EP0476791A2 - Cold pilger rolling mill for fabrication of tubes by cold rolling - Google Patents

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EP0476791A2
EP0476791A2 EP91250216A EP91250216A EP0476791A2 EP 0476791 A2 EP0476791 A2 EP 0476791A2 EP 91250216 A EP91250216 A EP 91250216A EP 91250216 A EP91250216 A EP 91250216A EP 0476791 A2 EP0476791 A2 EP 0476791A2
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EP
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caliber
cold
rolling mill
section
cross
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EP91250216A
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Horst Stinnertz
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B21/00Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/02Rollers therefor

Definitions

  • the invention relates to a cold pilger rolling mill for the production of pipes by cold rolling over a mandrel by means of a pair of ring rollers rotatably mounted in an oscillating rolling stand with reducing calibers tapering on the majority of its development with an essentially circular cross section, the tube being gradually advanced and rotated about its longitudinal axis .
  • the object of the present invention is to provide a calibration for a cold pilger rolling mill of the type described at the outset, which does not have the disadvantages shown, ie which does not cause stress peaks in the tube and which improves quality and performance and also increases the service life of the rolls.
  • the reducing caliber has an asymmetrical cross-section deviating from the circular shape over at least part of its development.
  • the calibration takes into account the asymmetrical conditions after turning the widened tube.
  • the front caliber flank of each ring roller in the direction of rotation of the tube has a more concavely curved cross-sectional contour than the rear flank. This means that the caliber cross-section of the flank into which the width is turned is larger than the caliber cross-section of the flank into which the caliber base is turned.
  • the size and position of the curvature of the flanks are a function of the material width in the caliber on the forward and return stroke as well as the angle of the pipe rotation in the entry and exit dead center of the scaffold.
  • the asymmetrical caliber contour proposed according to the invention can preferably be produced on caliber processing machines which have five numerically controlled axes of movement.
  • caliber processing machines which have five numerically controlled axes of movement.
  • Such machines are known as grinding machines; they have axes for rotating the workpiece, for parallel movement of the workpiece carriage, for positioning the grinding wheel, for longitudinal movement of the grinding wheel carriage and for the swiveling movement of the grinding wheel holder.
  • FIG. 1 shows schematically the roll development of the upper caliber roll 1 in the reduction area for the stand stroke in the rolling direction 2.
  • D is the dorm.
  • the cross section A-B shows the symmetrical caliber cross section of the upper and lower caliber rolls 1 and 2 according to the prior art perpendicularly below the roll center. This is practically the exit cross-section of the pipe from the current forming zone.
  • the caliber 3 must have such a large free cut on the side that the pipe R is picked up without pinching, taking into account the expansion behavior of the pipe material.
  • the cross section CD shows the situation immediately before the beginning of the forming zone.
  • the condition must be met that the pipe R is picked up by the ground caliber without pinching.
  • the asymmetry of the tube R can be seen at the beginning of the deformation. It can also be seen that where the spreading bead is rolled out, ie in this example below 30 degrees, an asymmetrical deformation maximum with corresponding stress peaks occurs.
  • FIG. 2 show the conditions for a calibration according to the invention. The same parts are labeled the same.
  • cross-section A-B it can be seen that the caliber where the narrowest basic caliber cross-section is rolled after rotation is narrower according to the invention than with a conventional calibration and that the width is rolled out in a zone which according to the invention is wider than with a conventional symmetrical calibration.
  • (+) Indicates an extension, (-) a narrowing of the caliber compared to a symmetrical version. It can be seen that, by suitably designing the asymmetry, the deformation over the caliber cross-section is uniform, the caliber wear as well and that the caliber as a whole can be kept narrower.

Abstract

The invention relates to a cold pilger rolling mill for fabrication of tubes by cold rolling over a mandrel by means of a pair of ring rollers rotatably mounted in an oscillated roll stand and having, over the majority of its development, a tapering reduction pass of essentially circular cross-section, the tube being fed stepwise and rotated about its longitudinal axis. In order to provide a pass design for a cold pilger rolling mill of the type described which does not have the disadvantages mentioned above, i.e. does not cause any stress peaks in the tube and improves both quality and output as well as increasing the life of the rolls, it is proposed that the reduction pass have an asymmetrical cross-section which deviates from the circular shape over at least part of the length of its development (Fig. 2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kaltpilgerwalzwerk zum Herstellen von Rohren durch Kaltwalzen über einen Dorn mittels in einem oszillierend bewegten Walzgerüst drehbar gelagertem Ringwalzenpaar mit auf dem überwiegenden Teil seiner Abwicklung sich verjüngenden Reduzierkaliber mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, wobei das Rohr schrittweise vorgeschoben und um seine Längsachse gedreht wird.The invention relates to a cold pilger rolling mill for the production of pipes by cold rolling over a mandrel by means of a pair of ring rollers rotatably mounted in an oscillating rolling stand with reducing calibers tapering on the majority of its development with an essentially circular cross section, the tube being gradually advanced and rotated about its longitudinal axis .

Bekannt ist, daß Kaltpilgerwalzen einen sogenannten Freischliff erhalten, der das im wesentlichen kreisrunde Kaliber an den Flanken so erweitert, daß der Querschnitt des zu verformenden Rohrabschnitts vom Kaliber umschlossen werden kann. Der Freischliff wird so gestaltet, daß die Kaliberflanken nicht "kneifen" und die Spannung im Rohrwerkstoff nicht zu einer Beeinträchtigung der Rohrqualtität und/oder der Walzleistung führt. Der Freischliff wird gemäß dem Stand der Technik symmetrisch ausgeführt, d.h. beide Walzen sind untereinander gleich kalibriert, und beide Flanken einer Walze sind spiegelbildlich gleich. Vorteil dieser Gestaltung ist die relativ einfache Herstellung der Walzkaliber.It is known that cold pilgrim rollers receive a so-called free grinding, which extends the essentially circular caliber on the flanks so that the cross section of the pipe section to be deformed can be enclosed by the caliber. The free grinding is designed in such a way that the caliber flanks do not "pinch" and the tension in the pipe material does not impair the pipe quality and / or the rolling performance. The free grinding is carried out symmetrically in accordance with the prior art, ie both rolls are calibrated identically to one another, and both flanks of a roll are mirror images of the same. The advantage of this design is the relatively simple manufacture of the roll calibers.

Hierbei wird jedoch nicht berücksichtigt, daß die Querschnittsverformung eine asymmetrische ist, insofern als das Rohr bei jedem Gerüsthub um einen Winkel gedreht wird, der ungleich 90 Grad ist. Die durch den Freischliff bedingte unvermeidbare Breitung des Rohres bedingt Rohrquerschnitte, die nicht rotationssymmetrisch sind. Wird nun das Rohr in einem Gerüsttotpunkt um z.B. 30 Grad gedreht, gelangt diese Breitung als Materialanhäufung in die 30 Grad-Lage, und zwar bei Unter- und Oberwalze an gegenüberliegenden Flanken.However, this does not take into account the fact that the cross-sectional deformation is asymmetrical, in that the tube is rotated by an angle that is not equal to 90 degrees with each scaffolding stroke. The inevitable spreading of the pipe caused by the free grinding requires pipe cross sections that are not rotationally symmetrical. If the pipe is now in a scaffold dead center by e.g. Turned 30 degrees, this spread reaches the 30 degree position as a material accumulation, with the top and bottom rollers on opposite flanks.

Hieraus ergibt sich, daß die beiden Flanken einer Walze mit unterschiedlichen Rohrvolumina gefüllt werden, wobei ein symmetrisches Kaliber natürlich eine Freischliff erfordert, der die Materialanhäufung der am stärksten gefüllten Flanke aufnehmen kann. Damit kann das Material stärker breiten als eigentlich erforderlich und wünschenswert ist.It follows from this that the two flanks of a roller are filled with different tube volumes, a symmetrical caliber of course requiring a free grinding which can absorb the material accumulation of the most filled flank. This allows the material to be wider than is actually necessary and desirable.

Eine grundsätzliche Folge des Auswalzens der gedrehten Breitung sind Spannungsspitzen im Rohr, die Qualität und Leistung beeinträchtigen können. Deshalb ist es Ziel einer jeden Kaltpilger-Kalibrierung, die Breitung zu minimieren. Letztendlich hat das Auswalzen einer asymmetrisch gedrehten Breitung in einem symmetrischen Kaliber auch eine Verschleißkonzentration in der Zone zur Folge, in die die Breitung gedreht wird. Das beeinflußt die Standzeit der teuren Walzen.A fundamental consequence of rolling out the turned spread is stress peaks in the pipe, which can impair quality and performance. It is therefore the aim of every cold pilgrim calibration to minimize the spread. Ultimately, the rolling out of an asymmetrically turned spread in a symmetrical caliber also results in a wear concentration in the zone into which the spread is turned. This affects the service life of the expensive rollers.

Ein weiterer Nachteil des Auswalzens asymmetrischer Rohrquerschnitte mit symmetrischen Walzenkalibern ist die Neigung des gedrehten Rohres unter der asymmetrischen Umformung zurückzudrehen, d.h. der tatsächliche Drehwinkel kann wesentlich geringer ausfallen als der induzierte Drehwinkel, insbesondere wenn das Rohr nur noch durch das Auslaufspannfutter gehalten ist. Dies erhöht weiterhin die Gefahr unzulässiger Spannungsspitzen und beeinträchgigt die erreichbare Walzleistung.Another disadvantage of rolling out asymmetrical tube cross-sections with symmetrical roller calibers is the tendency of the turned tube to turn back under the asymmetrical deformation, ie the actual angle of rotation can be much smaller than the induced angle of rotation, especially if the tube is only held by the outlet chuck. This further increases the risk of impermissible stress peaks and impairs the rolling performance that can be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kalibrierung für ein Kaltpilgerwalzwerk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist, also die keine Spannungsspitzen im Rohr hervorruft und sowohl Qualität und Leistung verbessert, als auch die Standzeit der Walzen erhöht.The object of the present invention is to provide a calibration for a cold pilger rolling mill of the type described at the outset, which does not have the disadvantages shown, ie which does not cause stress peaks in the tube and which improves quality and performance and also increases the service life of the rolls.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Reduzierkaliber mindestens auf einer Teillänge seiner Abwicklung einen von der Kreisform abweichenden asymmetrischen Querschnitt aufweist. Durch diesen Vorschlag wird seitens der Kalibrierung auf die asymmetrischen Verhältnisse nach dem Drehen des gebreiteten Rohres eingegangen.To achieve the object, it is proposed according to the invention that the reducing caliber has an asymmetrical cross-section deviating from the circular shape over at least part of its development. With this proposal, the calibration takes into account the asymmetrical conditions after turning the widened tube.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß die in Drehrichtung des Rohres vordere Kaliberflanke jeder Ringwalze eine stärker konkav gekrümmte Querschnittskontur aufweist als die hintere Flanke. Das heißt, daß der Kaliberquerschnitt derjenigen Flanke, in die hinein die Breitung gedreht wird, größer ist als der Kaliberquerschnitt der Flanke, in die der Kalibergrund gedreht wird.It is preferably proposed that the front caliber flank of each ring roller in the direction of rotation of the tube has a more concavely curved cross-sectional contour than the rear flank. This means that the caliber cross-section of the flank into which the width is turned is larger than the caliber cross-section of the flank into which the caliber base is turned.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Größe und Lage der Krümmung der Flanken eine Funktion der Materialbreitung im Kaliber auf dem Vor- und Rückhub sowie des Winkels der Rohrdrehung im Ein- und Auslauftotpunkt des Gerüstes sind.According to a further feature of the invention it is proposed that the size and position of the curvature of the flanks are a function of the material width in the caliber on the forward and return stroke as well as the angle of the pipe rotation in the entry and exit dead center of the scaffold.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene asymmetrische Kaliberkontur läßt sich vorzugsweise auf Kaliberbearbeitungsmaschinen herstellen, die numerisch gesteuert fünf Bewegungsachsen aufweisen. Derartige Maschinen sind als Schleifmaschinen bekannt; sie haben Achsen zur Drehung des Werkstückes, zur Parallelverschiebung des Werkstückschlittens, zur Anstellung der Schleifscheibe, zur Längsverschiebung des Schleifscheibenschlittens und zur Schwenkbewegung des Schleifscheibenhalters.The asymmetrical caliber contour proposed according to the invention can preferably be produced on caliber processing machines which have five numerically controlled axes of movement. Such machines are known as grinding machines; they have axes for rotating the workpiece, for parallel movement of the workpiece carriage, for positioning the grinding wheel, for longitudinal movement of the grinding wheel carriage and for the swiveling movement of the grinding wheel holder.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Es zeigt

Fig. 1
schematisch die Walzenabwicklung im Reduktionsbereich nach dem Stand der Technik,
Fig. 2
die gleichen Verhältnisse bei einer erfindungsgemäßen Kalibrierung.
An embodiment of the invention is described below.
It shows
Fig. 1
schematically the roll handling in the reduction area according to the prior art,
Fig. 2
the same conditions in a calibration according to the invention.

Das Beispiel geht von einem Walzwerk aus, bei dem das Rohr R lediglich im Einlauftotpunkt des Walzgerüstes im Uhrzeigersinn gedreht und dort vorgeschoben wird. Der Drehwinkel sei 30 Grad. In der Figur 1 ist schematisch die Walzenabwicklung der oberen Kaliberwalze 1 im Reduktionsbereich für den Gerüsthub in Walzrichtung 2 dargestellt. Mit D ist der Dorm bezeichnet. Der Querschnitt A-B zeigt den symmetrischen Kaliberquerschnitt der oberen und unteren Kaliberwalzen 1 und 2 gemäß dem Stand der Technik senkrecht unter Walzmitte. Dies ist praktisch der Austrittsquerschnitt des Rohres aus der momentanen Umformzone. Das Kaliber muß seitlich 3 einen so großen Freischnitt haben, daß das Rohr R ohne zu kneifen auch unter Berücksichtigung des Breitungsverhaltens des Rohrwerkstoffes aufgenommen wird.The example is based on a rolling mill in which the tube R is only rotated clockwise in the dead center of the roll stand and is advanced there. The angle of rotation is 30 degrees. FIG. 1 shows schematically the roll development of the upper caliber roll 1 in the reduction area for the stand stroke in the rolling direction 2. D is the dorm. The cross section A-B shows the symmetrical caliber cross section of the upper and lower caliber rolls 1 and 2 according to the prior art perpendicularly below the roll center. This is practically the exit cross-section of the pipe from the current forming zone. The caliber 3 must have such a large free cut on the side that the pipe R is picked up without pinching, taking into account the expansion behavior of the pipe material.

Der Querschnitt C-D zeigt die Situation unmittelbar vor Beginn der Umformzone. Auch hier muß die Bedingung erfüllt sein, daß das Rohr R gerade ohne zu kneifen von dem freigeschliffenen Kaliber aufgenommen wird. Ersichtlich ist die Asymmetrie des Rohres R zu Beginn der Verformung. Ersichtlich ist auch, daß dort, wo die Breitungswulst ausgewalzt wird, d.h. in diesem Beispiel unter 30 Grad, sich ein asymmetrisches Verformungsmaximum mit entsprechenden Spannungsspitzen einstellt.The cross section CD shows the situation immediately before the beginning of the forming zone. Here, too, the condition must be met that the pipe R is picked up by the ground caliber without pinching. The asymmetry of the tube R can be seen at the beginning of the deformation. It can also be seen that where the spreading bead is rolled out, ie in this example below 30 degrees, an asymmetrical deformation maximum with corresponding stress peaks occurs.

Die Schnitte in Figur 2 zeigen die Verhältnisse bei einer erfindungsgemäßen Kalibrierung. Gleiche Teile sind gleich bezeichnet. In Querschnitt A-B ist erkennbar, daß das Kaliber dort, wo der schmalste Kalibergrundquerschnitt nach Drehung ausgewalzt wird, erfindungsgemäß enger als bei einer konventionellen Kalibrierung ist und daß die Breitung in einer Zone ausgewalzt wird, die erfindungsgemäß weiter als bei einer konventionellen symmetrischen Kalibrierung ist.The sections in FIG. 2 show the conditions for a calibration according to the invention. The same parts are labeled the same. In cross-section A-B it can be seen that the caliber where the narrowest basic caliber cross-section is rolled after rotation is narrower according to the invention than with a conventional calibration and that the width is rolled out in a zone which according to the invention is wider than with a conventional symmetrical calibration.

Mit (+) ist eine Erweiterung, mit (-) eine Verengung des Kalibers gegenüber einer symmetrischen Ausführung gekennzeichnet. Es ist ersichtlich, daß durch geeignete Gestaltung der Asymmetrie die Umformung über dem Kaliberquerschnitt gleichmäßig ist, der Kaliberverschleiß ebenso und daß das Kaliber insgesamt enger gehalten werden kann.(+) Indicates an extension, (-) a narrowing of the caliber compared to a symmetrical version. It can be seen that, by suitably designing the asymmetry, the deformation over the caliber cross-section is uniform, the caliber wear as well and that the caliber as a whole can be kept narrower.

Claims (3)

Kaltpilgerwalzwerk zur Herstellen von Rohren durch Kaltwalzen über einen Dorn mittels in einem oszillierend bewegten Walzgerüst drehbar gelagertem Ringwalzenpaar mit auf dem überwiegenden Teil seiner Abwicklung sich verjüngendem Reduzierkaliber mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, wobei das Rohr schrittweise vorgeschoben und um seine Längsachse gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduzierkaliber zumindest auf einer Teillänge seiner Abwicklung (Fig. 2) einen von der Kreisform abweichenden asymmetrischen Querschnitt aufweist.Cold pilger rolling mill for the production of pipes by cold rolling over a mandrel by means of a pair of ring rolls rotatably mounted in an oscillating rolling stand with a reducing caliber tapering on the majority of its development, with an essentially circular cross-section, the pipe being gradually advanced and rotated about its longitudinal axis, characterized in that that the reducing caliber has an asymmetrical cross-section deviating from the circular shape at least over part of its development (FIG. 2). Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Drehrichtung des Rohres R vordere Kaliberflanke (+) jeder Ringwalze (1, 2) eine stärker konkav gekrümmte Querschnittskontur aufweist als die hintere Flanke (-).Cold pilger rolling mill according to claim 1, characterized in that the front caliber flank (+) of each ring roller (1, 2) in the direction of rotation of the tube R has a more concavely curved cross-sectional contour than the rear flank (-). Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe und Lage der Krümmung der Flanke als eine Funktion der Materialbreitung im Kaliber auf dem Vor- und Rückhub sowie des Winkels der Rohrdrehung im Ein- und Auslauftotpunkt des Gerüstes bemessen sind.Cold pilger rolling mill according to claim 1 and 2, characterized in that the size and position of the curvature of the flank are dimensioned as a function of the material width in the caliber on the forward and return stroke as well as the angle of the pipe rotation in the inlet and outlet dead center of the stand.
EP19910250216 1990-09-19 1991-07-31 Cold pilger rolling mill for fabrication of tubes by cold rolling Withdrawn EP0476791A3 (en)

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EP0476791A3 EP0476791A3 (en) 1992-06-03

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JPH04253510A (en) 1992-09-09

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