PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69318520T2 24.12.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0601932
Titel Verfahren zum Verlängern von Metallrohren mittels eines Rohrwalzwerkes mit Dorn
Anmelder Sumitomo Metal Industries, Ltd., Osaka, JP
Erfinder Hayashi, Chihiro, Takarazuka-shi, Hyogo-ken, JP
Vertreter Haft, von Puttkamer, Berngruber, Czybulka, 81669 München
DE-Aktenzeichen 69318520
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.12.1993
EP-Aktenzeichen 934029729
EP-Offenlegungsdatum 15.06.1994
EP date of grant 13.05.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.12.1998
IPC-Hauptklasse B21B 17/04
IPC-Nebenklasse B21B 37/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein verlängerungsverfahren, bei dem ein Walzwerk mit Dorn zur Herstellung von Metallrohren, insbesondere nahtlosen Metallrohren, verwendet wird. Die folgende Beschreibung ist auf ein nahtloses Metallrohr als typisches Beispiel eines "Metallrohres" gerichtet.

Die Herstellungsstufen eines nahtlosen Metallrohres nach dem Stand der Technik werden zuerst nachstehend beschrieben.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weisen die nach dem Stand der Technik im allgemeinen verwendeten Einrichtungen einen Drehherdofen A, ein Lochwalzwerk (Mannesmann-Dorn) B, eine Verlängerungseinrichtung (Walzwerk mit Dorn) C, einen Wärmofen D und ein Reduzierwalzwerk (Streckreduziereinrichtung) E auf.

Ein runder Stahlknüppel 1, der aus dem Ofen A austritt, wird zuerst mit der Mannesmann-Dorn B gelocht. Das so gewalzte hohle Walzgut 2, das ziemlich kurz und dickwanding ist, wird dem Walzwerk C mit Dorn zugeführt, in dem das hohle Waizgut mit eingeführter Dornstange 3 kontinuierlich zwischen zwei Nutwalzen 4 gewalzt wird, um dessen Wandstärke zu reduzieren, während seine Länge verlängert wird, um eine hohle Hülse 5 zu bilden.

Da die Temperatur der hohlen Hülse 5 während des Walzvorgangs abnimmt, wird die Hülse in dem Wärmofen D erneut erwärmt, bevor sie dem Reduzierwalzwerk (Streckreduziereinrichtung) E zugeführt wird, wo ihr Außendurchmesser auf eine vorgegebene Endabmessung mit Walzen 6 reduziert wird.

Der Vorgang mit dem Walzwerk C mit Dorn beim Verlängerungsschritt dieses Herstellungsverfahrens wird nachstehend näher beschrieben.

Das Walzwerk C mit Dorn ist ein Walzwerk, bei dem das hohle Stück 2, das mit dem Mannesmann-Dorn B durchbohrt worden ist und in das die Dornstange 3 eingeführt worden ist, einem Verlängerungsvorgang unterworfen wird.

Das Walzwerk besteht im allgemeinen aus sechs bis acht Gerüsten, die gegenüber der Horizontalen jeweils um 45º geneigt sind und die gegenüber einander um 90º versetzt sind; diese "X"-Walzwerkstruktur ist im Stand der Technik üblich. Das hohle Walzgut 2 tritt durch alle Gerüste des Walzwerks C mit Dorn hindurch, wobei seine Länge maximal um einen Faktor von etwa 4 verlängert wird.

Der frühe Typ des Walzwerks mit Dorn war ein vollständig schwimmendes" Dornwalzwerk, das, wie oben erwähnt, zum kontinuierlichen Walzen eines hohlen Walzgutes 2 mit Nutwalzen 4 verwendet wurde, und zwar mit einer in das hohle Walzgut eingeführten Dornstange 3. In der Zeit von 1977 bis 1978 wurde ein Walzwerk mit gehaltenen" (auch als "eingespannter" bekannt) Dorn entwickelt und vertrieben. Dieser neuer Typ von Walzwerk mit Dorn, das eine größere Leistung und Qualität erreichen kann, wurde bei Anlagen in vielen Ländern der Welt eingeführt, um nahtlose Stahlrohre mit kleinem und mittlerem Durchmesser herzustellen.

In dem Walzwerk mit gehaltenem Dorn hält der Dornstabhalter C-1 den Dornstab 3 bis zum Ende des Walzens an seinem hinteren Ende. Entsprechend der Art und Weise, mit der der Dornstab 3 nach dem Ende des Walzens gehandhabt wird, wird das Walzwerk mit gehaltenem Dorn als halbschwimmender Typ klassifiziert, bei dem die Dornstange 3 gleichzeitig mit dem Ende des Walzens freigegeben wird, oder als voll zurückgezogener Typ, bei dem die Dornstange 3 gleichzeitig mit dem Ende des Walzens zurückgezogen wird. Der halbschwimmende Typ ist bei der Herstellung von nahtlosen Stahlrohren mit kleinem Durchmesser üblich, während der voll zurückgezogene Typ bei der Herstellung von nahtlosen Stahlrohren mit mittlerem oder großem Durchmesser üblich ist.

Bei dem voll zurückgezogenem Typ ist der Auszieher C-3 mit dem Auslaufende des Walzwerks C mit Dorn verbunden, so dass, während der Walzvorgang in dem Walzwerk C-2 mit Dorn erfolgt, die hohle Hülse 5 abgezogen oder aus dem Walzwerk C-2 mit Dorn mit dem Auszieher C-3 herausgezogen wird. Falls die Temperatur des Rohrmaterials, das am Auslaufende des Dornwalzwerks C-2 austritt, ausreichend hoch ist, ist der Wärmofen D nicht notwendig.

Damit wird bei einem Walzwerk mit gehaltenem Dorn, ob vom voll zurückgezogenem Typ oder halb schwimmenden Typ, die Dornstange von ihrem hinteren Ende während des Walzens gehalten und/oder eingespannt. Die verlängerte hohle Hülse ist damit von solcher Natur, dass sie leicht von der Dornstange trennbar ist, wobei ein geschlossenes Walzenkaliber angewendet werden kann, das ein entsprechend erhöhtes Ausmaß der Rundbeit aufweist und zu einer spürbaren Verbesserung der Umfangsgleichmäßigkeit der Wandstärke des Rohres beiträgt.

Bei einem früheren Walzwerk mit vollständig schwimmendem Dorn variiert ständig die Richtung der Reibungskraft, die auf die innere Oberfläche des Rohres einwirkt, während des Übergangszustandes, d.h., wenn das vordere Ende des Rohres von den Walzen ergriffen wird oder wenn das hintere Ende des Rohres das Walzwerk verläßt. Es wird behauptet, dass als Ergebnis eine Druckkraft zwischen den Gerüsten wirkt, die ein unerwünschtes Phänomen verursacht, das "Bauchbildung" genannt wird. Dieses "Bauchbildungs"-Problem wurde durch das neue Walzwerk mit gehaltenem Dorn erfolgreich gelöst, da es eine Reibungskraft ermöglicht, die innere Oberfläche der Hülse zu jeder Zeit in einer konstanten Richtung zu halten.

Die Verwendung des Walzwerks mit gehaltenem Dorn ist damit eine Lösung des "Bauchbildungs"-Problems geworden. Sämtliche Typen von Dornwalzwerken, die heutzutage verwendet werden, weisen jedoch das größere Problem auf, dass es notwendig ist, eine sehr große Anzahl von Dornstangen vorrätig zu halten.

Genauer gesagt, bei Dornwalzwerken, ob vom vollständig schwimmendem Typ, halb schwimmendem Typ oder voll gehaltenem Typ, ist es allgemeine Praxis, die Wandstärke des Rohres durch Änderung des Durchmessers der Dornstange einzustellen, während die Walzenöffnung oder der Spalt zwischen der oberen und der unteren Nut-Walze auf einern konstanten Niveau gehalten wird. Da die Walzenöffnung nicht geändert werden kann, um die Wandstärke wie im Falle des Walzens von Platten oder Bändern einzustellen, muss eine sehr große Anzahl von Dornstangen vorrätig gehalten werden, um hohle Hülsen mit unterschiedlichem Außendurchmesser über einen weiten Bereich der Wandstärke (einschließlich Rohre mit schwerer und leichter Wand) zu walzen.

Der Grund, warum Wandstärkeänderungen mit einem Dornwalzwerk durch Einstellung der Walzenöffnung nicht durchgeführt werden können, ist folgender.

Die Form der Dornstange ist ein echter Kreis, während die Form eines Walzenkalibers elliptisch ist. Der Raum zwischen dem Walzenkaliber und der Dornstange ist damit natürlich in umfangsrichtung nicht gleichmäßig. Als Ergebnis nimmt die Wandstärke in einer Position zu, die ungefähr 30º bis 45º gegenüber der ovalen Richtung des Walzenkalibers geneigt ist, d.h., in einer Position an dem Punkt der Wandstärkentrennung, an dem die innere Oberfläche der Hülse die Dornstange verläßt, so dass die Urnfangsbreite des Walzenkahbers an der Nutseite zu und an der Flanschseite abnimmt, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Vorsprüngen, die sich an der Innenoberfläche des Rohres an der Flanschseite bilden, zunimmt. Ein typisches Beispiel dieses Phänomens ist in Fig. 2 gezeigt. Offensichtlich ist die Rohrwand 10 mit vier inneren vorsprüngen 12 versehen, die sowohl gegenüber der horizontalen wie der ovalen Achse symmetrisch sind.

Dieses Problem, das allgemein als "Viertel-Vorsprünge" bezeichnet wird, ist Dornwalzwerken inhärent und kann durch eine geeignete Kaliberausbildung eliminiert werden. Wenn man jedoch versucht, die Wandstärke durch Herabsetzung der Walzenöffnung zu ändern, wenn Dornstangen des gleichen Durchmessers verwendet werden, treten die Vorsprünge an der Innenfläche der Hülse weiterhin auf, bis die Geometrie des Rohres zum größten Teil zerstört ist.

Die heute allgemein angewandte Praxis, um die Wandstärke der hohlen Hülse mit einem Dornwalzwerk zu ändern, ist daher die Änderung des Durchmessers der Dornstange, während die Walzenöffnung konstant gehalten wird.

Dies erfordert die Verwendung einer großen Anzahl von Dornstangen, und es müssen soviel wie 5000 Dornstangen vorrätig gehalten werden, um nahtlose Stahlrohre mit kleinem Durchmesser mit einer Größe bis zu 17,78 cm (7 Zoll) herzustellen. Zum Walzen nahtloser Stahlrohre, die zwischen einer kleinen bis mittleren oder großen Größe (etwa 17,8 cm bis 40,6 cm) (etwa 5-16 Zoll) liegen, müssen 10.000 Dornstangen zur Verfügung stehen. Damit wird ein sehr großes automatisiertes Lager notwendig, nur um die Dornstangen bereitzuhalten, und dies erhöht nicht nur die Anfangsinvestition, sondern auch die Betriebskosten für die Reparatur und Wartung der Dornstangen.

Die Dokumente FR-A-2,366,071 und GB-A-2,089,702 offenbaren Apparate zur Verlängerung eines Metallrohres mit einem Walzwerk mit Dorn, bei dem ein hohles Walzgut mit eingeführter, sich verjüngender Dornstange init einer Serie von Walzgerüsten gewalzt wird, während sich die Länge des hohlen Walzgutes verlängert, um eine hohle Hülse zu ergeben, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit der Walzenstange in das Walzwerk gesteuert wird.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von hohlen Hülsen einer Vielzahl von Größen mit unterschiedlichen Wandstärken unter Verwendung einer einzigen Dornstange zu ermöglichen.

Die vorliegenden Erfinder führten verschiedene Untersuchungen durch, um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen. Als Ergebnis kamen sie auf die Idee, die geraden Dornstangen unterschiedlichen Durchmessers durch Dornstangen mit linearer oder gekrümmter Verjüngung zu ersetzen, welche durch kontinuierliche Änderungen des Durchmessers in Längsrichtung charakterisiert sind.

Genauer gesagt, eine konstante Walzenöffnung vorausgesetzt, wird eine Dornstange, die den notwendigen Außendurchmesser aufweist, um die gewünschte Wandstärke zu erreichen, durch eine sich verjüngende Dornstange ersetzt, die den Außendurchmesser in einem bestimmten Abschnitt aufweist, und der Vorgang der Verlängerung wird in einer vorgegebenen Position für den Außendurchmesser aufhören gelassena Zu diesem Zweck wird die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange in geeigneter Weise gesteuert, so dass der Außendurchmesser am Auslaufende des letzten Gerüsts der gewünschten Dimension zu dem Zeitpunkt entspricht, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse in das letzte Gerüst eintritta

Die vorlegenden Erfinder lernten damit, dass, wenn die vorstehend beschriebenen Maßnahmen angewendet werden, hohle Hülsen verschiedener Wandstärken unter Verwendung des gleichen sich verjüngenden Dorns hergestellt werden können.

Die vorliegende Erfindung kam auf der Basis dieser Feststellung zustande.

Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Verlängerung eines Metallrohres zur Verfügung, wie sie in den Ansprüchen 1 und 3 definiert sind.

Die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange kann in einer oder zwei Weisen gesteuert werden, die im Anspruch 1 bzw. 3 definiert sind.

In welcher Art die Zufuhrgeschwindigkeit auch gesteuert wird, wird es für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorgezogen, die Umlaufgeschwindigkeit der Rollen jedes Gerüstes zu steuern und fein abzustimmen, um eine konstante Volumengeschwindigkeit entsprechend der Änderung der Querschnittsfläche der hohlen Hülse in jedem Gerüst zu erreichen

Fig. 1 ist ein Fließbild, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung nahtloser Stahlrohre zeigt;

Fig. 2 ist eine Skizze, die ein charakteristisches Profil der Innenoberfläche eines nahtlosen Rohres zeigt, wobei dessen fehlende Gleichmäßigkeit deutlich ist, wenn man versucht, die Wandstärke des Rohres mit einer Nutwalze zu ändern, die in ein Dornwalzwerk eingepasst ist;

Fig. 3 ist eine Skizze, die ein Beispiel der Betriebsweise der sich verjüngenden erfindungsgemäßen Dornstange zeigt, wobei die Dornstange während des Walzens zum Halten gebracht wird; und

Fig. 4 ist eine Skizze, die ein weiteres Beispiel der Betriebsweise der sich verjüngenden erfindungsgemäßen Dornstange zeigt, wobei die Dornstange während des Walzens in einem halb schwimmenden Zustand gehalten wird.

Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um alle vorstehenden Probleme, die beim Betrieb eines Walzwerks mit gehaltener Stange nach dem Stand der Technik auftreten, zu lösen. Nach der vorliegenden Erfindung wird eine sich längs verjüngende Dornstange verwendet und die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange wird gesteuert, um die Länge, durch die die Dornstange über das Auslaufende des letzten Endbearbeitungsgerüstes hinaussteht, zu kontrollieren, und zwar zu dem Zeitpunkt, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird. Falls erwünscht, kann die Walzenöffnung gesteuert werden.

Aufgrund dieser Maßnahmen stellt die vorliegende Erfindung sicher, dass hohle Hülsen mit einer Vielzahl von Größen mit unterschiedlichen Wandstärken unter Verwendung eines einzigen Dornstabes verlängert werden können.

Der Betriebsmechanismus der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Zunächst sollte erwähnt werden, dass nach der vorliegenden Erfindung Metallrohre, insbesondere nahtlose Stahlrohre entsprechend dem Verfahrensgrundschema hergestellt werden, das in Fig. 1 gezeigt ist, außer dass eine sich verjüngende Dornstange in dem Dornwalzwerk (Verlängerer) c verwendet wird. Wie bei einem herkömmlichen Walzwerk mit gehaltenem Dorn wird die sich verjüngende Dornstange (die auch in Fig. 3 und 4 mit "3" bezeichnet ist) gehalten und von hinten mit einem Stangenhalter c-1 eingespannt, welcher als ein Mechanismus zur Steuerung der Zufuhrgeschwindigkeit der sich verjüngenden Dornstange 3 dient. Diese Zufuhrgeschwindigkeit wird langsamer eingestellt als die Bewegungsgeschwindigkeit der hohlen Hülse 5 zu jeder Zeit der stetigen und Übergangszustände (die letzteren schließen die Zeit ein, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird und die Zeit, wenn das hintere Ende der gleichen hohlen Hülse das Walzwerk verläßt), so dass die Richtung der Reibungskraft, die zwischen der Innenoberfläche der hohlen Hülse und der Dornstange wirkt, immer konstant (unverändert) gehalten wird.

Nach der vorliegenden Erfindung kann die sich verjüngende Dornstange nach einer der folgenden Arten eingesetzt werden.

Die erste Art wird nachstehend anhand eines Walzwerks mit einem sich vollständig zurückziehenden Dorn anhand der Zeichnung beschrieben, das in Fig. 3 mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist. Die sich verjüngende Dornstange 3, die in das hohle Walzgut 5 eingeführt ist, wird mit einer Zufuhrgeschwindigkeit gehalten, die in der Weise gesteuert wird, dass, bis das vordere Ende der hohlen Hülse das letzte Gerüst 18 erreicht, die Dornstange von dem Auslaufende des letzte Gerüsts während der gesamten Zeit mit einer vorgegebenen Länge L vorsteht. In der anschließenden Periode, die mit dem Ergreifen des vorderen Endes der hohlen Hülse 5 durch die Walzen in dem letzten Gerüst 18 beginnt und die endet, wenn das hintere Ende derselben hohlen Hülse das letzte Gerüst 18 verläßt, wird die Zufuhr der Dornstange 3 beendet, wobei die vorstehende Länge L beibehalten wird. Mit anderen Worten, die Dornstange 3 wird so gehalten, dass sie über das Auslaufende des letzten Gerüsts um eine vorgegebene Länge L vorsteht, und zwar nicht nur zu dem Zeitpunkt, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen in dem letzten Gerüst ergriffen wird, sondern auch zu dem Zeitpunkt, wenn der Verlängerungsvorgang abgeschlossen ist. Die Wandstärke der hohlen Hülse 5 würde sonst allmählich abnehmen, wenn der Walzvorgang fortschreitet.

Bei der vorstehend beschriebenen ersten Art kann die Walzenöffnung, insbesondere die Öffnung der Walzen in dem letzten Gerüst 18 unveränderbar sein und damit die Wandstärke der hohlen Hülse auf irgendeinen Wert eingestellt werden, in dem der äußere Durchmesser der Dornstange gesteuert wird, nämlich die Position der Dornstange, wie sie durch die Länge L bestimmt wird, durch die sie über das letzte Gerüst vorsteht.

Nachdem der Verlängerungsvorgang abgeschlossen ist, wird die Dornstange 3 mit dem Dornstangenhalter C-1 zurückgezogen (vgl. Fig. 1).

Falls der Verlängerungsvorgang mit einer unveränderbaren Walzenöffnung durchgeführt wird, wie in Fig. 3 dargestellt, kann die sich verjüngende Dornstange durch eine mit Absatz versehene Dornstange ersetzt werden, und selbstverständlich kann die Dornstange so ausgeführt werden, dass sie innerhalb des Bereichs der Absatzlänge schwimmt. Diese Anordnung zum teilweisen Schwimmen stellt eine wirksame Maßnahme gegen Fressen dar.

Die so hinsichtlich der Wandstärke kontrollierte hohle Hülse 5 wird dann mit dem Auszieher C-3 abgezogen. Stattdessen kann sie ggf. von einem Maßwalzwerk oder einer Streckreduziereinrichtung E auf genaues Maß gebracht werden (vgl. Fig. 1)

Die zweite Art des Betriebs der sich verjüngenden Dornstange wird angewendet, wenn die Dornstange vom Anfang bis zum Ende des Verlängerungsvorgangs schwimmend gehalten wird.

Falls die sich verjüngende Dornstange 3 während des Verlängerungsvorgangs schwimmt, wird die Walzenöffnung, wie in Fig. 4 dargestellt, so gesteuert, dass die Wandstärke der hohlen Hülse 5 nicht abnimmt, wenn der Walzvorgang fortschreitet. Genauer gesagt, um eine gleichmäßige Wandstärke in Längsrichtung zu erzielen, werden die Walzenöffnungen aller Gerüste so gesteuert, dass sie gleichzeitig um ein ausreichendes Ausmaß zunehmen, um das Ausmaß der Verjüngung des sich verjüngenden Dorns 3 zu kompensieren. Gemäß Fig. 4 wird die ursprüngliche Walzenöffnung, die durch eine gestrichelte Linie a dargestellt ist, um das Ausmaß β geändert, die durch eine ausgezogene Linie b dargestellt ist, und diese Änderung wird für sämtliche Gerüste gleichzeitig durchgeführt.

Bei der zweiten Betriebsart wird die Zufuhrgeschwindigkeit der sich verjüngenden Dornstange vorzugsweise so eingestellt, dass sie niedriger ist als die Bewegungsgeschwindigkeit der hohlen Hülse 5 zu allen Zeiten während des Walzens.

Die so verlängerte hohle Hülse 5 weist die gewünschte Wandstärke auf, die durch die vorstehende Länge L und die Walzenöffnung jedes Gerüsts bestimmt wird (L ist die Länge, mit der die sich verjüngende Dornstange 3 über das Auslaufende des letzten Gerüsts zu dem Zeitpunkt vorsteht, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse 5 von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird) . Nach dem Ende des Verlängerungsvorgangs wird die Dornstange sofort mit dem Dornstangenhalter C-1, der in Fig. 1 gezeigt ist, zurückgezogen.

Bei der Stufe der Verlängerung der Hülse durch ein Dornwalzwerk ist die Qualität der Innenoberfläche der Hülsen im allgemeinen besser, wenn die Dornstange schwimmend gehalten wird, als wenn sie im Laufe des Walzens gestoppt wird. Falls man die Dornstange im Laufe des Walzens nicht stoppen will, wird die sich verjüngende Dornstange daher vorzugsweise auf die zweite Art, die gerade beschrieben wurde, gesteuert. Das heißt, der Verlängerungsvorgang wird durchgeführt, wenn die sich verjüngende Dornstange schwimmend gehalten wird, und ihre Zufuhrgeschwindigkeit wird in der Weise gesteuert, dass zu dem Zeitpunkt, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse durch die Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird, die Dornstange über das Auslaufende des letzten Gerüsts um einen vorgegebenen Betrag L vorsteht. Zur gleichen Zeit wird die Walzenöffnung aller Gerüste gleichzeitig vergrößert, um das Ausmaß der Verjüngung der sich verjüngenden Dornstange zu kompensieren, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Wandstärke in Längsrichtung der hohlen Hülse erzielt werden kann.

In Fig. 4 stellt die vorstehende Länge der sich verjüngenden Dornstange 3 nach Vervollständigung des Walzens dar, d.h., die vorstehende Länge der Dornstange 3 zu dem Zeitpunkt, wenn das hintere Ende der hohlen Hülse das letzte Gerüst verläßt.

Wenn eine gerade sich verjüngende Dornstange mit einer linearen Verjüngung δ auf einer Seite verwendet wird, kann eine gleichmäßig Wandstärkenverteilung in Längsrichtung erhalten werden, indem die Walzenöffnungen aller Gerüste gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von v x δ zunehmen, wobei Bezug genommen wird auf den Zeitpunkt, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen in dem letzten Gerüst ergriffen wird In der gerade vorstehend beschriebenen Formel bezeichnet v die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange.

In diesem Fall nimmt der Außendurchmesser der hohlen Hülse in Längsrichtung zu, jedoch ist die Änderung ausreichend klein, um einen vorgegebenen Außendurchmesser durch einen Maßauszieher C-3 in der nächsten Stufe einstellen zu können. Unnötig zu sagen, dass ein Maßauszieher C-3, der keine Dornstange in Kontakt mit der Innenoberfläche der hohlen Hülse aufweist, überhaupt kein Problem im Zusammenhang mit der Reduzierung des Außendurchmessers hat.

Wenn die Walzenöffnungen der Gerüste eingestellt werden, wird die Umlaufgeschwindigkeit der Walzen in jedem Gerüst wunschgemäß in der Weise angepaßt, dass eine konstante Volumengeschwindigkeit entsprechend der Änderung der Walzenöffnung erreicht wird, wodurch sichergestellt wird, dass weder eine Druckkraft noch eine Zugkraft auf die Gerüste ausgeübt wird.

Die vorstehende Beschreibung betrifft ein Steuerverfahren, durch das viele Größen von Wandstärken für hohle Hülsen gewährleistet werden, indem eine einzige sich verjüngende Dornstange verwendet wird, die in Vorwärtsrichtung des Walzvorgangs abnimmt. Es sei hier bemerkt, dass es auch möglich ist, eine sich umgekehrt verjüngende Dornstange zu verwenden, deren Außendurchmesser in Vorwärtsrichtung des Walzenvorgangs zunimmt, vorausgesetzt, dass gewisse Bedingung erfüllt sind. Dies macht jedoch das Einführen der Dornstange in das hohle Walzgut schwierig.

In manchen Fällen kann die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange in der Weise gesteuert werden, dass die Zufuhrgeschwindigkeit schneller eingestellt wird als die Geschwindigkeit der hohlen Hülse in beiden 0bergangszuständen (d.h., beim Ergreifen des vorderen Endes der hohlen Hülse durch die Walzen in dem letzten Gerüst und das Austreten des hinteren Endes der hohlen Hülse aus dem letzten Gerüst) sowie im stationären Zustand, und dennoch ist es möglich, die Richtung der Reibungskraft zwischen der Innenoberfläche der hohlen Hülse und der Dornstange konstant zu halten (in diesem Fall ist die Richtung der Reibungskraft umgekehrt) Dies ist jedoch keine wirtschaftlich vernünftige Lösung, da dadurch die Länge der Dornstange unvermeidbar zunimmt.

Während das erfindungsgemäße Verlängerungsverfahren vorstehend insbesondere im Zusammenhang mit einem herkömmlichen Zweiwalzendornwalzwerk beschrieben worden ist, versteht es sich, dass das Verfahren für alle Typen von Dornwalzwerken geeignet ist, einschließlich Dreiwalzen- und Vierwalzen- Walzwerken.

Die Verjüngung der nach der Erfindung verwendeten sich verjüngenden Dornstange kann entweder linear oder nicht linear sein. Es ist lediglich notwendig, das der Durchmesser der Dornstange allmählich zu dem Auslaufende des Dornwalzwerks abnimmt. Verglichen mit einer Dornstange mit nicht linearer Verjüngung ist eine sich linear verjüngende Dornstange einfacher zu handhaben und deshalb bevorzugt. Eine Verjüngung von etwa 1/1000 - 2/1000 an einer Seite ist ausreichend, und es wird durch die nachstehenden Beispiele klar, dass, wenn eine Verjüngung dieser Größenordnung für den Außendurchmesser der Dornstange vorgesehen wird, die Zahl der Dornstangen, die auf Lager gehalten werden müssen, um nahtlose Stahlrohre vieler Größen, die zwischen einem kleinen und einem großen Durchmesser liegen, herzustellen, drastisch auf weniger als ein Zehntel der Anzahl reduziert werden kann, die bisher notwendig gewesen ist.

Die vorliegende Erfindung ist in typischer Weise bei einem Walzwerk mit gehaltenem Dorn vom halb schwimmenden oder vollständig einziehenden Typ anwendbar. Wenn die vorliegende Erfindung jedoch bei einem frühen vollständig schwimmenden Typ angewendet wird, ist die Bauchbildung der Hülsen unvermeidbar und eine längere Dornstange notwendig. Es ist auch ziemlich schwierig, die Position der Dornstange zu steuern.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung, sind jedoch keineswegs einschränkend zu verstehen.

Beispiel 1

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in der in Fig. 3 dargestellten Weise umgesetzt.

Ein vollständig einziehendes Dornwalzwerk mit sechs Gerüsten (Gerüstabstand = 1200 mm, Walzendurchmesser bei jedem Gerüst = 600 mm), das mit einem Dornstangenhalter und einem Zweiwalzenauszieher ausgerüstet ist, wurde unter Verwendung einer sich gerade verjüngenden Dornstange mit einer linearen Verjüngung von 2 mm pro 1000 mm auf einer Seite betrieben. Ein hohles Walzgut aus Kohlenstoffstahl (JIS SSOC) mit einem Außendurchmesser von 185 mm und einer Wandstärke von 15 mm wurde zu einer hohlen Hülse verlängert, indem die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange derart gesteuert wurde, dass die Länge L, mit der die Dornstange über das Auslaufende des letzten, sechsten Gerüsts zu dem Zeitpunkt vorsteht, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird, in zehn Stufen in Intervallen von 500 mm geändert wurde. Der Außendurchmesser der hohlen Hülse wurde dann auf 155 mm mit einem Dreigerüstauszieher reduziert, wodurch wahlweise insgesamt zehn Produktgrößen der Wandstärke, einschließlich 8; 7,5; 7,0, ...; 4 und 3,5 mm erhalten wurden. Die Bewegungsgeschwindigkeit der hohlen Hülse, die in das erste Gerüst eintrat, betrug 1 m/sec.

Nach dem Beispiel 1 wurde die Dornstange mit einer kleineren Geschwindigkeit vorwärts bewegt als die Bewegungsgeschwindigkeit der hohlen Hülse, bis das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen in dem letzten oder sechsten Gerüst des Dornwalzwerks ergriffen wurde. Danach blieb die Dornstange in Ruhe, bis das hintere Ende der hohlen Hülse das letzte Gerüst verließ, wodurch der Verlängerungsprozess vervollständigt wird. Nach dem Ende des Walzvorgangs wurde die Dornstange zurückgezogen.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es wahrscheinlich, wenn die Zufuhr der Dornstange aufhört, dass ein Fressen durch die Reibung zwischen der Innenoberfläche der hohlen Hülse und der Außenoberfläche der Dornstange auftritt. Um dieses Problem zu vermeiden, wurde die Oberfläche der in dem Beispiel 1 verwendeten Dornstange nitriert, wodurch der Reibungskoeffizient mit der Innenoberfläche der Hülse reduziert wird.

Das Kalibrierungsschema nach dem Beispiel 1 wurde spezifisch an den dünnwandigen Abschnitt angepaßt, der am schwierigsten zu walzen ist. Der Walzvorgang war deshalb vollständig frei von Schwierigkeiten, die mit dem Metallfluß zusammenhängen, wie Pitting, Überfüllen und Verziehen.

Falls parallele Dornstangen wie nach dem Stand der Technik verwendet werden, würden soviel wie zehn Dornstangengrößen notwendig sein, da der Durchmesser für jede Verminderung der Wandstärke um 0,5 mm geändert werden müsste. Nach der Erfindung wurde nur eine einzige sich verjüngende Dornstange verwendet und dennoch konnten zehn Größen von hohlen Hülsen mit unterschiedlicher Wandstärke erfolgreich ohne Schwierigkeiten verlängert werden.

Beispiel 2

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in der in Fig. 4 dargestellten Weise umgesetzt.

Ein vollständig einziehendes Dornwalzwerk mit sechs Gerüsten mit der gleichen Spezifikation wie im Beispiel 1 wurde unter Verwendung einer sich gerade verjüngenden Dornstange mit einer linearen Verjüngung von 1 mm pro 1.000 mm auf einer Seite betrieben.

Mit dieser Dornstange, die in ein hohles Walzgut aus legiertem Stahl (13cr-Stahl) eingeführt wurde, das einen Außendurchmesser von 185 mm und eine Wandstärke von 15 mm aufwies, wurde das hohle Walzgut zu einer hohlen Hülse verlängert, während die Dornstange schwimmend gehalten wurde ("halbschwimmend", um genau zu sein) während sie von hinten gehalten wurde, so dass sie sich mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/sec gegenüber der Hülsengeschwindigkeit von 1 m/sec am Eintrittsende des ersten Gerüsts vorwärts bewegen konnte. Der Außendurchmesser der hohlen Hülse wurde durch einen Auszieher/Maßhalter mit drei Gerüsten auf 155 mm reduziert, wodurch insgesamt zehn Produktgrößen wahlweise erhalten wurden, einschließlich der Wandstärken von 8; 7,5; 7;...; 4 und 3,5 mm.

Bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang wurde die Zufuhrgeschwindigkeit der Dornstange derart gesteuert, dass die Länge, mit der die Dornstange über das Auslaufende des letzten Gerüsts zu dem Zeitpunkt vorstand, wenn das hintere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird, in aufeinanderfolgenden Schritten von 500 mm zunahm.

Auf der Basis des Zeitpunkts, bei dem das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wurde, wurden dann die Walzenöffnungen aller Gerüste gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/sec synchron mit der Dornstangenzufuhrgeschwindigkeit (v) von 0,5 m/sec um Beträge erhöht, um die Verjüngung der Dornstange zu beseitigen, wodurch eine gleichmäßige Wandstärke der hohlen Hülse in Längsrichtung erhalten wurde. Nach Beendigung des Walzvorgangs wurde die Dornstange zurückgezogen.

Da die Walzenöffnungen aller Gerüste gleichzeitig um eine konstante Geschwindigkeit während des Verlängerungsvorgangs vergrößert wurden, erhöhte sich allmählich der Außendurchmesser der hohlen Hülse, um eine Verjüngung zu ergeben. Bei einer Walzzeit von lediglich 10 Sekunden würde die Hülse jedoch lediglich etwa 10 mm ausbauchen, und eine derart geringe Differenz im Außendurchmesser könnte wirksam durch den Auszieher/Maßhalter im nächsten Schritt beseitigt werden, um ein Kalibrieren auf den gleichen Außendurchmesser zu erreichen.

Im Beispiel 2 wurde die Dornstange während des Verlängerungsvorgangs schwimmend gehalten, sodass selbst ein rostfreier Stahl, der eine inhärente Tendenz zum "Fressen" hat, ohne Auftreten von Problemen gewalzt werden konnte, wodurch hohle Hülsen mit sehr guten Eigenschaften hergestellt werden.

Die Verwendung der sich verjüngenden Dornstange im Beispiel 2 ermöglicht es auch zehn Größen hohler Hülsen mit unterschiedlirher Wandstärke zufriedenstellend zu verlängern.

Wenn viele Größen von Metallrohren mit einem Dornwalzwerk herstellt werden, ist es nach dem Stand der Technik notwendig gewesen, eine große Anzahl von Dornstangen unterschiedlichen Durchmessers zur Verfügung zu haben, welche wahlweise verwendet werden, wenn sich die Wandstärke der hohlen Hülse um 0,5 mm ändert. Mit dem verbesserten Verfahren zum Betrieb einer sich verjüngenden Dornstange nach der vorliegenden Erfindung reichen Durchmesseränderungen der Dornstangen mit einem größeren Abstand von 5 mm aus, wodurch die Anzahl der Dornstangen, die auf Lager gehalten werden müssen, drastisch auf ein Zehntel der bisher notwendigen Anzahl reduziert werden.

Demzufolge wird die Notwendigkeit eines automatisierten Lagers, das die große Zahl von Dornstangen aufnimmt, eliminiert. Damit können nicht nur die Anfangsinvestitionen deutlich reduziert werden, vielmehr wird auch die erforderliche Wartung der Dornstangen signifikant herabgesetzt, wodurch sich eine entsprechende Abnahme der laufenden Kosten ergibt. Die wirtschaftlichen Auswirkungen der vorliegenden Erfindung sind damit herausragend.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Verlängern eines Metallrohres mittels eines Walzwerks mit Dorn, bei dem ein hohles Walzgut mit eingeführtem, sich verjüngendem Dornstab in einer Serie von Walzgerüsten gewalzt wird, während die Länge des hohlen Walzgutes sich verlängert, um eine hohle Hülse zu erhalten, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabes in das Walzwerk gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabes im Hinblick auf die Zufuhrgeschwindigkeit des hohlen Walzgutes gesteuert wird, um die Länge zu steuern, mit der der Dornstab über das Auslaufende des letzten Gerüstes des Walzwerks mit Dorn zu einem Zeitpunkt vorsteht, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird, wodurch die Wandstärke der hohlen Hülse in Abhängigkeit von der besagten Länge des sich verjüngenden Dornstabes bestimmt wird, und dass das Walzen fortgesetzt wird, während die vorbestimmte Länge aufrechterhalten wird, indern die Zufuhr des Dornstabes beendet wird, um die Produktion hohler Hülsen in einer Vielzahl von Größen mit unterschiedlicher Wandstärke unter Verwendung eines einzigen Dornstabes zu ermöglichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabes so gesteuert wird, dass sie langsamer ist als die Fortbewegungsgeschwindigkeit der hohlen Hülse.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabes so gesteuert wird, dass die Zufuhr des Dornstabes zu dem Zeitpunkt aufhört, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird.

4. Verfahren zum Verlängern eines Metallrohres mittels eines Walzwerks mit Dorn, bei dem ein hohles Walzgut mit eingeführtem, sich verjüngendem Dornstab in einer Serie von Walzgerüsten gewalzt wird, während die Länge des hohlen Walzgutes sich verlängert, um eine hohle Hülse zu erhalten, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabes in das Walzwerk gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabs im Hinblick auf die Zufuhrgeschwindigkeit des hohlen Walzgutes kontrolliert wird, um die Länge zu steuern, mit der der Dornstab über das Auslaufende des letzten Gerüsts des Walzwerks mit Dorn zu einem Zeitpunkt vorsteht, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird, wodurch die Wandstärke der hohlen Hülse in Abhängigkeit von der besagten Länge des sich verjüngenden Dornstabes bestimmt wird, und dass eine einheitliche Wandstärke der hohlen Hülse in Längsrichtung sichergestellt wird, indem die Öffnung zwischen den Walzen jedes Gerüsts so gesteuert wird, dass das Ausmaß der Verjüngung des sich verjüngenden Dornstabes entsprechend der vorstehenden Länge des Dornstabes zu einem Zeitpunkt kompensiert wird, wenn das vordere Ende der hohlen Hülse von den Walzen des letzten Gerüsts ergriffen wird, um die Produktion hohler Hülsen in einer Vielzahl von Größen mit unterschiedlichen Wandstärken unter Verwendung eines einzigen Dornstabes zu ermöglichen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zufuhr des Dornstabes derart fortgesetzt wird, dass die Länge, mit der der Dornstab über das Auslaufende des letzten Gerüsts vorsteht, eine vorgegebene Länge zu dem Zeitpunkt einnimmt, wenn das hintere Ende der hohlen Hülse das letzte Gerüst verläßt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit des Dornstabes langsamer eingestellt wird, als die Fortbewegungsgeschwindigkeit der hohlen Hülse während der gesamten Zeit des Walzens.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, bei dem die umlaufgeschwindigkeit der Walzen jedes Gerüsts so gesteuert wird, dass eine konstante Volumengeschwindigkeit entsprechend der Änderung der Querschnittsfläche der hohlen Hülse in jedem Gerüst vorliegt.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com