Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von Rohrkörpern

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ziehen von Rohrkörpern 3, insbesondere von rechteckigen Rohr­körpern 3 mit bogenförmiger Achse 11, wie sie als Kokille zum Stranggießen von Stahl Verwendung finden. Bei der genannten sowie bei weiteren Anwendungen ist die Einhaltung vorgegebener Maße für die Wandstärke des Rohrkörpers 3 von großer Bedeutung. Der gradlinige Antrieb in Richtung auf eine Ziehform in Gestalt eines Druckringes 6 führt infolge der Krümmung des Rohrkörpers 3 zu einer exzentrischen Lage beim Durchgang durch den Druckring 6, so daß die Wandstärke normalerweise unterschiedlich ausfällt. Die Erfindung behebt dies dadurch, daß der Druckring 6 in Abhängigkeit seines Ab­stand vom hinteren Dornende in eine Schrägstellung gesteuert wird, bei welcher er zentriert durch den Druckring 6 geführt ist, so daß die Wandstärke trotz unterschiedlicher Krafteinwirkung auf den Druckring 6 gleich gehalten werden kann. Eine Steuerfunktion kann für die Lage des Druckringes auf Grund empirischer Messungen des Abstandes des Dorns 2 während seiner Einschubbewegung vom Innenrand des Druckrings 6 ermittelt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ziehen von Rohr­körpern sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­fahrens . Die Kaltumformung der Rohrkörper vollzieht sich dabei auf einem ihr Innenmaß vorgebenden Dorn mittels eines ihrer Außenmaß vorgebenden in einer Innenkalotte allseitig verschwenkbar ge­lagerten Druckringes derart, daß die Rohrkörper innen das Maß des Dorns annehmen, wobei sich der verschwenkbare Druckring einstellt, während der Rohrkörper geradlinig von einem seiner Enden her in Richtung auf den Druckring angetrieben wird.

[0002] Nach der US-PS 31 31 803 ist es bekannt, beim Ziehen von runden Rohren Exzentrizitäten zu beheben. Dazu wird der zum Ziehen vorge­sehene Druckring mit der Maßgabe schräg eingestellt, daß eine Materialverdrängung nicht nur in der Längsrichtung des Rohres, sondern auch in der Umfangsrichtung stattfindet, so daß sich Un­gleichmäßigkeiten in der Wandstärke ausgleichen lassen and konzentrische Rohre entstehen. Der Druckring wirkt hierbei zugleich auf den Außendurchmesser der Rohre reduzierend ein. Da beispiels­weise eine Zone verringerter Wandstärke an unterschiedlichen Um­fangsstellen des Rohres bestehen kann, wird der Druckring nicht nur verschwenkbar, sondern auch mit seinem Kalottenlager verdrehbar ausgeführt, so daß er mit seiner Schwenkebene hierbei derart ein­stellbar ist, daß sich Materialflüsse zum Ausgleich von Exzentrizi­täten einstellen. Die genannte Verdrehung kann manuell oder auch automatisch durchgeführt werden. Die erwähnte Schwenkbewegung ge­stattet hierbei die selektive Einwirkung auf einen dafür ausge­wählten Bogenbereich des Rohrumfanges, während der übrige Teil des Umfanges des Rohres weniger bis überhaupt nicht reduziert wird. Hierfür ist maßgeblich, daß der Druckring bei Schrägstellung differenzierte Radialkräfte auf das Rohr Überträgt.

[0003] Von Kaltziehen ohne eingesetzte Stopfen ist nach der DE-PS 39 156 bekannt, daß sich ein in einer Innenkalotte gelagerter Druckring, der sich daher nach jeder Richtung bewegen kann, während des Ziehens selbststättig nach der Zuglinie richtet und entsprechend einstellt. Hierdurch werden Bewegungen und Krümmungen sowie Quer­schnittsabweichungen der herzustellenden Werkstücke vermieden.

[0004] Mittels des einleitend beschriebenen Stoffenzuges lassen sich auch Rohrkörper mit rechteckigen Querschnitten herstellen. Insbesondere trifft dies für die Herstellung rohrförmiger Kokillen zum Strang­giesen zu. Um hier bei den für die gleichmäßige Strangerstarrung mäßgeblichen Wärmeentzug zu gewährleisten, müssen vorgegebene Werte der Wandstärke mit engen Toleranzen eingehalten werden. Erschwert wird dies dadurch, daß normalerweise bogenförmig gekrümmte Kokillen herzustellen sind, die dem Ziehvorgang auf dem sie in ihrer ge­samten Läge durchsetzenden Dorn unterliegen. Nach der DE-PS 21 54 226 soll zu dem Zweck der Druckring mit einer Wippe oder mit Kugel­kolatten, die schwenkbar oder pendelnd gelagert sind, versehen werden, um auf diese Weise zu erreichen, daß sich der Druckring selbsttätig der jeweiliegen Krümmung des in den Druckring einlauf­enden Dorns mit
aufgezogenem Rohrkörper anpassen kann. Hierbei besteht indes noch der Nachteil, daß sich unterschiedliche Wandstärken der Kokille er­geben.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur dessen Durchführung geeignete Vorrichtung derart zu schaffen, daß bogenförmige Rohrkörper, insbesondere Stranggießkokillen, mit rechteckigen Querschnitt hergestellt werden können, bei dem sich die Wandstärke genau im Ausmaß einer vorgesehenen Vorgabe ein­stellt. Im Normalfall wird hierbei eine gleichmäßige Wandstärke angestrebt, jedoch soll auch eine differenzierte Wandstärke herzu­stellen sein, bei der beispielsweise auf der Innenseite die Kokillenkrümmung anders als auf der Außenseite ist.

[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch das in den Patent­ansprüchen 1 bis 3 vorgeschlagenen Verfahren, zu dessen Durch­führung die Erfindung eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 vorsieht.

[0007] Somit geht die Erfindung von einer Lagerung des Druckringes in einer Innenkalotte aus. Die Bewegungsmöglichkeit des Druckringes wird nun erfindungsgemäß synchron zur Bewegung des Dorns mit dem Rohrkörper gesteuert, indem die Lage der am hinteren Ende des Dorns angreifenden Schlittens maßgeblich für die Lage des Druckringes ist. Der Hub des genannten Schlittens ist grundsätzlich gradlinig, so daß er lediglich bei einem geraden Rohrkörper eine allseitig gleiche Kraft auf den Druckring ausüben könnte. Die der Krümmung des Rohrkörpers vermeidliche ungleiche Krafteinwirkung würde eine ungleiche Wandstärke des Rohrkörpers zur Folge haben, wenn sich der Druckring frei einstellen würde. Dank der erfindungsgemäß vor­gesehenen Bindung seiner Einstellung an die Vertikallbewegung des Rohrkörpers mit eingesetztem Dorn ist gewährleistet, daß der Dorn entlang seiner gesamten Erstreckung zentreiert durch die Öffnung des Druckringes geführt wird. Als Folge der Zentrierung stellt sich eine allseitig gleiche Wanddicke ein, weil sich der Materialfluß beim Ziehen durch dem Druckring entsprechend der genannten Zwangs­einstellung ergibt.

[0008] Die Verbindung zwischen dem Antrieb des Dorns einerseits und der Verstellmöglichkeit des Druckrings anderseits kann mechanisch oder auch elektrisch ausgeführt werden. Da sich die Bewegung des zum An­trieb des Rohrkörpers vorgesehenen Schlittens nicht im gleichen Ausmaß für die Lagesteuerung des Druckrings verwenden läßt, findet eine entsprechende Untersetzung statt. Darüber hinaus läßt sich nach einer Steuerfunktion einbeziehen, die der nicht liniaren Beziehung zwischen der vorgesehenen Winkelstellung des Druckrings einerseits und der Eindringtiefe des Dorns mit aufgesetzten Rohrkörper anderseits entspricht. Eine derartige Steuerfunktion läßt diese empirisch schaffen, indem die Schrägstellung des Druck­rings für verschiedene Eindringtiefen des Dorns ermittelt wird, bei welcher den Abstand vom Dorn zur Innenwand des Druckrings allseitig gleich ist.

[0009] Wie leicht ersichtlich ist, läßt sich eine Steuerfunktion auch mit anderer Zielsetzung ermitteln, wenn es darauf an kommt, beispiels­weise auf der Innenseite der Kokillenkrümmung eine stärkere Kupfer­schicht als auf der Außenseite zuverwirklichen, um auf die Er­steuerung des Stranges geziehlt Einfluß nehmen zu können.

[0010] Insbesondere gewährleistet die Steuerung für den Eintritt des Rohr­körpers in den Druckring, daß die Öffnungsebene des letzteren senk­recht zur Tangente an der Kokillenkrümmungsachse an der Stelle ihres Eintritts in den Druckring besteht.

[0011] Der Rest hierfür trägt somit der Erkenntnis Rechnung, daß sie bei einer freien Einstellung des Druckringes beim Einschieben eines bogenförmig gekrümmten Rohrkörpers auf einem Dorn nur ungleich­mäßige Randstärken verwicklichen lassen. Die erfindungsgemäße Zwangsführung gestattet die genaue Einhaltung vorgegebener Maße für die Wandstärken.

[0012] Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die chematische, deren Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung bezug­genommen.

[0013] Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt einen in vertikaler Richtung verschiebbaren Schlitten 1, der den Antrieb des Dorns 2 mit darauf aufgesetzten Rohrkörper 3 dient. Zu diesem Zweck ist der Schlitten unten mit einem Gelenk versehen, an welchem der Dorn 2 angelenkt ist. Entsprechend der Krümmung der Achse 11 des Rohrs bzw. Dorns erfährt der Gelenkwinkel bei Absenkung der Anordnung eine Veränder­ung, während der Dorn mit dem Rohrkörper den Druckring 6 durch­setzt. Die Steuerung der Lage des Druckrings 6 soll nun derart ge­schehen, daß sich dessen Öffnungsbene 12 stets senkrecht zur Tangente an die gekrümmte Achse 11 des Rohrs an der Stelle ihres Eintritts in die Offnungsebene 12 einstellt. Hierzu kommt man durch Steuerung der Lage des Druckrings 6 in Abhängigkeit von der Höhen­stellung des Schlittens 1. Zu dem Zweck ist am Schlitten 1 das Seil 4 angeschlossen, welches über Umlenkrollen 5 nach unten geführt wird. Im Verlaufe des Seiles 4 läßt sich noch eine Einstellrolle für die Vorgabe einer Steuer­ funktion, wie erwähnt, anbringen. In diesem Falle würde eine Ein­stellrolle in Abhängigkeit von der Höhenlage des Schlittens 1 die wirksame Seilzulänge verändern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde diese Steuerung in dei Zeichnung jedoch nicht mit aufgenom­men. Das Seil hier unterliegt nach der Zeichnung der Untersetzung im Flaschenzug 10, dessen bewegliches Rollenlager 13 am Hebel 7 an­greift, der unmittelbar mit dem Druckring 6 verbunden ist.

[0014] Man kann eine Anpassung an den Krümmungsradius der Achse 11 des Dorns bzw. des Rohrkörpers besonders leicht vornehmen, wenn man das Rollenlager 13 an angepaßten Längenabschnitten des Hebels 7 angrei­fen läßt. Weitere Veränderungen und Übersetzungen lassen sich im Flaschenzug 10 vornehmen, indem ein Rollenpaar zugefügt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Ziehen von Rohrkörpern, die auf einem ihr Innenmaß vorgebenden Dorn mittels eines ihr Außenmaß vorgebenden, in einer Innenkalotte gelagerten Druckringes derart verformt werden, daß sie innen das Maß des Dorns annehmen, wobei sich der verschwenkbare Druckring einstellt, während der Rohrkörper grad­linig von seinem einem Ende her angetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Herstellung von bogenförmigen Rohrkörpern der Antrieb auf ein Ende des Rohrkörpers einwirkt und die Lage des Druckringes einer Zwangssteuerung bezüglich seiner Einstellmöglichkeiten in seiner zur Krümmungs­ebene des Rohrkörpers parallelen Schwenkebene in Ab­hängigkeit seines Abstandes von dem Antrieb ausgesetzten Ende des Rohrkörpers derart unterliegt, daß für den Dorn mit dem Rohrkörper eine Zentrierung im Druckring mit gleichbleibenden Abstand der Dornaußenwand von Innenmaß des Druckringes aufrechterhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuerfunktion für die Lage des Druckringes auf Grund einer empirischen Prüfung des Abstandes der Innen­ wand des Druckrings vom Dorn während der Einschubbe­wegung des letzteren in den Druckring vorgegeben wird, während welchen Verlaufs dieser, der Wandstärke des Rohrkörpers entsprechende Abstand allseitig gleich ge­halten wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage des Druckringes derart gesteuert wird, daß seine Öffnungsebene während der gesamten Einschubbe­wegung des Dorns mit dem Rohrkörper senkrecht zur Tangente an dessen Krümmungsachse am Eingang in den Druckring steht.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mechanische Verbindung (4, 5, 7, 10) zwischen einem einen Dorn (2) mit aufgesetztem Rohrkörper (3) in Richtung auf den Druckring (6) antreibenden Schlitten (1) und dem Druckring (6) besteht im Zuge dieser Verbindung eine untersetzende Steuerung (10) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckring (6) mit einem Hebel (7) verbunden ist, an dessen Ende die Verbindung zum Schlitten (1) angreift.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen die Lage des Druckringes (6) verändernden Mitteln und einen Weggeber, der an einem den Rohrkörper mit einem Dorn antreibenden Schlitten verbunden ist, eine elektrische Schaltung derart besteht, daß die Lage Druckringes (6) nach Vorgabe eine Steuerfunktion vom Weggeber des Schlittens (1) mittels eines Stellmotors gesteuert ist.

Zeichnung