in den Gehäusen 20 können auf ihre kleinste Axialposition
längs der Walzmittellinie eingestellt werden, sodaß sie einen
kleineren Abstand von dieser Mittellinie haben, damit der
Rohling 1 in die Ringmatrize 2 eingeführt werden kann. Die
Walzen 3 in den Gehäusen 20 können auch auf ihre Walzposition
eingestellt werden, um die Wandstärke der gewalzten Rohre
vorher einzustellen. Die Konizität des Einstellkonus 18 beträgt
1 : 3 bis 1 : 5, wobei es sich um eine Pyramide oder einen
Kreiskegel handeln kann. Die Ringmatrize 2 kann sich mit dem
Matrizenkopf 11 längs der Walzmittellinie unter dem Antrieb
des Spindelmechanismus bewegen, um den Zwischenraum zwischen
der konischen Innenfläche G der Ringmatrize 2 und den Walzen 3
zu verändern, was der Eineinstellung der Wandstärke und des
Außendurchmessers der gewalzten Rohre gleichkommt. Der Rohling
1 wird durch die Ringmatrize 2 und die Walzen 3 zu einem Rohr
5 gewalzt und die Oberflächenglätte der Rohre kann ∇ 7 oder
∇ 8 betragen, während ihr Durchmesser etwas größer ist als
der des Rohlings 1.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in
Vertikalausführung ist in Fig. 4 dargestellt. In einem
derartigen Kaltwalzwerk können dünnwandige Rohre mit
Durchmessern von 400-2000 mm oder darüber gewalzt werden.
Das Prinzip und der Aufbau der Vertikalausführung sind im
Grunde die gleichen wie bei der Horizontalausführung. Die
Antriebskraft liefert ein Hydraulikmotor 24 oder ein
Elektromotor und der Antriebsmotor ist mit der Antriebswelle
24 über eine Hauptwelle und ein Spannfutter 26 verbunden. Am
Spannfutter 26 ist ein Spindelmechanismus 25 vorgesehen, um
die vertikale Position der Antriebswelle 27 zu verändern. Die
Ausbildung der nicht dargestellten Ringmatrize und des
ebenfalls nicht dargestellten Maschinenkopfes sind die gleichen
wie bei der Horizontalausführung des Kaltwalzwerkes. Der
Maschinenkopf sitzt auf der Antriebswelle 27 und trägt drei
oder mehr Walzengehäuse, in denen jeweils eine Walze sitzt.
Der Antriebsmotor treibt den Maschinenkopf über die Hauptwelle
und die Antriebswelle. Eine nicht dargestellte Ringmatrize
sitzt im Matrizenkopf 29, welcher seinerseits auf der
Grundplatte fest montiert ist, während zwei Hydraulikzylinder
eine Vordrückeinrichtung 28 antreiben, welche sich längs der
Walzmittellinie bewegen kann. Um den Rohling 1 mit der
Ringmatrize in Berührung zu bringen und den Walzvorgang für
ein Rohr 5 in Gang zu setzen, ist nur eine geringe Druckkraft
erforderlich. Beim Walzen von sehr dünnwandigen Rohren ist
eine spezielle Spanneinrichtung 30 vorgesehen. Diese
Spanneinrichtung wird durch zwei Hydraulikzylinder betätigt,
sodaß sie sich längs der Walzmittellinie bewegen kann, und
sie wird verwendet, um den Walzvorgang stabil zu halten und
gerade Rohre zu erhalten, ebenso wie dies bei der
Horizontalausführung vorgesehen ist. Das Maschinengerüst der
Vertikalausführung besteht aus einem Satz von zylindrischen
Teilen 31. Der Rohling wird von oben her zwischen die
Spanneinrichtung 30 und dem Matrizenkopf 29 eingeführt.
Während des Walzvorganges bewegt sich der Rohling in Richtung
des Pfeiles N in Fig. 4.
Das erfindungsgemäße Kaltwalzwerk für Großrohre kann als
Schrägwalzwerk mit innenliegenden Planetenwalzen arbeiten,
sodaß sich mit ihm dünnwandige Rohre im Durchmesser von
200-2000 mm oder darüber walzen lassen. Außerdem kann mit
ihm mit bemerkenswert hoher Geschwindigkeit gewalzt werden,
sodaß es die Produktivität beim Kaltwalzen von nahtlosen
Rohren erhöht. Außerdem hat das erfindungsgemäße Schräg-
Walzwerk mit innenliegenden Planetenwalzen für Großrohre
gewisse Vorteile wie beispielsweise einen einfachen Aufbau,
bequeme Einstellbarkeit, Leichtigkeit der Automatisierung,
bessere Produktqualität und geringe Herstellungskosten. Mit
dem erfindungsgemäßen Schrägwalzwerk mit innenliegenden
Arbeitswalzen können auch andere Rohre als Stahl- und
Stahllegierungsrohre beispielsweise Rohre aus Kupfer,
Aluminium, Titan und anderen Nichteisenmetallen hergestellt
werden. Sowohl warmgewalzte Hülsen wie geschweißte Rohre
können als Mutterrohre oder Rohrrohlinge verwendet werden,
um kaltgewalzte nahtlose Rohre herzustellen. Vor dem Walzen
ist keine Spezialbehandlung der Rohlinge erforderlich.
Auf der Basis des erfindungsgemäßen Kalt-Schrägwalzwerkes mit
innenliegenden Arbeitswalzen kann eine vollständige
Fertigungsstraße für dünnwandige Großrohre aufgebaut werden.
Der Arbeitsablaufplan der industriellen Fertigung von
dünnwandigen Großrohren ist in Fig. 5 dargestellt. Warmgewalzte
nahtlose Rohre 32 oder aufgewickelte Blechbänder 33 können als
Rohmaterial verwendet werden. Nach dem Abschneiden der
entsprechenden Blechlänge in 34 und Anschleifen der Kanten
in 35 wird das Blech zu einem Rohr 36 gebogen und dann außen
in 37 und innen in 38 zusammengeschweißt. Nach dem Nacharbeiten
in 39 wird es zu einem geschweißten Rohr. Nahtlose Rohre und
geschweißte Rohre werden in einem Wärmebehandlungsofen 40
geglüht und dann in 41 gebeizt und in 42 neutralisiert und
gespült. Anschließend werden die Rohre auf dem
erfindungsgemäßen Kalt-Schrägwalzwerk 43 mit innenliegenden
Arbeitswalzen gewalzt. Die gewalzten Rohre werden in 44
beschnitten und dann nochmals mehrmals gewalzt. Nach
abschließender Inspektion in 45 werden die Rohre verpackt
und dem Lager 46 zugeführt.
Claims (11)
1. Kaltwalzwerk oder Kalt-Schrägwalzwerk mit innenliegenden
Arbeitswalzen für Großrohre, insbesondere dünnwandige Großrohre,
gekennzeichnet durch ein Maschinengerüst
(13) mit Gleitbahn, einen Antriebsmotor (7), eine in Lagerböcken
gelagerte Hauptwelle (8), eine Antriebswelle (9), einen auf dem
Maschinengerüst montierten, kraftschlüssig mit der Antriebswelle
verbundenen Matrizenkopf (11) mit darin montierter Ringmatrize
(2), welche mit dem Matrizenkopf längs der Gleitbahn axial
bewegbar ist, um Wandstärke und Durchmesser des fertigen
Rohres einzustellen, wobei die Innenfläche der Matrize im
wesentlichen konisch ist, daß auf einem Maschinenkopf (4)
drei oder mehr Walzenständer (20) mit darin montierten
Arbeitswalzen (3) gleichmäßig auf dem Umfang rund um die
Walzmittellinie derart angeordnet sind, daß die Walzenachsen
die Walzmittellinie im Raum unter einem Winkel β, dem
sogenannten Schrägwalzwinkel schneiden, daß außerdem auf dem
Maschinenkopf ein axial bewegbarer Einstellkonus (18) sowie
ein Satz von Ausgleichsfedern (22) montiert sind, wodurch die
axiale Position der Walzen in Bezug auf die Walzmittellinie
einstellbar ist, um den Rohrrohling (1) in den Zwischenraum
zwischen Maschinenkopf und Matrize einführen zu können und/oder
die Wandstärke des Fertigrohres einzustellen.
2. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schrägwalzwinkel β annähernd 1-15° beträgt.
3. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anzug der konischen Innenfläche der Matrize (2) etwa 1-6°
beträgt.
4. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Konizität des Einstellkonus (18) 1 : 3 bzw. 1 : 5 beträgt.
5. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Walzenoberfläche zwei Bereiche umfaßt, und zwar einen
Bereich A mit konischer Oberfläche und einen Bereich B mit zur
konischen Innenfläche der Matrize (2) tangential verlaufender
konvexer Oberfläche.
6. Kaltwalzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kegelwinkel α des Bereiches A etwa 0-20° beträgt.
7. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Einstellung des Matrizenkopfes (11) ein Spindelmechanismus
oder ein hydraulischer Mechanismus vorgesehen ist.
8. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Vordrückeinrichtung (10) vorgesehen ist, durch welche
der Rohrrohling (1) mit der Ringmatrize (2) in Kontakt bringbar
ist und dadurch der Walzvorgang in Gang setzbar ist.
9. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Walzen von sehr dünnwandigen Rohren eine Streckeinrichtung
(12) vorgesehen ist, durch welche der Walzvorgang stabil
haltbar ist und ein gerades Fertigrohr herstellbar ist.
10. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Walzwerk horizontal ausgebildet ist.
11. Kaltwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Walzwerk vertikal ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873702066 DE3702066A1 (de) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | Kaltwalzwerk fuer grosse rohre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873702066 DE3702066A1 (de) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | Kaltwalzwerk fuer grosse rohre |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3702066A1 true DE3702066A1 (de) | 1988-08-04 |
Family
ID=6319465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873702066 Withdrawn DE3702066A1 (de) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | Kaltwalzwerk fuer grosse rohre |
Country Status (1)
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