DE2131874A1 - Verfahren und einrichtung zum reduzieren von rohren durch kaltziehen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum reduzieren von rohren durch kaltziehen

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DE2131874A1 DE19712131874 DE2131874A DE2131874A1 DE 2131874 A1 DE2131874 A1 DE 2131874A1 DE 19712131874 DE19712131874 DE 19712131874 DE 2131874 A DE2131874 A DE 2131874A DE 2131874 A1 DE2131874 A1 DE 2131874A1
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Description

rATINTANWXLTI
DR.-INQ. W. STUHLMANN - DlPL.-1NQ. R. WILLERT DR.-iNQ. P. H. OIDTMANN 2131874
39/22658 ....ochum.24·6·19^ XX/M
»OfohBtaoh 14 BO Pornruf 14O«1 und 14OM
IB· StuHlmannp«t«nt
Benteler-Werke AG, Werk Neuhaus, Schloß Neuhaus,,
Kr. Paderborn
Verfahren und Einrichtung zum Reduzieren von Rohren durch,
Kaltziehen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Reduzieren von Rohren durch Kaltziehen mittels Ziehmatrizen und gegebenenfalls innerhalb der Rohre im Bereich der Matrizen angeordneter fliegender Stopfen sowie den Matrizen nachgeschalteter Rohrziehvorrichtungen.
Das Kaltziehen von Rohren erfolgt in der Regel in der Weise, daß die eingesetzten Rohrluppen in jeweils nur einem Durchgang durch eine Ziehmatrize gezogen werden, woraufhin sie dann nach umständlichen Zwischenbehandlungen jeweils mehreren, gleichfalls gesonderten Ziehvorgän- | gen unterworfen werden können.
Es ist auch bereits bekannt, Rohre in einem einzigen Durchgang mittels Reduzier- oder Streckreduzierwalz-werken mit mehreren hintereinandergeschalteten walzgerüsten stufenweise nacheinander auf kleinere Durchmesser und gegebenenfalls Wandstärken zu reduzieren. Dieses Verfahren ist auch in Anwendung auf geschweißte Rohre bekannt. Das hat den besonderen Vorteil, daß trotz der bei etwa 8 bis 10 mm Rohr-Außendurchmesser liegenden Schweißgrenze dennoch durch *"' die nachgeschalteten Reduzierwalzgerüste wesentlich klein- " kalibrigeyRohre. hergestellt werden können.
. t
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BAD ORIGINAL
Die Reduzierung der Rohre in einem Durchgang mittels mehrerer hintereinandergeschalteter Y/alzgerüste hat Jedoch erhebliche Nachteile. Abgesehen davon, daß je Gerüst nur verhältnismäßig geringe Querschnittsabnahmen, möglich sind und demzufolge meist eine größere Anzahl von Gerüsten benötigt wird, die zudem alle geschwindigkeitsabhängig geregelt werden müssen, sind die dafür benötigten Anlage- und Wartungskosten beträchtlich. Außerdem sind die Verformungsverhältnisse innerhalb von Walzkalibern ungünstiger alsz.Bl beim Rohrziehen.
Bei den sogenannten Streckreduzierwalzwerken wurde die,unveränderliche Drehzahlreihe verlassen, indem der Zuwachs an Umfangsgeschwindigkeit von Gerüst zu Gerüst durch das ganze Walzwerk hindurch verändert wird, wobei die Streckung des Rohres größer oder kleiner gemacht werden kann, als sie der Durchmesserabnähme entspricht.
Auf diese Weise erfolgt der Ausgleich bei ein und derselben Kalibrierung über die Veränderung ...er <Vanddicke. Je gr"ßer die V/'anddickenminderung ist, umso größer ist die im Rohr entstehende axiale Zugspannung als Reaktionskraft, die durch Reibung von den Walzen der ernten Gerüste aufgebaut und von denen der letzten, wieder abgebaut werden muß.
Beim Kaltreduzierwalzwßrk ist jedoch eine gleichmäßige Wandstärkenreduzierung nicht möglich, weil der einzelne Streckzug nicht exakt meßbar ist.
Ein weiterer Nachteil des- Reduzierverfahrens durch Walzen liegt schließlich darin, daß bei längsnahtgeschweißten Rohren ein Innengrat verbleibt, dessen Entfernung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist. Außerdem wird die Innenoberfläche des Rohres beim Walzen aufgerauht·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Reduzieren von Rohren durch Kaltziehen mittels Ziehmatrizen und diesen nachgeschalteter Rohrziehvorrichtungen so zu
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BAD ORIGINAL
verbessern, daß die vorstehend aufgeführten Nachteile nicht eintreten und die Rohre auf wesentlich wirtschaftlichere Weise auch auf kleine Abmessungen reduziert werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die •Erfindung dadurch, daß die Rohre in einem kontinuierlichen Durchgang nacheinander mehrere, in Abstanden hintereinandergeschaltete Ziehmatrizen und diesen jeweils nachgeordnete, einzeln elektromotorisch angetriebene Rohrziehvorrichtungen durchlaufen und dabei stufenweise auf jeweils kleinere Durchmesser reduziert werden, wobei die den Ro.hrziehvorrichtungen zugeordneten Antriebsmotor mit jeweils stufenweise höherer Geschwindigkeit angetrieben, jedoch untereinander so geregelt werden, daß zwischen jeder Ziehmatrize und der Rohrziehvorrichtung der jeweils vorgeschalteten Matrize eine konstant einstellbare, den Verformungswiderstand des Rohres innerhalb der Matrizen herabsetzende Zugspannung als Gegenzug aufrechterhalten bleibt. Abgesehen davon, daß auf diese Weise mit einer kleineren Anzahl von Ziehmatrizen und Rohrziehvorrichtungen eine wesentlich größere Quersehnitteabnähme möglich ist als beim Walzen, nämlich etwa 30 bis 50% pro Matrize gegenüber nur 5 % pro Walzgerüst, werden die Verfonnungsbedingungen. in der Matrize günstiger beeinflußt und außerdem wesentlich engere Toleranzen eingehalten als beim Walzen·
Außerdem werden auch bei hohen Querschnittsabnahmen einseitige Materialabnahmen vermieden, wie sie beim Walzen im Regelfall unvermeidlich sind.
Das Mehrfachziehen mit Gegenzug gemäß der Erfindung hat zudem den Vorteil, daß infolge sinkender Druckquersjjannung eine geringere federnde Auf-.veitung der Ziehwerkzeuge eintritt als bei üblichen Ziehverfahren, daß ferner die Reibungsverluste Vermindert werden und eine
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BAD ORIGINAL
entsprechend geringere Erwärmung sowie ein geringerer ' Verschleiß von Rohr und Matrize eintreten· . -
Bei- dem Durchzug von auf Spannung gehaltenen Rohreh, d.h. bei Durchzug mit festliegendem Gegenzug, ist vor allem die Verformungsarbeit innerhalb der Matrize kleiner, so daß auch entsprechend niedrigere öpannungsspitzen auftreten.
Die an jeder Matrize jeweils wirkende Zugkraft kann z.B.· von Zugraupen aufgebracht werden, doch ist es gemäß einer bevorzugten Ausfülirungsf orm der Erfindung zweckmäßig, stattdessen mindestens einmal von dem Rphrstrang umschlungene Ziehtrommeln zu verwenden. Um einseitige Materialanhäufungen oder den peripheren Überzug in bestimmten Faserbereichen zu vermeiden, ist es weiterhin zweckmäßig, die Ziehtrommeln der in Durchlauf-.richtung des Rohres aufeinanderfolgenden Ziehmatrizen in Umfangsrichtung des Rohrstranges zueinander versetzt anzuordnen. Bei Verwendung von kleinen Trommeldurchmessern ist es vorteilhaft, die in Durchlaufrichtung des Rohres aufeinanderfolgenden Ziehtrommeln paarv/eise unterschiedlich zu versetzen, derart, daß die aufeinanderfolgenden Ziehtrommeln jedes Paares zueinander um 180 und die aufeinanderfolgenden Tromraelpaare um jeweils nur <$0o zueinander versetzt sind.
Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung können sowohl auf im gleichen Durchgang kontinuierlich geschweißte Rohre als auch auf nahtlose Rohre großer bzw. endloser Längen Anwendung finden, wobei die einzelnen Rohrabschnitte im letzteren Falle während des Durchgangs fortlaufend, z.B. mittels Verzapfung, miteinander verbunden werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die
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BAD ORlGiNAL
_ 5 —
Rohrziehtrommeln in an sich "bekannter Weise elektromotorische Einzelantriebe aufweisen, die untereinander entsprechend der stufenweise zunehmenden Ziehgeschwindigkeit geregelt sind, wobei der konstant einstellbare, der gewünschten Zugspannung entsprechende Gegenzug jeder Ziehtrommel und die auf diesen in Abhängigkeit von der in jeder Matrize stattfindenden Verformungsarbeit abgestimmte Zugkraft durch über geeignete Steuermittel auf die An- ■ triebe wirkende Zugmeßvorrichtungen, z.B. in Form von Zugmeßdosen, automatisch im Sinne eines konstanten Gegenzuges regelbar sind. Der vorgegebene, konstant einstellbare Gegenzug kann dabei unter Vermittlung von die Zugspannung im Rohr abtastenden Tänzerrollen regelbar sein·
Zweckmäßig sind die Rohrziehtrommeln und die diesen jeweils vorgeschalteten Ziehmatrizen zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt, wobei die Ziehmatrizen derart allseitig gelenkig bz^w. schwenkbar gelagert sind, daß sie sich selbsttätig in die Achsrichtung des durchlaufenden Rohres einstellen.
Um auch mit hohen Ziehgeschwindigkeiten gefahrlos arbeiten zu können, ist es zweckmäßig, die Ziehmatrizen in an sich bekannter Weise für die Zuführung von Gleitmittel unter Druck einzurichten.' Bei Anwendung der Erfindung auf Ziehverfahren, bei welchen innerhalb der Rohre im Bereich vor jeder Matrize ein fliegender Stopfen angeordnet ist, um außer den Durchmessern euch die Wandstärke reduzieren zu können, ist es aus den gleichen Gründen zweckmäßig, die Ziehstopfen mit Ausnahme des in Durchlaufrichtung des Rohres letzten Stopfens axial zu durchbohren und den jeweils zwischen dem ersten und dem letzten Ziehstopfen liegenden Längenbereich des Rohrstranges mit einem unter Druck stehenden Gleitmittel zu lillen, welches über den in-Durchlaufrichtung ersten Stopfen zuführbar ist. '
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BAD ORIGINAL
Ist der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Rohrformwalzwerk für die fortlaufende Herstellung eines Schlitzrohres aus einem abgespulten Stahlband sowie eine Schweißvorrichtung für das Nahtschweißen des Schlitzrohres Vor der in Durchlaufrichtung ersten Matrize vorgeschaltet, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Leitung für die Zuführung des unter Druck stehenden Gleitmittels zum Rohrinneren im Bereich vor der Schweißvorrichtung in das Schlitzrohr einzuführen.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 eine Mehrfachzieheinrichtung mit vorgeschaltetem Rohrformwalzwerk und Schweißvorrichtung schematiseh in Seitenansicht;
Fig. 2 die Einrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht;
Fig. 3 eine aus Rohrziehtrommel und Matrize bestehende Baueinheit in größerem Maßstab und in Seitenansicht, teilweise geschnitten;
Fig. 4 im L'rjg-ischnitt die Zugfolge bei drei hintereiaandergGsciialteten Ziehmatrize η mit jeder Matrize zugeordnetem fliegenden Stopfen und
Fig. 5 die Anwendung der Zugmeßvorrichtung für die* Regelung des Gegenzuges.
In' Fig. 1 und 2 sind mit 1 die Spule, für das aufgewickelte Stahlband, mit 2 das Rohrformwalzwerk, mit J die Schweißvorrichtung für das Schiitzrohr,~das'längsnahtgeschweißte Rohr mit 4- und die aufeinanderfolgendenBaueinheiten aus je einer Ziehmatrize und einer dieser'nachgeordneten Ziehtrommel mit 5» 5a, 5b und 5 c bezeichnet· 6 bezeichnet eine übliche Kalibriereinrichtung und 7 bzw. 7a sind Wickelhääpel zum Aufspulen des fertig reduzierten Rohrea. '
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BAD ORIGINAL
Aus Ρις. 1 aiii 2 ist fern- r ersichtlich, A-sß die Rohrziehtromiaeln 5 "bis 5c einzeln durch, regelbare Elektromotoren angetrieben sind und daß die in Durchiaufriehtang des Rohres 4 aufeinanderfolgenden Ziehtrommeln paarweise unterschiedlich ve. setst sind, dejrart, daß die aufeinanderfolgenden Ziehtrommeln jedes Paares zueinander um 180° und die aufeinanderfolgenden Trommelpaare um jeweils nur 90° zueinander versetzt sind.
In Fig» 3 ist eine aus je einer Ziehmatrize 8 und einer Ziehtrommel 9 bestehende Baueinheit 5 schematisch in vergrößertem Maßstab veranschaulicht. Die die Durch- J
measerredusierung des Rohres 4- bewirkende Ziehmatrize 8 ist fest aber auswechselbar in einer Haltevorrichtung 10 gelagert, die ihrerseits allseitig gelenkig und schwenkbar so verlagert ist, daß sich die Iiatrize selbsttätig der jeweiligen Achsrichtung des durchlaufenden Rohres anpausen k'\nn. Zu diesem Zv;eck ist, die Haltevorrichtung 10 auf der Einlaufseite in der Vertikalebene schwenkbar mittels des 'ielenkzapfens 11 gelagert, der seinerseits bei
12 um eine Vertikalachse Λ7·, drehbar int. Um eine Höhenjustierung zu ermöglichen, kann der vertikale Drehzapfen
13 mittels einer Spindel verstellbar sein. Auslaufseitig ist die Haltevorrichtung 10 mittels einer Rolle 14 abgestutzt. Der eigentliche Llatrizenhalter 15 nimmt außer der | Matrize 8 zusätzlich ein der I/.atrize vorgeschaltetes Einlaufrohr 16 auf, das stirnseitig mittels einer Gewindemuffe 18 dichtend an die X'iatrize 8 angepreßt ist. Am einlauf zeitigen Ende ist dos Einlaufrohr 16 mit einem. An- · schlußnippel 19 für die Zuführung eines geeigneten Gleitmittels un;,er Druck versehen.
Die Ziehtrommel 9 ist von dem ablaufenden Rohr-.strang A- einmal umschlungen.
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BAD ORIGINAt
In Fig. 4 ist schematisch veranschaulicht, daß im Bereich der in Durchlaufrichtung des Rohres 4 in Abständen aufeinanderfolgenden Matrizen 8, 8a und 8b in bekannter Weise fließende Stopfen 20, 20a und 20b angeordnet sein können, um in Verbindung mit den Matrizen außer der Durchmesserreduzierung zusätzlich eine Wand abnähme des Rohres zu bewirken. Um dem Rohr 4 auch innenseitig ein unter Druck stehendes Gleitmittel zuführen zu können, ragt in das Rohr ein vor dem in Durchlaufrichtung .ersten Stopfen 20 mündendes Zuführungsrohr 21. hinein. Die Rohrabschnitte zwischen dem in Durchlaufrichtung des Rohres ersten Stopfen 20 und dem in Durchlaufrichtung letzten Stopfen 20b werden demgegenüber durch die Zuführungsleitung 22 mit dem unter Druck stehenden Gleitmittel gefüllt, zu welchem- Zweck die Stopfen 20 und ?0a einen Hohlkanal bzw. 23a aufweisen. 3ei längonahtgeschweißten Rohren erfolgt die Speisung der Zuführungsleitungen 21 und 22 mit dem unter Druck stehenden Gleitmittel im Bereich vor der Schweißvorrichtung 3·
In Fig. 5 sind zwei aufeinanderfolgende liohrziehtrommeln 5 und 5a veranschaulicht, ,.obei die Zugspannung innerhalb des Rohrabsc'hnitteu 4a ζ..-ischen der Ablaufseite der Ziehtrommel 5 und der der Ziehtrommel 5a vorgeschalte-A ten Matrize 8 mittels einer an sich bekannten Tänzerrolle 24 gemessen wird, die den jevveiligen Meßwert einer in der Zeichnung nicht veranschaulichten Steuereinrichtung weitergibt, die über die Einzelantriebe der Ziehtrommeln den konstant einstellbaren Gegenzug regelt.
Auf diese «Veise wird die jeweilige Zugkraft der Ziehtrommeln automatisch so eingestellt, daß sie der Summe aus der Gegenzugkraft und der für die Verformum-sarbeit innerhalb dex^ Matrizen aufzuwendenden Kraft das Gleichgewicht hält. Maßgebend für diese Größen ist der vorgegebene einstellbare Gegenzug, der unter Vermittlung der Tänzerrolle 24 über die Zugspannung in dem jeweiligen Rohrab-
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schnitt gesteuert wird. Durch Vorgabe dieser Gegenzugkraft, die der Zugkraft der Ziehtrommel entgegen gerichtet ist, wird bedingt durch die an der Matrize aufzuwendende Verformungsarbeit die jeweils notwendige Zugkraft ständig neu und selbsttätig eingeregelt.
Ein mögliches Beispiel:
Unter Verwendung von vier Matrizen mit zugeordneten Ziehtrommeln und im Bereich der Matrizen innerhalb des Rohres angeordneter fliegender Stopfen ist eice Gesamt-";uerschnittsabnahme von 82,3 % möglich. Ausgehend von einer Luppe mit 15 mm Außendurchmesser und einer Wandstärke von 1,15 mm ist es auf iiese ..eise möglich, ein fertig reduziertes Rohr mit 4,0 mm Außendurchmesser und 1,0 ram .,'andstärke herzustellen.
Die Z'ehfolge und die sich dcr^us ergebenden Hohrabmessungen sowie Querschnittsabnahmen ergeben sich aus nachstehender Aufstellung:
Rohr-Abmessung Querschnittsabnahme
in mm in %
nach dem 1. Zug 11,7 χ 1,10 26,8
2. Zug 8,9 x 1,05 29,4
3. Zug 6,3 x 1,02 34,7
4. Zug 4,0 χ 1,0 44,2
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BAD

Claims (1)

  1. (»ATBNTAMWA1.TB ' '
    DR.-INQ. W. STUHLMANN - DIPL.-INQ. R. WILLERT
    OR.-INQ. P. H. OiDTMANN 2131
    39/22658 " 24-, 6.1971
    POBt*eHH*aft»oh S4BO Parnruf 14O61 und 14Ο·9
    Benteler-V/erke AG, . τ .
    Werk Neuhaus, Schloß Neuhaus
    Patentansprüche:
    M.)Verfahren zum .Reduzieren von Bohren durch Kaltziehen mittels"Ziehmatrizen und gegebenenfalls innerhalb der Rohre -im Bereich der Matrizen angeordneter fliegender Stopfen sowie den Matrizen nachgesc.alteter Rohrziehvorrichtungen ,dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre "(4) in einem kontinuierlichen Durchgang nacheinander mehrere in Abständen hintereiru-ndergeschaltete Ziehmatrizen (8, Ba, 8b) und diesen jeweils ηachgeordnete, einzeln elektromotorisch angetriebene Rohrziehvorrichtungen (9) durchlaufen und dabei stufenweise auf jeweils kleinere Durchmesser reduziert werden, wobei die den Rohrziehvorrächtungen (9) zugeordnetenAntriebsmotore mit jeweils stufenweise höherer Geschwindigkeit angetrieben, jedoch untereinander so geregelt werden, daß zwischen jeder Ziehmatrize und der Rohrziehvorrichtung der jeweils vorgeschalteten Matrize eine konstant einstellbare, den Verformungswiderstand des Rohres innerhalb de.r Matrizen herabsetzende Zugspannung als Geerenzug" aufrechte'halten bleibt.
    2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die den Ziehmatrizen (8) auf der Ablaufseite des Rohres (4-) zugeordneten Ziehvorriclitungen aus mindestens, einmal von dem Rohrstrang umschlungenen Ziehtrommeln (9) bestehen. .
    3. .Einrichtung n-.ch Anspruch 2, dadurch gekennzeichn et , daß die Ziehtrommeln (9) der in Durchlaufrichtung des Rohres aufeinanderfolgenden Zieh matrizen in Umfangarichtung des Rohrstranges zueinander versetzt angeordnet sind·
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    -ί-
    4. Einrichtung nach Anspruch 3 > dadurch gekennzeichnet, daß die in Durchiaufrichtung des Rohres aufeinanderfolgenden Ziehtrommeln paarweise unterschiedlich versetzt sind, derart, daß die aufeinanderfolgenden Ziehtrommeln jedes Paares zueinander um 180 und die aufeinanderfolgenden Trommelpaare um jeweils nur 90 zueinander versetzt sind. .
    5· Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden ,dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrziehtrommein (9) in an sich bekannter Weise elektromotorische Einzelantriebe aufweisen, die untereinander entsprechend der stufenweise zunehmenden Ziehgeschwindigkeit geregelt sind, wobei der konstant einstellbare, der gewünschten Zugspannung entsprechende Gegenzug jeder Ziehtrommel und die auf diesen in Abhängigkeit von der in jeder Matrize stattfindenden Verformungsarbeit abgestimmte Zugkraft durch über geeign'ete Steuermittel auf die Antriebe wirkende Zugmeßvorrichtungen, z.B. in Form von Zugmeßdosen, automatisch im Sinne eines konstanten Ger.enzuges regelbar sind.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5 ι d a du r c h gekennzeichnet , daß der vorgegebene, konstant einstellbare Gegenzug unter Vermittlung von die Z\igspannung im Rohr abtastenden Tänzerrollen (24) regelbar · ist.
    7· Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden ,dadurch gekenn zeichn.et, daß die Rohrziehtrommein und die diesen jeweils vorgeschalteten Ziehmatrizen eine bauliche Einheit (5) bilden und die Ziehmatrizen (8) derart allseitig gelenkig bzvv. schwenkbar gelagert nind, daß sie sich selbsttätig in die ^.chsrichtxing 'los durchlaufenden Rohres (4) einstellen.
    209882/0302
    BAD 0RiGlNAU,
    G. Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden , dadurch gekenn ze lehn e t , daß die Ziehmatrizen in an sich bekannter Weise für die Zufuhrung von Gleitmittel unter Druck eingerichtet sind.
    9. Einrichtung nach Anspruch 8, "bei v/elcher innerhalt) der Rohre im Bereich vor öede:c Matrize ein fliegender Stopfen angeordnet ist ,dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehstopfen (20, 20a, 20b) mit Ausnahme des in Durchlaufrichtung des Rohres letzten Sto·^ pfens (20b) axial durchbohrt und der jeweils zwischen dem ersten und dem letzten Ziehstopfen (20 und 20b) liegende Längenbereich des Rohrstranges mit einem unter Druck stehenden Gleitmittel gefüllt ist, welches über den in Durchlaufrichtung ersten Stopfen zufuhrbar int.
    10. Einrichtung nach Anspruch. 2 oder einem der folgenden ,dadurch g. ekennzeichnet , daß ihr ein RohrforinwalZvierk (2) für die fortlaufende Herstellung eines ochlitzrohres aus einem abgespulten Stahlband sowie eine Sch .eißvorrichtung (3) f"j? das Nahtschweißen des ßchlitzrohres vor der in Durchlaufrichtung ersten Matrize vorgenchaltet ist.
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    43.
    Leerseite-
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