EP0081452A1

EP0081452A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltwalzen von Rohren, insbesondere grosser Längen

Info

Publication number: EP0081452A1
Application number: EP82730130A
Authority: EP
Inventors: Horst Ing. Grad. Stinnertz; Fritz Dr. Ing. Zeunert; Klaus Rehag
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1983-06-15
Also published as: DE3146284A1; ATE13260T1; JPS5890304A; JPS6239041B2; DE3146284C2; EP0081452B1

Abstract

Beim Kaltwalzen Rohren auf Schrittwalzwerken ist eine Zunahme der zu walzenden Rohrlängen aus Wirtschaftlich- keitsgründen zu verzeichnen. Mit bekannten Kaltwalzverfahren ergeben sich schon ab Längen von ca. 90 Meter Probleme, weil das Rohr mit zyklisch stark unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausgewalzt wird. Die aus den Beschleunigungen resultierenden Kräfte müssen durch das Auslaufspannfutter und durch Reibung zwischen Walzgut und Walzwerkzeug aufgebracht werden. Ungewollter Vorschub und Längsschwingungen im Rohr kann zu Ausschuß des Rohres führen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verfahrensbedingt in Längsrichtung und um die Rohrachse auftretenden Beschleunigungskräfte so zu reduzieren, daß auch größere Rohrlängen wirtschaftlich hergestellt werden können, Es wird vorgeschlagen, die zyklisch ungleichmäßige Geschwindigkeit des Rohres in einer das Rohr aus der Walzrichtung auslenkenden Pufferzone in eine konstante Auslaufgeschwindigkeit umzuwandeln, die zyklisch ungleichmäßige Drehgeschwindigkeit des Rohres in Null zu reduzieren. Dadurch wird die Rohrlänge, die sich hinter der Pufferzone befindet, dynamisch von der übrigen Rohrmasse abgekuppelt, so daß die Hauptmasse des Rohres mit konstanter Geschwindigkeit ohne Rohrdrehung transportiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Kaltwalzen von Rohren, insbesondere großer Längen, auf einem Walzwerk mit hin- und hergehendem Walzgerüst und darin befindlichen zwangsangetriebenen kalibrierten Walzen, mit absatzweisem Vorschub und/oder Drehung des Rohres im Bereich eines oder beider Totpunkte, wobei die wechselseitige Drehung mit ggfs. aus einem oder mehreren Einzelwinkeln addiertem Gesamtwinkel je Drehrichtung gleich groß ist.
Beim Kaltwalzen von Rohren auf Schrittwalzwerken, insbesondere auf Kaltpilgerwalzwerken ist eine ständige Zunahme der zu walzenden Rohrlängen aus Wirtschaftlichkeitsgründen zu verzeichnen. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Kupferrohren, die meist nach dem Verfahren Strangpressen (oder Schrägwalzen) - Kaltwalzen - Ziehen auf Blocks - Kontiziehen hergestellt werden. Bei diesem Verfahren ist der Einsatz großer Gewichte auf den Blocks wesentlich für deren Wirtschaftlichkeit, so daß inzwischen Rohrlängen hinter dem Kaltwalzwerk von bis zu 250 Metern gefordert werden.
Mit dem derzeit üblichen Kaltwalzverfahren ergeben sich schon ab Längen von ca. 90 Metern Probleme dadurch, daß das gewalzte Rohr mit zyklisch stark unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausgewalzt wird. Die Beschleunigungen für das Rohr betragen hierbei bis über 10 g. Die hieraus resultierenden Beschleunigungskräfte müssen im wesentlichen durch das Auslaufspannfutter und durch die Reibungskraft zwischen Walzgut und Walzwerkzeugen aufgebracht werden. Reichen diese nicht unbegrenzt erzeugbaren Kräfte nicht aus, die Beschleunigungskräfte aufzunehmen, wird das Rohr in seiner Verzögerungsphase unkontrolliert in Walzrichtung vorwärtsbewegt, d. h. es kommt zu einem ungewollten Vorschub. Das so behandelte Rohr wird Ausschuß. Dieses Problem wird noch verstärkt durch Längsschwingungen im Rohr aufgrund der periodischen Beschleunigungsimpulse.
Ein weiteres Problem beim Kaltwalzen von Rohren großer Länge liegt darin, daß die Drehbeschleunigung aus der Rohrdrehung in einem oder in beiden Totpunkten zu Drehschwingungen führen können, die die Führung der Rohre in der Auslaufrinne erschweren, die Lärm erzeugen und die hohe Haltemomente in den Spannfuttern des Kaltwalzwerkes erzeugen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, zur Vermeidung der Nachteile, die auftretenden verfahrensbedingten Beschleunigungskräfte sowohl in Längsrichtung als auch um die Rohrachse so weit zu reduzieren, daß auch größere Rohrlängen wirtschaftlich hergestellt und weiterverarbeitet werden können und zwar dadurch, daß nun ein relativ kleiner Teil der gesamten gewalzten Rohrlängen den Längs- und Winkelbeschleunigungen ausgesetzt ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zyklisch ungleichmäßige Geschwindigkeit des ausgewalzten Rohres in einer das Rohr aus der Walzrichtung auslenkenden Pufferzone in eine konstante-Auslaufgeschwindigkeit umgewandelt wird, während in derselben und/oder in einer benachbarten Zone die zyklisch ungleichmäßige Drehgeschwindigkeit des Rohres zu Null reduziert wird.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Rohr im Anschluß an die Pufferzone konzentrisch aufgewickelt wird.
Es ist bekannt, daß das Rohr je Arbeitszyklus um 45° bis 90° gedreht werden muß, wobei die Drehung im Normalfall in gleichbleibendem Drehsinn erfolgt. Es ist jedoch auch bekannt, das Rohr in wechselndem Drehsinn zu drehen. Hierbei haben Walzversuche jedoch ergeben, daß die Rohrtoleranzen unbefriedigend bleiben, wenn je Drehsinn nur einmal gedreht wird oder wenn bei mehrmaligem Drehen die Teildrehwinkel gleich oder nur geringfügig unterschieldich sind. Es wird deshalb nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß die Einzeldrehwinkel je Drehsinn um mindestens 20° untereinander differieren.
Zwar ist das Aufwickeln des Rohres hinter dem Walzwerk bekannt (DE-PS 27 47 767), doch wird mit der bekannten Lösung nicht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst, zur Weiterbearbeitung des Rohres den größten Teil der Rohrlänge von Längs- und Drehbeschleunigungen frei zu machen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein mit konstanter Geschwindigkeit arbeitender Treibapparat in einem Abstand von der Walzzone angeordnet ist, in dem die Spannungen im Rohr die Fließgrenze des Rohres nicht überschreiten und in dem das Haltemoment des Treibapparates und der Spannfutter des Walzwerkes größer sind als das Torsionsmoment, wobei dieser Abstand gleichzeitig als Pufferzone zum Ausgleich der zyklisch ungleichmäßigen Walzgeschwindigkeit ausgebildet ist. Walzversuche haben ergeben, daß dieser Abstand bei einer Rohrdrehung von insgesamt 90° je Drehrichtung etwa 40 - 50 Meter beträgt (bei einer Rohrlänge von bis zu 250 Metern).
Die Erfindung sieht also eine stationäre, nicht um die Rohrachse rotierende Einrichtung vor, die in angemessenem Abstand hinter dem Walzwerk installiert ist, die die zyklisch ungleichmäßige Walzgeschwindigkeit in eine gleichmäßige Transportgeschwindigkeit des Rohres umwandelt und die die Drehung des Rohres hinter dieser Einrichtung zu Null werden läßt. Hierzu ist vorzugsweise ein Rollentreibapparat vorgesehen, dessen Antrieb in Abhängigkeit von der momentanen Walzgeschwindigkeit bzw. von der momentanen Ausbildung der Pufferzone stufenlos regelbar ist und der in der Lage ist, das ausgewalzte Rohrende auszuziehen.
Es ist ein weiters Merkmal der Erfindung, daß dieser Treibapparat als Biegeeinrichtung zum Aufhaspeln der Rohre ausgebildet ist.
Alternativ hierzu kann erfindungsgemäß eine Biegeeinrichtung dem Walzwerk auch nachgeschaltet sein.
Eine sinnvolle Ergänzung der Biegeeinrichtung ist erfindungsgemäß ein Haspel mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit, der dem in der Biegeeinrichtung erzeugten Coil über Reibschluß eine gleichförmige Geschwindigkeit erteilt, die der Transportgeschwindigkeit des Treibapparates entspricht. Biegeeinrichtung und Haspel können auch durch einen Trommelwickler oder eine Trommelziehmaschine ersetzt werden.
Eine alternative Lösung der Aufgabe, die ungleichförmige Längs- und Drehgeschwindigkeit ohne Rohrdrehung umzuwandeln, sieht erfindungsgemäß vor, daß eine Halte- und Biegevorrichtung zur Vermeidung der Rohrdrehung mit freier Längsbewegung in einem Abstand von der Umformzone angeordnet ist, der die sichere Aufnahme der Torsionsspannung gewährleistet, wobei der Geschwindigkeitsausgleich in Längsrichtung des Rohres in den letzten Coilwindungen bewirkt wird. Mit dieser Maßnahme wird das Rohr vor der Haltevorrichtung nicht aus der Walzmitte ausgelenkt, die Durchstoßkraft durch den Halteapparat wird aus dem Walzprozeß gewonnen. Der Vorteil liegt in der geradlinigen Rohrführung und in der einfacheren Geschwindigkeitsregelung. Nachteilig ist, daß das Verfahren nur angewendet werden kaan, wenn die gewalzten Rohrquerschnitte die auftretenden Druckkräfte im Rohr aufnehmen können, ohne daß der Walzprozeß gestört wird.
Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise die Rohrlänge, die sich hinter der Pufferzone befindet, dynamisch von der übrigen Rohrmasse abgekuppelt, so daß die Hauptmasse des Rohres mit konstanter Geschwindigkeit ohne Rohrdrehung transportiert werden kann und somit nicht mehr störend auf den Walzprozeß einwirken kann. Durch die Erfindung wird weiterhin ein einfacher und sicherer Rohrtransport gewährleistet, ferner können die Rohre auf einfache Weise gesägt, markiert, geprüft und gerichtet werden. Durch die Möglichkeit des erfindungsgemäßen Coilens können erhebliche Hallenlängen eingespart werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben:

Mit 1 sind die Walzen bezeichnet, die sich in bekannter Weise drehend zwischen dem Einlauftotpunkt ET und dem Auslauftotpunkt AT bewegen. In ansich bekannter Weise wird das Rohr 2 wechselweise in beiden Drehrichtungen gedreht, vorzugsweise um einen Gesamtdrehwinkel von mindestens 90' mit zwei Einzelschritten von je mindestens 35' und einem Differenzwinkel der beiden Einzeldrehungen von mindestens 20^* zur Erzeugung einer guten Rohrqualität und zur Verminderung des Walzenverschleißes. Das Auslaufspannfutter 3 dreht, zeitweise gemeinsam mit einem - nicht dargestellten - Einlaufspannfutter, das Rohr 2 um die o. a. Drehwinkel entweder in einem oder in beiden Totpunktbereichen ET und AT. Im Anschluß an eine geradlinig geführte Auslaufstrecke von ca. 30 Metern Länge wird das Rohr 2 aus der Walzebene ausgelenkt und in einer Krümmung von ca. 15 Meter Radius bei einer Auslenkung von ca. 70^• in den mit mittlerer Walzgeschwindigkeit angetriebenen Treibapparat 4 geführt. Der Treibapparat 4 ist in der Lage, das aufgrund der Drehung am Auslaufspannfutter 3 erzeugte Torsionsmoment im Rohr 2 aufzunehmen. Die Transportgeschwindigkeit des Treibapparates 4 wird in Abhängigkeit von dem momentanen Krümmungsradius geregelt. Hinter dem Treibapparat 4 wird das Rohr 2 in den Biegerollensatz 5 eingeführt, der nicht angetrieben ist.

Der Biegerollensatz 5 formt das mit konstanter Geschwindigkeit und ohne Drehung ankommende Rohr 2 zu einem Coil 6, das in einem Korb 7 abgelegt wird, dessen Geschwindigkeit am Coilumfang der Transportgeschwindigkeit des Treibapparates 4 entspricht. Der Rohrumfang gleitet durch eine dreiseitig geschlossene Führung durch die Krümmung in den Treibapparat, das Rohrende wird nach Verlassen der Umformzone im Walzwerk vom Treibapparat so schnell abgezogen, daß bis zum Einlauf des neuen Rohres der Korb gewechselt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Kaltwalzen von Rohren, insbesondere großer Längen, auf einem Walzwerk mit hin- und hergehendem Walzgerüst und darin befindlichen zwangsangetriebenen kalibrierten Walzen mit absatzweisem Vorschub und/oder Drehung des Rohres im Bereich eines oder beider Totpunkte, wobei die wechselseitige Drehung mit ggfs. aus einem oder mehreren Einzeldrehwinkeln addiertem Gesamtdrehwinkel je Drehrichtung gleich groß ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zyklisch ungleichmäßige Geschwindigkeit des ausgewalzten Rohres in einer das Rohr aus der Walzrichtung auslenkenden Pufferzone in eine konstante Auslaufgeschwindigkeit umgewandelt wird, mit der das Rohr abgezogen wird, wobei zwischen Pufferzone und Walzzone in einem Abstand von der Walzzone, in dem die Torsionsspannung aus dem Drehen des Rohres die Fließgrenze des Rohres nicht überschreitet, das Rohr gegen das Torsionsmoment gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr im Anschluß an die Pufferzone konzentrisch aufgewickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzeldrehwinkel je Drehsinn um mindestens 20 ° untereinander differieren.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit konstanter Geschwindigkeit arbeitender Treibapparat (4) in einem Abstand von der Walzzone angeordnet ist, in dem die Torsionsspannungen im Rohr (2) die Fließgrenze des Rohres (2) nicht überschreitet und in dem das Haltemoment des Auslaufspannfutters (3) des Walzwerkes (1) und das Haltemoment des Treibapparates (4) größer als das Torsionsmoment aus der Rohrdrehung wird, wobei dieser Abstand als Pufferzone zum Ausgleich der zyklisch ungleichmäßigen Walzgeschwindigkeit ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Treibapparat (4) als Biegeeinrichtung (5) zum Aufhaspeln des Rohres (2) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Treibapparat (4) eine Biegeeinrichtung (5) zum Aufhaspeln des Rohres (2) nachgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Biegevorrichtung (5) ein mit konstanter Geschwindigkeit umlaufender Haspel (7) nachgeschaltet ist, der dem darauf gebildeten Coil (6) über Reibschluß eine gleichförmige Geschwindigkeit erteilt, die der Transportgeschwindigkeit des Treibapparates (4) entspricht.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Halte- und Biegevorrichtung (4, 5) zur Vermeidung der Rohrdrehung mit freier Längsbewegung in einem Abstand von der Umformzone angeordnet ist, der die sichere Aufnahme der Torsionsspaanung gewährleistet, wobei der Geschwindigkeitsausgleich in Längsrichtung des Rohres (2) in den letzten Coilwindungen bewirkt wird.