[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbzeug gemäß dem Gattungsbegriff
des Hauptanspruches.
[0002] Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-A-1120 848 bekannt.
[0003] Zur Herstellung von nahtlosen Rohren mit einem äußeren Durchmesser von mehr als 250
mm benötigt man Halbzeug mit einem entsprechenden Querschnittsformat. Dieses Halbzeug
kann ein Stranggußblock, der von einem endlosen Strang abgeschnitten wird oder ein
entsprechender Standgußblock mit einem kreisrunden, quadratischen oder polygonalen
Querschnitt sein. Die bisher bekanntgewordenen wirtschaftlich herstellbaren Querschnitte
liegen für den Rundstrangguß bei 435 mm Durchmesser und für einen achteckigen Querschnitt
bei 560 mm Schlüsselweite. Für noch größere Stranggußdurchmesser muß aufgrund der
Oberflächenrißanfälligkeit infolge zunehmender Umfangsspannungen die Gießgeschwindigkeit
stark vermindert werden. Eine stark abgesenkte Gießgeschwindigkeit bedeutet aber Entleerungszeiten
für die Pfanne, für die die Aufrechterhaltung des flüssigen Zustandes nicht mehr gewährleistet
ist. Noch kritischer wird es für den Verteiler und die Tauchausgüsse, da die Anordnung
einer Zusatzheizung entweder gar nicht oder nur mit einem großen technischen Aufwand
zu realisieren ist. Für eine Stranggußbogenanlage kommt noch erschwerend hinzu, daß
für ein Rundformat die Rückbiegung erst im durcherstarrten Bereich erfolgen kann,
so daß infolge der großen Sumpflänge die anlagetechnischen Probleme nicht mehr zu
beherrschen sind. Die Alternativmöglichkeit einer Senkrechtanlage scheidet ebenfalls
aus, da infolge des hohen Metergewichtes die Stränge über die Reibung der Führungsrollen
nicht zu halten sind.
[0004] In die Überlegungen muß auch der Umstand mit einbezogen werden, daß je nach Struktur
der Weiterverarbeitung die Stranggußanlage für ein bestimmtes Abmessungsprogramm optimal
ausgelegt wird. Jede Erweiterung nach oben hin zu größeren Querschnitten bedeutet
entweder Abstriche für den Wirkungsgrad der Anlage und für die Qualität des Erzeugnisses
oder die Notwendigkeit der Planung einer Neuanlage, die aber in den meisten Fällen
aufgrund der Kapazitätsauslastung nicht lohnend ist. Aus diesem Grunde ist man bisher
für noch größere Anstichmaße, z. B. 700 mm rund, auf Standgußblöcke angewiesen. Diese
Gußblöcke haben aber den Nachteil, daß sie eine schlechte Oberfläche aufweisen, die
dann zu entsprechenden Fehlern auf der Rohroberfläche führen und zum anderen muß dasjenige
Rohrende, das dem ehemaligen Blockkopf entspricht, abgeschnitten werden, da in diesem
Bereich sich die Verunreinigungen des Lunkers konzentriert haben. Außerdem ist es
schwierig für den Einzelguß eine reproduzierbare gleich hohe Qualität zu erzeugen,
so daß der Anteil der notwendigen Nacharbeit sehr hoch ist.
[0005] Selbst wenn es gelänge, im Zuge der Weiterentwicklung des Stranggusses zu größeren,
vorzugsweise runden Gießquerschnitten zu kommen, müßte man, um die gesamte Palette
der erforderlichen Rohrabmessung abdecken zu können, eine Vielzahl von verschiedenen
Querschnitten gießen. Das beeinträchtigt aber die Wirtschaftlichkeit des Stranggußverfahrens,
bei dem angestrebt wird, nur wenige Standardabmessungen mit hohen Sequenzen zu gießen,
um die teuren Umrüstzeiten so klein wie möglich zu halten.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem man einfach und
wirtschaftlich im Hinblick auf eine optimale Umformung passendes Halbzeug zur Herstellung
von warmgefertigten nahtlosen Rohren mit einem äußeren Durchmesser von mehr als 250
mm herstellen kann.
[0007] Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst.
[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen festgelegt.
[0009] Ein im Querschnitt kreiszylindrischer oder regulär prismatischer Ausgangsblock aus
stranggegossenem Ausgangsmaterial wird auf eine dem Werkstoff entsprechende Umformtemperatur,
z. B. in einem Tief- oder Drehherdofen erwärmt und nach dem Ziehen aus dem Ofen der
durch den Aufheizprozeß entstandene Zunder entfernt. Die Ziehtemperatur liegt je nach
Werkstoff in einem Bereich von 1200 bis 1300 Grad. Der entzunderte Block wird in eine
Matrize gestellt und mittels eines Preßstempels in Längsrichtung gestaucht. Damit
das Material gleichmäßig nach allen Seiten fließt, muß angestrebt werden, daß im Idealfall
die Achse des sich ausbildenden Druckkegels mit der Längsachse des Blockes zusammenfällt.
Damit dies annähernd erreicht wird, wird weiterbildend vorgeschlagen, vor Beginn der
Längsstauchung den Block in der Matrize zu zentrieren. Dies kann in vielfältiger Weise
geschehen, z. B. durch symmetrisch am Umfang der Matrize angeordnete Stützelemente,
die nach dem Hineinstellen des Blockes mechanisch oder hydraulisch konzentrisch zur
Mitte bewegt werden und so den Block zentrieren. Nach Beginn der Stauchung werden
diese Stützelemente wieder zurückgefahren. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
die Stauchung in Stufen durchzuführen. Dazu weist der Preßstempel und/oder der Matrizenboden
eine verstellbare Vertiefung auf, deren Umfang dem Umfang des Ausgangsblockes entspricht.
In der ersten Stufe wird im wesentlichen zuerst der mittlere Bereich gestaucht und
die Aussparung in einer zweiten Stufe nachgedrückt. Unabhängig davon, welches Verfahren
zum Zentrieren angewandt wird und welcher Querschnitt der Ausgangsblock aufweist,
es gilt immer die Bedingung, daß der Ausgangsquerschnitt F
o kleiner ist als der Querschnitt F₁ nach dem Stauchen und die Länge 1₁ des gestauchten
Blockes kleiner ist als die Länge 1
o des Ausgangsblockes. Damit das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich ist, muß
ein möglichst großes Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Ausgangsblockes angestrebt
werden, wobei der Durchmesser d
o bei zum Beispiel polygonalem Querschnitt dem flächengleichen kreisrunden Querschnitt
entspricht. Als unterste Grenze wird ein Verhältnis von 3 angesehen und ein Verhältnis
von 10 angestrebt. Im gleichen Sinn der Wirtschaftlichkeit erfolgt die Längsstauchung
zusammen mit dem anschließenden Lochen und Walzen in einer Hitze. Als Unterstützung
für das Lochen und Schrägwalzen wird beim Längsstauchen am Fuß und/oder Kopfende ein
Zentrierkonus angestaucht. Die Längsstauchung selbst kann entweder nur kopf- oder
nur fußseitig oder gleichzeitig kopf- und fußseitig durch zentrisch aufeinanderfahrende
Preßstempel erfolgen. Sowohl der Ausgangsblock als auch der gestauchte Block können
bis 3 % konisch sein.
[0010] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die positiven Eigenschaften
des Stranggusses, wie gleichmäßiges Gefüge über die Stranglänge, guter Reinheitsgrad
und eine gute Oberfläche auch für die Herstellung von Halbzeug mit größerem Querschnittsformat
genutzt werden kann. Dabei wird noch der Effekt mit ausgenutzt, daß die für den Strangguß
typische Lockerungszone in der Mitte durch das Längsstauchen verdichtet und ein Teil
der ungünstigen dendritischen Gußstruktur umgewandelt wird. Dies führt zu einer erheblichen
Verbesserung besonders der Innenoberfläche der danach warmgewalzten Rohre.
[0011] Das Verfahren eröffnet die Möglichkeit mit z. B. nur zwei Standardabmessungen als
Ausgangsblöcke eine Vielzahl der benötigten Halbzeugabmessungen für die verschiedensten
Rohrabmessungen herzustellen. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren auf einen Rundstranggußblock
anwendbar, es ist aber ebenso von Vorteil für einen Standgußblock mit einem runden
oder polygonalen Querschnitt. Dabei würde im Falle von wassergedeckelten Blöcken der
Lunker beim Längsstauchen verschweißen.
[0012] Die Stauchung der Blöcke kann in einer üblichen Presse erfolgen, so daß keine zusätzliche
Investition für die Einführung des Verfahrens erforderlich ist. Die anschließende
Lochung des gestauchten Blockes kann in Abhängigkeit vom Werkstoff und der Abmessung
in gleicher Hitze in der Lochpresse durch einen Kombinationsstempel, der zum Stauchen
und Lochen geeignet ist, erfolgen oder im Schrägwalzwerk. Das weitere Auswalzen des
Hohlblockes zum fertigen Rohr erfolgt in einem entsprechenden Walzwerk z. B. Pilgerwalzwerk.
1. Verfahren zum Herstellen von Halbzeug durch freies Stauchen ausgehend von einem Block
mit einer Querschnittsfläche F
o und einer Länge l
o, wobei das Verhältnis von Länge zu Querschnittserstreckung größer eins ist, bei dem
der Block nach Erwärmung auf eine auf den Werkstoff abgestimmte Umformtemperatur mittels
Umformwerkzeugen warm auf einen Querschnitt F₁ und eine Länge l₁ gestaucht wird, wobei
gilt, daß F₁ größer F
o und l₁ kleiner l
o ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Herstellung von warmgefertigten nahtlosen Rohren mit einem äußeren Durchmesser
von mehr als 250 mm
- ein gerade kreiszylindrischer stranggegossener Ausgangsblock mit einem Verhältnis
von Länge lo zu Durchmesser Do von mindestens 3 in bekannter Weise erwärmt,
- der durch den Aufheizprozeß entstandend Zunder entfernt,
- vor Beginn der Stauchung der Ausgangsblock im aufnehmenden Umformwerkzeug zentriert,
- zusammen mit der Längsstauchung im Block am Fuß- und/oder Kopfende ein Zentrierkonus
für das anschließende Lochen und Schrägwalzen angeformt wird und
- die zweistufige Längsstauchung zusammen mit dem anschließenden Lochen und Walzen
in einer Hitze erfolgt, wobei in der ersten Stufe im wesentlichen der mittlere Bereich
und in der zweiten Stufe ein oder beide Endbereiche des Ausgangsblockes nachgestaucht
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgangsblock auf einen Block mit einem kreiszylindrischen Querschnitt gestaucht
wird.
3. Verfahren nach den Anspüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl der Ausgangsblock als auch der gestauchte Block eine Konizität bis 3 %
aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsstauchung kopfseitig und/oder fußseitig erfolgt.
1. A process for producing semi-finished product by free upsetting, starting from a block
having a cross-sectional surface F
o and a length l
o, the ratio of length to cross-sectional extent being greater than one, in which the
block, after heating to a deformation temperature suited to the material, is hot-upset
by means of forming tools to a cross-section F₁ and a length l₁, with F₁ being greater
than F
o and l₁ being less than l
o,
characterised in that
for the production of hot-worked seamless pipes having an external diameter of more
than 250 mm
- a straight, circular-cylindrical, continuously-cast starting block having a ratio
of length lo to diameter Do of at least 3 is heated in known manner,
- the scale produced owing to the heating process is removed,
- before the start of upsetting, the starting block is centred in the receiving forming
tool,
- together with the longitudinal upsetting, a centring cone for the subsequent piercing
and cross-rolling is formed in the block at the foot and/or head end, and
- the two-stage longitudinal upsetting together with the subsequent piercing and rolling,
takes place in one heat, with essentially the middle region being restruck in the
first stage and one or both end regions of the starting block being restruck in the
second stage.
2. A process according to Claim 1, characterised in that the starting block is upset
to form a block having a circular-cylindrical cross-section.
3. A process according to Claims 1 and 2, characterised in that both the starting block
and the upset block have a conicity of up to 3%.
4. A process according to Claim 1, characterised in that the longitudinal upsetting takes
place at the head end and/or foot end.
1. Procédé pour fabriquer des produits semi-finis par refoulement libre à partir d'un
bloc ayant une surface de section transversale F
o et une longueur l
o, le rapport de la longueur à l'extension de la section transversale étant supérieur
à un, dans lequel le bloc, après réchauffement à une température de déformation adaptée
à la matière, est refoulé à chaud à une section transversale F₁ et une longueur l₁
au moyen d'outils de déformation, F₁ étant plus grand que F
o et l₁ étant plus petit que l
o,
caractérisé en ce que, pour la fabrication de tubes sans soudure réalisés à chaud
ayant un diamètre externe supérieur à 250 mm :
- un bloc de départ rectiligne cylindrique circulaire, obtenu par coulée continue,
ayant un rapport de la longueur lo au diamètre Do d'au moins 3 est chauffé de façon connue,
- la calamine résultant du processus de chauffage est éliminée,
- avant le début du refoulement, le bloc initial est centré dans un outil de déformation
de réception,
- en même temps que le refoulement longitudinal, dans le bloc, à l'extrémité de pied
et/ou à l'extrémité de tête, un cône de centrage est formé pour le perçage et le laminage
par des cylindres obliques ultérieurs, et
- le refoulement longitudinal en deux étapes est effectué, en même temps que le perçage
et le laminage ultérieurs, dans une chaude ; dans la première étape, essentiellement
la zone centrale étant refoulée et, dans la seconde étape, une ou les deux zones d'extrémité
du bloc initial étant refoulées.
2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le bloc initial est refoulé en un bloc ayant une section transversale
cylindrique circulaire.
3. Procédé selon les revendications 1 et 2,
caractérisé en ce qu'aussi bien le bloc initial que le bloc refoulé présentent une
conicité jusqu'à 3%.
4. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le refoulement longitudinal est effectué du côté de tête et/ou
du côté de pied.