EP0034806A1 - Ringwalzwerk - Google Patents

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EP0034806A1
EP0034806A1 EP81101175A EP81101175A EP0034806A1 EP 0034806 A1 EP0034806 A1 EP 0034806A1 EP 81101175 A EP81101175 A EP 81101175A EP 81101175 A EP81101175 A EP 81101175A EP 0034806 A1 EP0034806 A1 EP 0034806A1
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rollers
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B35/00—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
    • B21B2035/005—Hydraulic drive motors

Definitions

  • the invention relates to a ring rolling mill for the manufacture of disc-like rings with integrally formed sleeve-shaped extension, in particular so-called welding neck flanges for connecting pipes with the aid of an annular template that can be clamped onto a rotary table, with a spar that is vertically adjustable within a press-like machine frame, on which at least one bearing housing is arranged for a cantilevered tapered axial roller, the lower surface line of which runs parallel to the table plane, ie horizontally, in order to roll off the thickness of a warm-rolled annular disk-shaped blank inserted into the template with circumferential play. As the thickness decreases, the outside diameter of the blank increases until it is centered on the inside diameter of the ring-shaped template.
  • the invention has for its object to further develop a ring rolling mill of the type described in that the bezw during face rolling by means of the conical axial roller. Rolling inwardly displaced material is deformed into a sleeve-shaped extension while maintaining the fiber course by a rolling process.
  • the invention provides that the height-adjustable spar of the ring rolling mill carries at least one horizontally adjustable bearing housing for a cantilevered vertical roll, the diameter of which is considerably smaller than the inside diameter of the blank and which is arranged at an angle to the axial roll (s):
  • a vertical roller which is expediently designed as a non-driven trailing roller, can be adjusted from the inside via the horizontal adjustability of its bearing housing against the inside diameter of the blank which grows inward during face rolling, whereby due to its relatively small diameter it creates a real rolling effect, because the acceptance of a rolling stock is known
  • This rolling of the inwardly displaced material has the result that the material is redirected into the sleeve-shaped extension with regular bending of the fibers. Since the tapered axial roller or rollers extends to within the finished dimension of the inside diameter of the product to be manufactured. range, there is a sharp-edged transition between the flange and the extension, filled with the material, compared to a cylindrical part of a vertical roller.
  • a vertical roller is expediently conical in shape following a cylindrical part and is height-adjustable, so that an initial lowering movement of the vertical roller over its conical end leads to a gradual deflection of the inwardly displaced material of the blank obliquely downwards, after a further lowering of the vertical roller and if necessary, horizontal positioning of the cylindrical part of the vertical roller, the further rolling of the bent attachment to the sleeve-shaped extension with a certain inner diameter. clear width of the finished product takes over.
  • the press-like machine frame comprises two columns 1, 2, which are connected to one another by an upper cross member 3 and a lower cross member 4.
  • a column 5 is guided by the columns 1, 2 and the height can be adjusted via the hydraulic cylinders 6, 7 fixed on the upper cross member 3.
  • a rotary table 8 is arranged on the lower cross member 4, on which an annular template 9 can be clamped.
  • To drive the rotation table 4 serve four pinions 10, each with a hydraulic motor unit 11, 12.
  • two slides 14, 15 are guided horizontally adjustable in guides 16, 17.
  • the slides each have a bearing housing 18, 19 for tapered axial rollers 20, 21, the lower surface line of which is parallel to the plane of the rotary table 8, i.e. normal-. runs horizontally, and its axial direction is inclined in the projection according to Fig. 2, i.e. not radial, runs.
  • the two conical axial rollers 20, 21 are arranged approximately diametrically to one another.
  • the carriages 14, 15 also carry bearing housings 22, 23 for vertical rolls 24, 25 with overhung bearings, each of which can be adjusted in height by means of cylinders 26, 27.
  • a hydraulic cylinder 28 is provided, which is carried by the spar 5 in a manner shown in more detail.
  • horizontal hydraulic cylinder is also available for the carriage 15.
  • Each of the horizontal cylinders is to be operated independently, as are the cylinders 26, 27 for the height adjustment of the vertical rollers, but a partially overlapping movement play of the slides and the vertical rollers can be set via a programmed control.
  • the vertical rollers 24, 25 are also arranged approximately diametrically, but lagging angularly offset in the direction of rotation A of the rotary table 8 with respect to the closest axial roller.
  • the vertical rolls thus process a blank inserted into the template 9 from the inside, after and while the upper end face of the blank is processed by a shortly before arranged axial roll in the sense of a decrease in thickness.
  • Figure 2 also shows that the conical xialwalzen A 20,21 extend to within a dot-dashed circle 30, the inner diameter D represents the finished product.
  • the spar 5 is steered downwards by means of the cylinders 6, 7 until the tapered axial rollers 20, 21 start on the upper end face of the blank ring disk and are taken along as drag rollers.
  • the downward Holmes rollers 5 d e axial rolls 20,21 the blank in its thickness from, whereby material flows to the outside and disappear the circumferential clearance, not shown, with respect to the template. 9
  • the blank is centered in the template. Material also flows inwards through this face rolling.
  • the vertical roller 24, which has a conical tip 24a following a cylindrical part is lowered by means of the cylinder 26 into the height position shown.
  • the inwardly displaced material in the intermediate cross section 32 flows obliquely inwards in an extension 32a due to the cone tip 24a. Accordingly, the fibers are slightly bent inside the blank.
  • the transition 32b of the intermediate profile is filled with sharp edges.
  • the vertical roll 24 is controlled further down when its the inner diameter is set by means of the V erschiebezylinders 28 cylindrical region to the finished D. Practically, this means that the ring rolling mill has only one vertical roller 24 with a conical tip 24a and only one upstream axial roller 20.
  • FIG. 25 Another mode of operation and thus a further simplified structure of the ring rolling mill is conceivable with a single vertical roller 25 with a cylindrical lateral surface over the length and a single upstream axial roller 21.
  • This cylindrical vertical roller 25 is initially lowered to the position shown extended downwards, but is opposite that Recess in the template 9 for receiving the blank is set to a larger nip than it corresponds to the finished dimension D of the inside diameter of the finished product.
  • the material displaced inward by the face rolling is then rolled down to the right by a continuous horizontal advance of the vertical roll 25, whereby the sleeve-shaped extension 31a of the finished cross section 31 is created.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

Ein Ringwalzwerk insbesondere für sogenannte Vorschweißringe 31 zum Ansatz an Rohre, mit zwei kegeligen Axialwalzen (Planwalzen) 20,21 zum Niederwalzen eines mit Umfangsspiel in eine drehbare Schablone 9 eingesetzten Rohlings in Ringscheibenform, und mit mindestens einer fliegend gelagerten, zumindest waagerecht und alternativ auch senkrecht anstellbaren Vertikalwalze 24 bezw.25, die am Innendurchmesser des Rohlings angreift und das von den Planwalzen nach innen verdrängte Material unter Aufrechterhaltung des Faserverlaufes zum dem hülsenförmigen Fortsatz 31a des Vorschweißflansches 31 umformt. Die Vertikalwalze bezw. -walzen sind zu den Planwalzen in Drehrichtung des Rohlinges winkelversetzt angeordnet und haben eine kegelförmige Spitze, wenn sie senkrecht anstellbar sind. Bei zylindrischer Ausbildung einer Vertikalwalze 25 genügt deren waagerechte Anstellbarkeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ringwalzwerk zum Herstellen von scheibenartigen Ringen mit angeformten hülsenförmigen Fortsatz, insbesondere von sogenannten Vorschweißflanschen zum Anschluß von Rohren mit Hilfe einer ringförmigen Schablone, die auf einen Drehtisch aufspannbar ist, mit innerhalb eines pressenartigen Maschinenrahmens höhenverstellbar geführten Holm, an dem mindestens ein Lagergehäuse für eine fliegend gelagerte kegelige Axialwalze angeordnet ist, deren jeweils untere Mantellinie parallel zur Tischebene, d.h. wagerecht verläuft, um die Dicke einer mit Umfangsspiel in die Schablone eingesetzten walzwarmen ringscheibenförmigen Rohlings abzuwalzen. Mit der Dickenabnahme nimmt der Aussendurchmesser des Rohlings zu, bis er am Innendurchmesser der ringförmigen Schablone zentriert ist. Gleichzeitig nimmt jedoch der Innendurchmesser des Rohlingsab. Das in diese Richtung verdrängte Material wurde bisher durch einen mittigen Dorn nach unten zu dem gewünschten hülsenförmigen Fortsatz abgebogen bezw. abgequetscht.Da sich hierbei eine abgebogene Innenkante zwischen der Ringscheibe bezw. dem Flansch des herzustellenden Erzeugnisses und dem hülsenförmigen Fortsatz bildete, musste es nach dem bisher angewendeten Verfahren stirnseitig abgedreht werden, oder man hat durch weiteres stirnseigiges Planwalzen mittels der kegeligen Axialwalze bezw. -walzen für einen scharfkantigen übergang zwischen der späteren Anschlußfläche des Ringflansches und dem Innendurchmesser des hülsenförmigen Fortsatzes gesorgt. Stets wurde hierdurch jedoch der Faserverlauf zwischen dem Ringflansch und dem hülsenförmigen Fortsatz unterbrochen bezw. scharfkantig umgelenkt, was festigkeitsmässig unerwünscht ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ringwalzwerk der beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß das beim Planwalzen mittels der kegegeligen Axialwalze bezw. -walzen nach innen verdrängte Material unter Aufrechterhalten des Faserverlaufes durch einen Walzvorgang zum hülsenförmigen Fortsatz umgeformt wird. In Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der höhenverstellbare Holm des Ringwalzwerkes mindestens ein wagerecht verstellbares Lagergehäuse für eine fliegend gelagerte Vertikalwalze trägt, deren Durchmesser erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Rohlinges und die zu der oder den Axialwalzen winkelversetzt angeordnet ist:
  • Eine zweckmässig als nicht angetriebene Schleppwalze ausgebildete Vertikalwalze kann von innen her über die wagerechte Verstellbarkeit ihres Lagergehäuses gegen den beim Planwalzen nach innen wachsenden Innendurchmesser des Rohlinges angestellt werden, wobei sie wegen ihres relativ kleinen Durchmessers einen regelrechten Walzeffekt begründet, denn die Abnahme eines Walzgutes ist bekanntlich umso leichter zu bewerkstelligen, je kleiner die Krümmung der Walzen-Oberfläche gegenüber der Krümmung des Walzgutes ist, die beim Walzen von Stäben und Blechen unendlich groß ist. Dieses Abwalzen des nach innen verdrängten Materials hat zur Folge, daß das Material unter regelmässiger Umbiegung der Fasern in den hülsenförmigen Fortsatz umgeleitet wird. Da die kegelige Axialwalze oder -walzen bis innerhalb des Fertigmaßes des Innendurchmessers des herzustellenden Erzeugnisses reicht bezw. reichen, ergibt sich gegenüber einem zylindrischen Teil einer Vertikalwalze ein vom Material ausgefüllter, scharfkantiger Übergang zwischen Flansch und Fortsatz.
  • Eine Vertikalwalze ist zweckmässig im Anschluß an einen zylindrischen Teil kegelförmig ausgebildet und höhenverstellbar, sodaß durch eine anfängliche Senkbewegung der Vertikalwalze über ihr kegelförmiges Ende eine allmähliche Umlenkung des nach innen verdrängten Materials des Rohlinges schräg-nach unten erfolgt, wobei nach einem weiteren Absenken der Vertikalwalze und gegebenenfalls wagerechtem Anstellen der zylindrische Teil der Vertikalwalze das weitere Abwalzen des abgebogenen Ansatzes zum hülsenförmigen Fortsatz mit bestimmten Innendurchmesser bezw. lichter Weite des Fertigerzeugnisses übernimmt.
  • Diese letztere Wirkung kann auch gleichzeitig durch eine weitere, etwa diametral zur ersten Vertikalwalze mit kegeliger Spitze angeordnete zweite Vertikalwalze erzielt werden, die auf ihrer Länge zylindrisch ausgebildet ist und fortschreitend wagerecht angestellt wird. Weitere Ausgestaltungen des Ringwalzwerkes gemäß der Erfindung sind in den Patentansprüchen 4 bis 7 angeben, die in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Ringwalzwerkes gemäß der Erfindung für die Herstellung von sogenannten Vorschweißflanschen mit zwei kegeligen Axialwalzen und zwei Vertikalwalzen dargestellt, und zwar zeigt
    • Fig.1 eine Vorderansicht des Ringwalzwerkes, teilweise geschnitten, und
    • Fig.2 eine Draufsicht auf die Schablone zur Verdeutlichung der Walzenanordnung.
  • Das pressenartige Maschinengestellt umfasst zwei Säulen 1,2, die durch eine obere Traverse 3 und eine untere Traverse 4 miteinander verbunden sind. Von den Säulen 1,2 ist ein Holm 5 geführt, der über die an der oberen Traverse 3 festgelegten Hydraulikzylinder 6,7 in der Höhe verstellt werden kann. Auf der unteren Traverse 4 ist ein Drehtisch 8 angeordnet, auf den eine ringförmige Schablone 9 aufspannbar ist. Zum Antrieb des Drehtisches 4 dienen vier Ritzel 10 mit jeweils einem hydraulischen Motoraggregat 11,12.
  • Am höhenverstellbaren Holm 5 sind zwei Schlitten 14,15 in Führungen 16,17 wagerecht verstellbar geführt. Die Schlitten tragen je ein Lagergehäuse 18, 19 für kegelige Axialwalzen 20,21, deren jeweils untere Mantellinie parallel zur Ebene des Drehtisches 8, d.h. normaler- . weise wagerecht verläuft, und deren Achsrichtung in der Projektion nach Fig.2 schräg, d.h. nicht radial, verläuft. Die beiden kegeligen Axialwalzen 20,21 sind etwa diametral zueinander angeordnet.
  • Die Schlitten 14,15 tragen ferner Lagergehäuse 22,23 für fliegend gelagerte Vertikalwalzen 24,25, die über Zylinder 26,27 je für sich höhenverstellbar sind. Für die wagerechte Verstellung des Schlittens 14 ist ein Hydraulikzylinder 28 vorgesehen, der in näher dargestellter Weise von dem Holm 5 getragen ist. Ein ebensolcher, nicht dargestellter wagerechter Hydraulikzylinder ist auch für den Schlitten 15 vorhanden. Jeder der wagerechten Zylinder ist für sich zu betätigen, ebenso die Zylinder 26,27 für die Höhenverstellung der Vertikalwalzen, jedoch kann über eine programmierte Steuerung ein sich zum Teil überschneidendes Bewegungsspiel der Schlitten und der Vertikalwalzen eingestellt werden.
  • Wie Fig.2 zeit, sind auch die Vertikalwalzen 24,25 etwa diametral angeordnet, jedoch in Drehrichtung A des Drehtisches 8 gegenüber der nächstliegenden Axialwalze nacheilend winkelversetzt. Die Vertikalwalzen bearbeiten somit einen in die Schablone 9 eingesetzten Rohling von innen, nachdem und während die obere Stirnfläche des Rohlinges durch eine kurz vorher angeordnete Axialwalze im Sinne einer Dickenabnahme bearbeitet wird. Fig.2 zeigt auch, daß die kegeligen Axialwalzen 20,21 bis innerhalb eines strichpunktierten Kreises 30 reichen, den den Innendurchmesser D des Fertigerzeugnisses repräsentiert.
  • Die Wirkungsweise des dargestellten Ringwalzwerkes ist folgende:
    • Es soll ein sogenannter Vorschweißflansch hergestellt werden, dessen Fertigquerschnitt 31 auf der rechten Zeichnungshälfte im Bereich der Vertikalwalze 25 dargestellt ist. Die Schablone 9 hat eine Ausnehmung, die dem Verlauf der Aussenflächen des herzustellenden Vorschweißflansches entspricht. Die wagerechte Kreisringfläche 9a der Schablone 9 nimmt einen walzwarmen Rohling mit Umfangsspiel gegenüber der senkrechten Begrenzungsfläche 9b der Ausnehmung in der Schablone 9 auf. Die Dicke des Ringscheiben-Rohlinges übersteigt die obere Stirnfläche der Schablone 9, wie im Zwischenquerschnitt 32 im Bereich der Vertikalwalze 24 dargestellt ist. .
  • Nachdem der Drehtisch über seine Antriebe 10 bis 12 in Drehung versetzt ist, wird der Holm 5 mittels der Zylinder 6,7 abwärts gesteuert, bis die kegeligen Axialwalzen 20,21 an der oberen Stirnfläche des Ringscheiben-Rohlinges anlaufen und als Schleppwalzen mitgenommen werden. Durch weiteres Abwärtssteuern des Holmes 5 walzen d::e Axialwalzen 20,21 den Rohling in seiner Dicke ab, wodurch Material nach aussen fließt und das nicht dargestellte Umfangsspiel gegenüber der Schablone 9 verschwindet. Hierdurch ist der Rohling in der Schablone zentriert. Es fließt durch dieses Planwalzen aber auch Material nach innen. Während oder bereits vor dem Planwalzen wird die Vertikalwalze 24, die im Anschluß an einen zylindrischen Teil eine Kegelspitze 24a aufweist, mittels des Zylinders 26 in die dargestellte Höhenlage abgesenkt. Es ist in der linken Zeichnungshälfte erkennbar, daß das nach innen verdrängte Material im Zwischenquerschnitt 32 aufgrund der Kegelspitze 24a in einem Fortsatz 32a schräg nach innen fließt. Entsprechend werden die Fasern innerhalb des Rohlinges leicht angebogen. Infolge des Übergriffes der Axialwalze 20 bis innerhalb des Kreises 30 mit dem Innendurchmesser D (Fig.2) wird hierbei der übergang 32b des Zwischenprofils scharfkantig ausgefüllt. Zum Fertigwalzen und Kalibrieren des Innendurchmesser D kann es genügen, wenn die Vertikalwalze 24 weiter abwärts gesteuert wird, wenn ihr zylindrischer Bereich auf das Fertigmaß D des Innendurchmessers mittels des Verschiebezylinders 28 eingestellt ist. Praktisch bedeutet dies, daß das Ringwalzwerk nur eine Vertikalwalze 24 mit Kegelspitze 24a und nur eine vorgeordnete Axialwalze 20 hat.
  • Eine andere Wirkungsweise und damit ein weiterer vereinfachter Aufbau des Ringwalzwerkes ist denkbar mit einer einzigen Vertikalwalze 25 mit zylindrischer Mantelfläche über die Länge und einer einzigen vorgeordneten Axialwalze 21. Diese zylindrische Vertikalwalze 25 wird anfänglich auf die dargestellte nach unten ausgefahrene Stellung abgesenkt, ist jedoch gegenüber der Ausnehmung in der Schablone 9 zur Aufnahme des Rohlinges auf einen größeren Walzenspalt eingestellt als es dem Fertigmaß D des Innendurchmessers des Fertigerzeugnisses entspricht. Das durch das Planwalzen nach innen verdrängte Material wird dann durch einen kontinuierlichen wagerechten Vorschub der Vertikalwalze 25 nach rechts niedergewalzt, wodurch der hülsenförmige Fortsatz 31a des Fertigquerschnittes 31 entsteht. Es empfiehlt sich jedoch, zur Beschleunigung des Walzvorganges zwei diametral angeordnete Axialwalzen 20,21 und zwei diametral angeordnete Vertikalwalzen 24,25 mit der dargestellten Unterschiedlichkeit deren äusserer Gestaltung vorzusehen und über eine hydraulische Steuerung mit beiden Vertikalwalzen gleichzeitig zu arbeiten. Hierbei werden beide Vertikalwalzen hinsichtlich ihrer wagerechten Verstellbarkeit auf das Fertigmaß D des Innendurchmessers (Kreis 30 in Fig.2) eingestellt, wobei die Vertikalwalze 24 mit der Kegelspitze kontinuierlich abwärts verstellt wird. Die fortschreitende Änderung des Zwischenquerschnittes 32 hinsichtlich der Ausbildung des nach innen gerichteten Fortsatzes 32a wird dann nach 180° Umdrehung durch die Vertikalwalze 25 beigewalzt. Selbstverständlich können diese Vorgänge auch von einem wagerechten Anstellen der einen oder anderen Vertikalwalze begleitet sein, wenn diese anfänglich nicht auf den Innendurchmesser D eingestellt wurden. Bei allen bisher beschriebenen Verfahrensweisen wird mittels der kegeligen Axialwalzen 20,21 solange plangewalzt, bis die Axialwalzen an dem stirnseitigen Rand der Schablone 9 auflaufen und damit die Solldicke der Flansches erreicht ist.

Claims (7)

1. Ringwalzwerk zum Herstellen von scheibenartigen Ringen mit angeformtem hülsenartigen Fortsatz, insbesondere von sogenannten Vorschweißflanschen (31) zum Anschluß von Rohren mit Hilfe einer ringförmigen Schablone (9), die auf einen Drehtisch (8) aufspannbar ist, mit innerhalb eines pressenartigen Maschinenrahmens höhenverstellbar ge- führten Holm (5), an dem mindestens ein Lagergehäuse (18,19) für eine fliegend gelagerte kegelige Axialwalze (20,21) angeordnet ist, deren jeweils untere Mantellinie parallel zur Tischeben, d.h. wagerecht, verläuft, um die Dicke eines mit Umfangsspiel in die Schablone eingesetzten walzwarmen Rohlinges von Ringscheibenform abzuwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm (5) mindestens ein wagerecht verstellbares Lagergehäuse (22,23) für eine fliegend gelagerte Vertikalwalze (24,25) trägt, deren Durchmesser erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Rohlinges und die zu der oder den Axialwalzen winkelversetzt angeordnet ist.
2. Ringwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertikalwalze (24) im Anschluß an einen zylindrischen Teil kegelförmig ausgebildet und höhenverstellbar ist.
3. Ringwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertikalwalze (25) auf ihrer Länge zylindrisch ausgebildet und wagerecht verstellbar ist.
4. Ringwalzwerk nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Vertikalwalzen (24,25) über ihre Lagergehäuse (22,23) je für sich wagerecht und innerhalb ihrer Lagergehäuse je für sich senkrecht verstellbar sind.
5. Ringwalzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse (22,23) für die Vertikalwalzen (24,25) in Sdhlitten (14,15) angeordnet sind, die im höhenverstellbaren Holm (5) wagerecht geführt sind und an denen im Holm festgelegte hydraulische Verstellzylinder (28) angreifen.
6. Ringwalzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse (18,19) für die Axialwalzen (20,21) von den Schlitten (14,15) getragen sind.
7. Ringwalzwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei diametral angeordnete kegelige Axialwalzen (20,21) und zwei diametral angeordnete, in Drehrichtung (A) des Drehtisches (8) versetzte Vertikalwalzen (24,25) vorgesehen sind.
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