EP0204878B1

EP0204878B1 - Schrägwalzwerk

Info

Publication number: EP0204878B1
Application number: EP19850730071
Authority: EP
Inventors: Wilhelm Dip.-Ing. Nickel; Klaus-P. Dipl.-Ing. Schirmag; Engelbert Mailänder
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1985-02-18
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1989-10-11
Also published as: EP0204878A3; EP0204878A2; DE3573540D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohrschrägwalzwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Herstellung nahtloser Rohre geht aus von massiven Rundblöcken, die u. a durch Schrägwalzen verformt werden. Während das Lochen durch Schrägwalzen weit verbreitet ist, gelingt es bislang trotz zahlreicher Versuche und Vorschläge nicht, das dünnwandige Fertigrohr, wie es in DIN 2448 als Normalwandrohr ausgewiesen ist, durch Schrägwalzen herzustellen. Im Durchmesserbereich kleiner ca. 168,3 mm erfolgt die Herstellung auf sogenannten Konti- und Streckreduzierwalzwerken. Im mittleren Durchmesserbereich bis ca. 273 mm wird nach dem Schrägwalzen die Wanddicke durch Stopfenwalzen oder Pilgerschrittwalzen vermindert. Im großen Durchmesserbereich über 273 mm werden Rohre nur noch durch Pilgerschrittwalzen hergestellt. Stopfenwalzwerke und Pilgerschrittwalzwerke sind aber sehr aufwendige Einrichtungen, die nur bei großen Durchsätzen wirtschaftlich arbeiten. Sie bestreiten in der Regel nur einen kleinen Durchmesserbereich.
Außerdem werden für viele Anwendungen Nachbearbeitungen des fertigen Rohres wie z. B. Reelen für erforderlich gehalten.
Aus der DE-C-846384 ist ein Schrägwalzwerk mit drei oder mehr Walzen für die Herstellung nahtloser Rohre bekannt, bei dem die Walzen in einem feststehenden Ständer gleichmäßig um die Walzachse angeordnet, zur Walzachse geneigt und angetrieben sind.
Ferner ist aus der DE-C 8244 ein Walzwerk bekannt, bei dem ebenfalls drei angetriebene Walzen gleichwertig um die Walzachse angeordnet sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung eines Schrägwalzwerkes zum Abstrecken von Hohlkörpern zu nahtlosen Rohren über 168,3 mm in einem großen Durchmesserbereich. Das Schrägwalzwerk soll auch Rohre mit normaler Wanddicke abmessungsgenau und abmessungsgleichmäßig herstellen. Das Schrägwalzwerk soll an den großen Duchmesserbereichen anpaßbar sein und Rohre von solcher Qualität erzeugen, daß außer dem vorhergehenden Lochen und dem nachfolgenden Maßwalzen keine weiteren Herstellungsmittel benötigt werden, so daß sich die Investitionskosten für eine Anlage zum Herstellen nahtloser Rohre gegenüber dem Herkömmlichen verbilligen.
Die Aufgabe löst ein Schrägwalzwerk mit den Merkmalen des Hauptanspruches. Während bislang Schrägwalzwerke immer mit einer bestimmten Walzenanzahl ausgeführt sind und die Anpassung an den zu verarbeitenden Blockdurchmesser allein durch Walzenanstellung erfolgt, ist beim Anmeldegegenstand die Walzenanzahl erstmalig variabel.
Der Lösung liegt eine verformungstechnische Absicht zugrunde. Die Absicht geht davon aus, daß die Qualität des Fertigrohres dann ausreicht, wenn die Breite der gedrückten Flächen aller auf dem Umfang des Rohres anliegenden Walzen zum Rohrumfang größer, gleich etwa 1 zu 6 ist und das vorgeschlagene Walzwerk gestattet es, dieses Verhältnis über den großen Durchmesserbereich der herzustellenden Fertigrohre aufrecht zu erhalten. Für die praktische Ausführung im Einzelfall ist dabei an Fertigrohrdurchmesser zwischen ca. 200 und ca. 700 mm gedacht.
Der Lösung liegt auch eine wirtschaftliche Absicht zugrunde. Während man bislang für den betreffenden Durchmesserbereich mehrere Fertigungsstraßen mit jeweils besonderen Schrägwalzwerken vorsah, soll nach dem gegenwärtigen Vorschlag nur noch ein Schrägwalzwerk zum Abstrecken vorhanden sein, das durch Umbauten dem gerade geforderten Rohrdurchmesser angepaßt wird.
Kernstück der Erfindung ist ein Walzgerüst, auf dem wahlweise mehr oder weniger Walzen in Walzeneinheiten angeordnet oder in Arbeitstellung gebracht werden können. Für den zuletzt genannten Fall verbleiben die aus der Arbeitsstellung gebrachten Walzeneinheiten im Walzgerüst. Es werden lediglich ein oder mehrere Walzen-Einbaustücke mit ihren Walzen von der maximalen Bestückung vom Antrieb getrennt und aufihren Einbaustücken aus dem Schrägwalzwerk entfernt und die verbleibenden Walzeneinheiten werden so versetzt, daß sie um die Walzachse symmetrisch angeordnet sind.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Walzeneinheit selbst, wie sie für vorteilhaft für eine derartige Schrägwalzwerkskonzeption gehalten wird. Dabei entsprechen die Einstellmöglichkeiten der Walzen den üblichen im vollen Umfang. Alle diese Möglichkeiten sind aber gegenüber üblichen Ausführungen selbst in vorteilhafter Weise gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Figuren 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figuren 1 bis 3 zeigen das Gerüst eines Schrägwalzwerkes mit unterschiedlicher Walzenanzahl bei abgenommener vorderer Gerüstscheibe,
Figur 4 zeigt weitere Einzelheiten des Schrägwalzwerkes mit maximaler Walzenbestückung,
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Walzeinheit und die Walzachse.

In Figur 1 ist ein Schrägwalzwerk dargestellt, dessen Ständer aus den feststehenden Gerüstrahmen 1, 2 auf dem Fundament 3 und dem auswechselbaren Walzgerüst 4 besteht. Das Walzgerüst 4 ist ringartig ausgebildet und besteht aus den beiden Wangen 4a und 4b in Figur 5, zwischen denen in Figur 1 dargestellte Anschläge und Keile vorhanden sind. Zwischen diesen Anschlägen befinden sich sechs Walzeneinheiten 5, 6, 7, 8, 9, 10, die im gleichen Abstand voneinander zentralsymmetrisch zur Walzachse angeordnet sind. Die Walzachse fällt mit der Achse des Walzgutes 11 zusammen. Die am Walzgut 11 anliegenden Kreise sind die vor den Walzeneinheiten 5, 6, 7, 8, 9, 10 befindlichen Schrägwalzen mit Schulterkalibrierung.
In der Figur 1 sind in dem Walzgerüst 4 insgesamt sechs Walzeneinheiten 5, 6, 7, 8, 9, 10 angeordnet und wirksam, wenn sie mit Walzen besetzt sind. In der Figur 2 ist die Walzeneinheit 8 an ihrem Platz verblieben, jedoch ist die zugehörige Walze entfernt und die Walzeneinheiten 5, 6, 7, 9 und 10 sind durch Veränderung der Keile in dem Walzgerüst 4 in andere Positionen gebracht, so daß sie wieder zentralsymmetrisch zum Walzgut 11 mit demselben Abstand voneinander angeordnet sind.
Es ist auch denkbar, statt der Anschläge und Keile einstellbare Anschläge vorzusehen, vornehmlich dann, wenn auf verkürzte Umbau- oder Rüstzeiten besonderer Wert gelegt wird.
In Figur 3 ist auch die Walze von der Walzeneinheit 5 entfernt und nur die Walzeneinheiten 6, 7, 9 und 10 sind in dem Walzgerüst 4 in veränderten Positionen gegenüber Figur 2 und Figur 1 neu fixiert.
In den Figuren 1 bis 3 ist die Veränderung der Walzenanzahl im Beispiel bei gleichbleibendem Walzgutdurchmesser 11 dargestellt. Für den praktischen Fall soll jedoch die Figur 1 für einen bis zu doppelt so großen Walzgutdurchmesser 11 gelten wie in Figur 3, so daß bei größerem Umfang des Walzgutes 11 eine größere Anzahl Walzen etwa mit derselben gedrückten Breite je Walze auf dieses einwirken.
Figur 5 zeigt eine Walzeneinheit eingesetzt in das Walzgerüst 4. Das Walzgerüst 4 ist in Figur 5 durch die zwei Wangen 4a und 4b erkennbar. Zwischen diesen Wangen ist die Führungseinheit mit ihrer äußeren Hülse 12 durch Klemmkeile 13, 14 befestigt. Die äußere Hülse 12 hat im Inneren einen Kreisquerschnitt in dem teleskopartig axial verschieblich und um ihre Achse drehbar die innere Hülse 15 angeordnet ist. Der Durchmesser der inneren Hülse 15 entspricht etwa dem Abstand der Walzenlagerungen 21, 22. Endseitig ist an der Hülse 15 im Bild nach unten bei 16 ein Aufnehmer vorgesehen, auf dem eine Grundplatte 17 mit der Verklemmung 18 verbindbar angeordnet ist. Die Grundplatte 17 trägt die Walze 19 mit Schulter 20, die Walzenlagerungen 21, 22 und die Antriebskupplung 23. Im Ausführungsbeispiel ist ein Stellfinger 24 an dem als Aufnehmer 16 ausgebildeten inneren Ende der Hülse 15 angeordnet, was der Ausführung nach dem Patentanspruch 2 äquivalent ist.
Die Gewindespindel 25 wird von einem Schneckengetriebe 28 mit dem Motor 29 in Drehung versetzt. Auf der Gewindespindel 25 befindet sich die Gewindemutter 30.
Die Gewindemutter 30 ist in einem Tubus 31, der seinerseits mit der äußeren Hülse 12 fest verbunden ist, gelagert.
Die Gewindespindel ist in den Scheiben 26 und 27 drehbar auf dem Zylinder 34, 35 abgestützt. Der Spannbolzen 33 als verlängerte Kolbenstange des Spannzylinders 36 zieht die mit der inneren Hülse 12 zu bewegenden Teile 17 bis 24 spielfrei gegen die Spindel 25, wobei die Kraft des Zylinders größer als die Summe der Walzkraft plus der Spannkraft des Zylinders ist.
Um die Walze 19 auf den zu walzenden Durchmesser einzustellen, wird der Verschiebeantrieb, bestehend aus dem Motor 19, dem Schneckengetriebe 28 und der Gewindespinel 25 in Bewegung gesetzt. Dabei verschiebt sich die Gewindespindel 25 mit ihrem oberen Keilwellenende 32 in dem Schneckengetriebe und wird von der Gewindemutter 30 in der Darstellung beispielsweise nach unten gedrückt, so daß sich die Walze 19 dem unteren Blattrand nähert. Dabei gleitet die innere Hülse 15 in der äußeren Hülse 12. Damit die Lose zwischen den Teilen, die mit der inneren Hülse 15 verbunden sind, also die zwischen 16 und 17 und zwischen 25 einerseits und 27, 26 andererseits beim Anstellen der Walze und wieder Entfernen nicht stört, sind diese Teile durch den gespannten Bolzen 33 zusammengehalten. In diese mit der inneren Hülse 15 verbundenen Teile ist noch eingeschlossen eine Kolben-Zylinder-Kombination 34, 35, die hydraulisch beaufschlagt ist, wobei die hydraulische Beaufschlagung die Verspannung durch den Bolzen 33, die ebenfalls hydraulisch ist, überwinden kann. Diese Kombination ist in der späteren Betriebsbeschreibung als Schnellverstelleinrichtung bezeichnet. Es sei noch erwähnt, daß zwischen den Zylinderkolbeneinheiten (34, 35) und dem Zylinder (39) (Antrieb) eine Verbindung besteht, so daß beim Betrieb des Walzwerkes mit dem Lüften der Walzen eine Veränderung der Schrägstellung aller Walzen bewirkt werden kann. Auf dem Walzgerüst 4 ist außerdem auf der Seite der Wange 4a in Figur 5 eine Stellscheibe 37 vorgesehen. In dieser auch in Figur 4 sichtbaren Stellscheibe 37 sind Kurbelschwingen 38 drehbar gelagert, in denen Radialschlitze eingearbeitet sind, in die Stellfinger 24 eingreifen. Die um die Walzachse schwenkbare Stellscheibe 37 wird hydraulisch im Gerüst 4 durch den Antrieb 39 über den Arm 40 gegen den verstellbaren Anschlag 41, der sich am Gerüst 4 befindet, spielfrei gehalten. Diese Schwenkbewegung bewirkt dann die schnelle Änderung der Schrägstellung der Walzen, indem sich die innere Hülse 15 in der äußeren Hülse 12 verdreht.
Die Kurbelschwingen 38 sind durch Gestänge 42 untereinander verbunden und mit einem Hebel verbunden, dessen Festpunkt ebenso wie die Lagerung eines nicht gezeichneten, aber bekannten Verstellantriebes auf der Stellscheibe 37 angeordnet ist, wodurch die Radialschlitze, in die Stellfinger 24 eingreifen, aus ihrer radialen Richtung ausgelenkt werden.
Die Betriebsweise des Schrägwalzwerkes kann wie folgt beschrieben werden :
Das Walzgerüst wird zunächst nach dem Schema nach einer der Figuren 1 bis 3 eingerichtet, wobei die Walzen durch die Gewindespindel 25 in Verbindung mit der Gewindamutter 30 auf den Abstand zur Walzachse, die mit dem Mittelpunkt des Walzgutes 11 zusammenfällt, eingestellt werden. Zur Schrägstellung der Walzen zum Transport des Walzgutes durch das Schrägwalzwerk wird die innere Hülse 15 mit dem Walzen-Einbaustück und ihren Aufbauten gegenüber der äußeren Hülse 12 verdreht. Dies geschieht, indem die Stellscheibe 37 ohne den Zylinder 39 über den Schwenkhebel 40, auf dem die Stellscheibe 37 fest angeordnet ist, spielfrei gegen den eingestellten Anschlag 41 des Verstellgerätes gespannt wird. Diese Einstellung der Walze ist in der Darstellung der Figur 5 nicht berücksichtigt. In Figur liegt die Walzenachse ebenso wie die Walzachse in der Papierebene. Für das Walzenkann eine Dornstange vorgesehen sein.
Bei dünnwandigen Rohren kommt es am Rohrende zu Verwerfungen des Kreisquerschnittes des erzeugten Rohres. Zu dem Zweck müssen die Walzen ziemlich plötzlich auseinandergefahren werden und das letzte Ende des Rohres unbearbeitet durchlassen. Für das plötzliche Auseinanderfahren der Walzen wird die Schnellverstellung, die aus der Kolbenzylinderkombination 34, 35 besteht, betätigt. Sind die Radialschlitze in den Scheiben 38 mit der Längserstreckung der Schlitze aus der radialen Richtung ausgelenkt, so wird beim Zurückziehen der Walzen durch die Schnellverstelleinrichtung die Walze verschwenkt. Der gleiche Effekt kann durch gleichzeitiges Aufschwenken der Stellscheibe 37 über den Zylinder 38 erreicht werden. In diesem Fall können die Schlitze radial in die Stellscheibe 37 eingearbeitet sein und die Scheiben einschließlich der Verstellantriebe entfallen. Im allgemeinen erfolgt die Verschwenkung derart, daß ein kleinerer Transportwinkel eingestellt wird, so daß das Rohr langsamer als beim Walzen in Walzrichtung das Schrägwalzwerk verläßt.
Pfeil 45 in Figur 5 ist die Walzwerkseinlaufseite.

Claims

1. Rohrschrägwalzwerk mit mehreren in einem feststehenden Ständer, gleichmäßig um die Walzachse angeordneten, zur Walzachse geneigten und mit Schulterkalibrierung versehenen angetriebenen Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer aus feststehenden Gerüstrahmen (1, 2), einem darauf gegebenenfalls auswechselbarem Walzgerüst (4) und darin angeordneten Walzeneinheiten mit je einer Walze besteht, wobei das Walzgerüst (4) ringartig ausgebildet ist und mit Anschlägen und Rasten für die wahlweise Anordnung von 4 bis 6 Walzeneinheiten (5, 6, 7, 8, 9, 10) oder anderen Kombinationen bis maximal 8 Walzeneinheiten versehen ist und daß die Walzeneinheit aus innerer und äußerer Hülse mit Verstellantrieb, von denen die äußere Hülse (12) mit ihrer Längsachse senkrecht auf die Walzachse weisend in dem Walzgerüst (4) angeordnet ist, aus einem auf der inneren Hülse (15) endseitig angeordneten Aufnehmer (16) und dem in Richtung der Walzachse auf dem Aufnehmer (16) auswechselbaren Walzen-Einbaustück (17) mit einer Walze (19), den Walzenlagerungen (21, 22), der Antriebskupplung (23) und einem Stellfinger (24) besteht.

2. Rohrschrägwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzen-Einbaustück (17) mit der Walze (19) gegenüber der äußeren Hülse (12) um deren Längsachse drehbar gelagert ist.

3. Rohrschrägwalzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb aus einem angetriebenen Gewindetrieb (25, 30) zwischen äußerer und innerer Hülse (12, 15) und/oder einer hydraulisch beaufschlagten Kolbenzylinderkombination (34, 35) besteht, die Teile der inneren Hülse (15) sind.

4. Rohrschrägwalzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindetrieb (25, 30) aus einer in der äußeren Hülse (12) fest gelagerten Gewindemutter (30) und einer an der inneren Hülse (15) drehbar gelagerten von der äußeren Hülse (12, 31) aus angetriebenen Gewindespindel (25) besteht.

5. Rohrschrägwalzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgerüst (4) mit einer ggf. mit dem Walzgerüst (4) auswechselbaren und in dem Walzgerüst (4) um die Walzachse motorisch drehbaren Stellscheibe (37) versehen ist, in die die Stellfinger (24) der Walzeneinheit (5, 6, 7, 8, 9, 10) in Radialschlitze eingreifen.

6. Rohrschrägwalzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialschlitze in Kurbelschwingen (38) eingearbeitet sind, die in der Stellscheibe (37) derart einstellbar angeordnet sind, daß die Radialschlitze von der Radialrichtung bis zu 30° abweichen können.

7. Rohrschrägwalzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeneinheit (5, 6, 7, 8, 9, 10) um die Walzachse herum derart angeordnet ist, daß die Antriebskupplungen (23) je zwei aufeinanderfolgender Walzen (19) auf die Walzwerkseinlaufseite (45) und auf die Walzwerksauslaufseite hinweisen.