Die Erfindung betrifft eine Formwalze in einem Gerüst einer Rohrschweißanlage zur Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre, die einen eine Walzenkultur definierenden Walzenkörper aufweist

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Formwalze sowie eine Rohrschweißanlage mit wenigstens einer Formwalze gemäß der Erfindung.

In Rohrschweißanlagen werden Metallbänder mit einem flachen Querschnittsprofil in mehreren Biegeschritten in Vorbiegegerüsten und/oder Biegegerüsten zu einem Schlitzrohr umgeformt und entlang des sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzes randseitig miteinander zu einem Rohr verschweißt.

Aus der EP 0931 602 A2 ist ein Formwalzenpaar in einem Vorbiegegerüst einer Rohrschweißanlage bekannt. Aus der DE 199 58 847 A1 ist ebenfalls eine Walze einer Rohrschweißanlage bekannt.

Solche Walzen werden in der Regel aus dem Werkstoff Nr. 1.2379 (X153CrMoV12) nach DIN EN ISO 4957 oder aus einem gegossenen Werkstoff 1.2382 (GX155CrVMo12-1 ) gefertigt. Das Material ist teuer und weist in Abhängigkeit von dem Volumen des Walzenkörpers Einschränkungen hinsichtlich des Vergütungsprozesses auf. Es ist bekannt, die Walzen aus einem geschmiedeten Vormaterial spanabhebend zu bearbeiten, anschließend zu härten und mehrfach anzulassen. Die Nabe des Walzenkörpers wird über eine oder mehrere Passfedern drehfest mit der Welle der Walze verbunden. Insbesondere bei Rohrschweißanlagen ist die Verwendung einer Vielzahl von Formwalzen bzw. Formwalzenpaaren erforderlich, die normalerweise auf der Welle gewechselt werden, wenn diese Verschleißerscheinungen zeigen.

In modernen Rohrschweißanlagen werden zunehmend Formwalzen mit großem Durchmesser verwendet, die einen entsprechend großen Materialeinsatz erfordern. Bei der Fertigung der Außenkontur der Formwalzen sowie bei Herstellung von erforderlichen Passflächen sowie durch das Bohren der Nabe entsprechend dem Wellendurchmesser entsteht ein hoher Materialverlust. Dadurch werden insgesamt hohe Fertigungs- und Montagekosten verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Formwalze in einer Rohrschweißanlage bereitzustellen, die einfacher und günstig herstellbar ist und die insbesondere bei Verschleiß der Walzenkontur verhältnismäßig einfach wieder ertüchtigt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Formwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Formwalze gemäß Anspruch 8 sowie durch eine Rohrschweißanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche erfasst.

Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Formwalze in einem Gerüst einer Rohrschweißanlage zur Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre, die einen Walzenkörper aufweist, welcher sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass der Walzenkörper (5) bezogen auf seine Rotationsachse radial mehrteilig ausgebildet ist und eine innere Hülse sowie eine äußere Bandage umfasst, die aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.

Die Formwalze gemäß der Erfindung kann einen Walzenkörper aufweisen, der ausschließlich radial mehrteilig ausgebildet ist. Der Walzenkörper umfasst erfindungsgemäß eine innere Hülse und eine äußere Bandage, wobei das Volumen des Walzenkörpers bezogen auf eine Rotations- und Symmetrieachse der Formwalze radial unterteilt ist. Die Rotations- und Symmetrieachse der Formwalze im Sinne der Erfindung, auf die sich die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe axial und radial beziehen, ist diejenige Rotations- und Symmetrieachse, um die sich die Formwalze bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und Betrieb innerhalb eines Walzgerüsts dreht. Die Walzenkontur wird erfindungsgemäß durch die Kontur der Bandage definiert, die konvex, konkav oder zylindrisch ausgebildet sein kann oder auch eine beliebige kegelschnittförmige ballige Kontur n-ter Ordnung aufweisen kann. Diese Achse entspricht der Rotationsachse der Welle, auf der die Formwalze im Einbauzustand befestigt ist.

Die Bandage kann einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Bandage aus zwei oder mehreren vorzugsweise geschlossenen ringförmigen Elementen bestehen, die jeweils eine Teilkontur der Mantelfläche der Formwalze definieren. Bevorzugt kann jedes ringförmige Element eine zylindrische Innenumfangsfläche und eine Außenumfangsfläche mit einer beliebigen Kontur umfassen.

Durch den mehrteiligen Aufbau der Formwalze in radialer Richtung werden die Fertigungs- und Montagekosten für die Formwalze signifikant reduziert. Es ist kein Bohren des Innendurchmessers erforderlich. Die Bandage kann so hergestellt werden, dass das Vormaterial eine Geometrie aufweist, die der Geometrie der fertigen Bandage mit der exakten Walzenkontur in etwa bereits entspricht.

Treten beim Betrieb der Formwalze in einem Gerüst verschleißbedingte Beschädigungen der die Walzenkontur definierenden Mantelfläche der Formwalze auf, ist es lediglich erforderlich, die Bandage zu tauschen. Diese radiale Mehrteiligkeit der Formwalze gewährleistet auch, dass der Walzenkörper an verschiedene Walzenkalibrierungen angepasst werden kann. Bei Formwalzen, bei denen das Verhältnis Mantelfläche zu Volumen klein ist, werden im Stand der Technik Formwalzen axial in mehrere scheibenförmige Walzenkörper-Segmente aufgeteilt, damit im Härte- und Anlassprozess genügend Wärme abgeführt werden kann. Diese Scheiben werden einzeln gefertigt und vergütet und danach gemeinsam auf einer Welle montiert sowie miteinander verschraubt. Dieser Fertigungsprozess ist aufwendig. Durch die erfindungsgemäße radiale Aufteilung des Walzenkörpers bzw. eines Walzenkörper-Segments ist eine solche axiale Aufteilung des Walzenkörper Volumens nicht mehr erforderlich. Dadurch entfällt die aufwendige Verbindung der einzelnen scheibenförmigen Walzenkörper-Segmente.

Erfindungsgemäß ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass der Walzenkörper auch eine Vielzahl von scheibenförmigen Walzenkörper-Segmenten umfassen kann, die gemeinsam die Walzenkontur bilden und die jeweils mehrteilig ausgebildet sind, d. h. jeweils eine innere Hülse sowie eine äußere Bandage umfassen, die aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.

Bei einer bevorzugten Variante der Formwalze gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bandage und die Hülse durch einen Schrumpfsitz drehfest miteinander verbunden sind. Auf diese Art und Weise kann eine drehfeste Verbindung von Bandage und Hülse ohne Passfedern oder der gleichen Verbindungselemente erzielt werden.

Besonders bevorzugt besteht die Bandage aus einem härteren Werkstoff als die Hülse. Die Bandage kann aus einem gegossenen und/oder geschmiedeten oder gewalzten Kaltarbeitsstahl oder aus einem Hartmetall bestehen. Die Hülse kann ebenso aus einem gegossenen und/oder geschmiedeten oder gewalzten Material bestehen. Besonders bevorzugt besteht die Hülse aus einem gegossenen Werkstoff. Zweckmäßigerweise ist der Werkstoff der Bandage ausgewählt aus einer Gruppe von Werkstoffen umfassend die Werkstoffe 1 .2382 (GX155CrVMo12-1 ), 1.2601 (X 165 CrMoC12), 1.2379 (X153 CrMoV12), 1.2333 (x59CrMoV18-5), 1 .2769 (X45CrNiMo4-2) oder Hartmetalle.

Der Werkstoff der Hülse kann ausgewählt sein aus einer Gruppe von Werkstoffen umfassend die Werkstoffe S 355 nach EN 10025-2 und 42CrMo4+QT nach DIN EN ISO 683.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formwalze mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale, welches sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass der Walzenkörper der Formwalze oder wenigstens ein Walzenkörper-Segment der Formwalze aus einer Hülse und einer die Hülse umschließenden Bandage aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt wird.

Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bandage mittels eines Schrumpfsitzes auf der Hülse befestigt wird.

Zweckmäßigerweise werden die konstruktiven Parameter der Schrumpfverbindung und/oder der Werkstoffkombination in Abhängigkeit des mit der Formwalze zu übertragenden Drehmoments beim Betrieb der Formwalze und/ oder in Abhängigkeit der Walzkraft und/ oder der Biegekraft sowie in Abhängigkeit des Durchmessers und/oder der Wandstärke und/oder des Werkstoffs des herzustellenden Rohres gewählt.

Die konstruktiven Parameter der Schrumpfkombination aus Bandage und Hülse werden bestimmt durch Drehmoment, Kraft, Temperatur, Nacharbeit, Größe und Material der Bandage und der Hülse sowie durch den Durchmesser und die Wanddicke sowie die Materialgüte des Walzguts. Insbesondere die Nacharbeit ändert die Flächenpressung im Schrumpfsitz, was konstruktiv im Vorfeld zu berücksichtigen ist.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Rohrschweißanlage mit wenigstens einem Gerüst zum mehrstufigen Einformen eines Metallbandes zu einem Schlitzrohr, wobei das Gerüst wenigstens eine Formwalze, vorzugsweise wenigstens ein Formwalzenpaar mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale umfasst.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht einer aus Vollmaterial gefertigten Formwalze nach dem Stand der Technik,

Figur 2 eine Schnittansicht einer aus mehreren Walzenkörper-Segmenten bestehenden Formwalze nach dem Stand der Technik und

Figur 3 eine Schnittansicht einer Formwalze gemäß der Erfindung.

Die in den Figuren dargestellten Formwalzen 4 sind jeweils drehfest auf einer Welle 3 formschlüssig befestigt. Der in den Figuren gezeigte Längsschnitt erstreckt sich durch die Welle 3 und den Walzenkörper 5.

Bei der in Figur 1 gezeigten Formwalze 4 ist der Walzenkörper 5 mit einer balligen Walzenkontur 6 aus einem Vollmaterial gefertigt. Die Nachteile einer solchen Ausbildung des Walzenkörpers 5 ergeben sich insbesondere daraus, dass das Vollmaterial teuer ist, bei Verschleiß der gesamte Walzenkörper 5 ersetzt werden muss und dass die Wärmeabfuhr beim Härten und Anlassen des Walzenkörpers nur langsam vonstattengeht.

Figur 2 zeigt eine Formwalze 4 die axial mehrteilig ausgebildet ist, d. h. die aus einer Vielzahl von scheibenförmigen Walzenkörper-Segmenten 7 zusammengesetzt ist. Die einzelnen Walzenkörper-Segmente sind kraftschlüssig gegen Verdrehung gegeneinander gesichert und werden mit nicht näher bezeichneten Befestigungsmitteln, die die Walzenkörper-Segmente 7 durchsetzen, axial zusammengehalten. Die Begriffe axial einerseits und radial andererseits beziehen sich auf die Rotationsachse der Formwalzen 4.

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Formwalze 4, die eine Hülse 2 aus einem ersten Werkstoff und eine Bandage 1 aus einem zweiten, von dem ersten Werkstoff verschiedenen, Werkstoff umfasst. Die Bandage 1 kann einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Bandage 1 zweiteilig ausgebildet, d. h. diese umfasst zwei geschlossene ringförmige Elemente, die spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind und eine geschlossene ballige bzw. konkave Walzenkontur bilden. Die Hülse 2 ist einteilig ausgebildet.

Die Hülse 2 besteht beispielsweise aus einem gegossenen Werkstoff, wohingegen die Bandage 1 beispielsweise aus einem Stahl der Werkstoffe 1.2382 (GX155CrVMo12-1 ) oder 1.2601 (X 165 CrMoC12) oder 1.2379 (X153 CrMoV12) besteht, der auf die Hülse 2 aufgeschrumpft ist. Die Momenten Übertragung zwischen der Welle 3 und der Hülse 2 wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel formschlüssig mittels Passfedern bewerkstelligt. Die Momenten Übertragung zwischen Welle 3 und Hülse 2 kann allerdings auch mittels Vielkeilwelle, Polygonverbindung, Schrumpfsitz oder Konus realisiert sein.

Die Formwalze gemäß der Erfindung kann alternativ aus einer Vielzahl von Walzenkörper-Segmenten 7 entsprechend der Formwalze gemäß Figur 2 ausgebildet sein, wobei in diesem Fall jedes einzelne Walzenkörper-Segment 7 entsprechend der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sein kann und jeweils eine Hülse 2 und eine Bandage 1 aufweisen kann, wobei jede Bandage 1 nur einen Teil der Walzenkontur 6 bildet.

Bezuqszeichenliste

1 Bandage 2 Hülse

3 Welle

4 Formwalze

5 Walzenkörper

6 Walzenkontur 7 Walzenkörper-Segment