DE102006062168A1

DE102006062168A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von stoßgeschweißten Rohren

Info

Publication number: DE102006062168A1
Application number: DE200610062168
Authority: DE
Inventors: Lothar Illgen; Peter Bilstein; Werner Witte
Original assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Current assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-06-26
Also published as: EP1935523A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von stoßgeschweißten Rohren mit einer Linearziehvorrichtung (3), umfassend folgende Schritte: ein Anfang eines stoßgeschweißten Rohrs (5) wird durch ein Ziehwerkzeug (33) und über einen Ziehdorn (34) geführt und in einen Transportbereich der Linearziehvorrichtung (3) gebracht, in dem Transportbereich wird auf den Anfang des Rohres (5) und auf das sich anschließende Rohr (5) eine axiale Kraft aufgebracht, wodurch das Rohr (5) durch das Ziehwerkzeug (33) und über den Ziehdorn (34) gezogen und von dem Ziehwerkzeug (33) und einem Ziehdorn (34) umgeformt wird, die axiale Kraft zum Ziehen des Rohres (5) durch das Ziehwerkzeug (33) und über den Ziehdorn (34) wird ausschließlich von zumindest einem Linearantrieb (35; 36; 37, 38) aufgebracht, auch an den Schweißnähten (53) an den Stoßstellen der vor dem Ziehen miteinander verbundenen Rohrabschnitte (51, 52) wird das Rohr (5) von dem Ziehwerkzeug (33) und dem Ziehdorn (34) umgeformt, an den Transportbereich anschließend wird das gezogene Rohr (5) zu einer ersten Rolle (4) aufgewickelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von stoßgeschweißten Rohren mit einer Linearziehvorrichtung sowie eine Linearziehvorrichtung zum Ziehen eines stoßgeschweißten Rohres.
Aus der deutschen Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 37 39 730 C1 ist ein Verfahren zum Ziehen von nahtlosen Metallrohren mit einem innerhalb des Metallrohres angeordneten fliegenden Dorns und einer den Außendurchmesser des Rohres reduzierenden Matrize bekannt, bei dem die Wanddicke durch Zusammenwirken von Dorn und Matrize verringert wird und die Ziehkraft in axialer Richtung an dem gezogenen Rohr hinter der Matrize angreift. Das Rohr ist dabei aus zwei oder mehreren Rohrabschnitten durch Schweißen zu dem gesamten Rohr vor dem Umformen zusammengefügt.
Das in der Patentschrift beschriebene Verfahren ist so gestaltet, dass der Dorn während des Durchlaufs der Schweißnaht zwischen den Rohrabschnitten durch die Matrize aus dem Wirkungsbereich der Matrize beziehungsweise des Ziehwerkzeugs verschoben wird, so dass das Metallrohr über eine bestimmte Länge ohne Wanddickenreduzierung gezogen wird und nur der äußere Durchmesser des Rohres verringert wird. Nach dem Durchlaufen der Schweißnaht durch die Matrize wird der Dorn zurück in den Bereich der Matrize verschoben, so dass die Umformung im vollen Umfang wieder stattfindet.
Das in der Druckschrift beschriebene Verfahren hat sich in der Praxis nicht durchgesetzt. Ein Grund liegt darin, dass durch das ständige hin- und herschieben des Ziehdorns ein Ziehen mit hohen Ziehgeschwindigkeiten nur sehr eingeschränkt möglich ist.
Ein weiteres Problem liegt darin, dass die fehlende Wanddickenreduzierung der Rohre an den Schweißnähten die durch die Umformung hergestellten Rohre nicht für alle Zwecke einsetzbar macht. Zum einen führt die höhere Wanddicke im Bereich der Schweißnähte zu Strömungswiderständen in den Rohren und zum anderen hat das Rohr an den Schweißnähten beziehungsweise an die Schweißnähte angrenzenden Bereiche der Rohrabschnitte eine geringere Festigkeit als im übrigen Rohr. Dieses ist bedingt zum einen durch das Weichglühen der Enden der Rohrabschnitte beim Schweißvorgang und zum anderen durch die fehlende Verfestigung der Rohre im Bereich der Schweißnähte aufgrund der dort nur im deutlich geringeren Umfang stattfindenden Umformung. Während die Rohrabschnitte zwischen ihren Enden beziehungsweise zwischen den Schweißnähten durch das Umformen mittels der Matrize und des Ziehdornes eine höhere Festigkeit gewinnen, geschieht dies im Bereich der Schweißnähte nicht im gleichen Maße. Da jedoch die Stärke beziehungsweise Festigkeit des Rohres durch die Festigkeit an der schwächsten Stelle bestimmt ist, sind die Rohre, selbst wenn sie im übrigen eine hohe Festigkeit aufweisen, durch die geringere Festigkeit im Bereich der Schweißnähte nur im begrenzten Umfang einsetzbar.
In der genannten Druckschrift ist ferner angegeben, dass es bekannt geworden sei, die dickwandigen Rohre zum Beispiel ein Walz- oder Pressrohr endseitig miteinander zu verschweißen, indem ein Rohrstück kurzer Länge durch schnelle Rotation an die Enden geschweißt werde. In der genannten Druckschrift ist jedoch ferner angegeben, dass es sich gezeigt habe, dass die Schweißnähte nicht die erforderliche Festigkeit aufwiesen, um die beim Durchziehen der Rohrlänge durch die Matrize mit fliegendem Dorn auftretenden Fliehkräfte zu übertragen.
Nähere Angaben zu diesem Verfahren werden in der genannten Druckschrift jedoch nicht gemacht. Es ist jedoch allgemein bekannt, dass die Versuche zum Ziehen der stoßgeschweißten Rohre mit Trommelziehmaschinen gemacht wurden. Bei Trommelziehmaschinen werden die gezogenen Rohre unmittelbar nach der Ziehmatrize zu einer Rolle aufgewickelt, wobei der Antrieb zum Aufwickeln des Rohres zugleich der Ziehantrieb ist. D. h., dass die gesamte Kraft, die zum Ziehen notwendig ist, auch an der Stelle das Rohr belastet, an welcher das Rohr zum Aufwickeln zu einem Bogen ausgerichtet wird. In dem Bereich, in dem diese bogenförmige Ausrichtung auftrat, brachen in der Regel die stoßgeschweißten Rohre an den Schweißnähten.
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei denen stoßgeschweißte Rohre gezogen und in der Ziehvorrichtung zu einer Rolle beziehungsweise einem Coil aufgewickelt werden können, wobei das Ziehverfahren schnell und effektiv durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Ziehverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Demnach wird ein Anfang eines stoßgeschweißten Rohres durch ein Ziehwerkzeug, d. h. die Ziehmatrize und über einen Dorn geführt und in einen Transportbereich der Linearziehvorrichtung gebracht. In dem Transportbereich wird auf den Anfang des Rohres und auf das sich anschließende Rohr eine axiale Kraft aufgebracht, wodurch das Rohr durch das Ziehwerkzeug und über den Dorn gezogen und von dem Ziehwerkzeug und dem Ziehdorn umgeformt wird. Die axiale Kraft zum Ziehen des Rohres durch das Ziehwerkzeug und über den Ziehdorn wird ausschließlich von zumindest einem Linearantrieb aufgebracht. Das Verfahren ist dabei so ausgebildet, dass auch an den Schweißnähten an den Stoßstellen der vor dem Ziehen miteinander verbundenen Rohrabschnitte das Rohr von dem Ziehwerkzeug und dem Ziehdorn umgeformt wird. Es findet sowohl eine Durchmesserreduzierung als auch eine Reduzierung der Wandstärke über die gesamte Länge des Rohres statt. Zugleich wird das Rohr insbesondere im Bereich der Schweißnähte durch die Kaltumformung verfestigt. Nach dem Umformen und dem Verlassen des Transportbereichs wird das gezogene Rohr zu einer Rolle aufgewickelt. Da für das erfindungsgemäße Verfahren eine Linearziehvorrichtung verwendet wird und die von dieser Linearziehvorrichtung erzeugten Kräfte lediglich in axialer Richtung des Rohres wirken und das Aufwickeln der Rolle außerhalb des Transportbereichs stattfindet, ist das Rohr während des Aufwickelns nicht für das Ziehen notwendigen Kräften ausgesetzt. Große Spannungen, wie bei Trommelziehmaschinen, treten im Bereich des Biegens des Rohres beim Aufwickeln nicht auf. Zugleich hat das Rohr aufgrund des kontinuierlichen Ziehens auch im Bereich der Schweißnähte eine erheblich höhere Festigkeit als es bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik der Fall war.
Das auf die Rolle aufgewickelte Rohr kann als Ausgangsmaterial für einen zweiten oder weiteren Ziehvorgang benutzt werden um eine weitere Durchmesser- und/oder Wandstärkenreduzierung zu erreichen. So ist es beispielsweise möglich, pro Ziehvorgang eine Reduzierung der Wandstärke von 30%–40% zu erreichen.
Gemäß der Erfindung kann zum Aufwickeln des Rohres zu der ersten Rolle ein Rotationsantrieb benutzt werden. Der Rotationsantrieb zum Aufwickeln kann in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit geregelt oder gesteuert sein.
Als Ziehantrieb kann beispielsweise ein Induktor eines Linearmotors gewählt werden, wie er beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 20 2004 007 443 offenbart ist.
Alternativ kann ein Kettenantrieb beziehungsweise ein Kettenförderer verwendet werden.
Es ist ebenfalls möglich, dass der Ziehantrieb Ziehwagen mit Klemmbacken aufweist, die über Kurvenscheiben oder Kettenantriebe bewegt werden.
Das Rohr kann vor dem Umformen von einer zweiten Rolle abgewickelt werden. Für das Abwickeln der Rolle kann ebenfalls ein eigener Rotationsantrieb zur Verfügung stehen. Die Geschwindigkeit dieses Rotationsantriebs kann in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit gesteuert oder geregelt sein.
Das Rohr kann nach dem Abwickeln von ersten Führungsrollen geradeaus gerichtet werden, so dass es gerade in das Ziehwerkzeug einläuft.
Ebenso ist es möglich, dass das Rohr vor dem Aufwickeln von zweiten Führungsrollen bogenförmig ausgerichtet wird, damit es besser zur ersten Rolle aufgewickelt werden kann.
Vorzugsweise wird das Rohr kontinuierlich gezogen.
Eine erfindungsgemäße Linearziehvorrichtung zum Ziehen eines stoßgeschweißten Rohres nach einem der vorgenannten Verfahren weist ein Ziehwerkzeug, einen Ziehdorn, einen Linearantrieb und eine erste Haspel zum Aufwickeln des umgeformten Rohres zu einer ersten Rolle auf. Die Linearziehvorrichtung ist geeignet und eingerichtet, auch die Schweißnähte an den Stoßstellen der Rohrabschnitte mit dem Ziehwerkzeug und dem Ziehdorn umzuformen, und insbesondere eine Wandstärkenreduzierung herbeizuführen.
Gemäß der Erfindung kann eine erfindungsgemäße Linearziehvorrichtung Mittel zum Halten des Ziehdorns aufweisen, die geeignet und eingerichtet sind, den Ziehdorn zu halten, unabhängig davon, ob eine Schweißnaht das Ziehwerkzeug und den Ziehdorn passiert oder nicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren und Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Linearziehvorrichtung,
2a eine Einzelheit gemäß II in 1 in einer ersten Variante,
2b die Einzelheit gemäß II in 1 in einer zweiten Variante,
2c die Einzelheit gemäß II in 1 in einer dritten Variante und
3 einen Ausschnitt aus einem stoßgeschweißten Rohr.
Die in 1 dargestellte Linearziehvorrichtung 1 weist eine Ablaufhaspel mit einer ersten Rolle 2 eines aufgewickelten Rohres 5 auf, weist eine Ziehbank 3 auf und weist eine Aufwickelhaspel für eine Rolle 4 des umgeformten Rohres 5 auf.
Die Ziehbank 3 weist erste Führungsrollen 31 auf, mit welchen das von der Ablaufhaspel abgewickelte Rohr 5 geradlinig ausgerichtet werden kann, damit es durch die Linearziehvorrichtung 1 geführt werden kann. Die Ziehbank 3 weist ferner ein Ziehwerkzeug 33 und einen Ziehdorn 34 auf, mit welchem die Verformung des zu ziehenden Rohres 5 bewirkt wird. In Ziehrichtung hinter dem Ziehwerkzeug 33 und dem Ziehdorn 34 ist ein Linearantrieb angeordnet, welcher eine axiale Kraft auf das Rohr 5 überträgt, welche den Transport des Rohres 5 durch die Ziehvorrichtung 1 und insbesondere durch das Ziehwerkzeug 33 und über den Ziehdorn 34 bewirkt.
Der Linearantrieb kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass der Linearantrieb wie in 2a dargestellt, durch einen Induktor 35 gebildet wird, der zusammen mit dem umgeformten Rohr 5 einen Linearmotor bildet. In dem umgeformten Rohr 5, welches in den Induktor 35 eingeführt ist, werden aufgrund elektromagnetischer Induktion unmittelbar Kräfte in Richtung der Achse des Rohres 5 erzeugt, die den Ziehvorgang bewirken.
Alternativ kann als Ziehantrieb auch ein Kettenförderer 36 vorgesehen sein, bei welchem zwei oder mehr umlaufende Ketten, die von einem Rotationsmotor angetrieben werden, an der Außenfläche des umgeformten Rohres 5 angreifen und dieses in die Ziehrichtung 39 bewegen.
Ebenso ist die in 2c dargestellte dritte Variante denkbar, bei welcher die kontinuierliche Ziehbewegung des Rohres 5 durch zwei wechselseitig ziehende Ziehwagen 37, 38 bewirkt wird. Diese Ziehwagen werden zum Ziehen von der mit a gekennzeichneten Position über die Zwischenpositionen b, c in eine Endposition d bewegt, wobei sie mit Ziehbacken an dem Rohr 5 anliegen und dieses in die Richtung 39 ziehen. Gleichzeitig wird ein zweiter Ziehwagen in die entgegengesetzte Richtung aus der Position d über die Positionen c, b in die Position a bewegt, wobei jedoch kein Eingriff mit dem Rohr 5 hergestellt ist.
Die Linearziehvorrichtung 1 und insbesondere die Ziehbank 3 der Linearziehvorrichtung 1 sind so eingerichtet, dass das stoßgeschweißte Rohr 5 ohne Zurückziehen oder Bewegen des Dornes 34 auch dann über den Ziehdorn 34 durch das Ziehwerkzeug 33 gezogen wird, wenn eine Schweißnaht 53 zwischen zwei Rohrabschnitten 51, 52 das Ziehwerkzeug und den Ziehdorn 34 passiert. Das Rohr 5 wird somit auch im Bereich der Schweißnaht 53 so gezogen wie in den angrenzenden Rohrabschnitten 51, 52. Die Ziehbank 3 weist im Übrigen zweite Führungsrollen 32 auf, welche das umgeformte Rohr bogenförmig ausrichten, so dass es mit der Aufwickelhaspel zu einer Rolle 4 gewickelt werden kann.

Claims

Verfahren zum Ziehen von stoßgeschweißten Rohren mit einer Linearziehvorrichtung (3), umfassend folgende Schritte: – ein Anfang eines stoßgeschweißten Rohrs (5) wird durch ein Ziehwerkzeug (33) und über einen Ziehdorn (34) geführt und in einen Transportbereich der Linearziehvorrichtung (3) gebracht; – in dem Transportbereich wird auf den Anfang des Rohres (5) und auf das sich anschließende Rohr (5) eine axiale Kraft aufgebracht, wodurch das Rohr (5) durch das Ziehwerkzeug (33) und über den Ziehdorn (34) gezogen und von dem Ziehwerkzeug (33) und einem Ziehdorn (34) umgeformt wird; – die axiale Kraft zum Ziehen des Rohres (5) durch das Ziehwerkzeug (33) und über den Ziehdorn (34) wird ausschließlich von zumindest einem Linearantrieb (35; 36; 37, 38) aufgebracht; – auch an den Schweißnähten (53) an den Stoßstellen der vor dem Ziehen miteinander verbundenen Rohabschnitte (51, 52) wird das Rohr (5) von dem Ziehwerkzeug (33) und dem Ziehdorn (34) umgeformt; – an den Transportbereich anschließend wird das gezogenen Rohr (5) zu einer ersten Rolle (4) aufgewickelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufwickeln des Rohres (5) zu der ersten Rolle (4) ein Rotationsantrieb genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb zum Aufwickeln in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit geregelt oder gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehantrieb einen Induktor eines Linearmotors umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehantrieb einen Kettenantrieb umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ziehantrieb Ziehwagen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) vor dem Umformen von einer zweiten Rolle (2) abgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abwickeln der Rolle (2) ein Rotationsantrieb benutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr nach dem Abwickeln von ersten Führungsrollen (31) gerade ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr vor dem Aufwickeln von zweiten Führungsrollen bogenförmig ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr kontinuierlich gezogen wird.
Linearziehvorrichtung (3) zum Ziehen eines stoßgeschweißten Rohres nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Ziehwerkzeug (33), mit einem Ziehdorn (34), mit einem Linearantrieb (35; 36; 37, 38) und mit einer ersten Haspel zum Aufwickeln des umgeformten Rohres (5) zu einer ersten Rolle (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Linearziehvorrichtung geeignet und eingerichtet ist auch die Schweißnähte an den Stoßstellen der Rohrabschnitte mit dem Ziehwerkzeug (33) und dem Ziehdorn (34) umzuformen.
Linearziehvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearziehvorrichtung Mittel zum Halten des Ziehdorns aufweist, die geeignet und eingerichtet sind den Ziehdorn zu halten, unabhängig davon ob ein Schweißnaht das Ziehwerkzeug (33) und (34) den Ziehdorn passiert oder nicht.