EP2895280B1 - Pilgerwalzstrasse - Google Patents

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Publication number
EP2895280B1
EP2895280B1 EP13765682.3A EP13765682A EP2895280B1 EP 2895280 B1 EP2895280 B1 EP 2895280B1 EP 13765682 A EP13765682 A EP 13765682A EP 2895280 B1 EP2895280 B1 EP 2895280B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
rolling mill
buffer
tubes
rolling
Prior art date
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Active
Application number
EP13765682.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2895280A1 (de
Inventor
Udo RAUFFMANN
Thomas FROBÖSE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alleima GmbH
Original Assignee
Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH filed Critical Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH
Publication of EP2895280A1 publication Critical patent/EP2895280A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2895280B1 publication Critical patent/EP2895280B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/04—Pilgrim-step feeding mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/78—Control of tube rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/002—Piling, unpiling, unscrambling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product
    • B21B2045/006—Heating the product in vacuum or in inert atmosphere

Definitions

  • the present invention relates to a rolling line for manufacturing a pipe with a pilger rolling mill for reducing the diameter of a billet to a pipe.
  • an extended hollow cylindrical blank is cold-reduced in the fully cooled state by compressive stresses.
  • the blank is formed into a tube with a defined reduced outer diameter and a defined wall thickness.
  • the most common pipe reduction method is known as cold pilgering, the blank being called a billet.
  • the billet is rolled over a calibrated, i. the inner diameter of the finished tube, rolling mandrel pushed while calibrated from the outside of two calibrated, i. comprising the outer diameter of the finished tube defining rollers and rolled in the longitudinal direction over the rolling mandrel.
  • the finished rolled tubes In production, the finished rolled tubes must undergo a number of post-processing steps after rolling. In particular, it is necessary to anneal the finished rolled tubes for solidification. During annealing, a plurality of bundled tubes are introduced into an oven and annealed there at the necessary temperatures.
  • the WO 2011/030273 A2 relates to a system for rolling seamless pipes, typically with a large diameter.
  • the plant included a pilger rolling mill, an oven and a sizing mill.
  • the Japanese patent application JP 04-154944 discloses the production of a zirconium alloy tube in a rolling train with a pilger rolling mill, an annealing furnace and an expander.
  • a pilger rolling mill for manufacturing a pipe with a pilger rolling mill for reducing the diameter of a billet to the pipe, a first buffer for a plurality of pipes, the first buffer having means for bundling a plurality of pipes in a collar
  • An annealing furnace for simultaneously annealing a plurality of tubes
  • a second buffer for a plurality of tubes
  • the second buffer for the tubes having means for separating the plurality of tubes from a collar
  • a straightening machine for straightening the separated tubes one by one, wherein the Walz Given operates continuously, wherein the means are arranged in the flow direction of the tube in the above order and wherein between the pilger rolling mill, the first buffer, the annealing furnace, the second buffer and the straightening machine is provided in each case an automated transport device for the pipe.
  • the rolling mill according to the invention operates continuously, i. that preferably in the retracted state substantially simultaneously a billet in the pilger rolling mill is rolled, while at the end of the rolling mill behind the straightening machine, a finished tube can be removed from the street and packaged.
  • the rolling train has a control which makes it possible to control the entire production process in the rolling train and thus to operate it in an automated manner.
  • the transport speed of the rolled tubes in the furnace is significantly slower than the transport speed of the billet or the tube while vocationalage in the rolling mill.
  • the transport speed of the rolled tubes through the oven much slower than the transport speed of the tube in the leveler.
  • several tubes may be annealed at once. It is true that the larger the mass of a single tube section to be glowed, the less tube sections of the same length can be annealed.
  • the two buffers form a central element of the rolling mill.
  • the two buffers serve not only storage, but in them is ggf. a plurality of tubes bundled into a bundle (first buffer) or a plurality of tubes from a bundle isolated (second buffer).
  • a bundle of pipes or pipe sections is understood to mean a number of pipes which together form a furnace lining, i. simultaneously driven into and through the furnace and annealed.
  • Such a covenant can not, however, be bound together with the help of tie wires.
  • Such linking takes place in one embodiment, possibly automated.
  • a device for bundling the tubes is in this sense, for example, a common storage bank for a plurality of tubes, which are then fed together to the furnace.
  • a plurality of pipe sections can be annealed in the oven.
  • about as many pipe sections can be annealed simultaneously that their total mass of the mass of a single pipe section with a dimension that can be annealed in the maximum furnace corresponds.
  • the individual finished piled and tapped pipe sections are collected in the first buffer until the maximum number of pipes to be glowed in a furnace lining is reached and then introduced together into the furnace. Behind the stove takes place in this case an intermediate buffering in the second buffer in order to separate the pipe sections leaving the furnace at the same time and feed them individually to the leveler.
  • an embodiment of the first buffer is expedient, which allows NASAschleusen at this point in the rolling mill finished vocational pipes or pipe sections from the rolling mill and / or piloted at this point at another time and / or on another rolling mill pipes or Pipe sections into the rolling mill for post-processing.
  • the transport direction of the billet in the pilger rolling mill defines a first direction, the first buffer having a transport means for transporting the tubes in a second direction perpendicular to the first direction.
  • This transport in a direction perpendicular to the transport direction of the billet in the rolling mill allows on the one hand the bundling of the individual tubes which have left the rolling plant and an intermediate storage or buffer of the tubes before they are fed into the furnace in the bundle.
  • the transport device in a direction perpendicular to the transport direction of the billet in the pilger rolling mill also makes it possible to turn over the transport direction of the pipe in the system.
  • the rolling train is set up such that the pipe in the rolling train is also transported in sections in a direction parallel but opposite to the first direction.
  • the rolling train which in one embodiment could also be constructed linearly, can be folded so that the total length of the rolling train is distributed over several shorter pieces. Although this does not reduce the total space requirement of the rolling mill, but rather their total length and thus the building length, in which the rolling mill is housed.
  • the second buffer has a transport device for transporting the tubes in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the second buffer engages over parts of the rolling train, so that the pipes cross these parts of the rolling train.
  • the means for bundling a plurality of tubes and / or the means for separating the plurality of tubes from a collar are arranged so as to enable automated bundling or singulation.
  • the pilger rolling mill comprises a rolling stand, a flywheel on a drive shaft, which is rotatably mounted about a rotation axis, and a Push rod having a first and a second end, wherein the first end of the push rod is attached to the flywheel at a radial distance from the axis of rotation and wherein the second end of the push rod is attached to the rolling stand, so that during operation of the system, a rotational movement of the flywheel is converted into a translational movement of the roll stand.
  • Calibrated rollers are rotatably mounted on the rolling stand. The rollers preferably receive their rotational movement by means of a toothed rack fixed relative to the roll stand, into which toothed wheels fixedly connected to the roll axes engage.
  • the billet undergoes incremental advancement in the direction of the mandrel towards or beyond it, while the rolls are rotationally reciprocated over the mandrel and thus horizontally across the billet.
  • the feed of the billet over the mandrel is carried out by means of a feed tension slide, which allows a translational movement in a direction parallel to the axis of the rolling mandrel.
  • the linear feed of the feed tension slide in the pilger rolling mill is achieved for example by means of a ball screw.
  • the ball screw consists of a servo motor, a gear, a trapezoidal screw, the associated bearing points and appropriate lubrication and a trapezoidal threaded spindle nut.
  • the servomotor is connected via a coupling with the gearbox and this via a further coupling with the trapezoidal thread spindle itself.
  • the rotational movement of the threaded spindle is converted into a translational movement by means of the trapezoidal threaded spindle nut.
  • the linear feed of the feed tension slide can also be effected with a linear drive.
  • the superimposed conically calibrated rollers in the rolling stand rotate counter to the feed direction of the feed tension slide.
  • the so-called vocational's mouth formed by the rollers captures the billet and the rollers press from the outside a small material shaft, which is stretched by the smoothing caliber of the rollers and the mandrel to an intended wall thickness until the idling caliber of the rollers releases the finished tube.
  • the roll stand moves with the rolls attached thereto against the feed direction of the billet.
  • the billet After reaching the idling caliber of the rolls, is advanced a further step towards the rolling mandrel, while the rolls return to their horizontal starting position with the rolling stand.
  • the billet undergoes a rotation about its axis, to a uniform shape of the finished tube in the circumferential direction to reach.
  • in the outlet region of a bottom inlet for the finished pillared pipe is provided.
  • billets are rolled into tube sections up to lengths of 20 m and above, so that their full length placement in a hall is often difficult. Therefore, it is possible according to the invention to easily bend the tube after the exit from the rolling mill and to let run in approximately vertically down into the floor of the hall. This saves space for the system in the hall.
  • the annealing furnace is a continuous furnace whose muffle is maintained at a substantially constant temperature.
  • the annealing furnace is a belt furnace, preferably a mesh belt furnace.
  • the pipes to be annealed are moved on a metal belt through the furnace or its muffle.
  • the mesh belt furnace on two locks, through which the tube to be glowed in the oven or out of this can be moved without the muffle would be exposed to significant temperature fluctuations.
  • the annealing furnace is set up so that the annealing takes place under a protective atmosphere, for example under hydrogen, nitrogen or argon.
  • the annealing temperature of the furnace is between 400 ° C and 1300 ° C, preferably between 1000 ° C and 1200 ° C, and more preferably 1150 ° C.
  • the automated transport devices between the individual processing stations of the rolling train according to the invention are in one embodiment roller conveyors on which the tube is movable in the longitudinal direction.
  • one or more rollers of the roller conveyor is driven by a motor in one embodiment.
  • the transport devices between the individual processing stations can also be gripper systems, in particular if the pipe has to be moved in its transverse direction, ie perpendicular to the transport direction of the billet in the pilger rolling mill.
  • Other transport means are for example inclined ramps on which the pipe can roll in the transverse direction and thus moves in a direction perpendicular to the transport direction of the billet in the pilger rolling mill.
  • the rolling line between the pilger rolling mill and the first buffer on a Abstechä for cutting to length of the tube.
  • this is divided into two pipe sections.
  • a testing device which allows an examination of the pipe inner wall, is provided.
  • a test device is an eddy current probe which can be inserted into and pulled out of the tube on a delivery arm.
  • testing device is provided between the pilger rolling mill and the staking unit, it is possible to cut out pipe sections which have failed in the test with the staking unit from the pipe and to further process only those pipe sections which have passed the test ,
  • the rolling train between the pilger rolling mill and the first buffer preferably between the pilger rolling mill and a Abschnechmaschine for cutting tube, a device for degreasing a tube outer wall.
  • a device for degreasing a pipe inner wall is provided between the pilger rolling mill and the first buffer, preferably between a cutting unit for cutting the pipe to length and the first buffer.
  • the straightening machine is a skew-roll straightening machine.
  • further processing means for performing further processing steps for the finished pipe sections can be arranged.
  • Such further processing devices are, for example, a device for finishing the tubes, a test device or a device for packaging the tubes.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an embodiment of the rolling mill according to the invention.
  • FIG. 1 has shown the following processing stations for producing a high-quality stainless steel tube: a cold pilger rolling mill 1, a device for degreasing 2 of the outer wall of the tube, a parting device 3 for cutting the tube, a device for degreasing 4 of the tube inner wall and for end processing of the tube, a first buffer 5 for the tubes, an annealing furnace 6, a second buffer 7 for the tubes and a straightening machine 8.
  • a cold pilger rolling mill 1 1, a device for degreasing 2 of the outer wall of the tube, a parting device 3 for cutting the tube, a device for degreasing 4 of the tube inner wall and for end processing of the tube, a first buffer 5 for the tubes, an annealing furnace 6, a second buffer 7 for the tubes and a straightening machine 8.
  • the flow direction or transport direction of the billet or behind the cold pilger rolling mill 1 of the pipe is from the cold pilger rolling mill 1 to the outlet of the leveler 8.
  • roller conveyor 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f These have rollers on which the tube is moved or transported in its longitudinal direction.
  • each second roller 10 is provided with a motor drive in each of the roller conveyors, which causes the roller in a rotational movement and thus causes the transport of the resting on the rollers 10 tubes.
  • the illustrated embodiment of the rolling train has the roller conveyors at three points via transport means 11, 12, 13, which transport the tubes in their transverse direction.
  • the rolling mill has, when considering the transport path or material flow within the rolling line, a convolution of the path.
  • the transport direction of the tube in the rolling mill changes a total of three times.
  • the first change of direction takes place between the degreaser 2 for the pipe outer wall and the parting device 3
  • the second change of direction takes place between the degreaser for the pipe inner wall 4 and the annealing furnace 6
  • the third change of direction takes place between the annealing furnace 6 and the straightening machine 8.
  • the transport directions of the tube on the individual sections are opposite each other by 180 °, while between the four transport sections in the longitudinal direction in each case a transport in the transverse direction of the tube, i. substantially perpendicular to its longitudinal direction.
  • the transport devices 11, 12, 13 for the transport of the tube in the rolling train in a transverse direction perpendicular to the transport direction of the billet in the cold pilger rolling mill 1 have very different configurations.
  • the first of these transport devices 11 consists of an inclined ramp which connects two roller conveyors.
  • the tube which has left the degreaser 2 rolls from an upper roller conveyor 9a via a slope on a lower roller conveyor 9b.
  • the second transport device 12 for transporting the pipe in a direction perpendicular to the transport direction of the billet in the cold pilger rolling mill 1 is integrated into the buffer 5 for the pipes.
  • the transport device 12 is a bridge crane, the bridge 14 between two elevated rails 15 in a direction substantially perpendicular to the transport direction 16 of the billet in the cold pilger rolling mill 1 is movable.
  • the bridge 14 has a series of grippers (not shown) with which a tube which has left the roller conveyor 9c in front of the buffer 5 is gripped.
  • the third transport device 13 for transporting the tube in a direction perpendicular to the first direction 22 is again a ramp on which the tubes independently roll in their transverse direction.
  • the cold pilger rolling mill 1 consists of a rolling stand 16 with rollers, a calibrated rolling mandrel and a drive 17 for the rolling stand 16.
  • the drive for the rolling stand 16 has a push rod, a drive motor and a flywheel. A first end of the push rod is mounted eccentrically to the axis of rotation of the drive shaft to the flywheel.
  • the axis of rotation of the motor shaft coincides with the axis of rotation of the drive shaft of the flywheel. If the rotor of the drive motor rotates, a torque is generated which is transmitted to the motor shaft connected to the rotor.
  • the motor shaft is connected to the flywheel of the drive train such that the torque is transmitted to the flywheel.
  • the flywheel rotates about its axis of rotation.
  • the push rod which is arranged with its first end at a radial distance from the axis of rotation, experiences a tangential force and transmits it to the second push rod end.
  • the rolling stand 16 connected to the second push rod end becomes along the traversing direction 22 defined by a guide rail of the rolling stand 16.
  • cold pilger rolling mill 1 undergoes a introduced into the cold pilger rolling mill 1 in the direction 22 billet, ie a tube, a gradual feed towards the roll mandrel to or beyond this, while the rollers of the rolling mill 16 rotatably over the mandrel and thus over the Luppe horizontally reciprocated.
  • the horizontal movement of the rollers is predetermined by the rolling stand 16 itself, on which the rollers are rotatably mounted.
  • the rolling mill 16 is reciprocated in a direction parallel to the rolling mandrel, while the rolls themselves receive their rotational movement through a rack fixed relative to the rolling stand 16 into which gears fixedly connected to the roll axes engage.
  • the feeding of the billet over the mandrel takes place with the aid of the feed clamping slide 18, which allows a translational movement in a direction 16 parallel to the axis of the rolling mandrel.
  • the superimposed in the rolling stand 16 conically calibrated rollers rotate counter to the feed direction 16 of the feed tension slide 18.
  • the so-called vocational mouth formed by the rollers captures the billet and the rollers from the outside press a small material shaft from a Glättkaliber the rollers and the rolling mandrel the intended wall thickness is stretched until an idling caliber of the rollers releases the finished tube.
  • the rolling stand 16 moves with the rolls attached thereto against the feed direction 22 of the billet.
  • the billet is advanced by a further step onto the roll mandrel, while the rolls return to their horizontal starting position with the rolling stand 16. At the same time, the billet undergoes a rotation about its longitudinal axis to achieve a uniform shape of the finished tube.
  • a uniform wall thickness and roundness of the tube and uniform inside and outside diameter is achieved.
  • a central sequence control of the rolling train controls all initially independent processing stations, as well as the drives of the cold pilger rolling mill 1 itself.
  • the control for the cold pilger rolling mill 1 begins with the triggering of a feed step of the drive of the feed tension slide 18 for advancing the billet. After reaching the feed position of the drive is controlled so that it holds the feed tension slide 18 static.
  • the rotational speed of the rolling mill drive motor 16 is controlled to return the mill 16 to its original length at the same time as the feed tension carriage 18 advances, while after completion of the advancing step, the mill 16 is slid horizontally over the billet, the rollers forming the billet roll out again.
  • the drive of the chuck is driven such that the billet is rotated about the mandrel.
  • the finished reduced tube is degreased in a degreaser 2 on its outer wall.
  • that fat is removed, which is introduced in the cold pilger rolling mill as a lubricant between the rolls of the roll stand 16 and the billet.
  • the finished piloted and externally defatted tube runs with a portion of its length into a funnel-shaped assembly 23 such that a portion of the finished pillar is inserted into a substantially vertical hole 25 to accommodate space in the hall the rolling mill stands to save.
  • a plurality of rollers 24 are provided, which are arranged so that their surface portions, which are engaged with the finished pierced tube, describe a curvature along which the tube end into the Hole 25 enters.
  • the pipe undergoes an offset behind the degreaser 2 in a direction perpendicular to the transport direction 16 of the billet in the cold pilger rolling mill 1.
  • the further transport of the tube is compared with the transport direction of the billet in the cold pilger rolling mill 1 rotated by 180 ° a parting device 3 into it.
  • parting a turning tool is rotated about the longitudinal axis of the tube and simultaneously delivered radially on or in the pipe, so that the pipe is separated and two pipe sections.
  • the parting process can be considered as milling, since the tube is firmly clamped while the Abstechm Jardinel rotates around the tube and is delivered radially.
  • the tapped, i. tube cut to the set length, leaves the parting device 3 on a roller conveyor 9c and is taken from this in the transverse direction and inserted into a degreaser 4 for degreasing the inner wall of the tube.
  • a degreaser 4 for degreasing the inner wall of the tube.
  • a face milling of the end faces of the tube takes place, so that they have a planarity, as it is required for a later orbital welding of several pipe sections together.
  • the tube After the tube is degreased in its interior and planned at its ends, it is pivoted back onto the roller conveyor 9 c and fed with this in the buffer 5.
  • the buffer 5 has an inlet bank 19 and five memory banks 20. With the help of the bridge crane 12, the tube is gripped by the inlet bank 19 and stored on one of the memory banks 20. Each following tube will also be on the same Memory bank 20 filed until a desired number of tubes is located on a memory bank 20, which then form a covenant, ie a furnace support.
  • the tubes of a collar are tied together, wherein the binding of the collar of tubes on the memory bank 20 is automated.
  • the bundle is gripped by means of the bridge grab 14 and placed on the roller conveyor 9d, which feeds the bundle of tubes to the mesh belt furnace 6.
  • the first buffer 5 has the possibility of ejecting piled in the vocational rolling mill 1 and tapped off with the parting device 3 from the rolling mill, in order to be able to further process it at a later time and in another plant.
  • pipes pilgered on another rolling mill can be introduced into the buffer 5 for further processing in the furnace 6 and straightening machine 8.
  • the furnace 6 the bundle of tubes for solidification is annealed, that is brought to a temperature of 1080 ° C.
  • the furnace is designed as a mesh belt furnace 6, in which a conveyor belt 21 of stainless steel wire mesh extends as an endless belt through the sleeve of the furnace and continuously moves a pipe collar through the muffle , At the ends of the muffle each H 2 flushed sluice is provided. These locks prevent oxygen from entering the muffle during operation of the furnace, which would then react with the pipes under temperature.
  • the tubes are first removed from the furnace by means of a roller conveyor 9e and from there with a bridge crane (in FIG. 1 not shown) in a direction perpendicular to the transport direction 16 of the billet in the cold pilger rolling mill in the second tube buffer 7.
  • a bridge crane in FIG. 1 not shown
  • Each individual tube is then introduced into straightening machine 8 and directed there.
  • the straightening machine 8 is a so-called skew-roll straightening machine, in the present case with ten rolls.
  • the axes of rotation of the individual rolls are arranged at an angle ("oblique") to the longitudinal axis of the plant, which coincides substantially with the longitudinal axis of the pipe to be straightened.
  • the individual rollers have a hyperbolic shape of their lateral surfaces, with which the rollers engage with the pipe to be straightened on. From the hyperbolic shape of the lateral surfaces of the rollers follows a long contact surface of each roller on the pipe to be straightened, so that the bending forces are introduced by the rollers as a line load on the pipe to be straightened.
  • the leveler Of the total of ten rolls of the leveler, two rolls are arranged in pairs one above the other, so that one comes from above with the pipe to be straightened and the other roll of the pair from below.
  • the rollers are motor driven and the alignment of their axes of rotation at an angle to the axis of the pipe to be straightened causes the pipe to be straightened to be forced to rotate and to advance.
  • From the bottom roll of a pair the pipe is plastically bent into the concave contour of the top roll. This plastic longitudinal bend is superimposed by a plastic oval deformation of the tube cross-section, whereby the degree of detail, in particular at the tube ends, is further improved.
  • the transport path of the pipe to be straightened in the straightening machine 8 is limited by longitudinal guide plates or rulers.
  • a device for directional polishing is provided in the illustrated embodiment, in which two rotating nonwoven discs 26 come into frictional engagement with the finished tube.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walzstraße zum Fertigen eines Rohrs mit einer Pilgerwalzanlage zum Reduzieren des Durchmessers einer Luppe zu einem Rohr.
  • Zur Herstellung von präzisen Metallrohren, insbesondere aus Edelstahl, wird ein ausgedehnter hohlzylindrischer Rohling im vollständig erkalteten Zustand durch Druckspannungen kalt reduziert. Dabei wird der Rohling zu einem Rohr mit definiertem reduziertem Außendurchmesser und einer definierten Wanddicke umgeformt.
  • Das am weitesten verbreitete Reduzierverfahren für Rohre ist als Kaltpilgern bekannt, wobei der Rohling Luppe genannt wird. Die Luppe wird beim Walzen über einen kalibrierten, d.h. den Innendurchmesser des fertigen Rohrs aufweisenden, Walzdorn geschoben und dabei von außen von zwei kalibrierten, d.h. den Außendurchmesser des fertigen Rohrs definierenden, Walzen umfasst und in Längsrichtung über den Walzdorn ausgewalzt.
  • In der Produktion müssen die fertig ausgewalzten Rohre nach dem Walzen eine Anzahl von Nachbearbeitungsschritten erfahren. Insbesondere ist es erforderlich, die fertig gewalzten Rohre zur Verfestigung zu glühen. Beim Glühen werden eine Mehrzahl von gebündelten Rohren in einen Ofen eingeführt und dort bei den notwendigen Temperaturen geglüht.
  • Dabei sind die Arbeitsschritte des Walzens in der Pilgerwalzanlage und des Glühens im Ofen zeitlich voneinander getrennt, und die fertig gewalzten Rohre werden zunächst gebündelt, als Bund gelagert und zeitlich deutlich später in einem geschlossenen Ofen geglüht. Diese als Bundfertigung bezeichnete Vorgehensweise führt dazu, dass die Fertigung eines Rohrs vom Reduzieren der Pilgerwalzanlage bis zum Verpacken etwa zwei Wochen dauert, wobei die eigentliche Bearbeitung in diesen zwei Wochen nur etwa zwei Stunden in Anspruch nimmt.
  • Die WO 2011/030273 A2 betrifft eine Anlage zum Walzen von nahtlosen Rohren, typischerweise mit einem großen Durchmesser. Die Anlage umfasste eine Pilgerwalzanlage, einen Ofen und ein Maßwalzwerk.
  • Die japanische Patentanmeldung JP 04-154944 offenbart die Herstellung eines Rohrs aus einer Zirkonlegierung in einer Walzstraße mit einer Pilgerwalzanlage, einem Glühofen und einer Expandiereinrichtung.
  • Dem gegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzstraße bereitzustellen, die kontinuierlich arbeitet.
  • Dazu wird erfindungsgemäß eine Pilgerwalzstraße vorgeschlagen zum Fertigen eines Rohrs mit einer Pilgerwalzanlage zum Reduzieren des Durchmessers einer Luppe zu dem Rohr, einem ersten Puffer für eine Mehrzahl von Rohren, wobei der erste Puffer eine Einrichtung zum Bündeln einer Mehrzahl von Rohren in einem Bund aufweist, einem Glühofen zum gleichzeitigen Glühen einer Mehrzahl von Rohren, einem zweiten Puffer für eine Mehrzahl von Rohren, wobei der zweite Puffer für die Rohre eine Einrichtung zum Vereinzeln der Mehrzahl von Rohren aus einem Bund aufweist, und einer Richtmaschine zum Richten der vereinzelten Rohre nacheinander, wobei die Walzstraße kontinuierlich arbeitet, wobei die Einrichtungen in Flussrichtung des Rohrs in der vorgenannten Reihenfolge angeordnet sind und wobei zwischen der Pilgerwalzanlage, dem ersten Puffer, dem Glühofen, dem zweiten Puffer und der Richtmaschine jeweils eine automatisierte Transporteinrichtung für das Rohr vorgesehen ist.
  • Entscheidend für die erfindungsgemäße Walzstraße ist, dass diese kontinuierlich arbeitet, d.h. dass vorzugsweise im eingefahrenen Zustand im Wesentlichen gleichzeitig eine Luppe in der Pilgerwalzanlage ausgewalzt wird, während am Ende der Walzstraße hinter der Richtmaschine ein fertiges Rohr aus der Straße entnommen und verpackt werden kann.
  • Für die kontinuierliche Bearbeitung von Rohren in der erfindungsgemäßen Walzstraße ist es notwendig, dass diese zwischen den einzelnen Einrichtungen, d.h. beispielsweise zwischen der Pilgerwalzanlage und dem ersten Puffer, Transporteinrichtungen aufweist, die das Rohr automatisiert zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen bewegen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Walzstraße eine Steuerung auf, die es ermöglicht, den gesamten Produktionsprozess in der Walzstraße zu steuern und diese so automatisiert zu betreiben.
  • Schaut man sich die notwendigen Bearbeitungszeiten in den zentralen Bearbeitungseinrichtungen der Walzstraße, nämlich der Pilgerwalzanlage, dem Glühofen und der Richtmaschine an, so ergibt sich die folgende Situation: Die Transportgeschwindigkeit der gewalzten Rohre im Ofen ist deutlich langsamer als die Transportgeschwindigkeit der Luppe bzw. des Rohrs beim Pilgern in der Walzanlage. Ebenso ist die Transportgeschwindigkeit der gewalzten Rohre durch den Ofen deutlich langsamer als die Transportgeschwindigkeit des Rohrs in der Richtmaschine. Allerdings können anders als in der Walzanlage und in der Richtmaschine im Ofen in Abhängigkeit von der Dimension der zu glühenden Rohre mehrere Rohre auf einmal geglüht werden. Dabei gilt, dass je größer die Masse eines einzelnen zu glühenden Rohrabschnitts ist, desto weniger Rohrabschnitte gleicher Länge geglüht werden können.
  • Um die unterschiedlichen Zeitdauern der Bearbeitung im Glühofen einerseits und in der Walzanlage und in der Richtmaschine andererseits ausgleichen zu können, bilden die beiden Puffer ein zentrales Element der Walzstraße.
  • Dabei dienen die beiden Puffer nicht nur der Lagerung, sondern in ihnen wirdggf. eine Mehrzahl von Rohren zu einem Bund gebündelt (erster Puffer) bzw. eine Mehrzahl von Rohren aus einem Bund vereinzelt (zweiter Puffer).
  • Dabei wird unter einem Bund von Rohren bzw. Rohrabschnitten im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Anzahl von Rohren verstanden, die gemeinsam eine Ofenauflage bilden, d.h. gleichzeitig in bzw. durch den Ofen gefahren und geglüht werden.
  • Ein solches Bund kann, muss aber, nicht mit Hilfe von Rödeldrähten zusammengebunden werden. Ein solches Zusammenbinden erfolgt in einer Ausführungsform ggf. automatisiert.
  • Auch eine Mehrzahl von nicht zusammengebundenen Rohren wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Bund verstanden. Eine Einrichtung zum Bündeln der Rohre ist in diesem Sinne dann beispielsweise eine gemeinsame Lagerbank für eine Mehrzahl von Rohren, die dann zusammen dem Ofen zugeführt werden.
  • Zur Erläuterung werden im Folgenden zwei Extremfälle betrachtet: Von einem dickwandigen Rohr mit großem Innendurchmesser, welches eine entsprechend große Masse aufweist, kann im Ofen, der eine feste maximal gleichzeitig zu glühende Masse aufweist, nur ein einziger Rohrabschnitt geglüht werden. Da die Transportgeschwindigkeit deutlich langsamer ist als die Transportgeschwindigkeit der Walzanlage, laufen die nachfolgend in der Walzanlage gepilgerten Rohrabschnitte auf und müssen im ersten Puffer gelagert werden, bis sie nacheinander geglüht werden können. Der zweite Puffer hingegen ist in dieser Situation leer, da die Rohrabschnitte, welche den Ofen verlassen mit einer Geschwindigkeit weiterbearbeitet werden, die größer ist als die Transportgeschwindigkeit des Ofens.
  • Von einem dünnwandigen Rohr mit geringem Innendurchmesser kann hingegen gleichzeitig eine Mehrzahl von Rohrabschnitten im Ofen geglüht werden. Dabei können etwa so viele Rohrabschnitte gleichzeitig geglüht werden, dass ihre Gesamtmasse der Masse eines einzigen Rohrabschnitts mit einer Dimensionierung, die maximal im Ofen geglüht werden kann, entspricht. In diesem Fall werden die einzelnen fertig gepilgerten und abgestochenen Rohrabschnitte in dem ersten Puffer gesammelt, bis die maximal in einer Ofenauflage zu glühende Anzahl von Rohren erreicht ist und dann gemeinsam in den Ofen eingeführt. Hinter dem Ofen erfolgt in diesem Fall eine Zwischenpufferung in dem zweiten Puffer, um die den Ofen gleichzeitig verlassenden Rohrabschnitte zu vereinzeln und einzeln der Richtmaschine zuzuführen.
  • Dabei ist eine Ausführungsform des ersten Puffers zweckmäßig, der es erlaubt, an dieser Stelle in der Walzstraße fertig gepilgerte Rohre bzw. Rohrabschnitte aus der Walzstraße auszuschleusen und/oder an dieser Stelle zu einem anderen Zeitpunkt und/oder auf einer anderen Walzanlage gepilgerte Rohre bzw. Rohrabschnitte in die Walzstraße zur Nachbearbeitung einzuschleusen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung definiert die Transportrichtung der Luppe in der Pilgerwalzanlage eine erste Richtung, wobei der erste Puffer eine Transporteinrichtung für einen Transport der Rohre in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung aufweist. Dieser Transport in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Luppe in der Walzanlage ermöglicht zum Einen die Bündelung der einzelnen Rohre, welche die Walzanlage verlassen haben und eine Zwischenspeicherung bzw. einen Puffer der Rohre, bevor diese im Bund in den Ofen eingespeist werden. Die Transporteinrichtung in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Luppe in der Pilgerwalzanlage ermöglicht es aber zum Anderen auch, die Transportrichtung des Rohrs in der Anlage umzudrehen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Walzstraße so eingerichtet ist, dass das Rohr in der Walzstraße abschnittsweise auch in einer zu der ersten Richtung parallelen, aber entgegengesetzten Richtung transportiert wird. Auf diese Weise kann die Walzstraße, die in einer Ausführungsform auch linear aufgebaut sein könnte, gefaltet werden, sodass die Gesamtlänge der Walzstraße auf mehrere kürzere Stücke verteilt wird. Dies reduziert zwar nicht den Gesamtplatzbedarf der Walzstraße, wohl aber ihre Gesamtlänge und damit die Gebäudelänge, in der die Walzstraße untergebracht ist.
  • Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung der zweite Puffer eine Transporteinrichtung für einen Transport der Rohre in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung aufweist. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn der zweite Puffer über Teile der Walzstrasse übergreift, so dass die Rohre diese Teile der Walzstrasse überqueren.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Einrichtung zum Bündeln einer Mehrzahl von Rohren und/oder die Einrichtung zum Vereinzeln der Mehrzahl von Rohren aus einem Bund so eingerichtet, dass sie eine automatisierte Bündelung bzw. Vereinzelung ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Pilgerwalzanlage ein Walzgerüst, ein Schwungrad auf einer Antriebswelle, welches um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und eine Schubstange mit einem ersten und einem zweiten Ende auf, wobei das erste Ende der Schubstange in einem radialen Abstand von der Drehachse an dem Schwungrad befestigt ist und wobei das zweite Ende der Schubstange an dem Walzgerüst befestigt ist, sodass im Betrieb der Anlage eine Drehbewegung des Schwungrades in eine Translationsbewegung des Walzgerüsts umgesetzt wird. An dem Walzgerüst sind kalibrierte Walzen drehbar gelagert. Die Walzen erhalten ihre Drehbewegung vorzugsweise durch eine relativ zum Walzgerüst feststehende Zahnstange, in die fest mit den Walzenachsen verbundene Zahnräder eingreifen.
  • Während des Pilgerns erfährt die Luppe einen schrittweisen Vorschub in Richtung auf den Walzdorn zu bzw. über diesen hinweg, während die Walzen drehend über den Dorn und damit über die Luppe horizontal hin- und herbewegt werden.
  • Der Vorschub der Luppe über den Dorn erfolgt mit Hilfe eines Vorschubspannschlittens, welcher eine Translationsbewegung in einer Richtung parallel zur Achse des Walzdorns ermöglicht. Der lineare Vorschub des Vorschubspannschlittens in der Pilgerwalzanlage wird beispielsweise mit Hilfe eines Kugelgewindetriebs erreicht. Dabei besteht der Kugelgewindetrieb aus einem Servomotor, einem Getriebe, einer Trapezgewindespindel, den zugehörigen Lagerpunkten und entsprechender Schmierung sowie einer Trapezgewindespindelmutter. Der Servomotor ist über eine Kupplung mit dem Getriebe und dieses über eine weitere Kupplung mit der Trapezgewindespindel selbst verbunden. Die Drehbewegung der Gewindespindel wird mit Hilfe der Trapezgewindespindelmutter in eine Translationsbewegung umgesetzt. In einer alternativen Ausführungsform kann der lineare Vorschub des Vorschubspannschlittens auch mit einem Linearantrieb bewirkt werden.
  • Zum Antrieb des Kurbeltriebs für die Linearbewegung des Walzgerüsts stehen alternativ Getriebeantriebe oder auch ein Direktantrieb über eine Kupplung zwischen der Drehachse des Schwungrades und der Motorwelle eines Torquemotors bereit.
  • Die im Walzgerüst übereinander angeordneten konisch kalibrierten Walzen drehen sich entgegen der Vorschubrichtung des Vorschubspannschlittens. Das von den Walzen gebildete sogenannte Pilgermaul erfasst die Luppe und die Walzen drücken von außen eine kleine Werkstoffwelle ab, die vom Glättkaliber der Walzen und dem Walzdorn zu einer vorgesehenen Wanddicke ausgestreckt wird, bis das Leerlaufkaliber der Walzen das fertige Rohr freigibt. Während des Walzens bewegt sich das Walzgerüst mit den daran befestigten Walzen entgegen der Vorschubrichtung der Luppe. Mit Hilfe des Vorschubspannschlittens wird die Luppe nach dem Erreichen des Leerlaufkalibers der Walzen einen weiteren Schritt auf den Walzdorn hin vorgeschoben, während die Walzen mit dem Walzgerüst in ihre horizontale Ausgangslage zurückkehren. Gleichzeitig erfährt die Luppe eine Drehung um ihre Achse, um eine gleichmäßige Form des fertigen Rohres in Umfangsrichtung zu erreichen. Durch mehrfaches Überwalzen jedes Rohrabschnitts werden eine gleichmäßige Wanddicke und Rundheit des Rohrs sowie gleichmäßige Innen-und Außendurchmesser erreicht.
  • In einer Ausführungsform ist hinter der Walzanlage, in deren Auslaufbereich ein Bodeneinlauf für das fertig gepilgerte Rohr vorgesehen. Beim Pilgerwalzen von Rohren werden Luppen zu Rohrabschnitten bis zu Längen von 20 m und darüber ausgewalzt, sodass deren Unterbringung in voller Länge in einer Halle oft nur schwer möglich ist. Daher ist es erfindungsgemäß möglich, das Rohr nach dem Auslauf aus der Walzanlage leicht zu krümmen und in etwa vertikal nach unten in den Boden der Halle einlaufen zu lassen. Dies spart Fläche für die Anlage in der Halle.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Glühofen ein kontinuierlich arbeitender Ofen, dessen Muffel bei einer im Wesentlichen konstanten Temperatur gehalten wird. Dazu ist in einer Ausführungsform der Erfindung der Glühofen ein Bandofen, vorzugsweise ein Maschenbandofen. Bei einem solchen Maschenbandofen werden die zu glühenden Rohre auf einem metallenen Band durch den Ofen bzw. dessen Muffel bewegt. Dazu weist der Maschenbandofen zwei Schleusen auf, durch welche das zu glühende Rohr in den Ofen bzw. aus diesem heraus bewegt werden kann, ohne dass die Muffel dabei nennenswerten Temperaturschwankungen ausgesetzt wäre.
  • Der Glühofen ist in einer Ausführungsform so eingerichtet, dass das Glühen unter Schutzatmosphäre, beispielsweise unter Wasserstoff, Stickstoff oder Argon erfolgt. In einer Ausführungsform liegt die Glühtemperatur des Ofens zwischen 400° C und 1300° C, vorzugsweise zwischen 1000° C und 1200° C und besonders bevorzugt bei 1150° C.
  • Die automatisierten Transporteinrichtungen zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen der erfindungsgemäßen Walzstraße sind in einer Ausführungsform Rollenförderer, auf denen das Rohr in Längsrichtung bewegbar ist. Dazu ist in einer Ausführungsform eine oder mehrere Rollen des Rollenförderers motorisch angetrieben.
  • Die Transporteinrichtungen zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen können aber auch Greiferanlagen sein, insbesondere, wenn das Rohr in seiner Querrichtung, d.h. senkrecht zur Transportrichtung der Luppe in der Pilgerwalzanlage, bewegt werden muss. Andere Transporteinrichtungen sind beispielsweise schräge Rampen, auf denen das Rohr in Querrichtung abrollen kann und sich so in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Luppe in der Pilgerwalzanlage bewegt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Walzstraße zwischen der Pilgerwalzanlage und dem ersten Puffer eine Abstecheinheit zum Ablängen des Rohrs auf. Beim Abstechen des Rohrs wird dieses in zwei Rohrabschnitte geteilt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Pilgerwalzanlage und dem Glühofen, vorzugsweise zwischen der Pilgerwalzanlage und der Abstecheinheit zum Ablängen des Rohrs eine Prüfeinrichtung, welche eine Prüfung der Rohrinnenwand ermöglicht, vorgesehen. In einer Ausführungsform ist eine solche Prüfeinrichtung eine Wirbelstromsonde, welche an einem Auslegearm in das Rohr einführbar und aus diesem herausziehbar ist.
  • In einer Ausführungsform, bei welcher die Prüfeinrichtung zwischen der Pilgerwalzanlage und der Abstecheinheit vorgesehen ist, ist es möglich, Rohrabschnitte, die bei der Prüfung durchgefallen sind, mit der Abstecheinheit aus dem Rohr herauszuschneiden und nur solche Rohrabschnitte weiter zu bearbeiten, welche die Prüfung bestanden haben.
  • In einer Ausführungsform weist die Walzstraße zwischen der Pilgerwalzanlage und dem ersten Puffer, vorzugsweise zwischen der Pilgerwalzanlage und einer Abstecheinheit zum Ablängen Rohrs, eine Einrichtung zum Entfetten einer Rohraußenwand auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Pilgerwalzanlage und dem ersten Puffer, vorzugsweise zwischen einer Abstecheinheit zum Ablängen des Rohrs und dem ersten Puffer, eine Einrichtung zum Entfetten einer Rohrinnenwand vorgesehen.
  • In einer Ausführungsform ist die Richtmaschine eine Schrägwalzen-Richtmaschine.
  • Es versteht sich, dass hinter der Richtmaschine in Ausführungsformen der Erfindung weitere Bearbeitungseinrichtungen zum Ausführen weiterer Bearbeitungsschritte für die fertigen Rohrabschnitte angeordnet sein können. Solche weiteren Bearbeitungseinrichtungen sind Beispielsweise eine Einrichtung zum Fertigschneiden der Rohre, eine Prüfeinrichtung oder eine Einrichtung zum Verpacken der Rohre.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figur deutlich.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walzstraße.
  • Die in Figur 1 gezeigte Walzstraße verfügt über folgende Bearbeitungsstationen zum Herstellen eines hochwertigen Edelstahlrohrs: eine Kaltpilgerwalzanlage 1, eine Einrichtung zum Entfetten 2 der Außenwand des Rohrs, eine Abstecheinrichtung 3 zum Ablängen des Rohrs, eine Einrichtung zum Entfetten 4 der Rohrinnenwand sowie zur Endenbearbeitung des Rohrs, einen ersten Puffer 5 für die Rohre, einen Glühofen 6, einen zweiten Puffer 7 für die Rohre sowie eine Richtmaschine 8.
  • In der Walzstraße ist die Flussrichtung bzw. Transportrichtung der Luppe bzw. hinter der Kaltpilgerwalzanlage 1 des Rohrs von der Kaltpilgerwalzanlage 1 hin zum Auslass der Richtmaschine 8.
  • Zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen 1, 2, 3, 4, 6, 8 sind automatisierte Transporteinrichtungen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f angeordnet, welche dafür sorgen, dass das Rohr vollautomatisch von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportiert wird, ohne dass ein menschlicher Eingriff notwendig wäre.
  • Diese Transporteinrichtungen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f sind zum Einen die in Figur 1 gezeigten Rollenförderer 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f. Diese weisen Rollen auf, auf denen das Rohr in seiner Längsrichtung verfahren bzw. transportiert wird. Dabei ist in der dargestellten Ausführungsform bei jedem der Rollenförderer jede zweite Rolle 10 mit einem motorischen Antrieb versehen, der die Rolle in eine Drehbewegung versetzt und so den Transport der auf den Rollen 10 aufliegenden Rohre bewirkt.
  • Die gezeigte Ausführungsform der Walzstraße verfügt über die Rollenförderer hinaus an drei Stellen über Transporteinrichtungen 11, 12, 13, welche die Rohre in ihrer Querrichtung transportieren.
  • Auf diese Weise gelingt es, die Gesamtlänge der Walzstraße trotz der großen Anzahl von Bearbeitungsstationen 1, 3, 4, 6, 8 zu begrenzen. Die Walzstraße weist, wenn man den Transportweg bzw. Materialfluss innerhalb der Walzstraße betrachtet, eine Faltung des Weges auf. Dabei ändert sich die Transportrichtung des Rohrs in der Walzstraße insgesamt dreimal. Die erste Richtungsänderung erfolgt zwischen dem Entfetter 2 für die Rohraußenwand und der Abstecheinrichtung 3, die zweite Richtungsänderung erfolgt zwischen dem Entfetter für die Rohrinnenwand 4 und dem Glühofen 6 und die dritte Richtungsänderung erfolgt zwischen dem Glühofen 6 und der Richtmaschine 8.
  • Dabei sind die Transportrichtungen des Rohrs auf den einzelnen Strecken einander um 180° entgegengesetzt, während zwischen den vier Transportstrecken in Längsrichtung jeweils ein Transport in Querrichtung des Rohrs, d.h. im Wesentlichen senkrecht zu seiner Längsrichtung, erfolgt.
  • Die Transporteinrichtungen 11, 12, 13 für den Transport des Rohrs in der Walzstraße in einer Querrichtung senkrecht zur Transportrichtung der Luppe in der Kaltpilgerwalzanlage 1 weisen ganz unterschiedliche Ausgestaltungen auf.
  • Die erste dieser Transporteinrichtungen 11 besteht aus einer schrägen Rampe, welche zwei Rollenförderer verbindet. Dabei rollt das Rohr, welches den Entfetter 2 verlassen hat, von einem oberen Rollenförderer 9a über eine Schräge auf einen unteren Rollenförderer 9b.
  • Die zweite Transporteinrichtung 12 für einen Transport des Rohrs in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Luppe in der Kaltpilgerwalzanlage 1 ist in den Puffer 5 für die Rohre integriert. Bei der Transporteinrichtung 12 handelt es sich um einen Brückenkran, dessen Brücke 14 zwischen zwei aufgeständerten Schienen 15 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung 16 der Luppe in der Kaltpilgerwalzanlage 1 verfahrbar ist. Die Brücke 14 weist eine Reihe von Greifern (nicht dargestellt) auf, mit denen ein Rohr, das den Rollenförderer 9c vor dem Puffer 5 verlassen hat, gegriffen wird.
  • Bei der dritten Transporteinrichtung 13 für einen Transport des Rohrs in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung 22 handelt es sich wieder um eine Rampe, auf der die Rohre selbstständig in ihrer Querrichtung abrollen.
  • Die Kaltpilgerwalzanlage 1 besteht aus einem Walzgerüst 16 mit Walzen, einem kalibrierten Walzdorn sowie einem Antrieb 17 für das Walzgerüst 16. Der Antrieb für das Walzgerüst 16 verfügt über eine Schubstange, einen Antriebsmotor und ein Schwungrad. Ein erstes Ende der Schubstange ist exzentrisch zur Drehachse der Antriebswelle an dem Schwungrad befestigt.
  • In der dargestellten Ausführungsform fällt die Drehachse der Motorwelle mit der Drehachse der Antriebswelle des Schwungrads zusammen. Dreht sich der Rotor des Antriebsmotors, so bildet sich ein Drehmoment aus, das auf die mit dem Rotor verbundene Motorwelle übertragen wird. Die Motorwelle ist mit dem Schwungrad des Antriebstrangs derart verbunden, dass das Drehmoment auf das Schwungrad übertragen wird. In Folge des Drehmoments rotiert das Schwungrad um seine Drehachse. Die mit ihrem ersten Ende in einem radialen Abstand von der Drehachse angeordnete Schubstange erfährt eine tangentiale Kraft und überträgt diese auf das zweite Schubstangenende. Das mit dem zweiten Schubstangenende verbundene Walzgerüst 16 wird entlang der durch eine Führungsschiene des Walzgerüsts 16 festgelegten Verfahrrichtung 22 hinund herbewegt.
  • Während des Kaltpilgerns auf der in Figur 1 schematisch gezeigten Kaltpilgerwalzanlage 1 erfährt eine in die Kaltpilgerwalzanlage 1 in der Richtung 22 eingeführte Luppe, d.h. ein Rohrohr, einen schrittweisen Vorschub in Richtung auf den Walzdorn zu bzw. über diesen hinweg, während die Walzen des Walzgerüsts 16 drehend über dem Dorn und damit über die Luppe horizontal hinund herbewegt werden. Dabei wird die Horizontalbewegung der Walzen durch das Walzgerüst 16 selbst vorgegeben, an dem die Walzen drehbar gelagert sind. Das Walzgerüst 16 wird in einer Richtung parallel zum Walzdorn hin- und herbewegt, während die Walzen selbst ihre Drehbewegung durch eine relativ zum Walzgerüst 16 feststehende Zahnstange erhalten, in welche fest mit den Walzenachsen verbundene Zahnräder eingreifen.
  • Der Vorschub der Luppe über den Dorn erfolgt mit Hilfe des Vorschubspannschlittens 18, welcher eine Translationsbewegung in einer Richtung 16 parallel zur Achse des Walzdorns ermöglicht. Die im Walzgerüst 16 übereinander angeordneten konisch kalibrierten Walzen drehen sich entgegen der Vorschubrichtung 16 des Vorschubspannschlittens 18. Das von den Walzen gebildete sogenannte Pilgermaul erfasst die Luppe und die Walzen drücken von außen eine kleine Werkstoffwelle ab, die von einem Glättkaliber der Walzen und dem Walzdorn zu der vorgesehenen Wanddicke ausgestreckt wird, bis ein Leerlaufkaliber der Walzen das fertige Rohr freigibt. Während des Walzens bewegt sich das Walzgerüst 16 mit den daran befestigten Walzen entgegen der Vorschubrichtung 22 der Luppe. Mit Hilfe des Vorschubspannschlittens 18 wird die Luppe nach dem Erreichen des Leerlaufkalibers der Walzen um einen weiteren Schritt auf den Walzdorn hin vorgeschoben, während die Walzen mit dem Walzgerüst 16 in ihre horizontale Ausgangslage zurückkehren. Gleichzeitig erfährt die Luppe eine Drehung um ihre Längsachse, um eine gleichmäßige Form des fertigen Rohrs zu erreichen. Durch mehrfaches Überwalzen jedes Rohrabschnitts wird eine gleichmäßige Wanddicke und Rundheit des Rohrs sowie gleichmäßige Innenund Außendurchmesser erreicht.
  • Eine zentrale Ablaufsteuerung der Walzstraße steuert alle zunächst unabhängigen Bearbeitungsstationen, so auch die Antriebe der Kaltpilgerwalzanlage 1 selbst. Die Steuerung für die Kaltpilgerwalzanlage 1 beginnt mit dem Auslösen eines Vorschubschrittes des Antriebs des Vorschubspannschlittens 18 zum Vorschieben der Luppe. Nach Erreichen der Vorschubposition wird der Antrieb so angesteuert, dass er den Vorschubspannschlitten 18 statisch hält. Die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors für das Walzgerüst 16 wird so gesteuert, dass gleichzeitig mit dem Vorschubschritt des Vorschubspannschlittens 18 das Walzgerüst 16 in seine Ausgangslange zurückgeführt wird, während nach dem Abschluss des Vorschubschritts das Walzgerüst 16 horizontal über die Luppe verschoben wird, wobei die Walzen die Luppe erneut auswalzen. Beim Erreichen des Umkehrpunkts des Walzgerüsts 16 wird der Antrieb des Spannfutters derart angesteuert, dass die Luppe um den Dorn gedreht wird.
  • Nach dem Auslauf aus der Kaltpilgerwalzanlage 1 wird das fertig reduzierte Rohr in einem Entfetter 2 an seiner Außenwand entfettet. Dabei wird dasjenige Fett entfernt, das in der Kaltpilger-walzanlage als Schmierstoff zwischen den Walzen des Walzgerüsts 16 und der Luppe eingebracht wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung läuft das fertig gepilgerte und außen entfettete Rohr mit einem Teil seiner Länge in eine trichterförmige Anordnung 23, sodass ein Teil des fertig gepilgerten Rohrs in ein im Wesentlichen vertikales Loch 25 eingeschoben wird, um Platz in der Halle, in der die Walzstraße steht, zu sparen. Für den Einlauf eines Teils des fertig gepilgerten Rohrs in das Loch 25 ist eine Mehrzahl von Rollen 24 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass ihre Oberflächenabschnitte, welche mit dem fertig gepilgerten Rohr in Eingriff stehen, eine Krümmung beschreiben, entlang derer das Rohrende in das Loch 25 einläuft.
  • Durch die Transporteinrichtung 11 erfährt das Rohr hinter dem Entfetter 2 einen Versatz in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung 16 der Luppe in der Kaltpilgerwalzanlage 1. Der weitere Transport des Rohrs erfolgt verglichen mit der Transportrichtung der Luppe in der Kaltpilger-walzanlage 1 um 180° gedreht in eine Abstecheinrichtung 3 hinein. Beim Abstechen wird ein Drehmeißel um die Längsachse des Rohrs gedreht und gleichzeitig radial auf bzw. in das Rohr zugestellt, sodass das Rohr aufgetrennt wird und zwei Rohrabschnitte entstehen. Der Abstechprozess kann dabei als Fräsen betrachtet werden, da das Rohr fest eingespannt ist, während sich der Abstechmeißel um das Rohr herum dreht und radial zugestellt wird.
  • Das abgestochene, d.h. auf die eingestellte Länge abgelängte Rohr, verlässt die Abstecheinrichtung 3 auf einem Rollenförderer 9c und wird von diesem in Querrichtung entnommen und in einen Entfetter 4 zum Entfetten der Innenwand des Rohrs eingelegt. In der dargestellten Ausführungsform findet in dem Entfetter 4 auch ein Planfräsen der Stirnseiten des Rohrs (Endenbearbeitung) statt, sodass diese eine Planität aufweisen, so wie sie für ein späteres Orbitalschweißen mehrerer Rohrabschnitte aneinander erforderlich ist.
  • Nachdem das Rohr in seinem Inneren entfettet und an seinen Enden geplant ist, wird es zurück auf den Rollenförderer 9c verschwenkt und mit diesem in den Puffer 5 eingespeist.
  • In der dargestellten Ausführungsform verfügt der Puffer 5 über eine Einlaufbank 19 sowie fünf Speicherbänke 20. Mit Hilfe des Brückenkrans 12 wird das Rohr von der Einlaufbank 19 gegriffen und auf einer der Speicherbänke 20 abgelegt. Jedes folgende Rohr wird ebenfalls auf der gleichen Speicherbank 20 abgelegt, bis eine gewünschte Anzahl von Rohren auf einer Speicherbank 20 liegt, die dann ein Bund, d.h. eine Ofenauflage, bilden.
  • In einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsform werden die Rohre eines Bunds zusammengebunden, wobei das Zusammenbinden des Bunds aus Rohren auf der Speicherbank 20 automatisiert erfolgt.
  • Ist das Bund fertig zusammen gestellt, so wird das Bund mit Hilfe des Brückengreifers 14 gegriffen und auf den Rollenförderer 9d aufgelegt, der das Bund von Rohren dem Maschenbandofen 6 zuführt.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist der erste Puffer 5 die Möglichkeit auf, in der Pilgerwalzanlage 1 gepilgerte und mit der Abstecheinrichtung 3 abgestochene Rohre aus der Walzstraße auszuschleusen, um sie gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt und in einer anderen Anlage weiter bearbeiten zu können. Darüber hinaus können auf einer anderen Walzanlage gepilgerte Rohre in den Puffer 5 eingeschleust werden, um sie in dem Ofen 6 und der Richtmaschine 8 weiter zu bearbeiten.
  • In dem Ofen 6 wird das Bund von Rohren zur Verfestigung geglüht, d.h. auf eine Temperatur von 1080° C gebracht. Um eine kontinuierliche Fertigung, d.h. den kontinuierlichen Einlauf von Rohren in den Ofen, zu ermöglichen, ist der Ofen als Maschenbandofen 6 ausgestaltet, bei dem sich ein Förderband 21 aus Edelstahldrahtgeflecht als Endlosband durch die Muffe des Ofens erstreckt und einen Rohrbund kontinuierlich durch die Muffel hindurchbewegt. An den Enden der Muffel ist je eine H2--gespülte Schleuse vorgesehen. Diese Schleusen verhindern, dass während des Betriebs des Ofens Sauerstoff in die Muffel gelangt, welcher dann unter Temperatur mit den Rohren reagieren würde.
  • Das Glühen der Rohre im Maschenbandofen 6 führt zu einer Verfestigung des Edelstahls der Rohre. Als nachteilig erweist sich allerdings, dass sich die Rohre aufgrund der hohen Temperaturen im Glühofen 6 verziehen und nach dem Verlassen des Ofens nicht mehr gerade sind, sondern insbesondere Wellen in ihrem Längsverlauf aufweisen. Daher ist noch ein finaler Bearbeitungsschritt notwendig, in welchem die Rohre, welche den Ofen 6 verlassen haben, gerichtet werden.
  • Die Rohre werden dem Ofen zunächst mit Hilfe eines Rollenförderers 9e entnommen und von dort mit einem Brückenkran (in Figur 1 nicht gezeigt) in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung 16 der Luppe in der Kaltpilgerwalzanlage in den zweiten Rohrpuffer 7 verfahren. Hier wird das Bund, in welchem die Rohre durch den Ofen 6 transportiert wurden, durch Aufschneiden der Rödeldrähte wieder aufgelöst und die Rohre vereinzelt. Jedes einzelne Rohr wird dann in die Richtmaschine 8 eingeführt und dort gerichtet.
  • Die Richtmaschine 8 ist eine sogenannte Schrägwalzen-Richtmaschine, im vorliegenden Fall mit zehn Walzen. Die Drehachsen der einzelnen Walzen sind unter einem Winkel ("schräg") zur Längsachse der Anlage, die im Wesentlichen mit der Längsachse des zu richtenden Rohrs zusammenfällt, angeordnet. Die einzelnen Walzen weisen eine hyperbolische Form ihrer Mantelflächen, mit denen die Walzen mit dem zu richtenden Rohr in Eingriff treten, auf. Aus der hyperbolischen Form der Mantelflächen der Walzen folgt eine lange Anlagefläche jeder Walze an dem zu richtenden Rohr, sodass die Biegekräfte von den Walzen als Streckenlast auf das zu richtende Rohr eingeleitet werden.
  • Von den insgesamt zehn Walzen der Richtmaschine sind jeweils zwei Walzen paarweise übereinander angeordnet, sodass die eine von oben mit dem zu richtenden Rohr in Eingriff kommt und die andere Walze des Paars von unten. Die Walzen sind motorisch angetrieben und die Ausrichtung ihrer Drehachsen unter einem Winkel zur Achse des zu richtenden Rohrs bewirkt, dass dem zu richtenden Rohr eine Drehbewegung und eine Vorschubbewegung aufgezwungen wird. Von der unteren Walze eines Paars wird das Rohr plastisch in die konkave Kontur der Oberwalze hineingebogen. Diese plastische Längsbiegung wird durch eine plastische Ovalverformung des Rohrquerschnitts überlagert, wodurch die Gradheit, insbesondere an den Rohrenden, weiter verbessert wird. Der Transportpfad des zu richtenden Rohrs in der Richtmaschine 8 wird durch in Längsrichtung verlaufende Führungsbleche oder -lineale begrenzt.
  • Hinter der Richtmaschine 8 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Einrichtung zum Richtpolieren vorgesehen, bei welcher zwei rotierende Vliesscheiben 26 polierend mit dem fertigen Rohr in Reibeingriff kommen.
  • Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet. Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und er vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
  • Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort "aufweisen" nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel "eine" oder "ein" schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kaltpilgerwalzanlage
    2, 4
    Entfetter
    3
    Abstecheinrichtung
    5
    erster Puffer
    6
    Glühofen
    7
    zweiter Puffer
    8
    Richtmaschine
    9a, b, c, d, e, f
    Rollenförderer
    10
    angetriebene Rolle
    11, 12, 13
    Transporteinrichtungen
    14
    Brückengreifer
    15
    Schienen
    16
    Walzgerüst
    17
    Antrieb
    18
    Vorschubspannschlitten
    19
    Einlaufbank
    20
    Speicherbänke
    21
    Förderband
    22
    Transportrichtung in der Walzanlage 1
    23
    Bodeneinlauf
    24
    Walze
    25
    Loch
    26
    Vliesscheiben

Claims (10)

  1. Walzstraße zum Fertigen eines Rohrs mit
    einer Pilgerwalzanlage (1) zum Reduzieren des Durchmessers einer Luppe zu dem Rohr, einem ersten Puffer (5) für eine Mehrzahl von Rohren, wobei der erste Puffer (5) eine Einrichtung zum Bündeln einer Mehrzahl von Rohren in einem Bund aufweist,
    einem Glühofen (6) zum gleichzeitigen Glühen einer Mehrzahl von Rohren,
    einem zweiten Puffer (7) für eine Mehrzahl von Rohren, wobei der zweite Puffer (7) für die Rohre eine Einrichtung zum Vereinzeln der Mehrzahl von Rohren aus einem Bund aufweist, und
    einer Richtmaschine (8) zum Richten der vereinzelten Rohre nacheinander,
    wobei die Walzstraße kontinuierlich arbeitet,
    wobei die Einrichtungen in Transportrichtung des Rohrs in der vorgenannten Reihenfolge angeordnet sind und
    wobei zwischen der Pilgerwalzanlage (1), dem ersten Puffer (5), dem Glühofen (6), dem zweiten Puffer (7) und der Richtmaschine (8) jeweils eine automatisierte Transporteinrichtung (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 11, 12, 13) für das Rohr vorgesehen ist.
  2. Walzstraße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrichtung (16) der Luppe in der Pilgerwalzanlage (1) eine erste Richtung definiert, und dass der erste Puffer (5) eine Transporteinrichtung (11, 12, 13) für einen Transport der Rohre in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung aufweist.
  3. Walzstraße nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrichtung (16) der Luppe in der Pilgerwalzanlage (1) eine erste Richtung definiert, und dass der zweite Puffer (7) eine Transporteinrichtung (11, 12, 13) für einen Transport der Rohre in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung aufweist.
  4. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrichtung (16) der Luppe in der Pilgerwalzanlage (1) eine erste Richtung definiert, und dass die Walzstrasse so eingerichtet ist, dass das Rohr in der Walzstrasse abschnittsweise in einer zu der ersten Richtung parallelen, aber entgegen gesetzten Richtung transportiert wird.
  5. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühofen ein Bandofen (6) ist.
  6. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen der Pilgerwalzanlage (1) und dem ersten Puffer (5) eine Abstecheinheit (3) zum Ablängen des Rohrs aufweist.
  7. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen der Pilgerwalzanlage (1) und dem ersten Puffer (5), vorzugsweise zwischen der Pilgerwalzanlage (1) und einer Abstecheinheit (3) zum Ablängen des Rohrs, eine Einrichtung (2) zum Entfetten einer Rohraußenwand aufweist.
  8. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen der Pilgerwalzanlage (1) und dem ersten Puffer (5), vorzugsweise zwischen einer Abstecheinheit (3) zum Ablängen des Rohrs und dem ersten Puffer (5), eine Einrichtung (4) zum Entfetten einer Rohrinnenwand aufweist.
  9. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen der Pilgerwalzanlage (1) und dem ersten Puffer (5), vorzugsweise zwischen der Pilgerwalzanlage (1) und einer Abstecheinheit (3) zum Ablängen des Rohrs, eine Prüfeinrichtung zur Prüfung der Rohrinnenwand aufweist.
  10. Walzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie alle Bearbeitungsschritte in der Walzstraße steuert.
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