EP3436206A1 - Kaltpilgerwalzanlage und verfahren zum herstellen eines rohrs - Google Patents

Kaltpilgerwalzanlage und verfahren zum herstellen eines rohrs

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Publication number
EP3436206A1
EP3436206A1 EP17714418.5A EP17714418A EP3436206A1 EP 3436206 A1 EP3436206 A1 EP 3436206A1 EP 17714418 A EP17714418 A EP 17714418A EP 3436206 A1 EP3436206 A1 EP 3436206A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
billet
mandrel
feed
chuck
abutment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17714418.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christofer HEDVALL
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH filed Critical Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH
Publication of EP3436206A1 publication Critical patent/EP3436206A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B21B21/045—Pilgrim-step feeding mechanisms for reciprocating stands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/02—Guides, supports, or abutments for mandrels, e.g. carriages or steadiers; Adjusting devices for mandrels

Definitions

  • the present invention relates to a cold pilger rolling mill for cold-working a billet to a work-hardened tube having a rolling stand with rollers rotatably mounted thereon, the rolling stand being in a direction parallel to a longitudinal axis of the billet between a reversal point in a forward advancing direction of the billet and an advancing direction the reel is reversible motor driven back and forth, wherein the rollers during a reciprocating movement of the billet perform a rotational movement, so that the rollers in an operation of the cold pilger rolling mill roll the billet to a tube, a rolling mandrel, wherein the rolling mandrel of a mandrel is supported at a rear end of the mandrel in the direction of advance of the billet such that in one operation of the cold pilger rolling mill the billet is rolled from the rolls over the mandrel, at least one feed tension slide having a feed chuck attached thereto for receiving the slug pe, wherein the feed-tensioning carriage in a direction parallel to
  • the present invention relates to a method of manufacturing a tube by cold forming a billet in a cold pilger rolling mill having a rolling stand with rollers rotatably mounted thereon, a mandrel held by a mandrel bar, at least one mandrel stop holding the mandrel bar and at least one feed chuck with a feed chuck for receiving the mandrel Luppe with the steps: a) driving in a radial direction a chuck of a front dome counterpart in the feed direction of the dome and passing a first dome through the front mandrel abutment,
  • an extended hollow cylindrical blank is usually 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. pushed the inner diameter of the finished tube, rolling mandrel 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 billet undergoes incremental advance toward or beyond the mandrel, while the rolls are reciprocated horizontally over the mandrel and thus over the billet.
  • the horizontal movement of the rollers is predetermined by a rolling stand on which the rollers are rotatably mounted.
  • the roll stand is reciprocated in known Pilgerwalzanlagen by means of a crank mechanism in a direction parallel to the rolling mandrel, while the rollers themselves receive a rotational movement through a fixed relative to the rolling rack, engage firmly with the roller axes connected gears.
  • the feeding 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 billet is pushed by a loading driver with rollers in the chuck of the feed tension slide.
  • the rollers reach a position in which the billet can be accommodated in the so-called inlet pockets of the rolls and between the rollers.
  • the conically calibrated rollers stacked on top of one another in the rolling mill roll over the billet by rolling back and forth on the billet in the feed direction of the feed tension slide.
  • the roller pair moves during a rolling stroke by a distance L from the infeed dead point ET to the rear in the feed direction of the billet rear turning point of the rolling stand, ie to the outlet dead center AT of the rolling stand, and extends the billet over the rolling mandrel held inside the billet ,
  • the rolls and the mandrel are calibrated such that the gap between roll and roll mandrel in the region of the working caliber of the rolls steadily decreases from the wall thickness of the billet to the wall thickness of the finished rolled pipe.
  • no reduction of the wall thickness of the tube to be produced takes place, but only a smoothing of the surface of the tube to be produced. Arrived at the outlet dead center, the finished rolled tube is released from the outlet pockets of the rollers.
  • An advancement of the billet between the rolls takes place either only at the front reversal point or both at the front and at the rear reversal point of the roll stand.
  • feed steps that are significantly smaller than the path of the mill between the front and rear reversal point, a uniform wall thickness and roundness of the tube, a high surface quality of the tube and uniform inner and outer diameter can be achieved.
  • the billet undergoes an intermittent rotation about its axis in addition to a gradual feed on reaching the front reversal point of the rolling mill.
  • the turning of the billet takes place at both reversal points of the roll stand, ie both at the inlet dead center and at the outlet dead center.
  • cold pilger rolling mills which can work on billets with a length of up to about 15 m.
  • pipes of high quality ie a uniform wall thickness and a high surface quality of the inner and outer surface, with a length of beyond 150 m needed so such pipes can not be produced in a cold pilger rolling mill according to the prior art.
  • Producing one-piece pipes longer than 150 meters in a cold pilger rolling mill requires cold forming of billets whose length significantly exceeds the length of billets that can be rolled with conventional equipment.
  • Another object of the present invention relates to a space-saving machining of billets having a length of 30 m or more, so that high-quality long pipes can be manufactured in a cold pilger rolling mill, and hence avoiding high costs due to the necessity of large workshops.
  • Another object of the present invention is to roll long billets as efficiently as possible without reducing the quality of the pipes to be produced.
  • a cold pilger rolling mill for cold forming a billet to a work hardened tube having a rolling stand with rollers rotatably mounted thereon, the rolling stand in a direction parallel to a longitudinal axis of the billet between a forward in a feed direction of the billet reversing point and a in the feed direction of the dollia rear reversing point is driven by a motor driven back and forth, wherein the rollers during a reciprocating motion of the billet perform a rotational movement, so that the rollers in an operation of the cold pilger rolling mill roll the billet to a tube, a rolling mandrel, said Rolling mandrel is supported by a mandrel on a rear end of the mandrel in the direction of advance of the mandrel such that in one operation of the cold pilger rolling mill the billet is rolled from the rolls over the mandrel, at least one feed tensioning carriage with a feed chuck attached thereto take the billet, wherein the feed tension
  • Such a selected distance of the front mandrel abutment from the feed chuck allows the processing of slugs with a length of 30 m or more in a cold pilger rolling mill according to the invention.
  • the distance between the front mandrel abutment and the feed chuck is measured between that in the feed direction of the The rear end of the chuck of the front mandrel abutment and the front end of the feed chuck of the feed chute, the feed chuck being at its rear reversal point.
  • the previously defined distance is at least 30 m and makes it possible to arrange a billet between the front mandrel abutment and the feed chuck of the feed tension slide so that both the chuck of the front mandrel abutment and the feed chuck of the feed tension slide closed, ie can be closed without clamping the billet or pinch. Accordingly, the distance between the front mandrel abutment and feed chuck approximately describes the length of the billet, which can be loaded into the cold pilger rolling mill according to the invention and rolled with it.
  • the front mandrel abutment When inserting the billet in the cold pilger rolling mill, the front mandrel abutment is opened by the chuck of the mandrel abutment is driven in the radial direction, so that the billet between the front mandrel abutment and the mandrel bar can be passed in the direction of the mandrel to. After the billet has left the front mandrel abutment, the chuck of the front mandrel abutment is retracted to hold the mandrel bar.
  • the distance between the front mandrel abutment and the feed chuck, measured with the feed chuck at its rear reversal point is at least 40 m and in another embodiment at least 50 m.
  • the material of the mandrel bar of the cold pilger rolling mill has a tensile strength of 1000 N / mm 2 or more, or 1500 N / mm 2 or more.
  • the mandrel bar is a tube having an outer diameter, an inner diameter and a wall thickness.
  • Tensile strength is a property of a material and describes the maximum mechanical tensile stress that the material endures before it breaks. The tensile strength is measured on the basis of the maximum achievable tensile force relative to the original cross-section of the sample to be measured.
  • the mandrel supporting the mandrel must receive high forces during rolling of the billet, so that the material of which the mandrel is made must have high strength in terms of tensile strength.
  • Suitable materials for this purpose are, for example, tempered steels according to DIN EN 10083, which receive high tensile and fatigue strength by tempering, ie hardening and tempering.
  • the carbon content of tempered steels is usually between 0.2 and 0.65%, with different alloy contents of chromium, manganese, molybdenum and nickel mixed in different proportions depending on the intended use.
  • Examples of alloyed tempered steels with a tensile strength of more than 1000 N / mm 2 are the steel grades 42 CrMo 4, 34 CrNiMo 6 and 30 CrNiMo 8.
  • the mandrel bar has an elongation of 10% or less, and in one embodiment, 5% or less.
  • the elongation is an indication of the relative change in length of a sample under load, for example by a force or by a change in temperature.
  • a high extensibility of the mandrel bar is required in rolling to prevent the mandrel bar from breaking due to a large elongation.
  • tempered steels are also suitable for ductility.
  • the tempered steel 30 CrNiMo 8 in addition to a tensile strength of 1000 N per mm 2 and an elongation of 10% or less, and thus is suitable as a material for the mandrel bar according to the invention.
  • the cold pilger rolling mill has two feed clamping carriages each having a feed chuck attached thereto and a controller, wherein the controller is designed such that it controls the movement of the two feed chucks so that the chop always in a continuous operation of the cold pilger rolling mill alternately of one of the feed chuck is clamped and in the direction of the mandrel to stepwise advanceable, the front mandrel abutment of the feed chuck of the feed direction of the billet rear feed tension slide, measured with the feed tension slide at its rear reversing point, a distance of at least 30 m.
  • a higher, ie continuous throughput of Luppen is made possible by the cold pilger rolling mill.
  • This makes the rolling process more efficient and less expensive by saving on operating costs.
  • no feed chuck with a long travel is needed, but the entire required travel is divided into two Subsections, so that each of the two feed tension slide only has to cover each one of the sections.
  • the cold pilger rolling mill has a rear mandrel abutment with a chuck for holding the mandrel in the advancing direction of the billet between the forward reversing point of the feed tension slide and the front mandrel abutment, the rear mandrel abutment spaced from the front mandrel abutment by at least 30 m has, in such a way that the mandrel bar during operation of the cold pilger rolling mill of at least one chuck of the front mandrel abutment or the rear mandrel abutment is firmly held.
  • the distance between the front and rear mandrel abutment is defined in one embodiment as the distance between the rear end of the front mandrel abutment in the advancing direction of the billet and the front end of the rear mandrel abutment in the advancing direction of the billet.
  • a billet having a maximum length of this distance can therefore be loaded between the front and rear mandrel abutments, i. are arranged, while the chucks of the front and the rear mandrel abutment are closed and hold the mandrel bar, i. without pinching the doll.
  • a back mandrel abutment between the front reversal point of the feed chute and the front mandrel abutment in addition to the front mandrel abutment enables the processing of a plurality of long lands, i. with a length of 30 m or more, in a continuous operation. If a billet has already completely passed through the rear mandrel abutment and is being rolled over the mandrel, the rear mandrel abutment is retracted to support the mandrel bar. The front mandrel abutment no longer needs to hold the mandrel bar and, in contrast to the rear mandrel abutment, can be driven up so that another chunk can be fed to the cold pilger rolling mill.
  • the cold pilger rolling mill in addition to a rear and a front mandrel abutment on two feed clamping slide, each with a feed chuck.
  • each feed carriage of the cold pilger rolling mill is configured to feed a billet weighing 100 kg / m or more.
  • each feed chuck is configured to advance a billet having a weight in a range between 100 kg / m and 150 kg / m.
  • the feed tension slide in one embodiment, a correspondingly strong linear drive for advancing the billet on the rolling mandrel on.
  • the chuck also has a correspondingly strong rotary drive for rotating the billet about its longitudinal axis.
  • each feed carriage of the cold pilger rolling mill is designed such that it can advance a billet with a weight of 125 kg / m or more.
  • a winding device is arranged in the feed direction of the billet behind the rolls of the rolling mill, wherein the winding device for the tube produced in the rolling mill bending means for bending the tube such that it can be wound around a first axis, and a Holding frame, wherein the bending means and the first axis is pivotally received on the holding frame about a substantially parallel to the first axis and parallel to a longitudinal axis of a roller received between the rollers second axis.
  • Such a space-saving design also reduces the cost of long tubes considerably, as can be dispensed with as a result of winding long tubes from a take-up on very large and especially very long halls.
  • Such a take-up device also makes it possible to pick up the ready-formed tube from the cold pilger rolling mill and to bend it so that it can be wound on a helical path.
  • This arrangement saves a considerable amount of time in the production of steel tubes which are dimensioned so that they can be wound up.
  • the expiring from the rolling mill tube can already be wound while introduced in the same strand still a doll in the pilgrim's mouth and formed between the rollers.
  • the take-up device allows a considerable space saving for the cold pilger rolling mill as such, since in the manufacture of the pipe not the entire length of its full length must first run out of the rolling mill before it can be unwound or shot.
  • An essential aspect of the rewinder is that the bender and the first axle are mounted pivotably about a second axis.
  • the winding device, a pivoting movement, which performs the tube or the billet during rolling driven by the feed clamping slide, follow and the tube can be wound without torsion.
  • a corresponding pivotable mounting of the bending device and the first axis there would be a twisting of the tube during winding and an associated significant loss of quality in the finished tube.
  • the second axis is parallel to the axis of symmetry of the finished pipe leaving the rolling stand.
  • the second axis coincides with the axis of symmetry of the finished pipe leaving the mill stand.
  • the bending device and the first axis are driven by a motor to pivot about the second axis.
  • a motor drive largely prevents the tube from undergoing torsional stresses when it is wound up.
  • the feed chuck of the feed chuck is designed to be pivotable by motoring and receives the chute pivotable about its longitudinal axis
  • the cold pilger rolling mill also has a controller which is set up to feed the chuck during operation of the take-up device and the bending means and the first axis of the take-up device are pivoted synchronously at the same angular velocity.
  • the bending device is received by the second axis of the motor pivotally mounted on the holding frame. The "electronic wave" between the feed tension slide and the take-up device allows almost torsion-free winding of the finished tube.
  • the cold pilger rolling mill has an unwinding device, from which a bundle wound on a spindle about a first axis can be unwound and fed to the front mandrel abutment for insertion into the cold pilger rolling mill.
  • lupins with a length of 30 m or more require a considerable amount of space when inserted into the cold pilger rolling mill.
  • the unwinding device according to the invention one can previously be wound on a spindle about a first axis arranged bladder with a length of 30 m or more can be introduced much more space-saving into the cold pilger rolling mill.
  • the unwinding device comprises a straightening device which, during operation of the device, winds the wound, i. curved, lumped, i. just bends.
  • a straightening device is a straightening machine, in particular a roll or skew rolling straightening machine. In this way, during unwinding of the billet, it is directed and simultaneously loaded by the front mandrel abutment into the doll bed between the front mandrel abutment and feed chuck or between the front and back mandrel abutments.
  • the unwinding device according to the invention for the billet thus ensures a more compact design of the overall arrangement of the cold pilger rolling mill, whereby the operating costs are further reduced.
  • the distance between the unwinding device and the front end of the front mandrel abutment is less than the distance between the rear end of the front mandrel abutment and the forward end of the feed chuck feed of the rear feed chute at the rear reversal point of the rear chuck slide.
  • the distance between the unwinding device and the front end of the front mandrel abutment is smaller than the distance between the rear end of the front mandrel abutment and the front end of the back mandrel abutment.
  • the cold pilger rolling mill has an annealing furnace, which is designed such that in one operation of the cold pilger rolling mill, the billet is at a temperature in the range of 1000 ° C to 1200 ° C or in the range of 1050 ° C heated to 1 150 ° C.
  • the annealing furnace is designed in such a way that a billet wound on a spindle can be annealed in the annealing furnace.
  • the annealing furnace is a shaft furnace.
  • the billet is heated in length in a continuous furnace to the temperatures listed above.
  • the cold pilger rolling mill has a second cold pilger rolling mill for cold forming a billet such that a billet is deformable in the second cold pilger rolling mill to the billet entering an embodiment of the previously discussed cold pilger rolling mill so that the runner from the cold pilger rolling mill discussed above Tube is a two or more times rolled tube.
  • the chucks of the respective mandrel abutments hold the mandrel bar alternately.
  • Such alternate retention of the mandrel bar permits continuous operation in the cold pilger rolling mill so that one mandrel abutment holds the mandrel bar while the other mandrel abutments facilitate passage of a billet.
  • a method of manufacturing a tube by cold forming a billet in a cold pilger rolling mill having a rolling stand with rollers rotatably mounted thereon, a rolling mandrel held by a dome bar at least one mandrel abutment holding the mandrel bar and at least one feed tension carriage having a feed chuck for receiving the billet, comprising the steps of:
  • the first billet has a length of 30 m or more.
  • the chuck of the mandrel abutment can only be closed, ie closed, when the billet has completely passed through the chuck, the above numbering does not necessarily determine the sequence of the steps to be carried out. Especially Feeding of the billet to the feed chuck is already done when the chuck of the front mandrel abutment is opened.
  • the method according to the invention makes it possible to machine long billets having a length of 30 m or more in a cold pilger rolling mill and consequently to transform the billet into a one-piece cold-worked tube having a length of at least 300 m.
  • the finished tube has a very high quality due to the manufacturing process in a cold pilger rolling mill. This represents a significant advance compared to the prior art since prior art cold pilger rolling mills can only machine billets up to a maximum length of 16 m and consequently can only produce pipes of up to a certain length in one piece.
  • An embodiment of the method according to the invention relates to a method for producing a tube with the additional step after step b) and before step c): e) driving a chuck of a rear in the direction of advance of the billet and between the front reversal point of one in the advancing direction of the billet the front mandrel abutment from the front mandrel abutment by a distance of at least 30 m, and passing the first billet through the rear mandrel abutment, wherein the rolling of the first billet through the rollers on the rolling mandrel to a work hardened tube in step d) by stepwise advancing the first billet alternately by means of the front feed tension slide from a front reversal point to a rear reversal point of the front feed tension slide and with the aid of a Vorschubric the back feed chute is moved from a forward reversal point to a rear reversal point of the rear chuck slide and oscillates back and forth between a forward and a back
  • Such a method enables cold pilgering of long billets, i. Blades having a length of 30 m or more, in a continuous operation, so that a first billet is rolled, while a second billet is already introduced into the cold pilger rolling mill.
  • This is made possible in particular by the presence of two mandrel abutments.
  • a mandrel abutment must always be closed in such a way that it holds the mandrel bar during rolling. In the case of two mandrel abutments, one forward and one back, one mandrel abutment holds the mandrel bar while the other mandrel abutment is open to pass a second stake.
  • the operation in the cold pilger rolling mill is thus accelerated by the presence of at least two mandrel abutment.
  • the first billet While the front and the rear feed clamping slide advances the second billet alternately in the direction of the rolling mandrel, the first billet also receives a further advance in the direction of the rolling mandrel.
  • the feed of the first billet is effected indirectly by the alternating linear drive of the front and rear feed chute by the first billet is pushed by the advanced with the front and the rear feed clamping slide second billet.
  • a further embodiment of the present invention relates to a method for producing a tube, in which a winding of an already finished rolled part of the billet takes place simultaneously with the rolling of a part of the billet to be rolled to a work-hardened tube with the steps of: bending an already finished rolled part of the billet in a bender, spirally winding an already finished rolled part of the billet about a first axis and pivoting the bender received on a support frame and the first axis about a substantially to the first axis vertical and parallel to a longitudinal axis of a roller received between the rollers Luppe second axis such that the pivoting takes place at the same angular velocity as a pivoting of the billet about its longitudinal axis during the rolling of the billet takes place.
  • the already rolled part of a billet i. the part of the already finished tube wound with the aid of a winding around a first axis, while at the same time a further part of the billet is still rolled out of the rolling stand on the roll stand rollers on the rolling mandrel and possibly another part of the billet still in the direction of Pilgrims mouth is introduced.
  • the winding in the winding takes place in such a way that the already finished tube is first curved in a bending device.
  • the tube is then spirally wound around a first axis, wherein in addition to the winding, the bending device and the first axis are pivoted about a second axis.
  • the second axis extends substantially perpendicular to the first axis and parallel to a longitudinal axis of a received between the rollers Luppe. In one embodiment, the second axis coincides with the longitudinal axis of the received billet. In addition, the pivoting of the bending device and the first axis about the second axis at the same angular velocity as a pivoting of the billet about its longitudinal axis, so that twisting of the tube during winding and an associated significant loss of quality is avoided in the finished tube.
  • One embodiment of the method according to the invention relates to unwinding a wound-up billet from a spindle of an unwinding device so that the already unwound part of the billet is passed through the front mandrel abutment.
  • the billet wound on the spindle passes through bending rolls which straighten the billet longitudinally again before the billet passes through the leading mandrel abutment.
  • the straight bending of the billet from its curved initial shape by the bending rolls takes place during the loading of the billet in the cold pilger rolling mill, i. during the feeding of the billet to the front mandrel abutment and the passage of the billet through the anterior mandrel abutment.
  • a further embodiment of the method according to the invention for producing a pipe is characterized in that prior to the passage of the billet through the front mandrel abutment, the billet wound on a spindle is heated to a temperature in a range of 1000 ° C to 1200 ° C. In particular, in one embodiment of the method according to the invention, the billet is heated to a temperature in a range of 1050 ° C to 1 150 ° C.
  • Figure 1 shows a schematic side view of the construction of a cold pilger rolling mill with a front mandrel abutment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the structure of a cold pilger rolling mill with a front and a rear mandrel abutment and also two feed clamping carriages according to a further embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a schematic side view of the structure of a cold pilger rolling mill with a front and a back mandrel abutment, two feed clamping slide, a unwinding device and a winding device according to another embodiment of the present invention.
  • the cold pilger rolling mill 7 consists of a rolling mill 1 with an upper roll 2 and a lower roll 3, a calibrated rolling mandrel 4 (in the figure, the position of the rolling mandrel is denoted by the reference numeral 4), a mandrel 4 carrying the mandrel 4, a feed clamping slide fifth with a feed chuck 12 for receiving a billet 1 1, a front mandrel abutment 15 with a chuck 19 and a discharge clamping slide 18 with a chuck 22.
  • the cold pilger rolling plant has a linear motor 6 as a direct drive for the feed clamping slide 5 on.
  • the billet 1 1 undergoes stepwise advancement in the direction of the rolling mandrel 4 towards or beyond it, while the rolls 2, 3 rotate horizontally over the rolling mandrel 4 and thus over the billet 11 be moved back and forth.
  • the horizontal movement of the rollers 2, 3 is predetermined by the roll stand 1, on which the rollers 2, 3 are rotatably mounted.
  • the roll stand 1 is reciprocated by means of a crank drive 23 via a push rod 24 in a direction parallel to the longitudinal axis of the billet between a front in the feed direction of the doll 11 reversal point 9 and in the feed direction of the billet 1 1 rear reversal point 10.
  • the rollers 2, 3 themselves receive their rotational movement through a relative to the rolling stand 1 fixed rack (not shown), in the fixedly connected to the roller axes gears (not shown) engage.
  • the feed of the billet 1 1 on the rolling mandrel 4 is carried out by means of the feed tension slide 5, which allows a translational movement in a direction parallel to the axis of the billet 1 1.
  • the feed tensioning slide 5 performs a reciprocating motion between a direction of advancement of the billet 1 1 front reversal point 13 and in the feed direction of the billet 1 1 rear reversal point 14.
  • the travel path of the feed tension slide 5 between the two reversal points 13, 14 is 24 m in the embodiment of FIG.
  • the chuck 19 of the front mandrel abutment 15 is fed in the radial direction, i. closed, so that the chuck 19, the mandrel 8 firmly clamped.
  • a billet with a maximum length of 36 m could thus be placed between the front mandrel abutment 15 and the feed chuck 12 of the feed chute 5 located at its rear reversal point 14, without the chunk of the chuck 19 of the front mandrel abutment 15 or the feed chuck 12 of the feed chute 5 would be clamped or clamped.
  • the mandrel 8 in Figure 1 consists of the material 30 CrNiMo 8 and has a tensile strength of 1000 N / mm 2 and an elongation of 8%.
  • the rolling mill 1 arranged one above the other conical calibrated rollers 2, 3 rolled over the billet 1 1 by rolling on the billet 1 1 in the feed direction of the feed tension slide 5 back and forth.
  • the pair of rollers 2, 3 moves by a distance L from the entry dead center ET to the rear reversal point 10 of the rolling stand in the feed direction of the billet, ie to the exit dead center AT of the rolling mill stand.
  • the roller pair 2, 3 stretches the billet 1 1 over the rolling mandrel 4 held inside the billet 11.
  • the rolls 2, 3 and the rolling mandrel 4 are calibrated in such a way that the gap between the rolls 2, 3 and the rolling mandrel 4 in FIG the working caliber zone of the rollers 2, 3 steadily reduced by the wall thickness of the billet 1 1 to the wall thickness of the finished rolled tube 25.
  • the outer diameter defined by the rollers decreases from the outer diameter of the billet 1 1 to the outer diameter of the finished tube 25 and the inner diameter defined by the mandrel 4 from the inner diameter of the billet 1 1 on the inner diameter of the finished tube 25.
  • the working caliber zone of the rollers. 2 , 3 follows the smoothing caliber zone of the rollers 2, 3, in which a smoothing of the surface of the tube 25 to be produced takes place.
  • the outlet pocket (not shown) of the rollers 2. 3 releases the finished rolled tube.
  • the billet learns 1 1 next to a feed an intermittent rotation about its longitudinal axis.
  • the rotation of the billet 1 1 takes place at both turning points 9, 10 of the roll stand 1, i. at inlet dead center ET and outlet dead center AT, instead.
  • FIG. 2 shows a schematic structure of another cold pilger rolling mill 7 'according to the invention in a side view.
  • the cold pilger rolling system 7 'illustrated in FIG. 2 has two feed clamping carriages 5, 5', each with one feed chuck 12, 12 'for receiving a billet 11.
  • the two feed clamping carriages 5, 5 ' can each be moved by 12 m between their front 13, 13' and rear reversal points 14, 14 'and are therefore distinguished by a smaller travel path in comparison with the feed clamping carriage 5 shown in FIG.
  • the forward feed tension slide 5 'in the feed direction of the billet 1 1 has already advanced the billet towards its rear reversal point 14' in the direction of the rolling mandrel 4.
  • the feed direction of the billet 1 1 rear feed tensioning carriage 5 is the front feed tensioning carriage 5 'counter to the feed direction of the billet, so that the front feed tensioning slide 5', when he arrived at its rear reversal point 14 ', the rear feed tension slide 5 at the front reversal point thirteenth the doll 1 1 can pass.
  • the rear mandrel abutment 16 is arranged between the front reversal point 13 'of the front feed tension slide 5' and the front mandrel abutment 15 and, like the front mandrel abutment 15, has a chuck 20 for holding the mandrel rod 8.
  • the billet 1 1 in Figure 2 has already left the front mandrel abutment 15, so that the chuck 19 of the front mandrel abutment 15 is closed and the mandrel 8 firmly clamped.
  • the chuck 20 of the rear mandrel abutment 16 is driven up and lets the billet 1 1 pass between the chuck 20 and mandrel 8.
  • a Kaltpilgerwalzstrom invention 7 is shown in a schematic side view, which in comparison to the cold pilger rolling mill 7 shown in Figure 2 in addition to the two feed clamping slide 5, 5 ', the front 15 and the rear mandrel abutment 16 nor an unwinding device 26 and a winding device 30 has.
  • the unwinding device 26 ensures that a on a spindle 27 wound around a first axis 28 arranged doll 1 1 is unwound.
  • a motor-driven rotation of the spindle 27 takes place about the first axis 28 in the direction of the illustrated arrow, so that the ball wound on the spindle 27 is guided between five bending rolls 32a.
  • Three bending rolls 32a are arranged in an upper row and two bending rolls 32a are arranged in a lower row.
  • the bending rolls 32a bend the passed billet 11 evenly and in opposite directions, respectively, so that the billet 11 is bent and straightened between the bending rolls 32a before being passed through the chuck 19 of the front mandrel abutment 15.
  • the straightening of the billet 1 1 of its curved initial shape takes place during the loading of the billet 1 1 through the front mandrel abutment 15 in the cold pilger rolling 7 "instead.
  • an unwinding device 26 as shown in FIG. 4, is particularly advantageous in the case of dolls 5 having a length of 30 m or more.
  • a winding device 30 is also provided in the cold pilger rolling mill 7 "shown in Figure 3.
  • the winding device 30, which is shown schematically in Figure 3, consists of a Holding frame 33 and a bending device 31.
  • the bending device 31 has three bending rolls 32b, which are all motor-driven in the illustrated embodiment and frictionally engage the finished tube 25 into engagement.
  • the already finished rolled part of the billet i. the part of the already finished tube 25 is first taken up by a chuck 22 of a discharge chuck 18 and pulled in the direction of the take-up device 30.
  • this part of the finished tube 25 is first curved by two bending rolls 32b arranged above the finished tube 25 and a bending roll 32b arranged below the finished tube 25 ,
  • the curved portion of the finished tube 35 is wound spirally around a first axis 34 around.
  • the bending device 31 and the three bending rolls 32b are also pivotally attached to the holding frame 33 about a second axis 35, which coincides with the longitudinal axis of the finished tube 25 emerging from the outlet clamping slide 18.
  • the pivoting movement takes place the bending rollers 32b about the second axis 35 by means of a motor drive.
  • the simultaneous taking place with the winding pivoting is performed at the same angular velocity as the pivoting movement of the billet 1 1 about its longitudinal axis during the rolling of the billet 1 1. Both Verschwenkamba therefore take place synchronously to each other. This has the advantage that a twisting of the finished tube 35 during winding completely, but at least substantially, is avoided and the finished tube 25 is wound without torsional stresses during rolling.
  • an annealing furnace 29 is provided in the same workshop in which the billet 11 is annealed prior to entry into the pilger rolling mill 7 "and after a first rolling in a second cold pilger rolling mill.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kaltpilgerwalzanlage zum Kaltumformen einer Luppe zu einem kaltverfestigten Rohr. Die erfindungsgemäße Kaltpilgerwalzanlage weist neben einem in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Luppe (11) hin und her bewegbaren Walzgerüst (2) mit daran drehbar gelagerten Walzen (2, 3), einem von einer Dornstange (8) gehalterten Walzdorn (4) und mindestens einem Vorschubspannschlitten (5) zum schrittweisen Vorschieben der Luppe in einer Richtung auf den Walzdorn zu, an welchem ein in radialer Richtung auf- und zufahrbares Vorschubspannfutter zum Aufnehmen der Luppe befestigt ist, mindestens ein Dornwiderlager (15) mit einem Spannfutter zur Halterung der Dornstange auf. Ein vorderes Dornwiderlager ist in Vorschubrichtung der Luppe vor dem Vorschubspannschlitten angeordnet, so dass die Dornstange in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage von dem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers festhaltbar ist. Das Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers ist in radialer Richtung auffahrbar, so dass eine Luppe zwischen dem Spannfutter und der Dornstange hindurchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Kaltpilgerwalzanlage zeichnet sich dadurch aus, dass das vordere Dornwiderlager von dem Vorschubspannfutter, gemessen mit dem Vorschubspannschlitten an seinem hinteren Umkehrpunkt, einen Abstand von mindestens 30 m aufweist. Der Abstand ist dabei gemessen zwischen dem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers und dem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Ende des Vorschubspannfutters des Vorschubspannschlittens an seinem hinteren Umkehrpunkt. Figur 2

Description

Kaltpilgerwalzanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rohrs
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kaltpilgerwalzanlage zum Kaltumformen einer Luppe zu einem kaltverfestigten Rohr mit einem Walzgerüst mit daran drehbar gelagerten Walzen, wobei das Walzgerüst in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Luppe zwischen einem in einer .Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt und einem in der Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt motorisch angetrieben hin und her bewegbar ist, wobei die Walzen während einer Hin- und Herbewegung der Luppe eine Drehbewegung ausführen, so dass die Walzen in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage die Luppe zu einem Rohr auswalzen, einem Walzdorn, wobei der Walzdorn von einer Dornstange an einem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende der Dornstange derart gehaltert ist, dass in einem Betrieb der Kaltpilger- walzanlage die Luppe von den Walzen über dem Walzdorn ausgewalzt wird, mindestens einem Vorschubspannschlitten mit einem daran befestigten Vorschubspannfutter zum Aufnehmen der Luppe, wobei der Vorschub-spannschlitten in einer Richtung parallel zu der Längsachse der Luppe zwischen einem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt und einem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt derart hin und her bewegbar ist, dass die Luppe in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage einen schrittweisen Vorschub in einer Richtung auf den Walzdorn zu erfährt, wobei das Vorschubspannfutter derart in radialer Richtung auf- und zufahrbar ist, dass es die Luppe freigibt oder einspannt, und mit mindestens einem Dornwiderlager mit einem Spannfutter zur Halterung der Dornstange, wobei ein vorderes Dornwiderlager in Vorschubrichtung der Luppe vor dem Vorschubspannschlitten angeordnet ist derart, dass die Dornstange in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage von dem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers festhaltbar ist, wobei das Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers in radialer Richtung auffahrbar ist, so dass eine Luppe zwischen dem Spannfutter und der Dornstange hindurchführbar ist. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres durch Kaltumformen einer Luppe in einer Kaltpilgerwalzanlage mit einem Walzgerüst mit daran drehbar gelagerten Walzen, einem von einer Dornstange gehaltenen Walzdorn, mindestens einem die Dornstange haltenden Dornwiderlager und mindestens einem Vorschubspannschlitten mit einem Vorschubspannfutter zum Aufnehmen der Luppe mit den Schritten: a) Auffahren eines Spannfutters eines in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Dom-widerla- gers in radialer Richtung und Durchführen einer ersten Luppe durch das vordere Dornwiderlager,
b) Zuführen der ersten Luppe zu dem Vorschubspannschlitten und Aufnehmen der ersten Luppe durch Auffahren des Vorschubspannfutters in radialer Richtung und Einspannen der ersten Luppe durch Zufahren des Vorschubspannfutters in radialer Richtung an einem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens, c) nach dem vollständigen Durchführen der ersten Luppe durch das vordere Dornwiderlager Zufahren des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers in radialer Richtung derart, dass das vordere Dornwiderlager die den Walzdorn tragende Dornstange festhält,
d) Auswalzen der ersten Luppe durch die Walzen über dem Walzdorn zu einem kaltverfestigten Rohr durch schrittweises Vorschieben der ersten Luppe mit Hilfe des Vorschubspannschlittens und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts zwischen einem vorderen und einem hinteren Umkehrpunkt mit den Walzen.
Zur Herstellung von präzisen Metallrohren, insbesondere aus Stahl, wird ein ausgedehnter hohlzylindrischer Rohling zumeist im vollständig erkalteten Zustand durch Druckspannungen kaltreduziert. 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 Rohres aufweisenden, Walzdorn geschoben und dabei von außen von zwei kalibrierten, d.h. den Außendurchmesser des fertigen Rohres definierenden, Walzen umfasst und in Längsrichtung über dem Walzdorn ausgewalzt.
Während des Kaltpilgerns erfährt die Luppe einen schrittweisen Vorschub in Richtung auf den Walzdorn zu bzw. über diesen hinweg, während die Walzen drehend über dem Dorn und damit über die Luppe horizontal hin- und herbewegt werden. Dabei wird die Horizontalbewegung der Walzen durch ein Walzgerüst vorgegeben, an dem die Walzen drehbar gelagert sind. Das Walzgerüst wird in bekannten Pilgerwalzanlagen mit Hilfe eines Kurbeltriebs in eine Richtung parallel zum Walzdorn hin- und herbewegt, während die Walzen selbst eine Drehbewegung durch eine relativ zum Walzgerüst feststehende Zahnstange erhalten, in die fest mit den Walzenachsen verbundene Zahnräder eingreifen.
Der Vorschub der Luppe über dem Dorn erfolgt mit Hilfe eines Vorschubspannschlittens, welcher eine Translationsbewegung in eine Richtung parallel zur Achse des Walzdorns ermöglicht. Zu Beginn des Walzprozesses wird die Luppe durch einen Ladetreiber mit Rollen in das Spannfutter des Vorschubspannschlittens geschoben. An dem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt des Walzgerüsts, d.h. an dem Einlauftotpunkt ET des Walzgerüsts, erreichen die Walzen eine Position, in welcher die Luppe in den sogenannten Einlauftaschen der Walzen und zwischen den Walzen aufgenommen werden kann. Die im Walzgerüst übereinander angeordneten konisch kalibrierten Walzen überwalzen die Luppe, indem sie auf der Luppe in Vorschubrichtung des Vorschubspannschlittens vor und zurück abrollen. Dabei bewegt sich das Walzenpaar während eines Walzhubes um eine Strecke L von dem Einlauftotpunkt ET zu dem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt des Walzgerüsts, d.h. zu dem Auslauftotpunkt AT des Walzge- rüsts, und streckt die Luppe über dem im Inneren der Luppe gehaltenen Walzdorn aus. Die Walzen und der Walzdorn sind derart kalibriert, dass sich der Spalt zwischen Walze und Walzdorn im Bereich des Arbeitskalibers der Walzen stetig von der Wandstärke der Luppe zu der Wandstärke des fertig gewalzten Rohres verringert. In dem daran anschließenden Bereich des Glättkalibers der Walzen findet keine Reduktion der Wandstärke des herzustellenden Rohres mehr statt sondern nur noch ein Glätten der Oberfläche des herzustellenden Rohres. An dem Auslauftotpunkt angekommen wird das fertig gewalzte Rohr von den Auslauftaschen der Walzen freigegeben.
Ein Vorschub der Luppe zwischen die Walzen erfolgt entweder nur am vorderen Umkehrpunkt oder sowohl am vorderen als auch am hinteren Umkehrpunkt des Walzgerüsts. Durch mehrfaches Über- walzen jedes Rohrabschnitts, d.h. Vorschubschritte, die deutliche kleiner sind als der Weg des Walzgerüsts zwischen vorderem und hinterem Umkehrpunkt, werden eine gleichmäßige Wanddicke und Rundheit des Rohres, eine hohe Oberflächengüte des Rohres sowie gleichmäßige Innen- und Außendurchmesser erreicht. Um eine gleichmäßige Form des fertigen Rohres zu erhalten, erfährt die Luppe neben einem schrittweisen Vorschub bei Erreichen des vorderen Umkehrpunkts des Walzgerüsts eine intermittierende Drehung um ihre Achse. Das Drehen der Luppe findet dabei an beiden Umkehrpunkten des Walzgerüsts, d.h. sowohl am Einlauftotpunkt als auch am Auslauftotpunkt, statt. Aus dem Stand der Technik sind Kaltpilgerwalzanlagen bekannt, welche Luppen mit einer Länge von bis zu etwa 15 m bearbeiten können. Werden jedoch Rohre mit hoher Qualität, d.h. einer gleichmäßigen Wanddicke sowie einer hohen Oberflächenqualität der Innen- und Außenfläche, mit einer Länge von jenseits 150 m benötigt, so können derartige Rohre in einer Kaltpilgerwalzanlage gemäß des Standes der Technik nicht hergestellt werden. Ein Herstellen von einstückigen Rohren mit einer Länge von mehr als 150 m in einer Kaltpilgerwalzanlage erfordert ein Kaltumformen von Luppen, deren Länge die Länge von Luppen, welche mit herkömmlichen Anlagen gewalzt werden können, deutlich übersteigt. Gegenüber dem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr kalt zu walzen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein platzsparendes Bearbeiten von Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr, so dass lange Rohre mit einer hohen Qualität in einer Kaltpilgerwalzanlage hergestellt werden können, und damit ein Vermeiden hoher Kosten infolge von der Notwendigkeit großer Werkshallen. Eine weitere Aufgäbe der vorliegenden Erfindung ist eine möglichst effizientes Walzen langer Luppen, ohne dass die Qualität der herzustellenden Rohre verringert wird. Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Kaltpilgerwalzanlage zum Kaltumformen einer Luppe zu einem kaltverfestigten Rohr mit einem Walzgerüst mit daran drehbar gelagerten Walzen, wobei das Walzgerüst in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Luppe zwischen einem in einer Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt und einem in der Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt motorisch angetrieben hin und her bewegbar ist, wobei die Walzen während einer Hin- und Herbewegung der Luppe eine Drehbewegung ausführen, so dass die Walzen in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage die Luppe zu einem Rohr auswalzen, einem Walzdorn, wobei der Walzdorn von einer Dornstange an einem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende der Dornstange derart gehaltert ist, dass in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage die Luppe von den Walzen über dem Walzdorn ausgewalzt wird, mindestens einem Vorschub- spannschlitten mit einem daran befestigten Vorschubspannfutter zum Aufnehmen der Luppe, wobei der Vorschubspannschlitten in einer Richtung parallel zu der Längsachse der Luppe zwischen einem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt und einem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt derart hin und her bewegbar ist, dass die Luppe in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage einen schrittweisen Vorschub in einer Richtung auf den Walzdorn zu erfährt, wobei das Vorschubspannfutter derart in radialer Richtung auf- und zufahrbar ist, dass es die Luppe freigibt oder einspannt, und mit mindestens einem Dornwiderlager mit einem Spannfutter zur Halterung der Dornstange, wobei ein vorderes Dornwiderlager in Vorschubrichtung der Luppe vor dem Vorschubspannschlitten angeordnet ist derart, dass die Dornstange in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage von dem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers festhaltbar ist, wobei das Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers in radialer Richtung auffahrbar ist, so dass eine Luppe zwischen dem vorderen Dornwiderlager und der Dornstange hindurchführbar ist, wobei das vordere Dornwiderlager von dem Vorschubspannfutter, gemessen mit dem Vorschubspannschlitten an seinem hinteren Umkehrpunkt, einen Abstand von mindestens 30 m aufweist. Ein derart gewählter Abstand des vorderen Dornwiderlagers von dem Vorschubspannfutter ermöglicht das Bearbeiten von Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr in einer erfindungsgemäßen Kaltpilgerwalzanlage. Dabei ist der Abstand zwischen dem vorderen Dornwiderlager und dem Vorschubspannfutter in einer Ausführungsform gemessen zwischen dem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers und dem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Ende des Vorschubspannfutters des Vorschubspannschlittens, wobei der Vorschubspannschlitten an seinem hinteren Umkehrpunkt ist. Der zuvor definierte Abstand beträgt mindestens 30 m und ermöglicht es, eine Luppe zwischen dem vorderen Dornwiderlager und dem Vorschubspannfutter des Vorschubspannschlittens derart anzuordnen, dass sowohl das Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers als auch das Vorschubspannfutter des Vorschubspannschlittens zugefahren, d.h. geschlossen werden können, ohne die Luppe einzuspannen oder einzuklemmen. Demzufolge beschreibt der Abstand zwischen vorderem Dornwiderlager und Vorschubspannfutter in etwa die Länge der Luppe auf, welche in die erfindungsgemäße Kaltpilgerwalzanlage geladen und mit dieser gewalzt werden kann.
Beim Einführen der Luppe in die Kaltpilgerwalzanlage wird das vordere Dornwiderlager geöffnet, indem das Spannfutter des Dornwiderlagers in radialer Richtung aufgefahren wird, so dass die Luppe zwischen dem vorderen Dornwiderlager und der Dornstange in Richtung auf den Walzdorn zu hindurchgeführt werden kann. Nachdem die Luppe das vordere Dornwiderlager verlassen hat, wird das Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers zur Halterung der Dornstange zugefahren.
Wenn im Sinne der vorliegenden Anmeldung von vorderen und hinteren Positionen die Rede ist, so sind diese Positionen aus der Sicht eines Betrachters, welcher entlang der Luppe in Vorschubrichtung der Luppe blickt, bezeichnet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Abstand zwischen dem vorderen Dornwiderlager und dem Vorschubspannfutter, gemessen mit dem Vorschubspannschlitten an sei- nem hinteren Umkehrpunkt, mindestens 40 m und in einer weiteren Ausführungsform mindestens 50 m.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Material der Dornstange der Kaltpilgerwalzanlage eine Zugfestigkeit von 1000 N/mm2 oder mehr oder von 1500 N/mm2 oder mehr auf.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Dornstange ein Rohr, welches einen Außendurchmesser, einen Innendurchmesser sowie eine Wanddicke aufweist. Die Zugfestigkeit ist eine Eigenschaft eines Werkstoffes und beschreibt die maximale mechanische Zugspannung, welche der Werkstoff aushält, bevor er bricht. Gemessen wird die Zugfestigkeit anhand der maximal erreichbaren Zugkraft bezogen auf den ursprünglichen Querschnitt der zu messenden Probe. Die den Walzdorn tragende Dornstange muss während des Walzens der Luppe hohe Kräfte aufnehmen, so dass der Werkstoff, aus dem die Dornstange hergestellt ist, eine hohe Belastbarkeit im Hinblick auf seine Zugfestigkeit aufweisen muss.
Geeignete Werkstoffe hierfür sind beispielsweise Vergütungsstähle entsprechend der DIN EN 10083, welche durch Vergüten, d.h. Härten und Anlassen, eine hohe Zug- und Dauerfestigkeit erhalten. Der Kohlenstoffgehalt von Vergütungsstählen liegt üblicherweise zwischen 0,2 und 0,65 %, wobei unterschiedliche Legierungsgehalte von Chrom, Mangan, Molybdän und Nickel in unter- schiedlichen Anteilen je nach Verwendungszweck beigemischt werden. Beispiele für legierte Vergütungsstähle mit einer Zugfestigkeit von mehr als 1000 N/mm2 sind die Stahlsorten 42 CrMo 4, 34 CrNiMo 6 und 30 CrNiMo 8.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Dornstange zudem eine Dehnung von 10 % oder weniger auf und in einer Ausführungsform von 5 % oder weniger auf.
Die Dehnung ist eine Angabe für die relative Längenänderung einer Probe unter Belastung, beispielsweise durch eine Kraft oder aber durch eine Temperaturänderung. Auch eine hohe Dehnbarkeit der Dornstange ist beim Walzen erforderlich, um zu verhindern, dass die Dornstange infolge einer starken Dehnung bricht. Ebenso wie für eine hohe Zugfestigkeit eignen sich Vergütungsstähle auch für eine Dehnbarkeit. Beispielsweise weist der Vergütungsstahl 30 CrNiMo 8 neben einer Zugfestigkeit von 1000 N pro mm2 auch eine Dehnung von 10 % oder weniger auf und eignet sich somit als Werkstoff für die erfindungsgemäße Dornstange. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kaltpilgerwalzanlage zwei Vorschubspannschlitten mit jeweils einem daran befestigten Vorschubspannfutter sowie eine Steuerung auf, wobei die Steuerung derart ausgestaltet ist, dass sie die Bewegung der zwei Vorschubspannschlitten derart steuert, dass die Luppe in einem kontinuierlichen Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage jeweils abwechselnd von einem der Vorschubspannfutter einspannbar ist und in Richtung auf den Walzdorn zu schrittweise vorschiebbar ist, wobei das vordere Dornwiderlager von dem Vorschubspannfutter des in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Vorschubspannschlittens, gemessen mit dem Vorschubspannschlitten an seinem hinteren Umkehrpunkt, einen Abstand von mindestens 30 m aufweist. Auf diese Weise wird ein höherer, d.h. kontinuierlicher Durchsatz von Luppen durch die Kaltpilgerwalzanlage ermöglicht. Dies gestaltet den Walzprozess effizienter sowie kostengünstiger durch Einsparung von Betriebskosten. Darüber hinaus wird kein Vorschubspannschlitten mit einem langen Verfahrweg benötigt, sondern der gesamte erforderliche Verfahrweg wird aufgeteilt in zwei Teilabschnitte, so dass jeder der beiden Vorschubspannschlitten nur jeweils einen der Teilabschnitte zurücklegen muss.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kaltpilgerwalzanlage ein hinteres Dornwiderlager mit einem Spannfutter zur Halterung der Dornstange in Vorschubrichtung der Luppe zwischen dem vorderen Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens und dem vorderen Dornwiderlager auf, wobei das hintere Dornwiderlager von dem vorderen Dornwiderlager einen Abstand von mindestens 30 m aufweist, derart, dass die Dornstange im Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage von mindestens einem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers oder des hinteren Dorn- Widerlagers festhaltbar ist.
Der Abstand zwischen vorderem und hinterem Dornwiderlager ist dabei in einer Ausführungsform definiert als der Abstand zwischen dem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende des vorderen Dornwiderlagers und dem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Ende des hinteren Dornwider- lagers. Eine Luppe, welche eine Länge von maximal diesem Abstand aufweist, kann daher zwischen vorderem und hinterem Dornwiderlager geladen, d.h. angeordnet, werden, während die Spannfutter des vorderen sowie des hinteren Dornwiderlagers zugefahren sind und die Dornstange festhalten, d.h. ohne die Luppe dabei einzuklemmen. Die Anordnung eines hinteren Dornwiderlagers zwischen dem vorderen Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens und dem vorderen Dornwiderlager zusätzlich zu dem vorderen Dornwiderlager ermöglicht die Bearbeitung einer Mehrzahl von langen Luppen, d.h. mit einer Länge von 30 m oder mehr, in einem kontinuierlichen Betrieb. Wenn eine Luppe bereits das hintere Dornwiderlager vollständig passiert hat und über dem Walzdorn ausgewalzt wird, wird das hintere Dornwiderlager zur Halterung der Dornstange zugefahren. Das vordere Dornwiderlager muss die Dornstange nun nicht mehr festhalten und kann im Gegensatz zu dem hinteren Dornwiderlager aufgefahren werden, so dass eine weitere Luppe der Kaltpilgerwalzanlage zugeführt werden kann.
In einer Ausführungsform weist die Kaltpilgerwalzanlage neben einem hinteren und einem vorde- ren Dornwiderlager zwei Vorschubspannschlitten mit je einem Vorschubspannfutter auf.
Die erfindungsgemäße Kaltpilgerwalzanlage eignet sich folglich für ein effizientes und kostengünstiges Kaltpilgern langer Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder Vorschubschlitten der Kaltpilgerwalzanlage derart ausgestaltet, dass er eine Luppe mit einem Gewicht von 100 kg/m oder mehr vorschieben kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder Vorschubspannschlitten derart ausgestaltet, dass er eine Luppe mit einem Gewicht in einem Bereich zwischen 100 kg/m und 150 kg/m vorschieben kann. Um insbesondere Luppen mit einer Länge von mindestens 30 m und einem Gewicht pro Länge zwischen 100 kg/m und 150 kg/m mit einem Vorschubspannschlitten vorschieben zu können, weist der Vorschubspannschlitten in einer Ausführungsform einen entsprechend starken Linearantrieb zum Vorschieben der Luppe auf den Walzdorn zu auf. Zudem weist das Spannfutter auch einen entsprechend starken Drehantrieb zum Drehen der Luppe um ihre Längsachse auf.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder Vorschubschlitten der Kalt- pilgerwalzanlage derart ausgestaltet, dass er eine Luppe mit einem Gewicht von 125 kg/m oder mehr vorschieben kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Aufwickelvorrichtung in Vorschubrichtung der Luppe hinter den Walzen der Walzanlage angeordnet, wobei die Aufwickelvorrichtung für das in der Walzanlage gefertigte Rohr eine Biegeeinrichtung zum Krümmen des Rohres derart, dass dieses um eine erste Achse herum aufwickelbar ist, und ein Haltegestell aufweist, wobei die Biegeeinrichtung und die erste Achse um eine im Wesentlichen zu der ersten Achse senkrechte und zu einer Längsachse einer zwischen den Walzen aufgenommenen Luppe parallele zweite Achse verschwenkbar an dem Haltegestell aufgenommen ist.
Eine derartige platzsparende Ausführung verringert zudem die Herstellungskosten langer Rohre erheblich, da infolge des Aufwickelns langer Rohre von einer Aufwickelvorrichtung auf sehr große und insbesondere sehr lange Hallen verzichtet werden kann.
Eine solche Aufwickelvorrichtung ermöglicht es zudem, das aus der Kaltpilgerwalzanlage auslaufende, fertig umgeformte Rohr aufzunehmen und es so zu krümmen, dass es auf einer spiralförmigen Bahn aufgewickelt werden kann. Diese Anordnung sorgt für eine erhebliche Zeiteinsparung bei der Produktion von Stahlrohren, die so dimensioniert sind, dass sie aufwickelbar sind. Das aus dem Walzgerüst auslaufende Rohr kann bereits aufgewickelt werden, während im gleichen Strang noch eine Luppe in das Pilgermaul eingeführt und zwischen den Walzen umgeformt wird. Darüber hinaus ermöglicht die Aufwickelvorrichtung eine erhebliche Platzeinsparung für die Kaltpilgerwalzanlage als solche, da bei der Herstellung des Rohres nicht zunächst der gesamte Strang auf seiner vollen Länge aus dem Walzgerüst herauslaufen muss, bevor er ausgewickelt bzw. aufgeschossen werden kann.
Ein essentieller Aspekt der Aufwickelvorrichtung ist, dass die Biegeeinrichtung und die erste Achse um eine zweite Achse verschwenkbar montiert sind. Auf diese Weise kann die Aufwickelvorrichtung eine Verschwenkbewegung, welche das Rohr bzw. die Luppe beim Walzen durch den Vorschubspannschlitten angetrieben ausführt, nachvollziehen und das Rohr kann ohne Verwindungen aufgewickelt werden. Ohne eine entsprechende verschwenkbare Lagerung der Biegeeinrichtung und der ersten Achse käme es zu einem Verwinden des Rohres beim Aufwickeln und einer damit verbundenen erheblichen Qualitätseinbuße beim fertigen Rohr.
Die zweite Achse, um welche die Biegeeinrichtung und die erste Achse verschwenkbar an dem Haltegestell aufgenommen sind, ist dabei parallel zur Symmetrieachse des fertigen aus dem Walz- gerüst auslaufenden Rohres. In einer Ausführungsform fällt die zweite Achse mit der Symmetrieachse des fertigen aus dem Walzgerüst auslaufenden Rohres zusammen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Biegeeinrichtung und die erste Achse motorisch angetrieben um die zweite Achse verschwenkbar. Zwar kann die Verschwenkbewegung der Biegeeinrichtung prinzipiell auch durch die Verschwenkbewegung des fertigen aus dem Walzgerüst auslaufenden Rohres bewirkt werden, jedoch verhindert ein motorischer Antrieb weitgehend, dass das Rohr beim Aufwickeln Torsionsspannungen erfährt. Eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen einer solchen Aufwickelvorrichtung findet sich in der deutschen Patentanmeldung 10 2009 045 640 A1.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Vorschubspannfutter des Vorschubspannschlittens motorisch angetrieben verschwenkbar ausgestaltet und nimmt die Luppe um deren Längsachse verschwenkbar auf, und die Kaltpilgerwalzanlage weist zudem eine Steuerung auf, die so eingerichtet ist, dass sie im Betrieb der Aufwickelvorrichtung das Vorschubspann- futter und die Biegeeinrichtung sowie die erste Achse der Aufwickelvorrichtung synchron mit gleicher Winkelgeschwindigkeit verschwenkt. In einer solchen Ausführungsform ist die Biegeeinrichtung um die zweite Achse motorisch verschwenkbar an dem Haltegestell aufgenommen. Die„elektronische Welle" zwischen dem Vorschubspannschlitten und der Aufwickelvorrichtung ermöglicht ein nahezu verwindungsfreies Aufwickeln des fertigen Rohres.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kaltpilgerwalzanlage eine Abwickelvorrichtung auf, von welcher eine auf einer Spindel um eine erste Achse aufgewickelt angeordnete Luppe abwickelbar und dem vorderen Dornwiderlager zum Einführen in die Kaltpilgerwalzanlage zuführbar ist.
Insbesondere Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr erfordern beim Einführen in die Kaltpilgerwalzanlage der Länge nach einen nicht unerheblichen Platzbedarf. Durch die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung kann eine zuvor auf einer Spindel um eine erste Achse aufgewickelt angeordnete Luppe mit einer Länge von 30 m oder mehr wesentlich platzsparender in die Kaltpil- gerwalzanlage eingeführt werden.
In einer Ausführungsform weist die Abwickelvorrichtung eine Richteinrichtung auf, welche im Be- trieb der Vorrichtung die gewickelte, d.h. gekrümmte, Luppe richtet, d.h. gerade biegt. Ein Beispiel für eine solche Richteinrichtung ist eine Richtmaschine, insbesondere eine Walzen- oder Schräg- walzenrichtmaschine. Auf diese Weise wird während dem Abwickeln der Luppe diese gerichtet und gleichzeitig durch das vordere Dornwiderlager in das Luppenbett zwischen vorderem Dornwiderlager und Vorschubspannfutter oder zwischen vorderem und hinterem Dornwiderlager geladen.
Die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung für die Luppe sorgt so für eine kompaktere Bauweise der Gesamtanordnung der Kaltpilgerwalzanlage, wodurch die Betriebskosten zusätzlich gesenkt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen der Abwickelvorrichtung und dem vorderen Ende des vorderen Dornwiderlagers kleiner als der Abstand zwischen dem hinteren Ende des vorderen Dornwiderlagers und dem vorderen Ende des Vorschubspannfutters des hinteren Vorschubspannschlittens an dem hinteren Umkehrpunkt des hinteren Vorschubspannschlittens. In einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand zwischen der Abwickelvorrichtung und dem vor- deren Ende des vorderen Dornwiderlagers kleiner als der Abstand zwischen dem hinteren Ende des vorderen Dornwiderlagers und dem vorderen Ende des hinteren Dornwiderlagers.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kaltpilgerwalzanlage einen Glühofen auf, welcher derart ausgestaltet ist, dass er in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage die Luppe auf eine Temperatur in einem Bereich von 1000° C bis 1200° C oder in einem Bereich von 1050° C bis 1 150° C erhitzt.
Dabei ist der Glühofen in einer Ausführungsform derart ausgestaltet, dass eine auf einer Spindel aufgewickelte Luppe in dem Glühofen glühbar ist. In einer Ausführungsform ist der Glühofen daher ein Schachtofen. In einer alternativen Ausführungsform wird die Luppe ihrer Länge nach in einem Durchlaufofen auf die oben aufgeführten Temperaturen erhitzt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kaltpilgerwalzanlage eine zweite Kaltpilgerwalzanlage zum Kaltumformen einer Luppe auf derart, dass eine Luppe in der zweiten Kaltpilgerwalzanlage zur der in eine Ausführungsform der zuvor diskutierten Kaltpilgerwalzanlage einlaufenden Luppe umformbar ist, so dass das aus der zuvor diskutierten Kaltpilgerwalzanlage auslaufende Rohr ein zwei- oder mehrfach gewalztes Rohr ist. In einer weiteren Ausführungsform weist jedes der Spannfutter der einzelnen Dornwiderlager Durchbrechungen zum Einlegen von Spannbacken auf derart, dass mindestens drei Spannbacken eines Dornwiderlagers die Dornstange greifen. Dies ermöglicht ein einfaches, unkompliziertes Fixieren der Dornstange durch Zugreifen der Spannbacken, so dass im Betrieb der Kaltpilgerwalz- anläge mindestens ein Dornwiderlager die Dornstange festhält, während die Spannbacken der anderen Dornwiderlager zum Durchführen einer Luppe geöffnet sein können.
In einer Ausführungsform halten die Spannfutter der jeweiligen Dornwiderlager die Dornstange abwechselnd. Durch ein derartiges abwechselndes Halten der Dornstange wird ein kontinuierlicher Betrieb in der Kaltpilgerwalzanlage ermöglicht, so dass ein Dornwiderlager die Dornstange festhält, während die anderen Dornwiderlager das Durchführen einer Luppe ermöglichen.
Die eingangs genannten Probleme des Standes der Technik zum Walzen langer Luppen werden gemäß der vorliegenden Erfindung darüber hinaus auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres durch Kaltumformen einer Luppe in einer Kaltpilgerwalzanlage mit einem Walzgerüst mit daran drehbar gelagerten Walzen, einem von einer Domstange gehaltenen Walzdorn, mindestens einem die Dornstange haltenden Dornwiderlager und mindestens einem Vorschubspannschlitten mit einem Vorschubspannfutter zum Aufnehmen der Luppe mit den Schritten:
a) Auffahren eines Spannfutters eines in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Dornwiderla- gers in radialer Richtung und Durchführen einer ersten Luppe durch das vordere Dornwiderlager,
b) nach dem vollständigen Durchführen der ersten Luppe durch das vordere Dornwiderlager Zufahren des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers in radialer Richtung derart, dass das vordere Dornwiderlager die den Walzdorn tragende Dornstange festhält.
c) Zuführen der ersten Luppe zu dem Vorschubspannschlitten und Aufnehmen der ersten Luppe durch Auffahren des Vorschubspannfutters in radialer Richtung und Einspannen der ersten Luppe durch Zufahren des Vorschubspannfutters in radialer Richtung an einem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens, d) Auswalzen der ersten Luppe durch die Walzen über dem Walzdorn zu einem kaltverfestigten Rohr durch schrittweises Vorschieben der ersten Luppe mit Hilfe des Vorschubspannschlittens und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts mit den Walzen zwischen einem vorderen und einem hinteren Umkehrpunkt,
wobei die erste Luppe eine Länge von 30 m oder mehr aufweist. Abgesehen davon, dass das Spannfutter des Dornwiderlagers erst zugefahren, d.h. geschlossen werden kann, wenn die Luppe das Spannfutter vollständig passiert hat, legt die vorstehende Num- merierung nicht notwendigerweise die Reihenfolge der auszuführenden Schritte fest. Insbesondere erfolgt das Zuführen der Luppe zu dem Vorschubspannschlitten bereits, wenn das Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers geöffnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein Bearbeiten langer Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr in einer Kaltpilgerwalzanlage und demzufolge ein Umformen der Luppe zu einem einstückigen kaltverfestigten Rohr mit einer Länge von mindestens 300 m. Das fertige Rohr weist dabei eine sehr hohe Güte bedingt durch den Herstellungsprozess in einer Kaltpilgerwalzanlage auf. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt im Vergleich zum Stand der Technik dar, da Kaltpil- gerwalzanlagen gemäß dem Stand der Technik lediglich Luppen bis zu einer Länge von maximal 16 m bearbeiten können und demzufolge nur Rohre bis zu einer bestimmten Länge einstückig herstellen können.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres mit dem nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) zusätzlich erfolgenden Schritt: e) Auffahren eines Spannfutters eines in Vorschubrichtung der Luppe hinteren und zwischen dem vorderen Umkehrpunkt eines in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Vorschubspannschlittens und dem vorderen Dornwiderlager angeordneten Dornwiderlagers in radialer Richtung, wobei das hintere Dornwiderlager von dem vorderen Dornwiderlager einen Abstand von mindestens 30 m aufweist, und Durchführen der ersten Luppe durch das hintere Dorn- Widerlager, wobei das Auswalzen der ersten Luppe durch die Walzen über dem Walzdorn zu einem kaltverfestigten Rohr in Schritt d) durch schrittweises Vorschieben der ersten Luppe abwechselnd mit Hilfe des vorderen Vorschubspannschlittens von einem vorderen Umkehrpunkt bis zu einem hinteren Umkehrpunkt des vorderen Vorschubspannschlittens und mit Hilfe eines in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Vorschubspannschlittens von einem vor- deren Umkehrpunkt bis zu einem hinteren Umkehrpunkt des hinteren Vorschubspannschlittens und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts zwischen einem vorderen und einem hinteren Umkehrpunkt mit den Walzen erfolgt,
und wobei das Verfahren zusätzlich die Schritte aufweist:
f) nach dem vollständigen Durchführen der ersten Luppe durch das hintere Dornwiderlager Zufahren des Spannfutters des hinteren Dornwiderlagers in radialer Richtung derart, dass das hintere Dornwiderlager die den Walzdorn tragende Dornstange festhält,
g) während des Walzens der ersten Luppe Auffahren des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers und Durchführen einer zweiten Luppe durch das vordere Dornwiderlager in den Bereich zwischen vorderem Dornwiderlager und hinterem Dornwiderlager.
h) nach dem vollständigen Durchführen der zweiten Luppe durch das vordere Dornwiderlager Zufahren des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers derart, dass das vordere Dornwiderlager die den Walzdorn tragende Dornstange festhält,
i) Auffahren des Spannfutters des hinteren Dornwiderlagers, j) Durchführen der zweiten Luppe durch das hintere Dornwiderlager,
k) Zuführen der zweiten Luppe zu dem vorderen Vorschubspannschlitten und Aufnehmen in dem Vorschubspannfutter des zweiten Vorschubspannschlittens und Einspannen der zweiten Luppe durch Zufahren des Vorschubspannfutters des Vorschubspannschlittens in radialer Richtung,
I) Auffahren des Vorschubspannfutters des hinteren Vorschubspannschlittens in radialer Richtung,
m) schrittweises Vorschieben der zweiten Luppe abwechselnd mit Hilfe des vorderen Vorschubspannschlittens und des hinteren Vorschubspannschlittens bei eingespannter zweiter Luppe,
n) nach dem vollständigen Austreten des aus der ersten Luppe fertig gewalzten Rohres aus dem Walzgerüst Einführen der zweiten Luppe in das Walzgerüst und
o) Auswalzen der zweiten Luppe durch die Walzen über dem Walzdorn zu einem kaltverfestigten Rohr durch schrittweises Vorschieben der zweiten Luppe abwechselnd mit Hilfe des hinteren Vorschubspannschlittens und des vorderen Vorschubspannschlittens und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts zwischen einem vorderen und einem hinteren Umkehrpunkt mit den Walzen.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht das Kaltpilgern von langen Luppen, d.h. Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr, in einem kontinuierlichen Betrieb, so dass eine erste Luppe gewalzt wird, während eine zweite Luppe bereits in die Kaltpilgerwalzanlage eingeführt wird. Dies wird insbesondere durch das Vorhandensein zweier Dornwiderlager ermöglicht. Ein Dornwiderlager muss stets zugefahren sein derart, dass es die Dornstange während des Walzens festhält. Im Falle von zwei Dornwiderlagern, einem vorderen und einem hinteren, hält ein Dornwiderlager die Dornstange fest, während das andere Dornwiderlager zum Durchführen einer zweiten Luppe geöffnet ist. Der Betriebsablauf in der Kaltpilgerwalzanlage wird somit durch das Vorhandensein mindestens zweier Dornwiderlager beschleunigt.
Während der vordere und der hintere Vorschubspannschlitten die zweite Luppe abwechselnd in Richtung auf den Walzdorn zu vorschieben, erfährt auch die erste Luppe einen weiteren Vorschub in Richtung auf den Walzdorn zu. Der Vorschub der ersten Luppe erfolgt indirekt durch den abwechselnden Linearantrieb des vorderen und hinteren Vorschubspannschlittens, indem die erste Luppe von der mit dem vorderen und dem hinteren Vorschubspannschlitten vorgeschobenen zweiten Luppe geschoben wird.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres, bei dem ein Aufwickeln eines bereits fertig gewalzten Teils der Luppe gleichzeitig mit dem Walzen eines noch zu walzenden Teils der Luppe zu einem kaltverfestigten Rohr erfolgt mit den Schritten: Krümmen eines bereits fertig gewalzten Teils der Luppe in einer Biegeeinrichtung, spiralförmiges Aufwickeln eines bereits fertig gewalzten Teils der Luppe um eine erste Achse herum und Verschwenken der an einem Haltegestell aufgenommenen Biegeeinrichtung und der ersten Achse um eine im Wesentlichen zu der ersten Achse senkrechte und zu einer Längsachse einer zwischen den Walzen aufgenommenen Luppe parallelen zweiten Achse derart, dass das Verschwenken mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit erfolgt wie ein Verschwenken der Luppe um deren Längsachse während des Walzens der Luppe, erfolgt.
Bei dem derartigen Verfahren wird der bereits gewalzte Teil einer Luppe, d.h. der Teil des bereits fertig hergestellten Rohres, mit Hilfe einer Aufwickelvorrichtung um eine erste Achse aufgewickelt, während gleichzeitig ein weiterer Teil der Luppe noch von den an dem Walzgerüst drehbar gelagerten Walzen über dem Walzdorn ausgewalzt wird und eventuell ein weiterer Teil der Luppe noch in Richtung des Pilgermauls eingeführt wird. Das Aufwickeln in der Aufwickelvorrichtung erfolgt dabei derart, dass das bereits fertige Rohr in einer Biegeeinrichtung zunächst gekrümmt wird. In- folge der Krümmung wird das Rohr dann spiralförmig um eine erste Achse herum aufgewickelt, wobei zusätzlich zu dem Aufwickeln ein Verschwenken der Biegeeinrichtung sowie der ersten Achse um eine zweite Achse erfolgt. Die zweite Achse verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse sowie parallel zu einer Längsachse einer zwischen den Walzen aufgenommenen Luppe. Dabei fällt in einer Ausführungsform die zweite Achse mit der Längsachse der aufge- nommenen Luppe zusammen. Zudem erfolgt das Verschwenken der Biegeeinrichtung sowie der ersten Achse um die zweite Achse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie ein Verschwenken der Luppe um deren Längsachse, so dass ein Verwinden des Rohres beim Aufwickeln und eine damit verbundene erhebliche Qualitätseinbuße beim fertigen Rohr vermieden wird. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft ein Abwickeln einer aufgewickelten Luppe von einer Spindel einer Abwickelvorrichtung, so dass der bereits abgewickelte Teil der Luppe durch das vordere Dornwiderlager hindurchgeführt wird.
In einer Ausführungsform durchläuft die auf der Spindel aufgewickelte Luppe beim Abwickeln Bie- gewalzen, welche die Luppe wieder in Längsrichtung geradebiegen, bevor die Luppe das vordere Dornwiderlager durchläuft. Das Geradebiegen der Luppe von ihrer gekrümmten Ausgangsform durch die Biegewalzen findet dabei während des Ladens der Luppe in die Kaltpilgerwalzanlage, d.h. während des Zuführens der Luppe zu dem vorderen Dornwiderlager sowie des Durchführens der Luppe durch das vordere Dornwiderlager, statt.
Ein derartiges Verfahren spart, wie auch eine Aufwickelvorrichtung, viel Platz in der Halle, in der die Kaltpilgerwalzanlage steht, und senkt demzufolge die Herstellungskosten für die in der Kaltpilgerwalzanlage gefertigten langen Rohre. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Rohres zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Durchführen der Luppe durch das vordere Dornwiderlager die auf einer Spindel aufgewickelt angeordnete Luppe auf eine Temperatur in einem Bereich von 1000° C bis 1200° C erhitzt wird. Insbesondere wird in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Luppe auf eine Temperatur in einem Bereich von 1050° C bis 1 150° C erhitzt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vor dem Glühen der Luppe ein weiteres Kaltumformen der Luppe in einer zweiten Kaltpilgerwalzanlage derart, dass das fertige Rohr durch mehrfaches Kaltumformen einer Luppe hergestellt wird. Durch ein mehrfaches Kaltumformen einer Luppe wird die Zugfestigkeit des fertigen Rohres weiter gesteigert, so dass das fertige Rohr nach dem mehrfachen Kaltumformen einer Luppe eine erhöhte Belastbarkeit aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich. Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht des Aufbaus einer Kaltpilgerwalzanlage mit einem vorderen Dornwiderlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Aufbaus einer Kaltpilgerwalzanlage mit ei- nem vorderen und einem hinteren Dornwiderlager sowie zwei Vorschubspannschlitten gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Aufbaus einer Kaltpilgerwalzanlage mit einem vorderen und einem hinteren Dornwiderlager, zwei Vorschubspannschlitten, einer Abwickelvorrichtung und einer Aufwickelvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 ist schematisch der Aufbau einer erfindungsgemäßen Kaltpilgerwalzanlage in einer Seitenansicht dargestellt. Die Kaltpilgerwalzanlage 7 besteht aus einem Walzgerüst 1 mit einer oberen Walze 2 und einer unteren Walze 3, einem kalibrierten Walzdorn 4 (in der Figur ist die Position des Walzdorns mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet), einer den Walzdorn 4 tragenden Dornstange 8, einem Vorschubspannschlitten 5 mit einem Vorschubspannfutter 12 zum Aufnehmen einer Luppe 1 1 , einem vorderen Dornwiderlager 15 mit einem Spannfutter 19 sowie einem Auslaufspannschlitten 18 mit einem Spannfutter 22. In der dargestellten Ausführungsform weist die Kaltpilgerwalzan- lage einen Linearmotor 6 als Direktantrieb für den Vorschubspannschlitten 5 auf. Während des Kaltpilgerns auf der in Figur 1 gezeigten Kaltpilgerwalzanlage erfährt die Luppe 1 1 einen schrittweisen Vorschub in Richtung auf den Walzdorn 4 zu bzw. über diesen hinweg, während die Walzen 2, 3 drehend über den Walzdorn 4 und damit über die Luppe 1 1 horizontal hin- und herbewegt werden. Dabei wird die Horizontalbewegung der Walzen 2, 3 durch das Walzgerüst 1 vorgegeben, an dem die Walzen 2, 3 drehbar gelagert sind. Das Walzgerüst 1 wird mit Hilfe eines Kurbelantriebs 23 über eine Schubstange 24 in eine Richtung parallel zur Längsachse der Luppe zwischen einem in Vorschubrichtung der Luppe 11 vorderen Umkehrpunkt 9 und einem in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 hinteren Umkehrpunkt 10 hin- und herbewegt. Die Walzen 2, 3 selbst erhalten ihre Drehbewegung durch eine relativ zum Walzgerüst 1 feststehende Zahnstange (nicht gezeigt), in die fest mit den Walzenachsen verbundene Zahnräder (nicht gezeigt) eingreifen. Der Vorschub der Luppe 1 1 über den Walzdorn 4 erfolgt mit Hilfe des Vorschubspannschlittens 5, welcher eine Translationsbewegung in eine Richtung parallel zur Achse der Luppe 1 1 ermöglicht. Der Vorschubspannschlitten 5 führt dabei eine Hin- und Herbewegung zwischen einem in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 vorderen Umkehrpunkt 13 und einem in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 hinteren Umkehrpunkt 14 aus. Der Verfahrweg des Vorschubspannschlittens 5 zwischen den bei- den Umkehrpunkten 13,14 beträgt in der Ausführungsform der Figur 1 24 m.
Sobald die Luppe 1 1 das vordere Dornwiderlager 15 verlassen hat, wird das Spannfutter 19 des vorderen Dornwiderlagers 15 in radialer Richtung zugefahren, d.h. geschlossen, so dass das Spannfutter 19 die Dornstange 8 fest einspannt. Dabei weist das vordere Dornwiderlager 15 in Figur 1 von dem Vorschubspannfutter 12 des Vorschubspannschlittens 5, wenn der Vorschubspannschlitten 5 sich an seinem hinteren Umkehrpunkt 14 befindet, einen Abstand von 36 m auf. Dieser Abstand wird gemessen zwischen dem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende des Spannfutters 19 des vorderen Dornwiderlagers 15 und dem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Ende des Vorschubspannfutters 12 des Vorschubspannschlittens 5, wenn dieser sich an sei- nem hinteren Umkehrpunkt 14 befindet. Eine Luppe mit einer Länge von maximal 36 m könnte folglich zwischen dem vorderen Dornwiderlager 15 und dem Vorschubspannfutter 12 des an seinem hinteren Umkehrpunkt 14 befindlichen Vorschubspannschlittens 5 angeordnet werden, ohne dass die Luppe von dem Spannfutter 19 des vorderen Dornwiderlagers 15 oder dem Vorschubspannfutter 12 des Vorschubspannschlittens 5 eingespannt bzw. eingeklemmt würde.
Die Dornstange 8 in Figur 1 besteht aus dem Werkstoff 30 CrNiMo 8 und weist eine Zugfestigkeit von 1000 N/mm2 sowie eine Dehnung von 8 % auf. An dem in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 vorderen Umkehrpunkt 9 des Walzgerüsts 1 , d.h. am Einlauftotpunkt ET des Walzgerüsts, tritt die Luppe 1 1 zwischen die Walzen 2, 3 ein und wird von der Einlauftausche (nicht dargestellt) der Walzen 2, 3 aufgenommen. Die im Walzgerüst 1 übereinander angeordneten konisch kalibrierten Walzen 2, 3 überwalzen die Luppe 1 1 , indem sie auf der Luppe 1 1 in Vorschubrichtung des Vorschubspannschlittens 5 vor und zurück abrollen. Das Walzenpaar 2, 3 bewegt sich während eines Walzhubes um eine Strecke L von dem Einlauftotpunkt ET zum in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt 10 des Walzgerüsts, d.h. zum Auslauftotpunkt AT des Walzgerüsts. Dies entspricht in Figur 1 einer Drehung der Walzen um einen Winkel von 280°. Dabei streckt das Walzenpaar 2, 3 die Luppe 1 1 über den im Inneren der Luppe 1 1 gehaltenen Walzdorn 4. Die Walzen 2, 3 und der Walzdorn 4 sind derart kalibriert, dass sich der Spalt zwischen den Walzen 2, 3 und Walzdorn 4 in der Arbeitskaliberzone der Walzen 2, 3 stetig von der Wandstärke der Luppe 1 1 zu der Wandstärke des fertig gewalzten Rohres 25 verringert. Darüber hinaus verringert sich der von den Walzen definierte Außendurchmesser vom Außendurchmesser der Luppe 1 1 auf den Außendurchmesser des fertigen Rohrs 25 und der vom Walzdorn 4 definierte Innendurchmesser vom Innendurchmesser der Luppe 1 1 auf den Innendurchmesser des fertigen Rohrs 25. Nach der Arbeitskaliberzone der Walzen 2, 3 folgt die Glättkaliberzone der Walzen 2, 3, in welcher ein Glätten der Oberfläche des herzustellenden Rohres 25 stattfindet. Bei dem Erreichen des hinteren Umkehrpunkts 10 des Walzgerüsts 1 gibt die Auslauftasche (nicht gezeigt) der Walzen 2. 3 das fertig gewalzte Rohr frei.
Um eine gleichmäßige Form des fertigen Rohres 25 zu erhalten, erfährt die Luppe 1 1 neben einem Vorschub eine intermittierende Drehung um ihre Längsachse. Das Drehen der Luppe 1 1 findet dabei an beiden Umkehrpunkten 9, 10 des Walzgerüsts 1 , d.h. an Einlauftotpunkt ET und Auslauftotpunkt AT, statt. Durch mehrfaches Überwalzen jedes Rohrabschnitts werden eine gleichmäßige Wanddicke und Rundheit des Rohrs sowie gleichmäßige Innen- und Außendurchmesser erreicht.
Das fertige Rohr 25 wird von einem Spannfutter 22 eines Auslaufspannschlittens 18 aufgenommen und aus der Kaltpilgerwalzanlage 7 herausgezogen. Figur 2 zeigt einen schematischen Aufbau einerweiteren erfindungsgemäßen Kaltpilgerwalzanlage 7' in einer Seitenansicht. Im Gegensatz zu Figur 1 weist die in Figur 2 dargestellte Kaltpilgerwalzanlage 7' jedoch zwei Vorschubspannschlitten 5, 5' mit je einem Vorschubspanfutter 12, 12' zum Aufnehmen einer Luppe 1 1 auf. Die beiden Vorschubspannschlitten 5, 5' lassen sich zwischen ihren vorderen 13, 13' und hinteren Umkehrpunkten 14, 14' jeweils um 12 m verfahren und zeich- nen sich im Vergleich zu dem in Figur 1 gezeigten Vorschubspannschlitten 5 demnach durch einen kleineren Verfahrweg aus. Der in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 vordere Vorschubspannschlitten 5' hat die Luppe bereits bis kurz vor seinen hinteren Umkehrpunkt 14' in Richtung auf den Walzdorn 4 zu vorgeschoben. Der in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 hintere Vorschubspannschlitten 5 kommt dem vorderen Vorschubspannschlitten 5' entgegen der Vorschubrichtung der Luppe entgegen, damit der vordere Vorschubspannschlitten 5', wenn er an seinem hinteren Umkehrpunkt 14' angekommen ist, dem hinteren Vorschubspannschlitten 5 an dessen vorderen Umkehrpunkt 13 die Luppe 1 1 übergeben kann. Nach erfolgter Aufnahme der Luppe 1 1 von dem hinteren Vorschubspannschlitten 5 würde dieser im nächsten Schritt die Luppe 1 1 schrittweise in Richtung auf den Walzdorn 4 zu vorschieben, während der vordere Vorschubspannschlitten 5' wieder an seinen vorderen Umkehrpunkt 13' zurückkehren würde, um eine weitere Luppe 1 1 ' aufnehmen. Auf diese Weise wird ein kontinuierlicher Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage ermöglicht, welcher Totzeiten bei der Rückkehr eines einzigen Vorschubspannschlittens 5 wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt von seinem hinteren 14 zu seinem vorderen Umkehrpunkt 13 zu vermeidet. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Kaltpilgerwalzanlage 7 weist die Kaltpilgerwalzanlage 7' aus Figur 2 zudem neben dem vorderen Dornwiderlager 15 noch ein in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 hinteres Dornwiderlager 16 auf. Das hintere Dornwiderlager 16 ist zwischen dem vorderen Umkehrpunkt 13' des vorderen Vorschubspannschlittens 5' und dem vorderen Dornwiderlager 15 angeordnet und weist wie das vordere Dornwiderlager 15 ein Spannfutter 20 zur Hal- terung der Dornstange 8 auf. Die Luppe 1 1 in Figur 2 hat das vordere Dornwiderlager 15 bereits verlassen, so dass das Spannfutter 19 des vorderen Dornwiderlagers 15 zugefahren ist und die Dornstange 8 fest einspannt. Das Spannfutter 20 des hinteren Dornwiderlagers 16 ist hingegen aufgefahren und lässt die Luppe 1 1 zwischen Spannfutter 20 und Dornstange 8 passieren. In Figur 2 beträgt der Abstand zwischen dem vorderen Dornwiderlager 15, gemessen an dem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende des Spannfutters 19, und dem hinteren Dornwiderlager 16, gemessen an dem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Ende des Spannfutters 20, 38 m, während die in Figur 2 dargestellte Luppe 1 1 eine Länge von 37 m aufweist. Demnach kann die Luppe 1 1 zwischen vorderem 15 und hinterem Dornwiderlager 16 angeordnet werden und die Spannfutter 19, 20 beider Dornwiderlager 15, 16 können zugefahren werden, ohne dass die Spannfutter 19, 20 die Luppe 1 1 einklemmen.
In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Kaltpilgerwalzanlage 7" in einer schematischen Seitenansicht dargestellt, welche im Vergleich zu der in Figur 2 gezeigten Kaltpilgerwalzanlage 7" zusätzlich zu den zwei Vorschubspannschlitten 5, 5', dem vorderen 15 und dem hinteren Dornwiderlager 16 noch eine Abwickelvorrichtung 26 sowie eine Aufwickelvorrichtung 30 aufweist. Die Abwickelvorrichtung 26 sorgt dafür, dass eine auf einer Spindel 27 um eine erste Achse 28 aufgewickelt angeordnete Luppe 1 1 abgewickelt wird. Dabei erfolgt ein motorisch angetriebenes Drehen der Spindel 27 um die erste Achse 28 in Richtung des dargestellten Pfeils, so dass die auf der Spindel 27 aufgewickelt angeordnete Luppe zwischen fünf Biegewalzen 32a geleitet wird. Drei Biegewalzen 32a sind dabei in einer oberen Reihe angeordnet und zwei Biegewalzen 32a in einer unteren Reihe angeordnet. Die Biegewalzen 32a biegen die durchgeführte Luppe 1 1 gleichmäßig und in jeweils entgegengesetzten Richtungen derart, dass die Luppe 1 1 zwischen den Biegewalzen 32a gerade gebogen und gerichtet wird, bevor sie durch das Spannfutter 19 des vorderen Dornwiderlagers 15 durchgeführt wird. Das Geraderichten der Luppe 1 1 von ihrer gekrümmten Ausgangs- form findet dabei während des Ladens der Luppe 1 1 durch das vordere Dornwiderlager 15 in die Kaltpilgerwalzanlage 7" statt.
Die Integration einer Abwickelvorrichtung 26, wie in Figur 4 gezeigt, ist insbesondere bei Luppen 5 mit einer Länge von 30 m oder mehr von Vorteil. Durch das Abwickeln einer aufgewickelt angeord- neten Luppe 1 1 von der Spindel 27 und ein gleichzeitiges Zuführen der Luppe 1 1 zu dem vorderen Dornwiderlager 15 sowie Durchführen der Luppe 1 1 durch das vordere Dornwiderlager 15 lässt sich viel Platz in einer Halle sparen, in welcher die Kaltpilgerwalzanlage 7" sich befindet.
Um das fertige Rohr 25 hinter dem Walzgerüst 1 in eine transportfähige Form aufwickeln zu kön- nen, ist bei der in Figur 3 dargestellten Kaltpilgerwalzanlage 7" zudem eine Aufwickelvorrichtung 30 vorgesehen. Die Aufwickelvorrichtung 30, welche in Figur 3 schematisch dargestellt ist, besteht aus einem Haltegestell 33 und einer Biegeeinrichtung 31. Die Biegeeinrichtung 31 weist drei Biegewalzen 32b auf, die in der dargestellten Ausführungsform alle drei motorisch angetrieben sind und reibschlüssig mit dem fertigen Rohr 25 in Eingriff treten.
Der bereits fertig gewalzte Teil der Luppe, d.h. der Teil des bereits fertigen Rohres 25, wird zunächst von einem Spannfutter 22 eines Auslaufspannschlittens 18 aufgenommen und in Richtung der Aufwickelvorrichtung 30 gezogen. Sobald ein Teil des bereits fertigen Rohres 25 zwischen die 20 Biegewalzen 32b der Biegeeinrichtung 31 der Aufwickelvorrichtung 30 gerät, wird dieser Teil des fertigen Rohres 25 von zwei über dem fertigen Rohr 25 angeordneten Biegewalzen 32b und einer unter dem fertigen Rohr 25 angeordneten Biegewalze 32b zunächst gekrümmt. Infolge einer motorisch angetriebenen Rotation der Aufwickelvorrichtung 30 in Richtung des in Figur 3 eingezeichneten Pfeils wird der gekrümmte Teil des fertigen Rohres 35 um eine erste Achse 34 herum spiralförmig aufgewickelt.
Die Biegeeinrichtung 31 bzw. die drei Biegewalzen 32b sind zudem um eine zweite Achse 35, die mit der Längsachse des aus dem Auslaufspannschlitten 18 austretenden fertigen Rohrs 25 zusammenfällt, verschwenkbar an dem Haltegestell 33 befestigt. Dabei erfolgt die Verschwenkbewegung der Biegewalzen 32b um die zweite Achse 35 mit Hilfe eines Motorantriebs. Das gleichzeitig mit dem Aufwickeln erfolgende Verschwenken wird mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Verschwenkbewegung der Luppe 1 1 um deren Längsachse während des Auswalzens der Luppe 1 1 ausgeführt. Beide Verschwenkbewegungen finden folglich synchron zueinander statt. Dies hat den Vorteil, dass ein Verwinden des fertigen Rohres 35 beim Aufwickeln vollständig, zumindest aber im Wesentlichen, vermieden wird und das fertige Rohr 25 ohne Torsionsspannungen während des Walzens aufgewickelt wird.
Zusätzlich ist in der gleichen Werkshalle ein Glühofen 29 vorgesehen, in dem die Luppe 1 1 vor dem Einlauf in die Pilgerwalzanlage 7" und nach einem ersten Walzen in einer zweiten Kaltpilger- walzanlage geglüht wird.
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 der 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 unter- schiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht. Bezugszeichenliste
I Walzgerüst
2, 3 obere, untere Walze
4 Walzdorn
5 Vorschubspannschlitten
6 Linearmotor
7, 7', 7" Kaltpilgerwalzanlage
8 Dornstange
9 vorderer Umkehrpunkt des Walzgerüsts
10 hinterer Umkehrpunkt des Walzgerüsts
I I Luppe
12 Vorschubspannfutter
13 vorderer Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens
14 hinterer Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens 15 vorderes Dornwiderlager
16 hinteres Dornwiderlager
18 Auslaufspannschlitten für fertiges Rohr
19, 20, 22 Spannfutter
23 Kurbeltrieb
24 Schubstange
25 fertiges Rohr
26 Abwickelvorrichtung
27 Spindel
28 erste Achse (Abwickelvorrichtung)
29 Glühofen
30 Aufwickelvorrichtung
31 Biegeeinrichtung
32a, 32b Biegerolle
33 Haltegestell
34 erste Achse (Aufwickelvorrichtung)
35 zweite Achse (Aufwickelvorrichtung)
ET Einlauftotpunkt
AT Auslauftotpunkt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") zum Kaltumformen einer Luppe (1 1 ) zu einem kaltverfestigten Rohr (25) mit einem Walzgerüst (1 ) mit daran drehbar gelagerten Walzen (2, 3),
wobei das Walzgerüst (1 ) in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Luppe (1 1 ) zwischen einem in einer Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vorderen Umkehrpunkt (9) und einem in der Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt (10) motorisch angetrieben hin und her bewegbar ist,
wobei die Walzen (2, 3) während einer Hin- und Herbewegung der Luppe (1 1 ) eine Drehbewegung ausführen, so dass die Walzen (2, 3) in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") die Luppe (1 1 ) zu einem Rohr (25) auswalzen,
einem Walzdorn (4),
wobei der Walzdorn (4) von einer Dornstange (8) an einem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Ende der Dornstange (8) derart gehaltert ist, dass in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") die Luppe (1 1 ) von den Walzen (2, 3) über dem Walzdorn (4) ausgewalzt wird,
mindestens einem Vorschubspannschlitten (5) mit einem daran befestigten Vorschubspannfutter (12) zum Aufnehmen der Luppe(1 1 ),
wobei der Vorschubspannschlitten (5) in einer Richtung parallel zu der Längsachse der Luppe (1 1 ) zwischen einem in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vorderen Umkehrpunkt (13) und einem in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt (14) derart hin und her bewegbar ist, dass die Luppe (1 1 ) in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") einen schrittweisen Vorschub in einer Richtung auf den Walzdorn (4) zu erfährt,
wobei das Vorschubspannfutter (12) derart in radialer Richtung auf- und zufahrbar ist, dass es die Luppe (1 1 ) freigibt oder einspannt,
und mit mindestens einem Dornwiderlager mit einem Spannfutter zur Halterung der Dornstange (8),
wobei ein vorderes Dornwiderlager (15) in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vor dem Vorschubspannschlitten (5) angeordnet ist derart, dass die Dornstange (8) in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") von dem Spannfutter (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) festhaltbar ist,
wobei das Spannfutter (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) in radialer Richtung auffahrbar ist, so dass eine Luppe (1 1 ) zwischen dem Spannfutter (19) und der Dornstange (8) hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das vordere Dornwiderlager (15) von dem Vorschubspannfutter (12), gemessen mit dem Vorschubspannschlitten (5) an seinem hinteren Umkehrpunkt (14), einen Abstand von mindestens 30 m aufweist.
Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dornstange (8) eine Zugfestigkeit von 1000 N oder mehr aufweist.
Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dornstange (8) eine Dehnung von 10 % oder weniger aufweist.
Kaltpilgerwalzanlage (7', 7") nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltpilgerwalzanlage (7', 7") zwei Vorschubspannschlitten (5, 5') mit jeweils einem daran befestigten Vorschubspannfutter (12, 12') sowie eine Steuerung aufweist, wobei die Steuerung derart ausgestaltet ist, dass sie die Bewegung der zwei Vorschubschlitten (5, 5') derart steuert, dass die Luppen (1 1 , 1 1 ') in einem kontinuierlichen Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7', 7") jeweils abwechselnd von einem der Vorschubspannfutter (12, 12') einspannbar sind und in Richtung auf den Walzdorn (4) zu schrittweise vorschiebbar sind, wobei das vordere Dornwiderlager (15) von dem Vorschubspannfutter (12) des in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Vorschubspannschlittens (5), gemessen mit dem Vorschubspannschlitten (5) an seinem hinteren Umkehrpunkt (14), einen Abstand von mindestens 30 m aufweist.
Kaltpilgerwalzanlage (7', 7") nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltpilgerwalzanlage (7', 7") ein hinteres Dornwiderlager (16) mit einem Spannfutter (20) zur Halterung der Dornstange (8) in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) zwischen dem vorderen Umkehrpunkt (13) des Vorschubspannschlittens (5) und dem vorderen Domwiderlager (15) aufweist, wobei das hintere Dornwiderlager (16) von dem vorderen Dornwiderlager (15) einen Abstand von mindestens 30 m aufweist, derart, dass die Dornstange (8) im Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7', 7") von mindestens einem Spannfutter (19, 20) des vorderen Dornwiderlagers (15) oder des hinteren Dornwiderlagers (16) festhaltbar ist.
Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Vorschubschlitten (5, 5') der Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") derart ausgestaltet ist, dass er eine Luppe (1 1 ) mit einem Gewicht von 100 kg/m oder mehr vorschieben kann.
Kaltpilgerwalzanlage (7") nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufwickelvorrichtung (30) in Vorschubrichtung des gefertigten Rohres (25) hinter den Walzen (2, 3) der Kaltpilgerwalzanlage(7") angeordnet ist, wobei die Aufwickelvorrich- tung (30) für das in der Kaltpilgerwalzanlage (7") gefertigte Rohr (25) eine Biegeeinrichtung (31 ) zum Krümmen des Rohres (25) derart, dass dieses um eine erste Achse (34) herum aufwickelbar ist, und ein Haltegestell (33) aufweist, wobei die Biegeeinrichtung (31 ) und die erste Achse (34) um eine im Wesentlichen zu der ersten Achse (34) senkrechte und zu einer Längsachse einer zwischen den Walzen (2, 3) aufgenommenen Luppe (1 1 ) parallele zweite Achse (35) verschwenkbar an dem Haltegestell (33) aufgenommen ist.
Kaltpilgerwalzanlage (7") nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltpilgerwalzanlage (7") eine Abwickelvorrichtung (26) aufweist, von welcher eine auf einer Spindel (27) um eine erste Achse (28) aufgewickelt angeordnete Luppe (1 1 ) abwickelbar und dem vorderen Dornwiderlager (15) zum Einführen in die Kaltpilgerwalzanlage (7") zuführbar ist.
Kaltpilgerwalzanlage (7") nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltpilgerwalzanlage (7") einen Glühofen (29) aufweist, welcher derart ausgestaltet ist, dass er die Luppe (1 1 ) in einem aufgewickelten Zustand auf eine Temperatur in einem Bereich von 1000° C bis 1200° C erhitzt.
0. Verfahren zum Herstellen eines Rohres (25) durch Kaltumformen einer Luppe (1 1 ) in einer Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") mit einem Walzgerüst mit daran drehbar gelagerten Walzen, einem von einer Dornstange (8) gehaltenen Walzdorn (4), mindestens einem die Dornstange (8) haltenden Dornwiderlager (15, 16) und mindestens einem Vorschubspannschlitten (5) mit einem Vorschubspannfutter (12) zum Aufnehmen der Luppe (1 1 ) mit den Schritten: a) Auffahren eines Spannfutters (19) eines in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vorderen Dornwiderlagers (15) in radialer Richtung und Durchführen einer ersten Luppe (1 1 ) durch das vordere Dornwiderlagers (15),
b) nach dem vollständigen Durchführen der ersten Luppe (1 1 ) durch das vordere Dornwiderlager (15) Zufahren des Spannfutters (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) in radialer Richtung derart, dass das vordere Dornwiderlager (15) die den Walzdorn (4) tragende Dornstange (8) festhält,
c) Zuführen der ersten Luppe (1 1 ) zu einem Vorschubspannschlitten (5) und Aufnehmen der ersten Luppe (1 1 ) durch Auffahren des Vorschubspannfutters (12) in radialer Richtung und Einspannen der ersten Luppe (1 1 ) durch Zufahren des Vorschubspannfutters (12) in radialer Richtung an einem in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vorderen Umkehrpunkt (13) des Vorschubspannschlittens (5), d) Auswalzen der ersten Luppe (1 1 ) durch die Walzen (2, 3) über dem Walzdorn (4) zu einem kaltverfestigten Rohr (25) durch schrittweises Vorschieben der ersten Luppe (1 1 ) mit Hilfe des Vorschubspannschlittens (5) und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts (1 ) zwischen einem vorderen (9) und einem hinteren Umkehrpunkt (10) mit den Walzen (2, 3),
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Luppe (1 1 ) eine Länge von 30 m oder mehr aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch den nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) zusätzlich erfolgenden Schritt:
e) Auffahren eines Spannfutters (12') eines in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) hinteren und zwischen dem vorderen Umkehrpunkt (13') eines in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vorderen Vorschubspannschlittens (5') und dem vorderen Dornwiderlager (15) angeordneten Dornwiderlagers (16) in radialer Richtung, wobei das hintere Dornwiderlager (16) von dem vorderen Dornwiderlager (15) einen Abstand von mindestens 30 m aufweist, und Durchführen der ersten Luppe (1 1 ) durch das hintere Dornwiderlager (16), wobei das Auswalzen der ersten Luppe durch die Walzen (2. 3) über dem Walzdorn (4) zu einem kaltverfestigten Rohr (25) in Schritt d) durch schrittweises Vorschieben der ersten Luppe (1 1 ) abwechselnd mit Hilfe des vorderen Vorschubspannschlittens (5') von einem vorderen Umkehrpunkt (13') bis zu einem hinteren Umkehrpunkt (14') des vorderen Vorschubspannschlittens (5') und mit Hilfe eines in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Vorschubspannschlittens (5) von einem vorderen Umkehrpunkt (14) bis zu einem hinteren Umkehrpunkt (13) des hinteren Vorschubspannschlittens (5) und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts (1 ) zwischen einem vorderen (9) und einem hinteren Umkehrpunkt (10) mit den Walzen (2, 3) erfolgt,
und wobei das Verfahren zusätzlich die Schritte aufweist:
f) nach dem vollständigen Durchführen der ersten Luppe (1 1 ) durch das hintere Dornwiderlager (16) Zufahren des Spannfutters (20) des hinteren Dornwiderlagers (16) in radialer Richtung derart, dass das hintere Dornwiderlager (16) die den Walzdorn (4) tragende Dornstange (8) festhält,
g) während des Walzens der ersten Luppe (1 1 ) Auffahren des Spannfutters (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) und Durchführen einer zweiten Luppe (1 1 ') durch das vordere Dornwiderlager (15) in den Bereich zwischen vorderem Domwiderlager (15) und hinterem Dornwiderlager (16),
h) nach dem vollständigen Durchführen der zweiten Luppe (1 1 ') durch das vordere Dornwiderlager (15) Zufahren des Spannfutters (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) derart, dass das vordere Dornwiderlager (15) die den Walzdorn (4) tragende Dornstange (8) festhält, i) Auffahren des Spannfutters (20) des hinteren Dornwiderlagers (16),
j) Durchführen der zweiten Luppe (1 1 ') durch das hintere Dornwiderlager (16), k) Zuführen der zweiten Luppe (1 1 ') zu dem vorderen Vorschubspannschlitten (5') und Aufnehmen der zweiten Luppe (1 1 ') in dem Vorschubspannfutters (12') des vorderen Vorschubspannschlittens (5') und Einspannen der zweiten Luppe (1 1 ') durch Zufahren des Vorschubspannfutters (12') des vorderen Vorschubspannschlittens (5') in radialer Richtung.
I) Auffahren des Vorschubspannfutters (12) des hinteren Vorschubspannschlittens
(5) in radialer Richtung,
m) schrittweises Vorschieben der zweiten Luppe (1 1 ') abwechselnd mit Hilfe des vorderen Vorschubspannschlittens (5') und des hinteren Vorschubspannschlittens (5) bei eingespannter zweiter Luppe (1 1 '),
n) nach dem vollständigen Austreten des aus der ersten Luppe (1 1 ) fertig gewalzten Rohres (25) aus dem Walzgerüst (1 ) Einführen der zweiten Luppe (1 1 ') in das Walzgerüst (1 ) und
o) Auswalzen der zweiten Luppe (1 1 ') durch die Walzen (2, 3) über dem Walzdorn zu einem kaltverfestigten Rohr (25') durch schrittweises Vorschieben der zweiten Luppe (1 1 ') abwechselnd mit Hilfe des hinteren Vorschubspannschlittens (5) und des vorderen Vorschubspannschlittens (5') und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzgerüsts (1 ) zwischen einem vorderen (9) und einem hinteren Umkehrpunkt (10) mit den Walzen (2, 3).
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , gekennzeichnet durch ein Aufwickeln eines bereits fertig gewalzten Teils (25) der Luppe während des Auswalzens eines noch zu walzenden Teils der Luppe (1 1 ) zu einem kaltverfestigten Rohr (25) mit den Schritten:
Krümmen eines bereits fertig gewalzten Teils (25) der Luppe in einer Biegeeinrichtung (31 ), spiralförmiges Aufwickeln eines bereits fertig gewalzten Teils (25) der Luppe um eine erste Achse (34) herum, und
Verschwenken der an einem Haltegestell (33) aufgenommenen Biegeeinrichtung (31 ) und der ersten Achse (34) um eine im Wesentlichen zu der ersten Achse (34) senkrechte und zu einer Längsachse einer zwischen den Walzen (2, 3) aufgenommenen Luppe (1 1 ) parallelen zweite Achse (35) derart, dass das Verschwenken mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit erfolgt wie ein Verschwenken der Luppe (1 1 ) um deren Längsachse während des Walzens der Luppe (1 1 ).
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abwickeln einer aufgewickelten Luppe (1 1 ) von einer Spindel (27) in einer Abwickelvorrichtung (26) um eine erste Achse (28) erfolgt, so dass der bereits abgewickelte Teil der Luppe (1 1 ) durch das vordere Dornwiderlager (15) durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchführen der Luppe (1 1 ) durch das vordere Dornwiderlager (15) die auf einer Spindel (27) aufgewickelt angeordnete Luppe (1 1 ) auf eine Temperatur in einem Bereich von 1000° C bis 1200° C erhitzt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erhitzen der Luppe ein weiteres Kaltumformen der Luppe (1 1 ) in einer zweiten Kalt- pilgerwalzanlage erfolgt derart, dass das fertige Rohr (25) durch mehrfaches Kaltumformen einer Luppe (1 1 ) hergestellt wird.
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