Verfahren zum Strecken von metallischen Hohlkörpern über einen Dorn und zur. Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Walzkaliberreihe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strecken von metallischen Hohlkörpern, insbeson dere von nahtlosen Rohren, über einen Dorn und eine zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte,
aus losen oder angetriebenen Walzen bestehende Walz- kaliberreihe.
Bei einem bekannten, vielfach angewendeten Verfahren wird eine Anzahl von Kalibern benötigt, die gleichgross oder grösser als der Streckungsfaktor ist, das heisst als das Verhältnis der Länge des ge streckten Werkstückes zu seiner ursprünglichen Länge. Die; Durchlässe der bei diesem Verfahren verwendeten Kaliber nähern sich weitgehend der kreisrunden Form;
doch finden in den einzelnen Kalibern nur kleine Streckungen statt, um das Ent stehen von Graten an den Walzenfugen zu vermei- den. Die Anzahl von Kalibern, die heute in Stoss- bänken verwendet werden, ist seitdem etwas geringer geworden, doch entspricht sie immer noch annähernd dein Streckungsfaktor und ist in Rohrwalzwerken,
praktisch unverändert geblieben, das heisst immer noch grösser als der Streckungsfaktor. Das Verlan gen, das gewichtsmässige Ausbringen an Rohren so wie deren Länge immer mehr zu steigern, die Her stellungskosten dabei immer mehr zu senken, erfor dert neue Methoden, um diesen Forderungen Genüge leisten zu können.
Bekannt sind auch Verfahren, bei welchen meh rere, Kaliber verwendet werden, deren Walzen konvexe oder gerade Profile besitzen, in welchen grössere Einzelstreckungen erreicht werden können als in Kalibern, deren Walzen durchaus konkave Profile haben; doch gilt dies nur dann bzw. nur so laige, als das Verhältnis der Wandstärke des Werk stückes zum Dorndurchmesser gross genug ist.
Da aber die Wandstärke - und daher auch die genannte Verhältnisziffer - in jedem Kaliber einer Kaliber reihe ständig abnimmt, wird die Streckfähigkeit sol cher Kaliberreihen unbefriedigend, und es stellen sich, hiervon abgesehen, auch sonstige Nachteile ein.
Es ist auch wohlbekannt, dass die Gratbildungs- gefahr der Steigerung der Streckungen in den Kali bern von Kaliberreihen der bisherigen Praxis wegen der zu gross werdenden Breitung eine Grenze setzt.
Dies gilt auch bezüglich solcher bekannter Ver fahren, bei welchen, mehrere drehversetzte Kaliber üblicher Walzenzahlen je Kaliber verwendet werden, die aus Walzen bestehen, bei denen einerseits durch von konkaven, insbesondere zur Werkstückachse konzentrischen, gegebenenfalls gegen ihre Enden erweiterten Mittelabschnitten ausgeübte,
radialgerich- tete Walzkräfte an überwiegenden Teilen des Werk stückumfanges die Wandstärke abgestreckt wird, und bei denen anderseits der Werkstoff unter Mitbetei- ligung der breitenden Kaliberwirkung an den rest lichen, um die Walzenfugen herum gelegenen Teilen des Werkstückes dort Längsrippen bildet, wo die konkaven Mittelabschnitte der Walzen über je einen Wendepunkt in konvexe Abrundungen übergehen.
Zum Unterschied von den bekannten Verfahren der bisherigen Praxis, bei welchen bei zu grossen Streckungen Werkstoff als Breitung in die Walzen fugen einquillt, schafft die Erfindung ein Verfahren, das gestattet, einen erheblichen Teil der in Ent stehung begriffenen Breitung in den Längsstreckungs- vorgang einzubeziehen und dadurch das schädliche Anwachsen der Breitung zu verhindern.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass in den vor Erreichung der Fertigwandstärke am Werk- stückumfang oder an Teilen desselben liegenden Kalibern. einerseits die mindestens näherungsweise zur Werkstückachse konzentrischen konkaven Mittel- abschnitte der Walzen in den sich folgenden n Ka libern der genannten Art so weit in das Werkstück zum Eindringen gebracht werden,
dass der aus der Verhältniszahl solsn - nämlich aus dem Verhältnis der kleinsten Wandstärke so des in das erste dieszr einander folgenden Kaliber eintretenden Werkstückes zur kleinsten Wandstärke s" des aus dem raten dieser Kaliber austretenden Werkstückes - errechnete Durch- schnittswert
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mindestens <B>1,26</B> beträgt,
ferner dass die von den Wendepunkten ausgehenden nichtkonkaven End abschnitte der Walzen im Falle von-konzentrischen Mittelabschnitten mit ihren den Mittelabschnitten zugekehrten Enden bis zur gleichen Tiefe in das Werkstück eindringen wie die Mittelabschnitte selbst und im Falle von vom Konzentrischen etwas nach aussen abweichenden konkaven Mittelabschnitten beinahe bis zur gleichen Tiefe eindringen wie die grösste Eindringtiefe der konkaven Mittelabschnitte,
und dass anderseits die zwischen den Mittelabschnit ten benachbarter Walzen liegenden Werkstückteile samt den an diesen Teilen in Bildung begriffenen Rippen durch von den Endabschnitten benachbarter Walzen innerhalb des Eintrittsumrisses des Werk stückes ausgeübte und sich zu einer zentrisch ge richteten Resultierenden ergänzende schräggerichtete Walzkräfte, unter teilweisem Abführen in Längs richtung der durch Bzeitung anfallenden Werkstoff menge,
innerhalb des jeweiligen Eintrittsumrisses ab- gestreckt werden.
Das Verhältnis der kleinsten Eintrittswandstärke zur kleinsten Austrittswandstärke des Werkstückes kann in allen der sich folgenden Kaliber der ge nannten Art grundsätzlich gleich gross wie der be reits erwähnte Durchschnittswert
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sein, welch letzterer Wert erfindungsgemäss min destens 1,26 beträgt. In der Praxis ist diese theore tische Möglichkeit jedoch kaum zu verwirklichen,
noch weniger aufrechtzuerhalten. Die Kaliber sind im muhen Warmwalzbetrieb niemals 100 % ig genau; auch nutzen sich die Walzen der Kaliber wie auch der Dorn ungleichmässig ab.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bestimmte Kaliberreihe mit mehreren gegeneinander drehversetzten Kalibern mit losen oder angetriebenen Walzen, welche einen konkaven, mindestens näherungsweise zur Werkstückachse kon zentrischen sowie durch zwei Wendepunkte begrenz ten, überwiegenden 1\4ttelbereich und beiderseits davon je einen von dem Wendepunkt ausgehenden, nichtkonkaven,
zur Walzenstirnseite hinstrebenden Endabschnitt aufweisen, zeichnet sich erfindungs gemäss dadurch aus, dass der Kleinstabstand des Mittelabschnittes von der Dornachse höchstens das 0,83fache des kleinsten Umrissabstandes des in das Kaliber eintretenden Werkstückes von der Dorn- achse plus dem 0,17fachen des Dornhalbmessers be trägt,
und daS die Endabschnitte, ausgehend von den Wendepunkten in konvexem oder konvexem mit anschliessendem geradem oder völlig geradem Verlauf zu dem Eintrittsumriss des Werkstückes und zur Walzenfugenmittellinie hinstreben, wobei zwei benachbarte Endabschnitte einen im Querschnitt keilartigen Raum begrenzen.
Das Profil der Walzen in den Kalibern zur Aus übung des erfindungsgemässen -Verfahrens besteht also aus einem überwiegenden Mittelabschnitt, der mindestens näherungsweise zur Werkstückachse kon zentrisch ist, das heisst in diesem Zusammenhang,
dass er entweder ganz auf dem in das Kaliber ein geschriebenen Kreis liegt oder von diesem von der Mitte gegen die Enden des Mittelabschnittes gening- fügig nach aussen abweichende konkave Gestalt hat, und aus zwei nichtkonkaven Endabschnitten, die an die Wendepunkte darstellende Enden des Mittel abschnittes angeschlossen sind.
Die Enden der Mittel abschnitte stellen Wendepunkte dar, weil die in diesen Punkten an die Mittelabschnitte jeweils anzulegende Tangente erkennen lässt, dass der Mittelabschnitt an der einen und der am betreffenden Wendepunkt angeschlo,ssenie Endabschnitt an .der antdern Seite der Tangente liegt und somit das Walzenprofil im be treffenden Wendepunkt die Richtung wechselt.
Die von den Wendepunkten ausgehenden Endabschnitte dringen bis zur gleichen Tiefe in das Werkstück ein wie die anschliessenden konzentrischen Mittel abschnitte bzw. bis zu einer unbedeutend geringeren Tiefe wie die anschliessenden konkaven Mittel abschnitte eindringen. Die Endabschnitte streben, von den Wendepunkten ausgehend, sowohl dem je weiligen EintrittsumrIss des Werkstückes als auch der jeweils benachbarten Fugenmittellinie zu.
Dabei ist unter Eintrittsumriss der Umriss des in die Kaliber jeweils eintretenden Werkstückes zu verstehen, und unter Fugenmittellinie eine radiale Gerade, die in der Mitte der Walzenfuge zwischen den jeweils benachbarten Kaliberwalzen liegt.
Die Endabschnitte der Walzenprofile sind vorteil haft möglichst schmal, aber auch nicht zu schmal, damit die am Werkstück zwischen den benachbarten Endabschnitten benachbarter Walzen entstehenden kleinen Rippen nicht zu steile Flanken erhalten, die im folgenden winkelversetzten Kaliber nicht leicht niederwalzbar wären.
Das Werkstück wird zwischen den benachbarten Endabschnitten, innerhalb des jeweiligen Eintrittsumrisses des Werkstückes, durch von den Endabschnitten ausgeübte, schräggerichtete Walzkräfte von beiden Seiten her einer Walzung unterworfen, durch welche ein hinreichender Teil der in Bildung begriffenen Breitung aus der Quer richtung nach der Längsrichtung des Werkstückes abgedrängt wird, was zur Wirkung hat,
dass die zwischen den benachbarten Endabschnitten ent stehenden Längsrippen so gering bleiben, dass die selben trotz höchster Längsstreckungen des Werk stückes nicht bis an den jeweiligen Eintrittsumriss des Werkstückes heranwachsen. Dies bedeutet, dass an den Walzenfugen, auch in Kalibern der üblichen Walzenzahlen je Kaliber, Einzüge entstehen, was gerade das Gegenteil einer Gratbildungstendenz dar stellt.
Durch die besagte Walzung zwischen den benach barten Endabschnitten erfahren die starken Längs streckungen des Werkstückes eine weitere Erhöhung; auch wird das Werkstück gegenüber den Walzen fugen an den Dorn angepresst, wodurch dort das Ent stehen der bekannten Abhebungen vom Dorn ver hindert wird.
Die Ausbildung des Walzenprofils der erfindungs gemässen Kaliber ist am günstigsten, wenn die Mittel- abschnitte derselben konzentrisch zur Werkstück längsachse verlaufen. Doch können noch immer günstige Resultate erreicht werden, wenn die Mittel abschnitte der Walzen vom Konzentrischen etwas nach aussen abweichend konkav gestaltet sind und die Wendepunkte, von welchen die Endabschnitte ausgehen, um höchstens ein Viertel des Unterschiedes zwischen der kleinsten Eintrittswandstärke und der kleinsten Austrittswandstärke des Werkstückes ausser halb des in das jeweilige Kaliber eingeschriebenen Kreises liegen.
In den Kalibern zur Ausübung des erfindungs-. gemässen Verfahrens können die erreichbaren, sehr grossen Kaliberstreckungen trotz sinkender Wand stärke unverändert gross bleiben, obwohl die Ver hältnisziffer der Wandstärke zum Dorndurchmesser in stärkeren Schritten absinkt, wenn in den Kalibern gleichgrosse Streckungen ausgeübt werden.
Daher ist das erfindungsgemässe Verfahren hervorragend ge eignet, die grosse Wandstärke von Werkstücken in wesentlich weniger reinen Streckkalibern als in der bisherigen Praxis auf seine vorfertige Wandstärke zu verringern, nämlich auf eine Wandstärke, die un mittelbar vor Erreichung der Fertigwandstärke des Werkstückes liegt, die an Werkstückumfang oder an Teilen desselben im Fertigrundkaliber bzw. im Vor rundkaliber hergestellt wird.
In jedem der einander folgenden Kaliber entsteht eine ausserordentlich ge ringe Breitung, so dass in diesen Kalibern, das Volu menverhältnis des in Längsrichtung verdrängten Werkstoffes zu dem als Breitung in Querrichtung verdrängten Werkstoff bedeutend günstiger als in bisher angewandten: Kalibern der Praxis ist. Dieses Volumenverhältnis ist in Kalibern, die aus 5 bis 7 Walzen gebildet sind, am günstigsten;
auch bilden sich in diesen Kalibern stärkere Einzüge als in Kali bern, die aus weniger Walzen bestehen.
Trotz einer scheinbaren Ähnlichkeit dürfen die Kaliber der erfindungsgemässen Kaliberreihe keines wegs mit den hier im einleitenden vierten Absatz der Beschreibung erwähnten, der Gratbildungsgefahr aus gesetzten bekannten Kalibern verwechselt werden, weil die letzteren keineswegs jene besonderen Merk male aufweisen, welche die erfindungsgemässe Kali- berreihe kennzeichnen.
Dass die Merkmale verschie den sein müssen, folgt auch aus der Tatsache, dass in den Kalibern der erfindungsgemässen Kaliberreihe, auch wenn dieselben eine der üblichen Walzenzahlen besitzen, die Gratbildungsgefahr auch bei höchsten Streckungen vollkommen ausgeschaltet ist.
Es wurde bereits bemerkt, dass die Kaliber im rauhen Warmwalzbetrieb niemals 100%ig genau sind, und dass sich die Walzen der Kaliber wie auch der Dorn im Betrieb ungleichmässig abnützen, so dass gewisse Massabweichungen vom Sollwert der Ab messungen der Kaliber der erfindungsgemässen Ka- liberreihe unvermeidlich sind, die eine gewisse To leranz erfordern. Die Abnahmebedingungen für naht lose Rohre sehen für Massabweichungen, z.
B. bei warmgewalzten Rohren, unter anderem eine plus- Toleranz von<B>15%</B> für L7berschreitung der Wand stärke vor. Das erfindungsgemässe Merkmal für den Kleinstabstand der Mittelabschnitte der Kaliber- walzen von der Dornachse hat daher vorzugsweise mit Rücksicht auf mögliche Massabweichungen iii einzelnen Kalibern eine um höchstens 51'0 geringere Abnahme der Wandstärke zuzulassen,
als der durch- schnittlichen Abnahme der Wandstärke bei dem ge ringsten Durchschnittswert von 1,26 entspricht, welch unbedeutender Unterschied dann ohnehin durch die übrigen Kaliber zumindest ausgeglichen wird.
Die erwähnte eventuelle unbedeutende Verringerung der Abnahme der Wandstärke in einzelnen der Kaliber ist jedoch auch aus dem Grunde zulässig, weil die Streckungen in den betreffenden Kalibern bei ausser ordentlich geringer Breitung immer noch grösser sind als in den Kalibern der bisherigen Praxis und weil sich infolge der geringen Breitung Einzüge an den Walzenfugen bilden, eine Erschzinung,
die das ge naue Gegenteil einer Gratbildungstendenz bedeutet. Die Errechnung des Durchschnittswertes
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kann im Betrieb einfach und schnell erfolgen, wäh rend die Ermittlung und Kontrolle des Verhältnisses der jeweiligen kleinsten Eintrittswandstärke zur kleinsten Austrittswandstärke in jedem einzelnen der einander folgenden Kaliber der erfindungsge- mässen Kaliberreihe zeitraubend und den Betrieb aufhaltend wäre.
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert: Fig. 1 zeigt ein Dreiwalzenkahber, Fig. 2 ein Sechswalzenkaliber. Das Dreiwalzenkaliber der Fig. 1 hat mit voller Linie gezeichnete Walzen mit einem Profil, das aus einem zur Werkstückachse konzentrisch konkaven Mittelabschnitt f -f und aus an seine beiden, Enden angeschlossenen, dem Umriss c des eintretenden Werkstückes zustrebenden,
konvexen Endabschnitten f-g besteht. Der Dorn ist mit<I>b</I> bezeichnet. Der Um-. riss des fertigen Rohres ist nicht eingezeichnet.
Die Fig. 1 zeigt vergleichsweise auch zwei Kali ber des Standes der Technik: Dabei liegen mit ge- brochener Linie angedeutete, konkav geformte Walzen. m, deren Profilhalbmesser grösser ist als der Halbmesser des eintretenden Werkstückes und deren Profilendpunkte am Eintrittsumriss liegen, sowie drei mit strichpunktierter Linie -gezeichnete Walzen n, deren Profil nur konvex geformt ist,
mit End- punkien am Eintrittsumriss des Werkstückes.
Die" Walzen e greifen mit ihren Mittelabschnitten tief in das Werkstück ein, und stellen an Überwiegen- den Teilen seines Umfanges eine gleichmässige kleinste Wandstärke von weniger als 0,83 der Wand stärke des eintretenden Werkstückes her, während ihre Endabschnitte das Werkstück innerhalb des.
Eintrittsumrisses gleichfalls weitgehend bearbeiten, was aus der grösseren Werkstoffverdrängung durch die Endabschnitte am besten, ersehen werden; kann. Die Walzen e verdrängen bei der Walzung insgesamt wesentlich mehr Werkstoff als die Walzen<I>m</I> oder<I>n</I> und erzeugen daher eine viel grössere Streckung als die letzteren.
Die im Bereich der Endabschnitte der benachbarten Walzen e wirkenden, schräggerichteten Walzkräfte 1 bis 4. pressen den Werkstoff an den Dorn an und verhüten dadurch das Entstehen der bekannten örtlichen Abhebungen;
sie unterwerfen den Werkstoff im, Bereich der benachbarten End abschnitte, samt jenen der entstehenden Rippen, einer Streckung, durch die ein. Teil der anfallenden Breitang in. Längsrichtung abgeführt wird. Dadurch finden die Rippen-, auch bei höchsten Streckungen, innerhalb des Eintrittsumrisses des Werkstückes, ohne denselben zu erreichen, genügend Raum, wo durch die Gefahr einer Gratbildung vollkommen ausgeschlossen ist.
Im. Gegensatz hierzu können die Streckungen in Kalibern mit rein konkaven Rollenprofilen, wie z. B. jene der Walzen m, wegen der Gratbildungsgefahr nicht über eine gewisse;
Grenze gesteigert werden, weil an den Walzenenden eine Walzung innerhalb des Eintrittsumrisses kaum geleistet wird und die Voraussetzungen nicht gegeben sind, dass ein ger nügender Teil der in Bildung begriffenen Breitang in Längsrichtung abgeführt wird, um das Entstehen von Graten auszuschliessen.
Nach Eindringen des Werkstückes in das aus den Walzen e gebildete Kaliber steht je ein Teil der Mantelfläche der benachbarten Walzenden mit den Flanken der entstehenden Rippen in Berührung;
diese Walzenenden üben während der Walzung, von beiden Seiten her, in jedem Punkt der BerÜhrungs- fläche schräggerichtete Walzkräfte auf den Werk stoff der Rippen aus.
Diese Kräfte pflanzen sich im Werkstoff fort und leisten entlang ihres Weges, das heisst in jedem Punkt ihrer Kraftlinien, Verformungs- arbeit, durch die diese Kräfte fortschreitend verrin- gert werden.
Die 2n jedem Punkt der Kraftlü'eni wir- kende Kraft besitzt Komponenten in der Längs-, in der Querrichtung und in zentrischer Richtung auf den Dorn.
In der Fig. 1 sind als Beispiel vier Kraft linien 1-1, 2-2, 3-3 und 4-4 angedeutet sowie die Richtung .der Kraftkomponenten an den Punkten 1, 2, 3 und 4 der Endabschnitte.
Die Schrägfläche, die sich an der zwischenliegenden Fugenmittellinie schneiden, ergänzen sich zu zentrisch gerichteten Resultierenden. Um die Figur nicht zu sehr zu kom plizieren, ist im Innern des Werkstoffes nur je ein einziger Punkt im Verlauf der Kraftlinie 2-2 durch die Richtung der dort abgegebenen Kraft angedeutet.
Die Fig. 2 veranschaulicht ein Sechswalzenkaliber mit dem darin. gewalzten Werkstück, das bereits in einem ähnlichen Kaliber vorher gewalzt worden ist. In der Zeichnung ist a das im Kaliber bearbeitete Werkstück und b der in diesem befindliche Dorn. Der Umriss des in das Kaliber eintretenden Werk stückes ist mit gebrochener Linie c angedeutet.
Das Werkstück tritt mit einem Umriss in das Kaliber ein, der an insgesamt überwiegenden Umfangsteilen kreis runde Gestalt hat. Der Umriss des fertigen Rohres ist mit strichpunktierter Linie d angedeutet. Das Profil der Walzen e besteht aus dem kreisbogen förmigen Mittelabschnitt<B>f</B> -f, der mit der Werkstück achse im wesentlichen konzentrisch ist. Die End punkte f der Mittelabschnitte liegen innerhalb des Eintrittsumrisses des Werkstückes.
An die Endpunkte der Mittelabschnitte schliessen sich die vorzugsweise konvex gestalteten Endabschnitte f <B>-g</B> an, die dem Eintrittsumriss und den Walzenfugenmittellinien zu streben.. Die Figur zeigt, dass sich zwischen den be nachbarten Walzenenden kleine, leicht abwalzbare Rippen h innerhalb des Eintrittsumrisses bilden, die nicht bis an den Eintrittsumriss heranreichen.
Unter den in der Zeichnung dargestellten Verhältnissen ist die Querschnittsverminderung des Werkstückes im dargestellten Kaliber so bedeutend., dass im Kaliber eine Längsstreckung von etwa 120% stattfindet. Die konvexe Ausbildung der Endabschnitte ist deshalb am vorteilhaftesten,
weil die entstehenden Rippen bei dieser Ausbildung am kleinsten werden und weil die konvexe Ausbildung auch dem Entstehen der be kannten örtlichen Abhebungen vom Dorn am besten entgegenwirkt. Doch können die an die Mittel abschnitte angeschlossenen konvexen Endabschnitte auch in gerades Profil übergehen.
Unter Umständen können die Endabschnitte überhaupt gerades Profil haben und mittels kleiner Abrundungen, oder auch ohne solche, über Wendepunkte an die Mittel abschnitte angeschlossen sein.
Bemerkt wird noch, dass die Breitang in den Kalibern der erfindungsgemässen Kaliberreihe, bei gleichgrossen Streckungen, aber verschiedenen Wahen- zahlen der Kaliber, verschieden gering ist.
Doch ist die Breitang in jedem Falle klein genug, dass sich an den Walzenfugen Einzüge bilden, welche die Grat bildungsgefahr ausschliessen. Die Einzüge sind in den Kalibern, die aus, 5 bis 7 Walzen gebildet sind - in:
welchen Kalibern sich auch bei sonstiger Profil- gestalt der Walzen Einzüge bilden - grösser als in Kalibern, die aus weniger Walzen bestehen.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird in verhältnismässig wenig Kalibern eine grosse Längs streckung erreicht, wobei das Werkstück ringsum weitestgehend gleichmässig bearbeitet wird und die begleitende Breitung so gering ist, dass infolge der entstehenden Einzüge an den Walzenfugen - auch in Kalibern mit den üblichen Walzenzahlen - die Gefahr der Gratbildung vollkommen vermieden wird.
Diese durch das erfindungsgemässe Verfahren er reichbaren Vorteile stellen einen bedeutenden tech nischen Fortschritt gegenüber den bekannten Ver fahren des Standes der Technik dar.
Auch in bestehenden Anlagen zur Streckung von Hohlkörpern über den Dorn können bei Anwendung der Erfindung namhafte Fortschritte erreicht werden, wenn die bisher verwendeten Kaliber ganz oder teil weise durch Kaliber der erfindungsgemässen Kaliber reihe ersetzt werden. Beachtliche Fortschritte wer den aber auch dann noch erreicht, wenn einzelne nicht erfindungsgemäss ausgebildete Kaliber vor, nach oder die erfindungsgemässe Kaliberreihe unter brechend innerhalb derselben verwendet werden.
Die Kaliber der erfindungsgemässen Kaliberreihe können auch auf mehrere Bearbeitungseinrichtungen verteilt zur Anwendung gelangen.
Method for stretching metallic hollow bodies over a mandrel and for. Carrying out this process certain rolling pass series The invention relates to a process for stretching metallic hollow bodies, in particular seamless tubes, over a mandrel and a certain for carrying out this process,
series of rolls consisting of loose or driven rolls.
In a known, widely used method, a number of calibers is required that is the same size or greater than the stretching factor, that is, as the ratio of the length of the stretched workpiece to its original length. The; Passages of the caliber used in this process largely approximate the circular shape;
however, the individual gauges are only slightly stretched in order to avoid the formation of burrs on the roll joints. The number of gauges that are used in pushers today has decreased somewhat since then, but it still approximates your aspect ratio and is in tube mills,
has remained practically unchanged, i.e. still greater than the stretching factor. The demand to increase the weight output of pipes and their length more and more, while reducing production costs more and more, requires new methods in order to be able to meet these requirements.
Methods are also known in which several calibres are used, the rollers of which have convex or straight profiles in which greater individual elongations can be achieved than in calibers whose rollers have quite concave profiles; but this only applies or only if the ratio of the wall thickness of the workpiece to the mandrel diameter is large enough.
But since the wall thickness - and therefore also the above-mentioned ratio - constantly decreases in each caliber of a caliber series, the stretchability of such caliber series becomes unsatisfactory, and apart from this, there are also other disadvantages.
It is also well known that the risk of ridges forming in the gauges of caliber series sets a limit in practice because of the increasing spread.
This also applies to those known methods in which several rotatably offset calibers of conventional numbers of rolls per caliber are used, which consist of rolls in which, on the one hand, center sections that are concave, in particular concentric to the workpiece axis, and possibly widened towards their ends,
radially directed rolling forces on predominant parts of the work piece circumference the wall thickness is stretched, and in which on the other hand the material forms longitudinal ribs where the concave middle sections of the other parts of the work piece located around the roll joints, with participation of the widening caliber effect Roll over a turning point in each case in convex roundings.
In contrast to the known methods of previous practice, in which material swells as a broadening in the roll joints when stretching is too great, the invention creates a method that allows a considerable part of the broadening that is being developed to be included in the longitudinal stretching process and thereby preventing the harmful growth of the spread.
According to the invention, this is achieved in that in the calibers lying on the workpiece circumference or on parts thereof before the finished wall thickness is reached. on the one hand, the concave middle sections of the rollers, which are at least approximately concentric to the workpiece axis, are made to penetrate the workpiece in the following n cavities of the type mentioned,
that the average value calculated from the ratio solsn - namely from the ratio of the smallest wall thickness of the workpiece entering the first following caliber to the smallest wall thickness s "of the workpiece emerging from the guess of this caliber
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is at least <B> 1.26 </B>,
Furthermore, that the non-concave end sections of the rollers emanating from the turning points, in the case of concentric middle sections, penetrate with their ends facing the middle sections into the workpiece to the same depth as the middle sections themselves and in the case of concave middle sections slightly deviating outwards from the concentric almost to penetrate to the same depth as the greatest penetration depth of the concave central sections,
and that, on the other hand, the workpiece parts lying between the middle sections of adjacent rollers, together with the ribs being formed on these parts, are exerted by the end sections of neighboring rollers within the entrance outline of the workpiece and are complementary to a centrically directed resultant oblique rolling forces, with some being dissipated into Longitudinal direction of the amount of material produced by newspaper,
be stretched within the respective entry outline.
The ratio of the smallest entry wall thickness to the smallest exit wall thickness of the workpiece can in principle be the same as the already mentioned average value in all of the subsequent calibres of the type mentioned
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be, which latter value is at least 1.26 according to the invention. In practice, however, this theoretical possibility can hardly be realized.
even less to maintain. The calibres are never 100% accurate in the slow hot rolling operation; the rollers of the caliber and the mandrel also wear unevenly.
A series of calibres intended to carry out the method according to the invention with several calibers offset in rotation with respect to one another with loose or driven rollers, which have a concave, at least approximately concentric to the workpiece axis and limited by two turning points, predominantly one-half range and one on both sides of it each starting from the turning point, non-concave,
have end section striving towards the roll face, is characterized according to the invention in that the small distance of the central section from the mandrel axis is at most 0.83 times the smallest contour distance of the workpiece entering the caliber from the mandrel axis plus 0.17 times the mandrel radius,
and that the end sections, starting from the turning points, tend in a convex or convex with a subsequent straight or completely straight course to the entry outline of the workpiece and to the roller joint center line, with two adjacent end sections delimiting a space wedge-like in cross section.
The profile of the rollers in the calibers for practicing the method according to the invention therefore consists of a predominant central section which is at least approximately concentric to the workpiece axis, that is to say in this context
that it either lies entirely on the circle written in the caliber or that it has a concave shape that differs slightly outwards from the center towards the ends of the center section, and that it consists of two non-concave end sections connected to the ends of the center section representing the turning points are.
The ends of the middle sections represent turning points because the tangent to be applied to the middle sections at these points reveals that the middle section is on one side of the tangent and the end section on the other side of the respective turning point, and thus the roller profile changes direction at the relevant turning point.
The end sections proceeding from the turning points penetrate the workpiece to the same depth as the subsequent concentric central sections or penetrate to an insignificantly smaller depth than the subsequent concave central sections. Starting from the turning points, the end sections strive towards both the respective entry outline of the workpiece and the respectively adjacent joint center line.
In this case, the entry outline is to be understood as the outline of the workpiece entering the respective caliber, and the joint center line is a radial straight line that lies in the center of the roller joint between the respectively adjacent caliber rollers.
The end sections of the roller profiles are advantageous as narrow as possible, but not too narrow either, so that the small ribs on the workpiece between the adjacent end sections of adjacent rollers do not have too steep flanks that would not be easily rolled down in the following angularly offset caliber.
The workpiece is subjected to rolling between the adjacent end sections, within the respective entry outline of the workpiece, by oblique rolling forces exerted by the end sections from both sides, through which a sufficient part of the spreading being formed from the transverse direction to the longitudinal direction of the workpiece what has an effect is pushed aside,
that the longitudinal ribs that arise between the adjacent end sections remain so small that the same do not grow up to the respective entry contour of the workpiece despite the greatest longitudinal extension of the workpiece. This means that indentations occur at the roll joints, even in calibers with the usual number of rolls per caliber, which is the opposite of a tendency to burr formation.
By said rolling between the neigh disclosed end portions, the strong longitudinal stretching of the workpiece experience a further increase; the workpiece is also pressed against the roller joints against the mandrel, which prevents the well-known lift-offs from the mandrel there.
The formation of the roller profile of the caliber according to the invention is most favorable when the middle sections of the same run concentrically to the longitudinal axis of the workpiece. However, favorable results can still be achieved if the central sections of the rollers are designed to be concave slightly outwardly deviating from the concentric and the turning points from which the end sections start by at most a quarter of the difference between the smallest entry wall thickness and the smallest exit wall thickness of the workpiece lie outside the circle inscribed in the respective caliber.
In the calibers to exercise the invention. According to the method, the very large caliber elongations that can be achieved can remain unchanged despite decreasing wall thickness, although the ratio of the wall thickness to the mandrel diameter decreases in greater steps when the calibres are of the same size.
Therefore, the inventive method is ideally ge to reduce the great wall thickness of workpieces in much less pure stretch calibers than in previous practice to its prefabricated wall thickness, namely to a wall thickness that is immediately before reaching the finished wall thickness of the workpiece, which is the workpiece circumference or on parts of the same in the finished basic caliber or in the preliminary round caliber.
In each of the following calibres, an extraordinarily small width is created, so that in these calibres the volume ratio of the material displaced in the longitudinal direction to the material displaced as width in the transverse direction is significantly more favorable than in previously used calibres in practice. This volume ratio is most favorable in gauges which are formed from 5 to 7 rolls;
Also in these calibres there are stronger indentations than in calibers which consist of fewer rollers.
Despite an apparent similarity, the calibers of the caliber series according to the invention must by no means be confused with the risk of burr formation from set known calibers mentioned here in the introductory fourth paragraph of the description, because the latter by no means have those special features that characterize the caliber series according to the invention.
The fact that the features have to be different also follows from the fact that in the calibers of the caliber series according to the invention, even if they have one of the usual number of rollers, the risk of burr formation is completely eliminated even at the highest elongations.
It has already been noted that the calibres are never 100% accurate in the rough hot rolling operation, and that the rolls of the caliber as well as the mandrel wear unevenly during operation, so that certain dimensional deviations from the nominal value of the dimensions of the caliber of the caliber series according to the invention are inevitable, which require a certain tolerance. The acceptance conditions for seamless pipes see for dimensional deviations, e.g.
B. for hot-rolled pipes, among other things, a plus tolerance of <B> 15% </B> for exceeding the wall thickness. The feature according to the invention for the small spacing of the central sections of the caliber rolls from the mandrel axis therefore preferably has to allow a decrease in wall thickness of at most 51.0 less, taking into account possible dimensional deviations iii individual calibers,
than corresponds to the average decrease in wall thickness at the lowest average value of 1.26, what an insignificant difference is then at least compensated for by the other calibres.
The possibly insignificant reduction in the decrease in wall thickness in individual of the calibres mentioned is also permissible for the reason that the aspect ratios in the calibers in question are still greater than in the calibres of previous practice and because of the small Forming widening indentations at the roller joints, a shock,
which means the exact opposite of a tendency to form burrs. Calculating the average value
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can be done quickly and easily during operation, while the determination and control of the ratio of the respective smallest inlet wall thickness to the smallest outlet wall thickness in each of the successive calibres of the caliber series according to the invention would be time-consuming and slow down operation.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings, for example: FIG. 1 shows a three-roller caliber, FIG. 2 shows a six-roller caliber. The three-roller caliber of FIG. 1 has rollers drawn in full line with a profile consisting of a central section f -f that is concentric to the workpiece axis and of two ends connected to the contour c of the entering workpiece.
convex end portions f-g. The mandrel is labeled <I> b </I>. The um-. crack of the finished pipe is not shown.
1 also shows, for comparison, two calibres from the prior art: There are concave-shaped rollers indicated with a broken line. m, whose profile radius is greater than the radius of the entering workpiece and whose profile endpoints lie on the entry outline, as well as three rollers n, drawn with a dash-dotted line, whose profile is only convex,
with end points on the entry contour of the workpiece.
The "rollers e with their middle sections deep into the workpiece, and make a uniform smallest wall thickness of less than 0.83 of the wall thickness of the entering workpiece on predominant parts of its circumference, while their end sections the workpiece within the.
Also edit the entrance outline to a large extent, which can best be seen from the greater displacement of the material through the end sections; can. During rolling, the rollers e displace significantly more material than the rollers <I> m </I> or <I> n </I> and therefore generate a much greater stretching than the latter.
The obliquely directed rolling forces 1 to 4 acting in the area of the end sections of the adjacent rollers e press the material against the mandrel and thereby prevent the occurrence of the known local lift-offs;
They subject the material in the area of the adjacent end sections, including those of the resulting ribs, to a stretching through the. Part of the resulting Breitang is discharged in the longitudinal direction. As a result, the ribs, even with the highest elongations, find sufficient space within the entry contour of the workpiece without reaching it, where the risk of burr formation is completely excluded.
In contrast to this, the elongations in calibers with purely concave roller profiles, such as B. those of the rollers m, because of the risk of burr formation not over a certain amount;
Limit can be increased because at the roll ends a rolling is hardly done within the entrance outline and the prerequisites are not given that a small enough part of the width that is being formed is discharged in the longitudinal direction in order to rule out the formation of burrs.
After the workpiece has penetrated into the caliber formed from the rollers e, a part of the lateral surface of the adjacent roller ends is in contact with the flanks of the ribs being formed;
During rolling, these roll ends exert inclined rolling forces on the material of the ribs from both sides at every point of the contact surface.
These forces are propagated in the material and perform deformation work along their path, that is, in every point of their lines of force, through which these forces are progressively reduced.
The force acting at every point of the force has components in the longitudinal, transverse and central directions on the mandrel.
In Fig. 1, four lines of force 1-1, 2-2, 3-3 and 4-4 are indicated as an example, as well as the direction of the force components at points 1, 2, 3 and 4 of the end sections.
The inclined surfaces that intersect at the intermediate joint center line complement each other to form centrically directed resultants. In order not to complicate the figure too much, only a single point is indicated in the interior of the material in the course of the line of force 2-2 by the direction of the force emitted there.
Fig. 2 illustrates a six-roll caliber with the therein. rolled workpiece that has already been rolled in a similar caliber. In the drawing, a is the workpiece machined in the caliber and b is the mandrel located in this. The outline of the workpiece entering the caliber is indicated with a broken line c.
The workpiece enters the caliber with an outline that has a circular shape on the predominant parts of the circumference. The outline of the finished pipe is indicated with a dot-dash line d. The profile of the rollers e consists of the circular arc-shaped central section <B> f </B> -f, which is essentially concentric with the workpiece axis. The end points f of the middle sections lie within the entry outline of the workpiece.
The end points of the middle sections are followed by the preferably convex end sections f <B> -g </B>, which strive to the entrance outline and the roll joint center lines. The figure shows that between the adjacent roll ends small, easily rolled ribs h form within the entrance outline that do not reach the entrance outline.
Under the conditions shown in the drawing, the reduction in cross-section of the workpiece in the shown caliber is so significant that a longitudinal stretch of about 120% takes place in the caliber. The convex design of the end sections is therefore most advantageous,
because the resulting ribs are the smallest in this training and because the convex training also best counteracts the emergence of the known local lift-offs from the mandrel. However, the convex end sections connected to the central sections can also merge into a straight profile.
Under certain circumstances, the end sections can even have a straight profile and can be connected to the center sections via turning points by means of small roundings, or even without such.
It should also be noted that the width in the calibers of the caliber series according to the invention, with the same aspect ratio but different numbers of calibres, is differently small.
In any case, however, the width is small enough that indentations form at the roller joints, which rule out the risk of burrs. The indentations are in the calibers, which are formed from 5 to 7 rollers - in:
Regardless of the calibers, indentations are formed with a different profile shape of the rollers - larger than in calibers that consist of fewer rollers.
The method according to the invention achieves a large longitudinal stretching in relatively few calibres, with the workpiece being machined as uniformly as possible all around and the accompanying spreading so small that the risk of indentations at the roll joints - even in calibers with the usual number of rolls the formation of burrs is completely avoided.
These advantages that can be achieved by the method according to the invention represent a significant technical advance over the known prior art methods.
Even in existing systems for stretching hollow bodies over the mandrel, considerable progress can be achieved when using the invention if the previously used calibres are wholly or partially replaced by calibres of the caliber series according to the invention. However, considerable progress is still achieved if individual calibers not designed according to the invention are used before, after or the caliber series according to the invention are used intermittently within the same.
The calibres of the caliber series according to the invention can also be used distributed over several processing devices.