DE2054541A1 - Plug rolling device for the manufacture of rolled material that is free from torsion in the surface - Google Patents

Plug rolling device for the manufacture of rolled material that is free from torsion in the surface

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DE2054541A1
DE2054541A1 DE19702054541 DE2054541A DE2054541A1 DE 2054541 A1 DE2054541 A1 DE 2054541A1 DE 19702054541 DE19702054541 DE 19702054541 DE 2054541 A DE2054541 A DE 2054541A DE 2054541 A1 DE2054541 A1 DE 2054541A1
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rolled
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plug
torsion
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Toyohiko Toyonaka Osaka Hayashi Chihiro Takarazuka Hyogo Nishiguchi Masaru Minoo Osaka Okamoto, (Japan) P
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B19/00Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/04Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

2054541 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 842054541 Patent attorney Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 Munich 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B49o3B49o3

SUMITOMO METAL INDUSTRIES, LTD. No. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka / JapanSUMITOMO METAL INDUSTRIES, LTD. No. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka / Japan

Stopfenwalzvorrichtung zur Herstellung von gewalztem Material, das frei von Torsionen in der Oberfläche ist. Plug rolling device for the production of rolled material which is free from torsions in the surface.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stopfenwalzvorrichtung zur Herstellung von gewalztem Material, das frei von Torsion in der Oberfläche ist, unter Verwendung der prinzipiellen Anordnung eines Stopfenwalzwerkes für die Herstellung von nahtlosen Stahlrohren.The present invention relates to a plug rolling device for Manufacture of rolled material free from torsion in the surface using the principle arrangement of a Plug rolling mill for the production of seamless steel tubes.

Dr ./SchDr ./Sch

1 098?1/13901 098? 1/1390

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Anordnung von einem Stopfenwalzwerk, mit dem erreicht werden soll, daß in der Oberfläche des gewalzten Materiales, wie es bei einer Massenproduktion von naht losen Röhren unter Verwendung eines Stopfenwalz Werkes vom Stiefel-Mannesmann-Types hergestellt wird, Torsionen vermieden werden.In particular, the present invention relates to an improved arrangement of a plug mill, with which it is to be achieved that in the surface of the rolled material, as in mass production of seamless tubes using a plug rolling mill of the Stiefel-Mannesmann type, Torsionen be avoided.

Bei den verschiedenen bisher üblichen Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Stahlröhren wurde das kontinuierliche Herstellungsverfahren vom Stiefel-Mannesmann-Typ in größtem Maße angewandt. Bei diesem Verfahren werden ein Stopfenwalzwerk, eine Schwedenstraße, eine Glättstraße, ein Reduzierwalzwerk und ein Maßwalzwerk verwendet.In the various previously common processes for the production of seamless steel tubes became the continuous manufacturing process of the Stiefel-Mannesmann type is used to the greatest extent. In this process, a plug mill, a Sweden mill, a Smoothing line, a reducing mill and a sizing mill used.

ein
Es wird hierbei/von einem Heizofen auf die Warmwalztemperatur aufgeheizter Rundblock durch ein Rotationswalzen in dem Stopfenwalz werk durchbohrt. Da die auf diese Weise erhaltene Rohrluppe kurz und sehr dick ist, wird sie weiterhin in ihrer Dicke reduziert und von der Schwedenstraße in die Länge ausgewalzt. Anschließend werden die inneren und äußeren Oberflächen von der Glättstraße behandelt, so daß die erwünschte Dicke erhalten wird. Der Durchmesser der Rohrluppe ^ird dann durch das folgende Maßwalzwerk zu dem Produkt reduziert. Anschließend wird die Luppe erneut in einem Aufheizofen aufgeheizt, zu einer Röhre von kleinen Durchmesser reduziert und dann in vorgeschriebenen Längen zu dem fertigen Produkt zerschnitten.
a
It is here / by a heating furnace to the hot rolling temperature heated round block pierced by a rotary rolling in the plug rolling plant. Since the tube billet obtained in this way is short and very thick, it will continue to be reduced in thickness and rolled out lengthways by Schwedenstrasse. The inner and outer surfaces are then treated by the smoothing line so that the desired thickness is obtained. The diameter of the tube billet is then reduced to the product by the following sizing mill. The billet is then reheated in a heating furnace, reduced to a tube with a small diameter and then cut into the prescribed lengths to form the finished product.

Bei der Verwendung der bisher üblichen Stopfenwalzwerke läßt sich eine Torsion in der Oberfläche der gewalzten Rundblöcke während des Vorganges des Durchbohrens nicht vermeiden. Wenn diese Torsion der Oberfläche groß ist, führt sie zu nichtmetallischen Einschlüssen nahe der Oberfläche, so daß eine rauhe Oberfläche mit Bruchstellen oder kleinen Sprüngen in der Rohrluppe entsteht. Derartige Fehlstellen oder Aufrauhing auf der Oberfläche, die während der Bearbei-When using the plug rolling mills customary up to now, can do not avoid torsion in the surface of the rolled round blocks during the piercing process. If that twist the surface is large, it leads to non-metallic inclusions near the surface, so that a rough surface with fractures or small cracks in the tube shell. Such imperfections or roughening on the surface that occur during processing

109821/1390 49o3 109821/1390 49o3

tung im Stopfenwalzwerk entstehen, werden in der folgenden Schwedenstraße und Glättstraße weiter verstärkt. Die Bildung einer geeigneten Oberfläche wird hierdurch erschwert, so daß die Qualität der Endprodukte verschlechtert wird und die Ausbeute einwandfreier Produkte vermindert wird.processing in the plug mill will be in the following Schwedenstrasse and Glättstrasse further strengthened. The formation of a suitable This makes the surface more difficult, so that the quality of the end products is impaired and the yield of perfect products is impaired is decreased.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Torsion in der Oberfläche des gewalzten Materiales zu vermeiden und damit die Oberflächeneigenschaften der hergestellten Rohre zu verbessern. Insbesondere soll die Ausbeute von einwandfreien nahtlosen Stahlröhren, die mit einem Stopfenwalzwerk vom Stiefel-Mannesmann-Typ hergestellt werden,/^rhebliche Verbesserung erfahren. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin/ein Stopfenwalzwerk enthaltendes Walzwerk zu entwickeln, mit dem die oben gestellte Auf gäbe gelöst werden kann.It is therefore an object of the present invention to reduce the torsion in the Avoid surface of the rolled material and thus the surface properties to improve the pipes produced. In particular, the yield of flawless seamless steel tubes that can be produced with a plug mill of the Stiefel-Mannesmann type, / ^ experience considerable improvement. Another task of the The present invention consists in a plug mill containing To develop a rolling mill with which the above task would be solved can be.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Achsen der beiden Hauptwalzen gegeneinander geneigt in einem Zuführungswinkel in vertikaler Hinsicht gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales und gekreuzt zueinander mit einem Kreuzwinkel in horizontaler Hinsicht gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales angeordnet sind, und daß die Winkel und derart gewählt sind, daß die der folgenden Bedingung genügen:The object according to the invention has been achieved in that the axes of the two main rollers are inclined towards one another at a feed angle vertically opposite the longitudinal axis of the material to be rolled and crossed to one another with a cross angle are arranged horizontally opposite the longitudinal axis of the material to be rolled, and that the angles and are chosen in such a way are that they satisfy the following condition:

1,5(^-ß2 + -||-ß + 3)>Ύ > 31.5 (^ - ß 2 + - || -ß + 3)>Ύ> 3

wobei die Winkel in Graden gemessen sind und der Winkel ß zwischen 2° und 16° variiert.where the angles are measured in degrees and the angle β between 2 ° and 16 ° varies.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt somit durch eine derartige Anordnung von zwei Hauptwalzen, daß ihre Achsen in vertikaler Hin-The task at hand is thus solved by such a task Arrangement of two main rollers so that their axes are in a vertical direction

ΛΛ n 109R? ΛΛ n 109R?

sieht gegeneinander in einem Zuführungswinkel β gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales geneigt sind und daß sich die Achsen in horizontaler Hinsicht in einem Kreuzwinkel γ gegenüber der Längsrichtung des zu walzenden Materiales schneiden, wobei ein geeignetes Verhältnis zwischen den Winkeln β und γ eingehalten wird. Innerhalb eines bestimmten Bereiches, der für die industrielle Herstellung von hohlen Stahlröhren geeignet ist, können die Winkeln β und γ geeignet variiert werden, ohne daß hierbei eine Torsion in der Oberfläche auftritt. Die erwünschte Einstellung der Winkel läßt sich erzielen, wenn man eine Justierplatte für die Einstellung des Kreuzwinkels γ der Hauptwalzen auf einer festen Basis des Stopfenwalzwerkes drehbar ge^nüber der Längsachse des zu walzenden Materiales'anbringt, wenn man eine Halterung für die Hauptwalzen auf der Justierplatte rotierbar gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales befestigt und wenn man ferner auf der Justierplatte eine Vorrichtung zur Einstellung der Walzenöffnung anbringt.sees each other at a feed angle β with respect to the longitudinal axis of the material to be rolled are inclined and that the axes are horizontally at a cross angle γ with respect to the longitudinal direction cut of the material to be rolled, maintaining a suitable ratio between the angles β and γ. Within of a certain range which is suitable for the industrial production of hollow steel tubes, the angles β and γ can be suitable can be varied without any torsion occurring in the surface. The desired setting of the angle can be achieved if an adjustment plate for adjusting the cross angle γ of the main rollers on a fixed base of the plug rolling mill rotatable ge ^ over the longitudinal axis of the material to be rolled, if one Holder for the main rollers on the adjustment plate rotatably attached to the longitudinal axis of the material to be rolled and if a device for adjusting the roller opening is also attached to the adjustment plate.

Die beiliegende Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. Darin zeigen:The accompanying drawing serves to further explain the invention. Show in it:

Fig. 1 eine Aufsicht, aus der die Anordnung der Haupt- · walzen eines Stopfenwalzwerkes gemäß dem Stand der Technik ersichtlich ist;Fig. 1 is a plan view from which the arrangement of the main Rolling of a plug mill according to the state of the art can be seen;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung; Figure 2 is a side view of the arrangement shown in Figure 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie ΙΠ-ΠΙ von Fig. 2;3 shows a partial section along the line ΙΠ-ΠΙ of FIG. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von einem aus zweifarbigen Plastilin hergestelltem Modellrundblock sowie Modellrohrluppen,dieaus dem Modellrund-4 is a perspective view of a model round block made from two-tone plasticine as well as model tube blanks, which from the model round

1 0 9 B ? 1 / 1 3 η 0 49o31 0 9 B? 1/1 3 η 0 49o3

block durch verschiedene Modellstopfenwalzwerke gebildet werden;block are formed by various model plug mills;

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Hauptwalzenanordnung des erfindungsgemäßen Stopfenwalzwerkes;5 shows a plan view of a main roll arrangement of the plug rolling mill according to the invention;

Fig. 6 eine Seitenansicht der in Fig. ögezeigten Anordnung; Fig. 6 is a side view of the arrangement shown in Fig. 6;

Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie VH-VII von Fig. 6;FIG. 7 shows a partial section along the line VH-VII from FIG. 6; FIG.

Fig. 8 eine grafische D&rstellung, aus der das Verhältnis zwischen dem Zuführungswinkel β und dem Kreuzwinkel γ der Hauptwalzen bei der erfindungsgemäßen Anordnung ersichtlich ist;Fig. 8 is a graph showing the relationship between the feed angle β and the cross angle γ of the main rollers in the case of the invention Arrangement can be seen;

Fig. 9 eine Vorderansicht von der Konstruktion einer Stopfenwalzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 9 is a front view showing the construction of a plug rolling device according to the present invention Invention;

Fig. Io einen Schnitt längs der Linie X-X von Fig. 9;Fig. 10 is a section along the line X-X of Fig. 9;

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI von Fig. Io und11 shows a section along the line XI-XI from FIG and

Fig. 12 eine Teilseitenansicht, aus der das Verhältnis der Neigungen zwischen der beiden Hauptwalzen ersichtlich ist.Fig. 12 is a partial side view showing the relationship of the inclinations between the two main rollers is.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein Stopfenwalzwerk von dem sehr gebräulichen Stiefel-Mannesmann-Typ im folgenden beschrieben.To better understand the present invention, first a plug mill of the very common Stiefel-Mannesmann type described below.

43o9 10 9 8 2 1/13 9 0 43o9 10 9 8 2 1/13 9 0

Aus den . . Flg. 1 bis 3 sind Hauptwalzen 1, 1 ersichtlich, die in der Mitte ihrer Längserstreckung die größten Durchmesser aufweisen und eine doppelsymmetrische, faßartige Gestalt aufweisen. Die Hauptwalzen weisen einen Oberflächenwinkel α auf, der in einem Bereich zwischen 3° und 5° liegt. Der größte Durchmesser der Walzen ist größer als ihre Länge. Die Achsen der beiden Hauptwalzen verlaufen von oben betrachtet parallel zueinander. Sie weisen jedoch eine Neigung gegeneinander auf, wenn man sie seitlich betrachtet. Dies bedeutet, daß die Achsen einen Zuführungswinkel ß aufweisen, der in einem Bereich zwischen 5° und 13° vertikal gegenüber der Längsachse des zu walzenden Mater iales oder des Rundblockes 3verläuft (s. Fig. 2). Oben und unten zwischen den Hauptwalzen sind Führungeschuhe 2, 2 angebracht, welche die Rohrluppe 8 (hollow piece) während des Walzvorganges unterstützen. Das Gebiet, an dem die Durchmesser der Hauptwalzen 1, am größten sind und indem der Abstand zwischen ihnen am kleinsten ist, wird als Maul (gorge) bezeichnet. Ein Stopfen 4, der von einem Lochdorn 5 getragen wird, ist in einem bestimmten Abstand von demFrom the . . Flg. 1 to 3 main rollers 1, 1 can be seen in the Have the largest diameter in the middle of their longitudinal extension and have a double-symmetrical, barrel-like shape. The main rollers have a surface angle α in a range between 3 ° and 5 °. The largest diameter of the rollers is greater than their length. The axes of the two main rollers run when viewed from above parallel to each other. However, they are inclined towards each other when viewed from the side. This means that the Axes have a feed angle ß, which is in a range between 5 ° and 13 ° vertically with respect to the longitudinal axis of the to be rolled Mater iales or the round block 3 extends (see Fig. 2). Above and Below between the main rolls guide shoes 2, 2 are attached, which support the tube blank 8 (hollow piece) during the rolling process. The area where the diameters of the main rollers 1 are greatest and where the distance between them is smallest is called a gorge. A plug 4, which is carried by a piercer 5, is at a certain distance from the

Maul in Richtung zur Eingangsseite verschoben angeordnet.The mouth is arranged shifted in the direction of the input side.

Die Hauptwalzen 1 drehen sich wie aus den Heilen 6 und 7 ersichtlich in dieselbe Richtung. Sobald der Rundblock 3 auf die Walztemperatur erhitzt ist, wird er von dem Walzeingang der Vorrichtung eirgespeist. Er wird in Richtung auf das Maul eingeführt, was aufgrund der raschen Rotation des Zuführungswinkels ß entgegengesetzt zu der Drehbewegung der Hauptwalzen erfolgt. Da der Spalt zwischen den Hauptwalzen 1, in Richtung auf das Maul zunehmend enger wird, wird der Rundblock in einer Drehbewegung immer wieder von den Oberflächen der Hauptwalzen gepresst, wobei er sich ausdehnt und ein Loch in seine r Mitte bildet, das auf diese Weise leicht von der Spitze des Stopfens 4 durchbohrt werden kann. Da der Stopfen 4 in einer Lage gehalten wird, inThe main rollers 1 rotate as shown in Figures 6 and 7 in the same direction. As soon as the round block 3 is heated to the rolling temperature, it is fed from the roller inlet of the device. It is introduced in the direction of the mouth, which is contrary to the rotational movement due to the rapid rotation of the feed angle β the main rollers takes place. As the gap between the main rollers 1 becomes increasingly narrow in the direction of the mouth, the round block becomes repeatedly pressed by the surfaces of the main rollers in a rotating motion, whereby it expands and a hole in its center forms, which can be easily pierced by the tip of the plug 4 in this way. Since the plug 4 is held in a position in

109821 /1390 49o3109821/1390 49o3

der er sich frei mit dem Lochdorn 5 gemäß der Drehung des Werkstückes, aber nicht rückwärts bewegt, wird erreicht, daß die Rohrluppe 8 in ihrer Dicke abnimmt, was auf die radiale plastische Deformation aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Hauptwalzen und dem Stopfen zurückzuführen ist. Der Innendurchmesser der Rohrluppe 8 nimmt hierdurch zu. Auch der Außendurchmesser wächst aufgrund des Oberflächenwinkels α _ an der Ausgangsseite der Walzen. Man erhält auf diese Weise die Rohrluppe 8 als ein kurzes Werkstück mit dicker Wandung.which he can freely move with the piercer 5 according to the rotation of the workpiece, but not moved backwards, it is achieved that the tube blank 8 decreases in thickness, which is due to the radial plastic deformation due to the Interaction between the main rollers and the plug is due. The inside diameter of the tube blank 8 increases as a result. The outside diameter also increases due to the surface angle α _ on the exit side of the rollers. In this way you get the Tube blank 8 as a short workpiece with thick walls.

Im folgenden soll nun die Anordnung der Hauptwalzen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben werden. Die Hauptwalzen 11, 11 die erfindungsgemäß verwendet werden, sind im Grunde von faßförmiger Gestalt, wobei ihre Schnittwinkel θ . und θ 2 mit den Walzenachsen-in Richtung auf den Eingang ö und in Richtung auf den Ausgang θ -vorzugsweise der Bedingung J Θ. ;> | 6„| genügen sollen (s. Fig. 12). Die Achsen der Hauptwalzen 11, 11 verlaufen zueinander vertikal geneigt in einem Zuführungswinkel β gegenüber der Längsachse des ζ walzenden Matenales oder des Rundblockes 13 (s. Fig. 6) und kreuzen einander horizontal mit dem Kreuzwinkel γ gegenüber der genannten Achse des Rundblockes 13 (s.Fig. 5). Die Hauptwalzen 11, 11 werden wie aus den Heilen 16 und 17 ersichtlich, in die gleiche Richtung gedreht. Führungsschuhe 12, 12 sind zwischen den Walzen 11, 11 angeordnet, um eine gebildet Rohrluppe 18 von oben und unten während des Walzvorganges, wie aus Fig. 7 ersichtlich, zu unterstützen. Ein Stopfen 14 für die Durchbohrung des Rundblockes wird von einenLochdorn 15, um eine bestimmte Strecke in Richtung des Einganges des Maules verschoben getragen.In the following, the arrangement of the main rollers according to the present invention will now be described with reference to FIGS. The main rollers 11, 11 used in the present invention are basically barrel-shaped with their intersection angles θ . and θ 2 with the roller axes - in the direction of the input ö and in the direction of the output θ - preferably the condition J Θ. ;> | 6 "| should suffice (see Fig. 12). The axes of the main rollers 11, 11 run vertically inclined to one another at a feed angle β with respect to the longitudinal axis of the ζ rolling material or the round block 13 (see Fig. 6) and cross each other horizontally at the cross angle γ with respect to the named axis of the round block 13 (see Fig. 6) .Fig. 5). The main rollers 11, 11 are, as can be seen from the figures 16 and 17, rotated in the same direction. Guide shoes 12, 12 are arranged between the rolls 11, 11 in order to support a formed tube blank 18 from above and below during the rolling process, as can be seen from FIG. A plug 14 for piercing the round block is carried by a piercer 15, displaced by a certain distance in the direction of the entrance of the mouth.

Die obigen Ausführungen zeigen, daß die beiden Hauptwalzen in dem Stiefel-Mannesmann-Stopfenverfahren gemäß dem Stand der TechnikThe above shows that the two main rollers in the Prior art Stiefel-Mannesmann plugging process

den Oberflächenwinkel α sowie den Zuführungswinkel β aufweisen, nicht jedoch einen Winkel der dem in Fig. 5 dargestellten Kreuzwinkel Y bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung, kann man eine Rohrluppe erhalten, die vollständig oder zumindestens im wesentlichen frei von Oberflächentorsionen ist, indem man den Zuführungswinkel und den Kreuzwinkel geeignet auswählt. Der Metallfluß aus dem Rundblock läßt sich durch ein Modellversuch sichtbar machen. Man verwendet hierzu aus zweifarbigem Plastilin (ein Warennamen für eine Art von Ton) gefertigte Modellrohrluppen, die mittels eines zu Versuchszwecken aufgebauten Modellstopfenwalzwerkes durchbohrt werden. Die optimalen Werte für den Zuführungswinkel ß und den KreuzwinkelY lassen sich experimentell durch die Verwendung von Modellrundblöcken erhalten.have the surface angle α and the feed angle β, however, it does not correspond to an angle which corresponds to the cross angle Y shown in FIG. 5 in the method according to the invention. In practicing the present invention, one can obtain a tube blank which is completely or at least substantially free from surface torsion is by appropriately selecting the feed angle and the cross angle. The metal flow from the round block can be make visible through a model test. This is done using two-tone plasticine (a trade name for a type of clay) Model tube blanks that are drilled through by means of a model plug rolling mill set up for test purposes. The optimal Values for the feed angle ß and the cross angle Y can be obtained experimentally through the use of model round blocks.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird zuerst ein Modellrundblock mit 47 mm Durchmesser und 12o mm Länge aus in zwei unterschiedlichen Farben eingefärbten Plastilins hergeste 11t.As can be seen from Fig. 4, a model round block with 47 mm Diameter and 12o mm length made from plasticine dyed in two different colors.

Zum Vergleich der vorliegenden Erfindung mit dem Stand der Technik, wurde eine Rohrluppe mittels eines Modellstopfenwalzwerkes von dem bisher üblichen Stiefel-Mannesmann-Typ hergestellt, die in Fig. 4B wiedergegeben ist. An der Oberfläche der Modellrohrluppe erscheint wie aus der Zeichnung ersichtlich,eine spiralenförmige Torsion der Oberfläche. Eine weitere Modellrohrluppe, die gemäß dem Stand der Technik mit einem, die üblichen konischen Walzen verwendenden Modellstopfenwalzwerk erhalten wurde, ist in Fig. 4C dargestellt. Auch hier wird eine spiralenförmige Torsion der Oberfläche ersichtlich, wobei die Torsion in diesem Falle entgegengesetzt zu der von Fig. 4B verläuft.To compare the present invention with the prior art, a tube billet was produced by means of a model plug rolling mill of the hitherto customary Stiefel-Mannesmann type, which is shown in FIG. 4B is reproduced. As can be seen from the drawing, a spiral-shaped torsion of the Surface. Another model tube billet, which, according to the prior art, has a model plug mill using the usual conical rollers is shown in Fig. 4C. Here, too, a spiral-shaped torsion of the surface can be seen, whereby the torsion in this case is opposite to that of FIG. 4B.

1 098?1/1390 49o3 1 098? 1/1390 49o3

Mit diesem Verfahren gemäß dem Stand der Technik ist es somit absolut unmöglich, eine Torsion der Oberfläche zu vermeiden, gleichgültig in welcher Weise der Oberflächenwinkel α oder der Zuführungswin kel ß geändert werden.With this prior art method it is therefore absolute impossible to avoid torsion of the surface, indifferent in what way the surface angle α or the feed angle ß can be changed.

Anschließend wurde mit einem Modellstopfenwalzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Versuchen durchgeführt, in welchen die verschiedenen Bedingungen bei einer Variation des Zuführungswinkels β zwischen 0 und 16° und des Kreuzwinkels Y von 5° bis 3 o° untersucht wurden, um damit ein geeignetes Verhältnis zwischen diesen beiden Winkeln zu erhalten, bei dem es gelingt, eine Rohrluppe gemäß Fig. 4D herzustellen, bei der keine Torsion in der Oberfläche auftreten. Es wurden auf diese Weise ,die Bereiche der beiden Winkel aufgesucht, in denen keine Torsion auf der Oberfläche des Modellrundblockes auftraten, indem man die Bereiche der beiden Winkel graduell variierte. Insbesondere variierte man den Kreuzwinkel γ zwischen 5 und 3o° in Schritten von 5° und den Zuführungswinkel β zwischen 0° und 16°, wobei der Eingangsoberflächenwinkel α * dem Ausgangsoberflächenwinkel % angeglichen wurde und diese Winkel bei einem Wert von 3, 5 konstant gehalten wurden. Als Ergebnis dieser Untersuchungen fand man ein Verhältnis zwischen den beiden Winkeln ß und Y , bei dem keine Torsion der Oberfläche auftritt, das sich, wie aus Fig. 8 ersichtlich durch die folgende Gleichung ausdrücken läßt:A series of tests were then carried out with a model plug mill according to the present invention, in which the various conditions with a variation of the feed angle β between 0 and 16 ° and the cross angle Y from 5 ° to 30 ° were examined in order to find a suitable ratio to obtain between these two angles, in which it is possible to produce a tube blank according to FIG. 4D, in which no torsion occurs in the surface. In this way, the areas of the two angles in which no torsion occurred on the surface of the model round block were searched for by gradually varying the areas of the two angles. In particular, the cross angle γ was varied between 5 and 30 ° in steps of 5 ° and the feed angle β between 0 ° and 16 °, the input surface angle α * being adjusted to the output surface angle% and these angles being kept constant at a value of 3.5 . As a result of these investigations, a ratio was found between the two angles β and Y at which no torsion of the surface occurs, which, as can be seen from FIG. 8, can be expressed by the following equation:

γ v 2 üß + 3 ω γ v 2 ü ß + 3 ω

Die Winkel sind hierbei in Gradeinheiten gemessen.The angles are measured in units of degrees.

In dem Bereich oberhalb der Kurve verläuft die Torsion spiralenförmig in Richtung der Drehbewegung, während die Torsion in dem BereichIn the area above the curve, the torsion is spiral in the direction of the rotational movement, while the torsion in the area

109821/1390 49o3109821/1390 49o3

20S4SA120S4SA1

- Io -- Io -

unterhalb der Kurve in einer Spirale entgegengesetzt zu der Drehrichtung verläuft. Der Zuführungswinkel β kann hierbei willkürlich gewählt werden. Es ist jedoch nicht praktisch ihn kleiner als 2° zu wählen, da hierbei die Zuführung des Rundblockes und insbesondere die Produktivität zu gering werden. Auch ein über 16 liegender Wert ist aus praktischen Gründen nicht empfehlenswert, da hierbei der Kreuzwinkel γ einen Wert von 45° erreicht.below the curve in a spiral opposite to the direction of rotation runs. The feed angle β can be chosen arbitrarily here. However, it is not practical to choose it smaller than 2 °, since the supply of the round block and in particular the productivity are too low. Also a value greater than 16 is Not recommended for practical reasons, as this is the cross angle γ reaches a value of 45 °.

Die Erfinder haben wie aus den vorstehenden Darlegungen hervorgeht ' bewiesen, daß eine optimale Bedingung besteht, bei der die Herstellung einer Rohrluppe 18 mit tors ionsfreier Oberfläche möglich ist, indem man die Zuführungswinkel β und den Kreuzwinkel Y in geeigneter Kombination wählt.The inventors have, as can be seen from the discussion above 'proved that there is an optimal condition in which to manufacture a tube blank 18 with a torsion-free surface is possible by adjusting the feed angle β and the cross angle Y in a suitable manner Combination chooses.

Bei der vorstehenden Gleichung 1 war der Oberflächenwinkel α - und der Walzen konstant mit einem Wert von 3,5 festgelegt. Bei dem tatsächlichen Betrieb kann jedoch der Winkelbereich des Winkels α - * der Walzen zwischen 2 und 6 variiert werden. Wenn jedoch der Winkel α größer als 6° ist, wird die Vorwärtsbewegung des Rundblockes schwierig. Ist dieser Winkel dagegen kleiner als 2°, wird die ™ Zuführung des Materials behindert. Aus den genannten Gründen liegt der optimale Bereich für den Kreuzwinkel Y der Walzen, welcher eine Torsion der Oberfläche des Rundblockes vermeiden läßt, zwischen der unteren Grenze von 3 und einem oberen Grenzwert der 15o% des Wertes von Y gemäß der Gleichung 1 entspricht. Dies bedeutet, daß der Winkel γ willkürlich innerhalb des schraffierten Bereiches von Fig. 8 gewählt werden kann.In the above equation 1, the surface angle α and the rollers were set constant at a value of 3.5. In actual operation, however, the angular range of the angle α - * of the rollers can be varied between 2 and 6. However, if the angle α is larger than 6 °, the forward movement of the round block becomes difficult. If, on the other hand, this angle is less than 2 °, the feed of the material will be hindered. For the reasons mentioned, the optimum range for the cross angle Y of the rollers, which prevents torsion of the surface of the round block, lies between the lower limit of 3 and an upper limit value corresponding to 150% of the value of Y according to equation 1. This means that the angle γ can be selected arbitrarily within the hatched area of FIG.

Winkel gemessen in Grad. Angle measured in degrees.

109821/1390 49o3 109821/1390 49o3

205A541 - li - 205A541 - left -

bei: α = 2° - 6°
β = 2° - 16°
γ = 3° - 3ο°
at: α = 2 ° - 6 °
β = 2 ° - 16 °
γ = 3 ° - 3ο °

In den Fig. 9 mit 12 ist eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Vorrichtung enthält eine fest angeordnete Basis 22, die mit dem Fundament über vier Säulen 21 und eine entfernbare Basisplatte 23 verbunden ist. Die Vorrichtung enthält ferner eine Justierplatte 24 für die Justierung des Kreuzwinkels mit einem C-förmigen Teil, die auf der festen Basis 22 über eine säulenförmige Welle 25 so befestigt ist, daß sie in einer Ebene verschwenkt werden kann. Eine Seite der Justierplatte 24, die der Hauptwalze gegenüber liegt, ist in Form eines Kreisbogens ausgebildet, welcher mit einer Zahnung 26 versehen ist. Auf der festen Basis sind ferner eine Antriebsschnecke 27, die in Eingriff mit der Zahnung 26 steht, eine längliche Welle 28, Zahnräder 29, 3o der Welle 28 und ein Elektromotor 31, der direkt mit einem Ritzel 3o verbunden ist, angebracht, wodurch sich die Justierplatte in einem Winkelbereich von 3o° drehen läßt. Auf der Justierplatte 24 ist ein Walzengehäuse 43 angebracht, welches die beiden Enden der Hauptwalzen 41, 41 in Lagern 42, 42 derart trägt, so daß es mit der Einstellungsvorrichtung für die Walzenöffnung und der Einstellungsvorrichtung für den Kreuzwinkel,wie im folgenden beschrieben, eingestellt werden kann. Das Walzengehäuse 43 weist ein C-förmiges Querteil sowie einen teilweise mit Nuten versehenen zylindrisch gestalteten Vertikalbereich auf, wie er aus Fig. 11 ersichtlich ist. und trägt die Hauptwalze 41, wie bereits erwähnt, in Lagern 42, 42. Das obere Teil des Gehäuses wird gleitbar von einer Gleitführung 44 getragen, die eine kreisbogenförmige Gestalt aufweist,während das untere Ende des Gehäuses einen Vorsprung 45 bildet, mit dem zylindrische Stäbe 46, die auf beide Seiten des Vorsprunges einen Druck ausüben und die Spitze der Antriebswelle 47 in Berührung gebracht sind.9 through 12 is a device according to the present invention shown. This device includes a fixed base 22 which is attached to the foundation via four pillars 21 and one removable Base plate 23 is connected. The device also includes an adjustment plate 24 for adjusting the cross angle with a C-shaped part which is fixed on the fixed base 22 via a columnar shaft 25 so that they are pivoted in a plane can. One side of the adjustment plate 24 opposite the main roller is in the form of an arc, which is provided with teeth 26. There is also a worm drive on the solid base 27, which is in engagement with the teeth 26, an elongated shaft 28, gears 29, 3o of the shaft 28 and an electric motor 31, the is directly connected to a pinion 3o, attached, whereby the adjustment plate can be rotated in an angular range of 3o °. On the Adjusting plate 24, a roller housing 43 is attached, which supports the two ends of the main rollers 41, 41 in bearings 42, 42 in such a way that it is with the adjustment device for the roller opening and the adjustment device for the cross angle, as described below, can be adjusted. The roller housing 43 has a C-shaped transverse part and one that is partially grooved cylindrically shaped vertical area, as can be seen from FIG. and carries the main roller 41, as already mentioned, in Bearings 42, 42. The upper part of the housing is slidably supported by a slide guide 44 which has an arcuate shape while the lower end of the housing forms a protrusion 45, with the cylindrical rods 46 exerting pressure on both sides of the protrusion exercise and the tip of the drive shaft 47 are brought into contact.

Die zylindrischen Stäbe 46 sind in einem Öldruckzylinder 48 gelagert, wobei die Antriebswelle 47 mit einer Reihe von Zahnrädemfür die Kraftübertragung verbunden ist. Dieses Getriebe besteht aus einem Zahnrad 49, einem nichtgezeigten Ritzel,das mit diesem Zahnrad inThe cylindrical rods 46 are mounted in an oil pressure cylinder 48, the drive shaft 47 being connected to a series of gears for power transmission. This gear consists of one Gear 49, a pinion, not shown, which is connected to this gear in

und
Verbindung steht / einer Welle 5o, welche mit dem Ritzel und einem Antriebsmotor 51 verbunden ist. Der Antriebsmotor 51 ist an der Ju- . stierplatte 24 befestigt. Er regelt denZuführungswinkel | der Haupt walze, indem er den unteren Vorsprung 45 des Walzengehäuses durch seine Drehbewegung verschiebt. Der Einstellungsbereich der Welle beträgt 0° bis 16°.
and
Connection is / a shaft 5o, which is connected to the pinion and a drive motor 51. The drive motor 51 is on the Ju-. bull plate 24 attached. It regulates the feed angle | the main roller by sliding the lower projection 45 of the roller housing through its rotary movement. The adjustment range of the shaft is 0 ° to 16 °.

Es ist ferner notwendig eine Vorrichtung anzubringen, welche seine Einstellung des Maules gemäß dem Verhältnis von Außendurchmesser des Rundblocks und Außendurchmesser der Rohrluppe ermöglicht. Zu diesem Zwecke sind zwei tragende Wellen 58 vorgesehen, welche die Walzenöffnung einstellen. Die Wellen 58 werden von zwei Zphnrädern 57 angetrieben, welche von einem Getriebe bewegt werden. Das Getriebe enthält einen Elektromotor 52, ein von dem Motor 52 in Umdrehung versetztes Zahnrad 53, ein mit dem Zahnrad 53 in Eingriff stehendes weiteres Zahnrad 54 sowie eine mit dem Zahnrad 54 in Eingriff stehende Antriebsschnecke 55 und eine Welle 56, die direkt mit dem Zahnrad 55 verbunden ist. In dem Maul zwischen den Hauptwalzen 41, 41 ist ein Stopfen 62 von einem Lochdorn 61 getragen angeordnet. Der Rundblock wird in Richtung des Pfeiles 7o zugeführt und während seiner Drehung,durch die Wirkung der Hauptwalzen und des Stopfens durchbohrt. Die auf diese Weise gebildete Rohrluppe wird während des Walzvorganges von oberen und unteren Führungsschuhen 63 und 64 unterstützt. Die vertikale Lage des oberen Führungsschuhes wird von einer Welle 66 eingestellt, dieIt is also necessary to attach a device that allows its adjustment of the mouth according to the ratio of the outer diameter of the round block and the outer diameter of the tube assembly. To this Two supporting shafts 58 are provided, which adjust the roller opening. The shafts 58 are driven by two gear wheels 57, which are moved by a gear. The transmission includes an electric motor 52, one that is rotated by the motor 52 Gear 53, a further gear 54 which is in engagement with gear 53 and a drive worm which is in engagement with gear 54 55 and a shaft 56 which is directly connected to the gear 55. In the mouth between the main rollers 41, 41 is a plug 62 carried by a piercer 61 arranged. The round block is fed in the direction of arrow 7o and, during its rotation, by the Effect of the main rollers and the plug pierced. The tube blank formed in this way is from the top during the rolling process and lower guide shoes 63 and 64 supported. The vertical position of the upper guide shoe is adjusted by a shaft 66 which

mit einem Führungsschuhhalter 65 verbunden ist und über ein Schneckenen is connected to a guide shoe holder 65 and via a worm

rad 67 und ein/Antriebsmotor desselben angetrieben wird. Der untere Führungsschuh wird in üblicher Weise eingestellt, was beispielsweisewheel 67 and a / drive motor of the same is driven. The lower Guide shoe is adjusted in the usual way, what for example

109871 /1390 49o3109871/1390 49o3

durch die Ersetzung des Schuhes durch einen weiteren Schuh 64, durch ein Einsetzen von einer Einlage oder auf ähnliche Weise erfolgen kann. Der Antrieb der Hauptwälzen erfolgt durch ein übliches Getriebe, wie eine Universalkupplung, die auf dem Walzenschaft an der Eingangsseite des zu walzenden Rundblockes angebracht ist.by replacing the shoe with another shoe 64, by an insertion of an insert or in a similar manner can take place. The main rollers are driven by a standard gear, such as a universal coupling that is attached to the roll shaft on the input side of the round billet to be rolled.

Wie aus den Fig. 11 und 12 hervorgeht, sind die Hauptwalzen 41, 41 unter einem Zuführungswinkel β und Kreuzwinkel Y zueinander angeordnet. Damit die Eingangs- und Ausgangsseiten der Walzen dem zu walzenden Material mit Oberflächenwinkeln von 2 bis 6 gegenüber stehen, sind diese vorzugsweise an der Eingangs- und Ausgangsseite mit Schneidwinkel ®. und ®„ versehen, welche die folgende Bedingung erfüllen:As shown in FIGS. 11 and 12, the main rollers are 41, 41 arranged at a feed angle β and cross angle Y to one another. So that the input and output sides of the rollers dem material to be rolled with surface angles from 2 to 6 opposite these are preferably on the entry and exit side with cutting angle ®. and ® ", which have the following Meet condition:

Θ2 Θ 2

In dem Bereich, in dem der Kreuzwinkel Y größer ist als der Oberflächenwinkel α « oder % nimmt der Durchmesser der Walzen von der Eingangsseite zur Ausgangsseite zu.In the area in which the cross angle Y is greater than the surface angle α «or%, the diameter of the rollers increases from the inlet side to the outlet side.

Wenn auch im vorstehenden eine spezielle Anordnung beschrieben wurde, bei der die Hauptwalzen horizontal angeordnet ist, so soll doch verstanden werden, daß die Walzen auch vertikal übereinander in der erf indungs ge mäßen Weise angeordnet werden können. Wenn sie vertikal angeordnet sind, sind die Richtungen gegenüber dem Zuführungswinkelß'nd dem Kreuzwinkel Y jedoch umgekehrt.Although a special arrangement has been described above, in which the main rollers are arranged horizontally, it should be understood that the rollers are also vertically one above the other in the can be arranged according to the invention. When placed vertically, the directions opposite the feed angle are ß'nd however, the cross angle Y is reversed.

109821/1390 49o3109821/1390 49o3

Claims (3)

PatentansprücheClaims 1.) Stopfenwalzvorrichtung zur Herstellung von gewalztem Material, das frei von Torsion in der Oberfläche ist, unter Verwendung der prinzipiellen Anordnung eines Stopfenwalzwerkes vom Stiefel-Mannesmann-Typ für die Herstellung von nahtlosen Stahlrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden Hauptwalzen gegeneinander geneigt in einem Zuführungswinkel β in vertikaler Hinsicht gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales und gekreuzt zueinander mit einem Kreuzwinkely in horizontaler Hinsicht gegenüber der Längsachse1.) Plug rolling device for the production of rolled material, that is free from torsion in the surface, using the principal Arrangement of a plug rolling mill of the Stiefel-Mannesmann type for the production of seamless steel tubes, characterized in that that the axes of the two main rollers are inclined towards each other at a feed angle β in vertical terms with respect to the longitudinal axis of the material to be rolled and crossed to each other with a cross angle in horizontal respect to the longitudinal axis ψ .und ψ. and des zu walzenden Materiales angeordnet sind/daß die Winkelof the material to be rolled are arranged / that the angle β und γ derart gewählt sind, daß sie der folgenden Bedingung genügen:β and γ are chosen such that they satisfy the following condition: ^2 §ß + 3)>Y 3^ 2 §ß + 3)> Y 3 wobei die Winkel in Graden gemessen sind und der Winkel P zwischen 2° und 16° variiert.where the angles are measured in degrees and the angle P between 2 ° and 16 ° varies. 2. Vorrichtung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel α j und α - zwischen den Eingangsseiten-und Ausgangsseitenoberflächen der Hauptwalzen und der Längsachse des zu walzendes Materiales dementsprechend gewählt sind, daß sie in einem Bereich zwischen 2° und 6° liegen, und daß jede Oberfläche der Hauptwalzen so geschnitten ist, daß die Schnittwinkel Θ j und θ der Eingangsseiten und der Ausgangsseitenoberfläche den folgenden Bedingungen genügen:2. Apparatus according to claim I 1, characterized in that the angles α j and α - are chosen between the input side and output side surfaces of the main rollers and the longitudinal axis of the material to be rolled so that they lie in a range between 2 ° and 6 °, and that each surface of the main rolls is cut so that the intersecting angles Θ j and θ of the input sides and the output side surface satisfy the following conditions: θι Λ ♦γ θ ι Λ ♦ γ 4903 109821/13904903 109821/1390 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Justierplatte für die Einstellung des Hauptwalzenkreuzwinkels γ auf einer festen Basis des Stopfenwalzwerkes derart angeordnet ist, daß sie in einem Bereich von 3o° horizontal gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales verschoben werden kann, und daß auf der Justierplatte eine Einstellvorrichtung für den Zuführungswinkel und eine Einstellvorrichtung für die Walzenöffnung derart befestigt sind, daß der Einstellwinkel ß in einem Hauptwalzengehäuse innerhalb eines Bereiches von 2° bis 16° vertikal gegenüber der Längsachse des zu walzenden Materiales verschoben werden kann.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that an adjusting plate for setting the main roll cross angle γ a fixed base of the plug rolling mill is arranged in such a way that it is horizontal in a range of 30 ° with respect to the longitudinal axis of the material to be rolled can be moved, and that an adjusting device for the feed angle on the adjustment plate and a roller opening adjusting device is thus attached are that the setting angle ß in a main roll housing within a range of 2 ° to 16 ° vertically with respect to the longitudinal axis of the material to be rolled can be moved. 49o3 10 9 8 2 1/13 949o3 10 9 8 2 1/13 9
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