AT393805B

AT393805B - Verfahren zur herstellung von gestaengerohren und dorn- oder stopfenloses schraegwalzgeruest zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: AT393805B
Application number: AT0239283A
Authority: AT
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1991-12-27
Also published as: GB2124118B; GB2124118A; FR2529482B1; AU1628783A; IT1203829B; GB8317787D0; AU564031B2; US4510787A; DE3323221C3; SE450874B; IT8367713A0; DE3323221A1; SE8303710L; SE8303710D0; ATA239283A; DE3323221C2; FR2529482A1; CA1214952A

Description

AT 393 805 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gestängerohren durch dom- oder stopfenloses Längen von Rohrluppen durch Schrägwalzen mit mehreren Kegelwalzen, deren Achsen Y - Y einerseits um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse X - X hin und anderseits um einen Vorschubwinkel ß parallel zur Walzgutachse X - X verlaufen.

Weiters betrifft die Erfindung ein dom- oder stopfenloses Schrägwalzgalist mit mindestens drei gleichmäßig um die Walzgutachse X - X angeordneten Kegelwalzen, deren Achsen Y - Y jeweils um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse X - X hin und um einen Vorschubwinkel ß parallel zur Walzgutachse X - X geneigt sind.

Dabei bezeichnet der Ausdruck "Gestängerohre" solche extra-dickwandige Rohre, die ein Wandstäike/Außen-durchmesser-Verhältnis T/D von über 0,25 und darüber aufweisen, normalerweise auf Stabwalzwerken hergestellt werden, aber nicht auf einem beliebigen Domwalzweik zu nahtlosen Rohren verarbeitet werden können. Derartige Rohre werden üblicherweise als Schwerstangen bei der Erdölförderung verwendet

Die Herstellung von Gestängerohren der genannten Art wird herkömmlicherweise gemäß der Darstellung in Fig. 1 durchgeführt, die schematisch ein übliches Verfahren zur Herstellung von Gestängerohren zeigt. Demnach wird ein Knüppel (Bj) in einem Walzwerk (31) zu einem quadratischen Knüppel (B2) mit spezifizierten Abmessungen umgeformt (Fig. 1 (a)), der mittels eines Bohrers (32) unter Bildung einer quadratischen Luppe (Bß) zentral gelocht (Fig. 1 (b)), wonach in die Luppe (Bß) ein Dom (33) aus Manganstahl eingeführt wird (Fig. 1 (c)); die Luppe (Bß) samt eingesetztem Dom (33) wird in einem Heizofen (34) auf eine spezielle

Temperatur erhitzt (Fig. 1 (d)) und anschließend durch ein Stabwalzwerk geschickt, das aus mehr als zehn Walzgerüsten besteht, von denen jedes Kalibrierwalzen (35a) trägt, um die Luppe (Bß) fertig zu bearbeiten und ihr den gewünschten Außendurchmesser und die gewünschte Wandstärke zu verleihen (Fig. 1 (e)); danach wird der Dorn (33) aus der Luppe (Bß) entfernt und dieselbe auf Länge geschnitten (Fig. 1 (f)); schließlich wird die Luppe (Bß) mittels einer Richtmaschine (36) gerichtet, wodurch das Gestängerohr (B4) als fertiges Endprodukt erhalten wird (Fig. 1 (g)).

Diesem Herstellungsverfahren haften folgende Probleme an: 1) Die Rohrluppe (Bß) wird mit eingesetztem Dom (33), d. h. einem inneren Kalibrierwerkzeug gewalzt, und da der Dom (33) einer plastischen Verformung unterliegt, ist das Produkt in bezug auf seine Rundheit nicht zufriedenstellend und weist Exzentrizitäten seiner Wand auf. 2) Das Produkt zeigt beträchtliche Schwankungen des Innendurchmessers, was bedeutet, daß auch die Wandstärke schwankt und daß die Maßhaltigkeit insgesamt gering ist. 3) Der Dom (33), der wie erwähnt plastisch verformt wird, ist nach Gebrauch unbrauchbar, weshalb der Wetkzeugbedarf unwirtschaftlich und der Aufwand beträchtiich ist

Aufgrund dieser Nachteile ist vorgeschlagen worden, Gestängerohre auf folgende Weise heizustellen:

Ein Knüppel wird mittels eines Preßhohlwalzwerkes zu einer Rohrluppe gelocht, deren Abmessungen mit Hilfe eines kontinuierlichen Walzwerkes mit ovalen Kalibrierwalzen, die alternierend horizontal und vertikal angeordnet sind, jedoch ohne Werkzeug zur Innenkalibrierung reduziert werden (JP-Patent Kokai 114 407, Showa 55).

Versuche seitens der Patentinhaberin haben allerdings erwiesen, daß es bei diesem Verfahren äußerst schwierig ist, eine zufriedenstellende Rundheit zu erzielen, wenn zwei Walzgerüste nach Art eines Stopfenwalzwerkes mit Kalibrierwalzen verwendet werden. Desgleichen hat sich bestätigt, daß bei Verwendung eines Blockwalzwerkes vom Dreiwalzentyp mit Kalibrierwalzen eine bessere Rundheit als bei einem Zweiwalzenwerk erreichbar ist, daß aber auch in diesem Fall dem Verfahren Grenzen gesetzt sind.

Ein der vorliegenden Erfindung ähnliches Verfahren ist aus der US-PS 374 703/1887 bekannt. Allerdings sind die dabei vorgesehenen Walzen hinsichtlich ihrer Form und Anordnung völlig unterschiedlich ausgebildeL Ein weiteres ähnliches Verfahren ist der US-PS 3 495 429 entnehmbar, bei dem jedoch andere Walzenformen vorgesehen sind und der Innendurchmesser des Gestängerohres verringert wird.

Ein weiteres derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 3 128 055 der Patentinhaberin bekannt und besteht im wesentlichen darin, daß in einem Hohlwalzwerk mit drei oder vier Walzen, die um die Walzstrecke hemm angeordnet sind, und ohne Anwendung eines Werkzeuges zur Innenkalibrierung der Außendurchmesser einer in Bearbeitung befindlichen Rohrluppe verringert wird, wobei die Walzenachsen derart einstellbar sind, daß die die Wellenenden an beiden Seiten der Walzen in größerem oder kleinerem Abstand von der Walzgutachse liegen, und derart geneigt sind, daß sich die Wellenenden an der betreffenden Walzenseite in Umfangsrichtung auf ein und derselben Seite der in Bearbeitung befindlichen Rohrluppe gegenüberstehen.

Mit anderen Worten beruht das Prinzip dieses Verfahrens darauf, daß dann, wenn die Rohrluppe eine gewisse Exzentrizität ihrer Wand aufweist, bei der Verringerung des Außendurchmessers und der dadurch bewirkten Vergrößerung der Wandstärke der Grad der Zunahme der Wandstärke in einem Bereich mit dünnerer Wandstärke größer ist als in einem Bereich mit dickerer Wandstärke, so daß dadurch eine gleichmäßigere Wandstärke der Rohrluppe erreicht wird. Anhand von Versuchen der Patentinhaberin läßt sich jedoch ein solcher Ausgleich nur -2-

AT 393 805 B dann erzielen, wenn das Wandstärke/Außendurchmesser-Verhältnis T/D weniger als 0,25 beträgt, und die Versuche haben bestätigt, daß bei einem Verhältnis T/D von über 0,25 eine Vergrößerung der Wandstärke mittels Verringerung des Außendurchmessers unmöglich ist

In der DE-OS 1 602 017 ist ein Verfahren zur Reduzierung von Rohren in einem Dreiwalzen-Reduzierwalzwerk beschrieben, bei dem der Außendurchmesser des Rohres ohne wesentliche Verminderung der Wandstärke und ohne Anwendung eines Domes mit Hilfe nicht näher definierter abgestufter Querwalzen erfolgt, die wenigstens drei Zonen mit unterschiedlichem Öffnungswinkel aufweisen, wobei der Außendurchmesser des Rohres um 5 bis 31 % vermindert werden soll. Diese Literaturstelle enthält keinerlei Angaben über einen Vorschubwinkel.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Gestängerohrcn mit einem Verhältnis T/D von mehr als 0,25, bei dem sowohl die Wandstärke als auch der Außendurchmesser verringert wird und bei dem kein Werkzeug bzw. kein Dom oder Stopfen zur Innenkalibrierung erforderlich ist, sodaß die damit verbundenen konstruktiven und wirtschaftlichen Nachteile beseitigt sind; dennoch sollen Gestängerohre genauer Rundheit, d. h. hoher Maßhaltigkeit in bezug auf Wandstärke und Außendurchmesser hergestellt werden können. Weiters sollen die hergestellten Gestängerohre natürlich den geforderten Abmessungen entsprechen und die geforderten mechanischen Eigenschaften besitzen.

Die genannten Ziele werden einerseits mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch »reicht, daß erfindungsgemäß ausgehend von Rohrluppen mit einem Wandstärke/Außendurchmesser-Verhältnis T/D > 0,25 unter Einhaltung eines Vorschubwinkels ß im Bereich von 3° < ß < 20° unter Reduzierung der Wandstärke der Rohrluppen Gestängerohre mit einem Wandstärke/Außendurchmesser-Verhältnis T/D > 0,25 erzeugt werden.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Schrägwalzen mit einem Schrägwinkel γ > 0° erfolgen, bei dem die Spitzen der Kegelwalzen gegen die Walzrichtung weisen.

Alternativ kann das Schrägwalzen mit einem Schrägwinkel γ < 0° erfolgen, bei dem die Spitzen der Kegelwalzen in Walzrichtung weisen.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die Rohrluppen während des Schrägwalzens durch die gleichsinnige Drehung der Kegelwalzen um die eigene Achse in derselben Richtung gedreht weiden.

Alternativ können die Rohrluppen während des Schrägwalzens Stillstehen und die Kegelwalzen um die Rohrluppen herum gedreht werden.

Die genannten Ziele werden anderseits mit einem Schrägwalzgerüst der eingangs dargelegten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Vorschubwinkel ß zwischen 3° und 20° beträgt und daß sich der Durchmesser der Kegelwalzen geradlinig längs ihrer Achsen Y - Y ändert.

Dabei können die Kegelwalzen mit ihrer Spitze unter einem Schrägwinkel γ von 9° zur Walzgutachse X - X hin geneigt gegen die Walzrichtung weisen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung ein herkömmliches Verfahren mit seinen einzelnen Arbeitsschritten, Fig. 2 in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen einzelnen Arbeitsschritten, Fig. 3 (a) eine Stimansicht des erfindungsgemäßen Walzgerüstes, Fig. 3 (b) einen Schnitt nach der Linie (b - b) in Fig. 3 (a), Fig. 3 (c) eine Ansicht in Richtung der Pfeile (c - c) in Fig. 3 (b), Fig. 4 (a) eine Stimansicht einer Variante des erfindungsgemäßen Walzgerüstes, Fig. 4 (b) einen Schnitt nach der Linie (b - b) in Fig. 4 (a), Fig. 4 (c) eine Ansicht in Richtung der Pfeile (c - c) in Fig. 4 (b), Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Schrägwinkel und dem Vorschubwinkel und dem Innendurchmesser der Gestängerohre, Fig. 6 (a) einen Querschnitt durch ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Gestängerohr, Fig. 6 (b) einen Querschnitt durch ein mit einem herkömmlichen Verfahren hergestelltes Gestängerohr, Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Schrägwinkel und dem Vorschubwinkel und den mechanischen Eigenschaften der Gestängerohre, und Fig. 8 einen erfindungsgemäß hergestellten Probekörper für Zugversuche.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen, die seine Arbeitsweise veranschaulichen, im einzelnen beschrieben. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Stufen des Verfahrens zur Herstellung von Gestängerohren gemäß der vorliegenden Erfindung (im folgenden auch als "dieses Verfahren" bezeichnet) in ihrer zeitlichen Abfolge. Ein Rundstab (Aj) (der ein Rundknüppel sein kann) mit einem spezifizierten Durchmesser wird hergestellt, wie er in der Fig. 2 (a) dargestellt ist. Der Rundstab (Aj) wird mittels einer mechanischen Bearbeitung unter Verwendung eines Bohrers (1) zu einer Rohrluppe (A2) gelocht, wie dieses in der Fig. 2 (b) dargestellt ist. Nach dem Erhitzen auf eine spezielle Temperatur, wie dieses in der Fig. 2 (c) dargestellt ist, wird die Rohrluppe (A2) mittels eines

Walzwerks (4) dem Längen unterworfen, wie dieses in der Fig. 2 (d) dargestellt ist. Alternativ wird der zugeführte Rundstab (Aj) zuerst in einem Heizofen (2) auf eine spezielle Temperatur erhitzt, die für eine plastische Bearbeitung geeignet ist, wie dieses in der Fig. 2 (b') dargestellt ist, und anschließend der erhitzte Rundstab (Aj) mit Hilfe eines Extruders (3) zu einer Rohrluppe (A2) zentral gelocht, wie dieses in der -3-

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Fig. 2 (c*) dargestellt ist. Die Rohrluppe (Aj) wird dann mittels des Walzwerks (4) dem Längen unterworfen, wie es in der Fig. 2 (d) dargestellt ist. Die gelängte Rohrluppe wird in Gestängerohre (A-j) von spezifizierter Länge geschnitten, wie dieses in der Fig. 2 (e) dargestellt ist. Das Walzwerk (4) ist eines mit einer solchen Anordnung, wie sie in den Figuren 3 (a), (b) und (c) dargestellt ist. Fig. 3 (a) zeigt eine schematische Darstellung der Ansicht von vom mit einer in dem Walzwerk (4) in Bearbeitung befindlichen Rohrluppe (A2), gesehen von der Eintrittsseite der Rohrluppe her. Fig. 3 (b) zeigt einen Schnitt längs der Linie (b - b) in der Fig. 3 (a), und Fig. 3 (c) zeigt eine Seitenansicht längs der Linie (c - c) in der Fig. 3 (b). Jede der Walzen (41) besitzt eine Kehle (41a) nahe ihrem einen axial orientierten Ende, wobei der Durchmesser der Walze (41) sich von der Kehle (41a) geradlinig zu dem einen Ende der Welle hin verringert und sich von der Kehle (41a) zu dem anderen Ende der Welle hin geradlinig oder in Form einer bogenförmigen Linie vergrößert, so daß die Walze (41) im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes mit eine Eintritts-Oberfläche (41b) und einer Austrittsoberfläche (41c) besitzt. Die Walzen (41) sind so angeordnet, daß ihre jeweiligen Eintritts-Oberflächen (41b) auf der stromaufwärtigen Seite der Walzen (41) relativ zu der Bewegungsrichtung der Rohrluppe (A2) liegen. Weiters sind die Walzen (41) im wesentlichen in gleichen Abständen um die Walzgutachse X - X herum angeordnet, wobei die Schnittpunkte (0) jeweils zwischen den Walzenachsen Y - Y und der Ebene durch die Kehle (41a) (der betreffende Schnittpunkt wird im folgenden als Einstellmittelpunkt der Walze bezeichnet) in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Walzgutachse X - X verläuft, so daß die Achsen Y - Y jeder Walze, deren beide Endabschnitte der Wellen (41d) und (41e) durch Lager gehalten werden, die nicht eingezeichnet sind, in dem Einstellmittelpunkt der Walze (0) die Walzgutachse X - X unter einem bestimmten Winkel γ (im folgenden als Schrägwinkel bezeichnet) schneiden, so daß das vordere Ende der Walze, wie es im Aufriß zu sehen ist, d. h. das vordere Ende der Welle der Walze in der Nähe der Walzgutachse X - X verbleibt Außerdem ist aus der Fig. 3 (a), in der drei Walzen (41) in ihrer Anordnung zueinander dargestellt sind, und aus der Fig. 3 (c), in der eine Winkelbeziehung dargestellt ist, zu entnehmen, daß die Walzen (41) in solcher Weise angeordnet sind, daß sie unter einem bestimmten Winkel ß (im folgenden als Vorschubwinkel bezeichnet) geneigt sind, so daß ihre jeweiligen vorderen Enden der Wellen einer Umfangsrichtung der Rohrluppe (A2) gegenüberstehen.

Die Walzen (41) sind mit einer nicht dargestellten Antriebsquelle verbunden und werden in Richtung der in der Fig. 3 (a) eingezeichneten Pfeile gedreht so daß eine Rohrluppe (A2), die in die Lücke zwischen den Walzen (41) eingeführt ist längs der Walzgutachse fortbewegt wird und sich dabei um ihre Achse dreht. Das heißt, daß die Rohrluppe (A2) während der schraubenartigen Fortbewegung unter erheblicher Verkleinerung gelängt wird, und zwar sowohl unter Verringerung des Durchmessers als auch unter Verringerung der Wandstärke. Die Fig. 4 (a), 4 (b) und 4 (c) zeigen eine andere Anordnung für den Arbeitsgang des Längens und ein in der vorliegenden Erfindung eingesetztes Walzwerk. Fig. 4 (a) zeigt eine schematische Darstellung der Vorderansicht des Walzwerks von der Austrittsseite her; Fig. 4 (b) zeigt einen schematischen Schnitt längs der Linie (b - b) in der Fig. 4 (a), und Fig. 4 (c) zeigt eine schematische Seitenansicht längs der Linie (c - c) in der Fig. 4 (b). In den Figuren bezeichnet die Bezugszahl (51) die zum Längen dienenden Walzen. Die Walzen (51) sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen, die in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) dargestellt sind, jedoch ist ihre Anordnung relativ zur Fortbewegungsrichtung der Rohrluppe (A2) derjenigen in der Fig. 3 entgegengesetzt. Das heißt, daß jede der Walzen (51) eine ihrem einen axial orientierten Ende benachbarte Kehle (51a) besitzt, wobei der Durchmesser der Walze von der Kehle (51a) her in Richtung auf ihr eines Wellenende hin in Form einer geraden oder gekrümmten Linie allmählich abnimmt und von der Kehle (51a) her in Richtung auf ihr anderes Wellende hin geradlinig zunimmt, so daß die Walze im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes mit einer Austrittsoberfläche (51c) und einer Eintritts-Oberfläche (51b) besitzt. Die Walzen (51) sind im wesentlichen in gleichen Abständen um die Walzgutachse X - X herum angeordnet, wobei die Einstellmittelpunkte (0) der Walzen jeweils in einer Ebene liegen, die die Walzgutachse X - X senkrecht schneidet und wobei die Eintrittsoberfläche (51b) jeder Walze (51) auf der stromaufwärtigen Seite der Walze, bezogen auf die Bewegungsrichtung der Rohrluppe (A2), liegt. Die Achsen Y - Y jeder Walze (51) schneiden in dem

Einstellmittelpunkt (0) der Walze die Walzgutachse X - X, so daß das hintere Ende der Walze unter einem Schrägwinkel γ von der Walzgutachse X - X entfernt bleibt, wie es im Aufriß der Fig. 4 (b) zu sehen ist, und das vordere Wellenende unter einem Vorschubwinkel ß gegen die Walzgutachse X - X geneigt ist und auf der gleichen Seite der in Arbeit befindlichen Rohrluppe (A2) liegt, wie aus der Fig. 4 (c) zu ersehen ist.

Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 3 (b) und 4 (b) hervorgeht, ist der Schrägwinkel γ der Walzen (51) des in den Fig. 4 (a), 4 (b) und 4 (c) dargestellten Walzwerks entgegengerichtet demjenigen in der Fig. 3. Der in der Fig. 3 dargestellte Schrägwinkel γ ist positiv definiert (γ > 0), und derjenige in der Fig. 4 ist negativ definiert (Y <0).

Die oben beschriebenen Winkel, Schrägwinkel und Vorschubwinkel, stehen in enger Beziehung zu dem Innendurchmesser des Gestängerohres als Produkt. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, die Beziehung zwischen dem Schrägwinkel, dem Vorschubwinkel und dem Innendurchmesser vorherzubestimmen, damit .4-

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Schrägwinkel und Vorschubwinkel entsprechend dem Sollwert in geeigneter Weise eingestellt und gesteuert werden können. Es gibt keine besondere Einschränkung dazu, wie Schräg- und Vorschubwinkel einzustellen sind. Jedes übliche Einstellverfahren kann so angewandt werden, wie es ist, oder mit einer zweckentsprechenden Modifizierung, die einen weiteren Einstellbereich erlaubt. Die Beziehung zwischen dem Schrägwinkel, dem Vorschubwinkel und dem Lochdurchmesser ist in den Fig. 5 (a), 5 (b) und 5 (c) beispielhaft dargestellt.

In den Fig. 5 (a), 5 (b) und 5 (c) sind da* Innendurchmesser (mm) der Rohrluppe vor dem Längen auf der Abszisse und der Innendurchmesser (mm) der gelängten Rohrluppe auf der Ordinate aufgetragen. Der Schrägwinkel γ ist in der Fig. 5 (a) auf 9°, in der Fig. 5 (b) auf 0° und in der Fig. 5 (c) auf -9° eingestellt. Für den Vorschubwinkel ß sind sechs Varianten dargestellt, nämlich 3°, 5°, 7°, 9°, 11° und 13°. In allen dargestellten Fällen ist das Walzwerk ein Dreiwalzenwerk vom Kegelwalzentyp. Jede Walze ist hergestellt aus einem Chrom-Molybdän-Stahl mit einem Kehlendurchmesser von 205 mm. Rundknüppel aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoff-Gehalt (Kohlenstoff: 0,45 %) wurden als Probestücke verwendet, die jeweils 70 mm Durchmesser und 300 mm Länge besaßen. Sie wurden maschinell zu Rohrluppen mit einem Durchmesser 8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm und 18 mm gelocht. Die Rohrluppen wurden bei 1200 °C mittels eines Dreiwalzen-Schrägwalzwerks mit Einstellanordnung für Schrägwinkel und Vorschubwinkel und ohne Werkzeuge für die Innenkalibrierung wie Dorn oder dergleichen gelängt. Der Außendurchmesser wurde von 70 mm auf 33 mm vermindert. Für jedes Probestück wurde der Lochdurchmesser vor und nach dem Längen geprüft.

Wie aus den graphischen Darstellungen beim Vergleich der gelängten Rohrluppen mit den Rohrluppen vor dem Längen deutlich hervorgeht, werden sowohl der Außendurchmesser als auch die Wandstärke vermindert. Es ist zu erkennen, daß der Lochdurchmesser bei allen Schrägwinkeln γ, bei 9°, 0° und -9°, vermindert wird, wobei für γ= 9° der Effekt der Durchmesserverringerung am größten ist. Weiters ist festzustellen, daß die Änderung des Vorschubwinkels bei konstantem Schrägwinkel zu Veränderungen des Lochdurchmessers fuhrt. Diese Tatsache lehrt, daß es möglich ist, durch geeignetes Einstellen und Regulieren des Schrägwinkels und des Vorschubwinkels den Lochdurchmesser zu steuern.

Anschließend werden die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen diesem Verfahren und einem herkömmlichen Verfahren mitgeteilt.

Zum Zwecke der Prüfung dieses Verfahrens wurden Rundstäbe aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoff-Gehalt (Kohlenstoff: 0,45 %) als Probestücke verwendet. Diese Stücke wurden maschinell zu Rohrluppen gelocht. Die Rohrluppen wurden in einem Heizofen auf 1200 °C erhitzt und dann dem Längen mittels eines Dreiwalzen-Schrägwalzwerks unterzogen, wie es in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) dargestellt ist, wodurch Gestängerohre erhalten wurden.

Bei der Prüfung des herkömmlichen Verfahrens wurden quadratische Knüppel durch Bohren unter Bildung von Rohrluppen zentral gelocht. Jede Rohrluppe wurde mittels eines Stabwalzwerks mit Kalibrierwalzen des ovalrunden Typs gewalzt, die in einem alternierenden horizontal-vertikalem Muster angeordnet waren, wobei ein Dom aus Manganstahl in die Rohrluppe eingeführt worden war. Auf diese Weise wurde ein Gestängerohr erhalten.

Die jeweiligen Rohrluppen hatten einen Außendurchmesser von 110 mm und einen Innendurchmesser von 30 mm. Mit einem Außendurchmesser von 33 mm als vorgegebenem Sollwert wurden die Rohrluppen dem Längen unterzogen, und an den gelängten Rohrluppen wurden Außendurchmesser, Innendurchmesser, Rundung und Wand-Exzentrizität gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Ein Schnitt durch ein mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellten Gestängerohres ist in der Fig. 6 (a) dargestellt. Ein Schnitt durch ein mit Hilfe des herkömmlichen Verfahrens hergestellten Gestängerohres ist in der Fig. 6 (b) dargestellt.

Tabelle 1

Erfindungsgemäßes Herkömmliches Verfahren Verfahren <%) <%)

Max. Außendurchm. - Min. Außendurchm. - x 100 0,01 0,75

Mittlerer Außendurchmesser

Max. Innendurchm. - Min. Innendurchm. - x 100 0,08 18,0

Mittlerer Innendurchmesser Max. Wandstärke - Min. Wandstärke - x 100 0,07 15,0

Mittlere Wandstärke

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Wie aus der Tabelle 1 und den Fig. 6 (a) und 6 (b) zu ersehen ist, erlaubt das vorliegende Verfahren eine signifikante Verbesserung sowohl in bezug auf den Außendurchmesser als auch in bezug auf die Wandstärke gegenüber dem herkömmlichen Verfahren.

Wie bereits beschrieben wurde, besteht dieses Verfahr«! darin, daß der Hohlkörper mittels eines Walzwerks mit drei oder vier Walzen des kegelförmigen Typs gelängt wird, die hinsichtlich ihrer Schrägwinkel und Vorschubwinkel auf Sollwerte eingestellt sind, so daß sowohl der Außendurchmesser als auch die Wandstärke der Rohrluppe vermindert werden, ohne daß irgendein Weikzeug für die Innenkalibrierung verwendet wird. Dadurch können Abweichungen des Außendurchmessers und der Wandstärke auf ein Minimum gesenkt werden, und die Maßgenauigkeit des Produkts läßt sich in bemerkenswerter Weise verbessern. Dieses Verfahren ist außerdem in wirtschaftlicher Beziehung von Vorteil, weil kein Werkzeug für die Innenkalibrierung verwendet wird. Weiters ist es möglich, den Innendurchmesser über einen weiten Bereich hinweg dadurch zu steuern, daß der Schrägwinkel und der Vorschubwihkel in passender Weise gewählt werden. Der erforderliche apparative Aufwand ist billig.

Gestängerohre müssen nicht nur maßhaltig sein, sondern sie erfordern auch mechanische Festigkeit In solchen Fällen ist es nötig, den Schrägwinkel γ und den Vorschubwinkel ß in Verbindung mit dem oben beschriebenen Aibeitsgang des Längens innerhalb des folgenden Bereichs zu wählen: γ£0°; 3° < ß < 20°.

Da der Schrägwinkel γ positiv ist muß die Seite mit dem größeren Durchmesser jeder kegelförmigen Walze sich auf der Austrittsseite des Produkts befinden, wie dies in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) anschaulich dargestellt ist Dieser Punkt wird im Folgenden unter Bezugnahme auf einige Beispiele «läutert.

Die graphischen Darstellungen in den Fig. 7 (a), 7 (b) und 7 (c) zeigen die Ergebnisse von Messungen der mechanischen Eigenschaften von Probekörpem nach dem Längen. Zwei Arten von Rohrluppen mit einem Lochdurchmesser von 8 mm und von 10 mm wurden mittels eines Walzwerks mit eine solchen Walzenanordnung, wie sie in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) dargestellt ist mit in verschiedener Weise varii«tem Schrägwinkel γ und Vorschubwinkel ß gelängt wobei die Außendurchmess« der Hohlkörper von 70 mm auf 33 mm vermind«t wurden. Die gelängten Stücke wurden dann einer Wärmebehandlung unterworfen, während d« sie eine Stunde bei 870 °C gehalten wurden, und dann wurden sie mittels Luft gekühlt Aus den so gelängten und wärmebehandelten Stücken wurden Probekörper hergestellt, wie sie in der Fig. 8 dargestellt sind. Die Probekörper hatten jeweils eine Gesamtlänge von 75 mm und einen maschienell nachbearbeiteten Mittelteil mit einem Durchmesser von 7 ± 0,03 mm und einer Länge von 30 mm. Der Probekörper erweiterte sich von dem Mittelteil mit einem Krümmungsradius von 7,5 mm zu den beiden Enden hin mit je einem Gewinde M12 (metrisches Gewinde von 12 mm Durchmesser). Für die Messung der Dehnung wurde ein Abstand von 25 mm zwischen den Markierungen im Zentrum des Probekörpers festgelegt Die mechanischen Eigenschaften nach dem Längen (Zugfestigkeit, Dehnspannung, Verminderung der Fläche und Dehnung) wurden gemessen. In den graphischen Darstellungen bezeichnet die Abszisse den Vorschubwinkel ß, und die Ordinate bezeichnet die mechanischen Eigenschaften. Der Schrägwinkel α ist in der Fig. 7 (a) auf 9°, in der Fig. 7 (b) auf 0° und in der Fig. 7 (c) auf -9° eingestellt. Sechs Vorschubwinkel ß wurden gewählt nämlich 3°, 5°, 7°, 9°, 11° und 13°. In den graphischen Darstellungen bezeichnen die gestrichelten Linien die mechanischen Eigenschaften vor dem Längen und die ausgezogenen Linien die mechanischen Eigenschaften nach dem Längen.

Wie aus den graphischen Darstellungen deutlich zu entnehmen ist ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften umso größer, je größer der Schrägwinkel γ ist und je größer der Vorschubwinkel ß ist. Bei einem Schrägwinkel γ von -9° ist keine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gegenüber dem Wert vor dem Längen zu erkennen. Es ist ebenfalls festzustellen, daß bei einem Vorschubwinkel ß von weniger als 3° ein scharfer Abfall, insbesondere der Verminderung der Fläche und der Dehnung, auftritt

Aus diesen Ergebnissen geht h«vor, daß der Schrägwinkel γ > 0 sein muß und daß der Vorschubwinkel ß 3° oder darüber sein sollte; je größer er ist desto besser ist es. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es in dem Fall, in dem der Vorschubwinkel größer als 20° ist, «forderlich ist, die Festigkeit des Walzenständers in außergewöhnlichem Maße zu erhöhen.

Demnach sollte die obere Grenze des Vorschubwinkels ß 20° benagen.

Wenn die vorstehenden Bedingungen für γ und ß erfüllt sind, erlaubt das Verfahren d« vorliegenden Erfindung die Erreichung sowohl einer verbesserten Maßgenauigkeit als auch ein« höheren mechanischen Festigkeit

Die hier gegebene Beschreibung bezieht sich auf den Fall, in dem ein Walzw«k mit drei Walzen eingesetzt wird, jedoch kann eine in ähnlich« Weise gute Wirkung auch beim Einsatz eines Walzwerks mit einer größeren Anzahl von Walzen erzielt werden. Wenn jedoch mehr als 5 Walzen zur Verwendung gelangen, muß die Größe jeder Walze unter dem Gesichtspunkt der Walzenanordnung verringert werden. Es kann jedoch sein, daß der Einsatz solcher Walzwerke mit mehr Walzen nicht ausgesprochen praktisch ist da das Ausmaß des Mechanismus -6-

Claims

AT 393 805 B für die Einstellung des Schrägwinkels und des Vorschubwinkels zwangsläufig größer wird. Aus praktischen Erwägungen sollte deshalb die Zahl der Walzen auf drei oder vier begrenzt sein. In den oben beschriebenen Beispielen war der Walzenständer, in dem Walzen montiert sind, ortsfest, und das zu bearbeitende Werkstück wurde gedieht. Es ist jedoch auch möglich, einen solchen Walzwe±-Typ einzusetzen, bei dem der Walzenständer und die Walzen sich um das zu bearbeitende Werkstück drehen und das Werkstück sich nicht dreht. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Gestängerohren durch dom- oder stopfenloses Längen von Rohrluppen durch Schrägwalzen mit mehreren Kegelwalzen, deren Achsen Y - Y einerseits um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse X - X hin und anderseits um einen Vorschubwinkel ß parallel zur Walzgutachse X - X verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von Rohrluppen mit einem Wandstärke/Außendurchmesser-Verhältnis T/D > 0,25 unter Einhaltung eines Vorschubwinkels ß im Bereich von 3° < ß < 20° unter Reduzierung der Wandstärke der Rohrluppen Gestängerohre mit einem Wandstärke/Außendurchmesser-Verhältnis T/D > 0,25 erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägwalzen mit einem Schrägwinkel γ > 0° erfolgt, bei dem die Spitzen der Kegelwalzen gegen die Walzrichtung weisen.
3. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägwalzen mit einem Schrägwinkel γ < 0° erfolgt, bei dem die Spitzen der Kegelwalzen in Walzrichtung weisen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppen während des Schrägwalzens durch die gleichsinnige Drehung der Kegelwalzen um die eigene Achse in derselben Richtung gedreht werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppen während des Schrägwalzens Stillstehen und die Kegelwalzen um die Rohrluppen herum gedreht werden.
6. Dom- oder stopfenloses Schrägwalzgerüst zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit mindestens drei gleichmäßig um die Walzgutachse X - X angeordneten Kegelwalzen, deren Achsen Y - Y jeweils um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse X - X hin und um einen Vorschubwinkel ß parallel zur Walzgutachse X - X geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubwinkel ß zwischen 3° und 20° beträgt und daß sich der Durchmesser der Kegelwalzen geradlinig längs ihrer Achsen Y - Y ändert.
7. Schrägwalzgerüst nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelwalzen mit ihrer Spitze unter einem Schrägwinkel γ von 9° zur Walzgutachse X - X hin geneigt gegen die Walzrichtung weisen. Hiezu
8 Blatt Zeichnungen -7-