DE102006001064A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines nahtlosen Rohres - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Rohres (1), insbesondere mit großem Durchmesser (D) und/oder großer Wanddicke (s), bei dem zunächst Vormaterial (2) in einer Lochpresse (3) zu einer Hülse (4) oder einer Luppe umgeformt wird und anschließend die Hülse (4) bzw. die Luppe mittels einer axial verschiebbaren Dornstange (5) durch ein Werkzeug (6) gedrückt und/oder gezogen wird, mit dem der Außendurchmesser (D) der Hülse (4) bzw. der Luppe reduziert wird. Um eine bessere Qualität insbesondere bei der Herstellung von Rohren großen Druchmessers zu erreichen, ist verfahrensgemäß nach der Erfindung vorgesehen, dass der auf den Außenumfang (7) der Hülse (4) bzw. der Luppe einwirkende Kontaktbereich (8) des Werkzeugs (6) während der Umformung so bewegt wird, dass zumindest zeitweise im Kontaktbereich (8) eine Relativbewegung zwischen der Hülse (4) bzw. der Luppe und dem Werkzeug (6) vorliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines nahtlosen Rohres.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Rohres, insbesondere mit großem Durchmesser und/oder großer Wanddicke, bei dem zunächst Vormaterial in einer Lochpresse zu einer Hülse oder einem Hohlblock bzw. einer Luppe umgeformt wird und anschließend die Hülse bzw. die Luppe mittels einer axial verschiebbaren Dornstange durch ein Werkzeug gedrückt und/oder gezogen wird, mit dem der Außendurchmesser der Hülse bzw. der Luppe reduziert wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines nahtlosen Rohres.
  • Zur Herstellung nahtloser Stahlrohre und Rohrkomponenten ist das Press- und Ziehverfahren bekannt. Dabei wird zunächst Vormaterial, insbesondere ein gegossener Stahlblock, auf einer Lochpresse in einem Lochtopf mittels eines Lochdorns zu einer Hülse (Hohlblock, Flasche) oder einer Luppe vorgeformt. Die Hülse bzw. Luppe wird dann in einer Drückvorrichtung zum weitgehend fertigen Rohr umgeformt, indem eine Dornstange in die Hülse eingeschoben wird und Hülse bzw. Luppe samt Dornstange dann in Achsrichtung durch einen ortsfest angeordneten Ziehring (bzw. an mehreren, hintereinander angeordneten Ziehringen) geschoben wird (Stoßbankverfahren nach Heinrich Ehrhardt). Der Ziehring wirkt mit seinem Kontaktbereich auf den Außenumfang des Rohrs, wodurch dieser reduziert und auf das gewünschte Maß gebracht wird. Als Umformwerkzeug auf der Drückvorrichtung kommt also ein ortsfester angeordneter Ziehring zum Einsatz.
  • Bei dieser vorbekannten Technologie zur Herstellung nahtloser Großrohre unterliegt insbesondere der Rohrziehprozess einer hohen technologischen Sensibilität, was viel Erfahrung des Bedienpersonals erfordert. Durch die hohe Festkörperreibung (Haft- und Gleitreibung) zwischen den Werkzeugen und dem Umformgut treten hohe Dornstangenkräfte auf, was die Werkzeuge hoch beansprucht. Dadurch werden Oberflächenbeschädigungen der Werkzeuge und damit des Umformgutes, d. h. der Rohre, hervorgerufen.
  • Liegen nur kleine Rohrdurchmesser vor, kommt auch ein Kaltziehen des Rohrs in Frage (s. hierzu den Beitrag „Reducing tube through three-roll dies with stretching mandrels" von Z. Baolong et al. in Tube International, Jan. 1997, S. 71 f.). Hierbei wird die Luppe bzw. das Vorrohr auf einer Dornstange platziert, die mindestens einen konischen Umfangsabschnitt aufweist. Im Zusammenwirken mit einer Anzahl Walzen wird die Luppe dann zum fertigen Rohr gewalzt. Dieses Verfahren ist jedoch bei Rohren größeren Durchmessers nicht mehr realisierbar, insbesondere nicht bei der Großrohrfertigung durch Warmumformung. Dabei würde infolge des benötigten konischen Abschnitts der Dornstange der Verbindungsabschnitt zwischen Umformgut und Dornstange in diesem Bereich nicht die axiale Dornstangenkraft aufnehmen können. Daher scheidet dieses Verfahren bei der Herstellung nahtloser Großrohre aus.
  • Bekannt ist auch die Rohrherstellung mittels indirektem Strangpressen (sog. Cameron-Verfahren). Auch bei diesem Verfahren bleibt das Problem der hohen Reibung zwischen der Matrize und dem Umformgut und damit auch die hohe Werkzeugbelastung und der Verschleiß erhalten.
  • Aus der DE 100 27 703 A1 ist ein Verfahren zum Umformen eines metallischen Werkstücks mittels Fließpressen bekannt. Dort ist vorgesehen, dass eine Matrize mit einer Oszillationsvorrichtung in oszillierende Relativbewegung zum Werkstück erregbar ist und dass das Werkstück in einem Arbeitsgang in mehreren in Materialdurchlaufrichtung hintereinander liegenden Reduktionskammern der Matrize gleichzeitig einer Reihe von Umformschritten unterzogen wird. Hierfür weist die Matrize eine Anzahl im Durchmesser abgestaffelter Abschnitte auf, die eine allmähliche Durchmesserreduzierung hervorrufen. Zwischen Matrize und Umformgut kommt es aufgrund der gewählten Größe der Oszillationsamplitude auch hier zu einer Haft- und Gleitreibung, insbesondere bei der Umkehr der Bewegungsrichtung, die prozessbedingt hier auch nötig ist.
  • Die vorbekannten Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Rohres, insbesondere eines Rohres mit größerem Durchmesser, weisen also den Nachteil auf, dass ein relativ großer Reibungswiderstand zwischen Umformgut und dem äußeren Umformwerkzeug vorliegt. Es kommt dabei prozessbedingt zu einer großen Relativbewegung zwischen dem Umformgut und dem äußeren Umformwerkzeug, was Reibung hervorruft. Somit liegt eine ungünstig hohe Axialkraft an der Dornstange an, was die Gefahr von Durchstoßern oder Abreißern birgt.
  • Damit ist auch der Verschleiß – sowohl aufgrund mechanischer als auch aufgrund thermischer Belastung – der äußeren Umformwerkzeuge relativ hoch, was wirtschaftliche Nachteile nach sich zieht. Die Oberflächenqualität des hergestellten Rohres ist daher nicht immer akzeptabel. Dies hat die Notwendigkeit einer mechanischen Nacharbeit zur Folge, was teuer ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung insbesondere großer nahtloser Rohre sowie eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der die genannten Nachteile vermieden werden. Der Reibungswiderstand zwischen Umformgut und äußerem Umformwerkzeug soll also verringert werden, womit in der Folge eine wirtschaftlichere und qualitativ hochwertigere Fertigung der Rohre möglich werden soll.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der auf den Außenumfang der Hülse bzw. der Luppe einwirkende Kontaktbereich des Werkzeugs während der Umformung so bewegt wird, dass zumindest zeitweise im Kontaktbereich eine Relativbewegung zwischen der Hülse bzw. der Luppe und dem Werkzeug vorliegt.
  • Eine erste Fortbildung der Erfindung sieht vor, dass das Werkzeug durch mindestens zwei um den Außenumfang der Hülse bzw. Luppe herum angeordnete Walzen gebildet wird, die während des Umformvorgangs um ihre Drehachse gedreht werden. Dabei kann vorgesehen werden, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen im Kontaktbereich mit der Hülse bzw. der Luppe größer ist als die Geschwindigkeit der Hülse bzw. Luppe im Kontaktbereich, vorzugsweise mindestens 102 % der Geschwindigkeit der Hülse bzw. Luppe im Kontaktbereich. Möglich ist es aber auch, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen im Kontaktbereich mit der Hülse bzw. der Luppe kleiner ist als die Geschwindigkeit der Hülse bzw. Luppe im Kontaktbereich, vorzugsweise höchstens 98 % der Geschwindigkeit der Hülse bzw. Luppe im Kontaktbereich.
  • Dabei sind die Walzen bevorzugt ortsfest gelagert und werden angetrieben.
  • Eine Alternative hierzu sieht vor, dass das Werkzeug ein Ziehring ist, der in Achsrichtung der Hülse bzw. Luppe oszillierend bewegt wird. Der Ziehring kann nach einer bevorzugten Ausführungsform dabei eine oszillierende Bewegung mit einem Oszillationshub von höchstens 0,7 mm ausführen. Möglich sind auch Hübe von mehr als 50 mm. Der Ziehring kann in bevorzugter Weise die oszillierende Bewegung mit einer Oszillationsfrequenz zwischen 2 und 100 1/s ausführen, bevorzugt zwischen 20 und 100 1/s.
  • Die Vorrichtung zur Herstellung eines nahtlosen Rohres weist eine Lochpresse zum Lochen eines Vormaterials sowie eine Drück- und/oder Ziehvorrichtung auf, auf der die aus dem Vormaterial vorgefertigte Hülse oder Luppe mittels einer axial verschieblichen Dornstange durch ein Werkzeug gedrückt bzw. gezogen werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der auf den Außenumfang der Hülse bzw. der Luppe einwirkende Kontaktbereich des Werkzeugs derart beweglich angeordnet ist, dass zumindest zeitweise im Kontaktbereich eine Relativbewegung zwischen der Hülse bzw. der Luppe und dem Werkzeug vorliegt.
  • Das Werkzeug kann durch mindestens zwei um den Außenumfang der Hülse bzw. Luppe herum angeordnete Walzen gebildet werden. Dabei sieht eine Fortbildung vor, dass mehrere Rollenkörbe mit jeweils mindestens zwei Walzen in Achsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
  • Das Werkzeug kann auch ein Ziehring sein, der in Achsrichtung der Hülse bzw. Luppe oszillierend bewegbar angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß werden also bewegliche äußere Umformwerkzeuge auf einer Drück- oder Ziehvorrichtung eingesetzt, wobei sich die Beweglichkeit auf die Wirk- oder Kontaktflächen bezieht, mit denen das äußere Umformwerkzeug auf den Außenumfang der Hülse wirkt. Als äußere Umformwerkzeuge können kalibrierte Walzen oder Ziehringe eingesetzt werden.
  • Dabei können Höhlblöcke mit Boden (Hülsen) oder ohne Boden (Luppen) verwendet werden. Werden Hohlblöcke ohne Boden verwendet, müssen diese vor dem Abstrecken am vorderen Ende kraft- und/oder formschlüssig mit der Dornstange verbunden werden. Dies kann mit einer Kümpelzange mit zwei bis vier Backen ausgeführt werden. Die Dornstange weist dafür am vorderen Ende einen zylindrischen Absatz kleineren Durchmessers auf.
  • Mit dem Erfindungsvorschlag wird die Dornstangenkraft beim Abstrecken gesenkt. Die mechanisch-thermische Werkzeugbelastung wird damit reduziert, was eine höhere Standzeit und eine bessere Qualität bezüglich der Rohroberfläche ergibt. Weiterhin ist das Ausmaß der erforderlichen mechanischen Nacharbeit geringer. Die Materialausbringung kann aufgrund geringerer Reibung erhöht werden. Es sinken damit sowohl die Energie- als auch die Produktionskosten.
  • Die Anfälligkeit gegenüber Schwankungen der äußeren Bedingungen wird mit dem Erfindungsvorschlag ebenfalls verringert und eine Rohrinnen- und -außenoberfläche erzeugt, die nicht so große bzw. gar keine mechanische Nacharbeit erfordert, als es bei den vorbekannten Verfahren der Fall ist.
  • Die Herstellung insbesondere nahtloser Stahlrohe mit großen Außen- und Innendurchmessern und mit dicker Wand im Warmumformverfahren, wie sie z. B. bei der Energiegewinnung infolge hoher Sicherheitsanforderungen benötigt werden, kann damit verbessert werden.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
  • 1 schematisch die Seitenansicht einer Lochpresse, in der Vormaterial gelocht wird,
  • 2 schematisch die Seitenansicht einer Drück- und/oder Ziehvorrichtung samt sich in der Bearbeitung befindlichem Rohr gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 eine zu 2 entsprechende Darstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4 eine Drück- und Ziehvorrichtung entsprechend 3, vor dem Eintritt der Luppe samt Dornstange,
  • 5 die Drück- und Ziehvorrichtung gemäß 4 während der Bearbeitung der Luppe samt abziehender Ziehzange,
  • 6 die Seitenansicht der Drück- und/oder Ziehvorrichtung mit drei Rollenkörben mit je drei Walzen,
  • 7a den Schnitt A-B gemäß 6,
  • 7b den Schnitt C-D gemäß 6 und
  • 7c den Schnitt E-F gemäß 6.
  • In 1 ist eine bekannte Lochpresse 3 skizziert, mit der Vormaterial 2 in Form eines Vierkantblocks zu einem Hohlblock in Form einer Hülse gepresst wird. Statt eines Vierkantblocks kann auch ein Rundblock oder ein Polygonblock zum Einsatz kommen. In der Lochpresse 3 wird das Vormaterial 2 in einer Matrize oder Pressform 13 aufgenommen; dann wird hydraulisch ein Lochdorn 14 vertikal nach unten gedrückt.
  • Die so vorgefertigte Hülse wird – wie es in 2 zu sehen ist – in einer Drück- und/oder Ziehvorrichtung auf einer Dornstange 5 aufgenommen und horizontal in Pfeilrichtung durch ein Werkzeug 6 in Form eines an sich bekannten Ziehringes 6' hindurchgepresst. Dadurch verändert sich die ursprüngliche Wanddicke so vor dem Ziehen auf die geringere Wanddicke s1 nach dem Ziehen; dann liegt der endgültige Durchmesser D des Rohres 1 vor.
  • Erfindungswesentlich ist, dass der Kontaktbereich 8 des Ziehrings 6', mit dem dieser auf den Außenumfang 7 der Hülse wirkt, nicht ortsfest ist, sondern bewegt wird. Dies ist schematisch durch den Doppelpfeil angedeutet, der eine Oszillationsbewegung des Ziehrings 6' in Achsrichtung der Dornstange 5 andeutet. Die Amplitude der Oszillationsbewegung liegt bevorzugt unter 0,7 mm. Es sind jedoch auch gute Ergebnisse mit Amplituden über 50 mm erzielt worden. Die Oszillationsfrequenz liegt im Bereich zwischen 2 und 100 Hz, bevorzugt zwischen 20 und 100 Hz.
  • In 3 kann gesehen werden, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Bewegung des Kontaktbereichs 8 des Werkzeugs 6 auch in anderer Weise realisiert werden kann. Hier besteht das Werkzeug 6 aus mehreren zusammenwirkenden Walzen 6'', die dem Umfang der Hülse 4 bzw. des Rohrs 1 umgreifen. Die Walzen 6'' sind dabei bevorzugt angetrieben. Dabei ist eine Geschwindigkeitsdifferenz vorgesehen, d. h. die Geschwindigkeit der Hülse 4 und die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen im Kontaktbereich zwischen Walze und Hülse sind unterschiedlich.
  • Während in 2 und 3 ein Hindurchschieben der Hülse 4 durch die Vorrichtung 9 vorgesehen ist, kann auch – wie es aus 4 und 5 hervorgeht – ein Ziehen der Hülse 4 samt Dornstange 5 erfolgen oder auch ein kombiniertes Schieben und Ziehen.
  • Hierzu ist das eine axiale Ende der Dornstange 5 (in 4 und 5 das rechte Ende) verjüngt ausgebildet, wobei sich das entsprechende Ende der dort zu sehenden Luppe 4 sich so an die Dornstange 5 anlegt, dass ein Abziehen möglich ist. Das Anlegen erfolgt durch eine Kümpelzange vor dem Einstoßen in die Außenwerkzeuge. Für das Durchziehen kommt eine Ziehzange 15 zum Einsatz, die das Ende der Hülse oder Luppe 4 greift und abzieht. Vor dem Einstoßen wird also das vordere Luppenende durch eine Kümpelzange bzw. Kümpelpresse auf den Dornstangenabsatz gedrückt. Danach erfolgt das Einstoßen und Durchstoßen, anschließend wird mit einer Ziehzange am vorderen gekümpelten Ende angefasst und gezogen.
  • In 6 ist zu sehen, dass mehrere Walzen 6'' um den Umfang der Hülse bzw. Luppe 4 bzw. des Rohres 1 angeordnet sein können und dass mehrere Rollenkörbe 10, 11 und 12 in Förderrichtung des Rohres 1 nacheinander folgend angeordnet sein können.
  • Aus den Schnittdarstellungen gemäß der 7a, 7b und 7c geht hervor, dass jeweils drei Walzen 6'' um den Umfang der Hülse bzw. der Luppe 4 herum angeordnet sind. Dort ist in der Abfolge der Figuren auch zu sehen, wie die Hülse bzw. die Luppe allmählich zum endgültigen Rohr verformt wird.
  • Das Verfahren kann mit einer Reihe von teilweise vorbekannten Maßnahmen kombiniert werden:
    Das Lochen kann in einer ölhydraulischen Lochpresse 3 zur Herstellung eines Hohlblockes mit Boden (Hülse) oder ohne Boden (Luppe) unter Anwendung des füllenden und/oder steigenden Lochens erfolgen, wobei die Matrize 13, d. h. der Lochtopf, eine über die Länge verlaufende Innenkonizität aufweist und der Lochdornkopf und die Verbindung mit dem Lochdorn 14 (Dornstange) so gestaltet ist, dass ein leichtes Ausziehen des Dorns ermöglicht wird. Der Durchlochvorgang kann in einem zweiten Schritt nachgeschaltet sein. Gegebenenfalls kann auch ein angestauchtes Hülsenende für die nachfolgenden Verfahrensschritte verwendet werden.
  • Die Außenform des Bodenteils kann im Durchmesser abgestuft oder konisch verjüngt sein, entsprechend der Durchmesserreduktion in den nachfolgenden Umformstufen. Die Innenform des Bodenteils richtet sich nach der Bodenbelastung beim nachfolgenden Durchstoß- bzw. Ziehprozess und dem Hülseninnendurchmesser nach dem Durchstoßen bzw. Ziehen.
  • Angestrebt wird ein Verhältnis von Lochdorndurchmesser zur Hülsenlänge von 3 bis 7 zur Gewährleistung einer guten Konzentrizität. In manchen Fällen kann das Verhältnis auch bis zu 10 werden.
  • Der Transport des Hohlblocks zur Drück- und/oder Ziehvorrichtung 9 (Streckaggregat) kann unter Anwendung einer thermischen Isolierung der Transporteinrichtung bzw. des Hohlblocks erfolgen.
  • Weiter vorgesehen kann eine Presswasserentzunderung für die Innen- und Außenoberfläche werden, die wahlweise zu- oder abgeschaltet werden kann. Eine weitere Entzunderungsmöglichkeit ist das Aufweiten mittels der Dornstange, deren Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Lochstücks. Ebenfalls kann eine Bodenplatte als Gegenhalter vorgesehen werden.
  • Weiterhin kann eine längs verfahrbare induktive oder anderweitig beheizbare Zwischenwärmeinrichtung vorgesehen werden, besonders für die Enden der Hülse bzw. der Luppe, wobei die Innenverzunderung durch mechanischen Endenverschluss bzw. Endenabdeckung vermieden bzw. reduziert werden soll.
  • Die Hülsenzufuhr- bzw. -transporteinrichtung vor dem Streckaggregat kann höhenverstellbar ausgeführt werden. Vorgesehen können auch werden eine oder mehrere höhen- und durchmessereinstellbare Dornstangenführungen zur zentrischen Einführung und Unterstützung der Dornstange gegen Durchbiegung; ferner kann eine Dornstangenwechselvorrichtung ins Auge gefasst werden.
  • Die Dornstangenvorschubgeschwindigkeit liegt bevorzugt zwischen 50 und 1.000 mm/s.
  • Die Dornstange kann entsprechend der unterschiedlichen mittleren Dornstangentemperatur über die Länge und aufgrund unterschiedlicher Kontaktzeiten mit dem Umformgut konisch gestaltet sein. Ferner kann ein vorne abgerundeter Dornstangenkopf zur Vergrößerung der Kontaktfläche und zur Senkung der spezifischen Scherbeanspruchung verwendet werden.
  • Vorgesehen werden kann weiterhin eine steuerbare und programmierbare Dornstangenaußenkühlung zur Erzeugung eines Temperaturgradienten über die Länge, wobei sich unter axialem Vorschub ein Düsenring um die Dornstangenachse dreht oder sich die Dornstange innerhalb eines Düsenringes dreht.
  • Als Kühlmedium kann ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff, oder Pressluft oder auch ein Luft-Wassergemisch oder Wasser verwendet werden.
  • Weiterhin kann eine Dornstangenschmierung vorgesehen werden, die gegebenenfalls unter Rotation eines Düsenringes ein mit Wasser gemischtes Schmiermittel (bestehend aus Phosphaten, Boraten und Silikaten oder einer Kombination von zwei oder drei dieser Bestandteile) und/oder ein Trennmittel und gegebenenfalls ein unter Druckeinwirkung gasbildendes Medium auf die Dornstange aufbringt.
  • Die Dornstange kann im Arbeitsbereich aus mehreren miteinander verbundenen Teilen gleicher oder unterschiedlicher Materialien bestehen, die im Durchmesser zueinander abgestuft sein können.
  • Vorgesehen werden kann weiterhin eine Schmiereinrichtung für die äußeren Umformwerkzeuge, wobei ein mit Wasser gemischtes Schmiermittel (ähnlicher Zusammensetzung wie oben erwähnt) von der Einlaufseite her zwischen die äußeren Umformwerkzeuge und das Umformgut gebracht wird.
  • Die Schmierung der äußeren Umformwerkzeuge kann auch durch Beaufschlagung mit Wasser, mit einem Wasser-Luft-Gemisch oder Pressluft geschehen, wobei ein rotierender Düsenring in einem definierten Abstand vor dem Einlauf des jeweiligen Streckaggregats positioniert ist und eine gezielte Oxidation der Außenoberfläche des Umformgutes erzielt wird.
  • Für den Fall des Einsatzes schleudergegossener oder gelochter Hohlblöcke ohne Boden ist eine Dornstange mit abgesetztem vorderen Ende einsetzbar, wobei eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen Hülsenfrontende und Dornstange durch eine Kümpelvorrichtung unmittelbar vor dem Stoßvorgang erzeugt werden kann.
  • Die erläuterte Vorgehensweise bewirkt eine Durchmesser- und Wanddickenreduktion durch die sich vorwärts bewegende Dornstange im Inneren und die äußeren Umformwerkzeuge. Dabei erfolgt eine Querschnittsabnahme pro Rollenkorb bzw. Walzgerüst von jeweils zwischen 40 % und (fast) Null %.
  • Die Vorwärtsbewegung der Dornstange kann durch axialen Druck, durch axialen Zug oder durch beides bewirkt werden. Die Vorwärtsbewegung des Walzgutes kann zusätzlich durch rotierend angetriebene äußere Umformwerkzeuge (Rollen oder Walzen) unterstützt werden, wie es bereits oben erläutert wurde.
  • Wie ebenfalls erläutert wurde, können die äußeren Umformwerkzeuge als Ziehdüse oder als Rollenkorb ausgebildet sein, wobei jeweils 2, 3, 4 oder 6 Walzen zusammenwirkend um den Hülsenumfang angeordnet sein können, wobei die einzelnen Rollenkörbe bzw. Walzgerüste hintereinander in definiertem Abstand angeordnet sind. Die Rollen bzw. Walzen sind dabei bei den einzelnen Rollenkörben jeweils um 90°, um 60°, um 45° bzw. um 30° um die Längsachse relativ zueinander gedreht, um eine gute Abdeckung des gesamten Umfangs des Rohres zu erreichen.
  • Der Durchmesser der zum Einsatz kommenden Walzen bzw. Rollen liegt je nach konstruktiver Auslegung und je nach zu erzeugendem Rohrdurchmesser zumeist zwischen 400 und 2.000 mm.
  • Beim Antrieb der Walzen ist vorgesehen, dass die Umfangsgeschwindigkeit am arbeitenden Durchmesser zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,5-fachen der Dornstangengeschwindigkeit beträgt.
  • Die Walzen können durch Stützwalzen abgestützt sein, wobei deren Durchmesser größer als derjenige der Walzen ist; bevorzugt haben die Stützwalzen den 2-fachen bis 6-fachen Durchmesser der (Arbeits)Walzen.
  • Beim Vorhandensein mehrerer hintereinander angeordneter Gerüste richtet sich der Gerüstabstand nach der Länge des Umformgutes, der verfügbaren Dornstangenkraft und der zulässigen gleichzeitigen Umformung. Die Gerüste können in Kaliberdurchmesser und axialer Position einstellbar sein und über eine Schnellwechseleinrichtung verfügen. Die Gerüstanzahl beträgt je nach umzuformendem Material, Querschnittsabnahme, Anzahl der Walzen je Gerüst und Anforderungen an die Oberflächenqualität 1 bis 8 Gerüste.
  • In Abhängigkeit der Rohrabmessungen ist der Umformprozess unter Verwendung kleinerer Kaliber und, falls erforderlich, kleinerer oder größerer Dornstangendurchmesser nach der Entzunderung und der Erwärmung ein- oder mehrmals zu wiederholen. Gegebenenfalls kann auch ein Aufweitprozess zur Entzunderung genutzt werden.
  • Die Kalibrierung des Endgerüstes unter Verwendung eines Rollenkorbes ist bevorzugt so gestaltet, dass ein Lösen des Rohres von der Dornstange stattfindet.
  • Schließlich ist auch die Verwendung einer geeigneten Vorrichtung zum Abstreifen oder Abziehen des Rohres von der Dornstange durch Rückwärtsziehen der Dornstange möglich.
  • Im Unterschied zu einigen vorbekannten Lösungen unter Einsatz von Stoßbänken mit Rollenkörben für die Fertigung von Rohren bis ca. 7'' Durchmesser sieht die vorliegende Erfindung vor, dass bevorzugt große Rohre bis ca. 1.500 mm Durchmesser, d. h. ca. 60'', produziert werden können. Die Dornstangengeschwindigkeit, die typischerweise bei vorbekannten Verfahren auf Stoßbänken zwischen 3.000 und 6.000 mm/s liegt, bewegt sich beim erfindungsgemäßen Vorschlag nur zwischen 50 und 1.000 mm/s.
  • 1
    Rohr
    2
    Vormaterial
    3
    Lochpresse
    4
    Hülse/Luppe
    5
    Dornstange
    6
    Werkzeug
    6'
    Ziehring
    6''
    Walze
    7
    Außenumfang der Hülse/Luppe
    8
    Kontaktbereich des Werkzeugs
    9
    Drück- und/oder Ziehvorrichtung
    10
    Rollenkorb
    11
    Rollenkorb
    12
    Rollenkorb
    13
    Matrize
    14
    Lochdorn
    15
    Ziehzange
    D
    Durchmesser
    s
    Wanddicke
    s0
    Wanddicke vor dem Ziehen
    s1
    Wanddicke nach dem Ziehen

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Rohres (1), insbesondere mit großem Durchmesser (D) und/oder großer Wanddicke (s), bei dem zunächst Vormaterial (2) in einer Lochpresse (3) zu einer Hülse (4) oder einer Luppe umgeformt wird und anschließend die Hülse (4) bzw. die Luppe mittels einer axial verschiebbaren Dornstange (5) durch ein Werkzeug (6) gedrückt und/oder gezogen wird, mit dem der Außendurchmesser (D) der Hülse (4) bzw. der Luppe reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der auf den Außenumfang (7) der Hülse (4) bzw. der Luppe einwirkende Kontaktbereich (8) des Werkzeugs (6) während der Umformung so bewegt wird, dass zumindest zeitweise im Kontaktbereich (8) eine Relativbewegung zwischen der Hülse (4) bzw. der Luppe und dem Werkzeug (6) vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (6) durch mindestens zwei um den Außenumfang (7) der Hülse (4) bzw. Luppe herum angeordnete Walzen (6'') gebildet wird, die während des Umformvorgangs um ihre Drehachse gedreht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen (6'') im Kontaktbereich (8) mit der Hülse (4) bzw. der Luppe größer ist als die Geschwindigkeit der Hülse (4) bzw. Luppe im Kontaktbereich (8), vorzugsweise mindestens 102 % der Geschwindigkeit der Hülse (4) bzw. Luppe im Kontaktbereich (8).
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen (6'') im Kontaktbereich (8) mit der Hülse (4) bzw. der Luppe kleiner ist als die Geschwindigkeit der Hülse (4) bzw. Luppe im Kontaktbereich (8), vorzugsweise höchstens 98 % der Geschwindigkeit der Hülse (4) bzw. Luppe im Kontaktbereich (8).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (6'') ortsfest gelagert sind und angetrieben werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (6) ein Ziehring (6') ist, der in Achsrichtung der Hülse (4) bzw. Luppe oszillierend bewegt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehring (6') eine oszillierende Bewegung mit einem Oszillationshub von höchstens 0,7 mm ausführt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehring (6') eine oszillierende Bewegung mit einer Oszillationsfrequenz zwischen 2 und 100 1/s ausführt.
  9. Vorrichtung zur Herstellung eines nahtlosen Rohres (1), insbesondere mit großem Durchmesser (D) und/oder großer Wanddicke (s), die eine Lochpresse (3) zum Lochen eines Vormaterials (2) sowie eine Drück- und/oder Ziehvorrichtung (9) aufweist, auf der die aus dem Vormaterial (2) vorgefertigte Hülse (4) oder Luppe mittels einer axial verschieblichen Dornstange (5) durch ein Werkzeug (6) gedrückt und/oder gezogen werden kann, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der auf den Außenumfang (7) der Hülse (4) bzw. der Luppe einwirkende Kontaktbereich (8) des Werkzeugs (6) derart beweglich angeordnet ist, dass zumindest zeitweise im Kontaktbereich (8) eine Relativbewegung zwischen der Hülse (4) bzw. der Luppe und dem Werkzeug (6) vorliegt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (6) ein Ziehring (6') ist, der in Achsrichtung der Hülse (4) bzw. Luppe oszillierend bewegbar angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (6) durch mindestens zwei um den Außenumfang (7) der Hülse (4) bzw. Luppe herum angeordnete Walzen (6'') gebildet wird.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rollenkörbe (10, 11, 12) mit jeweils mindestens zwei Walzen (6'') in Achsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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