EP1219366A2 - Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl sowie eine Anlage und eine Vorrichtung hierfür - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl sowie eine Anlage und eine Vorrichtung hierfür Download PDF

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EP1219366A2
EP1219366A2 EP01130843A EP01130843A EP1219366A2 EP 1219366 A2 EP1219366 A2 EP 1219366A2 EP 01130843 A EP01130843 A EP 01130843A EP 01130843 A EP01130843 A EP 01130843A EP 1219366 A2 EP1219366 A2 EP 1219366A2
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EP
European Patent Office
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thread
threading
bars
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rods
Prior art date
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EP01130843A
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EP1219366A3 (de
Inventor
Christian Hoffmann
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Original Assignee
Individual
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Profiles in particular of a thread on steel rods and a system and a device therefor.
  • the invention can be essentially in the manufacture all surface profiles and structures on bars and other especially hot rolled products with round Apply cross section. The following is for simplification only referred to the manufacture of threads without the Want to limit invention about this.
  • the basic idea of the invention is a method for threading a surface of hot rolled Steel rods, in which the rods are heated Condition in which the material is still relatively easily deformable by a threading device be performed, as well as a plant for performing the method and a device for threading on rods to be made of steel. Resulting from this procedure considerable advantages, especially simplifications, compared to the previously known methods. Especially descaling processes and other procedural measures are eliminated, which were previously necessary before a thread e.g. by rolling or cutting into the surface of hot rolled Poles can be incorporated.
  • the invention achieves the mentioned and further advantages by means of the methods, systems and devices for producing a profile, in particular a thread, specified in the claims.
  • the subclaims each indicate advantageous developments of the inventions.
  • the invention can be implemented in a large number of different inventive configurations, of which a selection is explained below with reference to the drawings.
  • Blocks or slabs of steel serving as primary material the Quality freely chosen according to the respective application can be in a furnace 1 to a certain Brought temperature and from there a hot rolling mill 2 fed in by continuously compressing the in the Hot rolling mill 2 imported rolling stock from the raw material Bars can be formed with a desired diameter.
  • Procedures have the rods at the exit 11 of the Device 4 for threading and at the entrance 12 of the Heat treatment device 5 at a temperature that the Austenitizing, annealing or normalizing temperature of the Material of the rods corresponds, so that cooling or Heating in a further processing step at the beginning of the Heat treatment is omitted, or this in whole or in part replaced, reducing the cost of performing the procedure can be reduced in a supplementary manner.
  • Induction furnaces can also be used as the heat treatment device 5 can be used, which in a particularly reliable manner Scale formation and / or decarburization on the surface of the Prevent rods, so that a post-treatment in the any scale, etc., is removed and by the a previously inserted thread may be damaged could be waived.
  • This embodiment of the invention also enables Process a considerable time saving compared to such Procedures in which the rolled bars before insertion of a thread must be cooled, which may also additional processing steps such as the removal of Tinder on the surface of the rods are required.
  • the devices following the hot rolling mill 2 for performing downstream processing steps, such as making the thread or cutting the bars, for those possibly during the respective editing one of the feed speed of the hot rolling mill 2 different feed speed of the bars required is can be designed such that it is an adaptation to the feed rate specified by the hot rolling mill 2 enable. So the individual devices for example along the direction of advance of the bars be slidable, so that the respective Processing step necessary relative speed between the individual rods and the respective device is guaranteed. It is also conceivable to change the feed rate Warmwalz No 2 to the following Adjust processing steps.
  • the respective devices are to be prevented trained accordingly or have corresponding Facilities that prevent this.
  • the device 4 for threading or a component of this device with the thread forming tools be arranged all around the rods.
  • a major advantage of the method according to the invention can be seen in particular in the fact that the material of the rods still soft or easily deformable when creating the thread is. As a result, the necessary forces are in opposition to known methods for threading, in which the bars have already cooled, much less. Also can because of the lower deformation work at the same time a longer thread can be made. Also reduced the wear of the threading device 4 used tools, so longer tool life can be achieved.
  • the primary material is known Way through the hot rolling mill 2 and the fine rolling stand 3 performed before it is then on the cutter 6 is cut to the desired length and then cooled.
  • Such an embodiment of the method enables Making the thread on a soft rod so that the resulting benefits will also be maintained.
  • the rods are analogous to the procedure shown in Figure 2 following the hot rolling mill 2 downstream of the furnace 1 and the fine rolling stand 3 in a known manner to the desired length cut.
  • the cut sticks are not stored for so long, until they are cold.
  • the rods beforehand an oven 8 or inductive coils, fed to a holding trough 9 or a cooling trough 10, in which the rods are heated, on their existing Temperature can be maintained or cooled.
  • the temperature at the inlet 14 of the device 4 selected for threading so that the temperature at the outlet 11 of the device 4 for threading or the temperature at the input 12 of the to be run if necessary Heat treatment device 5 of the austenitizing, annealing or normalization temperature of the respective material corresponds, so that cooling or heating in one further processing step at the beginning of any necessary Heat treatment is omitted or all or part of it replaced.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram, also in FIG. 5 in an embodiment shown in perspective view a system for carrying out the method according to FIG. 1, the individual devices in such a way are aligned that a rod to be machined this can run continuously.
  • a hot rolling mill 2 downstream of the furnace 1 has arranged one after the other a Vor NU 20, an intermediate street 21 and a finishing train 22, which by several, in the present embodiment by six each Change of horizontally and vertically arranged pairs of rollers are formed.
  • finishing street 22 that is e.g. arranged as a fine mill stand 3
  • Rails 30 axially displaceable device 4 for threading connects, their rotatable thread rollers 44 also around the rod 24, more precisely around the axis the rod 24 are arranged circumferentially to prevent twisting to avoid the rod during thread production (cf. Figure 6) and still rolling on each other of the thread rolls 44 and the rod 24 to reach.
  • the fine rolling stand 3 is in the embodiment shown here trained as a scaffold and points here four rolling stations combined in a stand, each with a roller 60 arranged above the rod, the Axis 61 runs horizontally, as well as two by 180 ° offset rollers 60, with all axes 61 run perpendicular to the axis of a bar to be machined.
  • the peripheral surfaces 62 are engaged with the rod 24 brought (see Fig. 12).
  • One is connected to the heat treatment device 5 known cutting device 6 in which cut the rod 24 becomes.
  • One downstream of the cutting device 6 Collecting device 23 serves to receive the cut Rods.
  • Procedures can fundamentally be the respective use cases be modified accordingly. So if necessary also a change in the order of the processing steps possible.
  • Figures 6 and 7 each show a perspective view an embodiment of a device 4 for threading of Figure 4.
  • Shaft shoulders 45 of the thread rollers 44 are in roller bearings 46 rotatably mounted in the holes 48 of two parallel in the Circular plates 47 spaced apart from one another are introduced.
  • the plates 47 also have the through the common central axis of the thread rollers 44 formed Place the plates 47 through openings 50 for the in the Device 4 for threading entering and exiting Rods 24 on.
  • the corresponding plate 47 is non-rotatable with the Tool cage 37 connected gear 32 via which the Tool cage 37 can be driven.
  • the device has for rotatably receiving the tool cage 37 4 a tool cage holder for threading 38 on, the two end plates 39 and three between the End plates 39 arranged webs 40 is formed.
  • the End plates 39 have openings 34 which are for receiving a bearing 33 are provided, by means of which the tool cage 37 rotatable about the plates 47 in the tool cage holder 38 is stored.
  • the webs 40 belonging to the tool cage receptacle 38 point Internal supply lines, not shown here for coolant, by means of which the on the webs 40th arranged cooling water nozzles directed to the thread rollers 44 41 are supplied.
  • the feed lines are via a central ring line 43, from which branch lines 51 to the individual webs 40 lead, supplied with the coolant.
  • the ring line 43 is even through a manifold, not shown here supplied with the coolant.
  • the tool cage 37 is driven by the motor 30, the drive pinion 31 is engaged with the gear 32.
  • the device 4 for threading the thread rolls 44 can be both their own Axis as well as about the axis of the rod 24 to be machined rotate (see Figure 14).
  • the tool cage receptacle 38 and the one on the tool cage receptacle 38 attached motor 30 are over on its underside attached guides 36, which on appropriately trained and extending parallel to the axis of the rod 24 Rails 35 are arranged, slidably mounted.
  • the invention also allows the number to change the thread rollers 44. Possibly. can also be one or several threaded rollers 44 with their own rotary drive be provided, the rotary drive of the tool cage 37th replaced or supplemented.
  • the bar 24 to be machined after another here not shown embodiment of the invention during the thread production can rotate about its own longitudinal axis, it may also be possible to do without the thread rolls 44 around the rod 24 to be machined in the device 4 to arrange for threading.
  • a chain drive with, for example, is suitable as the drive PIV gear, a planetary gear or even a motor with Hollow shaft.
  • the actual thread production takes place - in principle seen - as far as known, as the external thread (Negative) of the thread rollers 44 as a molding tool when rolling on one another the rod 24 and the thread rollers 44 progressively is pressed into the rod 24.
  • the external thread (Negative) of the thread rollers 44 as a molding tool when rolling on one another the rod 24 and the thread rollers 44 progressively is pressed into the rod 24.
  • the passage opening formed by the threaded rollers 44 smaller than the diameter of the rod 24 when entering the device 4 for threading (see FIG. 9 and 10).
  • Figure 8 shows a side view of the device 4 for Threading of Figure 6.
  • Figure 9 shows a front view of the device for threading of Figure 6.
  • Figure 10 shows a sectional view along the section line A-A of Figure 8.
  • Figure 12 shows a sectional view along the section line B-B of Figure 4.
  • the axis of rotation 61 of the rollers 60 are 180 ° deart offset from each other that the peripheral surface 62 of the rollers 60 can be brought into engagement with the rod 24 are.
  • the shape of the peripheral surface 62 of the rollers 60 is chosen so that that the rod 24 through the three rollers 60 essentially is completely embraced.
  • FIG. 13 shows a colored representation of the device 4 for threading, parts for better understanding the tool cage receptacle 38 are not shown.
  • Figure 14 shows a detailed view of the threading process with two threaded rollers 44, which in the drawing direction of the Rod 24 have an increasingly negative thread profile.
  • the thread rollers 44 are of this type trained that a cut of the rod 24 takes place. In These are dependent on the number of thread rolls 44 arranged with an offset to each other. In the illustrated here Embodiment with two thread rollers 44 is the Offset half of the thread pitch with three thread rollers 44 the offset would be a third of the slope.
  • the device 4 shown here for threading represents only one possible embodiment.

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl, bei dem die Stangen im erhitzten Zustand, in dem das Material leicht verformbar ist, durch eine Vorrichtung (4) zum Gewindeherstellen geführt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl sowie eine Anlage und eine Vorrichtung hierfür.
Die Erfindung läßt sich beim Herstellen im wesentlichen aller Oberflächenprofile und -strukturen an Stangen und anderen insbesondere warmgewalzten Erzeugnissen mit rundem Querschnitt anwenden. Nachstehend wird zur Vereinfachung nur auf das Herstellen von Gewinden Bezug genommen, ohne die Erfindung etwa hierauf beschränken zu wollen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Gewindes an einer Oberfläche von warmgewalzten Stangen aus Stahl, bei dem die Stangen im erhitzten Zustand, in dem das Material noch relativ leicht verformbar ist, durch eine Vorrichtung zum Gewindeherstellen geführt werden, sowie eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens und eine Vorrichtung zum Gewindeherstellen an Stangen aus Stahl bereitzustellen. Durch dieses Verfahren ergeben sich beträchtliche Vorteile, insbesondere Vereinfachungen, gegenüber den bisher bekannten Verfahren. Vor allem entfallen Entzunderungsprozesse und andere Verfahrensmaßnahmen, die bisher notwendig sind, ehe ein Gewinde z.B. durch Anrollen oder Einschneiden in die Oberfläche von warmgewalzten Stangen eingearbeitet werden kann.
Die Erfindung erreicht die genannten und weitere Vorteile durch die in den Ansprüchen angegebenen Verfahren, Anlagen und Vorrichtungen zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes. Die Unteransprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen an.
Die Erfindung läßt sich in einer Vielzahl verschiedener erfinderischer Ausgestaltungen verwirklichen, von denen nachstehend eine Auswahl anhand der Zeichnungen erläutert wird.
Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Gewindes.
Als Vormaterial dienende Blöcke oder Brammen aus Stahl, dessen Güte dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend frei gewählt werden kann, werden in einem Ofen 1 auf eine bestimmte Temperatur gebracht und von dort aus einer Warmwalzstraße 2 zugeführt, in der durch kontinuierliches Stauchen des in die Warmwalzstraße 2 eingeführten Walzgutes aus dem Vormaterial Stangen mit einem gewünschten Durchmesser geformt werden.
Ein sich an die Warmwalzstraße 2 anschließendes Feinwalzgerüst 3, welches beispielsweise als Kocksgerüst ausgebildet ist, verringert die auftretenden Durchmesserabweichungen der Stangen und gewährleistet die insbesondere auch für die Gewindeherstellung geforderte Maßgenauigkeit der aus dem Feinwalzgerüst 3 heraustretenden Stangen, die im noch warmen Zustand, in dem das Material der Stangen noch relativ leicht verformbar ist, in eine Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen geführt werden, in der ein Gewinde mit den gewünschten Abmessungen erzeugt wird.
In Abhängigkeit von der geforderten Güte können die mit einem Gewinde versehenen Stangen einer anschließenden Wärmebehandlungsvorrichtung 5 zugeführt werden, an die sich eine Schneidvorrichtung 6 anschließt, in der die Stangen auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Wenn die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung z.B. aufgrund geringerer Materialanforderungen oder aus anderem Grund entfällt, können die Stangen auch direkt im Anschluß an die Vorrichtung zum Gewindeherstellen 4 der Schneidvorrichtung 6 zugeführt werden.
Die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung ergibt sich, sofern die verwendeten Werkstoffe für Formgebung und Endzustand günstige mechanische Eigenschaften erhalten sollen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Stangen am Ausgang 11 der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen und am Eingang 12 der Wärmebehandlungsvorrichtung 5 eine Temperatur auf, die der Austenitisierungs-, Glüh- oder Normalisierungstemperatur des Werkstoffs der Stangen entspricht, so daß ein Abkühlen oder Erhitzen in einem weiteren Bearbeitungsschritt zu Beginn der Wärmebehandlung entfällt, bzw. diesen ganz oder teilweise ersetzt, wodurch die Kosten zum Durchführen des Verfahrens in ergänzender Weise gesenkt werden können.
Als Wärmebehandlungsvorrichtung 5 können auch Induktionsöfen verwendet werden, die in besonders zuverlässiger Weise eine Zunderbildung und/oder Randentkohlung an der Oberfläche der Stangen verhindern, so daß auf eine Nachbehandlung, in der ggf. entstandener Zunder etc. entfernt wird und durch die ein zuvor eingebrachtes Gewinde möglicherweise beschädigt werden könnte, verzichtet werden kann.
Ein Vorteil dieser ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere darin zu sehen, daß die einzelnen Bearbeitungsschritte verkettet sind und kontinuierlich ablaufen. D.h., daß bei entsprechend langen Stangen zeitgleich an dieser verschiedene Bearbeitungsschritte ausgeführt werden. So kann sich beispielsweise bei entsprechend langen Stangen deren Ende noch in der Warmwalzstraße 2 befinden, während der Anfang der Stange bereits in der Schneidvorrichtung 6 bearbeitet wird.
Diese Anordnung der einzelnen Bearbeitungsschritte ermöglicht es, auf kleinstem Raum Stangen über deren gesamte Länge mit einem Gewinde zu versehen. Auf zusätzlichen Raum, der ggf. hinter der Schneidvorrichtung anzuordnen ist und nur dafür benötigt wird, um die Stangen aus der Warmwalzstraße 2 herauszuführen, um sie ungekürzt einem nachgelagerten Bearbeitungsschritt zuzuführen, kann verzichtet werden.
Auch ermöglicht diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erhebliche Zeitersparnis gegenüber solchen Verfahren, bei denen die gewalzten Stangen vor der Einbringung eines Gewindes abgekühlt werden müssen, wodurch ggf. auch zusätzliche Bearbeitungsschritte wie die Entfernung von Zunder auf der Oberfläche der Stangen erforderlich sind.
Die sich an die Warmwalzstraße 2 anschließenden Vorrichtungen zum Durchführen nachgelagerter Bearbeitungsschritte, wie das Herstellen des Gewindes oder das Schneiden der Stangen, für die während der jeweiligen Bearbeitung möglicherweise eine von der Vorschubgeschwindigkeit der Warmwalzstraße 2 abweichende Vorschubgeschwindigkeit der Stangen erforderlich ist, können derart ausgebildet sein, daß sie eine Anpassung an die durch die Warmwalzstraße 2 vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit ermöglichen. So können die einzelnen Vorrichtungen beispielsweise entlang der Vorschubrichtung der Stangen verschiebbar ausgebildet sein, so daß die zum jeweiligen Bearbeitungsschritt notwendige Relativgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Stangen und der jeweiligen Vorrichtung gewährleistet ist. Es ist auch denkbar, die Vorschubgeschwindigkeit der Warmwalzstraße 2 an die nachfolgenden Bearbeitungsschritte anzupassen.
Um einem Verdrehen der Stangen während der einzelnen Bearbeitungsschritte vorzubeugen, sind die jeweiligen Vorrichtungen entsprechend ausgebildet bzw. weisen entsprechende Einrichtungen auf, die dieses verhindern. So kann beispielsweise die Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen bzw. eine Komponente dieser Vorrichtung mit den Gewindeformwerkzeugen um die Stangen umlaufend angeordnet sein.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere darin zu sehen, daß das Material der Stangen beim Erzeugen des Gewindes noch weich bzw. leicht verformbar ist. Dadurch sind die notwendigen Kräfte im Gegensatz zu bekannten Verfahren zum Gewindeherstellen, bei denen die Stangen bereits erkaltet sind, wesentlich geringer. Auch kann wegen der geringeren Verformungsarbeit in gleicher Zeit ein längeres Gewinde hergestellt werden. Zudem verringert sich der Verschleiß der in der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen verwendeten Werkzeuge, so daß längere Standzeiten erreicht werden können.
Nach einer weiteren in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Vormaterial in bekannter Weise durch die Warmwalzstraße 2 und das Feinwalzgerüst 3 geführt, bevor es anschließend an der Schneidvorrichtung 6 auf die gewünschte Länge geschnitten wird und dann erkaltet.
In Abhängigkeit von der auftretenden Verzunderung beim Erkalten der Stangen sowie der gewünschten Güte der Stangen können diese gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem zeitlich und räumlich versetzten Bearbeitungsschritt in einer Vorrichtung 7 zum Oberflächenbehandeln nachbearbeitet, d.h. ggf. gesandstrahlt, geschält, gerichtet werden oder ähnliches. Bei einer nur geringen geforderten Güte der Stangen ist es jedoch auch möglich, auf diesen Bearbeitungsschritt zu verzichten.
Um die Vorteile zu erzielen, die sich dadurch ergeben, daß die Stangen beim Herstellen des Gewindes noch warm sind, wird der sich anschließenden und ebenfalls räumlich versetzt angeordneten Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen ein Ofen 8 oder Induktivspulen vorgeschaltet, wo die geschnittenen Stangen auf die zum Gewindeherstellen gewünschte Temperatur erhitzt werden, bevor diese der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen zugeführt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur am Ausgang 13 des Ofens 8 dabei so gewählt, daß die Stangen zum einen eine ausreichende plastische Verformbarkeit aufweisen und zum anderen am Ausgang 11 der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen bzw. am Eingang 12 einer ggf. nachgeschalteten Wärmebehandlungsvorrichtung 5 eine solche Temperatur aufweisen, die der notwendigen Austenitisierungs-, Glüh- oder Normalisierungstemperatur des jeweiligen Werkstoffs entspricht, so daß ein Abkühlen oder Erhitzen auf diese Temperatur entfällt bzw. ganz oder teilweise ersetzt wird.
Eine derartige Ausgestaltung des Verfahrens ermöglicht die Herstellung des Gewindes auf einer weichen Stange, so daß auch die daraus resultierenden Vorteile beibehalten werden. Gleichzeitig besteht zudem die Möglichkeit, weitestgehend bereits bestehende Anlagen zu nutzen, so daß auf umfangreiche Investitionen infolge von Umbaumaßnahmen und/oder Neuanschaffungen verzichtet werden kann.
Nach einer weiteren dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 3 werden die Stangen analog zu der in Figur 2 dargestellten Verfahrensweise im Anschluß an die dem Ofen 1 nachgelagerte Warmwalzstraße 2 und dem Feinwalzgerüst 3 in bekannter Weise auf die gewünschte Länge geschnitten.
Im Gegensatz zu dem in Figur 2 dargestellten Verfahren werden die geschnittenen Stangen jedoch nicht so lange gelagert, bis sie erkaltet sind. Gemäß dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Stangen unmittelbar im Anschluß an den Schneidvorgang den räumlich versetzt angeordneten folgenden Bearbeitungsschritten - wahlweise anzuwenden - zugeführt.
Dabei werden in Abhängigkeit von der jeweils erforderlichen Temperatur am Eingang 14 der Vorrichtung 4 zum Herstellen eines Gewindes die Stangen zuvor einem Ofen 8 oder Induktivspulen, einer Haltemulde 9 oder einer Kühlmulde 10 zugeführt, in der die Stangen erhitzt, auf ihrer bestehenden Temperatur gehalten oder abgekühlt werden.
Vorzugsweise wird die Temperatur am Eingang 14 der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen so gewählt, daß die Temperatur am Ausgang 11 der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen bzw. die Temperatur am Eingang 12 der ggf. zu durchlaufenden Wärmebehandlungsvorrichtung 5 der Austenitisierungs-, Glüh- oder Normalisierungstemperatur des jeweiligen Werkstoffs entspricht, so daß eine Abkühlen oder Erhitzen in einem weiteren Bearbeitungsschritt zu Beginn der ggf. erforderlichen Wärmebehandlung entfällt bzw. diese ganz oder teilweise ersetzt.
Figur 4 zeigt in einer Prinzipskizze eine auch in Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht dargestellte Ausführungsform einer Anlage zum Durchführen des Verfahrens gemäß Figur 1, wobei die einzelnen Vorrichtungen derart hintereinander fluchtend angeordnet sind, daß eine zu bearbeitende Stange diese kontinuierlich durchlaufen kann.
Eine dem Ofen 1 nachgelagerte Warmwalzstraße 2 weist nacheinander angeordnet eine Vorstraße 20, eine Zwischenstraße 21 und eine Fertigstraße 22 auf, die durch mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch jeweils sechs im Wechsel horizontal und vertikal angeordnete Walzenpaare gebildet sind. Im Anschluß an die Fertigstraße 22 ist das z.B. als Kocksgerüst ausgebildete Feinwalzgerüst 3 angeordnet, an das sich eine entlang der Achse der Stange 24 auf Schienen 30 axial verschiebbare angeordnete Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen anschließt, deren drehbare Gewindewalzen 44 zudem um die Stange 24, genauer gesagt um die Achse der Stange 24 umlaufend angeordnet sind, um ein Verdrehen der Stange während der Gewindeherstellung zu vermeiden (vgl. Figur 6) und dennoch ein Aufeinanderabrollen der Gewindewalzen 44 und der Stange 24 zu erreichen.
Das Feinwalzgerüst 3 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Kocksgerüst ausgebildet und weist hier vier in einem Gerüst zusammengefaßte Walzstationen mit jeweils einer oberhalb der Stange angeordneten Walze 60, deren Achse 61 waagerecht verläuft, sowie zwei hierzu um 180° sversetzt angeordnete Walzen 60 auf, wobei alle Achsen 61 senkrecht zur Achse einer zu bearbeitenden Stange verlaufen. Die Umfangsflächen 62 sind dabei mit der Stange 24 in Eingriff gebracht (vgl. Fig.12).
Die aus der Vorrichtung zum Gewindeherstellen 4 heraustretende Stange 24 wird anschließend in eine Wärmebehandlungsvorrichtung 5 geführt, in der in bekannter Weise die Materialeigenschaften des Werkstoffs in gewünschter Weise eingestellt werden.
An die Wärmebehandlungsvorrichtung 5 schließt sich eine bekannte Schneidvorrichtung 6 an, in der die Stange 24 geschnitten wird. Eine der Schneidvorrichtung 6 nachgelagerte Auffangvorrichtung 23 dient dabei zur Aufnahme der geschnittenen Stangen.
Die hier dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können grundsätzlich den jeweiligen Anwendungsfällen entsprechend abgewandelt werden. So ist ggf. auch eine Änderung der Reihenfolge der Bearbeitungsschritte möglich.
Figur 6 und 7 zeigen jeweils eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen von Figur 4.
Die Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen weist einen Werkzeugkäfig 37 auf, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel drei Gewindewalzen 44 aufweist, deren Achsen parallel zueinander auf einem Kreis um eine gemeinsame Mittelachse angeordnet sind, wobei die Achsen der Gewindewalzen 44 auf der Kreislinie um 180° zueinander versetzt sind.
Wellenabsätze 45 der Gewindewalzen 44 sind in Wälzlagern 46 drehbar gelagert, die in Bohrungen 48 von zwei parallel im Abstand zueinander angeordneten kreisförmigen Platten 47 eingebracht sind. Die Platten 47 weisen ferner an der durch die gemeinsame Mittelachse der Gewindewalzen 44 gebildeten Stelle der Platten 47 Durchtrittsöffnungen 50 für die in die Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen ein- und austretenden Stangen 24 auf.
Zwischen den Platten 47 sind zusätzlich drei Distanzstangen 42 angeordnet, um die Stabilität des Werkzeugkäfigs 37 zu erhöhen (vgl. Figur 11).
An der einem Motor 30 zugewandten Seite des Werkzeugkäfigs 37 weist die entsprechende Platte 47 ein verdrehfest mit dem Werkzeugkäfig 37 verbundenes Zahnrad 32 auf, über das der Werkzeugkäfig 37 antreibbar ist.
Zur drehbaren Aufnahme des Werkzeugkäfigs 37 weist die Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen eine Werkzeugkäfigaufnahme 38 auf, die aus zwei Stirnplatten 39 und drei zwischen den Stirnplatten 39 angeordneten Stegen 40 gebildet ist. Die Stirnplatten 39 weisen Öffnungen 34 auf, die zur Aufnahme eines Lagers 33 vorgesehen sind, mittels derer der Werkzeugkäfig 37 über die Platten 47 drehbar in der Werkzeugkäfigaufnahme 38 gelagert ist.
Die zur Werkzeugkäfigaufnahme 38 gehörigen Stege 40 weisen hier nicht dargestellte innen verlaufende Zuführleitungen für Kühlflüssigkeit auf, mittels derer die an den Stegen 40 angeordneten auf die Gewindewalzen 44 gerichteten Kühlwasserdüsen 41 versorgt werden.
Die Zuführleitungen werden über eine zentrale Ringleitung 43, von der aus Stichleitungen 51 zu den einzelnen Stegen 40 führen, mit der Kühlflüssigkeit versorgt. Die Ringleitung 43 wird selbst über eine hier nicht dargestellte Sammelleitung mit der Kühlflüssigkeit versorgt.
Der Antrieb des Werkzeugkäfigs 37 erfolgt über den Motor 30, dessen Antriebsritzel 31 mit dem Zahnrad 32 in Eingriff ist. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen können die Gewindewalzen 44 sowohl um ihre eigene Achse als auch um die Achse der zu bearbeitenden Stange 24 rotieren (vgl. Figur 14).
Die Werkzeugkäfigaufnahme 38 sowie der an der Werkzeugkäfigaufnahme 38 befestigte Motor 30 sind über an ihrer Unterseite angebrachte Führungen 36, die auf entsprechend ausgebildeten und parallel zur Achse der Stange 24 verlaufenden Schienen 35 angeordnet sind, gleitverschieblich gelagert.
Diese gleitverschiebliche Lagerung der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen erlaubt es, die für die verschiedenen Bearbeitungen der Stange 24 unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten aufeinander abzustimmen. Es ist somit insbesondere möglich, die Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen an die durch die Walzstraße 2 vorgegeben Vorschubgeschwindigkeit anzupassen.
Gemäß einer weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Anzahl der Gewindewalzen 44 zu verändern. Ggf. können auch eine oder mehrere Gewindewalzen 44 mit einem eigenen Drehantrieb versehen sein, der den Drehantrieb des Werkzeugkäfigs 37 ersetzt oder ergänzt.
Wenn die zu bearbeitende Stange 24 nach einer weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung während der Gewindeherstellung um die eigene Längsachse drehen kann, kann evtl. auch darauf verzichtet werden, die Gewindewalzen 44 um die zu bearbeitende Stange 24 umlaufend in der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen anzuordnen.
Es können eine oder mehrere Gewindewalzen angetrieben sein. Als Antrieb eignet sich beispielsweise ein Kettenantrieb mit PIV-Getriebe, ein Planetengetriebe oder auch ein Motor mit Hohlwelle.
Die eigentliche Gewindeherstellung erfolgt - vom Prinzip her gesehen - insoweit in bekannter Weise, als das Außengewinde (Negativ) der Gewindewalzen 44 als Formwerkzeug beim Aufeinanderabrollen der Stange 24 und der Gewindewalzen 44 fortschreitend in die Stange 24 eingedrückt wird. Dabei ist zur Erzeugung eines Gewindes auf der Oberfläche der Stange 24 die durch die Gewindewalzen 44 gebildete Durchtrittsöffnung kleiner als der Durchmesser der Stange 24 beim Eintritt in die Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen (vgl. Figur 9 und 10).
Figur 8 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen von Figur 6.
Figur 9 zeigt eine Vorderansicht auf die Vorrichtung zum Gewindeherstellen von Figur 6.
Figur 10 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A von Figur 8.
Figur 12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B von Figur 4. Die Drehachse 61 der Walzen 60 sind um 180° deart versetzt zueinander angeordnet, daß die Umfangsfläche 62 der Walzen 60 mit der Stange 24 in Eingriff bringbar sind.
Die Form der Umfangsfläche 62 der Walzen 60 ist dabei so gewählt, daß die Stange 24 durch die drei Walzen 60 im wesentlichen vollständig umgriffen wird.
Figur 13 zeigt eine farbige Darstellung der Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen, wobei zum besseren Verständnis Teile der Werkzeugkäfigaufnahme 38 nicht dargestellt sind.
Figur 14 zeigt eine Detailansicht des Gewindeherstellungsprozesses mit zwei Gewindewalzen 44, die in Ziehrichtung der Stange 24 ein zunehmend negatives Gewindeprofil aufweisen. An der Eintrittsöffnung sind die Gewindewalzen 44 derart ausgebildet, daß ein Anschnitt der Stange 24 erfolgt. In Abhängigkeit von der Anzahl der Gewindewalzen 44 sind diese mit Versatz zueinander angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Gewindewalzen 44 beträgt der Versatz die Hälfte der Gewindesteigung, bei drei Gewindewalzen 44 würde der Versatz ein Drittel der Steigung betragen.
Die hier dargestellte Vorrichtung 4 zum Gewindeherstellen stellt nur eine mögliche Ausführungsform dar. So kann beispielsweise die Anzahl der Gewindewalzen 44 die Antriebsart die Art der Kühlung, die Lagerung der Gewindewalzen oder ähnliches entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall frei gewählt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl, bei dem die Stangen im erhitzten Zustand, in dem das Material leicht verformbar ist, durch eine Vorrichtung zum Gewindeherstellen geführt werden.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die warmgewalzten Stangen im Anschluss an ihre Herstellung einer Schneidvorrichtung (6) zugeführt werden, in der die Stangen geschnitten werden, bevor sie durch die Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) geführt werden.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geschnittenen Stangen auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht bzw. auf dieser gehalten werden, bevor sie durch die Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) geführt werden.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geschnittenen Stangen im Anschluss an die Schneidvorrichtung (6) in einer Vorrichtung zum Oberflächenbehandeln (7) nachbearbeitet werden.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geschnittenen Stangen nach dem Durchlaufen der Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) einer Wärmebehandlungsvorrichtung (5) zugeführt werden.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl, bei dem die Stangen im Anschluss an einen Warmwalzprozess
    in einer Schneidvorrichtung (6) geschnitten werden und danach erkalten,
    dann auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und
    danach einer Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) zugeführt
    werden.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl, bei dem die Stangen im Anschluss an einen Warmwalzprozess
    in einer Schneidvorrichtung (6) geschnitten werden und danach erkalten,
    anschließend in einer Vorrichtung zum Oberflächenbehandeln (7) nachbearbeitet,
    dann auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und
    danach einer Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) zugeführt
    werden.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl, bei dem die Stangen direkt im Anschluss an einen Warmwalzprozess
    in einer Schneidvorrichtung (6) geschnitten,
    unmittelbar danach auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt oder abgekühlt oder auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten und
    anschließend einer Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) zugeführt
    werden.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes nach einem oder mehreren Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen nach dem Durchlaufen der Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) einer Wärmebehandlungsvorrichtung (5) zugeführt werden.
  10. Anlage zum Herstellen eines Profils insbesondere eines Gewindes an Stangen aus Stahl, bei der die Stangen im erhitzten Zustand, in dem das Material relativ leicht verformbar ist, durch eine Vorrichtung zum Gewindeherstellen (4) geführt werden.
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