WO2017167750A1 - Kaltpilgerwalzanlage und verfahren zum herstellen eines rohres - Google Patents

Kaltpilgerwalzanlage und verfahren zum herstellen eines rohres Download PDF

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WO2017167750A1
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billet
mandrel
feed
chuck
rolling mill
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PCT/EP2017/057312
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Christofer HEDVALL
Udo RAUFFMANN
Thomas FROBÖSE
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Sandvik Materials Technology Deutschland Gmbh
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    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
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    • B21B2015/0064—Uncoiling the rolled product

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 reversing point in a feed direction of the billet and a feed direction of the billet
  • Moving the rear turning point is 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, wherein the rolling mandrel of a Mandrel is supported at 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 tension slide with a feed chuck attached thereto for receiving the billet, wherein the feed tension slide is reciprocable in a direction
  • 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:
  • 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 rolls At the front in the direction of advance of the doll Point of reversal of the roll stand, which is also referred to as Eilauftot Vietnamese, the rolls reach an angular position in which the billet can be accommodated in the so-called inlet pockets of the rolls and between the rolls.
  • 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 pair of rolls moves a distance L from the front reversal point to the rearward reversing point of the rolling stand, also referred to as the discharge dead center, and extends the billet over the rolling mandrel held inside the billet.
  • the rollers and the rolling mandrel are calibrated so that the gap between the roller and rolling mandrel in the area of the working caliber of the rollers steadily decreases from the wall thickness of the billet to the wall thickness of the finished rolled tube.
  • the outer diameter defined by the rolls decreases from the outer diameter of the billet to the outer diameter of the finished pipe and the inner diameter defined by the roll mandrel decreases from the inner diameter of the billet to the inner diameter of the 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. Arriving 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 which are significantly smaller than the distance of the roll stand 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 are achieved.
  • the billet undergoes an incremental feed, intermittent rotation about its axis.
  • the rotation of the billet takes place at both reversal points of the mill stand, i. then when the billet is released from the inlet and outlet pockets of the rolls, instead.
  • 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.
  • a manufacture of one-piece pipes with a length of more than 150 m in a cold pilger rolling mill requires a cold forming of billets whose length exceeds the length of Luppen, which can be rolled with conventional equipment, significantly exceeds.
  • 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 Luppe 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 Roll mandrel is supported by a mandrel at 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 tension slide with a feed chuck attached thereto in which the feed tension slide is reciprocable in
  • the unwinding device has a straightening device which, during the operation of the device, directs the wound, ie curved, slug, ie straightens it.
  • a straightening device is a straightening machine, in particular a roll or skew rolling straightening machine.
  • 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. In a further embodiment, 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 forward mandrel abutment is at least 30 meters apart from the feed chuck as measured with the feed chuck at its rear reversal point.
  • 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 and rolled with the cold pilger rolling mill according to the invention.
  • 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 100 83, 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 receive a billet having a weight in a range of between 100 kg / m and can feed 150 kg / m.
  • the feed tension slide 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 take-up device also makes it possible to pick up the finished tube that has emerged from the cold pilger rolling mill and to bend it in such a way that it can be wound up 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 take-up device is that the flexure and the first axis are pivotally mounted about a second axis.
  • the winding device can pivot a movement, which the tube or the billet during rolling by the feed driven carriage performs, understand and the tube can be wound up without twisting. Without 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 about which the bending device and the first axis are pivotably received on the holding frame, is parallel to the axis of symmetry of the finished outgoing from the rolling mill tube. In one embodiment, 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 takes up the chute pivotable about its longitudinal axis
  • the cold pilger rolling mill also has a control which is set to operate the chuck during operation of the take-up chuck Bending device and the first axis of the winding pivoted synchronously with the same angular velocity.
  • the bending device is accommodated on the holding frame so as to be able to be pivoted about the second axis by a motor.
  • the "electronic wave" between the feed tension slide and the take-up device allows almost torsion-free winding of the finished tube.
  • 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.
  • 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 form the billet entering into an embodiment of the cold pilger rolling mill discussed above, such that the cold pilger rolling mill previously discussed is rolling mill is a two or more times rolled pipe.
  • the chucks of the respective mandrel abutments alternate the mandrel bar. 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.
  • At least one of the above objects is also achieved by 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 mandrel bar, at least one mandrel bar holding one Mandrel abutment and at least one feed tension slide with a feed chuck for receiving the billet with the steps:
  • step a in a step a ') providing the first billet wound on a spindle and unwinding of the first billet from the spindle with an unwinding takes place.
  • the chuck of the mandrel abutment first closed i. can be closed when the billet has completely passed through the chuck
  • the above numbering does not necessarily determine the order of the steps to be performed.
  • feeding the billet to the feed chuck already takes place when the chuck of the front mandrel abutment is opened.
  • the billet wound on the mandrel passes through bending rolls which straighten the billet longitudinally again before the billet passes through the front 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. while performing the billet through the anterior mandibular abutment, instead.
  • Such a method saves, as well as a take-up, a lot of space in the hall in which the cold pilger rolling mill stands, and consequently lowers the manufacturing costs for the long tubes manufactured in the cold pilger rolling mill.
  • the method according to the invention makes it possible to machine a long billet, in particular of billets with 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 over the prior art since prior art cold pilger mills can only machine billets up to a length of about 15 meters and consequently can only make tubes in one piece to a certain length. Therefore, in one embodiment of the present invention, the first billet has a length of 30 m or more.
  • An embodiment of the method according to the invention relates to a method for producing a tube with the additional step after step a) and before step b):
  • step d) driving a chuck of a backward in the feed direction of the billet and between the front reversal point of a forward feed direction of the billet feed chute and the front mandrel abutment mandrel abutment in the radial direction, the rear mandrel abutment of the front mandrel abutment has a distance of at least 30 m, and Passing the first billet through the back mandrel abutment, the rolling of the first billet through the rolls above the mandrel into a work hardened tube in step d) by advancing the first billet alternately by means of the forward feed chuck from a forward turning point to a rear turning point the front feed tension slide and with the aid of a forward feed tension slide in the feed direction of the doll from a front reversal point to a rear reversal point of the rear feed tension slide and oscillatory forward and backward movements n of the roll stand is between a front and a rear reversal point with the rollers,
  • 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, a mandrel abutment holds the mandrel bar firmly in place 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 advance of the first billet takes place in this stage of the process 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.
  • 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 spool is heated to a temperature in a range of 1000 ° C to 1200 ° C.
  • 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 an unwinding device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows a schematic side view of the construction of a cold pilger rolling mill with an unwinding device, a front and a rear mandrel abutment and two feed clamping slide according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a schematic side view of the structure of a cold pilger rolling mill with an unwinding device, a front and a back mandrel abutment, two feed clamping slide 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 chuck 18 with a chuck 22.
  • the cold pilger rolling mill on a linear motor 6 as a direct drive for the feed clamping slide 5 on.
  • the cold pilger rolling mill 7 has an unwinding device 26 for spreading the billet 11.
  • the unwinding device 26 ensures that a on a spindle 27 wound around a to the feed direction of the doll 1 1 axis 28 wound doll 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 uniformly and in respectively opposite directions such that the billet between the bending rolls 32a is bent and straightened before being passed through the chuck 19 of the front mandrel abutment 15.
  • the straightening of the billet 1 1 from its curved starting length takes place during the loading of the billet 1 1 through the front mandrel abutment 15 in the cold pilger rolling mill 7.
  • the billet 11 undergoes a gradual advance in the direction of the rolling mandrel 4 towards or beyond it, while the rolls 2, 3 rotate over the rolling mandrel 4 and thus over the billet 1 1 horizontally reciprocated.
  • the horizontal movement of the rollers 2, 3 through the roll stand
  • the roll stand 1 is 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 billet 1 1 reverse point 9, this is also referred to as Einlauftot Vietnamese ET, and one in the feed direction of the billet 1 1 rear Turning point 10, this is also referred to as the discharge dead center AT, reciprocated.
  • 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 with the aid 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 tension slide 5 thereby performs a reciprocating motion between a direction of feed of the billet 1 1 front reversal point 13 and in the feed direction of the billet
  • the chuck 19 of the front mandrel abutment 15 is closed in the radial direction, ie 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 Luppel 1 enters between the rollers 2, 3 and is of the inlet exchanges (not shown) of the rollers 2, 3 added.
  • 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 roller pair moves during a rolling stroke by a distance L from the front in the feed direction of the rolling stand 1 (entry dead center ET) to the feed direction of the doll rear reversal point 10 (outlet dead center AT) of the rolling stand 1.
  • 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 roll from the outer diameter of the billet to the outer diameter of the finished pipe and the inner diameter defined by the rolling mandrel from the inner diameter of the billet to the inner diameter of the pipe decreases.
  • 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 discharge pocket (not shown) of the rolls 2, 3 releases the finished rolled tube.
  • 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 slides 5, 5 ' can be moved between their front 13, 13' and rear reversal points 14, 14 'in each case by 12 m and are characterized in comparison to the feed tension slide 5 shown in Figure 1 accordingly by a smaller travel.
  • the advance in the feed direction of the billet 11 feed clamping slide 5 ' has already advanced the billet to just before his 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 cold pilger rolling mill 7 'from FIG. 2 also has, in addition to the front mandrel abutment 15, a mandrel abutment 16 in the direction of advance of the billet 11.
  • 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 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.
  • the distance between the front mandrel abutment 15, measured at the rear end of the chuck 19 in the feed direction of the chunk, and the rear mandrel abutment 16 is 38 m, while the stalk 1 1 shown in FIG. 2 has a length of 37 m. Accordingly, the billet 1 1 between the front 15 and rear mandrel abutment 16 are arranged and the chucks 19, 20 of both mandrel abutment 15, 16 can be fed without the chuck 19, 20 clamp the billet 1 1.
  • FIG. 2 the distance between the front mandrel abutment 15, measured at the rear end of the chuck 19 in the feed direction of the chunk, and the rear mandrel abutment 16 is 38 m, while the stalk 1 1 shown in FIG. 2 has a length of 37 m. Accordingly, the billet 1 1 between the front 15 and rear mandrel abutment 16 are arranged and the chucks 19, 20 of both mandrel abutment 15, 16 can be fed without the chuck 19, 20 clamp the
  • FIG. 3 shows a cold pilger rolling system 7 "according to the invention in a schematic side view, which in addition to the two feed clamping carriages 5, 5 ', the front 15 and the rear mandrel abutment 16 still has a winding device 30 in comparison to the cold pilger rolling mill 7' shown in FIG ,
  • a winding device 30 is additionally 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 rollers 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 initially received 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 export clamping slide 18.
  • the pivoting movement of the bending rolls 32b about the second axis 35 takes place 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 Verschwenkambaen 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 1 1 is annealed before entering the vocational rolling mill 7 "'and after a first rolling in a second cold pilger rolling mill.
  • all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings, and claims, even if concretely described only in connection with certain other features, both individually and separately any combination with other of the features or feature groups disclosed herein are combinable, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless.
  • On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description. While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, such illustration and description is exemplary only and is not intended to limit the scope of the invention as defined by the claims. The invention is not limited to the disclosed embodiments.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kaltpilgerwalzanlage 7' zum Kaltumformen einer Luppe 11 zu einem kaltverfestigten Rohr 25 mit einem Walzgerüst 1 mit daran drehbar gelagerten Walzen 2. Demgegenüber ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein möglichst effizientes Walzen langer Luppen, ohne dass die Qualität der herzustellenden Rohre verringert wird, zu ermöglichen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kaltpilgerwalzanlage derart auszugestalten, dass die Kaltpilgerwalzanlage eine Abwickelvorrichtung 26 aufweist, wobei die Abwickelvorrichtung derart ausgestaltet und in Vorschubrichtung der Luppe vor dem vorderen Dornwiderlager angeordnet ist, dass an ihr eine um eine zu der Vorschubrichtung der Luppe senkrechte Achse drehbare Spindel mit der darauf aufgewickelten Luppe aufnehmbar ist und in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage die Luppe abwickelbar und zwischen dem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers und der Dornstange dem Vorschubspannschlitten und dem Walzgerüst zuführbar ist.

Description

Kaltpilgerwalzanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rohres
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 herbewegbar 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 Vorschubspannschlitten 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 hinte- ren Umkehrpunkt derart hin- und herbewegbar 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 Vor- schubspannschlitten 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 Dornwiderlagers 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 einer 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, dieser wird auch als Eilauftotpunkt bezeichnet, erreichen die Walzen eine Winkelposition, 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 des Walzgerüsts um eine Strecke L vom vorderen Umkehrpunkt zum in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt des Walzgerüsts, welcher auch als Auslauftotpunkt bezeichnet wird, 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 Arbeits kalibers der Walzen stetig von der Wandstärke der Luppe zu der Wandstärke des fertig gewalzten Rohres verringert. Darüber hinaus verringert sich der von den Walzen definierte Außendurchmesser vom Außendurchmesser der Luppe auf den Außendurch- messer des fertigen Rohrs und der vom Walzdorn definierte Innendurchmesser vom Innendurchmesser der Luppe auf den Innendurchmesser des Rohrs. 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. Im Auslauftotpunkt angekommen wird das fertig gewalzte Rohr von den Auslauftaschen der Walzen freige- geben.
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 Überwalzen 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 eine intermittierende Drehung um ihre Achse. Das Drehen der Luppe findet dabei an beiden Umkehrpunkten des Walzgerüsts, d.h. dann wenn die Luppe von den Einlauf- und Auslauftaschen der Walzen freigegeben wird, 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 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein 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 herbewegbar 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 Vorschubspannschlitten 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 herbewegbar 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, und wobei die Kaltpilgerwalzanlage eine Abwickelvorrichtung aufweist, wobei die Abwickelvorrichtung derart ausgestaltet und in Vorschubrichtung der Luppe vor dem vorderen Dornwiderlager angeordnet ist, dass an ihr eine um eine zu der Vorschubrichtung der Luppe senkrechte Achse drehbare Spindel mit der darauf aufgewickelten Luppe aufnehmbar ist und in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage die Luppe abwickelbar und zwischen dem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers und der Dornstange dem Vorschubspannschlitten und dem Walzgerüst zuführbar ist. Insbesondere Luppen mit einer Länge von mehr als 30 m 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 platzsparender in die Kaltpilgerwalzanlage eingeführt werden. In einer Ausführungsform weist die Abwickelvorrichtung eine Richteinrichtung auf, welche im Betrieb 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 Dornwiderla- ger 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 vorderen Ende des vorderen Dornwiderlagers kleiner als der Abstand zwischen dem hinteren Ende des vorderen Dornwiderlagers und dem vorderen Ende des hinteren Dornwiderlagers.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das vordere Dornwiderlager von dem Vor- schubspannfutter, 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, 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 100 83, 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 Erfindung ist jeder Vorschubspannschlitten derart ausgestaltet, dass er eine Luppe mit einem Gewicht in einem Beriech 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 in einer Ausführungsform der Vorschubspannschlitten 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 auslau- fende, 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 Aufwickelvorrichung eine Verschwenkbewegung, welche das Rohr bzw. die Luppe beim Walzen durch den Vorschub- spannschlitten 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 Walzgerüst 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 weitge- hend, 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 Vorschubspannfutter und die Biegeeinrichtung sowie die erste Achse der Aufwickelvorrichtung synchron mit gleicher Winkelgeschwindigkeit verschwenkt. In einer solchen Ausführungsform ist die Biegeeinrich- tung 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.
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.
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 Kaltpilger- walzanlage 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 Fi- xieren der Dornstange durch Zugreifen der Spannbacken, so dass im Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage 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 ab- wechselnd. 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.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird 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 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 Dorn-
Widerlagers in radialer Richtung und Durchführen einer ersten Luppe durch das vordere Dornwiderlager zwischen dem Spannfutter des vorderen Dornwiderlagers und der Dornstange,
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, Zuführen der ersten Luppe zu einem Vorschubspannschlitten und Aufnehmen der ersten Luppe durch Auffahren des Vorschubspannfutters in radialer Richtung und Einspannen der ersten Luppe durch Zufahren des in radialer Richtung an einem in Vorschubrichtung der Luppe vorderen Umkehrpunkt des Vorschubspannschlittens und
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 Walz- gerüsts zwischen einem vorderen und einem hinteren Umkehrpunkt mit den Walzen,
wobei vor dem Schritt a) in einem Schritt a') ein Bereitstellen der ersten Luppe auf einer Spindel aufgewickelt und ein Abwickeln der ersten Luppe von der Spindel mit einer Abwickelvorrichtung erfolgt. 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.
In einer Ausführungsform durchläuft die auf der Spindel aufgewickelte Luppe beim Abwickeln Biegewalzen, 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 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.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein Bearbeiten einer lange Luppe, insbesondere von 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 Kaltpilgerwalzanlagen gemäß dem Stand der Technik lediglich Luppen bis zu einer Länge von etwa 15 m bearbeiten können und demzufolge nur Rohre bis zu einer bestimmten Länge einstückig herstellen können. Daher weist die erste Luppe in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Länge von 30 m oder mehr auf.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres mit dem nach dem Schritt a) und vor dem Schritt b) 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 Dornwiderlager, 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 vorderen 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 Abwickeln einer zweiten, auf einer um eine zu der Vorschubrichtung der Luppe senkrechte Achse drehbaren Spindel aufgewickelt angeordneten Luppe,
h) Auffahren des Spannfutters des vorderen Dornwiderlagers und Durchführen der zweiten Luppe durch das vordere Dornwiderlager in den Bereich zwischen vorderem Dornwiderlager und hinterem Dornwiderlager,
i) 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, j) Auffahren des Spannfutters des hinteren Dornwiderlagers,
k) Durchführen der zweiten Luppe durch das hintere Dornwiderlager, I) Zuführen der zweiten Luppe zu dem vorderen Vorschubspannschlitten und Aufnehmen der zweiten Luppe in dem Vorschubspannfutter des vorderen Vorschubspannschlittens und Einspannen der zweiten Luppe durch Zufahren des Vorschubspannfutters des vorderen Vorschubspannschlittens in radialer Richtung, m) Auffahren des Vorschubspannfutters des hinteren Vorschubspannschlittens in radialer Richtung,
n) schrittweises Vorschieben der zweiten Luppe abwechselnd mit Hilfe des vorderen Vorschubspannschlittens und des hinteren Vorschubspannschlittens bei eingespannter zweiter Luppe,
o) nach dem vollständigen Austreten des aus der ersten Luppe fertig gewalzten Rohres aus dem Walzgerüst Einführen der zweiten Luppe in das Walzgerüst und p) 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 Vor- schubspannschlittens und oszillatorisches Vor- und Zurückbewegen des Walzge- rüsts 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 in ihrer Position, 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 in diesem Verfahrensstadium 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 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 Spule 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 einer Abwickelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Aufbaus einer Kaltpilgerwalzanlage mit einer Abwickelvorrichtung, einem vorderen und einem hinteren Dornwiderlager sowie zwei Vorschubspannschlitten gemäß einer weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Aufbaus einer Kaltpilgerwalzanlage mit einer Abwickelvorrichtung, einem vorderen und einem hinteren Dornwiderlager, zwei Vorschubspannschlitten und einer Aufwickelvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren sind identische Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
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 Kaltpilgerwalzanlage einen Linearmotor 6 als Direktantrieb für den Vorschubspannschlitten 5 auf. Wie alle Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 weist die Kaltpilgerwalzanlage 7 eine Abwickelvorrichtung 26 für das Breitstellen der Luppe 1 1 auf. Die Abwickelvorrichtung 26 sorgt dafür, dass eine auf einer Spindel 27 um eine zu der Vorschubrichtung der Luppe 1 1 senkrechte Achse 28 aufgewickelt angeordnete Luppe 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 gleichmäßig und in jeweils entgegengesetzten Richtungen derart, dass die Luppe zwischen den Biegewalzen 32a gerade gebogen und gerichtet wird, bevor sie durch das Spannfutter 19 des vorderen Dornwiderlagern 15 durchgeführt wird. Das Geraderichten der Luppe 1 1 von ihrer gekrümmten Ausgangslange findet dabei während des Ladens der Luppe 1 1 durch das vordere Dornwiderlager 15 in die Kaltpilgerwalzanlage 7 statt.
Die Integration einer Abwickelvorrichtung 26 in die Kaltpilgerwalzanlage wie in den Figuren gezeigt und damit des Abwickeins in den Walzprozess ist insbesondere bei Luppen mit einer Länge von 30 m oder mehr von Vorteil. Durch das Abwickeln einer aufgewickelt angeordneten Luppe 1 1 von der Spindel 27 und ein gleichzeitiges Zuführen der Luppe 1 1 zu dem und durch das vordere Dorn- Widerlager 15 lässt sich viel Platz in einer Halle sparen, in welcher sich die Kaltpilgerwalzanlage befindet.
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, wäh- rend 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
I 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 1 1 vorderen Umkehrpunkt 9, dieser wird auch als Einlauftotpunkt ET bezeichnet, und einem in Vorschubrichtung der Luppe 1 1 hinteren Umkehrpunkt 10, dieser wird auch als Auslauftotpunkt AT bezeichnet, 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 einer 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
I I hinteren Umkehrpunkt 14 aus. Der Verfahrweg des Vorschubspannschlittens 5 zwischen den beiden 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 Vorschub- spannschlitten 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, wenn dieser sich an seinem 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 tritt die Luppel 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 bewegt sich während eines Walzhubes um eine Strecke L von dem in Vorschubrichtung vorderen Umkehrpunkt 9 des Walzgerüsts 1 (Einlauftotpunkt ET) zum in Vorschubrichtung der Luppe hinteren Umkehrpunkt 10 (Auslauftotpunkt AT) des Walzgerüsts 1. 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 Walzendefinierte Außendurchmesser vom Außendurchmesser der Luppe auf den Außendurchmesser des fertigen Rohrs und der vom Walzdorn definierte Innendurchmesser vom Innendurchmesser der Luppe auf den Innendurchmesser des Rohrs. 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 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 zeichnen sich im Vergleich zu dem in Figur 1 gezeigten Vorschubspannschlitten 5 demnach durch einen kleineren Verfahrweg aus.
Der in Vorschubrichtung der Luppe 11 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 verschieben, 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 Walzanlage ermöglicht, welcher Totzeiten bei der Rückkehr eines einzigen Vor- schubspannschlittens 5 wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt von seinem hinteren zu seinem vorderen Umkehrpunkt 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 Halterung 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 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 hinteren 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 Aufwickelvorrichtung 30 aufweist.
Um das fertige Rohr 25 hinter dem Walzgerüst 1 in eine transportfähige Form aufwickeln zu können, 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 zu- nächst 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 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 mo- torisch 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 Ausfuhrspannschlitten 18 austretenden fertigen Rohrs 25 zusammenfällt, verschwenkbar an dem Haltegestell 33 befestigt. Dabei erfolgt die Verschwenkbewe- gung 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 Kaltpilgerwalzanlage 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 Beschrei- bung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort "aufweisen" nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel "eine" oder "ein" schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
Bezugszeichenliste
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 Aufwickelvorrischtung
31 Biegeeinrichtung
32a, 32b Biegerolle
33 Haltegestell
34 erste Achse (Aufwickelvorrichtung)
35 zweite Achse (Aufwickelvorrichtung)

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
die Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") eine Abwickel Vorrichtung (26) aufweist, wobei die Abwickelvorrichtung (26) derart ausgestaltet und in Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) vor dem vorderen Dornwiderlager (15) angeordnet ist, dass an ihr eine um eine zu der Vorschubrichtung der Luppe (1 1 ) senkrechte Achse (28) drehbare Spindel (27) mit der darauf aufgewickelten Luppe (1 1 ) aufnehmbar ist und in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") die Luppe (1 1 ) abwickelbar und zwischen dem Spannfutter (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) und der Dornstange (8) dem Vorschubspannschlitten (5) und dem Walzgerüst (1 ) zuführbar ist.
Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") nach Anspruch 1 , 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 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dornstange (8) eine Zugfestigkeit von 1000 N oder mehr aufweist.
Kaltpilgerwalzanlage (7, 7', 7") nach einem der vorherigen Ansprüche, 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 Dornwiderlager (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") einen Glühofen (29) aufweist, welcher derart ausgestaltet ist, dass er die Luppe (1 1 ) in einem Betrieb der Kaltpilgerwalzanlage 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 (1 ) mit daran drehbar gelagerten Walzen (2, 3), 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 Dornwiderlager (15) zwischen dem Spannfutter (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) und der Dornstange (8),
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
vor dem Schritt a) in einem Schritt a') ein Bereitstellen der ersten Luppe (1 1 ) auf einer Spindel (27) aufgewickelt und ein Abwickeln der ersten Luppe (1 1 ) von der Spindel (27) mit einer Abwickelvorrichtung (26) erfolgt.
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luppe (1 1 ) eine Länge von 30 m oder mehr aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Rohres gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , gekennzeichnet durch den nach dem Schritt a) und vor dem Schritt b) 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 (1 1 ) durch die Walzen (2, 3) über dem Walzdorn (4) zu einem kaltverfestigten Rohr (25) in Schritt c) 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 ) Abwickeln einer zweiten, auf einer um eine zu der Vorschubrichtung der Luppe senkrechte Achse (28) drehbaren Spindel (27') aufgewickelt angeordneten Luppe (1 1 '),
h) Auffahren des Spannfutters (19) des vorderen Dornwiderlagers (15) und Durchführen der zweiten Luppe (1 1 ') durch das vordere Dornwiderlager (15) in den Be- reich zwischen vorderem Dornwiderlager (15) und hinterem Dornwiderlager (16), i) 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,
j) Auffahren des Spannfutters (20) des hinteren Dornwiderlagers (16),
k) Durchführen der zweiten Luppe (1 1 ') durch das hintere Dornwiderlager (16), I) Zuführen der zweiten Luppe (1 1 ') zu dem vorderen Vorschubspannschlitten (5') und Aufnehmen der zweiten Luppe (1 1 ') in dem Vorschubspannfutter (12') des vorderen Vorschubspannschlittens (5') und Einspannen der zweiten Luppe (1 1 ') durch Zufahren des Vorschubspannfutters (12') des vorderen Vorschubspannschlittens (5') in radialer Richtung,
m) Auffahren des Vorschubspannfutters (12) des hinteren Vorschubspannschlittens
(5) in radialer Richtung,
n) schrittweises Vorschieben der zweiten Luppe (1 1 ') abwechselnd mit Hilfe des vor- deren Vorschubspannschlittens (5') und des hinteren Vorschubspannschlittens (5) bei eingespannter zweiter Luppe (1 1 '),
o) 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
p) Auswalzen der zweiten Luppe (1 1 ') durch die Walzen (2, 3) über dem Walzdorn
(4) 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 hinte- ren 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 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 Kaltpilgerwalzanlage erfolgt derart, dass das fertige Rohr (25) durch mehrfaches Kaltumformen einer Luppe (1 1 ) hergestellt wird.
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