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Dokumentenidentifikation DE19751205A1 27.05.1999
Titel Verfahren zum Schrägwalzen dünnwandiger Hohlkörper
Anmelder Mannesmann AG, 40213 Düsseldorf, DE
Erfinder Pietsch, Jürgen, Dr.-Ing., 41061 Mönchengladbach, DE
Vertreter P. Meissner und Kollegen, 14199 Berlin
DE-Anmeldedatum 13.11.1997
DE-Aktenzeichen 19751205
Offenlegungstag 27.05.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.05.1999
IPC-Hauptklasse B21B 19/06
IPC-Nebenklasse B21B 23/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden von Triangulationen und Verlusten an den hinteren Endteilen von insbesondere in Asselwalzstraßen gewalzten dünnwandigen Rohrluppen, deren Durchmesser und Wanddicke über eine in die Rohrluppe eingeführte axial verschiebbare Dornstange reduziert werden. Dabei wird die Längsgeschwindigkeit der Dornstange in Walzrichtung beim Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes auf etwa die Walzgutauslaufgeschwindigkeit erhöht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden von Triangulationen und Verlusten an den hinteren Endteilen von insbesondere in Asselwalzstraßen gewalzten dünnwandigen Rohrluppen, deren Durchmesser und Wanddicke über eine in die Rohrluppe eingeführte axial verschiebbare Dornstange reduziert werden.

Beim Schrägwalzen von Stahlrohren werden der Durchmesser und die Wanddicke der Rohrluppe bei einer Temperatur von etwa 1000°C reduziert. Die Reduktion wird beispielsweise in einem Assel-Schrägwalzwerk mit Walzen vorgenommen, die symmetrisch um die Rohrachse angeordnet sind, wobei ein innerer Dorn oder eine Dornstange in die Rohrluppe eingeführt wird. Während des Walzens fließt das Material hauptsächlich in Längsrichtung des Rohres, erhält aber aufgrund der Reduktionskräfte und der Walzgeometrie auch eine Tendenz zur Ausdehnung in Querrichtung, sobald es in die Reduktionszone kommt, wo die Wandreduktion in Aufweitung und Streckung umgesetzt wird. Die Aufteilung wird stark durch den einlaufenden Walzgutquerschnitt beeinflußt, der die Umfangsvergrößerung der Rohrluppe behindert. Die Ausdehnung der Rohrluppe in Querrichtung ist daher abhängig von der Wanddicke des Rohres. Am Ende der Luppe fällt diese Behinderung weg, die Umfangsvergrößerung nimmt dort zu.

Beim Walzen des hinteren Endteiles dünnwandiger Rohrluppen ab D/S ~ 10 kann die Ausdehnung der Luppe in Querrichtung und die damit einhergehende Vergrößerung des Rohrdurchmessers so groß werden, daß sich eine starke Triangulation ergibt und das trichterförmige Ende im Walzwerk steckenbleibt, wenn nicht Gegenmaßnahmen getroffen werden. Um dies zu vermeiden, wurden verschiedene Verfahren eingeführt.

Die EP 0 423 159 B1 löst das Problem durch eine Vorreduktion des Durchmessers und der Wanddicke des hinteren Endteiles der Rohrluppe unmittelbar vor dem Einlaufen in die Reduktionszone des Asselwalzgerüstes. Auf diese Weise lassen sich die trichterförmigen triangularen Aufweitungen des Rohrluppenendes weitgehend vermeiden, doch das Verfahren ist mit höherem technischen Aufwand verbunden; die Beherrschung der Vorreduktionseinrichtung ist technologisch anspruchsvoll. Bei D/S > 20 . . . 28 ist trotzdem wieder eine Endentriangulation zu verzeichnen, die Schwierigkeiten beim Luppenauslauf und beim Transport auf dem Rollgang bereitet.

Es wurde erkannt, daß die Ursache der Triangulation nicht nur der zunehmende Wegfall der stabilisierenden Wirkung des Hohlblockquerschnittes ist, sondern vor allem die Veränderung des Verhältnisses zwischen tangentialer und longitudinaler Umformung zugunsten der tangentialen Umformung, d. h. der Durchmesservergrößerung bzw. Aufweitung. Da der sich vergrößernde Luppenumfang zunehmend weniger Platz zwischen den Walzen findet, muß das Luppenmaterial zwangsläufig in die Walzenzwischenräume eintreten. Das kann so weit führen, daß die Drehbedingungen für die Luppe nicht mehr gewährleistet sind. Ursache der sinkenden longitudinalen Umformung und der abnehmenden Streckwirkung ist das Absinken der Längszugspannungen in der Luppe, weil der Umformwiderstand und damit die Rückhaltekraft im Einlauf abnehmen.

Ausgehend von den erkannten Zusammenhängen und den Nachteilen der bekannten Verfahren ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, das beim Elongieren bzw. Asselwalzen von dünnwandigen Rohrluppen entstehende Problem der verdickten Enden mit einfachen und wirksamen Mitteln zu lösen, um ein qualitativ hochwertiges Rohr ohne Endenverluste herstellen zu können.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, die Längsgeschwindigkeit der axial verschiebbaren Dornstange in Walzrichtung beim Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes auf etwa die Walzgutauslaufgeschwindigkeit zu erhöhen.

Es wurde erkannt, daß der Grund für die sinkende longitudinale Umformung und die abnehmende Streckwirkung das Absinken der Längszugspannungen in der Luppe ist, weil der Umformwiderstand und damit die Rückhaltekraft im Einlauf abnehmen. Die notwendige Längszugspannung soll erfindungsgemäß dadurch erhalten werden, daß die Dornstangengeschwindigkeit beim Auswalzen des Rohrluppenendes so gesteigert wird, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Dornstange und Walzgut etwa Null wird. Damit ergibt sich das Maximum der Reibungskraft zwischen Dornstangenoberfläche und Walzgutinnenoberfläche. Durch Synchronisierung der Dornstangengeschwindigkeit mit der Axialkomponente der Walzengeschwindigkeit unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitszuwachses durch die Streckung und des Geschwindigkeitsabfalls durch den axialen Schlupf läßt sich wieder eine Längszugspannung auf das Material ausüben und damit die Tangentialumformung begrenzen.

Dieser Prozeß kann noch unterstützt werden, wenn in einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß die Dornstange eine höhere Rauhigkeit aufweist, d. h. zum Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes die Reibung zwischen dem hinteren Ende des Arbeitsteils der Dornstange und dem Walzgut erhöht wird.

Zur Erhöhung der Reibung sind verschiedene Maßnahmen denkbar, so kann nach einem Merkmal der Erfindung die Schmierung zwischen der Dornstange und dem Walzgut herabgesetzt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Rauhigkeit der Oberfläche des hinteren Endes des Arbeitsteils der Dornstange zu verstärken.

Es ist aber auch denkbar, daß zur Erhöhung der Reibung zwischen dem Walzgut und den Walzen die Rauhigkeit des Glätt- und Auslaufteils der Walzen definiert verstärkt wird.

Im Rahmen der Erfindung läßt sich der positive Effekt dadurch verbessern, daß zusätzlich zur Erhöhung der Längsgeschwindigkeit der Dornstange und der Reibung zwischen der Dornstange und den Walzen oder dem Walzgut und den Walzen der Vorschubwinkel der Walzen beim Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes auf einen Wert zwischen 0° und 4° verstellt wird. Auch mit dieser zusätzlichen Maßnahme wird der Kern der Erfindung benutzt, nämlich durch Erhöhung der Zugkraft auf die Rohrluppe eine Längsspannung im Walzgut hervorzurufen, die verbunden mit einer Beschränkung der tangentialen Umformung die Aufweitung des Rohrendes bei gleichzeitiger Vermeidung der Relativgeschwindigkeit zwischen Dornstange und Walzgut verhindert.

Wenn schließlich während des Auswalzens des hinteren Rohrluppenendes auf die auslaufseitig austretende Rohrluppe eine Zugkraft aufgebracht wird, erreicht man ebenfalls eine Erhöhung der Längsspannung im Walzgut. Eine solche Längskraft ließe sich beispielsweise mit einer auf der Auslaufseite des Walzgerüstes vorgesehenen, in Walzrichtung verfahrbaren Dreirollenführung erreichen.

Die Erfindung ist anhand der einzigen Zeichnung erläutert. Die Walzen eines Asselwalzwerkes sind mit 1 und 2 bezeichnet. Sie umgreifen symmetrisch die zu walzende Rohrluppe 3, in deren Innerem die Dornstange 4 in Pfeilrichtung 5 axialverschiebbar angeordnet ist. Wie festgestellt wurde, ist die Ursache der sinkenden longitudinalen Umformung und der abnehmenden Streckwirkung auf die Rohrluppe 3 das Absinken der Längszugspannungen, weil der Umformwiderstand und damit die Rückhaltekraft im Einlaufbereich abnehmen. Die notwendige Längszugspannung wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Geschwindigkeit VD1 der Dornstange 3 beim Auswalzen des Endes der Rohrluppe 3, d. h. wenn das Rohrluppenende die Ebene A-A passiert, so auf die Geschwindigkeit VD2 gesteigert wird, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Dornstange 4 und Rohrluppe 3 etwa Null wird. Dieser Prozeß kann dadurch unterstützt werden, daß die Dornstange 4 ab der Ebene B-B eine höhere Oberflächenrauhigkeit aufweist.

Die Ursache der Triangulation entfällt durch die Maßnahmen der Erfindung, der Hohlblockquerschnitt wird stabilisiert, die Verhältnisse zwischen tangentialer und longitudinaler Umformung stimmen wieder. Durch Synchronisierung der Dornstangengeschwindigkeit mit der Axialkomponente der Walzengeschwindigkeit unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitszuwachses durch die Streckung und des Geschwindigkeitsabfalls durch den axialen Schlupf läßt sich wieder eine ausreichende Längszugspannung auf das Material ausüben und damit die Tangentialumformung begrenzen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Vermeiden von Triangulationen und Verlusten an den hinteren Endteilen von insbesondere in Asselwalzstraßen gewalzten dünnwandigen Rohrluppen, deren Durchmesser und Wanddicke über eine in die Rohrluppe eingeführte axial verschiebbare Dornstange reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsgeschwindigkeit der Dornstange in Walzrichtung beim Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes auf etwa die Walzgutauslaufgeschwindigkeit erhöht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes die Reibung zwischen dem hinteren Ende des Arbeitsteils der Dornstange und dem Walzgut erhöht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Reibung die Schmierung zwischen der Dornstange und dem Walzgut herabgesetzt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Reibung zwischen der Dornstange und dem Walzgut die Oberflächenrauhigkeit des hinteren Endes des Arbeitsteils der Dornstange verstärkt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Reibung zwischen dem Walzgut und den Walzen die Rauhigkeit des Glätt- und Auslaufteils der Walzen definiert verstärkt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Erhöhung der Längsgeschwindigkeit der Dornstange und der Reibung zwischen der Dornstange und den Walzen oder dem Walzgut und den Walzen der Vorschubwinkel der Walzen beim Auswalzen des hinteren Rohrluppenendes auf einen Wert zwischen 0° und 4° verstellt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die auslaufseitig austretende Rohrluppe während des Auswalzens des hinteren Rohrluppenendes eine Zug kraft aufgebracht wird.






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