EP0110194B1 - Vorrichtung zur Reduzierung der Wanddicke eines Rohres durch Walzen - Google Patents

Vorrichtung zur Reduzierung der Wanddicke eines Rohres durch Walzen Download PDF

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EP0110194B1
EP0110194B1 EP83111045A EP83111045A EP0110194B1 EP 0110194 B1 EP0110194 B1 EP 0110194B1 EP 83111045 A EP83111045 A EP 83111045A EP 83111045 A EP83111045 A EP 83111045A EP 0110194 B1 EP0110194 B1 EP 0110194B1
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EP
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tube
rollers
wall
reducing
mandrel
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Wladyslaw Dobrucki
Jerzy Mischke
Andrzej Pietrzykowski
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Akademia Gomiczo Hutnicza
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Akademia Gomiczo Hutnicza
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/12—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially parallel to the axis of the work

Definitions

  • the invention relates to a device for reducing the wall thickness of a tube with an expanding mandrel, over which the tube is moved to expand the inner diameter, and with rollers that circulate around the tube and act on the outer circumference thereof.
  • a device for reducing the wall thickness of a tube with an expanding mandrel, over which the tube is moved to expand the inner diameter, and with rollers that circulate around the tube and act on the outer circumference thereof is known from PL-B-83 997.
  • a device for cold rolling pipes in which the pipe placed on a cylindrical mandrel is moved together with the mandrel by a rolling mill.
  • the rolls of the rolling mill have axes that run parallel or at an angle to the pipe axis and are driven by a support ring.
  • the rollers taper towards the inlet side, so that there is a decreasing roll gap in the direction of movement of the tube, which causes a reduction in the outside diameter of the tube during rolling.
  • Another rolling device is known from DE-C-955 407, in which the tube, here in the warm state, is moved over an essentially cylindrical, fixed mandrel and is rolled by two pairs of diagonal rollers. Only the outside diameter of the pipe is changed.
  • a further device for reducing the wall thickness of a pipe in which the rolls are conical and the axes of the rolls are inclined with respect to the pipe axis and possibly still inclined.
  • the fixed mandrel has an extension that expands the inside diameter of the tube, while the outside diameter can remain unchanged.
  • the device known from the aforementioned PL-B-83 997 also has essentially conical rollers, which are also supported by a support ring, and a fixed, conical mandrel which changes the inside diameter of the tube. Both the rollers and the support ring each have their own drive system, so that no torsional moment is exerted on the tube due to the roller circulation.
  • the object on which the invention is based is to design the device of the type mentioned at the outset in such a way that no tangential stresses occur in the reduction zone and a tube with a dimensionally accurate and smooth surface can be obtained.
  • the bearings of the rollers are advantageously arranged in a cage in a radially displaceable manner with a support ring. The pressure forces are then completely transferred to the support ring and the bearings of the rollers are completely free of these forces.
  • the device according to the invention also has the advantage that the reduction in the tube wall thickness is independent of a change in the outside diameter of the tube, so that the outside diameter can be maintained despite the reduction in the wall thickness.
  • the tube wall thickness is thus made independent of changes in the axial position of the mandrel with respect to the rolls, which can result from elastic deformations of the elements of the rolling mill.
  • the load on the individual roller does not depend on the pipe diameter, so the pipe feed speed can increase with increasing diameter.
  • all elements of the rolling mill are in constant motion during rolling, the tube not rotating, which reduces the noise level and energy consumption and extends the life of the rolling mill.
  • the rolling mill has a mandrel 1 on which a tube 2 is placed. One end of the mandrel 1 is attached to a frame 3. On At the other end, the head 4 is arranged, the wall-reducing part 5 of which has a diameter that increases in the direction of movement of the tube 2. Around the head 4 four work rolls 6 are arranged, the axes of which are parallel to the axis of the tube 2. The surface of the bale is parallel to the axis of the tube 2 in the zone of reduction of the wall of the tube 2.
  • the rollers 6 are seated in bearings 7, the housings of which are radially displaceably arranged in a rotating cage 8 and are supported by a support ring 9 connected to a drive system 10.
  • the cage 8 is connected to a separate drive system 11, the drive systems 10 and 11 allowing such control of their drive torque that the torsional moment on the tube 2 is within predetermined limits, for example zero.
  • a pushing device 12 is arranged in front of the rollers 6 and a pull-out device 13 is arranged behind the rollers 6.
  • the method for reducing the tube wall thickness is that the tube 2 with nominal dimensions of 0 75 x 5 mm, made of unalloyed steel and attached to the mandrel 1, is pushed onto the head 4 with an increasing diameter of 65 to 69 mm by the pushing device 12 becomes. By expanding the tube 2 on the head 4, it touches the rollers 6 with a diameter of 50 mm. From this moment on, the reduction in the tube wall thickness begins by widening the inside diameter and maintaining an unchanged outside diameter of the tube 2 between the conical part 5 for reducing the wall thickness and the rollers 6, which roll the tube 2, which moves in the axial direction, by this tube orbit as satellites.
  • the tube When the wall of the tube 2 leaves the zone above the reducing part 5, the tube has the nominal dimensions of 0 75 mm x 3 mm.
  • the tube 2 is smoothed further and calibrated by the remaining part of the working part of the roller 6.
  • the pipe has a surface quality that can be compared with that of grinding processes and an accuracy of the outside diameter within limits of +0.05 mm.
  • the end of the tube 2 is pushed out of the rollers 6 by the pushing device 12 or pulled out by the pulling device.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung der Wanddicke eines Rohres mit einem sich erweiternden Dorn, über den das Rohr zur Aufweitung des Innendurchmessers bewegt wird, und mit Walzen, die das Rohr umlaufen und auf dessen Aussenumfang einwirken. Eine solche Vorrichtung ist aus der PL-B-83 997 bekannt.
  • Aus der DE-C-635 015 ist eine Vorrichtung zum Kaltwalzen von Rohren bekannt, bei der das auf einen zylindrischen Dorn aufgesetzte Rohr zusammen mit dem Dorn durch ein Walzwerk bewegt wird. Die Walzen des Walzwerkes haben Achsen, die parallel oder schräg zur Rohrachse verlaufen, und werden von einem Stützring angetrieben. Zur Einlaufseite hin verjüngen sich die Walzen, so dass sich ein in der Bewegungsrichtung des Rohres abnehmender Walzspalt ergibt, der beim Walzen eine Verringerung des Aussendurchmessers des Rohres bewirkt.
  • Aus der DE-C-955 407 ist eine weitere Walzvorrichtung bekannt, bei der das Rohr, hier im warmen Zustand, über einen im wesentlichen zylindrischen, feststehenden Dorn bewegt und von zwei Schrägwalzenpaaren gewalzt wird. Dabei wird nur der Aussendurchmesser des Rohres verändert.
  • Aus der FR-A-1 207 526 ist schliesslich noch eine weitere Vorrichtung zur Verringerung der Wanddicke eines Rohres bekannt, bei der die Walzen kegelförmig sind und die Achsen der Walzen bezüglich der Rohrachse geneigt und evtl. noch schräggestellt sind. Der feststehende Dorn weist eine Erweiterung auf, die den Rohr-Innendurchmesser aufweitet, während der Aussendurchmesser unverändert bleiben kann.
  • Die aus der eingangs genannten PL-B-83 997 bekannte Vorrichtung hat ebenfalls im wesentlichen kegelförmige Walzen, die ausserdem durch einen Stützring abgestützt werden, und einen feststehenden, kegelförmigen Dorn, der den Rohr-Innendurchmesser verändert. Sowohl die Walzen als auch der Stützring haben jeweils ein eigenes Antriebssystem, damit auf das Rohr kein Torsionsmoment aufgrund des Walzenumlaufes ausgeübt wird.
  • Allen diesen Anordnungen ist ein wesentlicher Nachteil gemeinsam: In der Reduzierungszone, in der die Wanddicke des Rohres durch Verformung verringert wird, haben axial nebeneinanderliegende Punkte der Walzenoberfläche wegen der Verjüngung bzw. der Schrägstellung und/oder der konischen Form der Walzen relativ zur Rohroberfläche verschiedene Geschwindigkeiten. Diese Geschwindigkeitsunterschiede sind Ursache für verschieden grosse Umfangsreibungskräfte zwischen Walze und Rohr. Der Spannungs- und der Verformungszustand längs der Verformung, d.h. längs des Walzspaltes hat dadurch unterschiedliche Werte. Aufgrund der Form bzw. der Stellung der Walzen wird das Material der Rohrwand somit teilweise in Umfangsrichtung des Rohres verdrängt. Tangentiale Spannungen in der Verformungszone sind die Folge, was zu Verdrehungen des Rohres und zu lokalen Aufwölbungen der Rohroberfläche führen kann und die Materialeigenschaften der Rohrwand ungünstig beeinflusst.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass in der Reduzierungszone keine Tangentialspannungen auftreten und ein Rohr mit einer massgenauen und glatten Oberfläche erhalten werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sowohl die Achsen als auch die Arbeitsflächen der Walzen über die ganze Reduzierungszone parallel zur Achse des Rohres angeordnet sind.
  • Durch diese Ausbildung ist die Umfangsgeschwindigkeit der Walzenoberfläche relativ zum Rohr im ganzen Kontaktbereich von Rohr und Walze konstant und kann bei geeignetem Antrieb der Walzen (z.B. getrennte Antriebe für Walzen-Lagerkäfig und einen Stützring) bei Null gehalten werden, wodurch keinerlei tangentiale Kräfte mehr auf das Rohr übertragen werden. Das Material der Rohrwand wird nun mehr axial verdrängt, wobei jedoch aufgrund der Parallelität von Walzenachse, Arbeitsfläche und Rohrachse keine axiale Druckkomponente von den Walzen aufgenommen zu werden braucht. Der Druck des Metalls auf die Oberfläche der Walzen ist somit in der erfindungsgemässen Vorrichtung genau senkrecht zu deren Achse.
  • Vorteilhaft sind daher in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Stützring die Lager der Walzen radial verschiebbar in einem Käfig angeordnet. Die Druckkräfte werden dann vollständig auf den Stützring übertragen und die Lager der Walzen sind vollständig frei von diesen Kräften.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat darüberhinaus den Vorteil, dass die Reduzierung der Rohrwanddicke unabhängig ist von einer Änderung des Aussendurchmessers des Rohres, so dass der Aussendurchmesser trotz der Reduzierung der Wanddicke beibehalten werden kann.
  • Insgesamt wird damit auch die Rohrwanddicke von Änderungen der axialen Lage des Dornes gegenüber den Walzen unabhängig gemacht, die durch elastische Verformungen der Elemente des Walzwerkes entstehen können. Die Belastung der einzelnen Walze hängt nicht vom Rohrdurchmesser ab, es ist also eine Zunahme der Rohrvorschubgeschwindigkeit mit zunehmendem Durchmesser möglich. Ausserdem befinden sich während des Walzens alle Elemente des Walzwerkes in gleichförmiger Bewegung, wobei das Rohr nicht rotiert, was den Geräuschpegel und den Energieverbrauch vermindert und die Lebensdauer des Walzwerkes verlängert.
  • Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Schema des Walzwerkes im Axialschnitt und
    • Fig. 2 das Walzwerk im Schnitt A-A.
  • Das Walzwerk besitzt einen Dorn 1, auf welchem ein Rohr 2 aufgesetzt ist. Der Dorn 1 ist mit einem Ende an einem Gestell 3 befestigt. An seinem anderen Ende ist der Kopf 4 angeordnet, dessen die Wand reduzierender Teil 5 einen in Bewegungsrichtung des Rohres 2 hin wachsenden Durchmesser aufweist. Rund um den Kopf 4 sind vier Arbeitswalzen 6 angeordnet, deren Achsen zu der Achse des Rohres 2 parallel sind. Die Oberfläche des Ballens ist in der Zone der Reduzierung der Wand des Rohres 2 zu der Achse des Rohres 2 parallel. Die Walzen 6 sitzen in Lagern 7, deren Gehäuse radial verschiebbar in einem rotierenden Käfig 8 angeordnet und durch einen mit einem Antriebssystem 10 verbundenen Stützring 9 abgestützt sind. Der Käfig 8 ist mit einem separaten Antriebssystem 11 verbunden, wobei die Antriebssysteme 10 und 11 eine solche Regelung ihres Antriebsmomentes erlauben, dass das Verdrehungsmoment am Rohr 2 in vorgegebenen Grenzen liegt, z.B. gleich Null wird. Vor den Walzen 6 ist eine Schubvorrichtung 12 und hinter den Walzen 6 eine Ausziehvorrichtung 13 angeordnet.
  • Das Verfahren zur Reduktion der Rohrwanddikke besteht darin, dass das Rohr 2 mit Nennabmessungen von 0 75 x 5 mm, ausgeführt aus unlegiertem Stahl und aufgesteckt auf den Dorn 1, durch die Schubvorrichtung 12 auf den Kopf 4 mit wachsendem Durchmesser von 65 bis 69 mm aufgeschoben wird. Indem sich das Rohr 2 auf dem Kopf 4 erweitert, berührt es die Walzen 6 mit dem Durchmesser 50 mm. Von diesem Moment an beginnt die Verminderung der Rohrwanddicke durch Erweiterung des Innendurchmessers und Einhaltung eines unveränderten Aussendurchmessers des Rohres 2 zwischen dem kegelförmigen Teil 5 zur Verminderung der Wanddicke und den Walzen 6, welche das sich in axialer Richtung verschiebende Rohr 2 walzen, indem sie dieses Rohr als Satelliten umkreisen. Wenn die Wand des Rohres 2 die Zone über dem reduzierenden Teil 5 verlässt, besitzt das Rohr die Nennabmessungen von 0 75 mm x 3 mm. Das Rohr 2 wird weiter geglättet und durch den restlichen Teil des Arbeitsteiles der Walze 6 kalibriert. Im Ergebnis erhält das Rohr eine Oberflächengüte, welche mit der von Schleifprozessen verglichen werden kann, und eine Genauigkeit des Aussendurchmessers in Grenzen von +0,05 mm. Das Ende des Rohres 2 wird durch die Schubvorrichtung 12 aus den Walzen 6 herausgedrückt oder durch die Ausziehvorrichtung ausgezogen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Reduzierung der Wanddicke eines Rohres, mit einem sich erweiternden Dorn (1, 4, 5), über den das Rohr (2) zur Aufweitung des Innendurchmessers bewegt wird, und mit Walzen (6), die das Rohr (2) umlaufen und auf dessen Aussenumfang einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass über die ganze Reduzierungszone sowohl die Achsen als auch die Arbeitsflächen der Walzen (6) parallel zur Achse des Rohres (2) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Stützring (9), der die Walzen (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (7) der Walzen (6) radial verschiebbar in einem Käfig (8) angeordnet sind.
EP83111045A 1982-11-25 1983-11-04 Vorrichtung zur Reduzierung der Wanddicke eines Rohres durch Walzen Expired EP0110194B1 (de)

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EP0110194A2 EP0110194A2 (de) 1984-06-13
EP0110194A3 EP0110194A3 (en) 1984-09-05
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