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Dornloses Schrägwalzwerk zum Kalibrieren und Glätten von Rohren unter
schwacher Reduktion Die Erfindung betrifft ein dornloses Schrägwalzwerk zum Kalibrieren
und Glätten von Rohren unter schwacher Reduktion, bei dem die Walzen einen schwach
kegeligen Einführungsteil, einen zylindrischen Glätteil und hinter diesem einen
schwach kegeligen Auslaufteil aufweisen.
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Die Erfindung' besteht darin, daß bei einem Schrägwalzwerk der eben
beschriebenen Art in an sich bekannter Weise mindestens drei Walzen vorgesehen sind
und zwischen dem Einführungsteil und dem Glätteil eine Schulter mit einer Höhe unter
etwa 5 mm liegt, deren Breite ein Mehrfaches der Höhe beträgt, z. B. das Zehn- bis
Zwölffache.
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Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Kegelerzeugende
des Einführungsteiles eine Neigung von 2,5° zur Walzenachse aufweist, daß die Breite
der zylindrischen Ringzone, d. h. des Glätteiles - wie an sich bekannt-, größer
ist als der Vorschub des Werkstückes zwischen aufeinanderfolgenden Walzen und daß
schließlich die Kegelerzeugende des kegeligen Auslaufteiles gegenüber der Walzenachse
einen Winkel von etwa 2,50
aufweist.
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Mit einem Walzwerk der angegebenen Art ist es erstmalig möglich, Rohre
in einem Schrägwalzwerk zu glätten und zu kalibrieren.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
ist Fig. r eine schematische Darstellung, die die Gruppierung der Walzen des Fertigständers
erkennen läßt;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt längs der Berührungslinie
einer Walze mit dem der Fertigbearbeitung unterliegenden Rohr; Fig. 3 ein Fig. 2
entsprechender Teilschnitt im größeren Maßstabe.
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Zu den in der Zeichnung dargestellten Walzen gehört eiii nicht dargestellter
Walzenständer mit Antriebs- und Einstellvorrichtungen. Diese , bedürfen hier einer
Darstellung nicht.
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In einem Walzständer für die vorliegende Erfindung findet ein Satz
von Bearbeitungswalzen Anwendung (vorzugsweise drei oder vier Walzen), deren Achsen
in Ebenen liegen, die parallel zur Walzwerksachse sind und gleich weit von dieser
und voneinander entfernt liegen. Dabei liegen sie geneigt bei einem Winkel etwa
bei 5 bis io° zu einer Ebene, die durch die Walzwerksachse geht und die betreffende
Walzenachse nahe ihrer Mitte schneidet. Der so definierte Winkel wird gewöhnlich
als Vorschubwinkel der Walze angesprochen. Dieser Vorschubwinkel legt die Steigung
oder die Strecke fest, um die sich das Rohr bei einer Umdrehung in Achsrichtung
vorwärts bewegt. Diese Strecke, geteilt durch die Zahl der im gleichen Abstande
liegenden, das Kaliber bildenden Walzen, wird gewöhnlich als der Rohrvorschub bezeichnet.
Die Walzen sind gleichartig zur Walzwerksachse angeordnet, d. h. daß eine Rolle
bei Drehung um die Achse des Walzwerks um einen entsprechenden Winkel genau in der
Stellung und Anordnung sein würde wie die Nachbarwalze.
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Jede Arbeitswalze weist eine zylindrische Zone A auf. Diese liegt
etwa in der Mitte der Walze und hat den Maximaldurchmesser. An einer Seite der zylindrischen
Zone, hier die vordere Seite genannt, liegt eine verhältnismäßig schmale; in der
Längsrichtung konvexe Zone B. Ihre Oberfläche läuft vorzugsweise tangential öder
übergehend in die Fläche der Zylinderzone aus. An der Seite der konvexen. Zone B
liegt eine verhältnismäßig breite, kegelige Zone C, die einen stumpfen Winkel mit
der Zone B bildet und sich längs zum Walzenende hin verjüngt, wo sie in eine schmale
Grenzzone D übergeht, die konvex oder gerundet ist. Bei eingehenden Versuchsarbeiten
haben sich befriedigende Ergebnisse gezeigt, wenn die Seite dieser Kegelzone C im
Verhältnis i : 1,2 unter einem Winkel von etwa 2,5'
zur Walzenachse verläuft,
d. h. mit einem Scheitelwinkel von etwa 5°. An der anderen oder Rückseite der Zylinderzone
A liegt eine zweite Kegelzone, die sich langsamer als die Zone C zum anderen Ende
der Walze verjüngt, wo sie in eine schmale, gerundete oder konvexe Zone F übergeht.
Praktisch befriedigende Ergebnisse wurden erzielt mit einem Scheitelwinkel der Zone
E von etwa 2,5°; das entspricht einer Steigung der Erzeugenden der Zone von etwa
i : 48 gegenüber der Walzenachse.
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Infolge der Winkelanordnung zwischen den Zonen B und C bildet
die Zone B eine schräge Schulter, -die ein bedeutsames Element für die Fertigformung
gemäß der Erfindung bildet, da sie an der engsten Stelle des Kalibers liegt. Im
Hinblick auf die besondere Art der zu leistenden Arbeit ist diese Schulter ganz
niedrig. Um beispielsweise die,Fertigformung schwächerer Rohre etwa von q. bis 7,5
cm Außendurchmesser vorzunehmen, und zwar mit Rollen von etwa 25 bis 28 cm Durchmesser,
ergaben sich gute Erfolge, wenn der Unterschied zwischen der Schulter der Zone B
und dem Durchmesser der Zylinderzone A größenordnungsmäßig etwa über i mm liegt
(1/2o") bei einer Breite in der Achsrichtung von etwa 9 bis 15 mm. Die Breite dieser
niedrigen Schulter oder konvexen Zone beträgt ein Mehrfaches ihrer Höhe, nämlich
etwa das Zehn- bis Zwölffache. Da dies nun der engste Kaliber bildende Teil der
Walze ist, so verursachen Breite und geringer Winkel erheblichen Reibungswiderstand
für den plastischen Fluß des Metalls in Längsrichtung.
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Die Arbeitswalzen sind so eingestellt, daß ihre Schultern nach der
Einführungsseite des Walzständers gerichtet sind. Dabei liegt die Anschlußfläche
der Kegelzone E in Ebenen, die im wesentlichen parallel sind zur Walzwerksachse.
In dieser Stellung konvergieren die Anschlußflächen der Zone C ein wenig zu den
Schultern, die die engste Stelle des Kalibers bilden, und die Arbeitswalzen werden
so eingestellt, daß der Kreis des engsten Kaliberteils in einer Ebene liegt, die
durch die großen Enden der Teile der Rollenschultern (öder in der Nähe dieser Punkte)
hindurchgeht, die in Berührung mit den Röhrenenden stehen und den verlangten Durchmesser
aufweisen, um die Fertigröhren herzustellen.
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Im praktischen Betriebe des beschriebenen Walzwerks wird innerhalb
der Röhre kein Dorn oder keine Wandstütze verwendet. Das Rohr T, das fertiggeformt
wird, wird zwischen die Walzen -in Axialrichtung bei einer für das Walzenverarbeiten
geeigneten Temperatur, z. B. zwischen 76o bis 875° für Stahlröhren, eingeführt.
Es erfolgt eine geringe Durchmesserminderung auf den gewünschten Außendurchmesser,
der festgelegt wird durch die Einstellung des Kalibers. Das Rohr hat das Bestreben,
sich selbst auf der untersten Walze abzustützen, und die erste Wirkung der Rollen
besteht in einer genauen Zentrierung des Rohres zur Rollengesamtheit. Dieser Vorgang
wird dadurch herbeigeführt; daß das Rohr in axialer Richtung längs der konvergierenden
Fläche des Vorderteils der Zone C der unteren Walze so lange gleitet, bis das Rohr
auch in Berührung mit der oder den oberen Walzen gelangt. Die zweite Funktion der
Walzen besteht in einer gleichzeitigen Drehung des Rohres und einem Vorschub in
der Längsrichtung. Diese Arbeit wird durch die rückwärtigen Teile der Zone C herbeigeführt,
die Fortsetzungen der Zentrierungsteile der Zone C darstellen. Die dritte Aufgabe
der Walzen besteht in einer geringen Verringerung des Außendurchmessers des Rohres.
Diese Arbeit wird hauptsächlich durch die Schultern oder Zonen B geleistet, an deren
Hinterkanten die Walzen auf ihren Höchstdurchmesser kommen. Die Hauptarbeit der
zylindrischen Zone A besteht in einer Ausmerzung der Tendenz der Schultern, schraubenförmige
Eindrücke an der Oberfläche zu bilden, und einen Vorschub
zu bewirken,
Diese Tendenz wird auf ein möglichst geringes Maß durch die Schwäche der Neigung
der Schultern gebracht und wird praktisch durch die Zylinderzone A ausgemerzt, in
die die Schultern am größten Durchmesser übergehen, und zwar in der Ebene des Kalibers,
hinter der die Kaliberweite im Durchmesser sehr allmählich über die Breite der Zylinderzone
A infolge der Schränkung der Walzen zunimmt. Demnach ist die Breite der Zylinderzone
A nur wenig größer als der Vorschub des Rohres bei der schraubenförmigen Bewegung
von einer Kaliberwalze zur nächsten. Die zylindrische Zone A hat auch die weitere
Wirkung, das Rohr in Umlauf zu setzen. Sie hilft bei der Reglung des Vorschubs und
der Reglung des plastischen Metallflusses. Die Zone E dient zur Rundung des Rohres,
das ein wenig in der Zone A verzerrt wird, und führt das Rohr zum Walzwerksausgangsende.
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Im praktischen Betriebe wird die Zone C der Walzen einen Reibungseingriff
bei den Röhren haben, bei denen eine stärkere Durchmesserverminderung an einer weiter
nach vorn liegenden Stelle erfolgen soll als bei Röhren, die eine geringere Durchmesserverringerung
verlangen, und zwar infolge der Verjüngung der Zone C. Das ist ein Vorteil, weil
Röhren, die eine größere Durchmesserminderung erforderlich machen, auch größeren
Vorschubdruck brauchen, weil bei ihnen mehr Metall seinen Platz wechseln muß.
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Im praktischen Betriebe befindet sich nichts innerhalb des Rohres,
was einen radialen Fluß des Metalls widersteht, und das Metall, das seine Lage bei
der Arbeit der Verminderung des Außendurchmessers des Rohres ändert, sucht hauptsächlich
die Rohrwand stark zu vergrößern, und zwar unter nur geringer Längung des Rohres.
Einer der Faktoren, die zu diesem Ergebnis beitragen, ist der starke Reibungswiderstand
für den Längsfluß des Metalls, der hauptsächlich herrührt von den langen Berührungslinien
mit den Arbeitswalzen und insbesondere davon, daß der Längsflußwinkel sehr klein
ist. Dieser Längsflußwinkel ist der Winkel zwischen den Linien, in denen eine Ebene
durch die Kaliberachse die Fläche der Walzenschulter und die benachbarte Innenfläche
des Rohres schneidet.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindnug besteht darin, daß die in der
beschriebenen Weise fertig bearbeiteten Rohre in viel genauerem Maße kreisförmigen
Querschnitt aufweisen; näher an die gewünschte Größe herankommen und freier sind
von in der Längsrichtung verlaufenden Oberflächenmarken als die Erzeugnisse der
üblichen Fertigwalzstrecken. Außerdem verlangt die Arbeit im vorliegenden Fall viel
weniger mechanische Einrichtungen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht
in der Einstellbarkeit und darin, daß die gleichen Walzen für Rohre verschiedenen
Durchmessers verwendet werden können und nicht wesentlich durch Abnutzung beansprucht
werden, die die Walzen der üblichen Fertigstrecken unbrauchbar machen würde. Bisher
wurde die Verringerung des Rohrdurchmessers gewöhnlich begleitet von einer veränderlichen
Streckung und einer ungleichmäßigen Erhöhung der Wandstärke mit dem Ergebnis eines
unrunden lichten Durchmessers. Es ist ein bedeutsamer Vorteil der Erfindung, daß
sie gestattet, den Rohrdurchmesser zu verringern und die Wandstärke gleichmäßig
zu verstärken. Wenn die Erfindung in Anwendung auf erhitzte Stahlrohre beschrieben
wurde, so ist sie doch auf die Fertigung von Rohren aus anderen Metallen, z. B.
aus Kupfer oder Messing, anwendbar, wobei nur geringe oder gar keine Erwärmung erforderlich
ist.
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Das Walzwerk gemäß der Erfindung bearbeitet demnach Rohre, die bereits
vorgewalzt sind, und hat die Aufgabe, sie so fertigzuformen, daß sowohl der Durchmesser
an verschiedenen Stellen wie auch die Kreisform möglichst genau auf das gleiche
Maß gebracht .werden. Dabei ist die Möglichkeit gewonnen, sowohl zu verhindern,
daß die Rohre statt kreisförmigen Querschnitts einen Vieleckquerschnitt aufweisen,
wie auch weiter, daß eine Vergrößerung des Durchmessers statt einer Verringerung,
und die Bildung von Oberflächenmarken, insbesondere schraubenförmig verlaufenden
Eindrücken, eintritt.