DE2946407A1 - Verfahren zum walzen von rohrrohlingen zu roehren - Google Patents

Description

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Es gibt zwei Arten von Röhrenwalzwerken zur kontinuierlichen Herstellung nahtloser Metallröhren, wie Stahlröhren, nämlich Walzwerke mit vollschwebendem Dorn und Walzwerke mit halbschwebendem Dorn. Diese kontinuierlich arbeitenden Röhrenwalzwerke verändern den Außendurchmesser und die Wanddicke eines Rohrrohlings unter Einsatz einer Reihe von im wesentlichen kreisförmigen Durchgängen,die durch angetriebene Rollenpaare und einen Dorn gebildet werden. Dessen Länge ist größer als der Abstand zwischen dem ersten und dem letzten Walzgerüst und größer als die Länge des Rohrrohlings und ist entsprechend angepaßt, um durch das Werkstück geführt zu werden. Der Unterschied zwischen diesen beiden Arten von Walzwerken liegt darin, wie der Dorn während des Walzens festgehalten wird. Beim Walzw«:rk mit vollschwebendem Dorn wirkt während des Walzens keine andere Kraft als die Walzkräfte auf den Dorn. Beim Walzwerk mit halbschwebendem Dorn bewegt sich der Dorn mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts und wird durch ein Drucklager festgehalten. Folglich verläßt der Dorn beim Walzwerk mit vo11schwebendem Dorn das Walzwerk mit der gewalzten Röhre in Richtung auf einen Abstreifer am Ausgang des Walzwerks, wo Dorn und Röhre voneinander getrennt werden. Im Gegensatz dazu weist das Walzwerk an seinem Ausgang einen Extraktor mit drei bis vier Walzenpaaren auf, um die Röhre vom Dorn abzuziehen. Bei der Vervollständigung des Walzens bleibt deshalb der Dorn innerhalb des Walzwerks, wobei sein hinteres Ende durch das Drucklager gehalten wird. Sobald die Röhre und der Dorn getrennt sind, kann das Walzwerk mit volischwebendem Dorn den nächsten Walzprozess beginnen und gestattet so eine hohe Produktionsrate. Bei der Vervollständigung des Walzens beim Walzwerk mit haIbschwebendem Dorn muß das Drucklager zurückgezogen werden, um den Dorn an

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einen Zufuhrrollgang zurückzubringen. Der nächste Walzprozess kann nicht beginnen, bis der Dorn in den nächsten Rohrrohling eingeführt und zur Ausgangsposition zurückbefördert ist, sowie der Rohrrohling über Zufuhrwalzen in das WaIzwerk eingebracht ist. Die Folge ist eine wesentlich niedrigere Produktionsrate.

Beim Walzwerk mit vollschwebendem Dorn steigt die Geschwindigkeit des Dorns jedesmal stark an, wenn das Vorderende oder Schwanzende des Werkstücks die benachbarten Walzen passiert. Dies stört das Gleichgewicht der Dorngeschwindigkeit an jeder Walze und verursacht einen starken Wechsel im Deformationsprozess des Werkstücks. Dieser Wechsel führt lokal zu einer außergewöhnlichen Deformation, die sowohl in der Länge als auch im Umfang des Werkstücks Dimensionsabweichungen nach sich zieht. Um ein Überfüllen zu vermeiden, das von derartigen scharfen Dimensionsänderungen herrühren kann, mußte ein übliches Walzwerk mit vollschwebendem Dorn eine große Ausbuchtung an den Kanten der Walzenkalibrierung aufweisen. Zusätzlich mußten sich die Durchmesser von Dorn und gewalzter Röhre durch mehrere mm unterscheiden, um durch ein ausreichendes Spiel zwischen beiden ihre Trennung zu erleichtern. Dadurch wurden vier longitudinale Vorsprünge, bekannt als Wulste, an der inneren Ober-

^ fläche der Röhre gebildet und somit deren Dimensionsgenauigkeit beeinträchtigt. Das Ausmaß der Wandstärkenverminderung pro Durchgang wurde zu sehr eingeschränkt, was weitere Verformungsschritte für die Röhren und zusätzlichen Energieverbrauch erforderte. Es ist allgemeine Praxis, je-

^ den Walzensatz mit einem unabhängigen Gleichstrommotor anzutreiben. Da zum Erfassen der Werkstücke hohe Drehmomente erforderlich sind, müssen Motoren mit großen Leistungsreserven, die nur zeitweise nötig sind, eingesetzt werden.

Beim gleichbleibenden Walzen erfordern insbesondere die

Motoren für das erste und das zweite Walzgerüst nur ein Drittel oder weniger des Drehmoments, das zum Erfassen des

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Werkstücks gebraucht wird. Somit sind teure Hochleistungsmotoren nicht voll ausgenützt.

Um die Dimensionsgenauigkeit von gewalzten Röhren zu erhöhen, wurde vorgeschlagen, die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen mit dem Vorschub des Werkstücks zu regeln. Aber eine Leistungszunahme in einem Walzenantriebssystem mit einem Motor, einem Vorgelege und einer Antriebsspindel erhöht auch das Trägheitsmoment und schwächt die Anregung des Reglers. Beim Walzwerk mit halbschwebendem Dorn wird die Bewegung des Dorns bei einer konstanten Geschwindigkeit gehalten, die geringer ist als die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks an irgendeiner Stelle des Walzwerks. Dadurch wird die Reibung zwischen dem Dorn und der inneren Oberfläche des Werkstücks in allen Walzgerüsten in der gleichen Richtung orientiert, so daß während des Walzens eine konstante Raumgeschwindigkeit aufrechterhalten werden kann. Dies gestattet die Gestaltung der Walzendurchgänge einem Kreis besser anzunähern, was einer Verbesserung der Dimensionsgenauigkeit der gewalzten Röhren dient. Um dies zu erreichen, muß die Geschwindigkeit des Dorns während des gesamten Walzvorgangs niedriger gehalten werden als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des ersten Walzensatzes. Dies erfordert jedoch ein noch größeres Drehmoment zum Erfassen des Werkstücks und dementsprechend noch größere Motorleistungen als beim Walzwerk mit vollschwebendem Dorn. Außerdem tritt leicht unregelmäßiges Erfassen des Werkstücks ein. Dadurch sind bei den Walzen der Verminderung des Durchmessers und des zum Kontakt vorgesehenen Kreisbogens Grenzen gesetzt. Demzufolge nimmt die Zeit zu, während der jede Längeneinheit des Dorns im Kontakt mit dem Werkstück steht, und verkürzt die Lebensdauer des Dorns.

Der Dorn beim Walzwerk mit halbschwebendem Dorn wird beim kontinuierlichen Ziehen durch das Drucklager während des Walzens einer starken axialen Zugspannung ausgesetzt, wel-

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ehe die Bildung von Rissen in der Dornoberfläche beschleunigt und die Lebensdauer des Dorns herabsetzt. Der Dorn kann sogar während des Walzens brechen und dadurch schwerwiegende Betriebsstörungen herbeiführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten kontinuierlichen Verfahren zum Walzen von Röhren zu überwinden. Die Aufgabe besteht insbesondere darin, ein Verfahren zum Walzen von Röhren mit hoher Wirksamkeit beim Walzen vorzuschlagen, wobei Produkte mit guter Dimensionsgenauigkeit erhalten werden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein solches vorgenanntes Verfahren zu schaffen, das erlaubt, daß die Walzensätze das Werkstück mit geringem Drehmoment ohne Fehler oder sonstige Unregelmäßigkeiten erfaßt. Gemäß einer zusätzlichen Aufgabe soll erreicht werden, daß beim kontinuierlichen Walzen von Röhren die Bildung von Rissen in der Dornoberfläche weitgehend unterbunden und ein Brechen des Dorns verhindert wird.

Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Um die vorgenannten Aufgaben zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Rohrrohling mit einem darin

eingeführten Dorn kontinuierlich in einem Walzwerk zu walzen, das eine Mehrzahl von Tandem-Walzgerüsten aufweist, von denen jedes mit paarweise angetriebenen und zur Formgebung kalibrierten Walzen ausgerüstet ist, und diese Tandemwalzgerüste miteinander kombiniert sind, wobei ent-

lang der Walzstrecke im wesentlichen kreisförmige Durchgänge angeordnet sind. Das Walzen wird begonnen, wenn der Dorn mit einer Geschwindigkeit vorgestoßen wird, die größer als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Ende des ersten Walzensatzes und kleiner als jene des letzten Walzensatzes

ist.

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Das Stoßen des Dorns wird zwischen dem Zeitpunkt, an dem das vordere Ende des Rohrrohlings die letzte Walzenmittellinie in der ersten Hälfte der Walzensätze durchlaufen hat, und dem Zeitpunkt, an dem das vordere Ende des Rohrrohlings vor der Walzenmittellinie des letzten Walzensatzes angekommen ist, gestoppt. Der Schwanz des Dorns bleibt ungelöst, während das Walzen fortgesetzt wird. Dann wird der Dorn zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Schwanz des Werkstücks die Walzenmittellinie des zweitletzten Walzensatzes in der ersten Hälfte der Walzensätze durchlaufen hat, und dem Zeitpunkt, an dem der Schwanz des Werkstücks vor der Walzenmittellinie des letzten Walzgerüstes angekommen ist, gelöst. Anschließend wird das Werkstück kontinuierlich durch mindestens ein Walzgerüst gewalzt.

Sobald der Dorn und das Werkstück das Walzwerk verlassen haben, wird der Dorn aus dem Werkstück gezogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert kein Zurückziehen des Dorns im kontinuierlich arbeitenden Walzwerk. Das den Dorn haltende Drucklager kann zurückgezogen werden, während der Schwanz des Werkstücks an der weit entfernten Seite in den Walzgerüsten gewalzt wird oder der nächste Rohrrohling an das Walzwerk herangeführt wird. Dies gestattet ein Anschließen des nächsten Walzens ohne Unterbrechen und verkürzt die Zeit des Walzzyklus und erhöht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

Die Geschwindigkeit des Dorns wird in der gewünschten Höhe gehalten, während das vordere Ende des Werkstücks durch die Walzenmittellinien der ersten Hälfte der Walzgerüste läuft. Deshalb können unterschiedliche Deformationen des Werkstücks in den Durchgängen in den gewünschten Grenzen gehalten werden. Dies gestattet, jeden Durchgang stärker einem Kreis anzunähern. Wenn das Werkstück in die Durchgänge an der entfernten Seite passiert hat, wird der Dorn vom Drucklager gelöst und bei der Vervoll-

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ständigung des Walzens aus dem Schwanz des Werkstücks zurückgezogen. Die Länge des innerhalb der gewalzten Röhre vorliegenden Dorns ist kürzer als bei bekannten Walzwerken mit vol!schwebendem Dorn. Dies erleichtert die Trennung des Dorns von der gewalzten Röhre, was umgekehrt erlaubt, das

Spiel zwischen Röhre und Dorn zu verringern und die Bildung von Wulsten^zvermeiden. Diese Bedingungen führen zu Röhren mit höherer Dimensionsgenauigkeit und besserer Umrißgestaltung.
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In den näher gelegenen Walzensätzen unterstützen die Stoßkräfte des das Innere des Rohrrohlings bearbeitenden Dorns das vordere Ende des Werkstücks beim Eintritt in den Walzendurchgang. Deshalb kann das Drehmoment zum Erfassen des Werkstücks bei diesen Walzen vermindert werden. Das Drucklager überträgt Stoßkräfte auf den Dorn mindestens dann, wenn das vordere Ende des Werkstücks die erste Hälfte der Walzenmittellinien durchläuft. Der Dorn ist einer Druckbeanspruchung ausgesetzt und neigt deshalb weniger

²^ zu Rissen. Diese Druckbeanspruchung ergibt sich durch das Vorstoßen des Dorns mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit an der Unterseite des Durchgangs des ersten Walzensatzes· Der Dorn kommt unter den Einfluß einer Zugbeanspruchung, wenn er vom Drucklager gelöst ist, oder wenn er sich in den Walzgerüsten am Ausgang des Walzwerks befindet, wo sich der Dorn langsamer als das Werkstück vorwärts bewegt. Von Vorteil ist hierbei für die Vermeidung von Rissen, daß die Zugbeanspruchung geringer ist und während einer kürzeren Zeit wirkt als beim bekannten Walzwerk mit halbschwebendem Dorn.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Walzwerk, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

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-ιοί Fig. 2a bis 2e zeigen schematisch, wie erfindungsgemäß das Vorstoßen des Dorns erfolgt:

In Fig. 2a steht der Dorn vor dem Einführen in den Rohrrohling. In Fig. 2b wird der Rohrrohling gewalzt, wobei der Dorn durch ihn gestoßen wird. In Fig. 2c ist der Dorn dargestellt, wenn er vor der Vervollständigung des Walzens vom Drucklager gelöst ist. In Fig. 2d wird der Rohrrohling kontinuierlich gewalzt, wobei in ihm der freigesetzte Dorn gehalten wird. In Fig. 2e wird das Vervollständigen des

Walzens erläutert.

Fig. 3a bis 3d zeigen wie (mit der Richtung der angewandten Kraft) und wann das Drucklager den Dorn zurückhält: Fig. 3a zeigt das vordere Ende des Werkstücks beim Durchlaufen des vierten Walzensatzes oder der Walzenmittellinien der ersten Hälfte des gesamten Walzwerks. Fig. 3b zeigt das vordere Ende des Werkstücks beim Eintreffen vor der letzten Walzenmittellinie. Fig. 3c zeigt den Schwanz des Werkstücks beim Durchgang durch die dritte Walzenmittellinie an der Einlaufseite. Fig. 3d zeigt den Schwanz des Werkstücks beim Eintreffen vor der letzten Walzenmittellinie.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Walzwerks und seiner Ausrüstung an der Einlaufseite einschließlich eines Drucklagers, mit dessen Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt an der Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Transportvorrichtung für einen Dorn _e 35

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Fig. 7 erläutert einen Vergleich der Dorngeschwindigkeiten gemäß der Erfindung und gemäß einem bekannten Verfahren .

Für das erfindungsgemäße Verfahren zum kontinuierlichen Walzen von Röhren wird die Einlaufseite eines Walzwerks mit vollschwebendem Dorn mit einem Drucklager für einen Dorn, einen Dornträger zur Verhinderung des Knickens des Doms und einem Zubringer für Rohrrohlinge ausgerüstet.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines Walzwerks zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der erste Walzensatz 1 und der zweite Walzensatz 2 weisen kalibrierte Walzendurchlässe auf, die in einem Winkel von 90° zueinanderstehen. Der dritte Walzensatz 3 hat einen Durchlass im Winkel von 90° zu dem des zweiten Walzensatzes 2 bzw. steht gleich angeordnet wie der erste Walzensatz 1. Die gleiche abwechselnde Anordnung wird bei den folgenden Walzensätzen eingehalten. Das Verfahren kann mit zwei oder

^O mehr Walzensätzen durchgeführt werden, was von der Beziehung zwischen den Größen des Rohrrohlings und der fertigen Röhre abhängt. Der Dorn 11 hat einen Bereich, der in Verbindung mit den Walzensätzen 1, 2 und 3 das Walzen des Rohrrohlings bewirkt. Dieser Bereich ist zylindrisch ausgebildet. Die Walzensätze 1, 2 und 3 sind mit im wesentlichen oval gestalteten Durchlässen kalibriert, wobei ihre Abplattung vorzugsweise nahe 1,0 zur Auslaufseite beträgt. Im folgenden ist das Walzen gemäß der Erfindung

unter Einsatz des vorbeschriebenen Walzwerks erläutert. 30

Zunächst wird der Dorn in einen Rohrrohling eingeführt, der kontinuierlich über eine Reihe von im wesentlichen kreisförmigen Durchlässen gewalzt werden soll, die von den angetriebenen Walzensätzen gebildet werden. Das Walzen be-

ginnt, wenn der Dorn mit einer Geschwindigkeit vorwärts gestoßen wird, die größer ist, als die Umfangsgeschwin-

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digkeit an der unteren Seite des Durchlasses des ersten Walzensatzes und geringer als jene des letzten Walzensatzes. Der Dorn wird zumindest solange kontinuierlich vorwärts ge stoßen, bis das vordere Ende des Werkstücks die Walzenmittellinien der Hälfte der gesamten Walzensätze durchlau fen hat. Ein erstes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß der Schub auf den Dorn entweder durch Aufheben oder Umwandeln in eine Zugkraft gelöst wird, bevor das vordere Ende des Werkstücks die Walzenmittellinie des letzten Walzensatzes erreicht hat.

Im Rahmen der Erfindung bedeutet das "VorwärLsstoßen des Doms", daß der Dorn durch Einwirkung einer Schubkraft auf den Schwanz (das hintere Ende) des Dorms vom Drucklager vorwärtsgestoßen wird. Wenn das vordere Ende des Werkstücks vom ersten Walzensatz erfaßt worden ist, ergibt sich eine Druckbeanspruchung des Dorns, die sich dann zwischen diesem Walzensatz und dem Drucklager erstreckt. Dieser Zustand ergibt sich daraus, daß der Dorn mit einer größeren Geschwindigkeit als der Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes vorwärtsbewegt wird. Wenn das vordere Ende des Werkstücks in den zweiten Walzensatz eingetreten ist, beschleunigen dessen Walzkräfte die Dorngeschwindigkeit innerhalb der Grenze der Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses dieses Walzensatzes. Der Dorn kann kontinuierlich vorwärts gestoßen werden, wenn die Geschwindigkeit V. des Drucklagers größer eingestellt wird als die Umfangsgeschwindigkeit V~ am unteren Teil des Durchlasses des zweiten WaI-zensatzes. Diese Wirkung kann sogar erzielt werden, wenn V. annähernd so gering ist, wie der Wert des Ausdrucks (V₁ + V₂)/2. Im Fall von i-Walzensätzen von der EinlaufSeite des Walzwerks ausgesehen, kann V. annähernd so gering sein, wie der Wert des Ausdrucks (V₁ + V- + ... + V.)/i. Wenn

^Oö der Dorn zum Walzensatz i mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts gestoßen wird, gilt V₁XV₁ +V₂ + ... + V.)/i.

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Das Lösen des Schubs auf den Dorn erfolgt entweder durch Halten der Geschwindigkeit des Drucklagers (und Halten des Doms) unterhalb der vorgenannten Grenze oder durch Entkuppeln des Doms vom Drucklager. Im ersteren Fall wird der Dorn zwischen dem ersten. Walzensatz und dem Drucklager einer Zugbeanspruchung unterworfen. Im letzteren Fall tritt keine Zugbeanspruchung auf.

Wenn man nach dem gleichen Walzplan wie beim Walzwerk mit vollschwebendem Dorn oder mit halbschwebendem Dorn vorgeht, erfordert das erfindungsgemäße Verfahren ein Vorstoßen des Doms, bis das vordere Ende des Werkstücks eine Position erreicht, in der mindestens 60 % der Walzarbeit erfolgt ist. Dies vermindert das Änderungsverhältnis der Dorngeschwindigkeit. Jenseits dieses Werts bewegt sich der Dorn zum Ausgang des Walzwerks und bleibt innerhalb des Werkstücks .

Fig. 2a bis e zeigen, wie der Dorn beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgestoßen wird. Zur Vereinfachung sind alle Walzen so dargestellt, als wären sie alle in der gleichen Richtung angeordnet, obwohl in Wirklichkeit die Anordnung unterschiedlich ist, wie Fig. 1 erkennen läßt. In Fig. 2a wird das Drucklager 15 entsprechend dem Pfeil in Walzrichtung vorwärts bewegt, um den Dorn 11 in den Rohrrohling P einzuführen, der an der Einlaufseite des Walzwerks zum Walzen vorbereitet ist. Dann wird der Dorn allein vorwärts gestoßen, bis dessen vorderes Ende 12 aus dem vorderen Ende des Rohrrohlings austritt. Transportwalzen 17 führen den Rohrrohling in den ersten Walzensatz 1 ein. Das mit einer Geschwindigkeit V. sich bewegende Drucklager stößt den Dorn mit einer Geschwindigkeit V (= V) vor, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit V₁ am unteren Teil des Durchlasses des Walzensatzes, um das vordere Ende des Werk-Stücks dem Kaliberdruck des ersten Walzensatzes 1 zuzuführen. Dann wird gemäß Fig. 2b der Schub auf den Dorn kon-

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tinuierlich ausgeübt, um das vordere Ende Q des Werkstücks und das vordere Ende des Doms 12 über die Walzenmittellinie 1* des ersten Walzensatzes zur Walzenmittellinie 2* des zweiten Walzensatzes 2 zu führen.

Das Walzen wird über den dritten Walzensatz 3 fortgesetzt. In Fig. 2c und 2d durchlaufen das vordere Ende Q des Werkstücks und das vordere Ende 12 des Doms den dritten Walzensatz 3. Es ist ersichtlich, daß das Drucklager 15 durch den Dorn gezogen wird. Fig. 2e zeigt die Vervollständigung des Walzens, wobei die gewalzte Röhre P und der Dorn 11 den letzten Walzensatz freigeben und das Drucklager 15 mit einer Geschwindigkeit V ' zurückgezogen wird.

Fig. 3a bis 3d erläutern den Zeitablauf des Vorstoßens des Doms und seines Lösens bei einem Walzwerk mit 8 Walzensätzen. Fig. 3a zeigt die Mindestposition, bis zu der der Dorn gestoßen werden muß. Das Walzen gemäß der Erfindung beginnt durch Stoßen des Doms mit einer Geschwindigkeit, die größer als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes und kleiner als jene des letzten Walzensatzes ist. Der Dorn wird mindestens soweit vorgestoßen, bis das vordere Ende des Werkstücks die Walzenmittellinien der erste Hälfte aller Walzensätze durchlaufen hat. Mit anderen Worten, das Drucklager 15 stößt den Dorn 11 solange vorwärts, bis das vordere Ende Q des Werkstücks P die Walzenmittellinie 4· des vierten Walzensatzes passiert hat. Bis der Zustand gemäß Fig. 3a erreicht ist, wird die Geschwindigkeit V (= V) des Drucklagers innerhalb des folgenden Bereichs gehalten:

Q zwischen den Linien 1¹ und 2 ·: V.< V. < V₀ (1)

It O

Q zwischen den Linien 2¹ und 3¹: C₂ (V₁ + ^v ₂)/²^^vt<^Vft *²* Q zwischen den Linien 3' und 4':

C₃(V_{1 +} V₂ ♦ V₃)/3< V_t<V₈ (3)

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ORIGINAL INSPECTED

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Q nach der Linie 4¹: C₄(V₁ + V₃ + V₃ + V₄)/4 <V_fc< V_g (4)

C- bis C. sind korrigierende Koeffizienten zur Vereinfachung der Gleichung. Ihre Werte liegen zwischen 0,7 und 1,1. Die untere Grenze für die Gleichungen (2) bis (4) wird als Dorngeschwindigkeit experimentell mit dem Walzwerk mit vollschwebendem Dorn bestimmt. Die günstigste Obergrenze ist V₃, wie nachfolgend erläutert wird. Die Beziehung zwischen den Geschwindigkeiten zweier benachbarter Walzensätze wird durch die folgenden zwei Gleichungen ausgedrückt.

V₁ < V_± < V_{1 + 1} < V₈ (i = 2 ... 7) (5)

A₁V₁ < A₁V₁ < A₀V₁ (i = 2 ... 8) (6)

A und A. bedeuten die Querschnittsfläche des Werkstücks an der Einlaufseite und an der Auslaufseite des Walzensatzes i.

A wird vorbestimmt und durch die folgende Gleichung ausgedrückt, wenn der Außendurchmeser und die Wanddicke des Werkstücks an der Einlaßseite D und t sind:

ο ο

^Ao ^{= nt}o^(Do - ^to^{) (7)}

A. kann empirisch aus der Durchlaßgröße und dem Dorndurchmesser unter Verwendung folgender Gleichung bestimmt werden:

t. _Λ + t. D. _Λ + D. t. _Λ + t. _{A = n(}_izl L_) ₍ üJ i iZi i_,

¹ 2 2 2

Dabei bedeutet t. die Wanddicke des Werkstücks am unteren Teil des Durchlasses des Walzensatzes i, was in folgender Weise ausgedrückt wird, wenn die kürzere Achse des Durchlasses mit H. und der Dorndurchmesser mit m bezeichnet werden:
L

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— 1 D —

t_± = (H₁ - M)/2 (i = 1 ... 8) (9)

Die Gleichungen (1) bis (9) werden nachfolgend erläutert:

Die Gleichung (1) zeigt, daß die Geschwindigkeit des Drucklagers zwischen der Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes und jener des letzten Walzensatzes liegt. Die untere Grenze der Gleichun-

JO gen (2), (3) und (4) zeigt die Bedingung, unter der das Drucklager weiterhin eine Schubkraft auf den Dorn ausübt, sogar nachdem das vordere Ende Q des Werkstücks vom 2., 3. und 4. Walzensatz erfaßt worden ist. Die obere Grenze der letztgenannten Gleichungen zeigt die gleiche Tatsache, wie die Gleichung (1). Die Gleichung (5) läßt eine Zunahme in der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen gegen das Auslaufende hin erkennen. Die Gleichung (6) erläutert, daß eine Änderung des Materialflusses innerhalb der Grenze möglich ist, gemäß der die neutrale Position vom unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes nicht abweicht. Die Gleichungen (7), (8) und (9) wurden bereits erläutert.

Die folgenden Aufgaben a bis d werden dadurch gelöst, daß der Dorn mindestens soweit vorgestoßen wird, daß das vordere Ende des Werkstücks die Walzenmittellinien der ersten Hälfte des gesamten Walzwerks unter den vorgenannten Bedingungen durchlaufen hat, was dem ersten Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.

(a) Verbesserung der Dimensionsgenauigkeit des Produkts

(b) Verminderung des Walzendrehmoments zum Erfassen des Werkstücks

(c) Vermeidung eines fehlerhaften Erfassens

(d) Verminderung der Bildung von Rissen in der Dornoberfläche und Vermeidung eines Bruchs des Dorns.

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Die Lösung der Aufgabe a ist ein Ergebnis der Tatsache, daß die Schwankung der Dorngeschwindigkeit während des Walzens wesentlich unter der Schwankung liegt, die bei einem Walzwerk mit voll schwebendem Dorn auftritt, und die beim erfindungsgemäßen Verfahren vorliegende mehr jener angenähert ist, die sich an einem Walzwerk mit halbschwebendem Dorn ergibt. Die Aufgaben b und c werden dadurch gelöst, daß der Dorn vorwärtsgestoßen wird, während das vordere Ende des Werkstücks die Walzenmittellinien der ersten Hälfte der Walzen-

¹^ sätze durchläuft. Die Lösung der Aufgabe d wird dadurch erreicht, daß der Dorn gestoßen wird, was die Zugbeanspruchung des Dorns zwischen benachbarten Walzensätzen vermindert. Gleichzeitig wird dadurch die Dorngeschwindigkeit erhöht und gleichmäßiger gestaltet (oder werden ihre Schwankungen vermindert) wodurch Wärmestaus pro Längeneinheit des Dorns gemäßigt werden.

Fig. 3b zeigt die äußerste Position, bis zu der der Dorn vorgestoßen wird. D.h., daß das Vorstoßen des Dorns zwischen den Positionen gemäß Fig. 3a und 3b gestoppt wird. Dadurch werden die Kosten für das Drucklager des Dorns vermindert, die Zeit für das Zurückziehen des Dorns verkürzt und die Wirksamkeit des Walzens erhöht.

²^ Fig. 3d zeigt den Zustand, in dem der Dorn vom Drucklager entkoppelt ist. Der Dorn 11 muß spätestens dann vom Drucklager 15 gelöst werden, wenn der Schwanz R des Werkstücks den letzten (den 8.) Walzensatz 8 erreicht hat. In einem Zwischenzustand zwischen den Positionen gemäß Fig. 3b und

^" 3d setzt der Dorn, wie z.B. in Fig. 3c gezeigt ist, seine Vorwärtsbewegung fort, jedoch wird er nicht mehr vorwärts gestoßen, sondern ist entweder vom Drucklager gelöst oder wird durch dieses auf der gewünschten Geschwindigkeit gehalten.

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Ein zweites Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft den Zeitpunkt des Lösens des Doms vom Drucklager. Der günstigste Zeitpunkt hierfür ergibt sich für das aus acht Halzensätzen bestehende Walzwerk am 3. Walzensatz nach dem Einlauf. Im allgemeinen liegt der genannte Zeitpunkt am besten nach dem Austreten des Schwanzes des Werkstücks aus einem Walzensatz, dessen laufende Nummer durch den Ausdruck (-— 1), dargestellt wird, wobei η die Anzahl der gesamten

Walzensätze im Walzwerk bedeutet, sowie vor dem Walzen des Schwanzes des Werkstücks durch den letzten Walzensatz. Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn der Dorn vom Drucklager zwischen den Positionen gemäß Fig. 3c und 3d gelöst wird. Zwischen den Positionen gemäß Fig. 3b und 3d zieht der unter dieser Bedingung gehaltene Dorn das Drucklager mit der Vor-

J5 wärtsbewegung des Doms. Deshalb unterliegt dann der Dorn einer Zugbelastung. Diese ist geringer und während einer kürzeren Zeit wirksam als bei bekannten Walzwerken mit halbschwebendem Dorn. Auch bewegt sich der Dorn mit einer größeren Geschwindigkeit. Deshalb wird die vorgenannte Aufgabe d nicht beeinträchtigt. Wegen des erwähnten zweiten Merkmals stellt das erfindungsgemäße Verfahren sicher, daß ein ebenso guter Wirkungsgrad beim Walzen wie beim bekannten Verfahren mit vollschwebendem Dorn sowie eine ebenso gute Dimensionsgenauigkeit wie beim bekannten Verfahren mit halbschwebendem Dorn erreicht wird.

Die Dorngeschwindigkeit während des Walzens ist vorzugsweise nicht höher als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des dritten Walzensatzes an der Einlaufseite.

Bei der Vervollständigung des Walzens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat bereits eine beträchtliche Länge der Röhre P den Dorn 11 hinter sich gelassen, was dessen nachfolgende Entfernung erleichtert. Während des Durchlaufens durch eine Hälfte des Walzwerks wird der Dorn 11 in das

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Werkstück P vorgestoßen, um ein gutes Erfassen sicherzustellen. Der Dorn wird auf der gewünschten Geschwindigkeit gehalten, bis die Deformation des Werkstücks im wesentlichen vollständig ist. Durch all diese Maßnahmen werden Röhren mit sehr guten Abmessungen und sehr gutem Aussehen erhalten.

Wenn das Drucklager weiterhin den Dorn hält, bis das Werkstück den letzten Walzensatz verlassen hat, fällt die Geschwindigkeit der Röhre beim Vervollständigen des Walzens plötzlich auf die Geschwindigkeit des Dorns ab und stimmt nicht mehr mit der Auslaufgeschwindigkeit des letzten Walzensatzes überein. Dies verursacht Schrammen auf der Röhrenoberfläche und verlängert die Auslaufzeit des Dorns und daher den Verfahrenszyklus. Deshalb ist es erforderlich, den Dorn 11 spätestens zu dem Zeitpunkt zu lösen, der in Fig. 3d dargestellt ist. Andererseits beeinträchtigt ein zu frühzeitiges Lösen des Dorns die Dimensionsgenauigkeit, obwohl dadurch der Wirkungsgrad des Walzens erhöht wird.

Fig. 3 erläutert den frühesten Zeitpunkt zur Lösung des

Wie
Dorns. ersichtlich soll der Dorn 11 nicht gelöst werden, bevor der Schwanz R des Werkstücks den Walzensatz 3 bzw. den Walzensatz mit der laufenden Nummer gemäß dem Ausdruck (—"— - 1) durchlaufen hat. Frühzeitiges Lösen des Doms ermöglicht eine Verkürzung von dessen Länge sowie der Strecke,

2$ um die das Drucklager zurückgezogen wird. Aber die Dorngeschwindigkeit kann dann nicht während einer genügend langen Strecke auf dem gewünschten Wert gehalten werden, was die Dimensionsgenauigkeit am Röhrenende beeinträchtigt. Um am Röhrenende eine gute Dimensionsgenauigkeit zu erzielen, wenn der Dorn zu dem in Fig. 3a dargestellten Zeitpunkt gelöst wird, werden vorzugsweise mehr als 75 % der gesamten Verminderung der Wanddicke an den Walzensätzen 1,2 und 3 durchgeführt. Besteht das Walzwerk aus drei Walzensätzen, was selten ist, ist der bevorzugte letzte Zeitpunkt für das Lösen des Dorns dann erreicht, wenn das Schwanzende Q des Werkstücks zwischen dem ersten und dem letzten Walzensatz liegt.

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Wie bereits erwähnt, liegt der Zeitpunkt für das Lösen des Doms innerhalb einer begrenzten Zeitspanne. Zur Auswahl dieses Zeitpunkts muß nicht nur die Vorschubgeschwindigkeit des Doms sondern auch die Verteilung des Walzdrucks in den einzelnen Walzensätzen berücksichtigt werden.

Um den Dorn in das gewalzte Werkstück zu stoßen, muß die auf den Dorn einwirkende Stoßkraft größer sein als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses im ersten Walzensatz. Beim Kontakt mit dem Walzendurchlaß wird das vordere Ende des Werkstücks durch den Dorn vorwärtsgestoßen, wobei zwischen der inneren Oberfläche des Werkstücks und dem Dorn eine Reibungskraft auftritt, die das Einbringen des Werkstücks in den Einlauf des Walzensatzes unterstützt. Dabei ist hier das an der Walze erforderliche Drehmoment viel niedriger als bei bekannten Walzwerken mit vollschwebendem oder halbschwebendem Dorn. Es kann auch anders vorgegangen werden. Die gleiche Wirkung, die: den Einlauf des Werkstücks erleichtert, kann am zweiten Walzensatz erreicht v/erden, wenn der Dorn mit einer Geschwindigkeit vorwärts gestoßen wird, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses dieses Walzensatzes. Sonst wird der Effekt, der das Drehmoment an der für das Einlaufen vorgesehenen Walze vermindert, aufgehoben. Da die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Walzendurchlasses zum Ende des Walzwerks zunimmt, ergibt sich die gleiche Wirkung, wenn sich das vordere Ende des Werkstücks von einem Walzendurchlaß zum nächsten bewegt. Der Dorn braucht nicht schneller vorwärts gestoßen zu werden als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des letzten Walzensatzes. Dies liegt daran, daß der letzte Walzensatz nur eine geringe Deformation bewirkt und dort kein schlechtes Erfassen des Werkstücks auftritt.

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Besteht das Walzwerk aus 8 Walzensätzen, wird der Dorn vorzugsweise mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des dritten Walzensatzes (oder des Walzensatzes, der sich aus dem Ausdruck (~γ~ ~ 1) ergibt) an der Einlaufseite vorwärts gestoßen. Dies vermeidet eine größere Länge des Dorns und erleichtert seine Entfernung aus der gewalzten Röhre.

Für ein Walzwerk aus acht Walzensätzen eignet sich das folgende Schema gemäß den Punkten 1 bis 3 für die Dorngeschwindigkeit:

1. Man stellt eine konstante Geschwindigkeit ein, die nicht geringer ist als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes und nicht größer ist als jene des dritten Walzensatzes, jeweils von der Einlaufseite her gesehen. Diese Verfahrensweise erfordert eine feste Dornhalterung und eine Einrichtung zum Stoßen des Dorns mit einer ausreichenden Leistung, um Störungen zu beherrschen. Jedoch werden die genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens hierbei sehr gut erzielt.

2. Es wird die Geschwindigkeit des Dorns mit zunehmendem Vorschub schrittweise erhöht, wobei die Geschwindigkeit nicht geringer als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes und nicht größer als jene des dritten Walzensatzes (jeweils an der Einlaufseite) ist. Diese Verfahrensweise erlaubt eine beträchtliche Verminderung der Leistung der Einrichtung zum Stoßen des Dorns, wobei die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kaum beeinträchtigt werden. Gegenüber dem Fall gemäß Ziff. 1 können bei dieser zweiten Verfahrensweise die gewalzten Röhren einige geringe Dimensionsschwankungen über ihre Länge aufweisen. Es sind dies jedoch keine derart großen Schwankungen, wie sie

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bei nach bekannten Verfahren hergestellten Röhren festzustellen sind.

3. Man beginnt mit einer Geschwindigkeit des Doms, die nicht c geringer ist als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des ersten Walzensatzes und hält in geringem Umfang eine Zunahme der Geschwindigkeit aufrecht, bis der Schwanz des Werkstücks den dritten Walzensatz durchlaufen hat. Die maximale Geschwindigkeit des Doms innerhalb dieses Bereichs soll nicht die Umfangsgeschwindigkeit an der unteren Seite des Durchlasses des dritten Walzensatzes überschreiten. Diese Verfahrensweise kann mit der einfachsten und billigsten Einrichtung zum Stoßen des Dorns durchgeführt werden.

Fig. 7 zeigt einen Vergleich der Dorngeschwindigkeiten an einem Walzwerk mit 8 Walzensätzen bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines bekannten Verfahrens. Die Zeit ist auf der Abszisse aufgetragen, wobei die Werte t.., t₂ ... t_ß die Zeitpunkte bedeuten, an denen der erste, zweite ... und achte Walzensatz das vordere Ende des Werkstücks erfaßt, sowie die Werte t', t£ ... tg die Zeitpunkte darstellen, an denen der Schwanz des Werkstücks den ersten, zweiten ... und achten Walzensatz freigibt.

Auf der Ordinate ist das Geschwindigkeitsverhältnis angegeben, das sich aus der Dorngeschwindigkeit und dem Walzen im ersten Walzensatz allein ergibt. V_Q und V_R sind die Geschwindigkeiten von Kopf und Schwanz des Werkstücks. V ist die Dorngeschwindigkeit beim Verfahren mit einem halbschwebenden Dorn und entspricht einem konstanten Wert, der kleiner ist als V_R zwischen t- und t₂· V_ ist die Dorngeschwindigkeit beim Verfahren mit vollschwebendem Dorn und steigt schrittweise und jedesmal stark an, wenn Kopf und Schwanz des Werkstücks die Walzensätze durchlaufen.

Die schraffierte Fläche zeigt den Geschwindigkeitsbereich, der für den im Drucklager gehaltenen Dorn erfindungsgemäß

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^Γ - 23 - 29A64Q7 "*

in Frage kommt. V zeigt ein Beispiel für die Dorngeschwindigkeit gemäß der Erfindung. Die bezüglich der Dorngeschwindigkeit angewandte Verfahrensweise entspricht der vorgenannten Ziff. 2. Der Dorn zwischen dem Drucklager und dem ersten Walzensatz wird links von V_f einer Druckbelastung, rechts davon einer Zugbelastung ausgesetzt. Erfindungsgemäß liegt der Schnittpunkt b nach t,. Der Dorn wird am Punkt C gelöst, der zwischen t' und ti liegt. Beim Lösen am Punkt C wird der Dorn kontinuierlich beim Walzen gehalten,

IQ wobei seine Geschwindigkeit V plötzlich zunimmt und dann mit der Geschwindigkeit V des Verfahrens mit vollschwebendem Dorn übereinstimmt. Die Dorngeschwindigkeit gemäß der Erfindung ist nicht geringer als V- bis zu t, und nach t. nicht geringer als V- . beim Verfahren mit vollschwebendem

■J5 Dorn, wobei sich das vordere Ende des Werkstücks zwischen dem vierten und fünften Walzensatz befindet. Erfindungsgemäß ist die Dorngeschwindigkeit vorzugsweise nicht höher als die Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des dritten Walzensatzes, bevor der Dorn gelöst wird.

Nachfolgend wird die Verteilung des Verhältnisses der Wanddickenverminderung auf das Walzwerk erläutert.

Diese Verteilung gemäß der Erfindung gleicht der des bekannten Verfahrens mit vollschwebendem Dorn. Die erste Hälfte der Walzensätze bewirkt 80 % oder mehr der gesamten Wanddickenverminderung, die durch das ganze Walzwerk erzielt werden soll. Bei einem üblichen Walzwerk mit einem Dorn und acht Walzensätzen führen die ersten vier Walzendurchlässe an ihrer unteren Seite zu einer Wanddickenverminderung von 80 % oder mehr. Vorzugsweise werden 75 % oder mehr der gesamten Wanddickenverminderung durch die ersten drei Walzendurchlässe erreicht. Das Verhältnis der Wanddickenverminderung für jeden Walzensatz zur gesamten Verminderung wird durch folgende Gleichung bestimmt.

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Dabei bedeuten:

R. = Verhältnis der Wanddickenverminderung bis zum Walzensatz k zur Gesamtverminderung durch alle Walzensätze (n = Gesamtzahl der Walzensätze) t = Wanddicke des Röhrenrohlings vor dem Walzen t, = Wanddicke beim Verlassen des unteren Teils des Durchlasses des Walzensatzes k

t = Wanddicke beim Verlassen des unteren Teils des η

letzten Walzensatzes.

ist das Verhältnis der Wanddickenverminderung wie vorstehend angegeben und wird der Dorn zu einem Zeitpunkt gelöst, der nicht früher liegt als der in Fig. 3c dargestellte Zeitpunkt, wird die Röhre, verglichen mit einer nach dem bekannten Verfahren mit halbschwebendem Dorn erhaltenen Röhre, mit hoher Dimensionsgenauigkeit erhalten, ausgenommen den Schwanz der Röhre, der im Walzwerk ist, wenn der Dorn vom Drucklager gelöst wird. Trotzdem wird auch noch dieser Schwanz der Röhre, der zu 75 % oder mehr der gesamten Wanddickenverminderung bereits erfahren hat, mit höherer Dimensionsgenauigkeit erhalten als bei üblichen Verfahren unter Verwendung eines Dorns. Die Dimensionsgenauigkeit des Schwanzes kann durch Vermindern der Durchmesserdifferenz (des Spiels) zwischen dem Dorn und der Innenwand der gewalzten Röhre im Vergleich zum bekannten Verfahren mit vollschwebendem Dorn verbessert werden. Diese Verminderung des Spiels schränkt die Bildung von Wulsten an der inneren Oberfläche der gewalzten Röhren ein und verbessert dadurch die Dimensionsgenauigkeit. Beim bekannten Verfahren mit vollschwebendem Dorn bleibt ein beträchtlicher Teil des Dorns beim Vervollständigen des Walzens innerhalb des Werkstücks. Dies erfordert das Einhalten eines großen Spiels, um das

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^Γ - 25 - 29Α5407

Entfernen des Dorns zu ermöglichen. Dagegen verläßt beim erfindungsgemäßen Verfahren ein beträchtlicher Teil des Dorns das Werkstück bereits während des Walzens, wobei die Dorngeschwindigkeit unter der Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses des entfernten Walzensatzes gehalten wird. Deshalb kann das nachfolgende Abtrennen des Dorns leicht erfolgen und gestattet die vorgenannte Verminderung des Spiels zwischen Dorn und Röhre.

Nachfolgend werden Einrichtungen an der Einlaufseite des Walzwerks erläutert. Fig. 4 zeigt eine Anordnung eines Walzwerks und eines Drucklagers gemäß der Erfindung. Rollgänge 23 sind an der Einlaufseite des Walzwerks 21 in gerader Linie auf der Verlängerung der Durchgangslinie 22 vorge-

^⁵ sehen, um einen Rohrrohling und einen Dorn dem Walzwerk 21 zuzuführen. Ein Drucklager 24 ist derart an den Rollgängen 23 angeordnet, daß es durch ein Ritzel 26, das in eine Zahnstange 25 eingreift, in der Walzrichtung vor und zurück bewirkt werden kann. Außerdem sind ein Untersetzungsgetriebe 27 für das Ritzel und ein Motor 28 vorhanden. Der Dorn wird auf den Rollgängen 29, die parallel zu den Rollgängen 23 angeordnet sind, in das Werkstück eingeführt. Dieses wird mit dem eingeführten Dorn über Gleitschienen 30

auf die Rollgänge 23 geführt.
25

Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4. Bevor das Walzen des vorderen Endes des Werkstücks beginnt, erfaßt eine Mitnehmerklinke 31 des Drucklagers den Schwanz des Dorns. Der Dorn wird mit der gewünschten geregelten Ge-

^ schwindigkeit in das Walzwerk geführt. Durch Drehen eines Ritzels 35 durch Bewegen einer Zahnstange 33 mit Hilfe eines Zylinders 32 kann die Mitnehmerklinke des Drucklagers geöffnet und geschlossen werden. Wenn der Schwanz des Werkstücks den dritten Walzensatz an der Einlaufseite durchlaufen hat, bewirkt der Zylinder 32 ein öffnen der Mitnehmerklinke in die Position 31', wobei der Dorn gelöst und das

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Drucklager zurückgezogen werden. Die öffnung der Mitnehmerklinke ist groß genug, um eine Kollision mit dem nachfolgend zugeführten Werkstück zu vermeiden.

Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß diese Anordnung beim Walzen einen ebensoguten Wirkungsgrad erzielt wie ein Walzwerk mit einem vollschwebenden Dorn, ohne daß ein Zurückziehen des Doms wie beim Verfahren mit halbschwebendem Dorn erforderlich ist. Das Zurückziehen des Drucklagers kann erfolgen, während der Schwanz des Werkstücks in den entfernt liegenden Walzensätsn gewalzt wird oder der nächste Rohrrohling an das Walzwerk herangebracht wird, ohne daß die Zeit für den Walzzyklus verlängert wird. Dadurch, daß für den Rohrrohling, das Drucklager und das öffnen der den Schwanz des Dorns fassenden Einrichtung getrennte Durchgangslinien vorgesehen sind, können die Vorwärtsbewegung des Rohrrohlings und die Rückwärtsbewegung des Drucklagers ineinandergreifen.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Einrichtung zum Stoßen des Dorns. Eine über eine Kette 37 vorstehende Mitnehmerklinke 38 greift mit ihrer Aussparung in den Bereich 36 des Dorns mit geringem Durchmesser in der Nähe des Schwanzes des Dorns. Die Drehung einer Transportrolle 39 wird unter Einsatz z.B. eines Motors gebremst. Wenn die Transportrolle 40 mit dem Dorn in der Nähe des Walzwerks 21 angelangt ist, läuft die Mitnehmerklinke 38 entlang des Umfangs der Transportrolle 40 und verläßt die gerade Durchgangslinie, um den Dorn zu lösen. Dieses Lösen muß erfolgen, wenn der Schwanz des Werkstücks den vorbestimmten Walzensatz durchlaufen hat. Um diesen Zeitpunkt sicherzustellen, soll vor dem Beginn des Walzens innerhalb eines gegebenen Bereichs eine entsprechende Beziehung zwischen den Positionen des Werkstücks und des Dorns eingehalten werden.

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Die Beispiele erläutern die Erfindung im Vergleich zu einem bekannten Verfahren.

Beispiel

In der nachfolgenden Tabelle I sind Ergebnisse zusammengefaßt, die beim Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem bekannten Verfahren unter Verwendung eines vollschwebenden Doms erhalten wurden.

Tabelle I

	bekanntes Verfahren	Erfindung
Bedingungen	Durchmesser 81 Wanddicke 8,0	wie beim
Größe des Rohrrohlings, mm	Durchmesser 61 Wanddicke 4,0	bekannten Verfahren
Größe der gewalzten Rohre, mm	kohlenstoffarmer Stahl
Stahlsorte
Umfangsgeschwindigkeit am unteren Teil des Durchlasses	200	wie beim
Walzensatz 1	280	bekannten
Walzensatz 2	300	Verfahren
Walzensatz 3
Akkumuliertes Dehnungsver hältnis, Faktor	1,45	wie beim
Walzensatz 1	1,98	bekannten
Walzensatz 2	2,25	Verfahren
Walzensatz 3		320
Vorstoßgeschwindigkeit des Dorns mm/see
Maximales Drehmomentverhältnis beim Erfassen des Werkstücks	1,0	0,3
Walzensatz 1	i,o	0,3
Walzensatz 2	1,0	1,0
Walzensatz 3

Fehlerhaftes Erfassen des Werkstücks, %

Änderungsverhältnis der Dorn- geschwindigkeit

0 1,2

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Die vorstehenden Ergebnisse wurden auf Versuchswalzwerken erzielt, welche die halbe Größe von in der Praxis üblichen Walzwerken aufweisen, wobei das kleine und das entsprechende große Walzwerk die gleiche Tendenz zeigen. Beim bekannten und beim erfindungsgemäßen Verfahren wurden mit Ausnahme des Einsatzes des Doms die gleichen Walzbedingungen eingehalten. Beim bekannten Verfahren wirkten auf den Dorn keine anderen externen Kräfte als die der Walzen. Der erfindungsgemäß eingesetzte Dorn wurde mit einer Geschwindigkeit vorwärtsgestoßen, die größer als die Geschwindigkeit am ersten und zweiten Walzensatz und kleiner war als die Geschwindigkeit am dritten Walzensatz. Dies erlaubte eine Verminderung des maximalen Drehmomentverhältnisses beim Erfassen des Werkstücks auf 0,3 am ersten und auf 0,4 am zweiten Walzensatz, verglichen mit dem entsprechenden Verhältnis von 1,0 für beide Walzensätze an den im bekannten Verfahren eingesetzten Walzwerk. Das bedeutet, daß die Leistung der die Walzen antreibenden Motoren beim erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend vermindert werden können. Beim bekannten Verfahren

²^ betrug das fehlerhafte Erfassen des Werkstücks 12 %. Durch das erfindungsgemäße Stoßen des Dorns trat ein fehlerhaftes Erfassen bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise nicht auf. Beim bekannten Verfahren wurde die Dorngeschwindigkeit schrittweise jeweils erhöht, wenn das Ende des Werkstücks einen Walzensatz durchlaufen hatte, wobei ein Änderungsverhältnis der Geschwindigkeit entsprechend dem Paktor 1,8 ergibt. Das Vorwärtsstoßen des Dorns mit hoher Geschwindigkeit gemäß der Erfindung führte dagegen nur zu einem Änderungsverhältnis entsprechend einem Faktor von 1,2. Daraus ergibt

°^ sich eine Beziehung zu der Schwankung der Röhrendeformation innerhalb des Walzendurchlasses. Das erfindungsgemäße Verfahren begnügt sich mit einem geringeren Änderungsverhältnis der Dorngeschwindigkeit und erlaubt ein Formen des Werkstücks mit konstanter Geschwindigkeit. Dadurch ist es möglich, Walzendurchlässe zu verwenden, die einem Kreis nahekommen, wobei nur in geringem Umfang ein Überfüllen der Walze erfolgt, was umgekehrt zu Fertigröhren mit höherer Dimensionsgenauigkeit führt.

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Beispiel 2

In der nachfolgenden Tabelle II sind Ergebnisse zusammengefaßt, die in einem Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem bekannten Verfahren, bei dem ein vollschwebender Dorn verwendet wurde, erhalten worden sind. Das Walzwerk hatte die Hälfte der Größe, die üblicherweise in der Praxis eingesetzt wird.

Tabelle II Bedingungen

bekanntes Verfahren

Erfindung

Nr. des Walzensatzes Größe des Rohrrohlings, mm

Größe der gewalzten Röhre, mm

Wanddicke nach Verlassen des Walzensatzes 3, mm

Verhältnis der Wanddickenverminderung bis zum Walzensatz

Spiel zwischen Innendurchmesser der gewalzten Röhre und Dorn, mm

Dorndur chme s s e r, mm Durchmesser 89
Wanddicke 12,0

Durchmesser 73
Wanddicke 4,0

4,6
0,925

5,0 6O,O

Wie beim bekannten Verfahren

Durchmesser Wanddicke 4,O

wie beim

bekannten

Verfahren

Genauigkeit des Außendurchmessers der gewalzten Röhre

D - D . , mm max mm

Di - Di . , mm max min

mittlere Abplattung, mm 4,63

3,05 2,97

2,89 2,55

Genauigkeit der Wanddicke der gewalzten Röhre

t - t . , mm max mm

ti - ti . , mm max min

mittlere Dickenabweichung, % 1,36 0,88 9,6

0,82 0,61 5,4

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j Es werden sechs Walzensätze eingesetzt. Die Umfangsgeschwindigkeiten am unteren Teil des Walzendurchlasses waren jeweils wie folgt (in mm/sec): V₁ = 200, V₂ = 305, V₃ * 420, V₄ = 450, V₅ = 480 und V_fi = 490. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wurde der Dorn vorgestoßen, bis das vordere Ende des Werkstücks den dritten Walzensatz durchlaufen hatte. Das Drucklager hielt den Dorn auf einer Geschwindigkeit von 300 mm/sec, bis der Schwanz des Werkstücks im dritten Walzensatz (von der Einlaufseite aus gesehen) gewalzt wurde. Anschließend wurde der Dorn vom Drucklager gelöst. Es wurden 92,5 % der gesamten vorgesehenen Verminderung der Wanddicke vor bzw. in dem Wal7<=>nstand 3 erreicht. Es ist offensichtlich, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren der Röhrenaußendurchmesser der gewalzten Röhren eine höhere Dimensionsgenauigkeit aufweisen als beim bekannten Verfahren. Die Größe

D - D , bedeutet den Unterschied zwischen dem maximalen max min

und dem minimalen Außendurchmesser einer hergestellten Röhre. Die Größe Di - Di . bezieht sich auf den Unterschied

max min

der Durchmesser in einer Querschnittsebene einer Röhre. Die mittlere Abplattung bedeutet den Durchschnitt des

Werts Di - Di . über die gesamte Röhrenlänge. Das gleimax min

ehe gilt für die Genauigkeit der Wanddicke, die erfindungsgemäß zu besseren Werten führt. Die Größe t - t . bedeu-

max min

tet den Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Wanddicke einer Röhre. Die Größe ti - ti . bezieht

max min

sich auf den Unterschied in den Wanddicken in einer Querschnittsebene einer Röhre. Die mittlere Dickenabweichung bedeutet den Durchschnitt der Wanddickenabweichungen über die gesamte Länge einer Röhre und wird als Prozentsatz ausgedrückt, der sich aus dem Koeffizienten der Größe ti ti . und der mittleren Wanddicke in der Querschnittsebene ergibt.

Die in der Tabelle II angegebenen Werte sind für die beiden Walzprozesse typisch.

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insgesamt ist festzustellen, daß erfindungsgemäß ein sehr gutes kontinuierliches Verfahren zum Walzen von Röhren zur Verfügung gestellt wird, das die Vorteile der bekannten Verfahren mit vollschwebendem oder halbschwebendem Dorn kombi-

c niert und die Nachteile dieser Verfahren vermeidet.

Außerdem können durch das erfindungsgemäße Verfahren folgende Sekundäreffekte erreicht werden. Die Vermeidung eines fehlerhaften Erfassens des Werkstücks durch die Walzen erlaubt

jQ eine Verminderung des Walzendurchmessers, der seinerseits den für den Kontakt der Walze erforderlichen Kreisbogen verkürzt, die Lebensdauer des Dorns verlängert und die auf die Walze wirkende Last verringert. Die Verminderung des Trägheitsmoments der Antriebsmotoren, der Vorgelege und

J₅ der Walzen verbessert die Regelbarkeit der Geschwindigkeit. Auch kann die Größe des Walzwerks verkleinert werden. Bei einem bereits vorhandenen Walzwerk kann die erste Hälfte der Walzensätze eine größere Verminderung der Wanddicke erzielen als nach der bisher üblichen Methode.

Die erfindungsgemäß verwendete Einrichtung zum Stoßen des Dorns kann ein hydraulischer Zylinder, eine Kombination aus einem Ritzel und einer Zahnstange, eine Kette oder eine andere geeignete Einrichtung sein. Vorzugsweise weist der Träger des Dorns Rollen auf, die zur einen Zeit den Dorn und zur anderen Zeit den Rohrrohling mit dem darin ein^ geführten Dorn halten. Vorzugsweise gestatten die Rollen ein öffnen und Schließen zwischen der Position des Tragens des Dorns und der Position des Tragens des Rohrrohlings, wobei der Durchlauf des Endes des Werkstücks berücksichtigt wird.

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Claims (7)

1. VOSSIUS-VOSSI US H ILTL TAUCH N IZR H EUNEMAN N RAUH

   SIEBERTSTRASSE 4 · 8OOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47 4O7B CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN TELEX 5-29 45 3 VOPAT D

   u.Z.: P 394 (Hi/kä) 16. November 1979

   Case: 473

   NIPPON STEEL CORPORATION
   Tokyo, Japan
   10

   " Verfahren zum Walzen von Rohrrohlingen zu Röhren "

   Priorität: 17. November 1978, Japan, Nr. 141 073/78

   19. Dezember 1978, Japan, Nr. 156 666/78

   Patentansprüche

   0 'J Verfahren zum Walzen von Rohrrohlingen zu Röhren durch Dehnung und Verminderung von Durchmesser und Wanddicke, wobei die Rohrrohlinge kontinuierlich ein Walzwerk durchlaufen, das mehrere Walzensätze aufweist, von denen jeder Satz angetriebene kalibrierte Walzen enthält, die im wesentlichen kreisförmige Durchlässe mit fortschreitend vermindertem Durchmesser haben, und das Innere der Rohrrohlinge während ihres Durchgangs durch die Walzensätze mit einem Dorn gestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schwanz des

   3Q Doms mit einer stoßenden Einrichtung hält, das Walzen durch Stoßen des Dorns in den Rohrrohling beginnt, das Stoßen des Dorns zwischen dem Zeitpunkt, an dem das vordere Ende des Werkstücks die letzte Walzenmittellinie der ersten Hälfte der Walzensitze durchläuft, und dem Zeitpunkt, an dem das vordere Ende des Werkstücks vor der Walzenmittellinie des letzten Walzensatzes angekommen ist,

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   ORIGINAL INSPECTED

   ^Γ _ ₂ _ 2946*07

   beendet, und das Walzen des Werkstücks unter Halten des Schwanzes des Doms fortsetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Schwanz des Werkstücks die Walzenmittellinie des zweitletzten Walzensatzes in der ersten Hälfte der in zwei Abschnitte eingeteilten Walzensätze durchlaufen hat, und dem Zeitpunkt, an dem der Schwanz des Werkstücks die Walzenmittellinie des letzten Walzensatzes durchlaufen hat, den Dorn von der stoßenden Einrichtung löst und das Werkstück durch einen oder mehrere Walzensätze mit dem gelösten Dorn kontinuierlich walzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dorn mit einer Geschwindigkeit vorstößt, die größer als die Walzenumfangsgeschwindigkeit an der unteren Seite des Durchgangs des ersten Walzensatzes und kleiner als die Walzenumfangsgeschwindigkeit des zweitletzten Walzensatzes in der ersten Hälfte der in zwei Abschnitte eingeteilten Walzensitze ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dorn mit einer konstanten Geschwindigkeit vorstößt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dorn mit einer Geschwindigkeit vorstößt, die mit zunehmendem Vorschub des Werkstücks ansteigt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zunahme der Geschwindigkeit des vorstoßenden Doms regelt.

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   1
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens 75 % der Verminderung der gesamten Wanddicke des Werkstücks an und vor dem zweitletzten Walzensatz in der ersten Hälfte der in zwei Abschnitte eingeteilten WaI-

   5 zensätze bewirkt.

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