DE1752116A1 - Method and apparatus for manufacturing seamless steel tubes - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing seamless steel tubes

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen nahtloser Stahlrohre Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen nahtloser Stahlrohre, wobei ein Hohlblock durch Schrägwalzen gestreckt und dann über einer mitlaufenden Dornstange kontinuierlich gewalzt wird.Method and apparatus for manufacturing seamless steel tubes The invention relates to a method and a device for manufacturing seamless steel tubes, a hollow block being stretched by skew rolling and then over a revolving one Mandrel bar is rolled continuously.

Zum Herstellen nahtloser Stahlrohre ist es seit langem bekannt, einen massiven Rundblock in einem Schrägwalzwerk zu einer Rohrluppe geeigneter Abmessung unter Streckung welche dann nach Zurückfahren der Dornstange vor ein aus mehreren hintereinander abwechselnd um 90o versetzten Duo-Kalibern bestehendes sogenanntes Kontiwalzwerk gebracht wird. Hier wird eine Dornstange durch die Hohrluppe geschoben, worauf letztere mit der Dornstange in das Kontiwalzwerk eingestoßen wird. Beim Durchgang durch das Kontiwalzwerk wird die Rohrluppe auf der mitlaufenden Dornstange zum Rohr ausgewalzt.For the production of seamless steel tubes, it has long been known to stretch a solid round block in a piercing mill to form a tube blank of suitable dimensions which is then brought existing so-called continuous rolling mill according to retraction of the mandrel bar before e in of a plurality of consecutively alternately offset by 90o Duo-calibers. Here a mandrel bar is pushed through the hoop, whereupon the latter is pushed into the continuous rolling mill with the mandrel bar . As it passes through the continuous rolling mill, the tube billet is rolled into a tube on the rotating mandrel bar.

Während bei dem Lochen des massiven Rundblocke dieser um etwa das 2- bis 3-fache seiner Länge gestreckt wird, erfolgt in dem Kontiwalzwerk eine Längung der Rohrluppe um das 2- bis 4-fache, je nach der gewünschten Rohrwandstärke. Die Rohrlänge ist hierbei durch die hänge der Rohrluppe begrenzt. Die Luppenlänge wird ihrerseits beschränkt durch die Haltbarkeit'des Lochdornes im Schrägwalzwerk. Im allgemeinen sind nach dem bekannten Verfah- ren Rohrlängen von 20 bis 25 m erreichbar.While punching the massive round block this is stretched by about 2 to 3 times its length, in the continuous rolling mill the tube billet is elongated by 2 to 4 times, depending on the desired tube wall thickness. The tube length is limited here by the hanging of the tube blank. The shell length is in turn limited by the Haltbarkeit'des piercing mandrel in the cross rolling mill. In general, pipe lengths of 20 to 25 m can be achieved using the known method.

Bekantlich bereitet die Erzeugung dünner Wandstärken bei den bisherigen Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre die größten Schwierigkeiten. Soll im Kontiwalzwerk ein Rohr mit einer Wanddicke von beispielsweise 3,5 mm hergestellt werden, so muß der massive Rundblock schon im Schrägwalzwerk zu einer dünnwandigen Rohrluppe mit einer Wanddicke von z.B. 10 bis 13 mm gelocht werden. Diese vor das Kontiwalzwerk beförderte Luppe bleibt dort so lange liegen, bis die lange, kalte Dorn- stange weit genug durch die Luppe hindurchgeschoben worden ist, damit die Luppe mit dem Dorn in das Kontiwalzwerk gestoßen wer- den kann. Infolge dieser Liegezeit, die um so länger dauert, je länger Luppe und Dornstange sind bzw. je länger das Rohr im Kontiwalzwerk werden soll, kühlt die dünnwandige Rohrluppe verhält- nismäßig schnell ab. Da die gelochten Iaippen nicht ganz gerade sind, kann das Hindurchschieben der Dornstange nicht mit belie- big hoher Geschwindigkeit erfolgen. Begünstigt wird die nachtei- lige Abkühlung der Luppe fernerhin dadurch, äaß die Dornstange kalt ist.It is well known that the production of thin wall thicknesses has caused the greatest difficulties in the previous processes for producing seamless steel pipes. Target in the continuous rolling mill, a pipe are made mm with a wall thickness of for example, 3.5, the solid round block must already be punched mm to 13 10 in the piercing mill in a thin-walled tube blank having a wall thickness of, for example. This promoted before the continuous rolling mill billet remains lie there until the long, cold mandrel rod far enough through the billet been pushed is for the billet advertising collided with the mandrel in the continuous rolling mill the can. As a result of this time spent, which may take much longer, the longer billet and mandrel are or the longer the pipe is to be in continuous rolling mill, cools the thin-walled tube blank proportionate quickly. Since the perforated lips are not completely straight , the mandrel bar cannot be pushed through at any high speed. Favors the cooling of the billet disadvantageous celled henceforth by the mandrel bar äaß is cold.

Durch die Begrenzung der nach diesem Walzverfahren erzielbaren Rohrlängesowie durch die schädliche Abkühlung der gelochten Rohrluppe Werden Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit den Verfahrene beschränkt. Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, die geschilderten Nachteile zu beseitigen, um die lfcig- lichtkeit zu schaffen, nahtlose Stahlrohre mit einer größeren Länge und einem besseren Ausbringen zu erzeugen, als dies mit den bekannten Verfahren möglich ist.By limiting the achievable by this rolling process tube length as well as the harmful cooling of the perforated tube blank are performance and cost limits the traversed. The invention has therefore set itself the task of eliminating the disadvantages outlined in order to create the ability to produce seamless steel pipes with a greater length and better extraction than is possible with the known methods.

Erreicht wird dieses Ziel dadurch, daß erfindungsgemäß ein dickwandiger Hohlbbck in einem Dreiwalzen-Schrägwalzwerk über einer mitlaufenden, der Fertigrohrlänge angepaßten Dornstange zu einer Rohrluppe gestreckt wird, die im unmittelbaren Anschluß an das Schrägwalzen auf der in ihrem Innern verbliebenen Dornstange kontinuierlich gewalzt wird. Im Gegensatz zu den bekannten Walzverfahren geht das Verfahren nach der Erfindung also nicht von einem massiven Rundblock aus, sondern von einem Hohlblock, so daß das Lochen und das hierfür dienende Schrägwalzwerk entfallen. Damit besteht auch die durch den Lochdorn sonst gegebene Längenbegrenzung der Rohrluppe nicht mehr. Die Abmessungen des Hohlblockes können der gewünschten Länge des im Kontiwalzwerk herzustellenden Rohres angepaßt werden. Zweckmäßig wird der Innendurchmesser des Hohlblockes um einen Betrag von etwa 7 bis 10 mm größer ausgebildet als der Durchmesser der Dornstange. Seine Wanddicke sollte etwa doppelt so groß sein wie diejenige der füedas kontinuierliche Walzen bisher verwendeten Rohrluppen.This goal is achieved in that, according to the invention, a thick-walled hollow block is stretched in a three-roll cross-rolling mill over a rotating mandrel bar adapted to the finished tube length to form a tube blank, which is continuously rolled immediately after the inclined rolling on the mandrel bar remaining in its interior. In contrast to the known rolling process, the process according to the invention is not based on a solid round block, but on a hollow block, so that the punching and the cross-rolling mill used for this are dispensed with. This also means that the length limitation of the tubular blank otherwise given by the perforated mandrel no longer exists. The dimensions of the hollow block can be adapted to the desired length of the pipe to be produced in the continuous rolling mill. The inside diameter of the hollow block is expediently made larger by an amount of approximately 7 to 10 mm than the diameter of the mandrel bar. Its wall thickness should be about twice as great as that of the tube blanks previously used for continuous rolling.

Als Eingangswerkstück für das Schrägwalzen kann mit besonderem Vorteil nach dem weiteren Merkmal der Erfindung ein durch Stranggießen erzeugter Hohlbbek verwendet werden, da dessen Länge entsprechend der gewünschten Fertigrohrlänge beliebig variiert werden kann, Um diesen Hohlblock dem Kaliber des Schrägwalzwerkes anzupasseyi, wird seine Wanddicke, gegebenenfalls unter Vergrößerung dessen Innendurchameeaere durch Ausstrecken vermindert. Mit dem DreiwalzenlSchrägwalzwerk, dessen Walzen zweckmäßig mit einer Schulterkalibrierung versehen sind, wird die Wanddicke auf dem Umfang der Luppe gleichmäßig ausgewalzt. Beim Ausstrecken des Hohlblockes wird dieser zunächst auf die Dornstange gedrückt. Hinter den Schultern der Walzen löst er sich wieder von der Dornstange. Dabei befinden sich Block und Dornstange in schneller Umdrehung. Es findet daher keine einseitige Dauerberührung und somit kein einseitiger Wärmeentzug zwischen Dornstange und Hohlblock statt, so daß die Rohrluppe für das Kontiwalzwerk auf dem ganzen Umfang eine gleichmäßige Temperatur hat. Das ist zur Erzielung einer gleichmäßigen Rohrwand und einer genauen Konzentrizität sehr wichtig. According to the further feature of the invention, a hollow block produced by continuous casting can be used as the input workpiece for the skew rolling, with particular advantage, since its length can be varied as required according to the desired finished tube length Enlargement of the inner diameter of which is reduced by stretching out. With the DreiwalzenlSchrägwalzwerk, the rolls are suitably provided with a shoulder calibration, the wall thickness is rolled out evenly on the circumference of the billet. When extending the hollow block, it is first pressed onto the mandrel bar. It detaches itself from the mandrel bar behind the shoulders of the rollers. The block and mandrel bar are rotating rapidly. There is therefore no one-sided permanent contact and thus no one-sided heat extraction between the mandrel bar and the hollow block, so that the tube blank for the continuous rolling mill has a uniform temperature over the entire circumference. This is very important for achieving a uniform pipe wall and precise concentricity.

Unmittelbar nach dem Auslauf aus dem Schrägwalzwerk gelangt die Rohrluppe mit ihrer Dornstange in das Kontiwalzwerk, welches die Luppe zum dünnwandigen Rohr ausstreckt. Durch den Fortfall des Dornrückzuges und des Quertrangsportes im Schrägwalzwerk sowie durch die Möglichkeit, das Durchschieben der Dornstange durch den Hohlblock schneller vorzunehmen, tritt eine beträchtliche Zeitersparnis ein, die sich günstig auf die Leistung des Walzwerkes und auf die Temperatur der Rohrluppe auswirkt.Immediately after exiting the piercing mill, the tube billet with its mandrel bar arrives in the continuous rolling mill, which extends the billet into a thin-walled tube. The omission of the mandrel retraction and the cross-strand port in the cross-rolling mill and the possibility of pushing the mandrel bar through the hollow block more quickly result in considerable time savings, which have a favorable effect on the performance of the rolling mill and the temperature of the tube blank.

Mit dem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß während des vor dem Schrägwalzen erfolgenden Einführens der Dornstange in den Hohlblock der in seinem Inneren befindliche Zunder durch Apspritzen mit Druckwasser entfernt wird. In machen Fäl- len ist es empfehlenswert, wenn die Rohrluppe mit ihrer Dornstan- ge vor dem kontinuierlichen Walzen einer vorzugsweise induktiven Zwischenerwärmung unterworfen wird. Das aus dem Kontiwalzwerk austretende Rohr kann für eine Weiterverarbeitung warm oder kalt und mit oder ohne Innenwerkzeug streckreduziert werden. Für eine Weiterverarbeitung ohne Innenwerkzeug ist es zweckmäßig, wenn im Anschluß an das kontinuierliche Walzen ein Lösewalzen mit oder ohne Drehung des Rohres erfolgt. Diese Maßnahme bezweckt, daß sich das Rohr von der Dorn- diese Stange abhebt, so daß/leicht herausgezogen werden kann. Mit der Erfindung wird fernerhin vorgeschlagen, daß die Walzen des zum Durchführen des Verfahrens dienenden Dreiwalzen-Schrägwalzwerkes mit einer an sich bekannten Schulterkalibrierung versehen sind, und daß ferner die Dornstange hohl ausgebildet ist, an ihrem vorderen Ende Spritzdüsen aufweist und an ihrem hinteren Ende an eine Druckwasserzuführungangeschlossen ist, welche selbsttätig abkuppelbar ausgebildet ist. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen Abbildungen 1 bis 6 die einzelnen Verfahrensstufen, Abbildung 7 die hohle Dornstange mit der Einschiebevorrichtung und Abbildungen 8 und 9 ,Einzelheiten der zum selbsttätigen An- und Abkuppeln der Druckwasserzuführung dienenden Zange.With the further feature of the invention it is proposed that, during the introduction of the mandrel bar into the hollow block before the inclined rolling, the scale located in its interior is removed by spraying with pressurized water. In some cases It is recommended that the tube blank with its mandrel bar is subjected to intermediate heating, preferably inductive, before continuous rolling. The tube emerging from the continuous rolling mill can be stretch-reduced for further processing hot or cold and with or without an internal tool. For further processing without an internal tool, it is useful if the continuous rolling is followed by release rolling with or without rotation of the tube. The purpose of this measure is to ensure that the pipe is removed from the mandrel these Rod lifts off so that / can be easily pulled out. With the invention it is further proposed that the rollers of the three-roller piercing mill serving to carry out the method are provided with a shoulder calibration known per se, and that the mandrel rod is also hollow, has spray nozzles at its front end and at its rear end to a Pressurized water supply is connected, which is designed to be automatically uncoupled. In the drawings, an embodiment of the invention is shown schematically, namely Figures 1 to 6 show the individual process stages, Figure 7 the hollow mandrel bar with the insertion device and Figures 8 and 9, details of the pliers used for the automatic coupling and uncoupling of the pressurized water supply.

Gemäß Abb. 1 befindet sich der dickwandige Hohlblock 1 noch vor dem Dreiwalzen-Schrägwalzwerk 2, dessen Walzen die Schulterkalibrierung 3 aufweisen und hinter welchem das Kontiwalzwerk 4 angeordnet ist. Die Dornstange 5 liegt zum Einstoßen bereit auf der aus der endlosen Kette 6 bestehenden Einschiebevorrichtung.According to Fig. 1 , the thick-walled hollow block 1 is still in front of the three-roll piercing mill 2, the rolls of which have the shoulder calibration 3 and behind which the continuous rolling mill 4 is arranged. The mandrel bar 5 is ready to be pushed in on the insertion device consisting of the endless chain 6.

Abb,z 2 zeigt, wie der Hohlblock im Schrägwalzwerk 2 auf der Dornatänge 5 zu der Rohrluppe 7 ausgewalzt wird. In Abb, ist dieser Walzvorgang beendet. Die Rohrluppe 7 läuft mit der Dornstange 5 im unmittelbaren AnschluB an das in das Kontiwalzwerk 4 ein. Fig. 2 shows how the hollow block is rolled out in the piercing mill 2 on the mandrel length 5 to form the tube billet 7. In Fig, this rolling process has ended. The tubular blank 7 runs with the mandrel rod 5 in direct connection to the into the continuous rolling mill 4.

Abb, veranschaulicht das kontinuierliche Auswalzen der Rohr- luppe zu dem Rohr B. Fig, illustrates the continuous rolling of the tube blank to the tube B.

In b# b. 5 ist dargestellt, wie das fertig gewalzte Rohr 8 mit der darin befindlichen Dornstange hinter dem Kontiwalzwerk 4 liegt. In b # b. 5 shows how the finished rolled tube 8 with the mandrel bar located therein lies behind the continuous rolling mill 4.

Abb. 6 deutet schematisch an, wie die Dornstange 5 mit Hilfe der Zange 9 aus dem Rohr 8 herausgezogen wird. Sie wird darauf wie- der zu der Einschiebevorrichtung 6 zurücktransportiert. Das Rohr 8 kann dann zur Weiterverarbeitung anderen Einrichtungen zuge- führt werden. Es kann aber auch vorher in einem hinter dem Kontiwalzwerk 4 angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Lösewalzwerk von der Dornstange befreit werden. Fig. 6 shows schematically how the mandrel bar 5 is pulled out of the tube 8 with the aid of the pliers 9. It is then transported back to the push-in device 6 . The pipe 8 can then be fed to other devices for further processing . However, it can also be freed from the mandrel bar beforehand in a release rolling mill , not shown in the drawing, which is arranged behind the continuous rolling mill 4.

Gemäß Abb. 7 ist die auf der Einschiebevorrichtung 6 liegende Dornstange 5 hohl ausgebildet. Sie weist an ihrem vorderen Ende die Spritzdüsen 10 und an ihrem hinteren Ende den zum Herauszie- hen aus dem Rohr dienenden Knopf 11 mit der Einschnütung 12 auf. Mit der Einschiebevorrichtung 6 ist der Daumen 13 verbunden, welcher die Bohrungen 14 und den sich an das Ende der Dornetange le- genden Abdichtkolben 15 enthält. Die Zuführung des Druckwassers erfolgt durch den Schlauchanschlu8 16. Am Ende des Daumen8 13 be- findet sich eine zum selbsttätigen An- und Abkuppeln der Druck- wasserzuführung 16 dienende Zange 17, welche auf dem Bolzen 18 sitzt. Beim Zuführen des Preßwassers wird der Abäiehtkolben 15 gegen die Dornstange 5 gedrückt, so daß das Wasser durch diese hindurehströmen und durch die Düsen 10 austreten kann. Auf den Schenkeln der Zange 17 sind die Bolzen 19 angeordnet, welche sich bei der Vorwärtsbewegung der Dornstange 5 gegen den Anschlag 20 andrücken. Dadurch wird die Zange geöffnet und der Preßwasserzulauf gleichzeitig geschlossen. Von der Zange freigegeben, läuft die Dornstange mit dem Hohlblock nunmehr in das Dreiwalzen-Schrägwalzwerk ein.According to Fig. 7 , the mandrel rod 5 lying on the insertion device 6 is hollow. At its front end it has the spray nozzles 10 and at its rear end the button 11 with the constriction 12 which is used to pull it out of the tube. With the insertion device 6 of the thumb 13 is connected, which the bores 14 and at the end of the sealing piston 15 includes Dornetange le- constricting. Is used to feed the pressurized water through the Schlauchanschlu8 16. At the end of loading Daumen8 13 found one for the automatic coupling and uncoupling of the pressure water supply 16 serving pliers 17, which is seated on the bolt 18th When the press water is supplied, the sewing piston 15 is pressed against the mandrel rod 5 so that the water can flow through it and exit through the nozzles 10 . On the legs of the pliers 17, the bolts 19 are arranged, which press against the stop 20 during the forward movement of the mandrel rod 5. Thus, the chuck is opened and closed simultaneously Preßwasserzulauf. Released by the tongs, the mandrel bar with the hollow block now runs into the three-roller piercing mill.

Die den Abbildungen 8 und S in je einer Aufsicht dargestellte Zange wird in ihrer Endstellung durch die Rollen 21 gegen den Druck der Feder 22 geöffnet. Beim Vorfahren schließt sie sich durch den Federdruck um den Knopf 11 der Dornstange.The pliers shown in a top view in FIGS. 8 and S are opened in their end position by the rollers 21 against the pressure of the spring 22. When moving forward, the spring pressure closes it around button 11 of the mandrel bar.

Claims (3)

Patentansprüche --------------- 1. Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre, wobei ein Hohlblock durch Schrägwalzen gestreckt und dann über einer mitlaufenden Dornstange kontinuierlich gewalzt wird, dadurch gekennzei chnet , daß ein dickwandiger liohl block (1) in einem Drei walzen-Sclia,üi7al zweck (2) über einer mitlaufenden der Ferti grohrlänge az:1;epaßteii Dornstange (5) zu einer liolirlul)l1c? gestreckt wird, die im unmittelbaren Anschluß an das Schrägwalzen auf der in ihrem Inneren verbliebenen Dornstange kontinuierlich gewalzt wird. Patent claims --------------- 1. A method for producing seamless steel pipes, whereby a hollow block is stretched by inclined rolling and then continuously rolled over a mandrel bar moving along with it, characterized in that a thick-walled liohl block ( 1) in a three-roller sclia, üi7al purpose (2) over a concurrent of the finished large length az: 1; epaßteii mandrel bar (5) to a liolirlul) l1c? is stretched, which is continuously rolled immediately after the skew rolling on the mandrel bar remaining in its interior. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines durch StranggieBen erzeugten Hohlblockes (1), dessen wanddicke durch Ausstrecken, gegebenenfalls unter Vergrößerung des Innendurchmessers, vermindert worden ist, als Eingangswerkstück für das Schrägwalzen. 2. The method according to claim 1, characterized by the use of a hollow block (1) produced by continuous casting, the wall thickness of which has been reduced by stretching, optionally with an increase in the inside diameter, as an input workpiece for the skew rolling. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des vor dem Schrägwalzen erfolgenden Einführens der Dornstange (5) in den Hohlblock (1) der in seinem Inneren befindliche Zunder durch Abspritzen mit Druckwagser entfernt wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppe (?) mit ihrer Dornstange (5) vor dem kontinuierlichen Walzen (4) einer vorzugsweise induktiven Zwischenerwärmung unterworfen wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Kontiwalzwerk (4) austretende Rohr warm oder kalt und mit oder ohne Innenwerkzeug streckreduziert wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Weiterverarbeitung des Rohres ohne Innenwerkzeug im Anschluß an das kontinuierliche Walzen ein Lösewalzen mit oder ohne Drehung des Rohres erfolgt. 7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen des Dreiwalzen-Schrägwalzwerkes (2) mit einer Schulterkalibrierung (3) versehen sind und daß die Dornstange (5) hohl ausgebildet ist, an ihrem vorderen Ende Spritzdüsen (10) aufweist und an ihrem hinteren Ende an eine Druckwasserzuführung (16) angeschlossen ist, welche selbsttätig abkuppelbar ausgebildet ist. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that during the introduction of the mandrel bar (5) into the hollow block (1) before the skew rolling, the scale in its interior is removed by spraying with a pressure waggon. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the tube blank (?) With its mandrel bar (5) is subjected to a preferably inductive intermediate heating before the continuous rolling (4) . 5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the tube emerging from the continuous rolling mill (4) is stretch-reduced warm or cold and with or without an inner tool. 6. The method according to claim 5, characterized in that, for further processing of the tube without an internal tool, following the continuous rolling, a release rolling takes place with or without rotation of the tube. 7. Device for performing the method according to claims 1 to 3, characterized in that the rollers of the three-roller piercing mill (2) are provided with a shoulder calibration (3) and that the mandrel bar (5) is hollow at its front end Has spray nozzles (10) and is connected at its rear end to a pressurized water supply (16) which is designed to be automatically uncoupled.
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