EP4196297A1 - Vorrichtung und verfahren zum handhaben von dornstangen in einem rohrwalzwerk - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum handhaben von dornstangen in einem rohrwalzwerk

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EP4196297A1
EP4196297A1 EP21737655.7A EP21737655A EP4196297A1 EP 4196297 A1 EP4196297 A1 EP 4196297A1 EP 21737655 A EP21737655 A EP 21737655A EP 4196297 A1 EP4196297 A1 EP 4196297A1
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EP
European Patent Office
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rolling
mandrel
fixing unit
rolling direction
rolling mill
Prior art date
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EP21737655.7A
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English (en)
French (fr)
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EP4196297B1 (de
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Walter Kirchner
Paolo Marin
Patrizio Rinaldi
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Publication of EP4196297B1 publication Critical patent/EP4196297B1/de
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C45/00—Separating mandrels from work or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/04—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process

Definitions

  • the invention relates to a device for handling dome bars in a rolling mill for rolling seamless tubes.
  • the invention also relates to a rolling installation and a method for rolling seamless tubes.
  • elongating mills In the manufacture of seamless tubes, elongating mills are used, in which tube shells are rolled out on long cylindrical mandrel bars.
  • a mandrel is threaded into the shell and, together with the shell, is driven through a rolling mill with several rolling stands arranged one behind the other, which reduces the wall thickness and thus lengthens the shell on the mandrel.
  • the tube shell After the tube shell has passed through the roll stands, it is now rolled out to the desired tube or semi-finished product, the mandrel is pulled back against the rolling direction by means of a mandrel retaining device and pulled out of the line of the roll stands.
  • the required axial stroke of the mandrel retaining device results from the length of the rolled product and the length of the mandrel.
  • the dome bar retaining device has to be retracted into the rolled product during the main time of the machine cycle, which opposes a higher cycle frequency and thus an increase in the productivity of the plant.
  • Solutions in which the mandrel is pre-threaded next to the rolling line have technological disadvantages, such as a temperature loss of the rolled product due to a longer contact time with the mandrel.
  • An object of the invention is to improve the rolling of seamless tubes, in particular to increase the productivity of a rolling mill for rolling seamless tubes.
  • the device is used to handle dome bars in a rolling mill for rolling seamless tubes.
  • the rolling plant comprises a rolling mill, typically with several rolling stands arranged one behind the other in a rolling direction, which is used for rolling out a tube shell, also referred to herein as "rolled stock", “rolled product”. or “workpiece”, is set up on such a mandrel rod to form a tube.
  • the tube can be made of steel or a non-ferrous metal, for example.
  • the device comprises a pusher which is set up to move or advance a mandrel arranged in a rolling line in the rolling direction, so that the mandrel is pushed or threaded into a hollow tube arranged in front of the mandrel in the rolling direction.
  • the state in which the mandrel and the shell tube are arranged one behind the other in the rolling line, i.e. the mandrel is not fully or partially inserted into the shell tube, is referred to herein as the basic state.
  • the device also has a retaining device with a fixing unit that can be moved along the rolling line, which is set up to temporarily hold the mandrel in place at a point of application in the area of the rear end of the mandrel and to carry out a working stroke starting from a starting position in the rolling direction and counter to the rolling direction, whereby the dome bar can be moved into the rolling mill in the rolling direction and can be pulled out of the rolling mill by the retaining device in the opposite direction to the rolling direction.
  • the task of the retaining device is primarily to hold back the mandrel after the tube shell has been transported through the rolling mill and to pull it out of the rolling mill in the opposite direction to the rolling direction.
  • the retaining device can at least partially also feed the mandrel rod into the rolling mill or be involved in it.
  • the retaining device has a fixing unit which is set up to temporarily hold or fix, for example clamp, the dome rod at the point of application.
  • the terms "holding” or "fixing” do not mean that the transport of the mandrel along the rolling line is stopped, but rather that between the mandrel and the fixing unit temporarily has a fixed connection, so that in the fixed state it does not carry out any relative movement along the rolling line.
  • the mechanism for fixing and releasing the dome rod can comprise a stop, alternatively it can be implemented as a gripper, by means of clamping jaws or in some other suitable way.
  • the retaining device is set up in such a way that the starting position of the fixing unit in the basic state is between the two ends of the dome rod.
  • the working stroke of the fusing unit during a machine cycle is no longer made up of the lengths of the blank tube and the mandrel rod, but is shortened in comparison, which makes it possible to reduce the main time of the machine cycle.
  • the home position is traditionally in the area of the rear end of the mandrel in the home position
  • the home position according to the innovation set forth herein is shifted forward in the rolling direction, it is located between the front and rear ends of the mandrel.
  • the fixing unit is preferably not moved back past the starting position at any time during the regular rolling cycle.
  • the shortening of the working stroke of the retaining device or its fixing unit corresponds, for example, approximately to the length of the blank tube.
  • the dome rod By shortening the working stroke in this way, the dome rod can be pre-threaded into the blank tube within the idle time of the machine cycle, as a result of which a reduction in the cycle time can be achieved, which can be used to increase production.
  • the shortening of the working stroke of the restraint device also allows the moving mass to be minimized, as a result of which drive power and dynamic loads can be reduced.
  • the positioning and adjustment of the fixing unit depending on the dimensions of the tube blank(s) can be carried out easily and flexibly. In this way, the system can be easily pre-positioned for shorter tube shells to further reduce the cycle time.
  • the process steps of inserting the mandrel bar and inserting the tube shell into the rolling line can be carried out simultaneously or overlapping in time, whereby a further reduction in the cycle time of the machine cycle can be achieved.
  • the removal of the retracted mandrel bar and the insertion of a new tube blank can take place in quick succession along the shortest possible route.
  • a transfer device set up for this purpose can be installed pre-positioned at the shortest possible distance for this purpose.
  • the retaining device is preferably set up in such a way that the working stroke of the fixing unit is smaller than the overall axial length of the mandrel bar and the tubular blank.
  • the working stroke can essentially be reduced to the length of the tube blank, which means that the cycle time of a machine cycle can be minimized.
  • the point of application of the mandrel rod is preferably designed as a tang, which includes, for example, a local tang, thickening, recess or indentation (hereinafter referred to generally as “tang”).
  • tang a local tang, thickening, recess or indentation
  • the fixing unit is set up to engage in Angel.
  • the fixing unit can, for example, actively engage in the tang by clamping or engage and/or hit the tang passively.
  • the retaining device is preferably set up such that the fixing unit is released from the mandrel rod in the basic state, so that the mandrel rod to be advanced by the pusher in the rolling direction, starting from the basic state, is movable or displaceable relative to the fixing unit.
  • the mandrel bar thus covers a certain distance in the rolling direction, starting from the basic state, until its point of application reaches the fixing unit.
  • the fixing unit can guide the mandrel bar until it is fixed relative to one another.
  • the retaining device is preferably set up in such a way that during the advancement of the pusher in the rolling direction, the fixing unit is moved or accelerated (also in the rolling direction) at a lower speed (relative to the mandrel) in order to at least partially match the speed of the fixing unit and the speed of the mandrel.
  • a speed adjustment or synchronization of the movements can contribute to a further shortening of the cycle time of the machine cycle and reduce the mechanical stress on the components involved.
  • the fixing unit can initially remain in the starting position for a certain time before it is accelerated in the direction of rolling.
  • the retaining device is preferably set up in such a way that the fixing unit automatically comes into engagement with the point of application or the taper when the point of application of the mandrel bar reaches the position of the fixing unit as a result of being advanced by the pusher.
  • This engagement position may be the home position of the fusing unit or, if speed matching is made, downstream therefrom in the rolling direction.
  • the retaining device preferably has a carriage which can be moved parallel to the rolling line and on which the fixing unit is arranged.
  • the retaining device can also have an electric motor with a rack and pinion mechanism, by means of which the carriage is driven.
  • the carriage and the rack are preferably located next to the rolling line.
  • the retaining device is designed in such a way that the installation space on the rolling line remains accessible, so that the mandrel bar can be inserted into and removed from the rolling line without the fixing unit for fixing the mandrel bar having to be retracted from the rear end of the mandrel bar.
  • a connecting device is preferably provided, which is set up to fix the mandrel bar in a non-positive manner with the pusher during forward travel until it is transferred to the restraint device, with the connecting device preferably being mounted on the pusher. In this way, the mandrel bar can be transferred safely and reliably, even at high machine speeds.
  • the retaining device and the mandrel bar are preferably set up so that after the transfer has taken place, they are positively coupled to one another and are mechanically decoupled in discretely or continuously adjustable end positions of the retaining device.
  • the object mentioned above is also achieved by a rolling installation which has a rolling mill with one or more rolling stands for rolling seamless tubes and a device for handling mandrel bars according to one of the embodiment variants described above.
  • the rolling mill is designed as a longitudinal rolling mill, for example with three to eight, preferably five to six roll stands and two to four, preferably three work rolls per stand, of which at least one roll is driven, preferably all rolls are driven.
  • longitudinal rolling mill includes elongating rolling mills of all types such as continuous rolling mills, MPM and push benches.
  • a method for rolling seamless tubes with a rolling mill comprising: inserting a tube shell and a peg in the rolling line so that the peg in front of the pusher, the tube peg in front of the peg and the first The roll stand of the rolling mill is located in front of the tube shell, seen in the rolling direction, which means that the dome bar is in the basic state; positioning the fixing unit of the retainer at the home position located between both ends of the peg, the fixing unit being detached from the peg so that the peg is movable along the rolling line relative to the fixing unit; moving the pusher in the rolling direction, whereby the pusher pushes the mandrel forward and into the blank, with relative displacement between the fusing unit and the mandrel; Holding the mandrel in place by the fixing unit when the point of action of the mandrel reaches the position of the fixing unit, so that there is then no relative movement between the fixing unit and the mandrel; transporting the tube shell with inserted mandre
  • the listing of the method steps does not necessarily specify an order or chronological order.
  • the blank tube and mandrel bar can be inserted into the rolling line and the fixing unit can be positioned one after the other, simultaneously or with a time overlap.
  • the transfer of the dome rod from the pusher to the restraining device preferably takes place dynamically during the forward movement, with the speeds of the two devices being synchronized with one another during the transfer.
  • the shell and/or the mandrel are inserted into the rolling line transversely to the rolling direction, i.e. transversely to the axial direction of the shell/mandrel, so that the rolling line can be loaded as quickly as possible. This also applies to the removal of the dome bar used in the rolling cycle from the rolling line.
  • the fusing unit is preferably moved or accelerated at a lower speed (relative to the mandrel) while the pusher is advancing the mandrel in the rolling direction in order to at least partially match the speed of the fusing unit and the speed of the mandrel in the rolling direction.
  • the fixing unit can initially stay at the starting position for some time before it is accelerated in the rolling direction.
  • the fixing unit preferably holds the mandrel rod for the above-mentioned reasons in that the fixing unit engages or hits a narrowing at the point of application of the mandrel rod.
  • a mandrel bar transfer is performed by releasing the fastening between the fixing unit and the mandrel bar and ejecting the mandrel bar transversely to the rolling line, the ejection preferably taking place at a position which differs from the basic state.
  • the mandrel is normally ejected at a position closer to the mill than its ground state position.
  • the tube blank is preferably driven into the rolling mill by a separate, driven roll, also referred to as a “pinch roll”.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of a rolling plant for rolling seamless tubes with a device for handling dome bars and a rolling mill;
  • FIG. 2 shows a sequence of states which the rolling installation according to FIG. 1 assumes during a machine cycle
  • FIG. 3 shows a connecting device mounted on a pusher, which fixes the dome rod to the pusher during forward travel until it is transferred to a restraining device.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a rolling mill 1 for rolling a tube shell 2, also referred to herein as "rolling stock”, “rolled product” or “workpiece”, into a tube 2' (see Figure 2h), with the rolling mill 1 having a Device 10 for handling dome bars 3 and a rolling mill 20 includes.
  • the rolling mill 20 has a plurality of rolling stands 21 arranged one behind the other along a rolling direction R, through which the shell tube 2 is transported together with a threaded mandrel rod 3 along a rolling line L and plastically deformed by the shell tube 2 being rolled out on the mandrel rod 3 to form the tube 2' .
  • the rolling mill 20 is preferably designed as a longitudinal rolling mill, for example with three to eight, preferably five to six, roll stands 21 and two to four, preferably three work rolls per stand, of which at least one roll is driven, preferably all rolls are driven.
  • the term "longitudinal rolling mill” includes elongating rolling mills of all types such as continuous rolling mills, MPM and push benches.
  • the roll stands 21 include the above-mentioned work rolls, the structure of which is not shown in detail in the figures, which carry out the desired forming of the workpiece.
  • a longitudinal feed of the workpiece 2 is brought about by two to four, preferably three work rolls arranged evenly around the rolling stock or the center of the roll.
  • both the tube shell 2 and the mandrel 3 are already in the rolling line L in front of the rolling mill 20.
  • the tube shell 2 and the mandrel 3 were previously positioned accordingly by means of a transverse transport.
  • the tube shell 2 is located directly in front of the first roll stand 21, preferably on a flush line in front of the rolling mill 20.
  • the dome rod 3 is positioned coaxially.
  • the dome rod 3 comprises a rounded or slightly conical tool head in order to facilitate the threading of the dome rod 3 into the tubular blank 2.
  • the dome rod 3 has an attachment point 3c for fixing by the retaining device 12 described below.
  • the point of attack 3c is designed as a taper according to the present exemplary embodiment, but it is not limited to this.
  • the device 10 for handling the mandrel 3 comprises a pusher 11, also arranged in the rolling line L, behind the mandrel 3, and a device, not shown in the figures, for actively advancing the pusher 11 in the rolling direction R.
  • a device for actively advancing the pusher 11 in the rolling direction R.
  • the device 10 also has a retaining device 12 whose task is primarily to retain the mandrel 3 after the transport of the tube shell 2 through the rolling mill 20 and to pull it out of the rolling mill 20 counter to the rolling direction R.
  • the retaining device 12 can at least partially also feed the mandrel bar 3 into the rolling mill 20 or be involved in it.
  • the retaining device 12 has a fixing unit 12a which is set up to temporarily fix the dome rod 3 at the point of application 3c, for example to clamp it.
  • the mechanism for fixing and releasing the dome rod 3 can comprise a stop, alternatively it can be realized as a gripper, by means of clamping jaws or in some other suitable way.
  • the fixing unit 12a is set up to be movable along the rolling line L via a carriage 12b.
  • the carriage 12b is preferably driven by an electric motor with a rack and pinion mechanism, of which the rack 12c is shown schematically in the figures.
  • the actuator for moving the carriage 12b is not limited to an electromotive rack and pinion mechanism.
  • the restraint device 12 can alternatively be actuated hydraulically or by means of a linear motor.
  • FIG. 1 Another exemplary embodiment of the restraint device 12 with a connecting device 40 mounted on the pusher 11 is shown in FIG.
  • the connecting device 40 By means of the connecting device 40, the dome rod 3 is fixed in a non-positive manner with the pusher 11 during the forward drive until it is transferred to the restraining device 12.
  • FIG. 2 The process sequence of the rolling plant 1 for one machine cycle is described below with reference to FIG.
  • the figure 2 is divided into sections a) to n), each showing a state of the rolling mill 1 in chronological order show during the machine cycle.
  • Some of the reference symbols are omitted in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the starting point is the basic state shown in Figure 2a) (corresponds to that in Figure 1), in which the shell tube 2 and the mandrel 3 are transported by means of a transverse transport (not shown in the figure), also referred to herein as the mandrel transfer stroke, in front of the rolling mill 20 were used in the rolling line L.
  • the fixing unit 12a is located at a starting position XA in a state released from the dome rod 3, so that the dome rod 3 can be moved freely in the rolling direction R relative to the fixing unit 12a.
  • the starting position XA is in the basic state of Figure 2a) between the two ends of the dome rod 3, preferably in the front half of the dome rod 3.
  • the pusher 11 is moved in the rolling direction R, as a result of which the pusher 11 advances the mandrel 3 and threads it into the hollow tube 2, see FIG. 2b).
  • the fixing unit 12a is open in order to allow the pusher 11 and dome rod 3 to advance.
  • the fixing unit 12a While the mandrel 3 is being advanced, the fixing unit 12a initially remains at the starting position XA and is then accelerated in the rolling direction R in order to achieve a speed equalization between the mandrel 3 and the fixing unit 12a, as shown in FIG. 2c).
  • This stroke is also referred to herein as the dome bar synchronization stroke.
  • a relative movement thus takes place between the dome rod 3 and the fixing unit 12a, and the point of application 3c is not yet directly at the position of the fixing unit 12a. In this case, a complete or partial speed adjustment can be aimed at.
  • the fixing unit 12a engages or closes with the point of action 3c along a dome rod clamping stroke, as shown in FIG. 2d). Simultaneously the mandrel bar 3 completely penetrates the tube blank 2 and enters the rolling mill 20 at the head end 3a.
  • the synchronous movement between the pusher 11 and the mandrel bar 3 is canceled, the further advancement of the mandrel bar 3 in the rolling direction R, referred to herein as the mandrel bar feed stroke, is taken over by the retaining device 12 and/or the rolling mill 20, the pusher 11 stops , As a result of which the dome rod 3 and the pusher 11 separate from one another, see FIG. 2e).
  • the tube shell 2 accelerates in a tube shell acceleration stroke in the direction of the first roll stand 21, the mandrel 3 having completely penetrated the tube shell 2 and entering the rolling mill 20 at the front end 3a.
  • FIG. 2f shows the start of rolling stroke.
  • the tube shell 2 penetrates into the first roll stand 21 of the rolling mill 20 .
  • pusher 11 is returned to its starting position, making it available for the next machine cycle.
  • Figure 2g shows a state during the rolling of the tube shell 2, in which the tube shell 2 has been advanced to the last rolling stand 21 of the rolling mill
  • Figure 2h shows a state in which the tube shell 2 has passed the last rolling stand 21 of the rolling mill 20 has left and is completely rolled out on the dome rod 3 to form the tube 2'.
  • the mandrel 3 has completed a full stroke, also referred to herein as mandrel lift roll end.
  • the mandrel rod 3 is moved out of the rolling mill 20 counter to the rolling direction R and back into an ejection position by the retaining device 12 (see FIG. 2i). Then the mandrel transfer stroke takes place, in that the fixation of the mandrel 3 is released or unclamped by the fixing unit 12a, see FIG. 2k), and then it is ejected transversely to the pass line L, as shown in FIG. 2I). Then a new tube shell 2 and a new mandrel 3 are inserted into the rolling line L, see FIGS. 2m) and 2n). The insertion of the hollow tube 2 and the dome rod 3 within the scope of the dome rod transfer stroke can take place one after the other, simultaneously or with a time overlap.
  • controller 30 which is shown schematically in FIG.
  • the communication paths with corresponding actuators, sensors and the like are not shown for the sake of clarity.
  • the controller 30 can form a separate electronic unit, communicate with a machine controller, system controller or the like, or be a component thereof.
  • the communication between the electronic components can be analogue or digital, wired or wireless.
  • the controller 30 can be part of internet-based and/or cloud-based applications or can be implemented in some other way, and can also access databases if necessary.
  • the retaining device 12 is designed in such a way that the installation space in the area of the rolling line L remains accessible, so that the peg rod 3 can be inserted into the rolling line L and removed without the fixing unit 12a for fixing the peg rod 3 being retracted from the rear end of the peg rod 3 must become.
  • the working stroke of the fixing unit 12a during a machine cycle is no longer made up of the lengths of the blank tube 2 and the mandrel rod 3, but is shortened in comparison, whereby a reduction in the main time of the machine cycle is possible.
  • the starting position XA is conventionally in the area of the rear end 3b of the dome rod 3 in the basic position, the Starting position XA shifted forward in the rolling direction R according to the innovation presented here, it is located between the front and rear end 3a, 3b of the mandrel bar 3.
  • the shortening of the working stroke of the retaining device 12 or its fixing unit 12a corresponds, for example, approximately to the length of the tube blank 2 .
  • the mandrel rod 3 can be pre-threaded into the hollow shell 2 within the idle time of the machine cycle, as a result of which a reduction in the cycle time can be achieved, which can be used to increase production.
  • the shortening of the working stroke of the restraining device 12 also allows the moving mass to be minimized, as a result of which drive power and dynamic loads can be reduced.
  • the coupling of the retaining device 12 to the dome rod 3 in the dome rod synchronization stroke contributes to a further shortening of the cycle time of the machine cycle.
  • the positioning and adjustment of the fixing unit 12a depending on the dimensions of the tube blank(s) 2 can be carried out easily and flexibly. In this way, the system can be easily pre-positioned for shorter tube shells 2 to further reduce the cycle time.
  • the process steps of inserting the dome rod 3 and inserting the tube shell 2 into the rolling line L can be carried out simultaneously, as a result of which a further reduction in the cycle time of the machine cycle can be achieved.
  • the removal of the retracted mandrel rod 3 and the insertion of a new tube blank 2 can take place along the shortest possible path, one after the other.
  • a transfer device set up for this purpose can be installed pre-positioned at the

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Abstract

Vorrichtung (10) zum Handhaben von Dornstangen (3) in einer Walzanlage (1) mit einem Walzwerk (20) zum Walzen nahtloser Rohre (2'), wobei die Vorrichtung (10) aufweist: einen Einstößer (11), der eingerichtet ist, um eine in einer Walzlinie (L) angeordnete Dornstange (3) in einer Walzrichtung (R) zu bewegen, so dass die Dornstange (3) ausgehend von einem Grundzustand in eine in Walzrichtung (R) vor der Dornstange (3) angeordneten Rohrluppe (2) einschiebbar ist; eine Rückhalteeinrichtung (12) mit einer entlang der Walzlinie (L) verfahrbaren Fixiereinheit (12a), die eingerichtet ist, um die Dornstange (3) an einem Angriffspunkt (3c) im Bereich des hinteren Endes (3b) der Dornstange (3) temporär festzuhalten und einen Arbeitshub ausgehend von einer Ausgangsposition (xA) in Walzrichtung (R) sowie entgegen der Walzrichtung (R) durchzuführen, wodurch die Dornstange (3) in Walzrichtung (R) in das Walzwerk (20) einfahrbar und durch die Rückhalteeinrichtung (12) entgegen der Walzrichtung (R) aus dem Walzwerk (20) herausziehbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) so eingerichtet ist, dass die Ausgangsposition (xA) der Fixiereinheit (12a) im Grundzustand zwischen den beiden Enden (3a, 3b) der Dornstange (3) liegt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Handhaben von Dornstangen in einem Rohrwalzwerk
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben von Domstangen in einer Walzanlage zum Walzen nahtloser Rohre. Die Erfindung betrifft ferner eine Walzanlage sowie ein Verfahren zum Walzen nahtloser Rohre.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung nahtloser Rohre kommen Elongierwalzwerke zum Einsatz, in denen Rohrluppen auf langen zylindrischen Domstangen ausgewalzt werden. Zu diesem Zweck wird vor dem eigentlichen Walzprozess eine Domstange in die Rohrluppe eingefädelt und gemeinsam mit der Rohrluppe durch ein Walzwerk mit mehreren hintereinander angeordneten Walzgerüsten gefahren, wodurch eine Reduktion der Wanddicke und somit eine Längung der Rohrluppe auf der Domstange erfolgt. Nachdem die Rohrluppe die Walzgerüste durchlaufen hat, sie ist nun zu dem gewünschten Rohr oder Halbzeug ausgewalzt, wird die Domstange mittels einer Domstangenrückhalteeinrichtung entgegen der Walzrichtung zurück- und aus der Straße der Walzgerüste herausgezogen.
Es ist bekannt, die zu walzende Rohrluppe mittels eines Quertransports so in die Walzlinie einzusetzen, dass sie koaxial zur Walzachse an einer Bündiglinie vor dem Walzwerk liegt. Die zur Umformung des Walzprodukts erforderliche Domstange wird ebenfalls über einen Quertransport in die Walzlinie eingesetzt. Mittels eines Einstößers und gegebenenfalls unter Verwendung der Domstangenrückhalteeinrichtung wird die mit einem Schierstoff beschichtete Domstange in die Rohrluppe eingeschoben. Ein solcher Mechanismus mit Dornstangenrückhalteeinrichtung ist beispielsweise in der DE 27 42 288 C2 beschrieben. Alternativ sind Lösungen bekannt, in denen die bereits voreingefädelte Dornstange gemeinsam mit dem Walzprodukt in die Walzlinie eingehoben wird.
Wird die Dornstange in der Walzlinie in die Rohrluppe eingefädelt, so ergibt sich der erforderliche axiale Hub der Domstangenrückhalteeinrichtung aus der Walzproduktlänge und der Domstangenlänge. Die Domstangenrückhalteeinrichtung muss in der Hauptzeit des Maschinenzyklus in das Walzprodukt eingefahren werden, was einer höheren Taktfrequenz, somit einer Erhöhung der Produktivität der Anlage entgegensteht. Lösungen, bei denen die Domstange neben der Walzlinie voreingefädelt wird, haben technologische Nachteile, beispielsweise einen Temperaturverlust des Walzprodukts aufgrund einer längeren Kontaktzeit mit der Domstange.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Walzen nahtloser Rohre zu verbessern, insbesondere die Produktivität einer Walzanlage zum Walzen nahtloser Rohre zu erhöhen.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einer Walzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die Vorrichtung dient dem Handhaben von Domstangen in einer Walzanlage zum Walzen nahtloser Rohre. Die Walzanlage umfasst ein Walzwerk, typischerweise mit mehreren in einer Walzrichtung hintereinander angeordneten Walzgerüsten, das zum Auswalzen einer Rohrluppe, hierin auch als „Walzgut“, „Walzprodukt“ oder „Werkstück“ bezeichnet, auf einer solchen Dornstange zu einem Rohr eingerichtet ist. Das Rohr kann beispielsweise aus Stahl oder einem Nichteisenmetall gefertigt werden.
Die Vorrichtung umfasst einen Einstößer, der eingerichtet ist, um eine in einer Walzlinie angeordnete Domstange in Walzrichtung zu bewegen bzw. vorzuschieben, so dass die Dornstange in eine in Walzrichtung vor der Domstange angeordneten Rohrluppe eingeschoben bzw. eingefädelt wird. Der Zustand, in dem die Domstange und die Rohrluppe hintereinander in der Walzlinie angeordnet sind, d.h. die Domstange weder vollständig noch teilweise in die Rohrluppe eingeschoben ist, sei hierin als Grundzustand bezeichnet.
Die Vorrichtung weist ferner eine Rückhalteeinrichtung mit einer entlang der Walzlinie verfahrbaren Fixiereinheit auf, die eingerichtet ist, um die Domstange an einem Angriffspunkt im Bereich des hinteren Endes der Domstange temporär festzuhalten und einen Arbeitshub ausgehend von einer Ausgangsposition in Walzrichtung sowie entgegen der Walzrichtung durchzuführen, wodurch die Domstange in Walzrichtung in das Walzwerk einfahrbar und durch die Rückhalteeinrichtung entgegen der Walzrichtung aus dem Walzwerk herausziehbar ist.
In anderen Worten, die Aufgabe der Rückhalteeinrichtung besteht in erster Linie darin, die Domstange nach dem Transport der Rohrluppe durch das Walzwerk zurückzuhalten und entgegen der Walzrichtung aus dem Walzwerk herauszuziehen. Die Rückhalteeinrichtung kann zumindest teilweise auch den Vorschub der Domstange in das Walzwerk vornehmen oder daran beteiligt sein. Die Rückhalteeinrichtung weist dazu eine Fixiereinheit auf, die eingerichtet ist, um die Domstange am Angriffspunkt temporär festzuhalten bzw. zu fixieren, beispielsweise zu klemmen. Mit den Bezeichnungen „Festhalten“ bzw. „Fixieren“ ist in diesem Zusammenhang nicht gemeint, dass der Transport der Domstange entlang der Walzlinie gestoppt wird, sondern dass zwischen der Domstange und der Fixiereinheit temporär eine feste Verbindung besteht, so dass diese im fixierten Zustand keine Relativbewegung entlang der Walzlinie durchführen. Der Mechanismus zum Fixieren und Lösen der Domstange kann im einfachsten Fall einen Anschlag umfassen, alternativ als Greifer, mittels Klemmbacken oder auf eine andere geeignete Weise realisiert sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich räumliche Bezeichnungen wie „hinten“, „vorn“, „hinteres“, „vorderes“ usw. auf die Walzrichtung beziehen und somit eindeutig bestimmt sind.
Erfindungsgemäß ist die Rückhalteeinrichtung so eingerichtet, dass die Ausgangsposition der Fixiereinheit im Grundzustand zwischen den beiden Enden der Domstange liegt.
In anderen Worten, der Arbeitshub der Fixiereinheit während eines Maschinenzyklus setzt sich nicht länger aus den Längen der Rohrluppe und der Domstange zusammen, sondern ist demgegenüber verkürzt, wodurch eine Reduzierung der Hauptzeit des Maschinenzyklus möglich ist. Während die Ausgangsposition herkömmlich im Bereich des hinteren Endes der Domstange in der Grundstellung liegt, ist die Ausgangsposition gemäß der hierin dargelegten Neuerung in Walzrichtung nach vom verschoben, sie befindet sich zwischen dem vorderen und hinteren Ende der Domstange. Vorzugsweise wird die Fixiereinheit zu keiner Zeit des regulären Walzzyklus hinter die Ausgangsposition zurückgefahren. Die Verkürzung des Arbeitshubs der Rückhalteeinrichtung bzw. deren Fixiereinheit entspricht beispielsweise ungefähr der Länge der Rohrluppe.
Durch eine solche Verkürzung des Arbeitshubs kann die Domstange innerhalb der Nebenzeit des Maschinenzyklus in die Rohrluppe voreingefädelt werden, wodurch eine Verringerung der Taktzeit erzielbar ist, die zur Produktionssteigerung genutzt werden kann. Die Verkürzung des Arbeitshubs der Rückhalteeinrichtung erlaubt zudem eine Minimierung der bewegten Masse, wodurch Antriebsleistungen und dynamische Lasten verringert werden können.
Die Positionierung und Justierung der Fixiereinheit in Abhängigkeit von der Abmessung der Rohrluppe(n) ist einfach und flexibel durchführbar. So lässt sich das System bei kürzeren Rohrluppen zur weiteren Reduzierung der Zykluszeit problemlos vorpositionieren.
Die Prozessschritte Einlegen der Dornstange und Einlegen der Rohrluppe in die Walzlinie können gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden, wodurch eine weitere Verkürzung der Taktzeit des Maschinenzyklus erzielbar ist. Das Entnehmen der zurückgezogenen Dornstange und das Einlegen einer neuen Rohrluppe können entlang des kürzest möglichen Wegs, unmittelbar hintereinander erfolgen. Eine diesbezüglich eingerichtete Übergabeeinrichtung kann hierfür vorpositioniert im kürzest möglichen Abstand installiert sein.
Indem die Dornstange in der Walzlinie in die Rohrluppe eingefädelt wird, kann ein etwaiger Temperaturverlust im Walzgut minimiert werden. Gleichzeitig erfolgt eine geringere Erwärmung der Dornstange(n), wodurch sich wiederum die Anzahl der im Umlauf befindlichen Domstangen minimieren lässt.
Vorzugsweise ist die Rückhalteeinrichtung ferner so eingerichtet, dass der Arbeitshub der Fixiereinheit kleiner ist als die axiale Gesamtlänge aus Dornstange und Rohrluppe. Der Arbeitshub kann im Wesentlichen auf die Länge der Rohrluppe reduziert werden, wodurch die Taktzeit eines Maschinenzyklus minimiert werden kann.
Vorzugsweise ist der Angriffspunkt der Dornstange als Angel ausgeführt, wobei diese beispielsweise eine lokale Angel, Verdickung, Aussparung oder Eindrehung (im Weiteren allgemein als „Angel“ bezeichnet) umfasst. So weist die Dornstange am Angriffspunkt etwa einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser auf, wobei die Fixiereinheit in diesem Fall eingerichtet ist, um in Angel einzugreifen. Auf diese Weise lässt sich die temporäre Fixierung zwischen Dornstange und Fixiereinheit maschinenbaulich einfach und zuverlässig realisieren. Die Fixiereinheit kann hierbei beispielsweise aktiv durch Klemmen in die Angel eingreifen oder passiv in die Angel einkuppeln und/oder anschlagen.
Vorzugsweise ist die Rückhalteeinrichtung so eingerichtet, dass die Fixiereinheit im Grundzustand von der Domstange gelöst ist, so dass die ausgehend vom Grundzustand von dem Einstößer in Walzrichtung vorzuschiebende Dornstange relativ zur Fixiereinheit beweglich bzw. verschiebbar ist. Die Dornstange legt in diesem Fall somit ausgehend vom Grundzustand eine gewisse Wegstrecke in Walzrichtung zurück, bis deren Angriffspunkt die Fixiereinheit erreicht. Die Fixiereinheit kann hierbei die Dornstange führen, bis es zur Fixierung relativ zueinander kommt.
Während die Dornstange relativ zur Fixiereinheit in Walzrichtung vorgeschoben wird, muss die Fixiereinheit jedoch nicht stationär an Ort und Stelle verbleiben. Vielmehr ist die Rückhalteeinrichtung vorzugsweise so eingerichtet, dass während des Vorschubs des Einstößers in Walzrichtung die Fixiereinheit mit geringerer Geschwindigkeit (relativ zur Domstange) bewegt oder beschleunigt wird (ebenfalls in Walzrichtung), um die Geschwindigkeit der Fixiereinheit und die Geschwindigkeit der Domstange zumindest teilweise anzugleichen. Eine solche Geschwindigkeitsangleichung bzw. Synchronisation der Bewegungen kann zu einer weiteren Verkürzung der Taktzeit des Maschinenzyklus beitragen und die mechanische Belastung auf die beteiligten Komponenten verringern. Die Fixiereinheit kann hierbei während des Vorschubs der Domstange zunächst eine gewisse Zeit an der Ausgangsposition verbleiben, bevor sie in Walzrichtung beschleunigt wird. Vorzugsweise ist die Rückhalteeinrichtung so eingerichtet, dass die Fixiereinheit automatisch mit dem Angriffspunkt bzw. der Verjüngung in Eingriff kommt, wenn der Angriffspunkt der Dornstange durch den Vorschub mittels des Einstößers die Position der Fixiereinheit erreicht. Diese Eingriffsposition kann die Ausgangsposition der Fixiereinheit sein oder, sofern eine Geschwindigkeitsangleichung vorgenommen wird, in Walzrichtung stromabwärts davon liegen.
Vorzugsweise weist die Rückhalteeinrichtung einen parallel zur Walzlinie verfahrbaren Schlitten auf, an dem die Fixiereinheit angeordnet ist. Die Rückhalteeinrichtung kann ferner einen Elektromotor mit einem Ritzel/Zahnstangen-Mechanismus aufweist, worüber der Schlitten angetrieben wird. Der Schlitten sowie die Zahnstange befinden sich vorzugsweise neben der Walzlinie. Die Rückhalteeinrichtung ist in diesem Fall so konstruiert, dass der Installationsraum auf der Walzlinie zugänglich bleibt, so dass die Dornstange in die Walzlinie eingelegt und herausgenommen werden kann, ohne dass die Fixiereinheit zur Fixierung der Dornstange vom hinteren Ende der Domstange eingefahren werden muss.
Vorzugsweise ist eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, um die Dornstange während der Vorwärtsfahrt bis zur Übergabe an die Rückhalteeinrichtung kraftschlüssig mit dem Einstößer zu fixieren, wobei die Verbindungsvorrichtung vorzugsweise an dem Einstößer montiert ist. Auf diese Weise kann eine sichere und zuverlässige Übergabe der Dornstange auch bei hohen Maschinengeschwindigkeiten realisiert werden.
Vorzugsweise sind die Rückhalteeinrichtung und die Dornstange eingerichtet, um nach erfolgter Übergabe formschlüssig miteinander gekoppelt zu werden und in diskret oder stufenlos einstellbaren Endlagen der Rückhalteeinrichtung mechanisch entkoppelt werden. Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Walzanlage gelöst, die ein Walzwerk mit einem oder mehreren Walzgerüsten zum Walzen nahtloser Rohre und eine Vorrichtung zum Handhaben von Dornstangen gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten aufweist.
Das Walzwerk ist als Längswalzwerk konzipiert, beispielsweise mit drei bis acht, vorzugsweise fünf bis sechs, Walzgerüsten und mit zwei bis vier, vorzugsweise drei Arbeitswalzen je Gerüst, von denen mindestens eine Walze angetrieben ist, vorzugsweise alle Walzen angetrieben sind. Unter die Bezeichnung „Längswalzwerk“ fallen Elongierwalzwerke aller Art wie etwa Kontiwalzwerke, MPM sowie Stoßbänke.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung zum Handhaben von Dornstangen beschrieben wurden, gelten analog für die Walzanlage.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Walzen nahtloser Rohre mit einer Walzanlage gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Einsetzen einer Rohrluppe und einer Domstange in die Walzlinie, so dass sich die Domstange vor dem Einstößer, die Rohrluppe vor der Domstange und das erste Walzgerüst des Walzwerks vor der Rohrluppe befindet, in Walzrichtung gesehen, wodurch sich die Domstange im Grundzustand befindet; Positionieren der Fixiereinheit der Rückhalteeinrichtung an der Ausgangsposition, die sich zwischen den beiden Enden der Domstange befindet, wobei die Fixiereinheit so von der Domstange gelöst ist, dass die Domstange entlang der Walzlinie relativ zur Fixiereinheit beweglich ist; Bewegen des Einstößers in Walzrichtung, wodurch der Einstößer die Domstange vor- und in die Rohrluppe einschiebt, wobei eine Relativverschiebung zwischen der Fixiereinheit und der Domstange stattfindet; Festhalten der Domstange durch die Fixiereinheit, wenn der Angriffspunkt der Domstange die Position der Fixiereinheit erreicht, so dass anschließend keine Relativbewegung zwischen der Fixiereinheit und der Domstange stattfindet; Transportieren der Rohrluppe mit eingeschobener Domstange durch das Walzwerk, so dass die Rohrluppe auf der Dornstange zum Rohr ausgewalzt wird; und anschließend, Zurückziehen der Dornstange aus dem Walzwerk entgegen der Walzrichtung durch die Rückhalteeinrichtung.
Die Auflistung der Verfahrensschritte gibt nicht notwendigerweise eine Ordnung oder zeitliche Reihenfolge vor. So können beispielsweise das Einsetzen der Rohrluppe und Dornstange in die Walzlinie sowie die Positionierung der Fixiereinheit nacheinander, gleichzeitig oder zeitlich überlappend erfolgen.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung zum Handhaben von Domstangen sowie die Walzanlage beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
Vorzugsweise erfolgt die Übergabe der Domstange vom Einstößer an die Rückhaltevorrichtung dynamisch während der Vorwärtsbewegung, wobei die Geschwindigkeiten der beiden Einrichtungen zueinander während der Übergabe synchronisiert sind.
Vorzugsweise werden die Rohrluppe und/oder die Domstange quer zur Walzrichtung, d.h. quer zur Axialrichtung der Rohrluppe/Dornstange, in die Walzlinie eingesetzt, wodurch die Beladung der Walzlinie schnellstmöglich vorgenommen werden kann. Dies gilt gleichermaßen für die Entnahme der im Walzzyklus verwendeten Domstange aus der Walzlinie.
Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen während des Vorschubs der Domstange in Walzrichtung durch den Einstößer die Fixiereinheit mit geringerer Geschwindigkeit (relativ zur Domstange) bewegt oder beschleunigt, um die Geschwindigkeit der Fixiereinheit und die Geschwindigkeit der Domstange in Walzrichtung zumindest teilweise anzugleichen. Die Fixiereinheit kann hierbei während des Vorschubs der Domstange durch den Einstößer zunächst eine gewisse Zeit an der Ausgangsposition verbleiben, bevor sie in Walzrichtung beschleunigt wird.
Vorzugsweise hält die Fixiereinheit die Dornstange aus den oben genannten Gründen fest, indem die Fixiereinheit in eine Verjüngung am Angriffspunkt der Domstange eingreift oder anschlägt.
Vorzugsweise wird im Anschluss an das Zurückziehen der Dornstange aus dem Walzwerk eine Dornstangenübergabe durchgeführt, indem die Befestigung zwischen Fixiereinheit und Dornstange gelöst und die Dornstange quer zur Walzlinie ausgeworfen wird, wobei der Auswurf vorzugsweise an einer Position erfolgt, die sich vom Grundzustand unterscheidet. Die Dornstange wird normalerweise an einer Position ausgeworfen, die näher am Walzwerk liegt als ihre Position im Grundzustand.
Vorzugsweise wird die Rohrluppe von einer separaten, angetriebenen Walze, auch als „Pinch Roll“ bezeichnet, in das Walzwerk getrieben.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Walzanlage zum Walzen nahtloser Rohre mit einer Vorrichtung zum Handhaben von Domstangen und einem Walzwerk;
Figur 2 zeigt eine Abfolge von Zuständen, welche die Walzanlage gemäß Figur 1 während eines Maschinenzyklus einnimmt;
Figur 3 zeigt eine auf einem Einstößer montierte Verbindungsvorrichtung, welche die Domstange während der Vorwärtsfahrt bis zur Übergabe an eine Rückhalteeinrichtung mit dem Einstößer fixiert.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
Die Figur 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Walzanlage 1 zum Walzen einer Rohrluppe 2, hierin auch als „Walzgut“, „Walzprodukt“ oder „Werkstück“ bezeichnet, zu einem Rohr 2‘ (vgl. Figur 2h), wobei die Walzanlage 1 eine Vorrichtung 10 zum Handhaben von Domstangen 3 und ein Walzwerk 20 umfasst.
Das Walzwerk 20 weist mehrere entlang einer Walzrichtung R hintereinander angeordnete Walzgerüste 21 auf, durch welche die Rohrluppe 2 gemeinsam mit einer eingefädelten Domstange 3 entlang einer Walzlinie L hindurchtransportiert und plastisch verformt wird, indem die Rohrluppe 2 auf der Domstange 3 zum Rohr 2‘ ausgewalzt wird. Das Walzwerk 20 ist vorzugsweise als Längswalzwerk konzipiert, beispielsweise mit drei bis acht, vorzugsweise fünf bis sechs, Walzgerüsten 21 und mit zwei bis vier, vorzugsweise drei Arbeitswalzen je Gerüst, von denen mindestens eine Walze angetrieben ist, vorzugsweise alle Walzen angetrieben sind. Unter die Bezeichnung „Längswalzwerk“ fallen Elongierwalzwerke aller Art wie etwa Kontiwalzwerke, MPM sowie Stoßbänke. Die Walzgerüste 21 umfassen die oben genannten Arbeitswalzen, deren Aufbau in den Figuren nicht näher dargestellt ist, welche die gewünschte Umformung des Werkstücks durchführen. Durch zwei bis vier, vorzugsweise drei gleichmäßig um das Walzgut bzw. die Walzmitte angeordnete Arbeitswalzen ein Längsvorschub des Werkstücks 2 bewirkt.
Im Prozessstadium der Figur 1 befinden sich sowohl die Rohrluppe 2 als auch die Domstange 3 bereits in der Walzlinie L vor dem Walzwerk 20. Die Rohrluppe 2 und die Domstange 3 wurden zuvor durch einen Quertransport entsprechend positioniert. Die Rohrluppe 2 befindet sich unmittelbar vor dem ersten Walzgerüst 21 , vorzugsweise an einer Bündiglinie vor dem Walzwerk 20. Hinter der Rohrluppe 2 ist die Domstange 3 koaxial positioniert. Die Domstange 3 umfasst am vorderen Ende 3a einen abgerundeten oder leicht konisch zulaufenden Werkzeugkopf, um das Einfädeln der Domstange 3 in die Rohrluppe 2 zu erleichtern. Im Bereich des hinteren Endes 3b weist die Domstange 3 einen Angriffspunkt 3c zur Fixierung durch die nachstehend beschriebene Rückhalteeinrichtung 12 auf. Der Angriffspunkt 3c ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Verjüngung ausgebildet, er ist darauf jedoch nicht beschränkt.
Die Vorrichtung 10 zum Handhaben der Domstange 3 umfasst einen ebenfalls in der Walzlinie L, hinter der Domstange 3 angeordneten Einstößer 11 und eine in den Figuren nicht gezeigte Einrichtung zum aktiven Vorschieben des Einstößers 11 in Walzrichtung R. Zwischen der Domstange 3 und dem Einstößer 11 befindet sich im Grundzustand der Figur 1 gegebenenfalls ein kleiner Sicherheitsabstand, um den Quertransport der Domstange 3 in die Walzlinie L nicht zu behindern. Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Rückhalteeinrichtung 12 auf, deren Aufgabe in erster Linie darin besteht, die Domstange 3 nach dem Transport der Rohrluppe 2 durch das Walzwerk 20 zurückzuhalten und entgegen der Walzrichtung R aus dem Walzwerk 20 herauszuziehen. Die Rückhalteeinrichtung 12 kann zumindest teilweise auch den Vorschub der Dornstange 3 in das Walzwerk 20 vornehmen oder daran beteiligt sein.
Die Rückhalteeinrichtung 12 weist dazu eine Fixiereinheit 12a auf, die eingerichtet ist, um die Domstange 3 am Angriffspunkt 3c temporär zu fixieren, beispielsweise zu klemmen. Der Mechanismus zum Fixieren und Lösen der Domstange 3 kann im einfachsten Fall einen Anschlag umfassen, alternativ als Greifer, mittels Klemmbacken oder auf eine andere geeignete Weise realisiert sein. Die Fixiereinheit 12a ist entlang der Walzlinie L über einen Schlitten 12b verfahrbar eingerichtet. Der Schlitten 12b wird vorzugsweise über einen Elektromotor mit einem Ritzel/Zahnstangen-Mechanismus angetrieben, von welchem die Zahnstange 12c in den Figuren schematisch gezeigt ist. Allerdings ist der Aktuator zum Verfahren des Schlittens 12b nicht auf einen elektromotorischen Ritzel/Zahnstangen-Mechanismus beschränkt. So kann die Rückhalteeinrichtung 12 alternativ beispielsweise hydraulisch oder mittels eines Linearmotors betätigt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Rückhalteeinrichtung 12 mit einer auf dem Einstößer 11 montierten Verbindungsvorrichtung 40 ist in der Figur 3 gezeigt. Mittels der Verbindungsvorrichtung 40 wird die Domstange 3 während der Vorwärtsfahrt bis zur Übergabe an die Rückhalteeinrichtung 12 kraftschlüssig mit dem Einstößer 11 fixiert.
Im Weiteren wird der Prozessablauf der Walzanlage 1 für einen Maschinenzyklus mit Bezug auf die Figur 2 beschrieben. Hierbei ist die Figur 2 in Abschnitte a) bis n) unterteilt, die jeweils einen Zustand der Walzanlag 1 in zeitlicher Abfolge während des Maschinenzyklus zeigen. Die Bezugszeichen sind in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber teilweise weggelassen.
Ausgangspunkt sei der in der Figur 2a) dargestellte Grundzustand (stimmt mit dem der Figur 1 überein), in dem die Rohrluppe 2 und die Domstange 3 mittels eines Quertransports (in der Figur nicht dargestellt), hierin auch als Domstangenübergabehub bezeichnet, vor dem Walzwerk 20 in die Walzlinie L eingesetzt wurden. Die Fixiereinheit 12a befindet sich an einer Ausgangsposition XA in einem zur Domstange 3 gelösten Zustand, so dass die Domstange 3 in Walzrichtung R relativ zur Fixiereinheit 12a frei beweglich ist. Die Ausgangsposition XA liegt im Grundzustand der Figur 2a) zwischen den beiden Enden der Domstange 3, vorzugsweise in der vorderen Hälfte der Domstange 3.
Ausgehend vom Grundzustand der Figur 2a) wird der Einstößer 11 in Walzrichtung R bewegt, wodurch der Einstößer 11 die Domstange 3 vorschiebt und in die Rohrluppe 2 einfädelt, vgl. Figur 2b). Die Fixiereinheit 12a ist geöffnet, um einen Vorschub von Einstößer 11 und Domstange 3 zu ermöglichen.
Während des Vorschubs der Domstange 3 verbleibt die Fixiereinheit 12a zunächst an der Ausgangsposition XA und wird anschließend in Walzrichtung R beschleunigt, um eine Geschwindigkeitsangleichung zwischen Domstange 3 und Fixiereinheit 12a zu erreichen, wie es in der Figur 2c) gezeigt ist. Dieser Hub ist hierin auch als Domstangensynchronisationshub bezeichnet. Während des Domstangensynchronisationshubs erfolgt somit eine Relativbewegung zwischen der Domstange 3 und der Fixiereinheit 12a, und der Angriffspunkt 3c befindet sich noch nicht unmittelbar an der Position der Fixiereinheit 12a. Hierbei kann eine vollständige oder teilweise Geschwindigkeitsangleichung angestrebt werden.
Erreicht der Angriffspunkt 3c der Domstange 3 die Position der Fixiereinheit 12a, so gelangt die Fixiereinheit 12a entlang eines Domstangenklemmhubs mit dem Angriffspunkt 3c in Eingriff bzw. schließt, wie in der Figur 2d) gezeigt. Gleichzeitig durchdringt die Dornstange 3 die Rohrluppe 2 vollständig und gelangt am kopfseitigen Ende 3a in das Walzwerk 20.
Nach Abschluss des Dornstangenklemmhubs wird die synchrone Bewegung zwischen dem Einstößer 11 und der Dornstange 3 aufgehoben, der weitere Vorschub der Dornstange 3 in Walzrichtung R, hierin als Domstangenvorlagehub bezeichnet, wird von der Rückhalteeinrichtung 12 und/oder vom Walzwerk 20 übernommen, der Einstößer 11 stoppt, wodurch sich die Domstange 3 und der Einstößer 11 voneinander trennen, vgl. Figur 2e). Gleichzeitig beschleunigt die Rohrluppe 2 in einem Rohrluppe-Beschleunigungshub in Richtung des ersten Walzgerüsts 21 , wobei die Domstange 3 die Rohrluppe 2 vollständig durchdrungen hat und am vorderen Ende 3a in das Walzwerk 20 gelangt.
Die Figur 2f) zeigt den Walzbeginn-Hub. Die Rohrluppe 2 dringt in das erste Walzgerüst 21 des Walzwerks 20 ein. Gleichzeitig wird der Einstößer 11 in seine Ausgangsposition zurückgefahren, wodurch er für den nächsten Maschinenzyklus bereitsteht.
Die Figur 2g) zeigt einen Zustand während des Walzens der Rohrluppe 2, in dem die Rohrluppe 2 bis zum letzten Walzgerüst 21 des Walzwerks vorgeschoben ist, und die Figur 2h) zeigt einen Zustand, in dem die Rohrluppe 2 das letzte Walzgerüst 21 des Walzwerks 20 verlassen hat und vollständig auf der Domstange 3 zum Rohr 2‘ ausgewalzt ist. Die Domstange 3 hat einen vollständigen Hub, hierin auch als Dornstangenhub-Walzende bezeichnet, ausgeführt.
Anschließend wird die Domstange 3 durch die Rückhalteeinrichtung 12 entgegen der Walzrichtung R aus dem Walzwerk 20 heraus und in eine Auswurfposition zurückgefahren, vgl. Figur 2i). Anschließend erfolgt der Domstangenübergabehub, indem die Fixierung der Domstange 3 durch die Fixiereinheit 12a gelöst bzw. entklemmt wird, vgl. Figur 2k), und anschließend quer zur Walzlinie L ausgeworfen wird, wie in der Figur 2I) gezeigt. Danach werden eine neue Rohrluppe 2 und eine neue Domstange 3 in die Walzlinie L eingelegt, vgl. Figuren 2m) und 2n). Das Einlegen der Rohrluppe 2 und der Domstange 3 im Rahmen des Domstangenübergabehubs kann nacheinander, gleichzeitig oder zeitlich überlappend erfolgen.
Der vorstehend beschriebene Prozessablauf kann von einer Steuerung 30 durchgeführt werden, die in der Figur 1 schematisch dargestellt ist. Die Kommunikationswege mit entsprechenden Aktuatoren, Sensoren und dergleichen sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
Die Steuerung 30 kann eine separate elektronische Baueinheit bilden, mit einer Maschinensteuerung, Anlagensteuerung oder dergleichen kommunizieren oder Bestandteil davon sein. Die Kommunikation zwischen den elektronischen Komponenten kann analog oder digital, drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Steuerung 30 kann Bestandteil internetbasierter und/oder cloudbasierter Anwendungen oder auf andere Weise implementiert sein, sowie gegebenenfalls auf Datenbanken zugreifen.
Die Rückhalteeinrichtung 12 ist so konstruiert, dass der Installationsraum im Bereich der Walzlinie L zugänglich bleibt, so dass die Domstange 3 in die Walzlinie L eingelegt und herausgenommen werden kann, ohne dass die Fixiereinheit 12a zur Fixierung der Domstange 3 vom hinteren Ende der Domstange 3 eingefahren werden muss. In anderen Worten, der Arbeitshub der Fixiereinheit 12a während eines Maschinenzyklus setzt sich nicht länger aus den Längen der Rohrluppe 2 und der Domstange 3 zusammen, sondern ist demgegenüber verkürzt, wodurch eine Reduzierung der Hauptzeit des Maschinenzyklus möglich ist. Während die Ausgangsposition XA herkömmlich im Bereich des hinteren Endes 3b der Domstange 3 in der Grundstellung liegt, ist die Ausgangsposition XA gemäß der hierin dargelegten Neuerung in Walzrichtung R nach vorn verschoben, sie befindet sich zwischen dem vorderen und hinteren Ende 3a, 3b der Dornstange 3. Die Verkürzung des Arbeitshubs der Rückhalteeinrichtung 12 bzw. deren Fixiereinheit 12a entspricht beispielsweise ungefähr der Länge der Rohrluppe 2.
Durch eine solche Verkürzung des Arbeitshubs kann die Domstange 3 innerhalb der Nebenzeit des Maschinenzyklus in die Rohrluppe 2 voreingefädelt werden, wodurch eine Verringerung der Taktzeit erzielbar ist, die zur Produktionssteigerung genutzt werden kann.
Die Verkürzung des Arbeitshubs der Rückhalteeinrichtung 12 erlaubt zudem eine Minimierung der bewegten Masse, wodurch Antriebsleistungen und dynamische Lasten verringert werden können. Die Kopplung der Rückhalteeinrichtung 12 mit der Domstange 3 im Domstangensynchronisationshub trägt zu einer weiteren Verkürzung der Taktzeit des Maschinenzyklus bei. Die Positionierung und Justierung der Fixiereinheit 12a in Abhängigkeit von der Abmessung der Rohrluppe(n) 2 ist einfach und flexibel durchführbar. So lässt sich das System bei kürzeren Rohrluppen 2 zur weiteren Reduzierung der Zykluszeit problemlos vorpositionieren. Die Prozessschritte Einlegen der Domstange 3 und Einlegen der Rohrluppe 2 in die Walzlinie L können gleichzeitig durchgeführt werden, wodurch eine weitere Verkürzung der Taktzeit des Maschinenzyklus erzielbar ist. Das Entnehmen der zurückgezogenen Domstange 3 und das Einlegen einer neuen Rohrluppe 2 können entlang des kürzest möglichen Wegs, unmittelbar hintereinander erfolgen. Eine diesbezüglich eingerichtete Übergabeeinrichtung kann hierfür vorpositioniert im kürzest möglichen Abstand installiert sein.
Indem die Domstange 3 in der Walzlinie L in die Rohrluppe 2 eingefädelt wird, kann ein etwaiger Temperaturverlust im Walzgut minimiert werden. Gleichzeitig erfolgt eine geringere Erwärmung der Dornstange(n) 3, wodurch sich wiederum die Anzahl der im Umlauf befindlichen Domstangen 3 minimieren lässt. Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Walzanlage
2 Rohrluppe
2‘ Ausgewalztes Rohr
3 Domstange
3a Vorderes Ende der Domstange
3b Hinteres Ende der Domstange
3c Angriffspunkt
10 Vorrichtung zum Handhaben von Domstangen
11 Einstößer
12 Rückhalteeinrichtung
12a Fixiereinheit
12b Schlitten
12c Zahnstange
20 Walzwerk
21 Walzgerüst
30 Steuerung
40 Verbindungsvorrichtung
L Walzlinie
R Förderrichtung/Walzrichtung
XA Ausgangsposition

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Handhaben von Dornstangen (3) in einer Walzanlage (1 ) mit einem Walzwerk (20) zum Walzen nahtloser Rohre (2‘), wobei die Vorrichtung (10) aufweist: einen Einstößer (11), der eingerichtet ist, um eine in einer Walzlinie (L) angeordnete Dornstange (3) in einer Walzrichtung (R) zu bewegen, so dass die Domstange (3) ausgehend von einem Grundzustand in eine in Walzrichtung (R) vor der Dornstange (3) angeordneten Rohrluppe (2) einschiebbar ist; eine Rückhalteeinrichtung (12) mit einer entlang der Walzlinie (L) verfahrbaren Fixiereinheit (12a), die eingerichtet ist, um die Dornstange (3) an einem Angriffspunkt (3c) im Bereich des hinteren Endes (3b) der Domstange (3) temporär festzuhalten und einen Arbeitshub ausgehend von einer Ausgangsposition (XA) in Walzrichtung (R) sowie entgegen der Walzrichtung (R) durchzuführen, wodurch die Domstange (3) in Walzrichtung (R) in das Walzwerk (20) einfahrbar und durch die Rückhalteeinrichtung (12) entgegen der Walzrichtung (R) aus dem Walzwerk (20) herausziehbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) so eingerichtet ist, dass die Ausgangsposition (XA) der Fixiereinheit (12a) im Grundzustand zwischen den beiden Enden (3a, 3b) der Domstange (3) liegt.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) so eingerichtet ist, dass der Arbeitshub der Fixiereinheit (12a) kleiner ist als die axiale Gesamtlänge aus Domstange (3) und Rohrluppe (2), vorzugsweise im Wesentlichen der Länge der Rohrluppe (2) entspricht.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt (3c) der Dornstange (3) als Angel ausgeführt und die Fixiereinheit (12a) eingerichtet ist, um in die Angel einzugreifen und/oder an der Angel anzuschlagen, wobei die Angel vorzugsweise eine lokale Verdickung, Aussparung und/oder Eindrehung umfasst.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) so eingerichtet ist, dass die Fixiereinheit (12a) im Grundzustand von der Domstange (3) gelöst ist, so dass die ausgehend vom Grundzustand von dem Einstößer (11 ) in Walzrichtung (R) vorzuschiebende Dornstange (3) relativ zur Fixiereinheit (12a) beweglich ist.
5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) so eingerichtet ist, dass während des Vorschubs des Einstößers (11 ) in Walzrichtung (R) die Fixiereinheit (12a) mit relativ zur Domstange (3) geringerer Geschwindigkeit vorgeschoben oder beschleunigt wird, um die Geschwindigkeit der Fixiereinheit (12a) und die Geschwindigkeit der Domstange (3) in Walzrichtung (R) zumindest teilweise anzugleichen.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) so eingerichtet ist, dass die Fixiereinheit (12a) mit dem Angriffspunkt (3c) in Eingriff kommt, wenn der Angriffspunkt (3c) der Domstange (3) durch den Vorschub mittels des Einstößers (11 ) die Position der Fixiereinheit (12a) erreicht.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) einen parallel zur Walzlinie (L) verfahrbaren Schlitten (12b) aufweist, an dem die Fixiereinheit (12a) angeordnet ist, wobei die Rückhalteeinrichtung (12) vorzugsweise einen Elektromotor mit einem Ritzel/Zahnstangen-Mechanismus (12c) aufweist, worüber der Schlitten (12b) angetrieben wird.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsvorrichtung (40) vorgesehen ist, die eingerichtet ist, um die Domstange (3) während einer Vorwärtsfahrt bis zur Übergabe an die Rückhalteeinrichtung (12) kraftschlüssig mit dem Einstößer (11 ) zu fixieren, wobei die Verbindungsvorrichtung (40) vorzugsweise an dem Einstößer (11 ) montiert ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (12) und die Domstange (3) eingerichtet sind, um nach erfolgter Übergabe formschlüssig mit einander gekoppelt zu werden und in diskret oder stufenlos einstellbaren Endlagen der Rückhalteeinrichtung (12) mechanisch entkoppelt werden.
10. Walzanlage (1) mit einem ein oder mehrere Walzgerüste (21 ) umfassenden Walzwerk (20) zum Walzen nahtloser Rohre (2‘) und einer Vorrichtung (10) zum Handhaben von Domstangen (3) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Walzwerk (20) als Längswalzwerk ausgeführt ist.
11. Walzanlage (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzwerk (20) als Längswalzwerk mit drei bis acht, vorzugsweise fünf bis sechs, Walzgerüsten (21 ) und mit zwei bis vier, vorzugsweise drei, Arbeitswalzen je Walgerüst (21 ) ausgeführt ist, wobei von den Arbeitswalzen zumindest eine angetrieben ist, vorzugsweise alle angetrieben sind.
12. Verfahren zum Walzen nahtloser Rohre (2‘) mit einer Walzanlage (1 ) nach Anspruch 10 oder 11 , wobei das Verfahren aufweist: Einsetzen einer Rohrluppe (2) und einer Domstange (3) in die Walzlinie (L), so dass sich die Dornstange (3) in Walzrichtung (R) vor dem Einstößer (11), die Rohrluppe (2) vor der Dornstange (3) und das erste Walzgerüst (21 ) des Walzwerks (20) vor der Rohrluppe (2) befindet, wodurch sich die Domstange (3) im Grundzustand befindet;
Positionieren der Fixiereinheit (12a) der Rückhalteeinrichtung (12) an der Ausgangsposition (XA), die sich zwischen den beiden Enden (3a, 3b) der Domstange (3) befindet, wobei die Fixiereinheit (12a) so von der Domstange (3) gelöst ist, dass die Domstange (3) entlang der Walzlinie (L) relativ zur Fixiereinheit (12a) beweglich ist;
Bewegen des Einstößers (11 ) in Walzrichtung (R), wodurch der Einstößer (11 ) die Domstange (3) vor- und in die Rohrluppe (2) einschiebt, wobei eine Relativverschiebung zwischen der Fixiereinheit (12a) und der Domstange (3) stattfindet;
Festhalten der Domstange (3) durch die Fixiereinheit (12a), wenn der Angriffspunkt (3c) der Domstange (3) die Position der Fixiereinheit (12a) erreicht, so dass anschließend keine Relativbewegung zwischen der Fixiereinheit (12a) und der Domstange (3) stattfindet;
Transportieren der Rohrluppe (2) mit eingeschobener Domstange (3) durch das Walzwerk (20), so dass die Rohrluppe (2) auf der Domstange (3) zum Rohr (2‘) ausgewalzt wird; und anschließend, Zurückziehen der Domstange (3) aus dem Walzwerk (20) entgegen der Walzrichtung (R) durch die Rückhalteeinrichtung (12). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabe der Domstange (3) vom Einstößer (11 ) an die Rückhalteeinrichtung (12) dynamisch während einer Vorwärtsbewegung geschieht, wobei die Geschwindigkeiten der Dornstange (3) und der Rückhalteeinrichtung (12) während der Übergabe synchronisiert sind. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrluppe (2) und/oder die Dornstange (3) quer zur Walzrichtung (R) in die Walzlinie (L) eingesetzt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Vorschubs der Dornstange (3) in Walzrichtung (R) durch den Einstößer (11 ) die Fixiereinheit (12a) mit relativ zur Dornstange (3) geringerer Geschwindigkeit vorgeschoben oder beschleunigt wird, um die Geschwindigkeit der Fixiereinheit (12a) und die Geschwindigkeit der Domstange (3) in Walzrichtung (R) teilweise oder vollständig anzugleichen. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinheit (12a) während des Vorschubs der Domstange (3) in Walzrichtung (R) durch den Einstößer (11 ) zunächst an der Ausgangsposition (XA) verbleibt, bevor sie in Walzrichtung (R) beschleunigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinheit (12a) die Domstange (3) festhält, indem die Fixiereinheit (12a) in eine Verjüngung am Angriffspunkt (3c) der Domstange (3) eingreift oder anschlägt. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Zurückziehen der Domstange (3) aus dem Walzwerk (20) eine Domstangenübergabe durchgeführt wird, indem die Befestigung zwischen Fixiereinheit (12a) und Domstange (3) gelöst und die Dornstange (3) quer zur Walzlinie (L) ausgeworfen wird, wobei der Auswurf vorzugsweise an einer Position erfolgt, die sich vom Grundzustand unterscheidet. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrluppe (2) von einer separaten, angetriebenen Walze in das Walzwerk (20) getrieben wird.
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