DE19610642C2 - Vorrichtung zum Kaltziehen von nahtlosen Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kaltziehen nahtloser Rohre großer Länge aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Kupfer, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Als Vormaterial für kaltgezogene Rohre werden häufig stranggepreßte oder schräggewalzte Luppen eingesetzt, denen verfahrensbedingt gewisse Exzentrizitäten, d. h. Wandungleichheiten eigen sind. Aus verschiedenen Gründen sollten diese Wandungleichheiten minimiert werden, sei es um kostbaren Werkstoff zu sparen oder weil der Verwendungszweck der Fertigrohre eine gute Gleichwandigkeit verlangt. Dies gilt insbesondere für Kupferrohre, die im Installations- und Wärmetauscherbereich eingesetzt werden sollen.

Trotz aller Bemühungen der Kupferrohrhersteller, die Exzentrizitäten (Wandungleichheiten) der Rohre so klein wie möglich zu haften, ist es vor allem bei stranggepreßten Luppen unvermeidlich, daß zumindest die Luppenenden eine verhältnismäßig hohe Exzentrizität aufweisen. Diese Enden müssen entweder auf einer relativ großen Länge abgetrennt werden, oder die nachfolgenden Verformungsschritte müssen zu einer hinreichenden Exzentrizitätsverbesserung führen.

Es ist bekannt, daß bei Zieh- und Walzprozessen eine Exzentrizitätsverbesserung dadurch erreicht werden kann, daß das System einen Gleichgewichtszustand anstrebt, der Konzentrizität herstellt. Es ist in der Fachliteratur hinreichend beschrieben, daß dieses Ziel beim Ziehen von Rohren, insbesondere beim Hohlzug, zwar in Grenzen erreicht wird, doch reicht der erreichbare Erfolg häufig nicht aus. Es ist deshalb anzustreben, die natürliche Tendenz des Ziehgutes, den Gleichgewichtszustand zu erreichen, zu unterstützen.

Es sind bereits Verfahren bekannt, die den Ziehprozeß so gestalten, daß eine geregelte Exzentrizitätsverbesserung erreicht werden kann. Ein solches Verfahren ist in der DE 33 43 594 C2 beschrieben. Durch regelbare Winkelverstellung der Lage mehrerer hintereinander angeordneter Ziehmatrizen soll eine Verbesserung der Wandgleichförmigkeit erreicht werden.

Dieses Verfahrens ist nachteilig, weil es für gehaltene zylindrische Stopfen kompliziert ist und für die Anwendung bei fliegenden Stopfen überhaupt nicht geeignet ist. Damit ist die Herstellung extrem langer Kupferrohre mit dem bekannten Verfahren, bei dem der Stopfen über eine Stange gehalten ist, nicht möglich.

Die Kupferrohre beim Stand der Technik haben im allgemeinen ein Durchmesser- Wanddicken-Verhältnis beim Fertigprodukt von 30 : 1 bis 20 : 1. Es ist aber wünschenswert, daß die warmgefertigten Luppen eine relativ dicke Wand aufweisen, d. h. das Verhältnis Wandreduktion zur Durchmesserreduktion soll möglichst < 1 sein. Würde das Verfahren gemäß der DE 33 43 594 C2 mit einem fliegenden Stopfen eingesetzt, so ergäbe sich das Dilemma, daß in der ersten Ziehmatrize bereits eine nennenswerte Hohlverformung durchgeführt werden müßte, um den gewünschten Effekt zu erzielen und in der zweiten Ziehmatrize eine beträchtliche Durchmesserreduktion erforderlich würde, um den fliegenden Stopfen in Position zu halten. Daraus ergäbe sich die Notwendigkeit einer bereits sehr dünnwandigen warmgefertigten Luppe, die aber - sowohl aus Kosten, als auch aus Qualitätsgründen - nicht wünschenswert ist.

Aus der DD 263 013 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, zum Kaltziehen nahtloser Rohre aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Kupfer, über einen im Inneren des Rohres angeordneten Stopfen, wobei dieser bis in den Bereich einer der Ziehmatrize in Ziehrichtung nachgeschalteten Stützmatrize reicht und die Ziehmatrize zum Mittenversatz gegenüber der Ziehgut- und Stützmatrizenachse quer zur Ziehstopfenlängsachse verschiebbar gelagert ist, bekannt.

Vor der ersten Ziehmatrize ist ein Sensorensystem zur Erfassung der Lage der Wandungleichmäßigkeiten am Ziehgut vorgesehen.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, Rohre aus metallischen Werkstoffen, speziell Kupferrohre, großer Längen über fliegende Stopfen herzustellen und dabei gleichzeitig eine geregelte Exzentrizitätsverbesserung ohne zusätzliche Durchmesserreduktion vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kern der erfindungsgemäßen Lösung ist also der Gedanke, die natürliche Tendenz des Ziehgutes zur Herstellung eines Gleichgewichtszustandes zu unterstützen, indem während des Ziehvorganges auf den Bereich der dicksten Wand eine Kraft ausgeübt wird. Mit diesem Schritt gelingt das Ziel, Rohre mit geringen Exzentrizitäten herzustellen und dadurch erhebliche Kosteneinsparungen durch geringeren Materialverbrauch zu erreichen. Die beim Strangpressen entstandenen Exzentrizitäten der Wand werden nennenswert reduziert, die Ausschußgefahr verringert sich deutlich.

Hierbei sind zwei Ziehmatrizen in Ziehrichtung hintereinander angeordnet, und die zwischen der ersten Ziehmatrize und der Stützmatrize angeordnete zweite Stützmatrize ist quer zur Ziehstopfenlängsachse verschiebbar gelagert. Hierbei wirken die erste Ziehmatrize und die Stützmatrize als Widerlager gegen die Auslenkkraft der querverschiebbaren zweiten Ziehmatrize.

Um die Ziehspaltgeometrie besser an die Auslenkung anzupassen, wird nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die erste Ziehmatrize in Abhängigkeit von dem Betrag ihres Mittenversatzes um einen Winkel zwischen 0° und 10° aus ihrer senkrecht zur Ziehachse verlaufenden Ziehebene heraus zu verschwenken.

Mit den Mitteln und Maßnahmen der Erfindung lassen sich Rohre mit geringen Exzentrizitäten der Rohrwand kostengünstig herstellen. Insbesondere die in Strangpressen erzeugten Vorrohre können in den nachfolgenden Arbeitsgängen hinsichtlich ihrer Exzentrizität verbessert werden; gleiches gilt aber auch für weiterzuverarbeitende, zwischenzeitlich schon kaltgewalzte oder gezogene Rohre.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

In der Figur ist das gezogene Rohr mit 3 bezeichnet, dessen dickste Wand 1 vor Einleitung des Ziehvorganges der dünnsten Wand 2 gegenüberliegt. Im Ziehprozeß wird das Rohr 3 mit einem verringerten Durchmesser, verringerter Wanddicke und deutlich verringerter prozentualer Ungleichwandigkeit gezogen. Die Ziehmatrize 4 ist im wesentlichen wie Ziehmatrizen gemäß dem allgemeinen Stand der Technik gestaltet. Lediglich der Glätteil der Ziehmatrize 4 ist der besonderen Aufgabe angepaßt. Das Sensorensystem 6 erfaßt die Wandunrundheit vor dem Ziehvorgang.

Ein weiteres Sensorensystem 7 hinter der Zieheinrichtung kontrolliert das Ergebnis und sorgt gegebenenfalls für eine weitere Feinjustierung. Die Sensorensysteme 6 und 7 ermitteln die Größe und die Winkellage der Ungleichwandigkeit der Rohre.

Die Stützmatrize 5 bringt, unterstützt durch den verlängerten Ziehstopfen 9, das Gegenmoment für die nicht achssymmetrischen Ziehkräfte auf, das durch die exzentrische Anstellung der Ziehmatrize 4 hervorgerufen ist. Der Ziehdurchmesser der Stützmatrize 5 ist so gewählt, daß es nicht zu einer vollständigen Plastifizierung des Ziehgutes kommt.

Zwischen der Ziehmatrize 4 und der Stützmatrize 5 ist eine weitere Ziehmatrize 10 eingesetzt, die in Pfeilrichtung 11 auslenkbar ist. Durch diese Auslenkung der Ziehmatrize 10 werden die Wandungleichmäßigkeiten, die von dem Sensorensystem 6 erfaßt worden sind, weitgehend ausgeglichen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Kaltziehen nahtloser Rohre (3) großer Länge aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Kupfer, mit einem im inneren des Rohres (3) angeordneten fliegenden Ziehstopfen (9), der mit zwei in Ziehrichtung hintereinander angeordneten Ziehmatrizen (4, 10) zusammenwirkt und bis in den Bereich einer den Ziehmatrizen (4, 10) in Ziehrichtung nachgeschalteten Stützmatrize (5) reicht, wobei zur Beseitigung von Wandungleichmäßigkeiten am Ziehgut der natürliche Trend des Ziehgutes zur stabilen achssymmetrischen Einstellung zur Ziehmatrize dadurch unterstützt wird, dass die zwischen der ersten Ziehmatrize (4) und der Stützmatrize (5) angeordnete zweite Ziehmatrize (10) quer zur Ziehstopfenlängsachse gegenüber der Ziehgut- und Stützmatrizenachse verschiebbar gelagert ist, wodurch eine im Bereich des dicksten Wandabschnitts in Richtung des dünnsten Wandabschnitts senkrecht zur Rohrachse und gegen den Ziehstopfen (9) wirkende Auslenkkraft auf das Ziehgut aufbringbar ist, der durch die als Widerlager wirkende erste Ziehmatrize (4) und die Stützmatrize (5) eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Stützkraft entgegengerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ziehmatrize (4) in Abhängigkeit von dem Betrag ihres Mittenversatzes um einen Winkel zwischen 0° und 10° aus ihrer senkrecht zur Ziehachse verlaufenden Ziehebene heraus verschwenkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens vor der ersten Ziehmatrize (4) ein Sensorensystem (6) zur Erfassung der Lage der Wandungleichmäßigkeiten am Ziehgut angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass über das Sensorensystem (6) die Verschiebung der zweiten Ziehmatrize (10) steuerbar ist.