Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von nahtlosen Rohren

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus Metall, insbesondere Stahl, ausgehend von einem stabförmigen gewalzten oder stranggegossenen Block mit den Schritten:

• Erwärmen des Blockes auf Umformtemperatur,
• Lochen zu einem dickwandigen Hohlkörper mit Boden,
• Einführen der Dornstange in den dickwandigen Hohlkörper
• Strecken mittels Schrägwalzwerk,
• Ausstrecken mittels Stoßbank und in den gestreckten Hohlkörper eingeführter Dornstange,
• Aufweiten mittels eines Lösewalzwerkes,
• Ausziehen der Dornstange,
• Abtrennen des Bodenstückes,
• Nacherwärmen des Rohres auf Umformtemperatur,
• Fertigwalzen mittels eines Streckreduzierwalzwerkes.
  Dabei wird nach dem Einführen der Dornstange (4) in den dickwandigen Hohlkörper (2) der Boden (7) entfernt, danach erfolgt die Streckung und vor dem Ausstrecken auf der Stoßbank wird das zur Einführseite der Stoßbank offene Rohrende des gestreckten Hohlkörpers angekümpelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung nahtloser Rohre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Ein gattungsgemäßes Verfahren wird im Stahlrohr Handbuch (Vulkan-Verlag, Essen, 12. Auflage 1995, S.111-113) beschrieben.

[0003] Mit dem als Stoßbankverfahren bezeichneten Rohrherstellungsverfahren für nahtlose Rohre sind Rohre im Durchmesserbereich von etwa 17,2 bis 170 mm mit Wanddicken von etwa 2,0 bis 20 mm herstellbar. Die Rohrstoßbank erzeugt meist nur eine (große) Luppenabmessung, die in einem nachgeschalteten Streckreduzierwalzwerk auf die erforderlichen Rohrendabmessungen ausgewalzt wird.

[0004] Als Ausgangsmaterial werden gewalzte oder stranggegossene Knüppel eingesetzt. Nach Erwärmen auf Umformtemperatur werden die Knüppel in eine Lochpresse eingelegt und in Längsrichtung durch einen Lochdom in einen dickwandigen Hohlkörper mit Boden umgeformt.

[0005] Das Prinzip der Rohrstoßbank beruht darauf, dass der Hohlkörper über eine darin eingeführte Dornstange in die nachfolgenden Vor- und Fertigwalzgerüste hinein gestoßen und mit der Dornstange als Innenwerkzeug hindurch geführt wird.

[0006] In einem sich nach dem Lochen anschließenden Streck-/Schrägwalzwerk (Elongator) wird der Hohlblock über eine Dornstange auf das etwa 1,8-fache seiner Länge gestreckt. In der gleichen Wärme wird der Hohlblock anschließend auf der Stoßbank über eine Dornstange als Innenwerkzeug unter 10- bis 15-facher Verlängerung zum Rohr ausgestreckt.

[0007] Nach dem Streckvorgang durchläuft das auf die Dornstange aufgewalzte Rohr ein Lösewalzwerk, so dass die Dornstange ausgezogen werden kann. Anschließend werden durch eine Warmsäge das Bodenstück sowie das Rohrende abgetrennt. In einem nachgeschalteten Streckreduzierwalzwerk wird das auf Umformtemperatur nachgewärmte Rohr dann auf seine Fertigabmessung ausgewalzt.

[0008] Nachteilig bei diesem nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist, dass der dicke Boden des Hohlkörpers sich beim Hineinstoßen durch die Walzen des Schrägwalzwerkes radial etwas verdickt, was sich in den nachfolgenden Walzschritten störend auswirkt und zu Oberflächenungänzen führt. Zusammen mit dem Bodenstück muss dieser Bereich des Rohrendes nach dem Ausstrecken auf der Stoßbank abgetrennt werden, was zu einem hohen Ausbringensverlust führt.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit dem in einfacher und kostengünstiger Weise das Ausbringen und die Qualität verbessert werden kann.

[0010] Diese Aufgabe wird nach dem Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

[0011] Nach der Lehre der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren verwendet, bei dem das Bodenstück des Hohlblockes vor dem Strecken entfernt wird, wodurch die beschriebenen Nachteile beim Walzen vermieden werden und eine Ausbringensverbesserung erreicht wird.

[0012] Erfindungsgemäß wird das bekannte Stoßbankverfahren dahingehend modifiziert, dass nach dem Einführen der Dornstange in den dickwandigen Hohlkörper der Boden entfernt wird und danach die Streckung erfolgt und vor dem Ausstrecken auf der Stoßbank das einführseitig offene Ende des gestreckten Hohlkörpers angekümpelt wird.

[0013] Der Vorteil hierbei ist, dass durch das Fehlen des dickwandigen Bodens Oberflächenungänzen beim Strecken und Ausstrecken vermieden werden, wodurch eine deutliche Qualitätsverbesserung erreicht werden kann.

[0014] Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass nur noch das relativ dünnwandige angekümpelte Rohrende abgetrennt werden muss, womit ebenfalls eine deutliche Ausbringensverbesserung erreicht wird.

[0015] Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann das Durchstoßen des Hohlkörperbodens dadurch erreicht werden, dass die für das Durchstoßen des Hohlkörpers verwendete Dornstange an eine in Längsrichtung der Dornstange wirkende axiale Verschiebevorrichtung angeschlossen ist. Vorteilhaft kann dies beispielsweise eine hydraulisch wirkende Kolben-Zylindereinheit sein.

[0016] Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann das Durchstoßen des Bodens vor dem Streckvorgang oder alternativ unmittelbar zu Beginn des Sreckvorganges bei Eingriff der Arbeitskaliber erfolgen.

[0017] Beim Durchstoßen des Bodens vor dem Streckvorgang, wird vor dem Durchstoßen der Hohlkörper mit einer Fixiervorrichtung gegen axiales Verschieben gesichert. Vorteilhaft kann dies ein in Walzlinie ein- und ausschwenkbares Widerlager sein. Das Widerlager besteht vorzugsweise aus einer Ringscheibe, wobei der Boden des Hohlkörpers an der Stirnfläche der Ringscheibe zur Anlage kommt. Der Innendurchmesser der Ringscheibe ist so groß, dass die Dornstange beim Durchstoßen des Hohlkörperbodens durch die Ringscheibe hindurch treten kann.

[0018] Nach einem weiteren Merkmal weist der Kopfbereich der Dornstange eine zum Durchstoßen des Bodens geeignete spitzkegelige Geometrie auf. Vorteilhaft kann zur Standzeiterhöhung der Kopfbereich auch oberflächengehärtet sein.

[0019] Erfindungsgemäß können Dornstange und Kopfbereich auswechselbar miteinander verbunden sein, womit bei einer notwendigen Instandsetzung des Kopfbereiches die Kosten für Transport und Lagerung gering gehalten werden können.

[0020] Nach dem Streckvorgang wird für das Ausstrecken in den gestreckten Hohlkörper eine Dornstange eingeführt. Um das Einschieben des Hohlkörpers in die ersten Ringkaliber der Stoßbank zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß das zur Einführseite der Stoßbank offene Rohrende des Hohlkörpers durch Ankümpeln teilweise wieder verschlossen, so dass die Dornstange nach dem Einführen in den Hohlkörper an dem Kümpelkragen zur Anlage kommt. Der Kümpelkragen muss dabei so dimensioniert sein, dass die zum Einschieben in die Stoßbank und die zum Durchstoßen der ersten Ringkaliber erforderliche Axialkraft über die Dornstange auf den Hohlkörper übertragen werden kann.

[0021] Wird alternativ das Durchstoßen des Bodens zu Beginn des Streckvorganges vorgesehen, muss bei Eingriff der Arbeitskaliber am Boden des einführseitigen Rohrendes die Dornstange mit einer höheren Axialgeschwindigkeit bewegt werden, als es der Rohraustritts-Geschwindigkeit aus dem Walzwerk entspricht. Vorteilhaft kann dies durch eine entsprechende Auslegung der axialen Verschiebevorrichtung geschehen.

[0022] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von einem in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

[0023] In der einzigen Figur ist der Verfahrensschritt des Hohlkörperlochens und das Einschieben in das Schrägwalzwerk 1 dargestellt.

[0024] Der zuvor in einer Lochpresse hergestellte Hohlkörper 2 mit Boden 7 liegt mit der Stirnfläche an einer in die Walzlinie eingeschwenkten Ringscheibe 3 als axiales Widerlager an. Die Dornstange 4 ist erfindungsgemäß mit einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 5 verbunden.

[0025] Durch Betätigen der Kolben-Zylindereinheit 5 wird die Dornstange 4 mitsamt dem spitzkegeligen Kopfbereich 6 in Richtung Schrägwalzwerk 1 axial verschoben. Bei dieser Axialverschiebung durchstößt der spitzkegelige Kopfbereich 6 den Boden 7 des Hohlkörpers 2 und durchtritt die Ringscheibe 3.

[0026] Beim Durchstoßen kommt es zur Bildung einer axialen Klemmstelle zwischen Durchtrittsbereich des Hohlkörpers 2 und der Dornstange 4. Diese Klemmstelle ist notwendig, um das Einführen des jetzt durchstoßenen Hohlkörpers in den Walzspalt der Arbeitswalzen des Schrägwalzwerkes zu ermöglichen.

[0027] Nach dem Wegschwenken der Ringscheibe 3 aus der Walzlinie des Schrägwalzwerkes 1 wird über die Kolben-Zylindereinheit 5 der durchstoßene Hohlkörper 2 mit der damit kraftschlüssig verbundenen Dornstange 4 in das Schrägwalzwerk 1 eingeschoben und auf der Dornstange 4 als Innenwerkzeug ausgewalzt.

[0028] Nach dem Strecken wird mittels der Kolben-Zylindereinheit 5 die Dornstange 4 in die Ausgangsposition zurückgefahren, um einen neuen dickwandigen Hohlkörper aufnehmen zu können.

Bezugszeichenliste

[0029] 

Nr.	Bezeichnung
1	Schrägwalzwerk
2	dickwandiger Hohlkörper
3	Fixiervorrichtung
4	Dornstange
5	Kolben-Zylindereinheit
6	Kopfbereich der Dornstange
7	Boden (dickwandiger Hohlkörper)

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus Metall, insbesondere Stahl, ausgehend von einem stabförmigen gewalzten oder stranggegossenen Block mit den Schritten:

- Erwärmen des Blockes auf Umformtemperatur,

- Lochen zu einem dickwandigen Hohlkörper mit Boden,

- Einführen der Dornstange in den dickwandigen Hohlkörper

- Strecken mittels Schrägwalzwerk,

- Ausstrecken mittels Stoßbank und in den gestreckten Hohlkörper eingeführter Dornstange,

- Aufweiten mittels eines Läsewalzwerkes,

- Ausziehen der Dornstange,

- Abtrennen des Bodenstückes,

- Nacherwärmen des Rohres auf Umformtemperatur,

- Fertigwalzen mittels eines Streckreduzierwalzwerkes,

dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Einführen der Dornstange (4) in den dickwandigen Hohlkörper (2) der Boden (7) entfernt wird und danach die Streckung erfolgt und vor dem Ausstrecken auf der Stoßbank das zur Einführseite der Stoßbank offene Rohrende des gestreckten Hohlkörpers angekümpelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (7) des dickwandigen Hohlkörpers (2) vor dem Streckvorgang entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (7) des dickwandigen Hohlkörpers (2) von der Dornstange (4) durchstoßen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass zu Beginn des Streckvorganges, unmittelbar bei Eingriff der Arbeitskaliber in das Rohrende, der Boden (7) des dickwandigen Hohlkörpers (2) von der Domstange (4) durchstoßen wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
bestehend aus,

- Ofen,

- Lochpresse und Lochdorn,

- Schrägwalzwerk und Dornstange,

- Stoßbank und fliegender Dornstange,

- Lösewalzwerk,

- Ausziehvorrichtung,

- Säge,

- Ofen,

- Streckreduzierwalzwerk

dadurch gekennzeichnet,
dass die für das Strecken verwendete Dornstange (4) an ihrem rückwärtigen Ende mit einer axial wirkenden Verschiebevorrichtung verbunden ist und im Bereich vor dem Schrägwalzwerk eine in die Walzlinie ein- und ausschwenkbare Fixiervorrichtung (3) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verschiebevorrichtung eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit (5) ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kopfbereich (6) der Dornstange (4) als Spitzkegel ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kopfbereich (6) auswechselbar mit der Dornstange (4) verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fixiervorrichtung (3) eine Ringscheibe ist, wobei der Innendurchmesser der Ringscheibe (3) mindestens dem Außendurchmesser des Kopfbereiches (6) der Dornstange (4) entspricht.

Zeichnung