DE1602135B2 - Verfahren zum herstellen von rohren aus zirkon und legierungen auf zirkonbasis durch kaltwalzen auf einem pilgerschrittwalzwerk - Google Patents
Verfahren zum herstellen von rohren aus zirkon und legierungen auf zirkonbasis durch kaltwalzen auf einem pilgerschrittwalzwerkInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Zirkon und Legierungen auf
Zirkonbasis durch Kaltwalzen auf einem Pilgerschrittwalzwerk mit in den rohrförmigen Rohling
vor dem Walzen einzubringender Dornstange zum Verringern des Innen- und Außendurchmessers des
rohrförmigen Rohlings sowie zum Reduzieren seiner Wandstärke.
Rohre aus Zirkon und Legierungen auf Zirkonbasis haben insbesondere große Bedeutung für die
Nukleartechnik. Bei der Weiterbehandlung der Rohre können Hydrideinschlüsse in Form von Plättchen
hervorgerufen werden. Es ist bekannt, daß die Art der Kaltbearbeitung eines Rohres die Orientierungsrichtung dieser Plättchen, die bei der Weiterbehandlung
der Rohre entstehen, beeinflußt. Wenn sich diese Plättchen in radialer Richtung orientieren, besteht
die Gefahr einer radialen Rißbildung, die zu einer Undichtigkeit des Rohres führen kann.
Pilgerschrittwalzwerke zum Walzen von Rohren sind seit Jahrzehnten bekannt. Die schweizerische
Patentschrift 255 482 zeigt einen Pilgerwalzensatz, bei dem im Reduzierteil der Pilgerwalzen die Kaliberrillen
in einem kleinen Winkel gegenüber der Rillenmittelebene geneigt verlaufen. Ferner sind durch die
USA.-Patentschrift 3 030 835 und 3 211027 Pilgerschrittwalzwerke
bekanntgeworden, bei denen die Walzen zwecks Erhöhung des Ausstoßes mit mehreren
nebeneinanderliegenden Kaliberrillen versehen sind, in denen gleichzeitig mehrere Rohre gewalzt
werden können. Bei diesen bekannten Pilgerschrittwalzwerken hat der rohrförmige Rohling einen größeren
Durchmesser als der größte Außendurchmesser des Doms. Der Dorn hat einen konischen Teil. Beim
Walzen wird der Innendurchmesser des Rohres erheblich verringert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Zirkon
ίο und Legierungen auf Zirkonbasis durch Kaltwalzen
auf einem Pilgerschrittwalzwerk zu schaffen, mit welchem die Gefahr einer radialen Rißbildung der
Rohre vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der rohrförmige Rohling auf eine nur unwesentlich
gegenüber seinem Innendurchmesser kleinere Dornstange von zylindrischer Form aufgewalzt wird und
daß das Wandstärken-Reduzierverhältnis, gebildet aus dem Quotienten der Ausgangs- und Endwand-
ao stärke des rohrförmigen Rohlings, bei einem Walzschritt mindesten 50 % beträgt. Vorzugsweise beträgt
das Wandstärken-Reduzierverhältnis 75 bis 85%. Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen
Behandlung der Rohre sich Hydrideinschlüsse, die bei der Bearbeitung der Rohre hervorgerufen werden
können, sich nicht in radialer Richtung, sondern in tangentialer Richtung oder parallel zur Rohroberfläche
orientieren/wodurch die Gefahr einer Rißbildung im Rohr weitgehend beseitigt ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt bei einem Pilgerschrittwalzwerk zur Durchführung
des Verfahrens mit Pilgerwalzen, bei denen in einem Reduzierteil Kaliberrillen in einem kleinen
Winkel gegenüber der Rillenmittelebene geneigt verlaufen, der Neigungswinkel der Kaliberrillen 3 bis 8°.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Pilgerschrittwalzwerk, das eine Verkörperung der Erfindung darstellt,
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Pilgerschrittwalzwerk, das eine Verkörperung der Erfindung darstellt,
F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Walzen, die links in Fig. 1 dargestellt sind,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die Kaliberrille auf der Oberfläche der einen Walze der F i g. 2,
F i g. 4 in einem vergrößerten Querschnitt von etwas größerem Maßstab die Kaliberrille nach der
Schnittlinie 4-4 der F i g. 2,
F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht des Spannfutters nach Fig. 1, welches das Werkstück hält, im unteren
Teil im Schnitt,
F i g. 6 ein Schaubild, das die kritische Beziehung veranschaulicht, welche mit dem Kaltwalzen der
Rohre verflochten ist gemäß der vorliegenden Erfindung.
In F i g. 1 der Zeichnung ist ein Pilgerschrittwalzwerk dargestellt, das einen Walzenständer 10 mit
einem Paar Walzen 11 und 12 aufweist, die auf Wellen 13 und 14 befestigt sind. Die Walzen 11 und 12
haben Kaliberrillen 15 und 16 zum Walzen rohrförmiger Rohlinge 18, 18«, die auf einen Dorn 17
aufgebracht sind. Der Walzenständer ist ortsfest, und während jeder Rohling kaltbearbeitet wird, wird er
rückwärts und vorwärts zwischen den Walzen bewegt mit einer fortschreitenden Bewegung des Rohlings
von rechts nach links. Das heißt, jede Bewegung des Rohlings nach links ist fortschreitender als die vorangehende
Bewegung nach links. Die Walzen rotieren
3 4
mit derselben Geschwindigkeit in entgegengesetzten erfaßt wird. Zu dieser Zeit wird der Rohling aus
Richtungen, wie durch Pfeile gezeigt ist, so daß sie der Stellung nach Fig. 2 nach rechts bewegt. Der
sich in dem Bereich 33, in dem sie das Rohr erfassen, rohrförmige Rohling wird dann während des restgemeinsam
nach rechts bewegen. Jede der Kaliber- liehen Rückwärtshubes nach rechts durch die Fertigrillen
15 und 16 in den Walzen ist im wesentlichen 5 walzteile 31 der Kaliberrillen erfaßt. Die Freigabeteile
halbzylindrisch (s. F i g. 4) im Querschnitt, aber von 32 der Kaliberrillen bewegen dann den Rohling wähsich
ändernder Breite oder sich änderndem Durch- rend des ganzen Vorwärthubes in die Stellung nach
messer, wie in F i g. 3 veranschaulicht. Das heißt, jede F i g. 2. Das Ausmaß der Bewegung des Spannfutterder
Rillen hat einen verjüngten Reduzierteil 30, in halters ist durch die Form der Kurvennut 54 in der
dem das Rohr bearbeitet oder reduziert wird, einen io Kurventrommel 53 bestimmt. Jedoch bei Beginn des
Fertigwalzteil 31 vom Durchmesser des fertig gewalz- Rückwärtshubes wird der Rohling auf die Geschwinten
Rohres und einen Freigabeteil 32 von gleich- digkeit der Walzen in den mittleren Radien der
bleibendem Durchmesser, der größer ist als der des Reduzier- bzw. Fertigwalzteile 30 und 31 beschleurohrförmigen
Rohlings vor dem Kaltwalzen. Der nigt. Wenn der Rohling durch die Walzen ergriffen
Reduzierteil 30 schließt sich mit gleichem Durch- 15 oder eingeklemmt wird, ist keine relative axiale Bemesser
an den Freigabeteil an, und der Fertigwalzteil wegung zwischen den im Eingriff befindlichen Oberschließt
sich dem hinteren Ende des verjüngten flächen des Rohlings und der Walzen vorhanden.
Reduzierteils mit gleichem Durchmesser an. Die Deshalb steuern eigentlich die Walzen die Bewegung
Kaliberrillen in den Walzen liegen spiegelsymmetrisch des Rohlings, und die Form der Kurvennut 54 der
(Fig. 1 und 2) in bezug auf den Berührungspunkt 20 Kurventrommel 53 ist so, daß sie dem Ausmaß der
der Walzen in dem Bereich 33. Bewegung des Rohlings entspricht.
Während der Bearbeitungsvorgänge wird der rohr- Wie oben angegeben ist, wird gleichzeitig mit der
förmige Rohling, der reduziert wird, aufgenommen Hin- und Herbewegung des rohrförmigen Rohlings
und zurück- und vorwärtsbewegt durch einen Aufbau der Schlitten 50 durch die Schraubenspindel 52 in
auf einem Schlitten 50, der gleitbar auf einem Bett 51 25 einem langsamen, konstanten Ausmaß gegen den
gelagert ist und der längs des Bettes durch die Walzenständer bewegt; die Schraubenspindel 52 wird
Drehung einer Schraubenspindel 52 bewegt wird. durch eine nicht dargestellte Getriebegruppe ange-Eine
Kurventrommel 53 ist in dem Schlitten 50 be- trieben. Das bewirkt während jeder Rückwärts- und
festigt und hat eine Kurvennut 54, die eine kontinu- Vorwärtsbewegung der Rohlinge die obenerwähnte
ierlich verlaufende oder schleif enförmige Kurvennut 30 fortschreitende Bewegung der rohrförmigen Rohlinge
ist und deren auf der abgewandten Seite der Kurven- nach links. Daher befindet sich, wenn sich die Fühtrommel
befindlicher Teil mit dem auf der — in rungsenden der verjüngten Reduzierteile 30 der
F i g. 1 — vorn liegenden Seite befindlichen Teil Kaliberrillen einem Rohling nähern, ein vorgeschobeidentisch
ist. Durch einen Schlitz an der Oberseite ner Teil des unbearbeiteten Rohlings in dem Bereich
des Schlittens 50 erstreckt sich ein Mitnehmer 59, der 35 33. Dieser vorgeschobene Teil des rohrförmigen
starr an einem Spannfutterhalter 63 einer Spannfutter- Rohlings wird durch die Wirkung der verjüngten
baugruppe 57 befestigt ist. In dem Spannfutterhalter Teile der Kaliberrillen gegen den Dorn gedrückt;
63 ist drehbar ein Spannfutter 62 gelagert, das ge- links von der Linie 4-4 in Fig. 2 wird eine Auseignet
ist, den Dorn 17 fest einzuspannen. bauchung oder »Welle« von Metall erzeugt. Die
Die Kurventrommel 53 wird synchron mit den 40 synchronen Bewegungen sind derart, daß der Dorn
Walzen 11 und 12 durch eine Antriebsvorrichtung und der Rohling dann im wesentlichen mit der
gedreht, die sich aus dem Walzenständer heraus Geschwindigkeit der Reduzierteile 30 der Walzen
erstreckt und durch ein Zahnrad 56, ein Gegenzahn- nach rechts bewegt werden. Deshalb wird die Ausrad
und eine Keilwelle 55 dargestellt ist. Dieses Ge- bauchung oder »Welle« relativ nach links auf dem
triebe besorgt die fortwährende Rückwärts- und Vor- 45 Dorn gewalzt, um auf diese Weise die Wandstärke
wärtsbewegung der rohrförmigen Rohlinge, und es zu reduzieren und eine entsprechende vergrößerte
treibt aus einer Stellung rechts von der dargestellten Länge des Rohlings oder Rohres hervorzurufen. Ein
Stellung des Schlittens heraus den Schlitten 50 mittels verjüngter Teil des rohrförmigen Rohlings bleibt
der Schraubenspindel fortschreitend zu dem Walzen- zwischen dem ursprünglichen Rohlingsteil und dem
Ständer 10 hin an, so daß die rohrförmigen Rohlinge 50 vollreduzierten Rohlingsteil zurück, obwohl im
um eine Strecke vorgeschoben werden, die zuletzt wesentlichen ein Teil des Rohlings in dem Bereich 33
so groß ist wie ihre ursprüngliche Länge. in einem Schritt mit axialem Fließen des Metalls
Jede Drehung der Kurventrommel 53 bewegt die von seiner ursprünglichen Abmessung bis im wesent-Spannfutterbaugruppe
in einer Rückwärts- und Vor- liehen auf seine Endabmessung reduziert wird, und
wärtsschwingung, bei denen die Rohlinge auf dem 55 das Metall parallel zu den zylindrischen Oberflächen
Dorn 17 zuerst axial nach links in einem Vorwärtshub des Rohlings fließt. Der rohrförmige Rohling beendet
von etwa der Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, zu seine Rückwärtsbewegung, während die Ausbauchung
der gemäß F i g. 2 bewegt werden. Die Spannfutter- oder »Welle« durch die Fertigwalzteile 31 der Kalibaugruppe
wird dann in einem Rückwärtshub zurück- berrillen gestreckt wird. Der gesamte Reduzier- und
bewegt, bei dem der Rohling gestreckt wird. Das 60 Fertigwalz-Arbeitsgang wird durchgeführt, während
heißt, das Reduzieren und Fertigwalzen des Rohlings der Mitnehmer 59 sich in einem Teil der Kurvennut
findet nur während des Rückwärtshubes statt, der 54 bewegt, der eine konstante oder nahezu konstante
Vorwärtshub ist nur dazu da, den Rohling in die Steigung hat. Daher bewegt sich der Rohling ent-Bearbeitungsstellung
zu bringen. sprechend der Bewegung der Walzen in den mitt-
Die synchronisierte Drehung der Walzen 11 und 12 65 leren Radien der Reduzier- bzw. Fertigwalzteile 30
und der Kurventrommel 53 bewirkt, das der Rohling und 31, so daß dort eine reine Abrollbewegung statt-
beim Beginn des Rückwärtshubes von den abge- findet,
schrägten Reduzierteilen 30 (F i g. 3) der Walzen Bezogen auf F i g. 4 hat jede der Kaliberrillen 15
5 6
und 16 an ihren Seiten abgeschrägte Randzonen 34, bezug auf den Spannfutterhalter sicherzustellen. Für
so daß der Hohlraum, der durch die zusammen- das Durchströmen von Luft zu und von dem Raum
wirkenden Kaliberrillen gebildet wird, zwei diametral zwischen den Flanschen 65 und 66 ist ein Luftloch 70
gegenüberliegende Abweichungen von einem genauen angeordnet.
Kreisquerschnitt aufweist. Folglich besteht die 5 Die federnde Anbringung des Spannfutters erlaubt
anfängliche Wirkung der Kaliberrillen 15 und 16 die Axialbewegung des Domes 17 und der rohrdarin,
Vorsprünge an den entgegengesetzten Seiten förmigen Rohlinge in bezug auf den Spannfutterdes
rohrförmigen Rohlings zu erzeugen, welche die halter. Wenn ein rohrförmiger Rohling durch die
Gestalt der schrägen Randzonen der Kaliberrillen Wirkung der Walzen reduziert wird, üben die Walzen
haben. Zwischen je zwei Perioden oder Umläufen, 10 hauptsächlich Drücke auf den rohrförmigen Rohling
während deren der rohrförmige Rohling durch die axial nach rechts aus (F i g. 2). Die Federn 67 sind
Walzen reduziert wird, werden das Spannfutter 62 genügend kräftig, um den rohrförmigen Rohling in
und der rohrförmige Rohling um etwa einen Bogen der passenden Bearbeitungslage zu halten. Jedoch
gedreht (s. Pfeil 60), der etwas kleiner ist als 90°. lassen die Federn eine Relativbewegung zu, wenn
Diese Drehbewegung wird durch eine nicht dar- 15 die axialen Kräfte, die durch die Walzen auf den
gestellte Ratschenvorrichtung hervorgerufen, die in rohrförmigen Rohling übertragen werden, einen vordem
Schlitten 50 untergebracht und von der Keil- bestimmten Wert überschreiten. Die federnde Anordwelle
55 angetrieben ist. Die Ratschenvorrichtung nung läßt ein Walzen rohrförmiger Rohlinge zu, die
dreht eine Keilwelle 61, auf der gleitbar ein Zahnrad unterschiedliche Durchmesser haben; bei einer bemontiert
ist, das mit einem in dem Spannfutterhalter 20 stimmten Gestaltung der Kurvennut 54 auf der Kur-63
befindlichen Zahnrad kämmt, durch welches die ventrommel 53 wären unterschiedliche Reduktions-Drehbewegung
auf das Spannfutter übertragen wird. grade dabei theoretisch möglich.
Als Folge dieser Schritt-für-Schritt-Drehbewegung Um ein relativ hohes Reduzieren der Rohrwanwerden
die Vorsprünge, welche an dem rohrförmigen dungsstärke in einem Schritt zu erreichen, wie es mit
Rohling während eines Arbeitszyklus angeformt 25 der Erfindung beabsichtigt ist, hat der Reduzierteil 30
werden, vor dem nächsten Arbeitszyklus gegen den der Kaliberrillen in jeder der Walzen eine relativ
Grund der Kaliberrillen 15 und 16 gedreht, und der lange Schräge. Der weiteste Teil des Reduzierteiles 30
Werkstoff der Vorsprünge wird bearbeitet und ge- ist in einem Winkel der Größenordnung von mindezwungen
zu fließen, so daß eine genaue zylindrische stens 3° und höchstens 8° zur Rillenmittelebene
Form erzielt wird. Jede< Schritt-für-Schritt-Dreh- 30 geneigt. Der gesamte Verjüngungswinkel ist das
bewegung ist genügend kleiner als 90°, um eine Doppelte der besagten Winkel, die von der Rillen-Oberflächenmarkierung
der Vorsprünge in axial mittelebene aus gemessen werden. Das Wort Rillenausgerichteten
Zonen zu vermeiden und sicherzu- mittelebene bezieht sich auf eine Ebene, die in der
stellen, daß jeder Teil des Rohlings kalt bearbeitet Rillenmitte der Walze und senkrecht zur Walzen-
und gleichmäßig fertiggewalzt wird. 35 achse liegt. Da der Dorn zylindrisch ist, stimmt der
Mit den zusammenarbeitenden Kaliberrillen und Winkel zwischen der Dornoberfläche und der Mitteiden
synchronisierten Bewegungen, die oben erörtert linie der äußeren Oberfläche des Rohlings mit der
worden sind, erfolgt kein scharfes Einbrechen in den Verjüngung der Walzenoberfiäche überein. Auf ihrem
Oberflächen, welches Risse in dem fertiggewalzten vornliegenden oder weiteren Ende ist der DurchErzeugnis
verursachen würde. Die schrägen Rand- 40 messer des Reduzierteiles 30 der Kaliberrille etwas
zonen 34 und die Drehbewegung vermeiden die größer als der des ursprünglichen rohrförmigen Roh-Tendenz,
daß das Metall an den Seiten zu Graten lings. Der Reduzierteil 30 der Kaliberrille ist in Überverformt
wird. Die Drücke, die das Fließen des einstimmung mit der folgenden Formel:
Metalls verursachen, sind gleichmäßig und gleich
verteilt. 45
Metalls verursachen, sind gleichmäßig und gleich
verteilt. 45
Die Spannfutterbaugruppe ist so ausgebildet, daß γ _ γ ±ι \ —bxn
sie eine Relativbewegung zwischen dem Spannfutter " ~ ü' ^χ'η 'e '
62 und dem Spannfutterhalter 63 erlaubt, so daß das
Spannfutter um seine Achse gedreht und auch axial
62 und dem Spannfutterhalter 63 erlaubt, so daß das
Spannfutter um seine Achse gedreht und auch axial
nach rechts bewegt werden kann in bezug auf den 50 in der Y0 die Wandstärke des Rohlings ist, Yn ist
Spannfutterhalter. Um die Axialbewegung zuzu- die reduzierte Wandstärke in einem Querschnitt«,
lassen, hat der Spannfutterhalter 63 einen Führungs- Xn ist der Abstand längs der Rohrachse des Queransatz
64 (F i g. 5), an dessen Ende ein Flansch 65 Schnitts η von dem unreduzierten Rohling,
sitzt, der passend an der inneren Oberfläche des b ist eine Konstante, die für jede Reihe von BeSpannfutters 62 anliegt. Das Spannfutter 62 hat einen 55 dingungen bestimmt wird
sitzt, der passend an der inneren Oberfläche des b ist eine Konstante, die für jede Reihe von BeSpannfutters 62 anliegt. Das Spannfutter 62 hat einen 55 dingungen bestimmt wird
entfernbaren Flansch 66, der den Flansch 65 über- / (x)n ist eine Funktion, die das durch die Kaltgreift
und auf der äußeren Oberfläche des Führungs- bearbeitung veranlaßte Anwachsen der Härte ausansatzes
64 des Spannfutterhalters passend aufsitzt. drückt.
Das Spannfutter 62 hat eine Mehrzahl von Hohl- Bei der dargestellten Ausführungsform ist die
räumen, in denen eine entsprechende Anzahl von 60 radiale Weite der verschiedenen Teile jeder der
Federn 67 angeordnet ist; jede Feder hat einen achs- Kaliberrillen in den Walzen 11 und 12 wie folgt:
mittigen Bolzen 67«, der auf dem Flansch 65 ange- der Reduzierteil 30 erstreckt sich über 60°; der
bracht ist. Die Federn 67 stehen unter Druck, so daß Fertigwalzteil 31 erstreckt sich über 40° und der
sie nach rechts gegen den Flansch 65 und nach links Freigabeteil 32 erstreckt sich über 260°. Der Bereich
gegen die Spannfutterwandung drücken und das 65 oder die relative Länge jedes der Kaliberrillenteile
Spannfutter federnd nach links drücken. Zwei Ring- variiert mit unterschiedlichen Arbeitsbedingungen,
dichtungen 68 und 69 wirken mit, um eine gedämpfte wie sie sich aus der Abmessung, der Wandstärke
und stoßfreie Axialbewegimg des Spannfutters in und den Eigenschaften des zu verformenden Werk-
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Rohlings wiederholten Endbearbeitungsgängen:durch :ο/;α ,rfs ϊ_;
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unter deraEinwirkungijder;Randzoneni34o?«ird::der 15 förniigen;-;Rohlings]:ist^n ;sh ijiis^rtävv .3'ίπίί a^rrnr::::
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KlldAbbö lgSbmmfaimdiin über 7O°/o oder sogar 80% erreicht wordeiift
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bildet die Erfindung eine Verbesserung beim Walzen friedigende Orientierung der Einschlüsse mit sich
von Rohren aus Zirkon und Legierungen auf Zirkon- ^ bringt: In einer bevorzugten Art der Ausübung der
basis. Wie erläutert worden ist, sind Rohre^aus-Zfrkbn-"; -vorliegenden Erfindung wurde ein zirkonlegierter
und aus Legierungen auf Zirkonbasis hergestellt" und 60 rohrförmiger Rohling kaltbearbeitet, dessen Abso
verarbeitet worden, daß sich Hydrideinschlüsse messungen ursprünglich -24,5 X 4,25 mm waren. Nach
innerhalb des Metalls ausbilden; die vorliegende dem Walzen hatte der rohrförmige Rohling eine
Erfindung ermöglicht dabei die Beeinflussung der Abmessung von 16 X 0,76 mm. Folglich wurde der
Richtung solcher Einschlüsse. Im wesentlichen sind mittlere Durchmesser von 20,25 mm mit einer Redukdie
Einschlüsse parallel zur Rohroberfläche orientiert. 65 tion der Querschnittsfläche des Metalls von 86%
Die Walzbearbeitung nach der Erfindung erzeugt auf 15,24 mm geändert. Gemäß der bereits genannten
befriedigend fertiggewalzte Rohre, wenn der Q-Faktor Formel errechnet sich der Q-Faktor zu 3,3.
in der folgenden Formel relativ hoch ist und einen In einem anderen Fall wurde ein Rohr von einem
in der folgenden Formel relativ hoch ist und einen In einem anderen Fall wurde ein Rohr von einem
äußeren Durchmesser von 19,05 mm und einer Wandstärke von 2,78 mm auf einen äußeren Durchmesser
von 13,91 mm und eine Wandstärke von 0,68 mm reduziert. Bei dieser Reduktion betrug der Q-Faktor4,
und die Querschnittsfläche wurde um 80% reduziert. Beim Beginn der Bearbeitung wurde der
innere Durchmesser des Rohres so reduziert, daß er mit Festsitz auf dem Dorn saß, der 4,52 mm von
dem angrenzenden Ende des unbearbeiteten Teiles des rohrförmigen Rohlings entfernt war. Die Reduzierteile
waren 40 mm lang und die Fertigwalzteile 200 mm. Die Fertigbearbeitungsgänge spielten sich
40- bis 50mal auf jedem Teil des Rohres ab, bevor dieser Teil den Fertigwalzteil der Walze durchschritten
hatte. Während der Fertigbearbeitungsgänge wurde das Metall bearbeitet, das an den Schrägen
der Kaliberrillen zu Vorsprüngen verdrängt war, mit dem Ergebnis, daß der Rohrdurchmesser leicht
vergrößert wurde, um dadurch zu bewirken, daß der völlig fertiggewalzte Rohling sich frei vom Dorn
löste. In allen Walztakten bewegen die Walzenoberflächen die Rohre oder rohrförmigen Rohlinge zum
Spannfutter hin. Daher wird der in Fig. 1 und 2 dargestellte rohrförmige Rohling 18 nach rechts gegen
die feste Stütze gedrückt, die durch den rohrförmigen Rohling 18 a gebildet wird, der an dem Spannfutter
anliegt. Daher besteht für das fertigbearbeitete Rohr keine Tendenz, durch die Wirkung der Walzen von
dem Dorn abgeschoben zu werden.
Bei dem oben beschriebenen Pilgerschrittwalzwerk rotieren die Walzen kontinuierlich in der gleichen
Richtung. Als Beispiel für mögliche Längen der Rillen kann erwähnt werden, daß in den Walzen,
die einen äußeren Durchmesser von 330 mm haben, die besagten Rillen eine Länge von zusammen
230 mm einnehmen können, was einem Winkel von 80° entspricht. Von dieser Länge kann der Reduzierteil
30 bis 160 mm einnehmen, der Fertigwalzteil 200 bis 70 mm, ein geeigneter Wert für die Länge der
Reduzierteile ist 80 mm, die des Fertigwalzteiles 150 mm.
Angrenzend an das weiteste Ende des Fertigwalzteiles hat der Freigabeteil zweckmäßig einen kurzen,
verjüngten Teil 32 a (Fig. 3), der nicht an der Reduktion teilnimmt, sondern nur dazu dient, den Rohling
in den Reduzierteil einzuführen.
Anstatt wie bei dem dargestellten Pilgerschrittwalzwerk, das in einer Richtung rotierende Walzen
aufweist, können die Walzen rückwärts und vorwärts rotieren, während der Walzenständer ortsfest ist, wie
bei der dargestellten Ausführungsform. In diesem Fall führen die Walzen die Reduktion und das Fertigwalzen
durch, wenn der Rohling aus dem Pilgerschrittwalzwerk nach außen hin vorgeschoben wird,
ebenso wie in dem beschriebenen Fall. Der Unterschied liegt darin, daß das Rohr auch während der
Rückbewegung in der entgegengesetzten Richtung, zum Walzenständer hin, in Kontakt mit den Walzen
ist. Während dieser Rückbewegung findet keine Reduktion statt, sondern nur eine Endbearbeitung.
Während in dem veranschaulichten Fall der Freigabeteil 32 mindestens 180° des Umfangswinkels umfassen
muß, um den Rückhub des Rohlings zwischen den kontinuierlich rotierenden Walzen zu gestatten,
kann der Freigabeteil kürzer sein, wenn die Walzen
ίο rückwärts und vorwärts rotieren, weil derselbe nur
eine Länge zu haben braucht, welche die kurze Vorschubbewegung des Rohlings zu den Walzen hin
ermöglicht.
Die Abmessungen der Reduzier- und Fertigwalzteile sollten im wesentlichen die gleichen sein, wenn
die Walzen rückwärts und vorwärst rotieren, wie bei kontinuierlich rotierenden Walzen, aber der
Freigabeteil kann bei rückwärts und vorwärts rotierenden Walzen kürzer sein, und die Walzen können
einen kleineren Durchmesser haben.
Um die angestrebte Hydridorientierung in den Rohren aus Zirkon oder einer Legierung auf Zirkonbasis
zu erlangen, soll das Reduktionsmaß oberhalb 75% und unterhalb 85% liegen. Diese hohe Reduktion
dient auch dem Zweck, für Rohre dieser Art für den Gebrauch in Kernreaktoren und ähnlichen
Anlagen, die angestrebte dünne Wandstärke zu erhalten.
Die Reduktion sollte gewöhnlich in einem Schritt stattfinden, das bedeutet, daß der Rohrrohling während
einer einzigen Pilgerwalzbearbeitung in dem besagten Maße reduziert wird; die gesamte Pilgerwalzbearbeitung
umfaßt eine große Anzahl von wiederholten Arbeitszyklen, während bei jedem von ihnen ein kleiner Teil der Länge des Rohrrohlings
in dem besagten Maße reduziert wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Reduktion in einem Schritt
die Hydridorientierung verbessert und daß gleichzeitig die Einschritt-Bearbeitung erne Zwischen-Wärmebehandlung
oder eine andere Behandlung vermeidet, die notwendig werden würde, wenn die Reduktion in zwei oder mehr Schritten beträchtlicher
Reduktion durchgeführt würde.
Nach der Hauptreduktion in vorzugsweise einem Schritt kann eine End-Kaltbearbeitung stattfinden,
z. B. in einer Ziehmatrize oder in einer Zieheinrichtung mit um den Rohling umlaufenden Kugeln, die
eine geringe Reduktion hervorruft. Eine solche End-Kaltbearbeitung ist oft wünschenswert, um ein gutes
Glätten der Rohroberfläche und ein Abrichten auf die gewünschte Abmessung zu erreichen. Der Reduktionsgrad
sollte während der End-Kaltbearbeitung relativ niedrig sein, in den meisten Fällen kleiner als
15 % und vorzugsweise kleiner als 9 %. Die besagten Reduktionsgrade sind bezogen auf die Querschnittsfläche
nach dem Pilgerwalzen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Zirkon und Legierungen auf Zirkonbasis durch
Kaltwalzen auf einem Pilgerschrittwalzwerk mit in den rohrförmigen Rohling vor dem Walzen
einzubringender Dornstange zum Verringern des Innen- und Außendurchmessers des rohrförmigen
Rohlings sowie zum Reduzieren seiner Wandstärke, dadurch gekennzeichnet, daß
der rohrförmige Rohling auf eine nur unwesentlich gegenüber seinem Innendurchmesser kleinere
Dornstange von zylindrischer Form aufgewalzt wird und daß das Wandstärken-Reduzierverhältnis,
gebildet aus dem Quotienten der Ausgangsund Endwandstärke des rohrförmigen Rohlings,
bei einem Walzschritt mindesten 50% beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandstärken-Reduzierverhältnis
75 bis 85% beträgt.
3. Pilgerwalzensatz zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit Pilgerwalzen,
bei denen in einem Reduzierteil Kaliberrillen in einem kleinen Winkel gegenüber einer
Rillenmittelebene geneigt verlaufen, gekennzeichnet durch einen Winkel der Kaliberrillen
von 3 bis 8°.
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