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Pilgerwalzenkaliber Die Bestrebungen bei der Walzenkalibrierung für
Pilgerwalzen gehen in neuester Zeit dahin, die Materialbeanspruchung während des
Walzprozesses im ganzen Umfang des Kalibers gleichmäßig zu gestalten, um das Walzgut
möglichst weitgehend verformen zu können, ohne daß dadurch ein Zerreißen der Rohrwand
eintritt.-Bei keiner bisher bdkannten Pilgerwalzenkalibrierung ist vermieden, daß@in
den Sprungzonen und in den angrenzenden Teilen der Arbeitszonen durch die auftretende
Breitung Materialanhäufungen im `'falzgut entstehen. Diese Materialanhäufungen gelangen
infolge der Drehung des Werkstücks bei jedem Pilgerschlag in die Mitte einer Arbeitszone
und erfahren naturgemäß an dieser Stelle eine andere Streckung als die benachbarten
materialärmeren Teile.
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Wird nun durch den Maulanfangsteil Material vom Hohlblock abgekniffen,
so fällt diese Materialwelle in den einzelnen Zonen des Hohlblockumfangs verschieden
stark aus. Um der Forderung einer möglichst gleichmäßigen Materialbeanspruchung
zu genügen, wird erfindungsgemäß für jede Zone entsprechend der zu verdrängenden
Materialmenge die Maulkurve des Kalibers andersartig ausgebildet, und zwar derart,
daß die Länge der Maulkurven der Größe der zu verdrängenden Materialmenge entspricht,
also beispielsweise die größte Materialmenge von der längsten Maulkurve verdrängt
wird.
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Es kommt also darauf an, die Form des Kalibers der Materialverteilung
entlang dem Hohlblockumfang anzupassen. Das Kaliber der Pilgerwalze ist daher so
zu gestalten, daß alle Materialteilchen des Walzgutes in der Richtung der Werkstückachse
so gestreckt werden, daß ein bestimmter Streckungsfaktor nicht überschritten wird.
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Die Materialverteilung über den Querschnitt des Hohlblockes ergibt
sich in bekannter Weise aus dem Kaliberquerschnitt. Dieser ist aus den Fig. r, 2
und 3 zu erkennen. An den Stellen A weist der Hohlblock, in einer Ebene
b
betrachtet, seinen größten Durchmesser auf, und zwar deshalb, weil diese
Stellen A bei dem vorhergehenden Pilgerschlag in der sogenannten Sprungzone, also
in der Lücke zwischen zwei Walzen, gelegen haben und deshalb dorthin eine Breitung
des Materials erfolgt ist. Je weiter man auf dem Umfang des Hohlblockes fortschreitet
nach B und C hin, um so kleiner werden die Entfernungen von der Rohrachse und um
so mehr entspricht hier der Umfang des Hohlblocks einem Kreis, da an diesen Stellen
der kreisförmige Teil des Kalibermauls auf das Rohr gedrückt hat.
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Die weiteren Ebenen c, d, e, f, g, 1a sind Ebenen senkrecht-zur
Rohrachse. Die Umfangslinien des Hohlblocks in diesen Ebenen nähern sich mit weiterem
Fortschreiten immer mehr der Kreisform, wie deutlich aus Fig.3 zu ersehen ist, und
zwar weil in der letzten Ebene h bereits die Polierfläche des Kalibers das Rohr
umschließt, die kreisförmig gestaltet ist.
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Um die einzelnen Teile besser verstehen zu können, ist in Fig. 4 ein
Schnitt senkrecht
zur Kaliberachse in der Mitte des Kalibers dargestellt.
Die Umgrenzungslinie. des geschnittenen Teiles -ist die sogenannte Scheitellinie
des Kalibers. Der Winkel a ist der Maulwinkel, ß ist der die Polierfläche einschließende
Winkel und Y der den Austrittskonus einschließende Winkel. Den Unterschied bisheriger
Kaliberbauarten zu der neuen #B#,#bauart erkennt man am allerbesten in der. .U ergangslinie
zwischen dem Maul und der Polierfläche; während bisher diese Übergangslinie in einer
einzigen Ebene lag, und zwar der Ebene E der Fig. 4, liegen jetzt die Endpunkte
der Maulkurven in verschiedenen Ebenen an ihrer Übergangsstelle zur Polierfläche.
Nimmt man beispielsweise für eine seitlich vom Scheitel gelegene Maulkurve den Endpunkt
w an, der in der Ebene E liegen soll bei den bisherigen Kalibern, dann würde im
Sinne der neuen Erfindung die Maulkurve, die im Scheitel des Kalibers liegt, da
sie die größte Materialmenge zu verdrängen hat, mithin auch am längsten sein soll,
ihr Ende erst am Punkt x finden, der weit in der früheren Polierfläche liegt. Mit
anderen Worten :während bisher gerade die Maulkurven im Scheitel des Kalibers, die
die größte Materialmenge zu verdrängen hatten, infolge ihres kleinsten Radius von
der Drehachse der Pilgerwalze am kleinsten waren, vgl. die Länge der Linie x - y
(Fig. 4) gegenüber der Linie zi - w, soll jetzt die Linie x - y - z
länger sein als u w, weil sie mehr Material zu verdrängen hat, nämlich das
Material im Punkte A der Fig. x und 3 gegenüber dem Material in den Punkten B und
C (Fig. 3).
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Den Unterschied eines auf die neue Weise entworfenen Kalibers gegenüber
den seither bekannten Kalibern erkennt man auch deutlich, wenn man sich die Punkte
gleicher Maultiefen durch Linien miteinander verbunden denkt. Es ergeben sich dann,
im Raum dargestellt, eine Art Niveaulinien gleicher Maultiefen, die sich den natürlichen
Streckungen anschmiegen. Um diese Verhältnisse wiedergeben zu können, wird die nachfolgende
Begriffsfestlegung gegeben: Maulwinkel ist, wie oben schon erwähnt, der Winkel a.
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Zonenwinkel @1' e2 entstehen, wie in. Fig. 5 dargestellt, in einer
Radialebene des Kalibers, wie sie beispielsweise die Ebene E darstellt (Fig. 4).
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Halbe Maultiefe o1, o2 ist gleich dem Radialabstand zwischen dem Kaliberkreis
k und dem Maulkreis in, und zwar ist o1 die halbe Maultiefe bei dem Zonenwinkel
e1, und o2 ist die halbe Maultiefe bei dem Zonenwinkel Die Größe der Maultiefen
ist in den verschiedenen Radialebenen, die man durch das Maul legen kann, verschieden.
Die Linien gleicher Maultiefen sind schematisch in Fig. 6 im zweidimensionalen System
dargestellt. Auf der Ordinatenachse sind die Zonenwinkel e in Geraden aufgetragen.
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Diagramm a zeigt die Materialanhäufungen für die zugehörigen Zonenwinkel
.&, Diagramm b die Größe des Streckungsfaktors für die einzelnen Zonenwinkel
Im Diagramm c sind die Niveaulinien gleicher Maultiefen in Abhängigkeit vom Zonenwinkel
e (Ordinate) und dem Maulwinkel a (Abscisse) aufgetragen.
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Man sieht auch in dieser Darstellung im Üiagramm, daß die Übergangslinie
zwischen dem Maul und der Polierfläche, die bisher in einer Linie P - q verlaufen
würde, in der in Fig. 6 gezeigten, der Gesamtstreckung angepaßten geschweiften Form
verläuft.
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Während Fig. 6 die Darstellung eines Zwei-Zonen-Kalibers, wie sie
bisher üblich war, mit der neuen Gestaltung wiedergibt, zeigt Fig. 7 dieselbe Wiedergabe
im Diagramm für ein Vier-Zonen-Kaliber entsprechend der Patentschrift
5755--9.
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Selbstverständlich läßt sich die neue Kalibergestaltung auch dann
anwenden, wenn man bei einer Walze nicht lediglich eine Maulfläche, Polierfläche
und Austrittskonus vorsieht, sondern zweimal derartige Arbeitsgebiete vorsieht,
so daß also Maulzone, Polierfläche, zweites Maul, zweite Polierfläche, Austrittskonus
aufeinanderfolgen (s. Fig.8). (Vgl. diePatentschrift 523094 Die Länge des Glättkalibers
b (Polierfläche) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Streckkalibern (Maulfläche)
, ändert sich dann mit den verschiedenen Materialanhäufungen in jeder Zone des Kalibers.
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Während in den gezeigten Beispielen (Fig. 6 bis 8) ein bestimmter
Streckungsfaktor für alle Maulkurven nicht überschritten wird, ist es erfindungsgemäß
auch möglich, die Streckungsfaktoren in Abhängigkeit vom Zonenwinkel verschieden
groß zu wählen.
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Die Vorteile der vorstehend beschriebenen neuen Formgebung des Pilgermauls
ergeben sich aus dem Umstand, daß es durch Erzielung größter Materialschonung bei
größerem Vormaterialquerschnitt möglich ist, dünnste Wandstärken in einem@Arbeitsgang
zu erzielen und dadurch, daß die Polierfläche nach den Flanken der Arbeitszonen
zu größer wird, ein glatteres Rohr als bisher zu erhalten.