DE2829058C2

DE2829058C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Abziehen eines zu einem Rohrbund aufgewickelten Stahlrohrs für die Zwecke seiner Weiterverarbeitung am geraden Rohrstrang

Info

Publication number: DE2829058C2
Application number: DE2829058A
Authority: DE
Inventors: Oswald Ing.(Grad.) 4794 Schloss Neuhaus Mertens
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1978-07-01
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1984-03-22
Also published as: IT7949446A0; SE7904943L; IT1116888B; FR2429626A1; FR2429626B1; DE2829058A1; SE447348B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Stahlrohre werden im Zuge ihrer Fertigung und vor allem nach ihrer Fertigstellung häufig zu einem Rohrbund aufgewickelt, da ihre Lagerung und ihr Transport auf diese Weise einfacher und vor allem mit geringerem Platzbedarf möglich sind. In diesen Fällen ist es erforderlich, die Stahlrohre im Zuge des Abziehens vom Rohrbund zunächst geradezurichten, bevor sie noch im Herstellerwerk oder bereits beim Endverbraucher am geraden Rohrstrang weiterverarbeitet werden können.

Sind die Stahlrohre im Wege der Kaltverformung, z.B. durch Mehrfachziehen (DE-AS 2131874), in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen auf die gewünschten Endabmessungen reduziert worden, tritt dabei eine Kaltverfestigung ein, die für die Weiterverarbeitung der Stahlrohre in den meisten Fällen unerwünscht ist und daher noch vor der Weiterve-arbeitung

to durch Glühen, insbesondere durch Rekristallisationsglühen, aufgehoben werden muß.

Derart geglühte Stahlrohre weisen unter mechanischen Beanspruchungen, insbesondere durch Biegen, eine mehr oder weniger ausgeprägte Steckgrenze auf,

ι · wie sie etwa die Kurve I im Spannungs-Dehnungs-Diagramm gemäß Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht.

Wenn solche zunächst durch Kaltverformung hergestellten und wegen der dabei auftretenden Kaltverfestigung abschließend geglühten Stahlrohre zum Zwecke der Endverarbeitung am geraden Rohrstrang tangential vom Rohrbund abgezogen und dabei geradegerichtet werden, führt das vom Glühen herrührende, charakteristische Biegeverhalten gemäß dem Verlauf der Kurve I im Spannungs-Dehnungs-Diagramm dazu, daß das

:5 Stahlrohr in der Seitenansicht die in Fig.2 der Zeichnung veranschaulichte Arkadenform annimmt, bei der aufeinanderfolgende Bögen durch ausgeprägte Knickstellen miteinander verbunden sind. Diese Erscheinung rührt bei geglühten Stahlrohren daher, daß im Zuge des Aufbiegens des aufgewickelten Stahlrohrs aus der Kreisform in den geraden Rohrstrang im Bereich der unteren Zugzone die obere Streckgrenze überschritten wird und dort plastische Verformung eintritt, während im oberen Umfangsbereich des Rohrquer-

Ji Schnitts keine die Streckgrenze überschreitende Dehnung, sondern statt dessen eher Stauchung eintritt.

Das über die Rohrlänge und über den Rohrquerschnitt nur örtlich auftretende Fließen des Rohrwerkstoffs beim Aufbiegen mit der Folge dort ausgeprägter Biegeknicke, die in rnerir oder weniger großen Abständen aufeinander folgen und durch die wellen- bzw. arkadenförmigen Längenabschnitte miteinander verbunden sind, in deren Bereichen das eigentlich angestrebte Geraderichten des Rohrstrangs gleichfalls nicht eintritt, führt nicht nur zu einer nachhaltigen Beeinträchtigung des äußeren Erscheinungsbildes des Stahlrohrs; es erschwert vor allem die Weiterverarbeitung des geraden Rohrstrangs in solchen Fällen, in denen dieser mit einem glatten Überzug aus Lack oder

ίο aus einer galvanisch aufzubringenden Schicht versehen werden soll.

Ein schwerwiegender Nachteil dieser unerwünschten Erscheinung ist insbesondere der, daß sich die wellenförmig aufeinanderfolgenden Biegeknicke bzw. Fließfiguren infolge der damit einhergehenden Verzerrungen der Gefügestruktur des Rohrwerkstoffs auch durch nachfolgendes Richten, z. B. auf Walzenrichtmaschinen, nicht mehr einwandfrei beseitigen oder doch befriedigend mildern lassen.

ho Durch die DE-Zeitschrift »BÄNDER BLECHE ROHRE«, 1967, Nr. 10, S. 688, insbesondere Bild 9 und zugehörigen Text, ist es in Verbindung mit dem sogenannten »tangentialen Ziehverfahren« an sich bekannt, das zu einem Rohrbund (Coil) aufgewickelte

hj Stahlrohr tangential abzuziehen und dabei nahe dem Tangentenpunkt einer kalten Zugdruckumformung mittels einer Ziehmatrize zu unterwerfen.
Dabei handelt es sich jedoch um die übliche

Zwischen- oder Endstufe des noch zum eigentlichen Fertigungsablauf gehörenden Kaltziehvorgangs. Demzufolge wird das in dieser Stufe unter Ausnutzung optimaler Querschnittsabnahmen in einer Größenordnung wesentlich über 20% reduzierte Stahlrohr anschließend erneut aufgewickelt. Das tangentiale Abziehen des Stahlrohrs erfolgt dabei mithin nicht zum Zwecke seiner Weiterverarbeitung am geraden Rohrstrang, bei der da^r. Stahlrohr innerhalb der zugel?j>senen Toleranzen bereits auf seine angestrebten Endabmessungen fertig reduziert und zum Zwecke der Aufhebung der dabei eingetretenen Kaltverfestigung auch schon geglüht ist. Selbst wenn daher nicht nur das der Ziehmatrize vorgeschaltete Führungswerkzeug, sondern auch die Ziehmatrize selbst nicht hinter, sondern genau im Tangentenpunkt angeordnet würde, könnten die eingangs erläuterten Biegeknicke und Fließfiguren bei dem gatlungsgemäß bekannten Tangentialziehverfahren einerseits deswegen nicht eintreten, weil das Stahlrohr zu diesem Zeitpunkt noch nicht geglüht ist, sondern gerade erst eine erneute Kaltverfestigung durch die erhebliche Querschnittsabnahme -nnerhaib der Ziehmatrize erfahren hat. Zum anderen spielten sie deswegen keine Rolle, weil das Stahlrohr nach diesem Ziehvorgang ohnehin erneut aufgewickelt wird. Die eingangs erläuterten Probleme beim tangentialen Abziehen des Stahlrohrs könnten erst frühestens dann auftreten, wenn das nach dem Tangentialziehen erneut aufgewickelte Stahlrohr nach Erreichen seiner angestrebten Endabmessungen zunächst geglüht und erst anschließend zum Zwecke seiner Weiterverarbeitung am geraden Rohrstrang tangential vom Rohrbund abgezogen würde. Der genannten Literaturstelle ist darüber nichts zu entnehmen und auch nichts über die erst dabei auftretenden Probleme, geschweige denn Anregungen zu ihrer Lösung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim tangentialen Abziehen kalt verarbeiteter und anschließend geglühter Stahlrohre von einem Rohrbund zum Zwecke der Weiterverarbeitung am geraden Rohrstrang aus den eingangs erläuterten Gründen auftretenden Erscheinungen der Arkadenbildung mit auf Fließverformung beruhenden Biegeknicken und daraus herrührenden nachteiligen Folgen für die Weiterverarbeitung des Stahlrohrs zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das vorgeschlagen, was in dem Kennzeichen der Ansprüche 1 und 4 erfaßt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 und 3 bzw. 5 erfaßt.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beseitigt die vom Glühen herrührende ausgeprägte Streckgrenze, so daß die Streckgrenzendehnung entfällt, die bislang ursächlich für die Arkaden- und Knickbildung beim tangentialen Abziehen unter gleichzeitigem Geraderichten geglühter Stahlrohre gewesen ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sind insbesondere darin zu sehen, daß die kalte Zugdruckumformung des Stahlrohrs an oder unmittelbar vor dem Tangentenpunkt nur eine Reduzierung des Rohraußendurchmessers bis zu höchstens 4% erfordert und damit noch innerhalb derjenigen Abmessungstoleranzen liegt, die ohne weiteres hingenommen werden können. Dies macht es möglich, die Stahlrohre bereits auf ihre angestrebfsn Endabmessungen fertig zu reduzieren und abschließend zu glühen, bevor sie

schließlich der erfindungsgemäßen Behandlung beim tangentialen Abziehen vom Rohrbund unterworfen werden, um sie am fehlerlos geradegerichteten Rohrstrang in üblicher Weise weiterbearbeiten zu können.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vom Rohrbund abgezogene Stahlrohr weist eine einwandfreie Rohraußenfläche auf und läßt weder Fließfiguren noch Arkaden oder Biegeknicke erkennen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im übrigen unabhängig davon, ob es sich um geschweißte oder nahtlose Stahlrohre handelt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Zugdruckumformung des Stahlrohrs vor dem Geraderichten im Wege des an sich bekannten Hohl-Gleitziehens. Statt dessen ist es jedoch auch möglich, die Zugdruckumformung des Stahlrohrs vor dem Geraderichten im Wege des an sich ebenfalls bekannten Hohl-Walzziehens vorzunehmen.

Von der gattungsgemäß bekannten Vorrichtung unterscheidet sich die erfindungsgerrSße Vorrichtung dadurch, daß das Umformungswerkztiig in Form einer Ziehmatrize mit nachgeschalteter Ziehvorrichtung oder in Form mindestens eines Reduzierwalzenpaars mit kalibrierten Walzen in oder unmittelbar vor dem Punkt angeordnet ist, in welchem die Rohrachse des aufgewickelten Stahlrohrs aus dem Kreisbogen heraus in die Tangente übergeht und daß die lichte Öffnung des Umformungswerkzeugs derart auf die Außenabmessungen des Stahlrohrs abgestimmt ist, daß es dessen Außendurchmesser nur bis zu höchstens 4% bleibend reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist im Falle der Verwendung einer Ziehmatrize als Umformungswerkzeug dieser ein Drehantrieb zur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehung um die Rohrachse während des Ziehvorgangs zugeordnet. Die drehbare Ausbildung der Ziehmatrize hat vor allem den Vorteil, daß eine Riefenbildung an der Außenfläche des Stahlrohrs im Zuge der Umformung vermieden wird, wie sie anderenfalls leicht durch Fremdteilchen hervorgerufen wird, die beim Ziehvorgang in den Spalt zwischen Stahlrohr und Ziehmatrize gelangen können. Wenn der Ziehmatrize in an sich bekannter Weise Schmiermittel zugeführt wird, bewirkt die Drehung der Ziehmatrize außerdem eine gleichmäßigere Kühlung und vermeidet auf diese Weise auch die Gefahr von Kaltverschweißungen.

Im Falle der Verwendung eines Umformungswerkzeugs in Form eines Reduzierwalzensatzes, bei dem die aufeinanderfolgenden Walzenpaare um 90° zueinander versetzt sind, führt vorzugsweise bereits das erste Walzenpaar allein zu der Reduzierung des Außendurchmessers des Stahlrohrs bis zu höchstens 4%.

Bevorzugt sind wenigstens die Walzen des ersten Waizgerüstes angelrieben, so daß es in diesem Falle einer zusätzlichen nachgeschalteten Ziehvorrichtung nicht bedarf.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele nähererläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Spannungs-Dehnungs-Diagramm für ein geglühtes Stahlrohr mit und ohne r-usgeprägter Streckgrenze,

Fig. 2 ein zu einem Rohrbund aufgewickeltes geglühtes Stahlrohr '^eim tnngentialen Abziehen von einer Haspelscheibe, schematisch,

Fig.3 die Vorrichtung bei Anwendung des Hohl-Gleitziehcns, schematisch und

Fig.4 die Vorrichtung bei Anwendung des Hohl-Walzziehens, ebenfalls schematisch.

Fig. I gibt den Kurvenverlauf im Spannungs-Dchnungs-Diagramm in Anwendung auf ein geglühtes Stahlrohr mit kreisringförmigern Querschnitt und einem i Außendurchmesser von IO mm wieder.

Dabei läßt die für kalt bearbeitete und abschließend geglühte Stahlrohre charakteristische Kurve I eine ausgeprägte Streckgrenze mit einer oberen Streckgrenze Oso, eine untere Streckgrenze os_u sowie die in entsprechend große Streckgrenzendehnung Bf erkennen.

Nachdem das Stahlrohr gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt ist, in dem es vor der Aufbiegung unter Hindurchziehen durch eine in Ziehrichtung verengte Werkzeugöffnung einer Zugdruckumformung in Form einer kalten Hohl-Verformung mit einer Reduzierung des Außendurchmessers

VOn StWS 2 S^ⁿ unterworfen wurHp cinrt Hip aiisu

Streckgrenze und damit einhergehende Streckgrenzendehnung vollständig aufgehoben. Die zugehörige Kurve II in Fig. 1 zeigt demgemäß einen im wesentlichen stetigen Verlauf.

In Fig.2 ist ein allgemein mit 1 bezeichnetes, zunächst kalt verarbeitetes und anschließend geglühtes :i Stahlrohr dargestellt, das auf einer Haspelscheibe zu einem Rohrbund aufgewickelt ist. Das Stahlrohr 1 ist während seines Abziehens von der Haspelscheibe 2 in Richtung des Pfeils X veranschaulicht, wobei es mitteis der Rollen 3 geführt wird. F i g. 2 läßt erkennen, daß das nicht erfindungsgemäß behandelte Stahlrohr 1 dabei im Zuge des Geradebiegens beim Abziehen einen wellenförmigen Verlauf mit ausgeprägten Biegeknicken erfährt.

Bei dem in Fig.3 veranschaulichten Hohl-Gleitzie-. hen des erfindungsgemäß behandelten Stahlrohrs 1 wird dieses in Richtung des Pfeils X durch eine in Ziehrichtung verengte Öffnung der Ziehmatrize 4 hindurchgezogen. Die Einleitung der Zugkraft erfolgt mittels einer nicht dargestellten Ziehvorrichtung.

Wie zu erkennen ist, ist die Ziehmatrize 4 im Übergangsbereich zwischen dem gebogenen und gerade gerichteten Längenabschnitt des Stahlrohrs 1 angeordnet.

Im Falle des in Fig.4 veranschaulichten Hohl-WaIzzichens ist die 2^!£hn?2triz? 4 durch ein Rcduzicrw^!?- werk 5 mit zwei hintereinandergeschalteten Walzgerüsten 6a und 6b ersetzt. Dabei besteht jedes der beiden Walzgerüste 6a und 6b aus einem Walzenpaar. Die Walzenpaare sind um 90° gegeneinander versetzt.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, ist das erste Walzenpaar 6a an der gleichen Übergangsstelle angeordnet, wie im Falle der Ausführungsform gemäß F i g. 3 die Ziehmatrize 4.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abziehen eines, z. B. auf einer Haspel, zu einem Rohrbund aufgewickelten, kalt verarbeiteten und anschließend geglühten Stahlrohres mit einem Außendurchmesser bis zu 40 mm für die Zwecke seiner Weiterverarbeitung am geraden Rohrstrang, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Rohrbund ablaufende Stahlrohr vor dem Geraderichten an oder unmittelbar vor der Stelle des Übergangs von der kreisbogenförmigen in die geradlinige Rohrachse durch Hindurchziehen durch eine sich in Ziehrichtung verengende Werkzeugöffnung einer der Aufhebung der vom Glühen herrührenden ausgeprägten Streckgrenze des Rohrwerkstoffes dienenden kalten Zugdruckumformung unter Reduzierung des Rohraußendurchmessers bis zu höchstens 4% unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugdruckumformung des Stahlrohres vor demGeraderichten im Wege des Hohi-GIeitziehens erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugdruckumformung des Stahlrohrs vor dem Geraderichten im Wege des Hohl-Walzziehens erfolgt. '

4. Vorrichtung zur Durchfiihrung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, welche Mittel für die Aufnahme eines zu einem Rohrbund aufgewickelten Stahlrohrs sowie zum tangentialen Abziehen desselben vom Rohrbund und mindestens ein nahe dem Tangentenpi-nkt angeordnetes Umformungswerkzeug für die kalte Z'igdruc'nmformung des Stahlrohrs im Zuge des Abziehens aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Uml· «mungswerkzeug in Form einer Ziehmatrize (4) mit nachgeschalteter Ziehvorrichtung oder in Form mindestens eines Reduzierwalzenpaars (5) mit kalibrierten Walzen in oder unmittelbar vor dem Punkt angeordnet ist, in welchem die Rohrachse des aufgewickelten Stahlrohrs aus dem Kreisbogen heraus in die Tangente übergeht, und daß die lichte öffnung des Umformungswerkzeugs derart auf die Außenabmessungen des Stahlrohrs abgestimmt ist, daß es dessen Außendurchmesser nur bis zu höchstens 4% bleibend reduziert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung einer Ziehmatrize (4) als Umformungswerkzeug dieser ein Drehantrieb zur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehung um die Rohrachse während des Ziehvorgangs zugeordnst ist.