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Die Erfindung betrifft ein Warmwerkzeug, insbesondere eine aus einem warmfesten Werkstoff bestehende Walzstange zur Herstellung von nahtlosen Rohren.
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Zur Herstellung eines nahtlosen Stahlrohres kommen verschiedene Verfahren und Walzwerke zum Einsatz.
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In einem beispielsweise kontinuierlichen Walzprozess wird zunächst Vormaterial in einem Lochwalzwerk zu einem Hohlblock umgeformt, der dann in einem mehrgerüstigen Kontiwalzwerk auf einer zuvor eingefädelten Walzstange zu einer Rohrluppe gewalzt wird. Die den Hohlblock aufnehmende, von einer an der Einlaufseite angeordneten Walzstangen-Halte- und Verfahreinrichtung erfasste Walzstange wird dem Kontiwalzwerk zugeführt und nachdem die Rohrluppe auf einem dem Kontiwalzwerk nachgeschalteten Ausziehwalzwerk von der Walzstange abgewalzt worden ist zur Einlaufseite zurücktransportiert, wie durch die
DE 10 2008 039 454 B1 bekannt geworden.
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Des weiteren sind sogenannte PQF-Walzwerke bekannt, in deren Drei-Walzen-Gerüsten die Hohlblöcke auf der mitlaufenden Walzstange zur Rohrluppe gestreckt werden.
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Die beim Walzen mit der Walzstange auftretende thermische und mechanische Belastung verteilt sich dabei über die gesamte Länge der Walzstange.
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Zur Verbesserung der Standzeiten der zum Walzen eingesetzten Walzstangen ist im Stand der Technik vorgesehen, dass die Walzstangen mit einer Beschichtung versehen werden, wie aus der
EP 0 385 439 bekannt.
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Die Walzstangen der Kontiwalzwerke werden vor dem Einsatz mit Eisenschichtdicken unterhalb von 10 μm oxidiert. Durch derzeit dazu angewandte Beschichtungsverfahren können keine gleichmäßig dicken Oxidschichten auf der Walzstange erzeugt werden. Die Oxidschichten können daher ungleichmäßig abblättern und somit ungeschützte, nicht passive Oberflächen auf der Walzstange zurücklassen.
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Durch ungleichmäßig dicke Oxidschichten wird zwar eine durchgängige Beschichtung der Walzstange erreicht, allerdings wirkt diese nur in einem geringen Maße thermisch isolierend.
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Die Walzstangen, die beim Walzen in beispielsweise PQF-Walzwerken verwendet werden, werden vor dem Einsatz mit Chrom beschichtet, also verchromt. Die Chromschicht mit ihrer verhältnismäßig hohen Wärmeleitfähigkeit wirkt aber nicht isolierend, sondern eher wärmeleitend. Weiterhin ist die Chromschicht sehr spröde, wodurch sie bei thermischen Wechselbeanspruchungen aufbricht und in Folge abblättert.
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An den Stellen oder Bereichen, wo die Eisenoxidschicht oder die Chromschicht von der Walzstange abgeblättert ist, kommt es häufig zu einem Kleben oder Anbacken des Walzgutes auf der Walzstange. Dadurch wird die Qualität des Walzproduktes/-rohres gemindert oder führt zu dessen Ausschuss.
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Sowohl die mit einer Eisenoxidschicht versehenen als auch die verchromten Walzstangen können punktuell oder örtlich keinen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt werden.
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Die ursprünglich hohe Ausgangsfestigkeit der Walzstangen wird durch eine hohe thermische Belastung entscheidend reduziert. Durch die beim Walzen auftretenden hohen mechanischen Kräfte können dann Walzstangenbereiche mit reduzierter Festigkeit deformiert werden.
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Um dies zu vermeiden, werden zum Walzen sehr lange Walzstangen, mit Längen bis über 12,5 m, eingesetzt. Die langen Walzstangen werden beim Walzprozess mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Geschwindigkeit des gewalzten Hohlblocks in Walzrichtung bewegt, wodurch die lokale thermische Belastung der Walzstangen gering gehalten wird.
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Sollte allerdings eine lokale Deformation an der Walzstange auftreten, dann wird die gesamte Walzstange auf den nächst kleineren Stangendurchmesser abgedreht und die Oberfläche für den neuerlichen Einsatz entsprechend bearbeitet oder die deformierte Walzstange wird verschrottet.
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Ein weiteres Problem stellt die große Länge der Walzstange dar, so dass nur wenige Hersteller von Walzstangen diese in der geforderten Länge einhergehend mit einer hohen Qualität bzw. Ausgangsfestigkeit liefern können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walzstange ohne die vorgenannten Nachteile zu schaffen, die insbesondere lange Standzeiten erlaubt und sich dabei kostengünstig herstellen lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Walzstange aus einzelnen, aneinander gereihten Segmentkernstangen besteht, die zur Bildung einer Gesamtlänge der Walzstange miteinander verbunden sind. Die gegenüber den herkömmlichen, einstückigen langen Walzstangen eine nur geringe Länge und einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Segmentkernstangen können einfach und mit hoher Qualität von einer Vielzahl von Stangenherstellern gefertigt werden.
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Die aus einem warmfesten Werkstoff bestehenden einzelnen Segmentkernstangen werden zur Herstellung einer benötigten Gesamtlänge der Walzstange beispielsweise miteinander verschweißt, verschraubt oder durch ein Klebeverfahren verbunden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Segmentkernstangen mit sie ummantelnden Segmenthülsen versehen sind. Die von den Segmentkernstangen getragenen Segmenthülsen vergrößern den Durchmesser der Segmentkernstangen und bilden somit das zur jeweiligen Nahtlosrohrherstellung entsprechend benötigte Außenmaß der Walzstange.
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Die feste Verbindung der Segmenthülsen mit den Segmentkernstangen zu einer Walzstange kann vorteilhaft z. B. durch Aufschrumpfen, Schweißen oder Schrauben erfolgen.
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Um beim Walzprozess ein Kleben oder Anbacken des Walzgutes auf den Segmenthülsen zu verhindern, werden deren Oberflächen nach einem Vorschlag der Erfindung mit einer thermisch isolierenden, beispielsweise Eisenoxidschicht versehen.
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Durch die thermisch isolierend wirkende Eisenoxidschicht wird die Gefahr einer Überhitzung der Segmenthülsen während des Walzprozesses gemindert, die Segmenthülsen können somit örtlich über einen längeren Zeitraum thermisch belastet werden. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit der relativ zu der Geschwindigkeit des gewalzten Hohlblockes bewegten Walzstange bei einer der aus der Kombination von Segmentkernstangen und Segmenthülsen hergestellten Walzstange im Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Walzgutes verringert werden, was für den Walzprozess den Einsatz einer Walzstange mit einer geringeren Länge ermöglicht.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Segmenthülsen mit den Segmentkernstangen z. B. durch Aufschrumpfen, Schweißen oder Schrauben verbunden sind. Wenn die kraftschlüssige Verbindung der Segmenthülsen mit den Segmentkernstangen durch ein Aufschrumpfen erfolgt, können auch die Segmentkernstangen vorzugsweise mit einer thermisch isolierenden Schicht Eisenoxid versehen werden. Die thermische Isolierung der Segmentkernstangen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die durch den Walzprozess verschlissenen Segmenthülsen zum Austausch gegen neue Hülsen von den Segmentkernstangen entfernt werden.
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Dazu werden die Segmenthülsen von außen erwärmt, wobei sie sich mit zunehmender Wärme ausdehnen. Die isolierende Eisenoxidschicht auf den Segmentkernstangen verhindert dabei eine übermäßig übergreifende Erwärmung und somit eine Ausdehnung der Segmentkernstangen.
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Ferner können die zur Walzstange miteinander verbundenen Segmentkernstangen erfindungsgemäß eine mit beispielsweise Wasser betriebene Innenkühlung aufweisen, die während der Erwärmung der Segmenthülsen die Segmentkernstangen kühlt.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung:
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Die Figur zeigt eine nur angedeutete Walzstange 1 zur Herstellung von nahtlosen Rohren, insbesondere durch einen Walzprozess.
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Die Walzstange 1 besteht aus mehreren Segmentkernstangen 2, die aneinander gereiht die Gesamtlänge der Walzstange 1 ergeben. Im konkreten Ausführungsbeispiel sind zwei Segmentkernstangen 2', 2'' dargestellt, die durch beispielsweise Schweißen, Schrauben oder Kleben fest miteinander verbunden sind.
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Die Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' sind mit sie ummantelnden Segmenthülsen 3a, 3b, 3c versehen, die z. B. durch Aufschrumpfen, Schweißen oder Kleben mit den tragenden Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' verbunden sind.
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Die Oberflächen der Segmenthülsen 3a, 3b, 3c sind mit einer gegen thermische und mechanische Belastungen schützenden Isolierschicht 4 aus beispielsweise Eisenoxid beschichtet.
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Durch die Isolierschicht 4 wird erreicht, dass die aus einer Kombination von Segmenthülsen 3a, 3b, 3c und den diese tragenden Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' gefertigte Walzstange 1 bei einem Walzprozess, wobei beispielsweise ein Hohlblock auf der zuvor eingefädelten Walzstange 1 zu einer Rohrluppe gewalzt wird, örtlich für längere Zeit thermisch belastet werden kann. Durch die Isolierschicht 4 wird die Gefahr einer Überhitzung der Walzstange 1 wesentlich verringert.
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Bei der durch den Walzprozess stark beanspruchten Walzstange 1 brauchen nach einer gewissen Standzeit lediglich die verschlissenen Segmenthülsen 3a, 3b, 3c überarbeitet oder durch neue Segmenthülsen 3a, 3b, 3c ersetzt zu werden. Die Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' können weiter verwendet werden.
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Auch die Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' können mit einer gegen thermische und mechanische Beanspruchung schützenden Isolierschicht 5 versehen werden.
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Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn durch Aufschrumpfen mit den Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' kraftschlüssig verbundene Segmenthülsen 3a, 3b, 3c ausgetauscht werden. Dazu werden die Segmenthülsen 3a, 3b, 3c von außen erwärmt, so dass sie sich ausdehnen.
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Die Isolierschicht 5 auf den Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' verhindert dabei eine zügige bzw. starke Erwärmung der Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'', wodurch ein ausreichend großer Temperaturunterschied zwischen den Segmenthülsen 3a, 3b, 3c und den Segmentkernstangen 2 bzw. 2', 2'' erreicht wird, was den problemlosen Austausch der Segmenthülsen 3a, 3b, 3c ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Walzstange
- 2, 2', 2''
- Segmentkernstange
- 3a, 3b, 3c
- Segmenthülse
- 4
- Isolierschicht
- 5
- Isolierschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008039454 B1 [0003]
- EP 0385439 [0006]
