EP0129497B1 - Kegelschrägwalzwerk - Google Patents
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- EP0129497B1 EP0129497B1 EP19840730041 EP84730041A EP0129497B1 EP 0129497 B1 EP0129497 B1 EP 0129497B1 EP 19840730041 EP19840730041 EP 19840730041 EP 84730041 A EP84730041 A EP 84730041A EP 0129497 B1 EP0129497 B1 EP 0129497B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
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- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
- B21B1/20—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a non-continuous process,(e.g. skew rolling, i.e. planetary cross rolling)
Definitions
- the invention relates to a tube rolling mill according to the preamble of claim 1, which is known as a 2-roller boot tapered cross-rolling mill, which, in contrast to the Mannesmann cross-rolling mill patented in 1885, has inclined roller axes - which have an angle of e.g. 30 ° to the roller axis - works and where the rollers therefore have the shape of a cone.
- the tapered cross-rolling mill has the advantage of gentle material stress during punching and stretching. In both rolling processes, however, the degrees of stretching are limited, namely around 3: 1 for the barrel cross-rolling mill and around 5: 1 for the conical cross-rolling mill.
- Barrel and taper rolling processes are known as cross rolling processes. It is characteristic of cross-rolling processes that the rolling material, i.e. the wall of the blanks or hollow blocks, flows in width when it is stretched. This flow into the width is inevitably limited by the use of fixed guide shoes or rotating guide disks - known as Diescher disks - and converted into an elongation in the longitudinal direction. In three-roll cross-rolling mills, the use of guides is not possible due to space constraints. Here the caliber opening, the so-called roll gap, is enclosed by the 3 rolls. If the wall or cave block wall thickness were reduced too much, the material would flow so far that it would flow into the spaces between the rolls, as a result of which the rolling process usually breaks down and incorrect rolling occurs.
- the inclined angle of the rollers realized in the planetary cross-rolling mill could be considered in its tendency to be directed towards the longitudinal rolling. Some of the tensile forces that occur here when rolling pipes have an effect in the longitudinal direction of the rolling stock and thereby prevent it from spreading too much. To put it simply, this is the effect that with this type of rolling mill, the rolling of tube blanks with e.g. 10 times stretch allowed. Such a high aspect ratio makes it possible to roll with higher operating weights than with conventional cross-rolling mills, i.e. to produce longer slugs that e.g. Can be 70 m.
- the well-known planetary cross-rolling mill has a special feature that it has a rotor in which there are 3 rolls that rotate around the tube.
- the tube blank does not rotate. This arrangement makes it possible to run into the downstream stretch-reducing mill, where the finished pipe is manufactured, without intermediate heating.
- the object of the invention is to design the conical diagonal rolling mill in such a way that the rolling speed and thus the output of the rolling mill can be increased significantly with an improved service life of the conical rolls.
- Fig. 1 the rolling mill is shown in longitudinal section to the rolling stock axis.
- the arrangement of the tapered rollers 1, 2, 3 can be seen, which are arranged at an oblique angle between 30 and 75 °, preferably 50 °. 2 that the drive shafts 4, 5, 6 for the tapered rollers 1, 2, 3 are led out laterally to one side of the rolling mill. On this side, they are connected to the drive unit 13 with the interposition of a gear 12.
- the tapered rollers can be adjusted radially to the rolling stock axis by adjusting mechanisms 7, the pivot axis for the tapered rollers running parallel to the rolling stock axis.
- the drive of the tapered rollers results from FIG. 4, specifically via bevel gears, the angle between each of the drive shafts 4, 5, 6 and the rolling stock axis in the horizontal plane preferably being 90 °.
- a slat guide On the outlet side of the conical cross-rolling mill according to the invention, a slat guide is provided which consists of driven inclined rollers 8, 9, 10, drives 14, 15, 16 being connected to the inclined rollers via intermediate gears 17, 18, 19.
- the guide has the task of guiding the billet 11 in synchronism with a speed and longitudinal speed corresponding to the speed and longitudinal speed at which the billet exits the rolling mill. With this guidance or support, the rolling mill does not need to apply the required turning and longitudinal force for the emerging billet during rolling. This prevents the blanks from twisting during rolling.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Rohrwalzwerk gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, das als 2-Walzen-Stiefel-Kegelschrägwalzwerk bekannt ist, das im Gegensatz zum 1885 patentierten Mannesmann-Schrägwalzwerk mit schrägen Walzenachsen - die einen Winkel von z.B. 30° zur Walzenachse haben können - arbeitet und wo die Walzen deshalb die Form eines Kegels haben. Das Kegelschrägwalzwerk hat gegenüber dem Mannesmann-Schrägwalzwerk, das auch in der abgewandelten Walzenform als Tonnenlocher existiert, den Vorteil der schonenden Materialbeanspruchung beim Lochen und Strecken. Bei beiden Walzverfahren sind jedoch die Streckgrade begrenzt und zwar beim Tonnen-Schrägwalzwerk auf etwa 3:1, beim Kegelschrägwalzwerk nach heutigen Erkenntnissen auf etwa 5:1. Tonnen- und Kegelwalzverfahren werden als Querwalzverfahren bezeichnet. Charakteristisch bei Querwalzverfahren ist, dass das Walzmaterial, also die Wand der Luppe oder des Hohlblocks, bei seiner Streckung in die Breite fliesst. Dieses Fliessen in die Breite wird durch den Einsatz von festen Führungsschuhen oder rotierenden Führungsscheiben - als Diescherscheiben bekannt - zwangsweise begrenzt und in eine Streckung in Längsrichtung umgewandelt. Bei Dreiwalzenschrägwalzwerken ist der Einsatz von Führungen aus Platzgründen nicht möglich. Hier wird die Kaliberöffnung, der sogenannte Walzspalt, von den 3 Walzen umschlossen. Bei zu starker Reduktion der Luppen- oder Höhlblockwandstärke würde das Material soweit in die Breite fliessen, dass es in die Räume zwischen den Walzen hineinfliessen würde, wodurch in der Regel der Walzprozess zusammenbricht und Fehlwalzungen auftreten.
- Es ist bekannt, dass die Streckfähigkeit eines Schrägwalzwerkes im ursächlichen Zusammenhang mit der Schräglage der Walzen zu sehen ist. Je grösser die Schräglage, desto grösser die Streckfähigkeit. Dieser Effekt wurde beim Planetenschrägwalzwerk, das durch die DE-A-31 12 781 bekannt ist, insofern ausgenutzt, als hier der Schrägwinkel auf z.B. 50° gesteigert wurde. Im Gegensatz zu den Querwalzverfahren sind auch die sogenannten Längswalzverfahren, wie z.B. Stopfenwalzverfahren, bekannt. Beim Längswalzverfahren beträgt der Winkel zwischen der Walzen- und der Walzgutachse 90°. Kennzeichen der Längswalzverfahren ist, dass hier die Streckung der Luppenwandstärke hauptsächlich in Längsrichtung erfolgt. Die möglichen Strekkungen sind aber auch hier eingegrenzt, wobei hauptsächlich die Technologie des Kalibrierens eine Rolle spielt.
- Den beim Planetenschrägwalzwerk verwirklichten Schrägwinkel der Walzen könnte man in seiner Tendenz als zum Längswalzen hin gerichtet betrachten. Ein Teil der hier beim Walzen von Rohren auftretenden Zugkräfte wirkt sich in der Längsrichtung des Walzgutes aus und verhindert dadurch eine zu starke Breitung. Vereinfachend dargestellt ist dies der Effekt, der mit dieser Art von Walzwerken das Walzen von Rohrluppen mit z.B. 10-facher Streckung erlaubt. Eine derart hohe Streckung ermöglicht es, mit höheren Einsatzgewichten als bei herkömmlichen Schrägwalzwerken zu walzen, d.h. längere Luppen zu erzeugen, die z.B. 70 m sein können.
- Das bekannte Planetenschrägwalzwerk hat als besonderes Merkmal, dass es einen Rotor besitzt, in dem sich 3 Walzen befinden, die um das Rohr rotieren. Die Rohrluppe dagegen rotiert nicht. Diese Anordnung erlaubt ohne Zwischenwärmen in das nachfolgende Streckreduzierwalzwerk einzulaufen, wo das Fertigrohr hergestellt wird.
- Diese Anordnung des rotierenden Walzgerüstes mit angetriebenen Walzen im Folgeaggregat hat jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen:
- - das rotierende Walzgerüst ist durch die auftretenden Fliehkräfte in der Drehzahl begrenzt und damit auch in der möglichen Walzgeschwindigkeit.
- - Die Fliehkräfte beanspruchen zusätzlich die Walzenlager auf Verschleiss und vermindern deren Lebensdauer.
- - Die Fliehkräfte verursachen abhängig von der Rotordrehzahl eine Aufdehung des Rotors, wodurch die Genauigkeit des Walzgutes negativ beeinflusst wird.
- - Der Rotor ist nur bis zu einem bestimmten Durchmesser wirtschaftlich einsetzbar. Der max. mögliche Rotordurchmesser bestimmt auch den max. walzbaren Luppendurchmesser, dessen Grenze bei etwa 10" (25,4 cm) liegt.
- - Die Walzen müssen relativ klein sein, um auch den Rotordurchmesser klein zu halten. Dadurch wird ihre Lebensdauer negativ beeinflusst.
- - Die Walzenanstellung ist sehr kompliziert und muss einschliesslich der Antriebe mitrotieren, sobald die Walzen während des Betriebes nachgestellt werden sollen.
- - Der kontinuierliche Betrieb vergrössert den Störfaktor der Gesamtanlage.
- Aufgabe der Erfindung ist es, das Kegelschrägwalzwerk so auszubilden, dass die Walzgeschwindigkeit und damit der Ausstoss des Walzwerkes wesentlich erhöht werden kann bei verbesserter Standzeit der Kegelwalzen.
- Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
- Vorzugsweise Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Das erfindungsgemässe 3 Kegelwalzen aufweisende Kegelschrägwalzwerk vereinigt folgende Vorteile:
- - Die Begrenzung der Rotordrehzahl durch die Fliehkraft ist nicht mehr gegeben. Die Walzendrehzahl und damit die Walzgeschwindigkeit kann wesentlich höher sein.
- - Die Walzenlager werden nicht durch die Fliehkraft beansprucht und haben eine längere Lebensdauer.
- - Das Walzgerüst kann schwer gebaut werden. Eine Aufdehnung durch die Fliehkraft entfällt.
- - Der max. walzbare Luppendurchmesser ist grösser und kann z.B. 14" (35 cm) betragen.
- - Die herstellbare Luppenlänge kann 30 m und grösser sein.
- - Die Walzen können grösser sein und haben eine bessere Standzeit.
- - Die Walzenanstellung entspricht dem herkömmlichen Walzmaschinenbau und ist weniger kompliziert.
- - Durch diskontinuierlichen Betrieb wird der Störfaktor verringert.
- Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, erläutert werden.
- Dabei zeigt:
- Fig. 1 einen Schnitt durch das Kegelschrägwalzwerk längs zur Walzgutachse,
- Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie A-B in Fig.1,
- Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles C gemäss Fig. 1,
- Fig. 4 den Antrieb der Kegelwalzen im Schnitt und
- Fig. 5 die Anordnung der Luppenführung an der Auslaufseite des Walzwerks.
- In der Fig. 1 ist im Längsschnitt zur Walzgutachse das Walzwerk dargestellt. In Verbindung mit der Fig. 2 ist die Anordnung der Kegelwalzen 1, 2, 3 ersichtlich, die unter einem Schrägwinkel zwischen 30 und 75°vorzugsweise 50° angeordnet sind. Aus der Fig. 2 ergibt sich im einzelnen, dass die Antriebswellen 4, 5, 6 für die Kegelwalzen 1, 2, 3 seitlich zu einer Seite des Walzwerks herausgeführt sind. An dieser Seite sind sie unter Zwischenschaltung eines Getriebes 12 mit dem Antriebsaggregat 13 verbunden. Die Kegelwalzen sind durch Verstellmechanismen 7 radial zur Walzgutachse anstellbar, wobei die Schwenkachse für die Kegelwalzen parallel zur Walzgutachse verläuft.
- Aus Fig. 4 ergibt sich der Antrieb der Kegelwalzen, und zwar erfolgt dieser über Kegelräder, wo- .bei der Winkel zwischen jeder der Antriebswellen 4, 5, 6 und der Walzgutachse in horizontaler Ebene vorzugsweise 90° beträgt.
- Auf der Auslaufseite des erfindungsgemässen Kegelschrägwalzwerks ist eine Luppenführung vorgesehen, die aus angetriebenen Schrägrollen 8, 9, 10 besteht, wobei Antriebe 14, 15, 16 über zwischengeschaltete Getriebe 17, 18, 19 mit den Schrägrollen verbunden sind.
- Die Führung hat die Aufgabe, die Luppe 11 synchron mit einer Drehzahl und Längsgeschwindigkeit entsprechend der Drehzahl und Längsgeschwindigkeit, mit der die Luppe aus dem Walzwerk austritt, zu führen. Durch diese Führung bzw. Unterstützung braucht das Walzwerk während des Walzens nicht die erforderliche Dreh- und Längskraft für die austretende Luppe aufzubringen. Damit wird verhindert, dass sich die Luppe während des Walzens verwindet.
Claims (5)
1. Rohrwalzwerk mit angetriebenen Kegelwalzen, die um ortsfeste Achsen drehbar und unter einem Schrägwinkel zur Walzachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass drei Kegelwalzen (1, 2, 3) unter einem Schrägwinkel zwischen 30 und 75° und um die Achsen (20,21,22) parallel zur Walzachse schwenkbar angeordnet sind, dass die einzelnen Antriebswellen (4, 5, 6) seitlich zu einer Seite des Rohrwalzwerkes herausgeführt sind und dass der Winkel zwischen jeder der Antriebswellen (4, 5, 6) und der Walzgutachse in horizontaler Ebene vorzugsweise 90° beträgt.
2. Rohrwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenschrägwinkel 50° beträgt.
3. Rohrwalzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelwalzen (1, 2, 3) in Walzeneinbaustücken gelagert sind.
4. Rohrwalzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzeneinbaustücke durch einen Verstellmechanismus (7) radial zur Walzgutachse anstellbar sind, wobei die Verlängerung der Anstellachse durch den Walzgutmittelpunkt verläuft.
5. Rohrwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auslaufseite des Walzwerkes eine angetriebene, Schrägrollen (8, 9, 10) aufweisende Luppenführung vorgesehen ist, wobei die Drehzahl der Schrägrollen auf die Drehzahl und Längsgeschwindigkeit der aus dem Walzwerk austretenden Luppe (11) einstellbar ist.
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