EP1109634A1 - Verfahren zur minimierung verdickter enden beim walzen von rohren in einem streckreduzierwalzwerk - Google Patents
Verfahren zur minimierung verdickter enden beim walzen von rohren in einem streckreduzierwalzwerkInfo
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- EP1109634A1 EP1109634A1 EP99936250A EP99936250A EP1109634A1 EP 1109634 A1 EP1109634 A1 EP 1109634A1 EP 99936250 A EP99936250 A EP 99936250A EP 99936250 A EP99936250 A EP 99936250A EP 1109634 A1 EP1109634 A1 EP 1109634A1
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- B21B37/78—Control of tube rolling
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- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
Definitions
- the invention relates to a method for minimizing thickened ends when rolling pipes in a stretch-reducing mill by changing the torque of individual driven roll stands over time when the pipe start or end passes through the stretch-reducing mill, so that the pipe ends are rolled with greater than the stationary ratios of the roll speed become.
- the reason for the lower stretching of the pipe ends compared to the pipe middle part is that the roller speed ratios designed for the stationary operating state are generally not large enough to build up physically maximum tensile stresses at the pipe ends.
- the pipe ends have a larger wall thickness than the pipe middle part, which is rolled towards the end. If this wall thickness exceeds the permissible tolerance limit, these end sections must be scooped from the finished pipe.
- a measure of the size of the increase in wall thickness at the pipe ends is the difference between those acting in the stationary and those in the non-steady state
- end losses can be kept small if, by means of targeted changes in the drive motor speeds of the stretch-reducing mill, tension and deformation states are set at the pipe ends that are close to the stationary forming conditions. If in the run-in and run-out phase of the rolling process the tensile stress acting on the pipe ends is increased by increasing the speed ratios and thus counteracting the increase in the wall thickness beyond the tolerance measure, the material losses caused by end thickening can be reduced.
- the tensile stress advances are calculated in such a way that a maximum possible tensile stress is determined, whereby care must be taken to ensure that a pipe section which has not yet thickened is not subjected to higher tensile stresses than the stationary ones, because otherwise the pipe wall thicknesses produced under stationary forming conditions fell below can be.
- Speed ratios can be set.
- the proposal of the invention sets a targeted thickening of the wall due to the reduced speed ratios compared to the stationary rolling condition, i.e. on the one hand the increase in tensile stress is localized and better adapted to the area of the wall thickening and on the other hand a possible inadmissible wall thinning in the area between the thickened pipe end and the good pipe is compensated again.
- impermissible wall thinning can be avoided and thus even higher speed ratios can be set, so that the thickened ends can be shortened.
- the method according to the invention can be used both for group superimposition drives and for individual drives, there is a particular advantage that the disadvantage of the electric single drive, that at the front end of the pipe due to a drop in speed due to shock loading, can cause an increased loss of ends, by means of the new speed control method being avoided with relatively simple means.
- FIG. 1 shows the roll speed curve over the pipe length
- FIG. 2 shows the tension curve over the pipe length
- FIG. 3 shows the course of the pipe wall thickness in the transition area between the good pipe and the thickened end
Landscapes
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Description
Verfahren zur Minimierung verdickter Enden beim Walzen von Rohren in einem Streckreduzierwalzwerk
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung verdickter Enden beim Walzen von Rohren in einem Streckreduzierwalzwerk durch eine zeitliche Änderung des Drehmomentes einzelner angetriebener Walzgerüste beim Durchlauf des Rohranfanges bzw. des Rohrendes durch das Streckreduzierwalzwerk, so daß die Rohrenden mit größeren als den stationären Verhältnissen der Walzendrehzahl gewalzt werden.
Die hohen Längszugspannungen beim Streckreduzieren von Rohren verstärken das Auftreten sogenannter "verdickter Enden", mit denen man die infolge verminderter wirksamer Streckung an den Rohrenden auftretenden Bereiche bezeichnet. Die
Ursache für die gegenüber dem Rohrmittelteil geringere Streckung der Rohrenden besteht darin, daß die für den stationären- Betriebszustand ausgelegten Walzendrehzahlverhältnisse im allgemeinen nicht groß genug sind, um physikalisch maximale Zugspannungen an den Rohrenden aufzubauen. Die Rohrenden weisen gegenüber dem stationär gewalzten Rohrmittelteil eine größere, zum Rohrende hin zunehmende Wanddicke auf. Wenn diese Wanddicke die zulässige Toleranzgrenze überschreitet, müssen diese Endabschnitte vom Fertigrohr geschöpft werden.
Ein Maß für die Größe der Wanddickenzunahme an den Rohrenden ist die Differenz zwischen den im stationären und den im instationären Zustand wirkenden
Zugspannungen in jedem einzelnen Umformschritt, d.h. in jedem Gerüst. Aufgrund unterschiedlicher Entstehungsvorgänge unterscheiden sich die Wanddickenverläufe an dem - in Walzrichtung gesehen - vorderen und dem hinteren Rohrabschnitt; sie bestehen im wesentlichen in der Wanddicke, dem Wanddickenverlauf und der Länge des Bereichs mit erhöhter Wanddicke.
Die verdickten, außerhalb der Toleranz liegenden Rohrenden werden abgetrennt, das bedeutet Ausschuß, der die Produktivität deutlich senken kann. Es mußten deshalb Methoden erarbeitet werden, mit denen das Entstehen der verdickten Rohrenden verhindert oder wenigstens so minimiert werden konnten, dass die Endenverluste so klein wie möglich blieben.
Es hat sich gezeigt, dass Endenverluste klein gehalten werden können, wenn durch gezielte Änderungen der Antriebsmotordrehzahlen des Streckreduzierwalzwerkes an den Rohrenden Spannungs- und Formänderungszustände eingestellt werden, die nah an den stationären Umformbedingungen liegen. Wenn in der Ein- und Auslaufphase des Walzprozesses die auf die Rohrenden wirkende Zugspannung durch Erhöhung der Drehzahlverhältnisse erhöht und so der Vergrößerung der Wanddicke über das Toleranzmaß hinaus entgegengewirkt wird, so können die durch Endenverdickungen bedingten Materialverluste vermindert werden. Die Zugspannungsvorläufe werden in bekannten Rohrendensteuerungen so berechnet, daß eine maximal mögliche Zugspannung ermittelt wird, wobei darauf zu achten ist, daß ein noch nicht verdickter Rohrabschnitt nicht unter höheren als den stationären Zugspannungen beaufschlagt wird, weil sonst am Fertigrohr die unter stationären Umformbedingungen erzeugten Rohrwanddicken unterschritten werden können.
Um eine Drehzahländerung durchführen zu können, ist allerdings ein schnelles, hinsichtlich der Walzendrehzahl individuell regelbares Antriebssystem erforderlich. Als Antrieb kommen sowohl Gruppenüberlagerungsantriebe mit geeigneter Gruppenaufteilung als auch Einzelantriebe in Frage.
Bei den bekannten Verfahren wird speziell am vorderen Rohrende, das verglichen mit dem hinteren Rohrende kurz ist, eine nur geringe Verkürzung der verdickten Enden erzielt; denn die Erhöhung der Drehzahlverhältnisse ist durch die auftretende unzulässige Wandverdünnungen zwischen dem Gutrohrbereich und den verdickten Enden begrenzt. Eine engere Lokalisierung der Zugspannungserhöhung durch eine geringere Anzahl der an der Drehzahlerhöhung beteiligten Gerüste wäre notwendig, zumal eine effektive Beeinflußung der Endverdickung während der Einlaufphasen nur in einer begrenzten Anzahl einlaufseitig angeordneter Gerüste möglich ist. Mit den bekannten Drehzahländerungsverfahren ist aber eine Reduzierung der beteiligten
Gerüste nicht möglich, weil mit kleineren Gerüstanzahlen weniger Zugspannung aufgebracht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Effekt der bekannten Rohrendensteuerung zu erhöhen und zu lokalisieren, um das Auftreten verdickter
Rohrenden weiter zu minimieren oder zu verhindern.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Verbesserung des bekannten Verfahrens vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen den stationären und erhöhten Drehzahlverhältnissen kleinere als die stationären
Drehzahlverhältnisse eingestellt werden. Durch den Vorschlag der Erfindung wird durch die gegenüber dem stationären Walzzustand verringerten Drehzahlverhältnisse eine gezielte Wandverdickung eingestellt, d.h. es wird einerseits die Zugspannungserhöhung lokalisiert und besser an den Bereich der Wandverdickung angepaßt und andererseits eine mögliche unzulässige Wandverdünnung im Bereich zwischen verdicktem Rohrende und Gutrohr wieder ausgeglichen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehzahländerungsmethode können unzulässige Wandverdünnungen vermieden und damit noch größere Drehzahlverhältnisse eingestellt werden, so daß sich eine Verkürzung der verdickten Enden erreichen läßt.
Obwohl das erfindunggemäße Verfahren sowohl bei Gruppenüberlagerungsantrieben als auch bei Einzelantrieben anwendbar ist, besteht ein besonderer Vorteil darin, daß der Nachteil des Elektroeinzelantriebes, am vorderen Rohrende wegen Drehzahleinbruchs infolge Stoßbelastung einen erhöhten Endenverlust hervorzurufen, durch die neue Drehzahlsteuerungsmethode mit relativ einfachen Mitteln vermieden werden kann.
Die Erfindung wird anhand von drei Diagrammen grafisch dargestellt und erläutert. Es zeigt:
Figur 1 den Walzendrehzahlverlauf über der Rohrlänge,
Figur 2 den Zugspannungsverlauf über der Rohrlänge, und
Figur 3 den Verlauf der Rohrwanddicke im Übergangsbereich zwischen Gutrohr und verdicktem Ende,
In allen drei Zeichnungsfiguren wird der Kurvenverlauf des Standes der Technik gestrichelt dargestellt, der der Erfindung ist in durchgezogener Linie gezeichnet. Der stationäre Zustand des Streckreduzierwalzwerkes ist gepunktet dargestellt.
In der Figur 1 ist zu erkennen, daß die Walzendrehzahlen des stationären Zustandes vereinfacht einer linear ansteigenden Geraden folgen und daß beim Einlaufen des Rohrendes die Drehzahlverhältnisse n1 erhöht werden. Gleichzeitig lokalisiert sich die
Zugspannungserhöhung z1 in Figur 2 durch eine geringere Anzahl der an der Drehzahlerhöhung beteiligten Gerüste, woraus sich der Wanddickenverlauf ergibt, der in Figur 3 gestrichelt dargestellt ist. Erkennbar ist, daß im Bereich zwischen den verdickten Enden (rechts in Figur 3) und dem Bereich des Gutrohres (links in Figur 3) ein Rohrabschnitt entsteht, bei dem der Wanddickenverlauf unterhalb der Toleranzgrenze zu erkennen ist.
Stellt man nun erfindungsgemäß zwischen den erhöhten Drehzahlverhältnissen und den stationären Drehzahlverhältnissen kleinere als die stationären Drehzahlverhältnisse ein, wie dies in der Zeichnungsfigur 1 mit der durchgezogenen
Linie dargestellt ist, so wird einerseits die Zugspannungserhöhung lokalisiert, wie bei z2 in Figur 2 zu erkennen ist, und diese damit besser an den Bereich der Wandverdickung angepaßt. Gleichzeitig wird, wie die durchgezogene Kurve in Figur 3 zeigt, eine möglicherweise unzulässige Wandverdünnung im Bereich zwischen dem verdickten Rohrende und dem Gutrohr wieder ausgeglichen, so daß unzulässige Wandverdünnungen vermieden werden. Auf diese Weise können noch größere Drehzahlverhältnisse eingestellt werden, woraus sich eine Verkürzung der verdickten Rohrenden ergibt, wie in Figur 3 mit der Länge 11 und der Länge 12 sichtbar gemacht wurde, wobei 12 < 11 ist.
Claims
Patentanspruch
Verfahren zur Minimierung verdickter Enden beim Walzen von Rohren in einem Streckreduzierwalzwerkes durch eine zeitliche Änderung des Drehmomentes einzelner angetriebener Walzgerüste beim Durchlauf des Rohranfanges bzw. des Rohrendes durch das Streckreduzierwalzwerk, so dass die Rohrenden mit größeren als den stationären Verhältnissen der Walzendrehzahlen gewalzt werden dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den stationären und den erhöhten Drehzahlverhältnissen kleinere als die stationären Drehzahlverhältnisse eingestellt werden.
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