DE2260541A1

DE2260541A1 - Arbeitsgeruest eines scheibenschraegwalzwerks

Info

Publication number: DE2260541A1
Application number: DE19722260541
Authority: DE
Inventors: Erik O Noew; Anatolij M Swjaginsew
Original assignee: ELEKTROSTALSKIJ SAWOD TJASCHEL; PERWOURALSKIJ NOWOTRUBNYJ SAWO
Current assignee: ELEKTROSTALSKIJ SAWOD TJASCHEL; PERWOURALSKIJ NOWOTRUBNYJ SAWO
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1974-06-27
Also published as: FR2212186A1; FR2212186B1; GB1365438A

Description

1) Pervoural'skij novotrubnyj zavod
Fervouralsk/UdSSR

2) Elektrostal'skij zavod tjazelogo masinostroenija Elektrostal'/UdSSE

P 43 791/2

11. Dezember 1972

BK/Br

Arbeitsgerüst eines Scheibenschrägwalzwerks

Die Erfindung bezieht sich auf das Walzen von Runderzeugnissen, insbesondere auf Arbeitsgerüste von Schrägwalzwerken, vorzugsweise für die Herstellung nahtloser Rohre,.einschließlich Lochen, Auswalzen, Glätten* Aufweiten, Kalibrieren und Richten, der Rohre.

Es ist das Arbeitsgerüst eines Rohrsehrägwalzwerks bekannt, das aus einem Ständer mit darin angeordneten tonnen- oder pilzförmigen Walzen (Schulterwalzen), Führungen für das Festhalten des Rohres auf der Walzlinie und Vorrichtung für die Walzspaltregelung sowie Antrieb mit Motoren, Getrieben und Kugelgelenkspindeln für die Übertragung der Drehbewegung zu den Walzen, deren Achsenlage räumlich verändert werden kann, besteht.

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In diesem bekannten Arbeitsgerüst wird das zwischen zwei, drei oder "wer Walzen, deren Achsen zu der Walzlinie geneigt sind, durchlaufende Rohr in eine schraubenartige Bewegung versetzt. Dabei bestimmt der NeigungswinM. zwischen Walzenachsen und Walzlinie den Winkel dieser schraubenartigen Bewegung des Rohres und damit die Walzgeschwindigkeit; der Neigungswinkel kann wegen Konstruktionsbesonderheiten der Kugelgelenke der Spindeln nicht größer als 12-14° angenommen werden.

Die angeführten Schrägwalzwerke sind mit folgenden Nachteilen belastet:

-den maximalen Neigungswinkel der Walzen bei diesen Walzwerken kann man nicht größer als etwa 12-14° annehmen, wodurch die Walzgeschwindigkeit begrenzt ist;

-das Verhältnis der Breite der Kontaktoberfläche ( zwischen Rohr und Walzen) zum Rohrdurchmesser ist in diesen Walzwerken zu klein (0,2-0,25); dies führt zu einer ungleichmäßigen Verformung, was ein vorzeitiges Zerstören des Metalls in einer Axialzone des Walzgutes und Fehler wie Einrollen von Walzhaut, Abblätterung usw. auf der Rohrinnenoberfläche bedingt.

-die Rundform des zu walzenden Rohres wird in solchen Walzwerken verzerrt, was zum Aufheben der Rohrwandreduzierung bei dünnwandigen Rohren führt;

-die Spindelkugelgelenke brechen bei der Winkeleinstellung zwischen Walzenachse und Walzlinie von etwa 12 bis 14° zu häufig,

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TJm durch Vergrößerung des\Winkels .der sehraubenartigen Bewegung bei gleichzeitigem Verkleinern des Schiefwinkels in Spindelkugelgelenken die Walzgeschwindigkeit zu erhöhen, verwendet man im bekannten Arbeitsgerüst Einzelantriebe für jede Walze, die zur Walzlinie geneigt ist. Aberäie Anwendung solcher Einzelantriebe bedeutet eine wesentliche Komplikation des Gerüstaufbaus; damit erhöht sich das Gewicht und vergrößern sich die Abmessungen des Gerüstes und es sind komplizierte elektrische Vorrichtungen für das Synchronisieren der Motorgeschwindigkeiten notwendig.

Es ist auch das Arbeitsgerüst eines Schrägwalzwerks bekannt, das aus einem Ständer mit Scheiben, Führungen zum Festhalten des Walzgutes auf der Walzlinie und einer Vorrichtung für Spaltregelung zwischen den Arbeitsoberflächen dei'Scheiben sowie einem Antrieb (Motor und Getriebe) für die Drehbewegung der Scheiben besteht.

In diesem bekannten Arbeitsgerüst eines Scheibenschrägwalzwerks wird das zu walzende fiohr in eine schraubenartige Bewegung beim Durchlauf zwischen den Stirnflächen zwäer Scheiben unter oder über der Horizontalebene versetzt, in welcher die Scheibenachsen liegen. Der veränderliche Abstand von dieser Horizontalebene, als Exzentrizität benannt, erlaubt den Winkel der schraubenartigen Bewegung des Rohres im Bereich von 9 bis 13° zu verändern.. Die Exzentrizität verändern und die Walzgeschwindigkeit regeln kann mn durch. Veränderung des Abstands zwischen Führungen und

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Horizontalebene, in der die Wellenachsen der Scheiben liegen. Dabei führt das wesentliche Verändern der Exzentrizität zum Knicken deijWalzlinie in der senkrechten Ebene, was die Stabilität des Walzprozesses verletzt und die Maßgenauigkeit der Rohre verschlechtert. Außerdem sind die^A-chsen der Scheiben in diesem Gerüst in Draufsicht etwas in Walzrichtung verschoben, wodurch die Verformungszone kinematisch asymmetrisch wird. Die kinematische Asymmetrie verhindert das Vergrößern der Exzentrizität und demnach auch der Walzgeschwindigkeit durch Vergrößern des Winkels der schraubenartigen Bewegung. Die kinematische Asymmetrie der Verformungszone bedingt auch eine Erhöhung des Wanddickenunterschieds und der spiralartigen Abweichungen ( Verdrehungen ) der Rohre und fordert für das stabile Wal zen große Stichabnahmen, welche zum Entwickeln von Fehlern, wie z.B. Einrollen von Walzhautblätterungen usw. auf der Rohrinnenoberfläche führen.

Es ist auch das Arbeitsgerüst eines Scheibenschrägwalzwerks bekannt, welches dieselben Elemente einschließt, wie das letztbeschriebene Gerüst, aber die Scheiben sind hier in Draufsicht auf die Horizontalebene, in der die Walzlinie liegt, symmetrisch zu beiden Seiten der Walzlinie angeordnet; die Wellenachsen dieser Scheiben sind in zwei Ebenen, die im gleichen konstanten Abstand ( mit fixierter Exzentrizität) zu beiden Seiten der Horizontalebene liegen, angeordnet. Die Verformungsζone ist in diesem Arbeitsgerüst kinematisch symmetrisch, was günstige Bedingungen

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für das stabile Walzen von Rohren mit hoher Maßgenauigkeit schafft. Aber die an der Konstraktion des Arbeitsgerüstes nicht vorgesehene Möglichkeit,die Größe der Exzentrizität zu ändern, verhindert die Regel long der Walzgeschwindigkeit durch die Veränderung des Winkels der schraubenartigen Rohrbewegung. Solch eine Regelung der Walzgeschwindigkeit ist beim Herstellen von Rohren verschiedener Abmessungen, Durchmesser und Wanddicken aus Stählen verschiedener Sorten notwendig,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerüst für Schrägwalzwerke zu entwickeln, das e±E volle/kinemet.tische Symmetrie der Verformungszone gewährleistet und damit das folgende erlaubt:

-Durchführung des Walzprozesses beim in bezug auf die physikalischen Metalleigenschaften des zu walzenden Rohres maximal zulässigen Winkel der schraubenartigen Rohrbewegung, Vergrößerung der Walzgeschwindigkeit und Vermeiden oder Verminderung der· Fehlerentwicklung, auf der inenwandob er fläche der Rohre; - wesentliche Verminderung des Schiefwinkeis in den Kugelgelenken der Antriebsspindeln, so daß er nicht mehr als 10° bei beliebigen Winkeln der schraubenartigen Rohrbewegung ausmacht; -Gewährleistung eines stabilen Walzprozesses bei größeren Winkeln der schraubenartigen Bewegung, Qualitätsverbesserung der Innenwandoberfläche und Erhöhung der/Rohrmaßgenauigkeit durch die Vergrößerung des Verhältnisses der Breite der Kontakt-Oberfläche der Verformungszo.ne zum Durchmesser des zu walzenden Rohres (0,3-0,4)·; 409826/0450

-Regelung der Walzgeschwindigkeit durch Winkelveränderung der schraubenartigen fiohrbewegung in Abhängigkeit von Durchmesser und Wanddicke der aus verschiedenen Stählen zu walzenden Rohre;

-Walzen von dünnwandigen Rohren mit einem Verhältnis des Durchmessers zur Wanddicke bis zu 30.

Es wird das Arbeitsgerüst eines Schrägwalzwerks mit Scheiben, die in Draufsicht auf eine Ebene, in welcher die Walzlinie liegti spiegelbildlich (symmetrisch) zu dieser Walzlinie angeordnet sind, vorgeschlagen, deren Wellenachsen sich in zwei Ebenen befinden, die im gleichen Abstand von der Ebene der Walzlinie zu deren beiden Seiten entfernt sind. Das Arbeitsgerüst besteht aus einem Ständer mit darin angeordneten Scheiben, Führungen zum Festhalten des Walzgutes auf der Walzlinie und einer Vorrichtung zur Regelung des Abstandes zwischen den Arbeitsflächen der Scheiben sowie einem Antrieb. Die Scheibenwellen sind gemäß der Erfindung drehbar um die Achsen, die parallel zu den Wellenachsen der Scheiben und im gleichen Abstand von ihnen liegen, angeordnet, Bei ihrem Drehen ändern sich um eine gleiche Größe die Abstände zwischen den Ebenen, in denen sich die Wellenachsen der Scheiben befinden, und der Walzlinie. Damit ändern sich auch der Winkel der schraubenartigen Rohrbewegung und die Walzgeschwindigkeit.

Es ist zweckmäßig, die Vorrichtung für die Abstandsänderung zwischen den parallelen Ebenen, in denen die Wellenachsen der Scheiben liegen, und der Walzlinie mit Trommeln auszubilden. Diese Trommeln sind um ihre Achsen drehbar am Ständer angeordnet.

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Die Scheibenwellen liegen parallel in den Trommeln und mit gleicher Exzentrizität zu deren Achsen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet folgendes:

-größtmögliche Walzgeschwindigkeit und Möglichkeit der Regelung der schraubenartigen Rohrbewegung zum Erzielen dieser Walzgeschwindigkeit durch größtmöglichen (in bezug auf physikalische Metalleigenschaften) Winkel der schraubenartigen Bewegung von Rohren verschiedener Abmessungen (Durchmesser, Wanddicke), die aus Stählen verschiedener Sorten hergestellt werden;

- stabilen Walzprozeß beim größtmöglichen Winkel der schraubenartigen Rohrbewegung;

-Begrenzung des Schiefwinkeis in den Kugelgelenken der Spindeln mit 10° bei beliebigen Winkeln der schraubenartigen Rohrbewegung ;

-Reduzierung der Rohrwandung mit solchem Verhältnis des Durchmessers zur Wanddicke (bis zu 30), das bei den bekannten Schrägwalzwerken nicht möglich ist;

-hohe Rohrmaßgenauigkeit und gute Qualität der Innenoberfläche.

Das Arbeitsgerüst des Scheibenschrägwalzwerks ist durch kleines Gewicht und kleine Abmessungen gekennzeichnet, weist einen .einfachen, betriebssicheren und bequemen Aufbau auf, sichert eine hohe Leistungsfähigkeit und eine bessere Qualität der Rohre hinsichtlich der Innenoberfläche und Maßgenauigkeit von Durchmesser und Wanddicke.

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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Arbeitsgerüst eines Scheibenschragwalzwerks, das gemäß der Erfindung ausgeführt ist ( Ansicht längs der Walzlinie);

Fig. 2 dasselbe (Draufsicht);

Fig. 3 das Schema der gegenseitigen Anordnung der Arbeitsscheiben , ihrer Wellen und des zu walzenden Rohres bei verschiedenen Lagen der drehbaren Trommeln·

Das Arbeitsgerüst (Fig. 1 und 2) eines Scheibenschragwalzwerks enthält einen Ständer 1 mit Säulen 2, auf denen die drehbaren Trommeln 5 mit VerzahnungsSegmenten 4, eingreifend mit den Antrieben 5 der Tromme1drehung, angeordnet sind. Um ein Selbstdrehen der Trommeln zu verhindern, ist eine Verriegelungseinrichtung 6 vorgesehen. Im Inneren der Trommeln 3 sind exzentrisch und parallel zu ihren Achsen 7» die gleichzeitig auch als Drehachsen für die Trommeln dienen, in Lagern 8,9 und 10, die Wellen 11 der Arbeitsscheiben 12 angeordnet. Die Lager 8 befinden sich in glatten Zylinderbüchsen 13 und die Lager 9 und 10 in Zylinderbüchsen 14, die an einem Ende mit Sägenaußengewinden versehen sind. Auf dieses Sägengewinde der Zylinderbüchsen 14 sind Stellmuttern 15 aufgeschraubt, deren AußenvorSprünge 16 in Ausnehmungen 17 der Säulen 2 des Ständers 1 eingehen. Die Stellmuttern 15 dienen für die Abstandsverähderung zwischen den Arbeitsoberflächen (Stirnflächen) 18 der Scheiben 12 und nehmen über Wellen 11, Lager 9 und Zylinderbüchsen 14 die Walzkraft

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auf, die längs der Achsen 19 der Arbeitsscheibenkeilen gerichtet sind. Diese Walzkraft wird hierbei auf den Ständer übertragen. Sie Lager 10, die mit Muttern 20 an den Wellen 11 befestigt sind, verhindern die AchsSchwankungen der Wellen 11.

Um das Rohr 21 auf der Walzlinie 22 festzuhalten, sind zwischen den Stirnflächen 18 der Scheiben 12 Führungen 23 vorgesehen, !Tür ein Drehen der Wellen 11 mit den ocheiben 12 dient ein Motor 24, eine Grenzmomentkupplung 25, eine Hauptspindel 26, eine Kupplung 28 mit elastischen Elementen, Getriebe 28 und 29, Transmissionswellen 30 mit Kupplungen 31 und Kugelgelenkspindeln 32. Um eine erforderliche Drehrichtung der Scheiben zu gewährleisten, hat das Getriebe 28 zwei Stufen und das Getriebe 29 eine Stufe bei gleichen Übersetzungsverhältnissen in den beiden Getrieben.

Die Wellen 11 der Scheiben 12 sind in der Draufsicht auf die Horizontalebene spiegelbildlich (symmetrisch) zu beiden Seiten der Walzlinie 22 angeordnet. Dabei befindet sich die Achse der einen Scheibe in. der Horizontalebene, die über der Walzlinie liegt, und die Achse 19 der anderen Scheibe in der Horizontalebene, die in demselben Abstand unter der Walzlinie liegt.

Das Arbeitsgerüst arbeitet wie folgt. Mit Hilfe der Antriebe und des Verzahnungssegmentes 4- werden die Trommeln 3 gedreht und in eine Lage gestellt, in der die Achse der einen Scheibe

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über der Walzlinie 22 mit einer vorgegebenen Exzentrizität liegt und die Achse der anderen Scheibe im gleichen Abstaai unter der Walzlinie 22 liegt. Die Exzentrizität wird so groß

Metall·

wie möglich, in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften, Abmessungen, dem Durchmesser und der Wanddicke des Rohres eingestellt. Durch Drehen der Stellmuttern 15 werden die Zylinderbüchsen 14 mit Lagern 9 und 10 und die Wellen 11 mit Lagern 8, Zylinderbüchsen 13 und Scheiben 12 längs der Achsen 19 bewegt, bis sich der vorgegebene Abstand zwischen den Stirnflächen 18 der Arbeitsscheiben 12 einstellt· Die Wellen 11 mit den Scheiben 12 werden vom Motor 24 überGrenzmomentkupplung 25, Hauptspindel 26, Kupplung 27 mit elastischen Elementen, Getriebe 28 und 29, Transmissionswellen 30 mit Kupplungen 31 und Kugelgelenkspindeln 32 in Drehbewegung versetzt.

Dabei drehen sich die Arbeitsscheiben 12 in gegenseitigen Richtungen; da die eine öler Achsen 19 der Wellen 11 über der Walzlinie 22 um die Größe der Exzentrizität und die andere unter dieser Walzlinie in gleichem Abstand liegt, bewegt sich das zwischen den Stirnflächen 18 der Arbeitsscheiben gewalzte und auf der Walzlinie 22 mit Führungen 23 festgehaltene Rohr längs dieser Walzlinie schraubenartig. Die Walzrichtung hängt davon ab, in welcher Richtung sich die Scheiben drehen.

Bei einer Änderung der Rohrabmessungen ( Durchmesser oder Wanddicke) und der Stahlsorten muß man die Walzgeschwindigkeit durch Veränderung des Winkels der schraubenartigen Rohrbewegüng regeln..

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Solch eine Regelung der Walzgeschwindigkeit wird durch Drehen der Trommeln 3 um ihre Achsen 7 vorgenommen, wobei sich der Winkel der schraubenartigen Rohrbewegung ändert. In Fig. 3 wird das Schema der gegenseitigen Anordnung der Arbeitsscheiben, ihrer Wellen und des Rohres bei verschiedenen Drehwinkeln der Trommeln gezeigt;dabei zeigen die vollen (ausgezogenen) Linien die Lage der mit kleinsten Exzentrizität " (? . ".

Bei Drehen der Trommeln 3 um die Achsen 7 verändert sich allmählich der Abstand ( die Exzentrizität) zwischen den Achsen 19 der Wellen 11 der Arbeitsscheiben 12 und der Walzlinie 22; dadurch verändern sich auch der Winkel der schraubenartigen Bewegung und also auch die Walzgeschwindigkeit.

Die Lage der Wellen, Scheiben und Trommeln nach dem Drehen der Trommeln um einen Winkel, der der größtmöglichen Exzentrizität "€ " entspricht, ist gestrichelt dargestellt.

Das Arbeitsgerüst des Scheibenschrägwalzwerks weist eine volle kinematische Symmetrie der Verformungszone auf, da in ihrem beliebigen Querschnitt die Umfangsgesdawindigkeit der einen Scheibe und die Rohrbewegung mit denjenigen der zweiten Scheibe übereinstimmen. Dadurch erhält man Rohre mit hoher Maßgenauigkeit bei einem stabilen Walzprozeß.

Im Arbeitsgerüst ist die Verformungszone in der einen Richtung durch Führungsoberflächen und in der anderen Richtung durch

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Stirnflachen der Scheiben begrenzt; diese Flächen weisen eine unwesentliche Krümmung auf, wodurch eine große Breite der Kontaktoberfläche entsteht. Hierbei vermindert sich die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen Zerstörung in der Axialzone des Metalls beim Lochen, entfällt die Verzerrung der runden Form beim Walzen dünnwandiger Rohre, erhöht sich die Ziehkraft der Scheiben, so daß man die größtmöglichen Winkel der schraubenartigen Rohrbewegung anwenden kann, ohne einen instabilen Walzprozeß befürchten zu müssen.

Als wesentlichen Vorteil des Arbeitsgerüsts mit der Vorrichtung für Walzgeschwindigkeitsregelung durch Winkeländerung der schraubenartigen Rohrbewegung muß die konstante räumliche Lage der Walzlinie bei beliebigen Größen der Exzentrizität genannt werden. Hda?bei wird ein stabiler Walzprozeß, Verminderung des Scheiben- und Führungsverschleißes u.a., Erhöhung der Maßgenauigkeit der Rohre und Vereinfachung der Konstruktion der Vorrichtungen für die Zu- und Abführung der Rohre gewährleistet.

Bei der Prüfung des Arbeitsgerüstes eines Seheibenschrägwalzwerks mit der Vorrichtung für die Walzgeschwindigkeitsregelung durch Veränderung des Winkels der schraubenartigen Rohrbewegung, die mit drehbaren Trommeln ausgebildet ist, in denen die Scheibenwellen exzentrisch und parallel zu den Trommelachsen angeordnet sind, wurde folgendes festgestellt:

Das Lochen bei der Herstellung nahtloser Rohre aus Kohlenstoffstählen, legierten und nichtrostenden Stählen erfolgt bei

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Winkeln der schraubenartigen Rohrbewegung von über 20° stabil, was um das 1,5-2fache größer als "bei den herkömmlichen β ehr ägwalzwerken ist;

das Lochen erfolgt bei Walzgeschwindigkeiten stabil, die um das 1,5-2»5fache größer als bei den herkömmlichen Schrägwalzwerken sind;

die Rohrherstellung aus Kohlenstoffstählen und legierten Stählen ist bei einem Längsverformungsgrad von 1,8 bis 4-,5 und aus nichtrostenden Stählen bei einem Längsverformungsgrad von 1,8 bis 3,6 möglich;

das Auswalzen von Eohren mit einem Verhältnis des Durchmessers zur Wanddicke bis 30 undibei einem Längsverformungsgrad bis

zu 3 ist stabil;

das Auswalzen von Eohren ist sowohl auf kurzen befestigten als auch auf langen -fliegenden Dornen stabil; die Regelung der Exzentrizität wird bequem ausgeführt und die Vorrichtung dafür ist einfach und betriebssicher.

Das Arbeitsgerüst des Scheibenschrägwalzwerks ist durch die besten technologischen Möglichkeiten im Vergleich mit allen anderen ähnlichen Schrägwalzwerken gekennzeichnet.

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Claims

P 4-3 791/2

11 . Dezember 1972

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Patentansprüche

1. Arbeitsgerüst eines Scheibenschragwalzwerks mit scheiben, die in Draufsicht auf eine Ebene, in der die Walzlinie liegt, spiegelbildlich (symmetrisch) zur Walzlinie angeordnet sind, deren Wellenachsen sich in zwei Ebenen befinden, die von der Walzlinienebene zu deren beiden Seiten in gleichem Abstand liegen, bestehend aus einem Ständer mit Arbeitsscheiben, Führungen zum Festhalten eines Rohres auf der Walzlinie und einer Vorrichtung zur Abstandsregelung zwischen den Arbeitsflächen der Scheiben sowie einem Antrieb, dadurch gekennzeichnet , daß die Wellen (11) der Scheiben (12) drehbar um die Achsen

(7) angeordnet sind, die parallel zu den Achsen (19) der Wellen (11) der Scheiben (12) im gleichen Abstand von ihnen liegen und beim Drehen um die gleiche Größe den Abstand von den Ebenen, in denen sich die Achsen (19) der Wellen (11) der Scheiben (12) befinden, bis zur Walzlinie (22) und also den Winkel der schraubenartigen Bewegung des Rohres (21) und die Rohrwalzgeschwindigkeit ändern.

2. Arbeitsgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Abstandsregelung zwischen den parallelen Ebenen, in denen sich die Achsen (19) der Wellen (11) der Scheiben (12) befinden, und der Walzlinie (22) mit Trommeln (3)

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ausgeführt ist, die auf dem Ständer (1) drehbar um die Achsen (7) angebracht sind, und daß in den Trommeln (3) parallel und mifc gleicher Exzentrizität zu ihren Achsen (7) die Wellen (11) der Scheiben (12) angeordnet sind.

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