DE3820742A1 - Verfahren zur regelung der einstellung von drueckwalz-rollen in bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches werkstueck - Google Patents
Verfahren zur regelung der einstellung von drueckwalz-rollen in bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches werkstueckInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Ein
stellung von Drückwalz-Rollen in Bezug auf ein zu walzendes
rohrzylindrisches Werkstück bei Gegenrollen-Drückwalzmaschinen
mit vier Rollenpaaren, mit Merkmalen entsprechend dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung basiert auf einer Gegenrollen-Drückwalzmaschine
mit einer Ausgestaltung entsprechend der DE-OS 35 45 506. Die
hieraus bekannte Gegenrollen-Drückwalzmaschine arbeitet mit
vier Rollenpaaren, bestehend jeweils aus einer Innenrolle
und Außenrolle, von denen jede über einen Halter an einem
Träger radial in Bezug auf das Werkstück verstellbar ange
ordnet ist. Die vier Rollenpaare sind gleichmäßig am Umfang
des Werkstückes verteilt angeordnet. Dabei ist das als erste
Walzstufe wirkende Rollenpaar dem als zweite Walzstufe wir
kenden Rollenpaar diametral gegen-überliegend angeordnet,
während das als dritte Walzstufe wirkende Rollenpaar gegen
über dem ersten bzw. zweiten Rollenpaar um 90° versetzt und
dem als vierte Walzstufe wirkenden Rollenpaar diametral ge
genüber angeordnet ist. Beim Konzept dieser Drückwalzmaschi
ne sind sowohl der Werkstück-Antrieb als auch die Führungen
und Vorschubantriebe der inneren und äußeren Drückwalzrollen-
Träger auf der gleichen Maschinenseite angeordnet und dort
räumlich fundamentseitig untergebracht. Innerer und äußerer
Drückwalz-Rollenträger sind am oberen Ende nicht verbunden,
wodurch die rohrförmigen Werkstücke bei der Drückwalz-
Umformung in großen Längen frei und ungehindert nach oben
aus der Drückwalzmaschine "herauswachsen" können. Angewandt
wird diese Drückwalzmaschinen-Bauart für das Drückwalzen von
durchmessergroßen und langen Rohren, wobei der Durchmesser
eines zu walzenden Rohres beispielsweise in der Größenord
nung von drei Metern liegen kann. Bei dieser Kaltumformung
zum Erhalt solcher Rohre treten außerordentlich hohe Walz
kräfte an den Drückwalz-Rollen auf, beispielsweise in der
Größenordnung von 300 bis 2000 kN. Es erweist sich regelmä
ßig als außerordentlich schwierig, diese Kräfte über frei
ausragende Rollenträger aufzunehmen. Fehler beim Berechnen
und Einstellen der Umformdaten oder unvorhersehbare Ereig
nisse können so recht schnell zu größeren Schäden an der
Drückwalzmaschine führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Rege
lung der Einstellung von Drückwalz-Rollen in Bezug auf ein
zu walzendes rohrzylindrisches Werkstück bei Gegenrollen-
Drückwalzmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, das
mit großer Sicherheit das Auftreten überhöhter, zur Beschädi
gungen der Maschine führender Umformkräfte verhindern kann.
Diese Aufgabe ist bei einer Gegenrollen-Drückwalzmaschine
der eingangs genannten Art durch ein Regelungsverfahren mit
den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß während
des Einlaufens ins Werkstück und während des stationären
Walzprozesses die an gleichartigen (gleichartig im Sinne von
außen oder innen) Rollen der jeweils einander gegenüberlie
genden Rollenpaare auftretenden Radialkräfte miteinander
verglichen werden und bei Überschreiten einer zulässigen
Differenzkraft die der jeweils vorgeschalteten Walzstufe zu
gehörige Rolle mit einer das Kraftungleichgewicht ausglei
chenden radialen Verstellung beaufschlagt wird, gleichzeitig
aber die Vergleichsrolle auf einer dem eingestellten Basis
wert entsprechenden Posititon erhalten bleibt.
Weitere Einzelheiten und Verfahrensschritte sind in den Un
teransprüchen gekennzeichnet.
Des besseren Verständnisses wegen sind die Vorteile des er
findungsgemäßen Verfahrens erst im Rahmen der Beschreibung
angeführt.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren auf der Basis
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
einer Gegenrollen-Drückwalzmaschine noch näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 den unteren Bereich einer vier Rollenpaare
aufweisenden Gegenrollen-Drückwalzmaschine,
Fig. 2 den oberen Bereich der Gegenrollen-Drückwalz
maschine gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein Detail von Fig. 2, vergrößert dargestellt,
Fig. 4 die axiale Anfangspositionierung der vier
Rollenpaare der Gegenrollen-Drückwalzmaschine
an einem vorgedrehten, rohrzylindrischen
Werkstücksrohling,
Fig. 5A-5H das Einfahren der Rollen der Gegenrollen-Drück
walzmaschine in Walzposition bei einem nicht
vorgedrehten, also außen- und innenzylindri
schen Werkstück,
Fig. 6 eine Werte-Tabelle, und
Fig. 7 einen Schnitt durch ein Detail eines Rollen
halters zur Verdeutlichung eines vorteilhaft
anwendbaren Radialkraft-Meßverfahrens.
Die in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Gegenrollen-
Drückwalzmaschine weist vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 auf,
mit denen im Kaltwalzverfahren ein rohrzylindrischer Werkstück-
Rohling 5 umformbar ist. Jedes Rollenpaar 1, 2, 3, 4 besteht
aus einer innen am Werkstücks-Rohling 5 wirkenden Innenrolle 1/1
bzw. 2/1 bzw. 3/1 bzw. 4/1 und einer außen am Werkstücks-
Rohling 5 als Gegenrolle wirkenden Außenrolle 1/2 bzw. 2/2
bzw. 3/2 bzw. 4/2. Der auszuwalzende Werkstück-Rohling 5 ist
verhältnismäßig groß und hat einen Durchmesser von bei
spielsweise mehreren Metern.
Die Drückwalzmaschine ist an bzw. auf einem Fundament bzw.
einer Tragstruktur 6 angeordnet. Darin sind Schächte bzw.
Hohlräume 7 ausgebildet, in deren unterem Teil, z.B. am Bo
den befestigte Widerlager 8, für darin axial gesichert, aber
drehbeweglich gelagerte und antreibbare Gewindestangen 9 an
geordnet sind. Im oberen Bereich der Schächte bzw. Hohlräume 7
sind acht Gleitbuchsen 10 angeordnet, von denen jede zur La
gerung einer darin axial verschieblichen, hohlzylindrischen
Säule 11 dient. Jede dieser Säulen 11 ist über einen endsei
tigen Mitnehmerkopf 12 an der zugehörigen Gewindestange 9
angeschlossen und durch Drehung der letzteren in Axialrich
tung gemäß der eingezeichneten Pfeile hin- und herbewegbar.
Vom Antrieb für die Gewindestangen 9 sind jeweils nur Ge
triebe 13 bzw. Teile davon in der Zeichnung sichtbar; die
zugehörigen Antriebsmotoren sind der Übersichtlichkeit wegen
nicht dargestellt. Die inneren vier Säulen 11/1, 11/2, 11/3,
11/4 bilden - wie aus Fig. 2 ersichtlich - zusammen mit ei
nem Kopfteil 14 den Innenrollenträger. Die äußeren vier Säu
len 11/5, 11/6, 11/7, 11/8 bilden zusammen mit einem äußeren
Kopfteil 15 den Außenrollenträger. Auf einer Stirnfläche 16
der Tragstruktur bzw. des Fundamentes 6 ist ein Widerlager 17
für eine Halterung 18 abgestützt und befestigt, mit der der
Werkstück-Rohling 5 in die Gegenrollen-Drückwalzmaschine
einspannbar und antreibbar ist. Das Widerlager 17 kann auch
der Halter zumindest für die Gleitbuchsen 10 der Säulen 11/1,
11/2, 11/3 und 11/4 des Innenrollenträgers sein. Die Halte
rung 18 besteht beispielsweise aus einer axial fest, aber
drehbar gelagerten und mittels eines nicht dargestellten An
triebes in Drehung versetzbaren Platte, an der über Spannor
gane der Werkstück-Rohling 5 koaxial zur Rotationsachse 19
fixiert aufspannbar ist.
Das Kopfteil 15 des Außenrollenträgers besteht aus einem ei
ne im wesentlichen quadratische Grundform aufweisenden form
stabilen Ringkörper, der an jedem seiner vier Eckbereiche
einen Rollenhalter 20 trägt. An jedem der vier Rollenhalter 20
ist mittelbar eine Außenrolle 1/2 bzw. 2/2 bzw. 3/2 bzw. 4/2
drehbar gelagert - Einzelheiten der Lagerung siehe Fig. 2, 3
und 7. Die Rollenhalter 20 sind durch innerhalb des Kopftei
les 15 in entsprechenden Querbohrungen 21 axial verstellbar
aufgenommene, jedoch gegen Verdrehung gesicherte Blöcke
gebildet. Zur vorfixierenden Verankerung jedes Rollenhalters 20
in verschiedenen radialen Verstellpositionen in Bezug auf
den auszuwalzenden Werkstück-Rohling 5 sind im Kopfteil 15
sich senkrecht zur Verstellachse des Rollenhalters verlau
fende Bohrungen 24 vorhanden, die sich im Bereich des Rol
lenhalters 20 als Bohrungshälfte 22 in diesem und als ergän
zende Bohrungshälfte 23 im Rollenhalter 20 erstrecken. In
diese Bohrungen 24 und sich im Anschluß daran als Fortset
zung derselben vereinigten Bohrungshälften 22, 23 ist ein
entsprechender Sicherungsstift einbringbar. Dabei handelt es
sich um eine Grobeinstellung für den Rollenträger 20; die
radiale Feineinstellung für die von diesem getragene Außen
rolle in Bezug auf den auszuwalzenden Werkstück-Rohling 5
erfolgt beispielsweise über einen Keil-Verstellmechanismus,
dessen Einzelheiten aus Fig. 3 ersichtlich sind.
Das Kopfteil 14 des Innenrollenträgers besteht aus einem
ebenfalls eine etwa quadratische Grundform aufweisenden sta
bilen Körper, der ebenfalls an jedem seiner Eckbereiche einen
Rollenhalter 25 trägt, an welch jedem jeweils eine Innenrol
le 1/1 bzw. 2/1 bzw. 3/1 bzw. 4/1 angeordnet ist. Die Rol
lenhalter 25 sind am Kopfteil 14 in gleicher Weise angeord
net und einstellbar wie die am Kopfteil 15 gegebenen Rollen
halter 20, so daß hierfür gleiche Verhältnisse vorherrschen,
die nicht durch eigene Bezugszeichen markiert sind.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt über ein Rollenpaar, nämlich
die Rollen 1/1 und 1/2 aus Fig. 2 näher dargestellt, wobei
hieraus der Mechanismus für die radiale Rollen-Feineinstel
lung in Bezug auf den auszuwalzenden Werkstück-Rohling 5
mittels eines Keiles 26 deutlich wird. Nachdem die Außenrol
le 1/2 und die Innenrolle 1/1 des Rollenpaares 1 mittels des
zugehörigen Rollenhalters 20 bzw. 25 jeweils grob vorposi
tioniert sind, wird für die Feineinstellung ein am jeweili
gen Rollenhalter 20 bzw. 25 angeordneter Antriebsmotor 27 in
Gang gesetzt, wodurch über ein nachgeschaltetes Verstellge
triebe 28 eine Gewindespindel 29 in die eine oder andere
Richtung axial gemäß Pfeil verstellt wird. Dabei wird der an
einem Ende der Gewindespindel 29 befestigte Keil 26 mehr
oder weniger in einen Keilspalt zwischen Rollenhalter 20
bzw. 25 und einem an diesem demgegenüber verschiebbaren La
gerkörper 30 bzw. 31 eingeschoben. In besagtem Lagerkörper 30
ist die Außenrolle 1/2 und in besagtem Lagerkörper 31 die
Innenrolle 1/1 jeweils drehbeweglich gelagert. Der Lagerkör
per 30 bzw. 31 sowie der Keil 26 mit Gewindespindel 29, Ver
stellgetriebe 28 und Antriebsmotor 27 sind Bestandteile ei
nes Rollenhalters 20 bzw. 25.
Bei der Grobeinstellung wird der gesamte Rollenhalter 20
bzw. 25 verschoben, bei der Feineinstellung dagegen wird von
der schiefen Ebene 32 des Keiles 26 nur der mit einer ent
sprechenden keilförmigen Gegenfläche anliegende Lagekör
per 30 bzw. 31 quer bewegt und damit die darin gelagerte
Rolle 1/1 bzw. 1/2 in Richtung des Werkstück-Rohlings 5
gedrückt. Beim Herausziehen des Keiles 26 aus dem Keilspalt
wird der Lagerkörper 30 bzw. 31 mittels nicht dargestellter
Federn oder dergleichen dagegen wieder vom Werkstück-Rohling 5
wegbewegt.
Dieses Einstellsystem ist insofern vorteilhaft, weil es
nicht nur einfach ist und sehr präzise Radialeinstellungen
ermöglicht, sondern auch ohne weiteres hohe Drückwalzkräfte
aufzunehmen vermag. Die wesentliche Druckkraftkomponente
liegt in der radialen Ebene und muß lediglich vom Keil 26
übertragen werden. Die durch die schiefe Ebene 32 am Keil 26
hervorgerufene Axialkomponente ist vernachlässigbar gering.
Die Antriebsmotoren 27 erhalten ihre Antriebsbefehle von ei
ner nicht dargestellten Regeleinrichtung.
Die vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 bilden vier Walzstufen, d.h.
die einzelnen Rollenpaare sind in Axialrichtung an den Kopf
teilen 14, 15 der beiden Rollenträger jeweils um einen be
stimmten, vorzugsweise gleichen Abstand a gegeneinander
versetzt. Im einzelnen ergibt sich dabei folgende Rollenpaar-
Anordnung, nämlich: Das als erste Walzstufe wirkende Rollen
paar 1/1, 1/2 liegt dem als zweite Walzstufe wirkenden Rollen
paar 2/1, 2/2 diametral gegenüber. Das Rollenpaar 2/1, 2/2
ist um den Abstand a zum Rollenpaar 1/1, 1/2 axial versetzt.
Das als dritte Walzstufe wirkende Rollenpaar 3/1, 3/2 ist um
den Abstand a zum Rollenpaar 2/1, 2/2 axial versetzt sowie
am Umfang zum Rollenpaar 2/1, 2/2 oder 1/1, 1/2 um 90° ver
setzt und außerdem dem als vierte Walzstufe wirkenden Rol
lenpaar 4/1, 4/2 diametral gegenüberliegend angeordnet. Das
Rollenpaar 4/1, 4/2 ist um den Abstand a axial gegenüber dem
Rollenpaar 3/1, 3/2 versetzt angeordnet.
Durch diese so angeordneten vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 baut
sich bei den hohen Drücken, mit denen die Rollen derselben
beim Walzprozeß gegen die Wandung des auszuwalzenden Werkstück-
Rohlings 5 drücken, ein günstiges Kraftfeld auf, das voll
von den Kopfteilen 14 und 15 aufgenommen wird, so daß die
Säulen 11 kaum belastet sind. Außerdem erlauben es diese
vier Rollenpaare, sehr lange Rohre aus relativ dickwandigen
und kurzen rohrförmigen Werkstück-Rohlingen 5 herzustellen,
da in einem Arbeitsgang vier Abstreckstufen durchgeführt
werden können.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung der Werk
zeugteile der Drückwalzmaschine an jenem Ende, an dem auch
der Werkstück-Rohling 5 eingespannt wird, sind der nach
oben bzw. vorn freien Auswalzung eines Rohres hinsichtlich
seiner Länge praktisch keine Grenzen gesetzt.
Für einen Walzprozeß wird zunächst der rohrförmige Werkstück-
Rohling 5 in der Halterung 18 eingespannt. Außerdem werden der
Außen- und Innenrollenträger entsprechend der Länge dieses
Werkstück-Rohlings 5 axial in eine entsprechende Ausgangspo
sition eingestellt. Diese kann dergestalt sein, daß das als
erste Walzstufe wirkende Rollenpaar 1/1, 1/2 kurz vor dem
freien Stirnende des Werkstück-Rohlings 5 zu liegen kommt.
Vorzugsweise wird die axiale Position der Rollenpaare 1, 2,
3, 4 jedoch so, wie in Fig. 4 oder Fig. 5a dargestellt, vor
genommen, wozu weiter hinten noch im einzelnen eingegangen ist.
Danach erfolgt die Grob- und Feineinstellung der Rollen.
Diese richtet sich nach der gewünschten Walztiefe und den
beherrschbaren Drücken, nach welchen Kriterien sich wiederum
die Umlaufgeschwindigkeit, mit der die den Werkstück-Rohling 5
tragende Halterung 18 angetrieben wird, sowie die Vorschub
geschwindigkeit für die beiden Rollenträger richtet. Durch
die gegeneinander drückenden Rollen eines Rollenpaares er
folgt eine beidseitige Abstreckung der Wandung des Werkstück-
Rohlings 5. Dabei teilen sich die Rollen eines Rollenpaares
die Umformarbeit paritätisch auf. Beide Rollen eines Rollen
paares dringen dabei nur halb so tief in den Werkstoff ein,
als wenn nur eine Rolle die Umformarbeit leisten müßte.
Während eines Walzprozesses treten bei dieser Kaltumformung
außerordentlich hohe Drückwalzkräfte an den Rollen auf, die
beispielsweise in der Größenordnung vom 300 bis 2000 kN
liegen. Es ist daher nicht ganz unproblematisch, diese Kräf
te exakt über die frei ausragenden Rollenträger aufnehmen zu
können. Die auftretenden Drückwalzkräfte werden vorausbe
rechnet. Entsprechend dieser Vorausberechnung werden die
Rollen hinsichtlich Walztiefe, außerdem die Umlaufgeschwin
digkeit des Werkstück-Rohlings 5 und die Vorschubgeschwin
digkeit für die die Rollen tragenden Rollenträger einge
stellt. Fehler beim Berechnen und Einstellen der Umformdaten
oder andere unvorhersehbare Ereignisse könnten sehr schnell
zu größeren Schäden an der Drückwalzmaschine führen. Um dies
zu vermeiden, ist die Drückwalzmaschine mit einer besonderen
Regeleinrichtung ausgestattet, die eine Regelung des Drück
walzbetriebes in erfindungsgemäßem Sinn ermöglicht.
Diese Regelung besteht darin, daß während des Einlaufes in
den Werkstück-Rohling 5 und während des stationären Walz
prozesses die an gleichartigen Rollen (gleichartig im Sinn
von außen oder innen) der jeweils einander diametral gegen
überliegenden Rollenpaare auftretenden Radialkräfte mitein
ander verglichen werden und bei Überschreiten einer zuläs
sigen Differenzkraft die der jeweils vorgeschalteten Walz
stufe zugehörige Rolle in einer das Kraftungleichgewicht
ausgleichenden Weise radial verstellt wird, gleichzeitig
aber die Vergleichsrolle auf einer dem eingestellten Basis
wert entsprechenden radialen Position, das heißt, in vorge
gebener Walztiefe, gehalten bleibt.
Außerdem wird bei Überschreiten eines ebenfalls vorgegebenen
Regelgrenzwertes der die axiale Relativbewegung zwischen
Werkstück-Rohling 5 und Drückwalz-Rollen bestimmende Vor
schub reduziert, bzw. falls erforderlich, der Umformprozeß
abgebrochen.
Über dieses Ausbalancieren der Umformkräfte hinaus sieht die
Regelung zusätzlich das Konstanthalten der drückgewalzten
Werkstücks-Wanddicken und -Durchmesser vor.
Mehr ins Detail gehend bedeutet dies, daß bei der Regelung
- 1. die mittels geeigneter Meßeinrichtungen und -verfahren ständig oder taktweise in festen zeitlichen Abständen er mittelten Radialkräfte zwischen den Außenrollen 1/2, 2/2 der beiden einander gegenüberliegenden Rollenpaare 1, 2 miteinander verglichen und außerdem die Radialkräfte zwi schen den Außenrollen 3/2, 4/2 der beiden einander ge genüberliegenden Rollenpaare 3, 4 miteinander verglichen werden, und
- 2.a) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Außenrollen 1/2 und 2/2, die Außen rolle 1/2 des ersten Rollenpaares 1 in einer das Kraft ungleichgewicht ausgleichenden Weise radial verstellt, d.h. die Walztiefe zurückgenommen wird, aber die als Vergleichsrolle dienende Außenrolle 2/2 des zweiten Rollenpaares 2 auf dem voreingestellten Basiswert ent sprechend der voreingestellten Walztiefe gehalten bleibt, und
- b) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Außenrollen 3/2 und 4/2 die Außen rolle 3/2 des dritten Rollenpaares 3 in einer die Kraft unbalance ausgleichenden Weise radial verstellt, d.h. die Walztiefe zurückgenommen wird, aber die in diesem Fall als Vergleichsrolle dienende Außenrolle 4/2 des vierten Rollenpaares 4 auf den ursprünglich eingestell ten Leitwert entsprechend dem gewünschten Außendurch messer des auszuwalzenden Rohres gehalten bleibt.
In Entsprechung hierzu ist es aber auch möglich, unabhängig
von den Kräften an den Außenrollen
- 3. die mittels geeigneter Meßeinrichtungen und -verfahren ständig und taktweise in festen zeitlichen Abständen er mittelten Radialkräfte zwischen den Innenrollen 1/1 und 2/1 bzw. 3/1 und 4/1 einander gegenüberliegender Rollen paare 1 und 2 bzw. 3 und 4 miteinander zu vergleichen, und
- 4.a) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Innenrollen 1/1 und 2/1 die Innen rolle 1/1 des ersten Rollenpaares 1 in einer die Kraft unbalance ausgleichenden Weise radial zu verstellen, d.h. die Walztiefe zurückzunehmen, aber die als Ver gleichsrolle dienende Innenrolle 2/1 des zweiten Rol lenpaares 2 auf dem voreingestellten Basiswert zu hal ten, und
- b) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Innenrollen 3/1 und 4/1 die Innen rolle 3/1 des dritten Rollenpaares 2 in einer die Kraft unbalance ausgleichenden Weise radial zu verstellen, also die Walztiefe zurückzunehmen, aber die in diesem Fall als Vergleichsrolle dienende Innenrolle 4/1 des vierten Rollenpaares 4 auf dem ursprünglich entspre chend dem gewünschten Innendurchmesser des zu walzenden Rohres eingestellten Leitwert zu halten.
Alternativ zu den voneinander abhängig möglichen Regelungen
gemäß den Punkten 1., 2.a), 2.b) oder 3., 4.a), 4.b) ist
aber auch die gleichzeitige Anwendung beider Methoden mög
lich.
Durch dieses Differenzkraftregelkonzept sind an einzelnen
Rollen überraschend hoch ansteigende Kräfte, die beispiels
weise durch Wulstbildung vor den Rollen verursacht werden,
selbsttätig auszugleichen. Über diese Differenzkraftrege
lung hinaus ist zusätzlich zu dieser in der Regeleinrichtung
ein Regelgrenzwert für eine je Rolle zugelassene Maximal
kraft festgelegt, was zur Folge hat, daß einer zu hohen Ra
dialkraft an einer, mehreren oder allen Rollen durch Zurück
nahme des die axiale Relativbewegung zwischen Werkstück-
Rohling und Rollenträger bestimmenden Vorschubes begegnet
wird. Außerdem ist in der Regeleinrichtung ein über den
Maximal-Kraftwert hinausgehender Regelgrenzwert von bei
spielsweise 100 kN als zweites Limit eingestellt, bei dessen
Überschreiten der Walzprozeß insgesamt abgebrochen wird.
Zu hohen Radialkräften an einzelnen Rollen kann somit entwe
der automatisch oder gegebenenfalls auch durch manuelle Än
derungen des programmierten Umformablaufes begegnet werden.
Im folgenden sind die einzelnen Regelschritte der erfin
dungsgemäßen Regelung und Steuerschritte beim Zustellen und
Einfahren der Rollen in den Werkstück-Rohling 5 und dann im
stationären Drückwalz-Betrieb anhand von Fig. 4 und der Fig. 5A
bis 5H noch näher erläutert.
Der Darstellung von Fig. 4 liegt ein Werkstück-Rohling 5 zu
grunde, der im Bereich seines freien Endes einen vorgedreh
ten Einlaufkegel mit konischer Innenfläche 33 und konischer
Außenfläche 34 aufweist. Die Neigung dieser konischen Flä
chen 33, 34 ist so, daß die Innen- und Außenrollen der er
sten drei Rollenpaare 1, 2, 3 bei jeweils gleichem, gegensei
tigem axialem Abstand a und gleichem gegenseitigen radialen
Abstand b bei axialem Anlaufen gleichzeitig mit den Flä
chen 33, 34 in Berührung kommen. Die Wandstärke des Werk
stück-Rohlings 5 nach dem Einlaufkegel ist mit d a 1 und vor
dem Einlaufkegel mit d a 2 bezeichnet. Mit d e ist die als Walz
endzustand gewünschte Wandstärke bezeichnet. Die Rollen 1/1,
1/2 des ersten Rollenpaares 1 werden um das Maß b gegenüber
dem Durchmesser der Wandaußenseite 35 bzw. der Wandinnensei
te 36 des Werkstück-Rohlings 5 radial versetzt eingestellt.
Die Rollen 4/1, 4/2 des vierten Rollenpaares werden bei
gleichem Abstand a entsprechend dem Abstand der anderen Rol
len 1, 2, 3 vom dritten Rollenpaar 3 zunächst nicht um das
gleiche Maß b wie die Rollen der anderen Rollenpaare ver
setzt eingestellt, sondern auf eine Position, in der sie
noch einen kleinen Abstand c von etwa 1,0 mm vom Werkstück-
Rohling 5 haben. Diese Maßnahme ist zweckmäßig, um beim
Einlaufen der Rollen 4/1, 4/2 des vierten Rollenpaares 4
Oberflächenschäden zu vermeiden. Außerdem ist es vorteil
haft, wenn das dritte Rollenpaar 3/1, 3/2, das durch die
Differenzkraft geregelt wird, vor dem vierten Rollenpaar 4/1,
4/2 in den Einlaufkegel einläuft und Werkstücksberührung
hat.
Die radialen Zustellmaße und die axialen Rollenabstände für
erste Umformversuche sind in der Tabelle gemäß Fig. 6 für
einen als Beispiel gewählten Werkstück-Rohling 5 mit einem
Außendurchmesser von 3000 mm und einem Innendurchmesser von
2910 mm aufgezeigt. Bezugspunkte für die radialen Zustellma
ße sind die äußere Zylinderfläche 35 und innere Zylinderflä
che 36 des Werkstück-Rohlings 5. Die axialen Abstandsmaße
werden vom vierten Rollenpaar 4/1, 4/2 ausgehend gezählt.
Die axialen Abstände a sind beispielsweise mittels Distanz
scheiben variabel einstellbar.
Die Regeleinrichtung umfaßt einen Prozeßrechner. Diesem wer
den der Rollendurchmesser, der Außen- und Innendurchmesser
des Werkstück-Rohlings 5 sowie die radialen Zustellmaße nach
der Tabelle gemäß Fig. 6 eingegeben. Der Prozeßrechner
errechnet dann aus diesen Daten die anzufahrenden radialen
Positionen. Diese werden dann danach eingestellt. Nach Er
reichen der vorberechneten Positionen werden die eingestell
ten Arbeits-/Walzdurchmesser und Arbeitsspalte der Rollen
der vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 an einem Monitor aufgezeigt,
mit Sollvorgaben verglichen und dokumentiert. Der anschlie
ßende Einfahrvorgang der Rollen in den Werkstück-Rohling 5
erfordert für den Radialvorschub weitere Programmierschritte.
Das Einfahren der Rollen über den vorgedrehten Einlaufkegel
in den Werkstück-Rohling 5 ist die einfachste Methode, um
beim Einlaufen jede Rolle mit nahezu gleicher Kraft und
gleicher Umformarbeit zu belasten, wenn die Wulstbildung
nicht sehr stark ausgeprägt ist.
Der zeitliche Ablauf der Maschineneinstellung und des Drück
walzprozesses läßt sich bei Verwendung eines Einlaufkegels
wie folgt darstellen: Die Aufspannung des Werkstück-Rohlings 5
ist durch Messung von Planschlag und Rundlauf überprüft, die
axiale und radiale Positionierung der Rollen entspricht den
vorgegebenen Werten. Die Geschwindigkeiten von Werkstück-
Rohling 5 und Rollen werden nun synchronisiert und die Rol
lenträger in Position gefahren. Kühlwasseranlage, Wanddicken
meßeinrichtung und Durchmesser-Meßeinrichtung werden als
letztes überprüft. Mit dem Einschalten des Axialvorschubes
für die Rollenträger beginnt der Drückwalzprozeß.
Zunächst bewegen sich dabei alle Rollenpaare 1, 2, 3, 4
axial bei konstanter Radialposition ihrer Rollen auf den
Einlaufkegel zu. Dann laufen die Rollen der Rollenpaare 1, 2, 3
über den Einlaufkegel 33, 34 in den Werkstück-Rohling 5 ein.
Sobald die Rollen 3/1, 3/2 des dritten Rollenpaares 3 in den
Werkstück-Rohling 5 einlaufen, spricht die Radialkraftmes
sung an und es wird der Radialvorschub für die Rollen 4/1,
4/2 des vierten Rollenpaares 4 eingeschaltet. Dieser beträgt
beispielsweise 6 mm/min. Das Rollenpaar 4/1, 4/2 muß während
der Einlaufphase beim gewählten Beispiel um 1 mm tiefer
einlaufen. Die Rollen 2/1, 2/2 des zweiten Rollenpaares füh
ren während der Einlaufphase keine Radialbewegung aus. Daher
beträgt deren radiale Zustellgeschwindigkeit 0. Baut sich
nun zwischen den Innen- und/oder Außenrollen der Rollenpaare
1 und 2 bzw. zwischen den Innen- und/oder Außenrollen der
Rollenpaare 3 und 4 eine Radialkraftdifferenz auf, die den
vorgegebenen Grenzwert von beispielsweise 80 kN überschrei
tet, so veranlaßt dieses Signal über die Regeleinrichtung
eine ausgleichende Radialbewegung der betreffenden Rollen
des Rollenpaares 1 und/oder 3. Die radiale Verstellgeschwin
digkeit beträgt beispielsweise 12 mm/min. Diese relativ hö
hen Radialverstellgeschwindigkeiten für die Rollen der Rol
lenpaare 1 und 3 sind deshalb erforderlich, um einen mög
lichst raschen Ausgleich der Differenzkraft zu bewirken.
Nach Beendigung der Einlaufphase, also wenn die Rollen 4/1,
4/2 des vierten Rollenpaares 4 ihre radiale Endposition er
reicht haben, werden die Rollen 2/1, 2/2 und 4/1, 4/2 der
Rollenpaare 2 und 4 nur noch bei einer Wanddicken- und
Durchmesserkorrektur sowie bei etwaigen auftretenden Störfäl
len radial verstellt.
Bei dieser Einfahrmodalität sind die Eindringparameter - Weg
und Geschwindigkeit - für die Rollen der Rollenpaare 2 und 4
bis auf die Wanddicken- und Durchmesserkorrektur fest vorge
geben. Der Regelvorgang durch die Differenzkraft beschränkt
sich mithin erfindungsgemäß auf die Rollenpaare 1 und 3. Da
durch, daß den Rollen der Rollenpaare 2 und 4 eine feste Or
der gegeben ist, wird das Wechselspiel der Regelung zwischen
den einzelnen Rollen stabilisiert. Das zweite Rollenpaar 2
bewirkt eine Vorkalibrierung, das vierte Rollenpaar 4 führt
die Endkalibrierung für die Wanddicke am auszuwalzenden Rohr
durch. Dieser Regelvorgang hat den Vorteil, daß z.B. bei ei
ner unvorhersehbar starken Wulstbildung die betroffende Rol
le 1/2 weniger stark eindringt und so die weitere Wulstbil
dung mindert. Die durch eine Wulstbildung verstärkt anfal
lende Umformarbeit wird zu gleichen Teilen vom Rollenpaar 1
und 2 übernommen. Generell wird die Umformarbeit paritätisch
zwischen den Rollenpaaren 1 und 2 sowie zwischen den Rollen
paaren 3 und 4 aufgeteilt. Dies gilt auch dann noch, wenn
Störfälle auftreten, die durch ein unvorhergesehenes Werk
stoffverhalten und/oder Fehler bei der Rolleneinstellung
und/oder beim Programmieren des Walzbetriebes verursacht
werden. Dieses Prinzip der paritätischen Aufteilung der Um
formarbeit zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rollen
paaren 1, 2 und 3, 4 ist in gleicher Weise auch bei nicht
vorgedrehten Werkstück-Rohlingen 5 anwendbar, d.h. der
Werkstück-Rohling 5 ist im Einlaufbereich der Rollen rohrzy
lindrisch.
Der Einlaufvorgang für die Rollen in einen solchen nicht
vorgedrehten Werkstück-Rohling 5 ist nachfolgend anhand der
Fig. 5A bis 5H beschrieben.
Für die kalibrierenden Rollenpaare 2 und 4 werden zunächst
die radialen Vorschubgeschwindigkeiten der radialen Endposi
tionen der Rollen 2/1, 2/2, 4/1, 4/2 dem Prozeßrechner
eingegeben.
Die Rollen der Rollenpaare 1 und 3 dringen radial über die
Differenzkraftsteuerung geregelt in den Werkstück-Rohling 5
ein. Dadurch ist zu jedem Zeitpunkt des Einfahrprozesses ei
ne paritätische Aufteilung der Umformkräfte an einander gegen
überliegenden Rollen gewährleistet. Der Einschaltpunkt für
den Radialvorschub fällt mit dem Einschaltpunkt des Axial
vorschubs zusammen.
In den Fig. 5A bis 5D sind die Axial- und Radialpositio
nen der äußeren Rollen 1/2 und 2/2 der Rollenpaare 1 und 2,
in den Fig. 5E bis 5H außerdem die Axial- und Radialposi
tionen der Rollen 3/2 und 4/2 der Rollenpaare 3 und 4 beim
Einlauf in den Werkstück-Rohling 5 gezeigt. Die jeweils zu
gehörigen Innenrollen sind wegen synchroner Verhältnisse
nicht dargestellt. Das heißt, Verhältnisse, die nachstehend
in Verbindung mit einer Außenrolle angegeben sind, gelten in
gleicher Weise auch für die als Gegenrolle wirkende Innenrolle
des betreffenden Rollenpaares.
In den Fig. 5A bis 5H sind die Einlauf- und Weiterbewe
gungen der einzelnen Rollen im Werkstück-Rohling 5 durch ge
strichelte Pfeillinien angedeutet.
In Fig. 5A sind die geometrischen Verhältnisse, Eindringtie
fen, Arbeitswinkel, Einlaufwinkel und axialer Rollenabstand a
zum Zeitpunkt 0 des Einlaufvorganges dargestellt. Eine be
sonders wichtige Rolle spielt dabei die Festlegung des axia
len Rollenabstandes a. Ist dieser Abstand a zu klein festge
legt, so würde der in Fig. 5B dargestellte Schnittpunkt 0
der Arbeitsflächen der beiden äußeren Rollen 1/2 und 2/2 der
Rollenpaare 1, 2 schon nach einer geringen radialen Ein
dringtiefe erreicht sein. Wäre der Abstand a zu groß festge
legt, so könnte es passieren, daß die Rolle 1/2 simultan mit
Rolle 2/2 deren radiale Endposition anläuft. In beiden Fäl
len würde dies bedeuten, daß die Rollen 1/2 und 2/2 der bei
den ersten Rollenpaare 1 und 2 während der Einlaufphase zu
sammen (bezogen auf den später stationären Prozeß) eine zu
kleine oder zu große Umformarbeit verrichten würden. Späte
stens, wenn die Rolle 2/2 des zweiten Rollenpaares 2 in den
von der Rolle 1/2 des ersten Rollenpaares 1 schon drückgewalz
ten Bereiches einläuft, entstünde plötzlich ein verhältnis
mäßig hoher Anstieg der Differenzkraft, der unter Umständen
von der Rolle 1/2 nicht mehr in notwendig kurzer Zeit ausge
glichen werden könnte, mit der Folge, daß der Drückwalzbe
trieb unterbrochen würde.
Der axiale Abstand a der Rollen wird daher generell so fest
gelegt, daß es dann zum Schnittpunkt der beiden Arbeitsflä
chen aufeinanderfolgender Rollen kommt, wenn Rolle 1/2 bzw.
3/2 die jeweils vorberechnete radiale Endposition erreicht
hat. Denn, wie aus Fig. 5B, 5C, 5D, 5F, 5G, 5H ersichtlich,
erfolgt eine Kraftänderung an den Rollen 2/2 des zweiten
Rollenpaares 2 und 4/2 des vierten Rollenpaares 4 nach dem
Durchlaufen der Schnittlinie der Arbeitsflächen nur noch in
Übergangszonen. Diese kurzzeitigen Kraftänderungen werden
durch eine sofortige kraftausgleichende Reaktion der Rollen
1/2 bzw. 3/2 beim weiteren radialen Eindringen der Rollen
2/2 bzw. 4/2 kompensiert.
In Fig. 5B ist das Eindringen der Außenrollen 1/2 und 2/2
der beiden ersten Rollenpaare 1, 2 in den Werkstück-Rohling 5
in jenem Moment gezeigt, bei dem die Arbeitsfläche der Rol
le 2/2 jene der Rolle 1/2 im Punkt 0 schneidet. Ab diesem
Zeitpunkt bleibt bei weiterem Eindringen der Rolle 2/2 ent
sprechend der gestrichelten Pfeillinie die Radialkraft weitge
hend konstant. Die Rolle 1/2 dringt aufgrund der Differential
kraftregelung nur noch geringfügig in den Werkstück-Rohling 5
ein und bleibt annähernd auf konstantem Radius - siehe ge
strichelte Pfeillinie.
In Fig. 5C ist die weitere Entwicklung der Arbeitsfläche von
Rolle 2/2 gezeigt. Da die Radialkraft proportional zur Ar
beitsfläche ist und diese von Eindringtiefe, Maschinenvor
schub und "Werkstück"-Vorschub abhängt, wird eine Verände
rung dieser Fläche stets über die Differenzkraftmessung eine
ausgleichende Bewegung der Rolle 1/2 hervorgerufen.
In Fig. 5D ist der radiale und axiale Bewegungsablauf von
Rolle 1/2 bis zum Erreichen der radialen Endposition von
Rolle 2/2 dargestellt. Die Rolle 2/2 ist dabei in radialer
Endposition gezeigt, die Rolle 1/2 muß lediglich noch ge
ringfügig Radialkorrekturen ausführen.
Fig. 5E zeigt die radiale Zustellung der Außenrollen 3/2 und
4/2 des dritten und vierten Rollenpaares 3 bzw. 4 an die Au
ßenfläche des Werkstück-Rohlings 5, wie sie in Abstreckrich
tung nach der Außenrolle 2/2 am Werkstück-Rohling 5 gegeben
ist.
Die Fig. 5F, 5G und 5H zeigen das Einlaufen der Außenrol
len 3/2 und 4/2 in den Werkstück-Rohling, was in gleicher
Weise wie das Einlaufen der Rollen 1/2 und 2/2 gemäß Fig.
5B, 5C und 5D abläuft und somit hier nicht nochmal eigens
beschrieben werden muß.
In Fig. 5H haben die Rollen 2/2 und 4/2 ihre radiale Endpo
sition erreicht. Differenzkraftausgleichende Korrekturen
werden fortan nur noch zum Ausgleich des stationären Walz
prozesses von den Rollen 1/2 und 3/2 durchgeführt.
Während der stationären Umformung werden am entstehenden
drückgewalzten Rohr Wanddicken- und Durchmesser-Messungen
vorgenommen, notwendig erweisen, eine Wanddicken- und/oder
Durchmesserkorrektur vornehmen zu müssen. Abweichungen vom
Sollwert führen dann zu entsprechenden Wanddicken- und/oder
Durchmesserkorrekturen.
An einer Wanddickenkorrektur sind nur die Rollen 4/2 und 4/1
des vierten Rollenpaares 4 beteiligt. Für Wanddickendiffe
renzen, die größer als 0,2 mm vom Sollwert sind, werden die
Rollen 4/2 und 4/1 jeweils um den gleichen anteiligen Betrag
radial verstellt. Für den Ausgleich der Wanddickenabweichun
gen zwischen 0,07 mm und 0,20 mm wird nur die innere Rolle 4/1
des Rollenpaares 4 um den Differenzbetrag verstellt.
Eine Korrektur der Wanddicke durch Zustellung der Rollen 4/2,
4/1 des vierten Rollenpaares 4 wird um diejenige Zeitdauer
verzögert von der zugehörigen Meßsonde wahrgenommen, welche
das Werkstück benötigt, um die Wegstrecke zwischen dem vier
ten Rollenpaar und dem Meßfühler zurückzulegen. Es ist daher
erforderlich, die Wanddickenregelung mittels des vierten
Rollenpaares 4 für diesen Zeitraum bzw. für diese Wegstrecke,
die an der Längenmeßeinrichtung abgegriffen werden kann, zu
verriegeln. Das bedeutet, daß das vierte Rollenpaar 4 nur
nach bestimmten Zuwachsraten der Werkstücklänge, die größer
sind als der Abstand vom Meßfühler zum Arbeitspunkt des
vierten Rollenpaares 4, eine Wanddickenkorrektur vornehmen
darf. Die erste Wanddickenkorrektur erfolgt, wenn die Rollen
4/2, 4/1 des vierten Rollenpaares 4 ihre programmierten End
positionen erreicht haben und der umgeformte Werkstücksbe
reich mit einem Sicherheitslängenzuschlag den betreffenden
Meßsensor erreicht hat.
Eine Durchmesserkorrektur wird durchgeführt, wenn die Durch
messerabweichung beispielsweise mindestens die halbe Tole
ranzvorgabe überschreitet. Der Zeitpunkt für eine Rollenver
stellung liegt genau zwischen zwei Wanddickenkorrekturen.
Eine Durchmesserkorrektur wird durch Verstellung der Rollen
des vierten und zweiten Rollenpaares 4 und 2 eingeleitet.
Die zu korrigierenden Wegstrecken ergeben sich aus der ge
messenen Abweichung D des jeweilen Innen- bzw. Außen
durchmessers am gewalzten Rohr. Diese Korrekturen betragen
im einzelnen für die Rollen 2/1, 2/2 des zweiten Rollenpaa
res 2=1/4×D und für die Rollen 4/1 und 4/2 des vierten
Rollenpaares 4=1/2×D und werden jeder Rolle mit ent
sprechendem Vorzeichen (+) oder (-) vorgegeben. Die Rollen
der Rollenpaare 1 und 3 werden über die Differenzkraft
ausgleichsregelung nachgefahren.
Unabhängig von den gesteuerten Radialbewegungen der Rollen
beim Einfahrvorgang mit oder ohne vorgedrehtem Einlaufkegel
sowie unabhängig von den erwähnten Durchmesser- oder Wand
dickenkorrekturen erfolgt bei Störfällen stets ein Ausschal
ten des Axialvorschubs und ein simultanes Herausfahren aller
Drückwalz-Rollen aus ihren Arbeitspositionen. Ein Störfall
liegt immer dann vor, wenn die Differenz der Radialkräfte
zwischen zwei miteinander verglichenen Rollen das vorgegebe
ne Limit von beispielsweise 150 kN überschreitet. Dasselbe
gilt, wenn die Radialkraft irgendwo einen Absolutwert von
beispielsweise 1700 kN erreicht, oder wenn in Vorschubrichtung
die Grenzwerte der Axialkräfte überschritten werden. Beim
Überschreiten des maximal zulässigen Antriebsmomentes von
beispielsweise 900 kNm erfolgt das sofortige Abschalten von
Vorschub- und Hauptantrieb sowie das Herausfahren aller
Drückwalz-Rollen aus ihren Arbeitspositionen.
Um bei Fehleinstellungen der Rollen oder Walzprozeßparameter
oder Störfällen vorzeitige Unterbrechungen des Drückwalzpro
zesses weitestgehend zu vermeiden, können gegebenenfalls
während des Prozeßablaufes auch manuell betätigte Korrektu
ren der Rollenpositionen möglich sein.
Erreicht beispielsweise eine Rolle des zweiten und vierten
Rollenpaares die Radialkraft von 1550 kN, wird die Radialbe
wegung der betreffenden Rolle gestoppt und bei fortwährendem
Kraftanstieg die Rolle radial zurückgenommen. Gleichzeitig
ertönt ein Warnsignal, das dem Operator die Möglichkeit
gibt, den Fehler festzustellen und durch einen manuellen
Eingriff nach einer besonderen Bedienungsanleitung zu
korrigieren. Bleiben diese Maßnahmen erfolglos, werden bei
Erreichen der Radialkraft von besagten 1700 kN der Vorschub
abgeschaltet und alle Drückwalzrollen aus ihrer Arbeitsposi
tion ausgefahren.
Abschließend sei noch kurz auf eine Meßeinrichtung für die
Erfassung der auf die Rollen wirkenden radialen Kräfte
eingegangen. Ein Beispiel ist in Fig. 7 als schematisierter,
vergrößerter Ausschnitt von Fig. 3 in Verbindung mit der
Rolle 1/1 dargestellt, wobei darauf hingewiesen ist, daß die
dargestellten Verhältnisse bei allen anderen Rollen gleich
bzw. vergleichbar sind.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Rolle 1/1 auf einer Ach
se 37 befestigt, die ihrerseits drehbar im Lagerkörper 31
gelagert ist. Die Lagerung erfolgt vorzugsweise in Pendel
rollenlagern 38, 39, die die Umlaufbiegewechsel der Achse 37
nicht wesentlich behindern und unzulässig hohe Kantenpres
sungen bei den Durchbiegungen der Achse 37 verhindern. Die
Achse 37 ist hohl ausgebildet und nimmt in ihrem Hohlraum
einen koaxial angeordneten Stab 40 auf. Letzterer ist im Be
reich der größten Durchbiegung der Achse 37 mit dieser ver
bunden, während sein anderes freies Ende aus der Achse 37 he
rausragt und dort einem im Lagerkörper 31 befestigten Sensor 41
wirkungsmäßig zugeordnet ist. Die Achse 37 ist so ausgebildet,
daß der im Wirkungsbereich der Radialkräfte liegende Quer
schnitt registrierbare elastische Durchbiegungen über den
gesamten zu messenden Radialkraftbereich zuläßt. Die Lage
rung der Achse 37 ist so, daß deren maximal mögliche Durch
biegungen nicht behindert werden. Der rollenseitig fest mit
dem achsenseitig verbundene Meßstab 40 ist so ausgebildet,
daß er im Einspannbereich den Winkel der Achsen-Durchbiegung
aufnimmt und am gegenüberliegenden freien Ende eine über die
Meßlänge merklich vergrößerte Auslenkung x aufweist und dem
Sensor 41 zur Meßwerterfassung übermittelt. Die Radialkraft F
ist somit trotz Rotation der Übertragungselemente als quasi
statische Auslenkung x umwandelbar und in Form der Abstands
bestimmung meßbar. Der Meßstab 40 kann von seiner Einspann
ebene ausgehend abnehmenden Querschnitt, abnehmende Masse
oder Trägheitsmoment haben und gegebenfalls auch mit passi
ven oder aktiven Dämpfungselementen ausgestattet sein. An
stelle eines Sensors 41 können auch mehrere solcher Sensoren
vorgesehen sein. Der Abstand zwischen Sensor(en) 41 und Meß
stab 40 wird berührungslos erfaßt und, in einen entsprechen
den Meßwert umgewandelt, der Regeleinrichtung zugeführt.
Claims (11)
1. Verfahren zur Regelung der Einstellung von Drückwalz-Rol
len in Bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches Werk
stück bei Gegenrollen-Drückwalzmaschinen mit vier Rollen
paaren (1, 2, 3, 4), die jeweils aus einer Innenrolle und
Außenrolle bestehen, von denen jede über einen Halter an
einem Träger radial in Bezug auf das Werkstück verstell
bar angeordnet ist, wobei die Rollenpaare gleichmäßig am
Umfang des Werkstücks verteilt angeordnet sind, dabei das
als erste Walzstufe wirkende Rollenpaar (1/1, 1/2) dem
als zweite Walzstufe wirkenden Rollenpaar (2/1, 2/2) dia
metral gegenüber liegt, das als dritte Walzstufe wirken
de Rollenpaar (3/1, 3/2) gegenüber dem Rollenpaar (1 bzw.
2) um 90° versetzt und dem als vierte Walzstufe wirkenden
Rollenpaar (4/1, 4/2) diametral gegenüber angeordnet ist,
und wobei während des Walzprozesses die Rollenpaare und
das Werkstück eine translatorische und rotatorische Rela
tivbewegung vollführen und außerdem fortlaufend die auf
die Rollen wirkenden Radialkräfte gemessen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Einlaufes ins Werkstück und des stationä
ren Walzprozesses die an gleichartigen Rollen der jeweils
einander gegenüberliegenden Rollenpaare auftretenden Ra
dialkräfte miteinander verglichen werden und bei Über
schreiten einer zulässigen Differenzkraft die der jeweils
vorgeschalteten Walzstufe zugehörige Rolle mit einer das
Kraftungleichgewicht ausgleichenden radialen Verstellung
beaufschlagt wird, gleichzeitig aber die Vergleichsrolle
auf einer dem eingestellten Basiswert entsprechenden ra
dialen Position gehalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
über die zulässige Differenzkraft hinaus jeder Rolle re
gelungseinrichtungsseitig ein zweites, höheres Radial
kraftbelastungslimit zugeordnet ist, bei dessen Über
schreiten der die axiale Relativbewegung zwischen Werk
stück (5) und Rollen bestimmende Vorschub reduziert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite höhere Radialkraftbelastungslimit auf eine zu
lässige Maximalkraft eingestellt ist, bei deren Über
schreiten der Walzprozeß abgebrochen wird und die Rollen
ausgefahren werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Regelung der Wanddicke ausschließlich
über die Radialverstellung der Rollen (4/1, 4/2) des
vierten Rollenpaares (4) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Wanddickenabweichungen, die größer als 0,2 mm vom Soll
maß sind, das Abmaß durch jeweils hälftige Nachstellung
der Innen- und Außenrolle des vierten Rollenpaares (4)
beseitigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Wanddickenabweichungen, die kleiner als 0,2 mm vom
Sollmaß sind, das Abmaß nur durch entsprechende Nachstel
lung der Innenrolle (4/1) des vierten Rollenpaares (4)
beseitigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wanddickenkorrektur in bestimmten
Intervallen stattfindet, deren zeitliche Folge über dem
Abstand zwischen dem Zeitpunkt des Verstellens und dem
Zeitpunkt des Erfassens dieser Korrektur liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in
den Ruheintervallen der Wanddickenkorrektur eine Durch
messerkorrektur erfolgen kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erforderliche Durchmesserkorrektur gleichzeitig von
den Rollen des zweiten und vierten Rollenpaares (2, 4)
eingeleitet wird, wobei die radialen Verstellwege fol
gende Werte haben, nämlich
Rollen zweites Rollenpaar=1/4×D und
Rollen viertes Rollenpaar=1/2×D,
wobei D die Maßabweichung vom Sollmaß ist.
Rollen zweites Rollenpaar=1/4×D und
Rollen viertes Rollenpaar=1/2×D,
wobei D die Maßabweichung vom Sollmaß ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rollen des ersten und dritten Rollenpaares (1, 3)
über die Differenzkraftregelung an der Durchmesserkor
rektur beteiligt werden und somit die Dominanz der Dif
ferenzkraftbegrenzung erhalten bleibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Durchmesserkorrektur durch die ma
ximal zugelassenen Radialkräfte begrenzt bleibt, mithin
die Durchmesserkorrektur nur bis zum Erreichen der zuge
lassenen Radialkräfte durchgeführt wird.
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