EP0388824A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von Rohrkörpern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von Rohrkörpern Download PDF

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EP0388824A2
EP0388824A2 EP90105080A EP90105080A EP0388824A2 EP 0388824 A2 EP0388824 A2 EP 0388824A2 EP 90105080 A EP90105080 A EP 90105080A EP 90105080 A EP90105080 A EP 90105080A EP 0388824 A2 EP0388824 A2 EP 0388824A2
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    • B21D9/12—Bending tubes using mandrels or the like by pushing over a curved mandrel; by pushing through a curved die
    • B21D9/125—Bending tubes using mandrels or the like by pushing over a curved mandrel; by pushing through a curved die by pushing through a curved die

Definitions

  • the invention relates to a method for drawing tubular bodies and to an apparatus for performing this method.
  • the cold forming of the tubular body takes place on a mandrel which defines its internal dimension by means of a pressure ring which is pivotally mounted on all sides in an inner cap in such a way that the tubular body assumes the dimension of the mandrel on the inside, the pivotable pressure ring being adjusted while the tubular body is rectilinearly from one its ends is driven towards the pressure ring.
  • the pressure ring intended for pulling is set obliquely with the proviso that material displacement takes place not only in the longitudinal direction of the tube, but also in the circumferential direction, so that irregularities in the wall thickness can be compensated and concentric tubes are formed.
  • the pressure ring also has a reducing effect on the outside diameter of the pipes. Since, for example, a zone of reduced wall thickness can exist at different circumferential locations of the tube, the pressure ring is not only designed to be pivotable, but also rotatable with its spherical bearing, so that it can be adjusted with its pivoting plane in such a way that material flows are adjusted to compensate for eccentricities.
  • the rotation mentioned can be carried out manually or automatically.
  • the mentioned swiveling movement allows the selective action on a selected arc area of the pipe circumference, while the remaining part of the circumference of the pipe is reduced less or not at all. It is important for this that the pressure ring transfers differentiated radial forces to the pipe when tilted.
  • tubular bodies with rectangular cross sections can also be produced. This applies in particular to the production of tubular molds for continuous casting.
  • specified values of the wall thickness with narrow tolerances must be observed. This is made more difficult by the fact that molds which are curved in an arcuate manner are normally to be produced and are subject to the drawing process on the mandrel which penetrates their entire length.
  • DE-PS 21 54 226 for the purpose of the pressure ring with a rocker or with spherical columns, which are pivotally or pivotally mounted, in order to achieve in this way that the pressure ring automatically the respective curvature of the pressure ring incoming mandrel with can adjust mounted tube body.
  • the invention has for its object to provide a method and a device suitable for carrying it out such that arcuate tubular bodies, in particular continuous casting molds, can be produced with a rectangular cross-section, in which the wall thickness is set exactly to the extent of an intended specification. Normally, a uniform wall thickness is aimed for, but a differentiated wall thickness should also be produced, in which, for example, the mold curvature on the inside is different than on the outside.
  • the invention is based on a storage of the pressure ring in an inner cap.
  • the possibility of movement of the pressure ring is now controlled according to the invention synchronously with the movement of the mandrel with the tubular body, in that the position of the slides engaging at the rear end of the mandrel is decisive for the position of the pressure ring.
  • the stroke of the carriage mentioned is basically straight, so that it could only exert the same force on all sides of the pressure ring with a straight tubular body.
  • the unequal force action which is avoidable due to the curvature of the tubular body would result in an uneven wall thickness of the tubular body if the pressure ring were to set itself freely.
  • the binding provided according to the invention of its adjustment to the vertical movement of the tubular body with inserted mandrel it is ensured that the mandrel is guided centered along its entire extent through the opening of the pressure ring.
  • the wall thickness is the same on all sides, because the material flow when pulling through the pressure ring results in accordance with the aforementioned forced adjustment.
  • connection between the drive of the mandrel on the one hand and the possibility of adjusting the pressure ring on the other hand can be carried out mechanically or electrically. Since the movement of the slide provided for driving the tubular body cannot be used to the same extent for the position control of the pressure ring, a corresponding reduction takes place.
  • a control function that corresponds to the non-linear relationship between the intended angular position of the pressure ring on the one hand and the depth of penetration of the mandrel with the tubular body attached on the other.
  • Such a control function allows this to be achieved empirically by determining the inclination of the pressure ring for different penetration depths of the mandrel, in which the distance from the mandrel to the inner wall of the pressure ring is the same on all sides.
  • a control function can also be used Determine another objective when it comes down to it, for example realizing a thicker copper layer on the inside of the mold curvature than on the outside in order to be able to exert influence on the control of the strand.
  • control for the entry of the tubular body into the pressure ring ensures that the opening plane of the latter is perpendicular to the tangent to the mold curvature axis at the point of its entry into the pressure ring.
  • the drawing shows in longitudinal section a slide 1 which can be displaced in the vertical direction and which serves to drive the mandrel 2 with the tubular body 3 placed thereon.
  • the slide is provided at the bottom with a joint on which the mandrel 2 is articulated.
  • the joint angle undergoes a change when the arrangement is lowered, while the mandrel with the tube body passes through the pressure ring 6.
  • the position of the pressure ring 6 should now be controlled in such a way that its opening plane 12 is always set perpendicular to the tangent to the curved axis 11 of the tube at the point of its entry into the opening plane 12.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ziehen von Rohrkörpern 3, insbesondere von rechteckigen Rohrkörpern 3 mit bogenförmiger Achse 11, wie sie als Kokille zum Stranggießen von Stahl Verwendung finden. Bei der genannten sowie bei weiteren Anwendungen ist die Einhaltung vorgegebener Maße für die Wandstärke des Rohrkörpers 3 von großer Bedeutung. Der gradlinige Antrieb in Richtung auf eine Ziehform in Gestalt eines Druckringes 6 führt infolge der Krümmung des Rohrkörpers 3 zu einer exzentrischen Lage beim Durchgang durch den Druckring 6, so daß die Wandstärke normalerweise unterschiedlich ausfällt. Die Erfindung behebt dies dadurch, daß der Druckring 6 in Abhängigkeit seines Abstand vom hinteren Dornende in eine Schrägstellung gesteuert wird, bei welcher er zentriert durch den Druckring 6 geführt ist, so daß die Wandstärke trotz unterschiedlicher Krafteinwirkung auf den Druckring 6 gleich gehalten werden kann. Eine Steuerfunktion kann für die Lage des Druckringes auf Grund empirischer Messungen des Abstandes des Dorns 2 während seiner Einschubbewegung vom Innenrand des Druckrings 6 ermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ziehen von Rohr­körpern sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­fahrens . Die Kaltumformung der Rohrkörper vollzieht sich dabei auf einem ihr Innenmaß vorgebenden Dorn mittels eines ihrer Außenmaß vorgebenden in einer Innenkalotte allseitig verschwenkbar ge­lagerten Druckringes derart, daß die Rohrkörper innen das Maß des Dorns annehmen, wobei sich der verschwenkbare Druckring einstellt, während der Rohrkörper geradlinig von einem seiner Enden her in Richtung auf den Druckring angetrieben wird.
  • Nach der US-PS 31 31 803 ist es bekannt, beim Ziehen von runden Rohren Exzentrizitäten zu beheben. Dazu wird der zum Ziehen vorge­sehene Druckring mit der Maßgabe schräg eingestellt, daß eine Materialverdrängung nicht nur in der Längsrichtung des Rohres, sondern auch in der Umfangsrichtung stattfindet, so daß sich Un­gleichmäßigkeiten in der Wandstärke ausgleichen lassen and konzentrische Rohre entstehen. Der Druckring wirkt hierbei zugleich auf den Außendurchmesser der Rohre reduzierend ein. Da beispiels­weise eine Zone verringerter Wandstärke an unterschiedlichen Um­fangsstellen des Rohres bestehen kann, wird der Druckring nicht nur verschwenkbar, sondern auch mit seinem Kalottenlager verdrehbar ausgeführt, so daß er mit seiner Schwenkebene hierbei derart ein­stellbar ist, daß sich Materialflüsse zum Ausgleich von Exzentrizi­täten einstellen. Die genannte Verdrehung kann manuell oder auch automatisch durchgeführt werden. Die erwähnte Schwenkbewegung ge­stattet hierbei die selektive Einwirkung auf einen dafür ausge­wählten Bogenbereich des Rohrumfanges, während der übrige Teil des Umfanges des Rohres weniger bis überhaupt nicht reduziert wird. Hierfür ist maßgeblich, daß der Druckring bei Schrägstellung differenzierte Radialkräfte auf das Rohr Überträgt.
  • Von Kaltziehen ohne eingesetzte Stopfen ist nach der DE-PS 39 156 bekannt, daß sich ein in einer Innenkalotte gelagerter Druckring, der sich daher nach jeder Richtung bewegen kann, während des Ziehens selbststättig nach der Zuglinie richtet und entsprechend einstellt. Hierdurch werden Bewegungen und Krümmungen sowie Quer­schnittsabweichungen der herzustellenden Werkstücke vermieden.
  • Mittels des einleitend beschriebenen Stoffenzuges lassen sich auch Rohrkörper mit rechteckigen Querschnitten herstellen. Insbesondere trifft dies für die Herstellung rohrförmiger Kokillen zum Strang­giesen zu. Um hier bei den für die gleichmäßige Strangerstarrung mäßgeblichen Wärmeentzug zu gewährleisten, müssen vorgegebene Werte der Wandstärke mit engen Toleranzen eingehalten werden. Erschwert wird dies dadurch, daß normalerweise bogenförmig gekrümmte Kokillen herzustellen sind, die dem Ziehvorgang auf dem sie in ihrer ge­samten Läge durchsetzenden Dorn unterliegen. Nach der DE-PS 21 54 226 soll zu dem Zweck der Druckring mit einer Wippe oder mit Kugel­kolatten, die schwenkbar oder pendelnd gelagert sind, versehen werden, um auf diese Weise zu erreichen, daß sich der Druckring selbsttätig der jeweiliegen Krümmung des in den Druckring einlauf­enden Dorns mit
    aufgezogenem Rohrkörper anpassen kann. Hierbei besteht indes noch der Nachteil, daß sich unterschiedliche Wandstärken der Kokille er­geben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur dessen Durchführung geeignete Vorrichtung derart zu schaffen, daß bogenförmige Rohrkörper, insbesondere Stranggießkokillen, mit rechteckigen Querschnitt hergestellt werden können, bei dem sich die Wandstärke genau im Ausmaß einer vorgesehenen Vorgabe ein­stellt. Im Normalfall wird hierbei eine gleichmäßige Wandstärke angestrebt, jedoch soll auch eine differenzierte Wandstärke herzu­stellen sein, bei der beispielsweise auf der Innenseite die Kokillenkrümmung anders als auf der Außenseite ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch das in den Patent­ansprüchen 1 bis 3 vorgeschlagenen Verfahren, zu dessen Durch­führung die Erfindung eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 vorsieht.
  • Somit geht die Erfindung von einer Lagerung des Druckringes in einer Innenkalotte aus. Die Bewegungsmöglichkeit des Druckringes wird nun erfindungsgemäß synchron zur Bewegung des Dorns mit dem Rohrkörper gesteuert, indem die Lage der am hinteren Ende des Dorns angreifenden Schlittens maßgeblich für die Lage des Druckringes ist. Der Hub des genannten Schlittens ist grundsätzlich gradlinig, so daß er lediglich bei einem geraden Rohrkörper eine allseitig gleiche Kraft auf den Druckring ausüben könnte. Die der Krümmung des Rohrkörpers vermeidliche ungleiche Krafteinwirkung würde eine ungleiche Wandstärke des Rohrkörpers zur Folge haben, wenn sich der Druckring frei einstellen würde. Dank der erfindungsgemäß vor­gesehenen Bindung seiner Einstellung an die Vertikallbewegung des Rohrkörpers mit eingesetztem Dorn ist gewährleistet, daß der Dorn entlang seiner gesamten Erstreckung zentreiert durch die Öffnung des Druckringes geführt wird. Als Folge der Zentrierung stellt sich eine allseitig gleiche Wanddicke ein, weil sich der Materialfluß beim Ziehen durch dem Druckring entsprechend der genannten Zwangs­einstellung ergibt.
  • Die Verbindung zwischen dem Antrieb des Dorns einerseits und der Verstellmöglichkeit des Druckrings anderseits kann mechanisch oder auch elektrisch ausgeführt werden. Da sich die Bewegung des zum An­trieb des Rohrkörpers vorgesehenen Schlittens nicht im gleichen Ausmaß für die Lagesteuerung des Druckrings verwenden läßt, findet eine entsprechende Untersetzung statt. Darüber hinaus läßt sich nach einer Steuerfunktion einbeziehen, die der nicht liniaren Beziehung zwischen der vorgesehenen Winkelstellung des Druckrings einerseits und der Eindringtiefe des Dorns mit aufgesetzten Rohrkörper anderseits entspricht. Eine derartige Steuerfunktion läßt diese empirisch schaffen, indem die Schrägstellung des Druck­rings für verschiedene Eindringtiefen des Dorns ermittelt wird, bei welcher den Abstand vom Dorn zur Innenwand des Druckrings allseitig gleich ist.
  • Wie leicht ersichtlich ist, läßt sich eine Steuerfunktion auch mit anderer Zielsetzung ermitteln, wenn es darauf an kommt, beispiels­weise auf der Innenseite der Kokillenkrümmung eine stärkere Kupfer­schicht als auf der Außenseite zuverwirklichen, um auf die Er­steuerung des Stranges geziehlt Einfluß nehmen zu können.
  • Insbesondere gewährleistet die Steuerung für den Eintritt des Rohr­körpers in den Druckring, daß die Öffnungsebene des letzteren senk­recht zur Tangente an der Kokillenkrümmungsachse an der Stelle ihres Eintritts in den Druckring besteht.
  • Der Rest hierfür trägt somit der Erkenntnis Rechnung, daß sie bei einer freien Einstellung des Druckringes beim Einschieben eines bogenförmig gekrümmten Rohrkörpers auf einem Dorn nur ungleich­mäßige Randstärken verwicklichen lassen. Die erfindungsgemäße Zwangsführung gestattet die genaue Einhaltung vorgegebener Maße für die Wandstärken.
  • Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die chematische, deren Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung bezug­genommen.
  • Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt einen in vertikaler Richtung verschiebbaren Schlitten 1, der den Antrieb des Dorns 2 mit darauf aufgesetzten Rohrkörper 3 dient. Zu diesem Zweck ist der Schlitten unten mit einem Gelenk versehen, an welchem der Dorn 2 angelenkt ist. Entsprechend der Krümmung der Achse 11 des Rohrs bzw. Dorns erfährt der Gelenkwinkel bei Absenkung der Anordnung eine Veränder­ung, während der Dorn mit dem Rohrkörper den Druckring 6 durch­setzt. Die Steuerung der Lage des Druckrings 6 soll nun derart ge­schehen, daß sich dessen Öffnungsbene 12 stets senkrecht zur Tangente an die gekrümmte Achse 11 des Rohrs an der Stelle ihres Eintritts in die Offnungsebene 12 einstellt. Hierzu kommt man durch Steuerung der Lage des Druckrings 6 in Abhängigkeit von der Höhen­stellung des Schlittens 1. Zu dem Zweck ist am Schlitten 1 das Seil 4 angeschlossen, welches über Umlenkrollen 5 nach unten geführt wird. Im Verlaufe des Seiles 4 läßt sich noch eine Einstellrolle für die Vorgabe einer Steuer­ funktion, wie erwähnt, anbringen. In diesem Falle würde eine Ein­stellrolle in Abhängigkeit von der Höhenlage des Schlittens 1 die wirksame Seilzulänge verändern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde diese Steuerung in dei Zeichnung jedoch nicht mit aufgenom­men. Das Seil hier unterliegt nach der Zeichnung der Untersetzung im Flaschenzug 10, dessen bewegliches Rollenlager 13 am Hebel 7 an­greift, der unmittelbar mit dem Druckring 6 verbunden ist.
  • Man kann eine Anpassung an den Krümmungsradius der Achse 11 des Dorns bzw. des Rohrkörpers besonders leicht vornehmen, wenn man das Rollenlager 13 an angepaßten Längenabschnitten des Hebels 7 angrei­fen läßt. Weitere Veränderungen und Übersetzungen lassen sich im Flaschenzug 10 vornehmen, indem ein Rollenpaar zugefügt wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ziehen von Rohrkörpern, die auf einem ihr Innenmaß vorgebenden Dorn mittels eines ihr Außenmaß vorgebenden, in einer Innenkalotte gelagerten Druckringes derart verformt werden, daß sie innen das Maß des Dorns annehmen, wobei sich der verschwenkbare Druckring einstellt, während der Rohrkörper grad­linig von seinem einem Ende her angetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Herstellung von bogenförmigen Rohrkörpern der Antrieb auf ein Ende des Rohrkörpers einwirkt und die Lage des Druckringes einer Zwangssteuerung bezüglich seiner Einstellmöglichkeiten in seiner zur Krümmungs­ebene des Rohrkörpers parallelen Schwenkebene in Ab­hängigkeit seines Abstandes von dem Antrieb ausgesetzten Ende des Rohrkörpers derart unterliegt, daß für den Dorn mit dem Rohrkörper eine Zentrierung im Druckring mit gleichbleibenden Abstand der Dornaußenwand von Innenmaß des Druckringes aufrechterhalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuerfunktion für die Lage des Druckringes auf Grund einer empirischen Prüfung des Abstandes der Innen­ wand des Druckrings vom Dorn während der Einschubbe­wegung des letzteren in den Druckring vorgegeben wird, während welchen Verlaufs dieser, der Wandstärke des Rohrkörpers entsprechende Abstand allseitig gleich ge­halten wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage des Druckringes derart gesteuert wird, daß seine Öffnungsebene während der gesamten Einschubbe­wegung des Dorns mit dem Rohrkörper senkrecht zur Tangente an dessen Krümmungsachse am Eingang in den Druckring steht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mechanische Verbindung (4, 5, 7, 10) zwischen einem einen Dorn (2) mit aufgesetztem Rohrkörper (3) in Richtung auf den Druckring (6) antreibenden Schlitten (1) und dem Druckring (6) besteht im Zuge dieser Verbindung eine untersetzende Steuerung (10) besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckring (6) mit einem Hebel (7) verbunden ist, an dessen Ende die Verbindung zum Schlitten (1) angreift.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen die Lage des Druckringes (6) verändernden Mitteln und einen Weggeber, der an einem den Rohrkörper mit einem Dorn antreibenden Schlitten verbunden ist, eine elektrische Schaltung derart besteht, daß die Lage Druckringes (6) nach Vorgabe eine Steuerfunktion vom Weggeber des Schlittens (1) mittels eines Stellmotors gesteuert ist.
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