DE4342858C2 - Kaltpilgerwalzwerk zum Walzen langer Luppen - Google Patents
Kaltpilgerwalzwerk zum Walzen langer LuppenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kaltpilgerwalzwerk zum Walzen
langer Luppen, mit hin- und hergehendem Gerüst, einem Hauptantrieb für
das Gerüst, zwei mit je einem Spannfutter ausgerüsteten
Vorschubschlitten, die in Walzrichtung hintereinander im Schlittenbett
angeordnet und über an den Hauptantrieb anschließbare Vorschubspindeln
in Walzrichtung verfahrbar sind, mindestens einem Schaltgetriebe zum
Antrieb der Vorschubspindeln und mit mindestens einer Haltevorrichtung
(Dornwiderlager) für den an einer Dornstange befestigten Dorn.
Ein solches Walzwerk ist beispielsweise aus der DE 29 22 941 C2 bekannt;
dieses Walzwerk ist sowohl für einen kontinuierlichen wie auch einen
diskontinuierlichen Betrieb geeignet. Beim Kaltpilgern, bei dem ein
großes dickwandiges Rohr (Luppe) in ein dünneres und dünnwandigeres Rohr
umgeformt wird finden Innen- und Außenwerkzeuge Verwendung, die
entsprechend kalibriert sind. Während die Walzen mit dem Walzgerüst
relativ zum Rohr hin- und herbewegt werden, wobei die Walzen auf dem
Rohr abrollen, wird der als Innenwerkzeug verwendete Dorn in einer
festen Position gehalten. Dies geschieht beispielsweise über eine
Dornstange, an deren vorderen Ende der Dorn befestigt ist und die an
ihrem hinteren Ende im Dornwiderlager eingespannt und während des
Walzens in ihrer Lage festgelegt bleibt.
Beim kontinuierlichen Betrieb werden zwei Dornwiderlager für die lange
Dornstange eingesetzt, die abwechselnd die Dornstange während des
Ladens und Vorschiebens der Luppe halten.
Die Länge des auswalzbaren Fertigrohres in Kaltpilgerwalzwerken ist
durch die Länge der eingesetzten Luppe begrenzt. Häufig wird die
Forderung gestellt, möglichst große Fertigrohrlängen walzen zu können,
was jedoch nicht unbegrenzt möglich ist, weil eine Verlängerung der
Luppe vielfach nicht möglich ist. Dies, weil entweder die Einrichtungen
für die Vorbehandlung der gewünschten Luppenlängen nicht vorhanden sind
und auch übermäßig groß und teuer würden oder weil kein hinreichender
Platz vorhanden ist, um die geraden Luppen der gewünschten Länge zu-
und abzuführen. Ein besonderes Problem stellt jedoch die begrenzte
Länge der Dornstange dar, weil diese, wenn sie zu lang dimensioniert
wird, zu elastisch wird, um den Dorn in seiner festgelegten Lage
bezogen auf die Walzen zu halten.
Während die anderen Probleme , wenn auch teuer oder aufwendig lösbar
sind und während es möglich ist, den Platzbedarf beispielsweise dadurch
zu reduzieren, daß das Rohr an der Auslaufseite des Walzwerkes
aufgewickelt wird, läßt sich das die Dornstange betreffende Problem der
Längenänderung kaum lösen; denn die Dornstange kann nicht beliebig
dicker gemacht werden, schließlich muß die Luppe auf die Dornstange
aufgefädelt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von den Problemen
und Beschränkungen des Standes der Technik ein Kaltpilgerwalzwerk der
gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß die Verarbeitung von
extrem langen Luppen möglich wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, daß mindestens eine der
Haltevorrichtungen (Dornwiderlager) für den Dorn zum Ausgleich von
Lageveränderungen des Dornes in bezug auf den Walzspalt während des Walzbetriebs geregelt
parallel zur Walzrichtung verstellbar ist.
Durch eine Haltevorrichtung, die geregelt verstellbar ist, können
Längenänderungen auch extrem langer Dornstangen ausgeglichen werden, so
daß der Dorn in seiner Soll-Position gehalten werden kann.
Da moderne Kaltpilgerwalzwerke mit Dornbruchsicherungen ausgestattet
sind, die die Lage des Dornes im Rohr überwachen, um im Falle eines
Bruches des Dornes oder der Dornstange das Walzwerk abschalten zu
können, bietet es sich an, diese Dornbruchsicherungen zu verwenden, um
die Lage des Dornes in bezug auf die Walzen festzustellen. Wenn die
Auswertung des Signals der Dornbruchsicherung mit hohen Abtastraten
erfolgt, und ein entsprechend leistungsfähiger Rechner verwendet wird,
so ist es möglich, aus diesem Signal die Regelung der Bewegung der
Haltevorrichtung (Dornwiderlager) für den Dorn abzuleiten. Auf diese
Weise wird auch bei extrem langen Dornstangen ein exaktes Positionieren
des Dornes möglich, so daß diese bislang ungelöste Einschränkung für den
Einsatz sehr langer Luppen entfällt.
Bei kontinuierlich arbeitenden Walzwerken mit zwei Dornwiderlagern, die
voneinander einen größeren Abstand als die größte Luppenlänge aufweisen,
genügt es, nur die dem Walzwerk weiterentfernte Haltevorrichtung für den
Dorn verschiebbar auszubilden. Die größte Längung der Dornstange findet
findet zwischen den hinteren Spannschlitten und dem vom Walzwerk
entfernten Dornwiderlagern statt.
Der erfindungsgemäße Gedanke, die Haltevorrichtung für den Dorn
verstellbar zu regeln, läßt sich zusätzlich zum Einsatz extrem langer
Luppen durch einen weiteren Vorschlag der Erfindung anreichern, wonach
die den Dorn tragende Dornstange mindestens teilweise durch ein
Rückhalteseil ersetzt wird, das einerseits an der verstellbaren
Haltevorrichtung für den Dorn und andererseits an dem hinteren Ende der
Dornstange oder dem Dorn befestigt ist, wobei die Kalibrierung des
Walzwerkes derartig ausgebildet ist, daß der Dorn das Rückhalteseil
ausschließlich durch Zugkräfte belastet. Dieses Halteseil wird in einem
separaten Arbeitsgang in die Luppe eingeführt, hierzu kann ggf. zunächst
ein leichter Faden durch die Luppe geblasen werden, mit dessen Hilfe
anschließend das Halteseil durch die Luppe gezogen wird. Das Seil wird
mit Hilfe der verstellbaren Haltevorrichtung vorgespannt und hält den
Dorn während des Walzens gegen die auf ihn wirkenden Axialkräfte fest,
wobei durch Verstellen der Haltevorrichtung die aus den Axialkräften
resultierenden Dehnungen des Halteseils ausgeglichen werden. Das
Halteseil hat gegenüber einer Dornstange auch den Vorteil, daß es
einfacher zu beschaffen bzw. zu fertigen ist und außerdem platzsparend
gelagert werden kann.
Reicht der Platz nicht aus, so ist nach einem anderen wichtigen Merkmal
der Erfindung vorgesehen, die extrem langen Luppen gecoilt einzusetzen,
wobei das Halteseil durch die Luppe hindurchgeführt und einerseits an
der Dornstange oder dem Dorn und andererseits an einer die
Haltevorrichtung für den Dorn bildenden Aufwickelvorrichtung
anschließbar ist, deren Aufwickelgeschwindigkeit nach der erfaßten Lage
des Dornes regelbar ist. Auch hier kann das Seil an einem leichten Faden
durch das Coil gezogen werden, der zunächst durch die Luppe geblasen
wurde. Das dornstangenseitige Ende des Rückhalteseils wird mittels eines
Schnellverschlusses an der Dornstange oder am Dorn befestigt und das
andere Ende an der Aufwickelvorrichtung angeschlossen. Das
Rückhalteseil das an beiden Seiten befestigt ist, wird zunächst
motorisch gespannt; dann wird die Luppe mit Hilfe einer die Coilwicklung
geraderichtenden Richteinrichtung vom Coil abgewickelt, bis der
Luppenanfang das Ende der vorangehenden Luppe erreicht hat. Gleichzeitig
mit dem Abwickeln der Luppe vom Coil muß mit gleicher Geschwindigkeit
das am hinteren Ende des Coils herausragende befestigte Rückhalteseil
aufgewickelt werden. Sobald das Ende der vorangehenden Luppe und der
Anfang der abgecoilten Luppe aneinander liegen, entspricht die
Abwickelgeschwindigkeit der Luppe der mittleren Vorschubgeschwindigkeit.
Ab diesem Moment entspricht dann auch die mittlere
Aufwickelgeschwindigkeit des Rückhalteseils der mittleren
Vorschubgeschwindigkeit. Die unterschiedlichen mittleren
Aufwickelgeschwindigkeiten können zur Voreinstellung der
Aufwickelvorrichtung benutzt werden. Wenn das Rückhalteseil den Dorn in
seiner Position halten soll, insbesondere also, wenn das ggfs.
vorhandene zweite Dornwiderlager geöffnet ist, wird die
Aufwickelgeschwindigkeit des Rückhalteseiles grundsätzlich so geregelt,
daß der Dorn seine exakte Position im Walzwerk beibehält. Wie bereits
ausgeführt, ist Voraussetzung für die Verwendbarkeit des Rückhalteseils
an Stelle einer herkömmlichen Dornstange, daß die Kräfte, die beim
Kaltpilgern auf den Walzdorn ausgeübt werden, ausschließlich Zugkräfte
für das Halteseil verursachen. Diese Voraussetzung läßt sich aber durch
geeignete Kalibrierung und einen eventuell längeren Walzdorn erfüllen.
Als Material für das Rückhalteseil kommen Draht, beispielsweise
Klaviersaitendraht oder Kunststoffseile (z. B. Kevlar) in Frage.
Ummantelungen um den Draht und wenig abrasive Seilwerkstoffe verhindern
eine Beschädigung der Innenoberfläche des Rohres.
Als Antrieb für die Aufwickelvorrichtung sind elektronisch regelbare
Elektro- oder Hydraulikantriebe einsetzbar.
Zusammenfassend bietet die Erfindung die Möglichkeit, nunmehr extrem
lange Luppen einzusetzen, die bisher wegen der Platzverhältnisse und vor
allem wegen der begrenzt möglichen Länge der Dornstangen nicht
bearbeitet werden konnten. Selbstverständlich lassen sich die einzelnen
Gedanken der vorliegenden Erfindung auch kombinieren, so kann auch die
als gerades Rohr vorliegende Luppe mit einem Dorn ausgewalzt werden, der
über ein Rückhalteseil gehalten wird, das an einer Aufwickelvorrichtung,
wie bei der gecoilten Luppe gesteuert wird. In diesem Fall braucht das
Rückhalteseil nicht ständig auf und abgewickelt zu werden, vielmehr
übernimmt die Aufwickelvorrichtung die Funktion der verstellbaren
Haltevorrichtung für den Dorn die in einem anderen Fall das
Dornwiderlager ist. Es ist auch denkbar, die dem Walzwerk als gerades
Rohr zugeführte Luppe während der vorangegangenen Produktionsschritte in
Form eines Coils zu bearbeiten und sie vor oder während der Beschickung
des Walzwerkes abzuwickeln und zu richten.
Bei der Verwendung extrem langer Dornstangen nach den Ansprüchen 1 bis 3
ist die verstellbare Haltevorrichtung (Dornwiderlager) für den Dorn
leicht modifizierungsbedürftig; denn das Dornwiderlager wird
vorzugsweise von einem elektrischen oder hydraulischen Servoantrieb hin-
und herbewegt. Im Falle der Verwendung von Rückhalteseilen treten
geringere Massenkräfte auf weil das Gewicht der schweren Dornstange
entfällt, so daß mit dem Rückhalteseil höhere Maschinenhubzahlen
erreichbar sind, bevor der Servoantrieb seine Leistungsgrenze erreicht
hat.
Kaltpilgerwalzwerke mit hin- und herbewegter Dornstange ermöglichen
neben der Verwendung sehr langer Luppen auch einen Drehantrieb für den
Dorn. Dieser Drehantrieb muß dann zumindest am dem Walzwerk entfernten
Dornwiderlager nicht mehr schrittweise erfolgen; dieses Dornwiderlager
kann auch mit konstanter Geschwindigkeit rotieren und die schrittweise
Bewegung durch Torsion aufnehmen. Wenn die Luppe hin- und hergedreht
wird, ist es sogar möglich, auf den Drehantrieb des dem Walzwerk
entfernten Dornwiderlagers vollständig zu verzichten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 die vereinfachte Darstellung eines Kaltpilgerwalzwerkes mit
zwei Dornwiderlagern zum Beschicken mit geraden Luppen und
Fig. 2 ein Kaltpilgerwalzwerk zum Beschicken mit aufgecoilten
Luppen.
In Fig. 1 ist mit 1 das Walzgerüst des Kaltpilgerwalzwerkes bezeichnet, das bei 2 von
einem Hauptantrieb mit Momentenausgleich angetrieben wird. Zum Vorschub
der Luppe dienen die mit je einem nicht dargestellten Spannfutter
ausgerüsteten Vorschubschlitten 3 und 4, die in Walzrichtung 5
hintereinander im Schlittenbett 5 angeordnet und über an den Antrieb 7
anschließbare Vorschubspindeln 8 verfahrbar sind. Der im Walzgerüst 1
positionierte - nicht dargestellte - Dorn wird von der durch die Luppe
10 geführten Dornstange 9 gehalten, die ihrerseits im Dornwiderlager 11
so gehalten wird daß der Dorn seine Position während des Walzens
beibehält. Die Länge der einsetzbaren Luppen 10 ist begrenzt durch den
Abstand des Dornwiderlagers 11 von dem weiter entfernten Dornwiderlager
12, weil beim kontinuierlichen Betrieb diese beiden Dornwiderlager 11
und 12 im Wechsel die Dornstange 9 und damit den Dorn halten müssen, wenn
eine neue Luppe 10 auf den Dorn aufgefädelt wird. Es ist deutlich
erkennbar, daß bei einer bei 13 angedeuteten Luppenlänge, die bis in das
Walzwerk 1 ragende Dornstange 9 extremen Längenveränderungen ausgesetzt ist,
die sich aus der elastischen Dehnung ergeben. Diese Längenveränderungen,
selbst nur im Millimeterbereich, verlagern den Dorn im Walzwerk so
bedeutend, daß ein exaktes Walzen und die Einhaltung exakter Durchmesser
und Wandabmessungen nicht mehr möglich ist. Dies insbesondere dann, wenn
das vordere Dornwiderlager 11 geöffnet ist und die gesamten Zugkräfte
über das Dornwiderlager 12 aufgenommen werden müssen.
Aus diesem Grund sieht die Erfindung nun vor, mindestens das
Dornwiderlager 12 verstellbar zu gestalten, um somit die eintretenden
Längenveränderungen in der Dornstange 9 durch Verstellen der Position des
Dornwiderlagers 12 zu kompensieren. Der Antrieb für das Dornwiderlager 12
in Fig. 1 erfolgt über nicht dargestellte Servoantriebe elektrischer
oder hydraulischer Art. Das Dornwiderlager 12 bzw. seine
Verstellvorrichtung ist mit einem Rechner gekoppelt, der ein Signal von
der Dornbruchsicherung erhält, mit der die Lage des Dornes erfaßt wird.
Alternativ ist vorgesehen, die angedeutete Dornstange durch ein
Rückhalteseil 14 zu ersetzen, was voraussetzt, daß nur Zugkräfte in
Walzrichtung 5 auf das Seil wirken, und daß das Rückhalteseil 14 im
Dornwiderlager 12 verstellbar befestigt ist.
In Fig. 2 ist deutlich erkennbar das Kaltpilgerwalzwerk in seiner
Gesamtlänge reduziert. Dies dadurch, daß an die Dornstange 9 im Bereich
des Dornwiderlagers 11 das bereits beschriebene Rückhalteseil 14
angeschlossen ist, welches durch die als Coil 15 angelieferte Luppe
hindurchgezogen und an ihrem anderen Ende auf einer Aufwickelvorrichtung
16 aufgewickelt wird. Diese Lösung ermöglicht es bei extrem kurzer
Baulänge der Anlage große Rohrlängen im kontinuierlichen Betrieb
herzustellen und dabei sicherzustellen, daß die Lage des Dornes im
Walzwerk unverändert bleibt bzw. eintretende Lagerveränderungen durch
Auf- und Abwickeln des Rückhalteseiles sofort kompensiert werden.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 wird das aus Draht oder Kunststoff
bestehende Rückhalteseil zunächst, beispielsweise an einem leichten
durch die Luppe 10 geblasenen Faden befestigt und mit diesem durch das Coil
15 gezogen; dann wird das Rückhalteseil am Ende der Dornstange 9 mittels
eines Schnellverschlusses oder dergleichen befestigt während das andere
Ende des Rückhalteseiles an die Aufwickelvorrichtung 16 angeschlossen
wird. Mit Hilfe eines elektronisch regelbaren Elektro- oder
Hydraulikantriebes wird sodann das Rückhalteseil zunächst motorisch
gespannt, um dann die gecoilte Luppe mit Hilfe der Richteinrichtung 18
gerade zu richten und gleichzeitig gegen das Ende der vorherigen Luppe
10 zu transportieren. Dies geschieht mit relativ hoher Geschwindigkeit,
während der die Aufwickelvorrichtung für das Rückhalteseil mit gleicher
Geschwindigkeit wie die Abwickelvorrichtung für das Coil 15 umläuft. Sobald
das Ende der vorangehenden Luppe und der Luppenanfang der abgecoilten
Luppe aneinanderliegen, wird die Abwickelgeschwindigkeit des Coils 15 auf
mittlere Vorschubgeschwindigkeit der im Walzwerk befindlichen Luppe
reduziert. Zum Zeitpunkt des Öffnens von Dornwiderlager 11 wird die
Aufwickelgeschwindigkeit des Rückhalteseiles so eingeregelt, daß der
Dorn seine von der Dornbruchsicherung erfaßte Position beibehält.
Der Antrieb für das Dornwiderlager 12 in Fig. 1 erfolgt über nicht
dargestellte Servoantriebe elektrischer oder hydraulischer Art.
Claims (7)
1. Kaltpilgerwalzwerk zum Walzen langer Luppen mit hin- und
hergehendem Gerüst, einem Hauptantrieb für das Gerüst, zwei mit je
einem Spannfutter ausgerüsteten Vorschubschlitten, die in
Walzrichtung hintereinander im Schlittenbett angeordnet und über an
den Hauptantrieb anschließbare Vorschubspindeln in Walzrichtung
verfahrbar sind, mindestens einem Schaltgetriebe zum Antrieb der
Vorschubspindeln und mit mindestens einer Haltevorrichtung
(Dornwiderlager) für den an einer Dornstange befestigten Dorn,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der zwei Haltevorrichtungen
(Dornwiderlagern 11, 12) für den Dorn zum Ausgleich von
Lageveränderungen des Dornes in bezug auf den Walzspalt während des Walzbetriebes geregelt,
parallel zur Walzrichtung verstellbar ist.
2. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung der Haltevorrichtung (Dornwiderlager 11, 12)
für den Dorn in Abhängigkeit von der über eine Dornbruchsicherung
erfaßten Lage des Dornes regelbar ist.
3. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei kontinuierlich arbeitenden Walzwerken mit zwei abwechselnd
wirkenden Haltevorrichtungen (Dornwiderlagern 11, 12) für den Dorn
diese einen größeren Abstand als die größte
Luppenlänge aufweisen und nur die dem Walzgerüst (1) weiter
entfernte Haltevorrichtung (Dornwiderlager 12) für den Dorn
verschiebbar ist.
4. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Walzen extrem langer Luppen die den Dorn tragende
Dornstange mindestens teilweise durch ein Rückhalteseil (14)
ersetzt ist, daß einerseits an der verstellbaren Haltevorrichtung
(Dornwiderlager 11, 12) für den Dorn und andererseits an dem hinteren Ende
der Dornstange (9) oder dem Dorn befestigt ist, wobei die
Kalibrierung des Walzgerüstes (1) derartig ausgebildet ist, daß der
Dorn das Rückhalteseil (14) ausschließlich durch Zugkräfte
belastet.
5. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß extrem lange Luppen gecoilt eingesetzt werden, wobei das
Rückhalteseil (14) durch die Luppe (10) hindurchgeführt und
einerseits an der Dornstange (9) oder dem Dorn und andererseits an
einer die Haltevorrichtung (Dornwiderlager 11) für den Dorn bildenden
Aufwickelvorrichtung (16) anschließbar, deren
Aufwickelgeschwindigkeit nach der erfaßten Lage des Dornes regelbar
ist.
6. Kaltpilgerwalzwerk nach Ansprüchen 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückhalteseil (14) aus Draht oder Kunststoff besteht und
ggf. mit einem weniger abrasiven Stoff ummantelt ist.
7. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufwickelvorrichtung (16) von einem elektronisch regelbaren
Elektro- oder Hydraulikantrieb angetrieben wird.
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