DE2701824A1

DE2701824A1 - Walzwerk zur herstellung von nahtlosen rohren

Info

Publication number: DE2701824A1
Application number: DE19772701824
Authority: DE
Inventors: Pierre Peytavin
Original assignee: Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Current assignee: Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Priority date: 1976-01-19
Filing date: 1977-01-18
Publication date: 1977-07-21
Also published as: IT1078679B; JPS5430990B2; JPS5288566A; US4091650A; FR2338093B1; FR2338093A1

Description

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Dipi-ing c. w„i;?c'i München, den I d. J A N 1?

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Dipl.-In? R- Fcl-kamp

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K»u:hgtrstf. S. Tel. lü^i MC2 75

Societe anonyme dite: VALLOUEEO (USINES A TUBES DE LOREAINE-ESOAUT ET VALLOUBEC EEUNIES)

Walzwerk zur Herstellung von nahtlosen Rohren

Zur Herstellung von nahtlosen Rohren ist die Verwendung von Walzwerken vom sogenannten "Stiefel"-Typ zum Streckziehen eines aus einem Lochwalzwerk austretenden Rohrrohlings mittels eines Walzvorgangs geläufig. Diese Walzwerke vom "Stiefel"-Typ weisen im allgemeinen ein Walzzylinderpaar, eine Dornstange,/einen am Ende der Dornstange im Bereich der Walzzylinder befestigbaren Dorn, der mit einem Rohrrohling zwischen den Zylindern in Eingriff steht, auf, wobei der Dorn während des Walzvorgangs zwischen den Zylindern feststehend gehalten wird, indem das dem Dorn

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entgegengesetzte Ende der Bornstange In einem festen Widerlager bzw· Anschlag gehaltert ist.

In derartigen Walzwerken verwendet man Lome kleiner Abmessungen und mit einem in Längsrichtung im allgemeinen spitzbogenförmigen Längsquerschnitt_o Derartige Dorne unterliegen einem sehr raschen Verschleiß und müssen nach jedem Walzdurchgang ersetzt werden. Sie werden gewöhnlich zur Herstellung neuer Dorne eingeschmolzen.

Han hat auch bereits eine Verschiebung des Doms gegenüber den Walzzylindern im Verlauf der Walzbehandlung vorgesehen.

Bei den nach dem "Stiefel"-Walzwerk in herkömmlicher Art erhaltenen Rohren hat sich jedoch ergeben, daß die Innenoberfläche des Rohrs keine vollkommenen Eigenschaften besitzt und insbesondere Ziehriefen aufweist.

Außerdem weisen die mit den herkömmlichen Walzwerken erhaltenen Rohre eine im wesentlichen konstante Dicke auf. Bei der abschließenden Reduzierbehandlung des Rohrs ergibt sich eine erhöhte Dicke an den Enden, was zu verhältnismäßig beträchtlichen Abfallmengen am Ausgang des Abzieh-Reduzierwalzwerks führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines Walzwerks und einer ein derartiges Walzwerk enthaltenden Anlage zur Herstellung nahtloser Rohre zugrunde, bei welchen die vorstehend erwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtungen zuverlässig vermieden werden.

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Insbesondere soll durch die Erfindung ein Walzwerk geschaffen werden, an dessen Ausgang die damit erhaltenen Rohre eine Innenfläche hoher Qualität und ohne Ziehriefen, wie sie bei den herkömmlichen Stiefel-Walzwerken unvermeidlich waren, besitzen und bei welchen die Dicke der Rohre in verhältnismäßig einfacher Weise kontrollierbar ist, insbesondere auch im Bereich der Rohrenden. Durch die für das erfindungsgemäße Walzwerk angestrebte einfache Einstellbarkeit der Dicke des Rohrs soll gleichzeitig die Rolle des Abzieh-Reduzier-Walzwerks verringert werden, wodurch die Verwendung eines einfachen und leicht zu bedienenden Reduzier-Abzieh-Walzwerks ermöglicht ist.

Die Erfindung betrifft somit ein Walzwerk zur Herstellung nahtloser Rohre, mit einem Walζzylinderpaar, mit einer Dornstange, mit einem auf dem Eauptteil seiner Länge einen zylindrischen Querschnitt aufweisenden Dorn, der am einen Ende der Dornstange im Bereich der Walzzylinder befestigbar ist zum Zusammenwirken mit einem Rohrrohling zwischen den Walzzylindern, sowie mit einer Vorrichtung zur Verschiebung des Dorne während des Walzvorgangs gegenüber den Walzzylindern in Vorschubrichtung des Rohrs.

Gemäß der Erfindung soll bei einem derartigen Walzwerk vorgesehen sein, daß der Dorn eine länge von etwa 5 bis etwa 10 % der Länge des ausgewalzten Rohrs aufweist und daß der Dorn gegenüber den Walzzylindern so verschiebbar ist, daß der Dorn während eines Walzdurchgange über seine gesamte Länge zwischen den Zylindern hindurchtritt. So verwendet man beispielsweise für eine Rohrlänge von etwa 15 m einen Dorn, dessen Länge 1,50 m erreichen kann«, Das Gewicht des Dorne für die Herstellung eines Rohrs von etwa

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120 mm Durchmesser beträgt dann 100 kg und mehr. Diese beispieleweisen Angaben stehen im Vergleich zu solchen für Dorne in herkömmlichen Stiefel-Walzwerken, bei welchen die länge in der Größenordnung von einigen Zentimetern liegt und das Gewicht einige Kilogramm beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Walzwerk zusätzlich ein zweites Walzzylinderpaar aufweist, wobei die Drehachsen der Zylinder des einen Paars in einer zu einer die Drehachsen des anderen Paars enthaltenden Ebene orthogonalen Ebene liegen, daß die Länge des Dorne im wesentlichen dem Doppelten der Dornlänge bei Verwendung nur eines einzigen Walzzylinderpaare entspricht, und daß der Abstand zwischen den Walzzylinderpaaren höchstens gleich der halben Dornlänge ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Verstellung des Doms eine Vorschubvorrichtung, vorzugsweise ein Hydraulikaggregat, aufweist, deren Kolben während des Walzvorgangs mit dem dem Dorn entgegengesetzten Ende der Dornstange fest verbunden ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Verschiebung des Dorne und der Stange im Verlauf des Walzvorgangs in

Vorschub richtung des Rohrs, d. h. von den Walzzylindern

in Richtung auf das Vorschubaggregat, wobei die durch das Vorschubaggregat bestimmte Verstellgeschwindigkeit des Dorne und der Dornstange vorzugsweise in der Größenordnung von 5 bis 10 % der Vorschubgeschwindigkeit des Rohrs beim Auswalzen zwischen den Zylindern beträgt, in Abhängigkeit von der länge des verwendeten Doms.

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Der Dorn kann wenigstens an einem seiner Enden einen kurzen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß an beiden Enden des Dorne ein derartiger kegelstumpfförmiger Teil vorgesehen ist, welcher mit dem den Hauptteil des Doms bildenden zylindrischen Teil über einen zweiten kegelstumpf förmigen Teil verbunden ist, die an beiden Enden des Dorne eine Verdickung bilden. Diese Ausbildung ermöglicht eine Verringerung der Dicke im Bereich der Enden des gewalzten Rohrs. Dieser Effekt ließe sich grundsätzlich in gleicher Weise auch durch eine Annäherung der Walzzylinder während des Durchgangs der Rohrenden zwischen den Zylindern erreichen. Bei der Ausführung dieser zuletzt erwähnten Alternative haben sich jedoch praktische Schwierigkeiten ergeben.

Zur Ermöglichung einer Kühlung des Doms während des Walzvorgangs kann nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, daß der Kolben des Vorschubaggregats und die Dornstange mit einer Innenlängsausnehmung zur Zufuhr eines Kühlströmungsmittels zum Dorn versehen ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Herstellung von nahtlosen Rohren unter Verwendung eines Walzwerks der vorstehend genannten erfindungsgemäßen Art. In typischer Weise kann eine derartige Anlage aufeinanderfolgend einen Ofen, eine Zentrierpresse, ein Lochwalzwerk, eine erfindungsgemäße Walzwerkstation sowie vorzugsweise eine erfindungsgemäße Walzwerkstation mit zwei Zylinderpaaren mit zueinander rechtwinkligen Rotationsachsen, sowie Glättvorrichtungen für die Rohre aufweisen, an deren Ausgang die Rohre zunächst in einen Ofen und sodann in ein Reduzier-

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Abziehwalzwerk gelangen, von wo die Rohre eodann einer Kühlvorrichtung zugeführt werden.

Im folgenden werden Ausführungebeiepiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; In dieser zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Walzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Piggo 2 und 3 zur Verwendung in dem Walzwerk nach Fig. geeignete Dorne,

Fig. 4- eine Ausführungsform eines Hydraulikschaltkreises für den in dem Walzwerk gemäß Fig. 1 verwendeten Vorschubantrieb.

Das in Fig. 1 dargestellte Walzwerk weist ein Walzzylinderpaar herkömmlicher Art 1a und 1b mit Hohlkehle auf. Das erfindungsgemäße Walzwerk weist wie ein "Stiefel"-Walzwerk herkömmlicher Art eine Dornstange 2 auf, welche an ihrem einen Ende einen Dorn 3 aufnehmen kann, der zum Eingriff zwischen den Walzzylindern zum Auswalzen eines zwischen den Zylindern vorgeschobenen durchlochten Rohlings 4· ausgebildet ist ο

Im Hinblick auf ihre Länge ist die Dornstange 2 durch über ihre Länge verteilte Führungselemente 5 geführt. An dem dem Dorn 3 gegenüberliegenden Ende ist die Stange 2 mit dem Kolben 6 eines Hydraulikaggregats 7 fest verbunden, das in Fig. 4 näher ersichtlich ist. Um eine Kühlung des Doms während des Walzvorgangs zu ermöglichen, sind die Stange 2 und der Kolben 6 des Hydraulikaggregats 7 mit

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einer an der hinteren Öffnung der Kolbenstange des Kolbens 6 mündenden Langsauenehmung versehen; an diesem äußeren Ende der Kolbenstange wird ein Kühlströmungsmittel zugeführt, wie in Fig. 1 rechte durch den Pfeil schetnatisch angedeutet; dieses Strömungsmittel wird im Kreislauf dem Dorn 3 zugeführt.

Das Walzwerk weist des weiteren mit Kehlung versehene Walzen 8a und 8b zum Abzug des Rohrs nach dem Walzvorgang auf, wie weiter unten noch beschrieben wird.

Der für die Zwecke des erfindungsgemäßen Walzwerks verwendete Dorn weist neben seiner großen Länge wenigstens über den Hauptteil dieser Länge einen zylindrischen Querschnitt auf, wie insbesondere aus den Figg. 2 und 3 ersichtlich, welche verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für den Dorn gemäß der Erfindung wiedergeben.

Der in Fig. 2 dargestellte Dorn weist an seinem vom Befestigungsende der Dornstange entgegengesetzten Ende einen kurzen kegelstumpfförmigen/schnitt 3a auf, um die Durchdringung des Rohlings 4· auf dem Dorn 3 während des Walzvorgangs zu erleichtern. Der in Fig. 3 dargestellte Dorn weist an seinen beiden Enden eine durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 3a und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 3b gebildete Verdickung auf, mittels welcher während des Walzvorgangs die Dicke bzw. Wandungsstärke der gewalzten Rohre im Bereich ihrer Enden verringert werden kann. Nachfolgend wird nunmehr in großen Zügen die Wirkungsweise des Walzwerks aus Fig. 1 beschrieben.

Die Zylinder 1 a und 1b drehen sich und bewirken so den

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Vorschub des zwischen ihnen befindlichen Rohrrohlings und die Auswalzung des Rohlings gegen den durch die Stange 2 gehaltenen Dorn 3.

Das Hydraulikvorschubaggregat 7 wird, wie weiter unten noch an Hand von Fig. 4- beschrieben wird, während des Wal ζ vor gange im Sinne einer Verschiebung des an der Stange 2 gehalterten Dorne 3 gegenüber den Walzzylindern 1a und 1b betätigt. Vorzugsweise wird das Hydraulikaggregat 7 so betätigt, daß der Dorn 3 sich während des Walzvorgangs in Vorschubrichtung des Rohrrohlings 4 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verschieben kann, die ihrerseits eine Funktion der Vorschubgeschwindigkeit des Rohrs ist. Die Verstellgeschwindigkeit des Doms wird vorzugsweise so gewählt, daß sie etwa 5 bis 10 % der Vorschubgeschwindigkeit des Rohrs entspricht.

Auf diese Weise wird infolge der großen Länge des Doms und seines zylindrischen Querschnitts wie auch infolge der Verschiebung des Dorne mit dem Rohr im Verlauf des Walzvorgangs eine große Berührungszone zwischen der Innenoberfläche des ausgewalzten Rohlings und dem Dorn gewährleistet; hierdurch wird einerseits für das erhaltene Rohr eine genau kontrollierte konstante Dicke erreicht und andererseits eine hohe Qualität der Innenoberfläche des Rohrs gewährleistet, unter Vermeidung der Ziehriefen, wie sie bei den herkömmlichen, während des Walzvorgangs zwischen den Zylindern festgehaltenen Dornen kleiner Abmessungen auftreten. Die Außenoberfläche des erfindungsgemäßen Dorne ist vorzugsweise mit einem Schmiermittel, insbesondere auf Graphitbasis, überzogen»

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Sobald ein Walzgang beendet ist, das heißt nachdem der Rohling 4 die Zylinder 1a und 1b durchsetzt hat und um die Stange 2 herum zu liegen gekommen ist, werden die Zylinder 1a und 1b auseinandergeführt und die Walzen 8a und 8b zum Abziehen des Rohrs von der Stange betätigt. Sodann wird der Dorn durch Rückstellung des Kolbens des Hydraulikaggregats 7 in seine Endstellung ausgefahren. Saraufhin wird ein neuer Dorn angebracht, wonach das Walzwerk in Bereitschaft zur Aufnahme eines neuen Rohrrohlings 4 zum Auswalzen steht.

Das so erhaltene Rohr wird sodann durch Glättvorrichtungen geführt und anschließend einem Zieh-Reduzierwalzwerk zugeführt. Die Arbeitsweise der Glättvorrichtungen kann in einfacher Weise den verdünnten Enden des Rohrs angepaßt werden.

Aufgrund ihrer besonderen Formgebung und ihrer Relatiwerschiebung gegenüber den Walzzylindern unterliegen die Dorne des erfindungsgemäßen Walzwerke nur einem geringeren Verschleiß als die Dorne der herkömmlichen "Stiefel"-Walzwerke; infolgedessen können die erfindungsgemäßen Dorne im allgemeinen wiederverwendet werden, gegebenenfalls nach einer vorhergehenden Bearbeitung.

In Fig. 4· ist ein Ausführungsbeispiel eines Hydraulikkreises zur Verwendung mit dem Antriebsaggregat 7 des erfindungsgemäßen Walzwerks als Antrieb für die gewünschte Verschiebung des Dorne während des Walzvorgangs dargestellt.

Das Aggregat 7 ist von dem in zwei Richtungen arbeitenden Typ und weist Kammern 9a und 9b auf. Der Hydraulikkreis

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für dieses Antriebsaggregat 7 weist einen in Fig. 4- in dicker Strichstärke dargestellten Hauptstromkreis sowie einen mit geringerer Strichstärke dargestellten Hilfsstromkreis auf.

Der HauptStromkreis weist ein mit der Kammer 9b verbundenes Rückschlagventil 10 mit einem zugeordneten Durchflußmengenregler 11 auf.

Der Hauptstromkreis weist des weiteren einen Wärmetauscher 12, einen Nembranakkumulator 13 sowie ein mit der Kammer 9a des Vorschubaggregate verbundenes Rückschlagventil 14-auf.

Der Hilfsstromkreis weist eine mit einem Strömungsmittelvorrat verbundene Pumpe 15» ein Sicherheitsventil 16, ein Rückschlagventil 17 sowie ein Elektromagnetventil 18 auf.

Zu Beginn des Walζvorgänge befindet sich der Kolben 6 des Hydraulikaggregate 7 in Fig. 4- nach links verschoben. Unter der durch die Vorschubwirkung des zwischen den Zylindern befindlichen Rohlings ausgeübten mechanischen Wirkung werden der Dorn, die Stange und der Kolben 6 zu einer Verschiebung im Vorschubsinne des Rohlings veranlaßt, das heißt, daß der Kolben 6 sich nach rechts im Sinne der Darstellung in Fig. 4- verschiebt. Das in der Kammer 9b befindliche Strömungsmittel wird hierbei in den Hauptstromkreis gedruckt, wobei es das Rückschlagventil 10 schließt und durch den Durchflußmengenregler 11 strömt. Im Wärmetauscher 12 wird das Strömungemittel gekühlt und dem Membransammler 15 und der Kammer 9a des Vorschubaggregate zugeführt. Wenn zu Ende des Walzdurchgangs die mechanische

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Kraft auf den Kolben 6 aufhört, wird das in dem Membransammelbehälter enthaltene Strömungsmittel zurückgedrückt und kehrt in die Kammer 9b zurück, wodurch der Kolben 6 erneut nach links in seine Ausgangsstellung zu Beginn eines Walzdurchgangs verschoben wird.

Der in der Zeichnung mit dünnerer Strichstärke dargestellte Hilfsstromkreis hat den Zweck, durch Betätigung der Pumpe 15 Strömungsmittel in die Kammer 9a oder 9b zuführen zu können, um den Kolben 6 mit langsamer Geschwindigkeit in eine seiner Einstellungen verbringen zu können, falls er sich aus irgendeinem Grunde, insbesondere beim Stillsetzen der Anlage, in einer Zwischenstellung in seiner Kammer befindet·

Wie ersichtlich, ist mittels der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung die Verschiebung des Kolbens 6 und damit der Stange 2 und des Dorne 3 während eines Walzdurchgangs steuerbar, derart, daß man durch geeignete Wahl der Betriebsparameter der Elemente des Hydraulikkreises die Verschiebung des Dorne mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit vornehmen kann·

Gemäß einer (nicht dargestellten) besonders vorteilhaften Aueführungsform können zwei Walzzylinderpaare mit zueinander rechtwinkligen Achsen vorgesehen werden, wobei der Rohling auf ein und demselben Dorn aufeinanderfolgend die beiden Zylinderpaare durchläuft; der Abstand der Zylinder, die länge des Dorne und seine Verschiebungegeschwindigkeit werden dabei, wie eingangs angegeben, gewählt.

Bei dieser Aueführungsform mit zwei Walζzylinderpaaren

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wird der Rohling auf die den Dorn tragende Stange aufgeschoben und diese Gesamtanordnung zwischen die Zylinder eingebracht, während gleichzeitig die Stange an ihrem Ende von einem Hydraulik aggregat gehaltert wird· Zur Verjüngung bzw· Verdünnung an den Enden des Rohrs werden vorzugsweise die Zylinder während des Durchgangs der Rohrenden näher aneinander zusammengeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Walzwerk wird somit der Walzvorgang in einem einzigen Walzdurchgang gewährleistet, während in den herkömmlichen Walzwerken vom "Stiefel"-Typ im allgemeinen zwei Durchgänge erforderlich waren«, Außerdem lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Walzwerk sehr einfach die für das Rohr am Ausgang der Rohrherstellungsanlage gewünschten Dicken erzielen; hierzu braucht lediglich ein geeigneter Dorn mit einem Durchmesser entsprechend der gewünschten Rohrdicke gewählt zu werden. Auf diese Weise wird die dem Abzieh-Reduzierwalzwerk zufallende Rolle wesentlich verringert und dieses kann daher vereinfacht ausgeführt werden.

Die Erfindung wurde vorstehend an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, die selbstverständlich in !mannigfachen Einzelheiten abgewandelt werden kann, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

IJ Walzwerk zur Herstellung nahtloser Rohre, mit einem Walzzylinderpaar, mit einer Dornstange, mit einem auf dem Hauptteil seiner Längf78y5indri8chen Querschnitt aufweisenden Dorn, der am einen Ende der Dornstange im Bereich der Walζzylinder befestigbar ist zum Zusammenwirken mit einem Rohrrohling zwischen den Walζzylindern, sowie mit einer Vorrichtung zur Verschiebung des Dorne während des Walzvorgangs gegenüber den Walzzylindern in Vorschubrichtung des Rohrs, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) eine Länge von etwa 5 bis etwa 10 % der Länge des auegewalzten Rohrs aufweist und daß der Dorn gegenüber den Walzzylindern (1a, 1b) so verschiebbar ist, daß der Dorn (3) während eines Walzdurchgangs über seine gesamte Länge zwischen den Zylindern hindurchtritt.

2. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerk zusätzlich ein zweites Walzzylinderpaar aufweist, wobei die Drehachsen der Zylinder des einen Paars in einer zu einer die Drehachsen des anderen Paars enthaltenden Ebene orthogonalen Ebene liegen, daß die Länge des Dorne im wesentlichen dem Doppelten der Dornlänge bei Verwendung nur eines einzigenWalzzylinderpaare entspricht, und daß der Abstand zwischen den Walzzylinderpaaren höchstens gleich der halben Dornlänge ist.

3· Walzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verstellung des Doras (3) eine Vorschubvorrichtung (6, 7)ι vorzugsweise ein

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ORIGINAL INSPECTED

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Hydraulikaggregat, aufweist, deren Kolben während des Valzvorgange mit dem dem Dorn entgegengesetzten Ende der Dornstange (2) fest verbunden ist.

4. Walzwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn und die Stange mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 5 ois 10 % der Vorschubgeschwindigkeit des Rohrs und entsprechend der Länge des Doms verstellbar angeordnet sind.

5. Walzwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn an seinem dem Befestigungsende der Dornstange (2) entgegengesetzten Ende einen kurzen kegelstumpfförmigen Abschnitt (Ja, Pig. 2) aufweist.

6. Walzwerk nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn an seinen beiden Enden eine Verdickung aufweist, welche aus einem kegelstumpfförmigen Abschnitt (3a) besteht, welche mit dem zylindrischen Teil des Doras über einen weiteren kegelstumpfförmigen Abschnitt (3b) verbunden ist.

7« Walzwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) des Vorschubaggregats (7) und die Dornstange (2) mit einer Innenlängsausnehmung zur Zufuhr eines Kühlströmungsmittels zum Dorn (3) versehen ist.

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