DE2814493A1

DE2814493A1 - Verfahren zum herstellen duenner rohre sowie schraegwalzwerk zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2814493A1
Application number: DE19782814493
Authority: DE
Inventors: Walter Vom Dorp; Heinrich Steinbrecher
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2814493C3; FR2421006A1; US4242894A; JPS58102203U; FR2421006B1; ATA882978A; IT7919208A0; PL212210A1; SU969143A3; CA1110884A; GB2017555B; IT1110051B; DE2814493B2; JPS54132456A; GB2017555A; JPS6227281Y2; AT365482B

Description

Patentanwälte

DiDl -Ing. VV. Meissner

Dioi-lng. P. Ε- Metesner 2 8 U 4 9

Dipi.-lng. H.-J. Presting (/.

tr. 22.1000 Berlin 3d _{Fal i} __{Nummer 12}

. 1978

Mannesmann Aktiengesellschaft, Mannesmannufer 2, Düsseldorf

"Verfahren zum Herstellen dünner Rohre sowie Schrägwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Sie geht dabei von einem Verfahren zum Herstellen dünner Stahlrohre aus (DT-AS 15 27 75cO , bei dem kurz vor Einführung des hinteren Endes des Rohlings in den Walzbereich zur Vergrößerung der Stärke des Endes des gewalzten Rohres plötzlich der Winkel zwischen den Drehachsen der Schrägwalzen und der Achse des gewalzten Rohres vermindert wird. Die Durchmesservergrößerung ermöglicht es zwar Rohre auf eine Wandstärke zu walzen, die kleiner als 1/11 des Außendurchmessers des gewalzten Rohres ist, eine Beibehaltung dieser Wandstärke würde jedoch bei dem bekannten Verfahren Schwierigkeiten beim Walzen des Endstückes hervorrufen und zu einer Kleeblattform des Rohrquerschnittes führen, durch die der Rohling sehr schnell blockiert wird oder reißt oder auch eine Beschädigung des Schrägwalzwerkes ausgelöst werden könnte. So wird denn bei dem bekannten Verfahren im Interesse eines störungsfreien Walzablaufes ein verdicktes Ende und damit ein dem verdickten Ende entsprechender Verlust in Kauf genommen.

Ein verdicktes Ende ist jedoch nicht in jedem Falle als Verlust anzusehen, nämlich dann nicht, wenn Rohre mit verdicktem Ende gebraucht werden. Ein derartiger Bedarf kann für die Herstellung von Ölfeldrohren vorliegen, wo, wie auch die US-PS 2 336 397 zeigt, die verdickten

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Enden mit einem Innen- bzw. Außengewinde versehen werden. Hierfür wiederum reicht die in der DT-AS 1 527 75o vorgeschlagene Maßnahme nicht aus, da damit im Endenbereich Wanddicken Vergrößerungen von 2,2 mm kaum überschritten werden können. Es müssen daher andere Maßnahmen getroffen werden, um die Verdickung der Enden in den gewünschten Bereich zu bekommen. Hier bietet sich eine Walzspaltvergrößerung an, wie sie durch die DT-AS 1 752 349 vorgeschlagen wird. Eine derartige Walzspaltvergrößerung ist mit einer Vorrichtung an Schulterwalzwerken zum Streckwalzen von Rohren nach der DT-OS 1 939 778 in Form einer schnell anstell baren Spindel bekannt.

Ergänzend sei noch bemerkt, daß Schrägwalzwerke gemäß der Gattung der Erfindung, sogenannte Assel Walzwerke, häufig in mittleren Rohrwalzwerken zu finden sind und dort eine breite Palette von Fertigrohrabmessungen zu bestreichen haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Gegebenheiten Rechnung zu tragen und ein Schrägwalzverfahren zum Herstellen dünner Rohre zu schaffen, bei denen in der Regel keine verdickten Enden auftreten, das also eine erhebliche Erhöhung des Ausbringens eines Rohrwalzwerkes bringt. Das Verfahren soll aber so flexibel sein, daß im Bedarfsfalle Rohre mit sogar überhöhter Verdickung der Enden hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, gemäß den im Patentanspruch 1 niedergelegten Maßnahmen zu verfahren.

Für die Massenherstellung von dünnen Rohren ohne verdicktem Ende wird auf Patentanspruch 3 verwiesen.

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Zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere nach Patentanspruch 3, eignet sich erfindungsgemäß ein Schräg walzwerk gemäß Patentanspruch 4, bei dem die durch die Verringerung des Anstellwinkels der Schrägwalzen an sich bedingte Durchmesservergrößerung des Rohres durch das gleichzeitige Anstellen der Schrägwalzen in Richtung auf die Walzmitte kompensiert wird. Diese Maßnahmen stellen sicher, daß der sogenannte hohe Punkt der mit einer Schulter versehenen Schrägwalzen, d. h. der den Außendurchmesser des gewalzten Rohres bestimmende Kaliberbereich der Schrägwalzen seine Lage gegenüber der Walzachse im wesentlichen beibehält. Die verringerte Schräglage dagegen verringert den Vorschub des Rohlings und führt damit zu einer verminderten Breitung, so daß die eingangs geschilderten unerwünschten Verformungen des Rohrquerschnittes im Bereich des Rohrendes in einem durch das gattungsgemäße Verfahen nicht mehr erfaßbaren Bereich vermieden werden.

Auf Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sei verwiesen- Hervorzuheben ist noch die Vorrichtung gemäß Anspruch 7, die es ermöglicht, sowohl ein Rohr ohne verdicktes Ende wie auch ein Rohr mit übermäßig verdicktem Ende herzustellen.

Die beigefügten Abbidlungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Teil schnitt durch ein Schrägwalzwerk nach der Linie A-B in Fig. 2,

Fig. 2 ein Dreiwalzenschrägwalzwerk in der Walzrrchtung gesehen,

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 1 und Fig. 2,

Fig. 4 ein Diagramm des Weges des hohen Punktes der Schrägwalze,

Fig. 5 ein Dreiwalzenschrägwalzwerk mit erweiterter Verstellbarkeit,

Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie A-B durch Fig. 5,

8 und 9 Diagramme des Weges des hohen Punktes der Schrägwalze.

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Die Erfindung wird, obwohl Fig. 2 das Dreiwalzenschrägwalzwerk als Ganzes zeigt, zunächst anhand von Fig. 1 beschrieben, weil dort die erfindungsgemäß Gestaltung deutlich zu erkennen ist.

Das in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellte Dreiwalzenschrägwalzwerk zeigt eine von drei Schrägwalzen 1, die als Schulterwalze ausgebildet ist. An dieser Schrägwalze 1 ist die Lage des hohen Punktes 38 angegeben, an dem die Umformung eines Rohlings zum Rohr vollendet wird. Zur Schrägwalze 1 gehört *Jne Walzachse 2, die über Pendellager 3 und 4 in Einbaustücken 6 und 7 gelagert ist. Eine Kupplung 5 dient zum Anschluß einer nicht dargestellten Gelenkwelle, über die Walzantrieb der Schrägwalze 1 erfolgt.

Das Walzgerüst besteht aus einem feststehenden Flansch 8 und einem, in ringförmigen feststehenden Ständerteilen 26 drehbar gelagerten beweglichen Flansch 9, wobei in den Flanschen 8, 9 die Einbaustücke 7, 6 über Gewindespindel 11, 14 quer zur Walzachse verschieblich gelagert sind. Dem Antrieb der Gewindespindel 11, 14 dienen Anstell vorrichtungen 1o, 13, denen Antriebswellen 12. 15 zugeordnet sind. Dabei ist die Gewindespindel des feststehenden Flansches 8 über eine fest mit dem feststehenden Flansch 8 verbundene hülsenartige Spindelmutter 16 mittels der Anstellvorrichtung 1o drehbar und verschiebt während ihrer Drehung das Einbaustück Während des Walzens selbst wird eine einmal eingestellte Lags der Gewindespindel 11 beibehalten.

In ähnlicher Weise erfolgt auch die Grundanstellung des Einbaustückes 6 über die dem beweglichen Flansch 9 zugeordnete Gewindespindel 14, wobei hier eine Gewindehülse 17 als Spindelmutter dient.

Die Gewindehülse 17 weist jedoch eine Außenverzahnung 18 auf, die im Zahneingriff steht mit einem Zahnrad 19, welches drehbar auf einer Achse am beweglichen Flansch 9 gelagert ist und seinerseits wiederum im Zahneingriff steht mit der Verzahnung 2o einer Zahnstange 21. Die Zahnstange ist über einen Zwischenring 22 am feststehenden Flansch 8 befestigt. Im

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übrigen ist die Gewindehülse 17 über Radia! lager 25 und ein Radial-Axiallager 24 irn beweglichen Flansch 9 gelagert.

Der bewegliche Flansch 9 ist also mit dem feststehenden Flansch 8 über ein Getriebe gekoppelt, von dem das Zahnrad 19 ein Teil ist. Diese Getriebeverbindung ist in Fig. 3 übersichtlicher dargestellt. Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie C-D durch Fig. 1. Es ist zu sehen, daß das Zahnrad 19 zwei unterschiedliche Zahnsegmente 3o, 31 aufweist,, wovon das Zahnsegment 3o mit der GewindehüSse 17 und das Zahnsegment 31 mit der Zahnstange 21 im Zahneingriff steht,

Fig. 2 zeigt nun das Dreiwalzenschrägwalzwerk, ein Schulterwalzwerk, auch Assel walzwerk genannt, in der Ansicht, wobei der feststehende Flansch und die feststehenden Ständerteiie 26 fest mit einem Ständer 27 verbunden sind. Zum Drehen des beweglichen Flansches 9, der der Deutlichkeit halber mehrfach bezeichnet ist, dient eine Verdrehvorrichtung 28 in Form eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders, dessen Stellkolben 29 am beweglichen Flansch 9 gelenkig angeschlossen ist. In Fig. 2 sind neben dem Pendellager 3 und dem Einbaustück 6 der ersten Schrägwalze 1 auch die entsprechenden Pendellager 3¹ und Einbaustücke 6' der übrigen Schrägwalzen zu sehen. Mit 14 ' sind die Gewindespindel dieser übrigen Schrägwalzen bezeichnet.

Im nachfolgenden wird die Funktion des in den Figuren 1-3 dargestellten S chrägwal zwerkes erI äutert.

Während des Auswalzens eines Rohlings hat das Schrägwalzwerk beispielsweise die in Fig. 1 dargestellte Position, wobei der hohe Punkt 38 seine der Rohrachse nächste Position innehat, also ein Rohr mit dünner Wand walzt, wobei die Schräglage der Wellenachse 2 relativ groß ist, wodurch ein relativ großer Walzvorschub gegeben ist. Kurz vor Erreichen des rückwärtigen Endes des Rohlings wird nun die Schräglage der Walzenachse 2 durch Betätigen der Verdrehvorrichtung 28 und damit durch Verdrehen des beweglichen Flansches 9 vermindert. Beim Verdrehen des beweglichen

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Flansches 9 wälzt sich das Zahnrad 19 auf der Zahnstange 21 des feststehenden Flansches 8 ab und dreht dabei die Gewindehülse 17. Da die Gewindehülse 17 axial unverschieblich im beweglichen Flansch 9 gelagert ist, verschiebt sie bei der Drehung das Einbaustück 6 in Richtung auf die Walzlinie und kompensiert auf diese Weise die durch das Vermindern der Schräglage der Walzenachse 2 an sich gegebene Abwanderung des hohen Punktes 38 von der Walzlinie weitgehend.

Die Kinematik dieser Getriebebewegung, d. h. diese mechanische Koppelung berücksichtigt durch die beiden unterschiedlichen Zahnsegmente 3o und 31, daß das Auswandern des hohen Punktes aufgrund der Veränderung der Schräglage entlang einer gekrümmten Linie erfolgt, die in Fig. 4 durch die strichpunktierte Linie A angedeutet ist. Dieser Linie A wird die lineare Gegenbewegung durch das Verdrehen der Hülse überlagert, die in dem Diagramm mit B bezeichnet ist. Es resultiert aus den beiden Bewegungsüberlagerungen eine weitere gekrümmte Linie C, die gewisse Abweichungen ,und zwar in der Größenordnung von o,3 - o,4 mm von der Wanddicke des gewalzten Rohres bringt. Diese geringfügigen Abweichungen lassen sich ohne besondere Maßnahmen in der Weiterverarbeitung des gewalzten Rohres zum Fertigrohr kompensieren. Im wesentlichen wird jedenfalls durch die Erfindung Rohr ohne verdicktes Ende gewalzt.

In Fig. 5 ist nun ein Dreiwalzenschrägwalzwerk dargestellt, mit dem es möglich ist, sowohl Rohre ohne verdicktes Ende zu walzen, in dem es wie das Walzwerk nach den Figuren 1-4 betrieben wird oder Rohre mit normal verdicktem oder übermäßig verdicktem Ende. Dies wird dadurch erreicht, daß nunmehr die Zahnstange 21 selbst an einem beweglichen verdrehbaren Ring 35 befestigt und der verdrehbare Ring 35 über eine Drehvorrichtung 36 verschiedene Positionen einnehmen oder bestimmte Bewegungen ausführen kann. Dabei ist, wie Fig. 6 zeigt, die Koppelung der Gewindehülse 17 des beweglichen Flansches 9 mit dem feststehenden

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Flansch .Jo wiederum über eine Art Getriebe vorgenommen, wobei nun die Gewindehülse 17 im Zahneingriff steht mit einem im beweglichen Flansch

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auf einer Welle 34 gelagerten Zahnrad 32, welches drehfest mit einem weiteren Zahnrad 33 verbunden ist, das seinerseits mit der Verzahnung 2o der Zahnstange 21 im Zahneingriff steht. Die Zahnstange 21 ist fest mit dem beweglichen Ring 35 verbunden, an dem die Drehvorrichtung 36 angreift.

Ist die Drehvorrichtung 36 gleichsam auf Leerlauf geschaltet, so verschiebt beim Verdrehen des beweglichen Flansches 9 das Zahnrad 33 die Zahnstange 21 und verdreht dabei den beweglichen Ring 35, die Gewindehülse 17 bewegt sich jedoch nicht. Wird während des Verdrehens des beweglichen Flansches 9 der bewegliche Ring 35 über die Stellvorrichtung 36 in gleicher Richtung oder in entgegengesetzter Richtung gedreht , so führt dies zu einem Rohr mit übermäßig verdichtem Ende bzw. zu einem Rohr ohne verdichtem Ende. Dies wird anhand der Figuren 7-9 näher erläutert. Dabei entspricht Fig. 7 in der zeichnerischen Gestaltung Fig. 4. Dabei ist noch zu erwähnen, daß durch die unterschi edüchen Teitkreisdurchmesser der Zahnsegmente 3o und 31 nach Fig. 3, d. h. bei einem Schrägwalzwerk nach den Figuren 1-3 und durch unterschiedliche Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 32 und 33 nach Fig. 6 eine gewisse Kompensation der Abweichungen der gekrümmten Kurve A von der linearen Kurve B auf eine in der richtigen Lage liegenden Kurve C erreicht werden kann. Auch ist dabei davon auszugehen, daß normalerweise mit einem Vorschubwinkel der Walze von 8 gewalzt und dieser im Bereich des Rohrendes auf 3 reduziert wird.

Um also die in Fig. 7 oder in Fig. 4 dargestellten Gegebenheiten mit einem Schrägwalzwerk nach den Figuren 5 und 6 zu erreichen, wird der bewegliche Ring 35 durch Blockieren der Drehvorrichtung 36 festgehalten.

Um nun zu einem Rohr mit normal verdicktem Ende, also mit einer Endenverdickung von ca. 2,2 - 2,4 mm zu kommen, wird der bewegliche Ring 35 durch die Drehvorrichtung 36 bei dem Verdrehen des beweglichen Flansches 9 auf gleiche Richtung und gleichen Winkelweg geschaltet, womit Bedingungen erreicht werden, wie sie bei der gattungsgemäßen Anlage üblich sind.

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In Fig. 9 nun ist die Herstellung von R ohren mit übermäßig verdicktem Ende dargestellt, wobei hier der schon in Fig. 8 enthaltenen strichpunktierten Kurve A eine weitere gestrichelte Kurve B überlagert wird und sich etwa die Kurve C ergibt. Dies wird dadurch erreicht, daß der bewegliche Ring 35 um ein bestimmtes Maß in der gleichen Drehrichtung des beweglichen Flansches 9 bewegt wird₃ während sich der bewegliche Flansch verdreht. Dabei kann man, wie dies Fig. 9 offenbart, die Bewegung des beweglichen Ringes 35 mit etwas Verzögerung beginnen, jedoch gleichzeitig mit Beendigung des Verdrehens des beweglichen Flansches 9 enden lassen.

Für den normalen Walzbetrieb von untergeordneter Bedeutung ist eine nicht dargestellte Variante der Erfindung, mit der durch eine entsprechende Gegenbewegung des beweglichen Ringes 35 sogar ein Verjüngen des Rohrendes erreicht werden kann.

- P at entansprüche-

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Claims

Fa! I-Nummer 12 23. 3.- 1978

Patentansprüche

M. Verfahren zum Herstellen dünner, insbesondere aus Stahl bestehender Rohre durch Wanddickenreduzierung mittels Schrägwalzen bei in den Rohling eingebrachter Dornstange, bei dem der Rohling von seinem vorderen Ende aus auf eine Wandstärke gewalzt wird, die kleiner ist als 1/11 des Außendurchmessers des gewalzten Rohres ist und bei dem kurz vor Einführung des hinteren Endes des Rohlings in den Walzbereich der Anstellwinkel zwischen den Drehachsen der Schrägwalzen und der Achse des gewalzten Rohres durch Schwenken der Drehachsen um jeweils einen in Walzrichtung vom unmittelbaren Walzbereich, jeweils dem hohen Punkt der Schulterwalzen entfernten Punkt, vermindert wird,
dadurch gekennzeichnet,

daß während des Schwenkens der Drehachsen der dadurch bedingten Walzspaltvergrößerung eine weitere den Walzspalt verändernde Bewegung der Schulterwalzen in Form einer quer zur Walzrichtung gerichteten Anstell bewegung derselben überlagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Schwenken der Drehachsen und die Anstell bewegung innerhalb einander gleicher Zeiträume durchgeführt werden.

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OFIiGfWAL INSPECTED

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3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Walzspaltvergrößerung durch eine entsprechende WaIzspaltverminderung der Anstel !bewegung ausgeglichen und damit das hintere Ende des Rohlings mit verminderter Vorschubgeschwindigkeit, jedoch mit dem ausgewalzten Rohr, weitgehend entsprechender Wanddicke ausgewalzt wird.
4. Schrägwalzwerk zur Durchführung eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,

wobei

jede Schrägwalze über eine Anstellvorrichtung radial zustellbar gehaltert ist, die Schrägwalzen einerseits auf einem feststehenden Flansch und andererseits auf einem beweglichen Flansch jeweils in einem Pendellager gehaltert sind und wobei die Winkelstellung des beweglichen Flansches bezüglich des festen Flansches durch Verdrehen des beweglichen Flansches während des Walzens um eine mit der Rohlingsachse zusammenfallende Achse veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine am senkrecht zur Walzachse verschiebbaren Einbaustück (6 ) des dem beweglichen Flansch (9) zugeordneten Pendellagers (3 ) jeder Schrägachsenhalterung angreifende Stellvorrichtung vorgesehen und deren Antrieb mit dem Drehantrieb des beweglichen Flansches gekoppelt ist.
5. Schrägwalzwerk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Koppelung des Antriebes der Stellvorrichtung mit dem Drehantrieb des beweglichen Flansches (9) über eine gemeinsame Steuerung gegeben ist.

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6. Schrägwalzwerk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Antrieb der Stellvorrichtung mit dem Drehantrieb

des beweglichen Flansches ( 9 ) über ein Getriebe gekoppelt ist.
7. Schrägwalzwerk, insbesondere Dreiwalzenschrägwalzwerk, nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils am Einbaustück (6 ) des beweglichen Flansches (9) eine Gewindespindel (14) senkrecht zur Walzachse befestigt ist, daß die Gewindespindel (14) in einer im beweglichen Flansch (9) über Radial- und Axiallager (24,25)drehbar gelagerten Gewindehülse (17) eingeschraubt ist,

daß die Gewindehülse (17) eine Außenverzahnung (18) aufweist, die mit einem am beweglichen Flansch (9) drehbar befestigten Zahnrad (19) kämmt, welches mit einer am feststehenden Flansch ( 8) befestigten gekrümm ten Zahnstange (21) im Zahneingriff steht.
8. Schräg walzwerk nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Zahnrad (19) zwei Zahnsegmente ( 3o, 31) unterschiedlichen Teilkreisdurchmessers aufweist und der Teilkreisdurchmesser des der Gewindehülse (17) zugeordneten Zahnsegmentes (3o) um etwa 5 % größer ist als der Teilkreisdurchmesser des der Zahnstange C21) zugeordneten Zahnsegmentes (31).

8. Schrägwalzwerk nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Zahnstangen (21) fest mit einem konzentrisch zur Walzachse angeordneten Ring (35) verbunden sind, der drehbar am feststehenden Flansch (8) gelagert ist und an dem eine verriegelbare Drehvorrichtung (36) zum begrenzten Verdrehen des Ringes (35) angeschlossen ist.

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