DE4340813C2 - Verwendung einer Wärmvorrichtung für Schmiermittel und einer Schmiervorrichtung zur Schmierung von Innenwerkzeugen in Rohrwalzstraßen - Google Patents

Description

Die weltweite Zunahme der Rohrwalzkapazität hat dazu geführt, daß zunehmend Spezialprogramme gefahren werden müssen. Diese Spezialisierung bedeutet zum einen eine Erhöhung der Anzahl unterschiedlicher Walzlose (gleiche Abmessungen, gleicher Werkstoff), zum anderen eine Verringerung der Anzahl der zu walzenden Rohre innerhalb eines Walzloses. Bei Rohrkontistraßen wird als Hauptstreckaggregat eine Rohrkontistaffel eingesetzt. Die Gerüste dieser Walzstaffel sind im Regelfall Duo-Gerüste, welche um 90 Grad zueinander versetzt mit geringstmöglichem Abstand hintereinander aufgebaut sind. Das Strecken des einlaufenden Hohlblockes geschieht über ein zylindrisches Innenwerkzeug die sogenannte Dornstange. Erzeugt wird ein Mutterrohr, welches anschließend in einem Streck- oder Maßreduzierwalzwerk ohne Innenwerkzeug auf die Fertigrohrabmessung gewalzt wird. Aus Kostengründen ist nicht jeder Kontirohrwanddicke eine Dornstange zugeordnet. Die Abweichung der zu walzenden Wanddicke zu derjenigen, für die die Dornstange ideal paßt, wird durch ein Auf- oder Zufahren der Walzgerüste ausgeglichen.

Dadurch stellen sich Wanddickeneinseitigkeiten ein, die ab einer gewissen Größenordnung nicht mehr tolerabel sind. Deswegen sind die Dornstangensätze im Durchmesser eng gestuft (z. B. 1,5 bis 3 mm bei einem Dornstangendurchmesserbereich zwischen 100 und 200 mm). Unter den eingangs genannten Bedingungen der häufigen Abmessungswechsel und der kleinen Losgrößen muß somit sehr oft von einen Dornstangensatz auf einen anderen gewechselt werden.

Damit der zu walzende Hohlblock nach dem Einfädeln der Dornstange in den Hohlblock bei der Längsstreckung während des Walzens auf der Dornstange gleiten kann, müssen diese zuvor mit einem Schmiermittel versehen sein. Üblicherweise wird das Schmiermittel in flüssiger Form auf die Dornstange innerhalb eines Rollgangsabschnittes aufgesprüht. Durch den Kontakt der Dornstange mit dem heißen Hohlblock wird diese beim Walzen erwärmt und anschließend in einem Wasserbecken abgekühlt. Nach 3 bis 4 Umläufen stellt sich ein Gleichgewicht ein und die Dornstange erreicht eine Betriebstemperatur im Bereich von 80 bis 150 Grad Celsius. Sprüht man auf eine solche erwärmte Dornstange das Schmiermittel auf, dann ist es, bevor die Dornstange in den Hohlblock eingeschoben wird, trocken. Bei kalten Dornstangen bzw. noch nicht ausreichend erwärmten Stangen findet der Trocknungsvorgang nicht statt bzw. die Zeit dafür reicht nicht aus. Wird die Walzung mit einem nassen Schmiermittel durchgeführt, verdampft das im Schmiermittel enthaltene Wasser und bläst das noch nasse Schmiermittel von den Flächen, die noch keinen Kontakt zum Hohlblock haben, herunter.

In der Vergangenheit sind verschiedene Verfahren ausprobiert worden, um dieses Problem zu lösen. Eine Möglichkeit besteht darin, die kalte Dornstange vor dem Aufsprühen des Schmiermittels insgesamt zu erwärmen.

Die hierfür benötigte Wärmemenge ist jedoch extrem hoch. Zudem reicht bei häufigem Wechsel der Dornstangensätze die zur Verfügung stehende Zeit zum Wärmen nicht aus.

Ein Erwärmen des oberflächennahen Bereiches der Stangen ist ebenfalls nicht möglich. Die Wärmeleitfähigkeit des Stahles, aus dem die Dornstangen gefertigt werden, ist zu groß. Die Wärme wird bevorzugt nach innen abgeleitet und steht zum Trocknen des Schmiermittels nicht zur Verfügung.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die bereits geschmierte Stange durch ringförmig angeordnete Gasbrenner zu fahren. Hierbei muß aufgrund des schlechten Wirkungsgrades die erforderliche Stangentransportgeschwindigkeit von üblichen 2 bis 2,5 m/s auf etwa 1 m!s abgesenkt werden. Langsame Durchfahrgeschwindigkeit bedeutet aber lange Taktzeit, die erheblich größer ist als die bei modernen Anlagen zur Verfügung stehende Wechselzeit für die Dornstangen. Außerdem muß gleichzeitig ein Steuern der Schmiermittelmenge/Zeit erfolgen, damit auf die Stangenoberfläche bedingt durch das langsamere Durchfahren der Sprüheinheit nicht zuviel Schmiermittel aufgebracht wird. Alternativ ist der gesamte Vorratsbehälter für das Schmiermittel erwärmt worden. Auch diese Art der Erwärmung ist sehr energieaufwendig und hat zudem den Nachteil, daß bei zu langem Halten auf erhöhter Temperatur einzelne Bestandteile des Schmiermittels sich zersetzen können. Da nach ca. zwei Walzstichen die als Innenwerkzeug verwendeten Rohrkontistangen so warm sind, daß wieder kaltes Schmiermittel verwendet werden kann, könnte dann die Temperatur des Schmiermittels wieder abgesenkt werden. Da der normale Schmiermittelbehälter jedoch ein Volumen von ca. 1000 l hat, wird für das erneute Aufwärmen sehr viel Zeit benötigt, so daß diese Lösung auch nicht in Frage kommt.

Die permanente Erwärmung des Schmiermittels wird beispielsweise beim Gesenkschmieden angewandt. Aus einem Vorratsbehälter wird erwärmtes Schmiermittel entnommen und mittels Düsen auf das unter der Presse liegende Werkstück aufgesprüht. Die vom Schmiermittel mitgeführte Wärmeenergie reicht aus, um das Schmiermittel vor dem Preßvorgang zu trocknen.

Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er dem Prospekt der Firma LONZA G+T Ltd., Sins, Schweiz, 1993, E-MHP-001A, DE 93 12 000-2000, Seite 6, zu entnehmen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schmiervorrichtung zum Schmieren von in einem Rohrkontiwalzwerk umlaufenden Dornstangen zu schaffen, die sicherstellt, daß auch kalte bzw. nicht ausreichend erwärmte Dornstangen ordnungsgemäß geschmiert werden.

Gelößt wird diese Aufgabe mit den indem Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Schmiereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß auf der einen Seite bei Bedarf kurzfristig erwärmtes Schmiermittel zur Verfügung steht, auf der anderen Seite der Vorratsbehälter auf einer niedrigeren Temperatur gefahren wird, ohne daß sich die einzelnen Bestandteile des Schmiermittels zersetzen können. Dies wird dadurch erreicht, daß mittels einer Pumpe dem Vorratsbehälter vorerwärmtes Schmiermittel entnommen und im Bypass wieder zugeführt wird. Der Vorratsbehälter ist als Doppelgefäß ausgebildet, wobei das Außengefäß wärmeisoliert ist und das im Abstand dazu angeordnete Innengefäß das Schmiermittel enthält. Der Zwischenraum ist mit Thermoöl gefüllt, das durch in den Zwischenraum hineinragende elektrische Heizstäbe erwärmt werden kann. Die für das Schmiermittel unschädliche Grundtemperatur liegt im Bereich von 50 Grad Celsius, während die Sprühtemperatur bei etwa 80 Grad Celsius liegt. Die Erhöhung von 50 auf 80 Grad Celsius erfolgt in maximal 30 Minuten. Da beispielsweise über eine Materialflußverfolgung oder eine Liste das Walzprogramm bekannt ist, kann rechtzeitig vor dem Stangenwechsel die Heizung eingeschaltet werden.

Die Vorteile der vorgeschlagenen Schmiereinrichtung für das Rohrkontiwalzen sind darin zu sehen, daß im Bedarfsfall ausreichend schnell erwärmtes Schmiermittel zur Verfügung steht. Durch Absenken der Temperatur des Schmiermittels in den Zwischenzeiten und die Isolierung des Vorratsbehälters wird keine unnötige Energie verbraucht. Weiterhin wird nicht mehr Schmiermittel erwärmt, als auch gebraucht wird. Zudem steht bei Störungen, die so lang sind, daß die im Einsatz befindlichen Stangen wieder kalt werden, ebenfalls erwärmtes Schmiermittel zur Verfügung.

Besonders günstig ist es, die Temperatur der Rohrkontistangen vor dem Besprühen zu messen und daraus abzuleiten, ob ein weiteres Besprühen mit warmem Schmiermittel noch nötig ist, oder ob auf kaltes Schmiermittel umgestellt werden kann. Damit wahlweise umgeschaltet werden kann, ist der Vorratsbehälter mit dem erwärmten Schmiermittel über Rohrleitungen und Ventile mit dem Schmiersystem für warme Dornstangen verknüpft.

Anhand eines Prinzipfließbildes wird die erfindungsgemäße Schmiereinrichtung näher erläutert.

Im Falle warmer Dornstangen wird aus einem Vorratsbehälter 1 über eine Rohrleitung 2 mittels einer Pumpe 3 das kalte Schmiermittel durch einen Filter 4 gepreßt und über das in der entsprechenden Stellung befindliche Drei-Wege-Ventil 5 je nach Stellung des Drei- Wege-Ventils 6 entweder dem Schmierring 7 oder dem Reservering 8 zugeführt. Der Schmierring 7 bzw. der Reservering 8 bestehen vereinfacht aus einer Ringleitung 9 und sechs über den Umfang gleich verteilten Schmierdüsen 10, über welche die Dornstange 11 beim Durchlaufen des Schmierringes 7 bzw. des Reserveringes 8 besprüht wird. Jede dieser Schmierdüsen 10 besteht aus einem luftgesteuerten Ventil und der eigentlichen Düse selbst. Das Schmiermittel wird luftlos versprüht.

Die Ringleitung hat hinter der sechsten Düse ein Ventil 12, das beim Versprühen des kalten Schmiermittels geschlossen ist.

Überflüssiges Schmiermittel wird aufgefangen und dem Vorratsbehälter 1 wieder zugeführt. Dies ist nicht dargestellt.

Erfindungsgemäß ist im Schmiersystem ein im Vergleich zum Vorratsbehälter 1 wesentlich kleinerer Zwischenbehälter 13 angeordnet. Dieser ist in seiner Größe so dimensioniert, daß von einer für das Schmiermittel unschädlichen Grundtemperatur z. B. 50° ausgehend, die Erwärmung auf Sprühtemperatur von z. B. 90° innerhalb einer angemessen kurzen Zeit von maximal 30 Minuten erfolgen kann. Weiter ist zu beachten, daß er nicht so klein wird, daß durch den Zulauf kalten Schmiermittels die Temperatur des warmen Schmiermittels zu stark abgesenkt wird.

Der Zwischenbehälter 13 besteht aus einem wärmeisolierten Außengefäß 14, in dem ein Innengefäß 15 sitzt welches das zu erwärmende Schmiermittel enthält. Der Zwischenraum zwischen Außengefäß 14 und Innengefäß 15 ist mit einem Thermoöl gefüllt, welches mittels Heizstäben 16 erwärmt wird. Ein Rührwerk 17 verhindert ein Absetzen des Schmiermittels und garantiert eine gleichmäßige Durchwärmung. Zusätzlich wird über eine Rohrleitung 25 mit Hilfe einer Pumpe 18 und eines Filters 19 über eine entsprechende Stellung eines Drei-Wege-Ventils 20 das im Innengefäß 15 befindliche Schmiermittel ständig umgepumpt.

Wenn das Schmiermittel im Innengefäß 15 seine Einsatztemperatur erreicht hat und die letzte alte und damit noch warme Dornstange 11 geschmiert ist, wird über das Drei-Wege-Ventil 20 der Rückfluß zum Innengefäß 15 geschlossen und der Zulauf über die zwei Drei-Wege-Ven­ tile 5, 6 zum Schmierring 7 bzw. Reservering 8 geöffnet. Zeitgleich schließt das Drei- Wege-Ventil 5 den Zulauf aus dem Vorratsbehälter 1, im aktiven Schmierring 7 bzw. Reservering 8 wird das Ventil 12 geöffnet und das Ventil 21 geschlossen. Damit wird das warme Schmiermittel in einem Kreislauf gefördert, der den Schmierring 7 bzw. Reservering 8 beinhaltet, so daß, wenn die kalte Dornstange 11 zu schmieren ist, bereits warmes Schmiermittel an den Schmierdüsen 10 bereit steht.

Das Ventil 21 dient in geöffneter Stellung dazu, um bei entsprechender Stellung der Drei-Wege-Ventile 5, 6 und des Ventils 12 das Leitungssystem zu reinigen.

Tritt eine ungeplante Störung auf, so reicht bei kurzen Störzeiten die Restwärme der Dorn­ stangen 11 aus, um weiter kaltes Schmiermittel benutzen zu können. Bei längeren Störungen kann über einen Dialog mit der Steuerung die Erwärmung mittels der Heizstäbe 16 auf Sprühtemperatur eingeschaltet werden.

Der Füllzustand des Innengefäßes 15 wird wie der des Vorratsbehälters 1 über eine Füllstandsanzeige 22 überwacht. Je nach Füllstand wird über eine Pumpe 23 und einem Ventil 24 aus dem Vorratsbehälter 1 kaltes Schmiermittel langsam nachgefüllt. Der Vorratsbehälter 1 wird aus einem nicht dargestellten Behälter gefüllt, in dem das Schmiermittel angerührt wird.

Claims (3)

1. Verwendung einer an sich bekannten Wärmvorrichtung für Schmiermittel und eines an sich bekannten im wesentlichen einen Vorratsbehälter, Düsenring, Rohrleitungen, Pumpen sowie Filter aufweisenden Schmiersystems zur Schmierung von Innenwerkzeugen in Rohrwalzstraßen, insbesondere Rohrkontistraßen mit der Maßgabe, daß Wärmvorrichtung und Schmiersystem so miteinander verbunden sind, daß bei Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur der Innenwerkzeuge oder bei einem geplanten Wechsel dieser Werkzeuge, über eine entsprechende Steuerung von kaltem auf erwärmtes Schmiermittel umgeschaltet wird.

2. Schmiervorrichtung zur Schmierung von Innenwerkzeugen in Rohrwalzstraßen, insbesondere Rohrkontistraßen, im wesentlichen bestehend aus einem Vorratsbehälter, einem mit Schmierdüsen versehenen Schmierring, Rohrleitungen, Pumpen sowie Ventile und einer das überschüssige Schmiermittel aufsammelnden und rückführenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmiersystem ein vom Vorratsbehälter (1) befüllbarer Zwischenbehälter (13) angeordnet ist durch den bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Dornstangen (11) das Schmiermittel auf einer für das Schmiermittel unschädlichen Grundtemperatur im Bereich von 50° Celsius mittels im Zwischenbehälter (13) angeordneter Heizstäbe (16) gehalten werden kann und dabei mittels einer Pumpe (18) und eines Drei-Wege-Ventiles (20) ständig umgepumpt wird.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Besprühen die Oberflächentemperatur der Dornstangen (11) ermittelt wird.