DE19748920C2

DE19748920C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verringern der Wanddicke eines Hohlblocks

Info

Publication number: DE19748920C2
Application number: DE1997148920
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Haeusler; Hans-Joachim Pehle
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: EP0913211A2; DE19748920A1; EP0913211A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke am Ende eines in ein Schrägwalzwerk einzuführenden Hohlblockes, zwecks Vermeiden von Rohraufweitungen an den Enden der schräggewalzten, insbesondere dünnwandigen Rohre, sowie einen Dorn und ein Ziehwerkzeug nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 5 und 6.

Bei der Herstellung von nahtlosen Stahlrohren werden Schräg- und Längswalzverfahren eingesetzt. Zum Lochen des massiven, auf Walzhitze erwärmten Rundknüppels verwendet man das bekannte Mannesmann-Schrägwalzverfahren, die nachfolgende Streckstufe kann ebenfalls aus einem Schrägwalzverfahren bestehen. Bekannt sind dafür das Diescher- und das Asselwalzwerk, ebenso auch das Mannesmann-Schrägwalzwerk selbst sowie Kegel- und Dreiwalzenschrägwalzwerke.

Bei der Herstellung dünnwandiger Rohre mit einem Durchmesser-/Wanddickenverhältnis von D/s < 15 : 1 ergibt sich das Problem der starken Aufweitung des hinteren Rohrendes, wenn sich dies im Walzspalt befindet. Dieser Effekt ist darauf zurückzuführen, daß das hintere Ende durch das Fehlen der Stützwirkung der ungewalzten Hohlblockwand weitgehend in Umfangsrichtung gestreckt wird. Je nach Art des Walzverfahrens entstehen unbrauchbare Rohrenden, die abgeschnitten und verschrottet werden müssen. Beim Asselwalzverfahren mit drei Walzen entsteht z. B. ein trompetenförmiges Rohrende in dreieckiger Form, wodurch das Auswalzen des Rohres sehr stark behindert wird. Auch dieses Ende muß abgetrennt werden. Ein ähnlicher Effekt tritt beim Asselrohr in abgeschwächter Form auch am vorderen Rohrende auf.

Es sind verschiedene Maßnahmen zur Lösung des Problems bekannt geworden. So werden z. B. beim Asselverfahren die Walzen beim Passieren des hinteren Rohrendes auseinandergefahren, um eine kurze Rohrlänge mit dicker Wand zu erhalten. Dadurch wird zwar ein ungestörtes Auswalzen des Endes erreicht, das Ende muß aber abgetrennt werden.

In der DE 38 23 135 C2 wird ein Verfahren zum Vorreduzieren der Wanddicke des Rohrendes beschrieben. Dieses Verfahren ist aber bei sehr dünnwandigen Rohren mit einem D/s-Verhältnis von z. B. 45 : 1 nicht mehr sicher einsetzbar.

In der DE 44 28 530 C2 wird dagegen vorgeschlagen, das Rohrende auf einem im Durchmesser verkleinerten Ende der Walzstange auszuwalzen. Zwar besteht hier der Vorteil, daß keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich sind, dennoch ist auch dieser Vorschlag in der Anwendung beschränkt. Wird nämlich mit einer wegabhängig gesteuerten Walzstange gewalzt, muß die Stange mindestens mit Walzgeschwindigkeit gefahren werden, damit das hintere Rohrende auch beim Abwalzen im Bereich des verdünnten Stangenendes verbleibt. Die Walzstange muß also mindestens so lang wie der Hohlblock sein. Der Vorteil einer gesteuerten Stange besteht aber gerade in ihrer Kürze. Andernfalls könnte gleich eine freilaufende Stange eingesetzt werden. Dem Fachmann ist überdies bekannt, daß auch beim Walzen des Rohrendes auf einer verdünnten Stelle der Walzstange sich ein Teil der Streckung in Umfangsrichtung des Rohres auswirkt. Das Rohrende wird sich auch hier aufweiten. Der Grund ist, daß der Hohlblock beim Einwalzen in das verdünnte Stangenstück seinen Umfang an dieser Stelle um so weniger verringert, je dünner seine Wand ist. Der Hohlblock wird hier nur dreieckig gedrückt, wenn es sich z. B. um ein Dreiwalzen-Schrägwalzwerk handelt. Eine deutliche Verringerung des Hohlblockumfangs ist aber eine Voraussetzung dafür, die Aufweitung des Rohrendes zu verhindern. Dies Verfahren wird also bei dünnwandigen Rohren - wenn überhaupt - nur eine graduelle Verbesserung des Rohrendes bewirken, kann aber eine Dreiecksbildung nicht verhindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und wirksames Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke am Ende eines in ein Schrägwalzwerk einzuführenden Hohlblockes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, durch das die bekannten Aufweitungen am Ende des schräggewalzten Rohres sicher vermieden werden können, sowie einen hierfür geeigneten Dorn und ein Ziehwerkzeug bereit zu stellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Arbeitsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie ein Dorn und ein Ziehwerkzeug mit den Merkmalen der Patentansprüche 5 und 6 vorgeschlagen.

Es wurde erkannt, daß eine Aufweitung des Rohrendes nur zuverlässig verhindert werden kann, wenn die Wanddicke des Hohlblocks an dieser Stelle bereits ganz oder annähernd der Wanddicke des schräggewalzten Rohres entspricht. Somit ist es eine Bedingung für ein glattes und aufweitungsfreies Auswalzen des hinteren Rohrendes beim Schrägwalzen, beispielsweise Asselwalzen, die Rohrwanddicke auf diesem Abschnitt bereits vor dem Walzen im wesentlichen auf die endgültige Wanddicke des schräggewalzten Rohres zu reduzieren. Da die im Walzwerk selbst installierten Verfahren und Vorrichtungen nicht zuverlässig genug sind, muß das Verdünnen vor dem Einlegen des Hohlblocks in das Asselwalzwerk geschehen. Dies gilt insbesondere für das Walzen dünnwandiger Rohre mit Durchmesser-/Wanddickenverhältnissen D/s < 15 : 1. Deshalb wird vorgeschlagen, die Wanddicke des Hohlblockendes durch eine einfache und schnelle Maßnahme vor dem Einsatz in das Asselwalzwerk zu reduzieren und in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorzusehen, daß die Verringerung der Wanddicke des Hohlblockendes durch einen Ziehvorgang über einen in das Hohlblockende eingeführten Dorn erfolgt.

Ein die Erfindung ausgestaltendes Arbeitsverfahrens ist durch folgende Arbeitsschritte gekennzeichnet:

- der Hohlblock wird in der dem Schrägwalzwerk nebengeordneten Einrichtung geklemmt,
- ein Ziehring mit mindestens dem Außendurchmesser des Hohlblockes entsprechenden Innendurchmesser wird über das zu bearbeitende Hohlblockende geschoben,
- der Dorn mit einem dem Ziehringinnendurchmesser abzüglich der zweifachen Wanddicke des schräggewalzten Rohres entsprechendem Außendurchmesser wird anschließend oder zeitgleich in den Hohlblock unter Aufweitung seines Innendurchmessers eingeschoben,
- der Ziehring wird unter Reduzierung der Wanddicke des Hohlblockes über den Dorn zurückgezogen und
- der so vorbereitete Hohlblock wird dem Schrägwalzwerk zum Auswalzen zugeführt.

Bei dem Verfahren können Ziehring und Dorn auch in einer einzigen Operation gemeinsam vorgeschoben werden. Das Hohlblockende wird durch den Dorn aufgeweitet. Wird nun der Ziehring in Gegenrichtung über den Dorn zurückgezogen, wird die Wanddicke des Hohlblocks bei Beibehaltung des Hohlblockaußendurchmessers auf die Rohrwanddicke des ausgewalzten Rohres reduziert. Der Hohlblock wird anschließend in gewohnter Weise dem Asselwalzwerk zugeführt. Da das hintere Ende bereits die Fertigwand des Asselrohres besitzt, wird die Wanddicke dieses Endes im Asselwalzwerk nicht mehr weiter reduziert und die Aufweitung unterbleibt ganz.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind folgende Arbeitsschritte vorgesehen:

- der Hohlblock wird in der dem Schrägwalzwerk nebengeordneten Einrichtung geklemmt,
- der Dorn mit einem dem Hohlblockinnendurchmesser entsprechenden Außendurchmesser wird in den Hohlblock eingeschoben,
- ein in mehrere Segmente geteilter, in seiner lichten Weite verstellbarer Ziehring mit mindestens dem Außendurchmesser des Dornes zuzüglich der zweifachen Wanddicke des schräggewalzten Rohres entsprechenden kleinsten Innendurchmesser wird in geöffneter Stellung über das zu bearbeitende Hohlblockende geschoben,
- der Ziehring wird durch Zusammenfahren der Segmente geschlossen und unter Reduzierung der Wanddicke des Hohlblockes über den Dorn zurückgezogen,
- der so vorbereitete Hohlblock wird dem Schrägwalzwerk zum Auswalzen zugeführt.

Der Ziehring ist erfindungsgemäß in Segmente geteilt, die radial mit den entsprechenden Antrieben zu- und aufgefahren werden können. Wird der Ziehring geschlossen, drückt er sich in die Wand des Hohlblockes ein. Werden jetzt Ziehring und Dorn zurückgezogen, wird die Wanddicke des Hohlblockendes verkleinert, wobei der Hohlblock seinen Innendurchmesser behält.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Ziehringinnen- und Dorn durchmesser derart kombiniert, daß das reduzierte Hohlblockende wahlweise ent weder mit konstantem Hohlblockaußendurchmesser, konstantem Hohlblockinnen durchmesser oder einem Innendurchmesser reduziert wird, der kleiner oder größer als der Hohlblockinnendurchmesser ist. Dadurch ist es möglich, Außendurchmesser und Wanddicke des reduzierten Hohlblockendes den Maßen des schräggewalzten Rohres anzunähern. Wird in diesem Falle der Hohlblockaußendurchmesser nur wenig reduziert, ist es möglich, auf das Teilen des Ziehringes zu verzichten.

Im Rahmen der Erfindung ist es günstig, wenn die Verringerung der Wanddicke des Hohlblockendes der 1- bis 1,5-fachen Wanddicke des schräggewalzten Rohres entspricht.

Um im Hohlblock keine Markierung beim Übergang zum in der Wand reduzierten Ende des Hohlblocks zu hinterlassen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß der Dorn an seinem einzuführenden Ende konisch oder mit leichtem Übergangsradius angespitzt ist. Dadurch entsteht am Hohlblockende ein sanfter Übergang in der Wand, der glatt ausgewalzt werden kann.

Schließlich kann erfindungsgemäß anstelle des Ziehrings ein Rollenkäfig eingesetzt werden, ähnlich einem Stoßbankgerüst.

Das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren ist für alle Schrägwalzverfahren einsetzbar, die als Streckstufe nach einer Lochstufe arbeiten und gegebenenfalls als Streckstufe nach einer vorhergehenden Streckstufe. Das Verfahren gilt auch für das vordere Rohrende.

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

Fig. 1 Die Schritte des Arbeitsverfahrens nach Patentanspruch 3,

Fig. 2 die Schritte des Arbeitsverfahrens nach Patentanspruch 4 und

Fig. 3 zwei für das Arbeitsverfahren verwendbare Dorne.

In Fig. 1 ist mit 1 das Hohlblockende eines im Schrägwalzverfahren zu walzenden Hohlblockes bezeichnet. Mit 2 ist grob schematisch eine Klemmvorrichtung für den Hohlblock angedeutet, die diesen während des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens festhält. Der Ziehring der Erfindung ist mit 3 bezeichnet, der damit zusammenwirkende Dorn mit 4. Das Arbeitsverfahren zur Verminderung der Wanddicke des Hohlblockendes 1 funktioniert wie folgt:
Der Hohlblock ist im Bereich seines Hohlblockendes 1 in der Klemmvorrichtung 2 außerhalb des Schrägwalzwerkes abgelegt und gehalten (Phase A). Der Ziehring 3, der in der nicht bezifferten Haltevorrichtung angeordnet ist, wird - in der Zeichnungsebene nach links - über das Hohlblockende 1 gefahren und in einer Endstellung positioniert, die weiter vom Hohlblockende entfernt ist als die Länge des zu reduzierenden Endes. Diese Stellung ist in der Phase B der Zeichnungsfigur dargestellt. In der Phase C wird der Dorn 4 - ebenfalls in der Zeichnungsebene - nach links bewegt und in das Hohlblockende eingeführt. Dabei weitet sich das Hohlblockende wie dargestellt auf. In Phase D wurde der Ziehring 3 zusammen mit der ihn haltenden Vorrichtung - in der Zeichnungsebene - nach rechts bewegt, wobei der Außendurchmesser des Hohlblockendes reduziert und dem Innendurchmesser des Ziehrings angepaßt wurde. Da der Dorn 4 im Hohlblockende verblieb, wurde die Wand des Hohlblockendes 1 auf einen Durchmesser reduziert, der der halben Differenz zwischen Ziehringinnendurchmesser und Dornaußendurchmesser entspricht. In Phase E ist das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren abgeschlossen; Dorn und Ziehring sind zurückgefahren, der so vorbereitete Hohlblock kann zum Auswalzen in das Schrägwalzwerk eingelegt werden.

In der Zeichnungsfigur 2 ist eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Ziehring 3 ist in mehrere Segmente aufgeteilt, die in radialer Richtung verstellbar sind. Wie beim vorhergehenden Beispiel ist der Hohlblock mit seinem Hohlblockende 1 in der Klemmvorrichtung 2 festgelegt und gehalten (Phase A); der radial auseinandergefahrene Ziehring 5 wird gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Dorn 4 - in der Zeichnungsfigur nach links - so verschoben, daß der Dorn 4 in das Hohlblockende 1 eindringt, wobei der geteilte Ziehring den Außendurchmesser des Hohlblockendes 1 umgreift. Diese Stellung ist in Phase B dargestellt. Phase C zeigt, daß durch radiales Zusammenfahren der Ziehringsegmente diese in die Hohlblockwandung eindringen und die Wand an dieser Stelle reduzieren. Durch Zurückfahren des geschlossenen Ziehringes 3 (in der Zeichnungsebene nach rechts) wird die restliche Außenwand des Hohlblockendes 1 gestreckt und dadurch der Außendurchmesser des Hohlblockendes reduziert. Da während des Zurückziehens des geschlossenen Ziehringes 3 der Dorn 4 im Hohlblockende verbleibt, ändert sich der Innendurchmesser des Hohlblockendes nicht; er entspricht dem Außendurchmesser des Dornes.

Um sicherzustellen, daß im Hohlblockinneren keine Markierungen in der Wand entstehen, ist gemäß der Darstellung nach Fig. 3 vorgesehen, den Dorn 4 an seinem einzuführenden Ende konisch 4a (untere Zeichnungsfigur) oder mit leichtem Übergangsradius 4b (obere Zeichnungsfigur) anzuspitzen. Dadurch entsteht am Hohlblockende 1 ein sanfter Übergang in der Wand, der glatt ausgewalzt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Hohlblockende

2

Klemmvorrichtung

3

Ziehring

4

Dorn

4

a konisches Dornende

4

b Übergangsradius

5

mehrfach geteilter Ziehring

Claims

1. Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke am Ende eines in ein Schrägwalzwerk einzuführenden Hohlblockes, zwecks Vermeiden von Rohraufweitungen an den Enden der schräggewalzten, insbesondere dünnwandigen Rohre, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Wanddicke des Hohlblockendes auf eine im wesentlichen dem schräggewalzten Rohr entsprechende Wanddicke in einer dem Schrägwalzwerk nebengeordneten Einrichtung durch einen Ziehvorgang über einen in das Hohlblockende eingeführten Dorn vor dem Einlegen des Hohlblockes in das Schrägwalzwerk in den folgenden aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten vorgenommen wird:

2. Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte:

- der Hohlblock wird in der dem Schrägwalzwerk nebengeordneten Einrichtung geklemmt
- der Dom mit einem dem Hohlblockinnendurchmesser entsprechendem Außendurchmesser wird in den Hohlblock eingeschoben,
- ein in mehrere Segmente geteilter in seiner lichten Weite verstellbarer Ziehring mit mindestens dem Außendurchmesser des Dornes zuzüglich der zweifachen Wanddicke des schräggewalzten Rohres entsprechenden kleinsten Innendurchmesser wird in geöffneter Stellung über das zu bearbeitende Hohlblockende geschoben,
- der Ziehring wird durch Zusammenfahren der Segmente geschlossen und unter Reduzierung der Wanddicke des Hohlblockes über den Dorn zurückgezogen,
- der so vorbereitete Hohlblock wird dem Schrägwalzwerk zum Auswalzen zugeführt.

3. Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Kombination von Dornaußendurchmesser und Ziehringinnendurchmesser das Hohlblockende wahlweise auf einen konstantem Hohlblockinnendurchmesser oder einen konstantem Hohlblockaußendurchmesser gebracht werden kann oder einem Innendurchmesser erweitert wird, der größer als der Hohlblockinnendurchmesser oder kleiner als der Hohlblockaussendurchmesser ist.

4. Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Wanddicke des Hohlblockendes der 1- bis 1,5- fachen Wanddicke des schräggewalzten Rohres entspricht.

5. Dorn zum Einsatz in einem Arbeitsverfahren zum Verringern der Wanddicke am Endes eines in ein Schrägwalzwerk einzuführenden Hohlblockes, zwecks Vermeiden von Rohraufweitungen an den Enden der schräggewalzten, insbesondere dünnwandigen Rohre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn an seinem einzuführenden Ende konisch oder mit leichtem Übergangsradius angespitzt ist.

6. Ziehwerkzeug zum Einsatz in einem Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ziehen des Hohlblockendes ein Rollenkäfig ähnlich eines Stoßbankgerüstes vorgesehen ist.