DE3405641C2 - - Google Patents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen eines nahtlosen
Metallrohres nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Kupferrohrfertigung für den Sanitärbereich wird
üblicherweise von einem Preßblock bzw. Walzblock ausgegangen,
der zu einem Rohr gewalzt oder gepreßt wird. Dieses
sogenannte Preß- oder Walzrohr wird in nachgeschalteten
Kaltverarbeitungseinrichtungen auf einen geringeren Querschnitt
reduziert und anschließend auf das Endmaß heruntergezogen.
Da das Gewicht des Preß- oder Walzblockes nicht
unendlich hoch gewählt werden kann, liegen bei den anschließenden
Kaltverarbeitungsvorgängen relativ kurze Rohrlängen
vor. Die Wirtschaftlichkeit dieses bisher kostengünstigsten
Rohrherstellungsverfahrens kann noch verbessert werden, wenn
es gelingt, das Verhältnis von Ziehzeiten zu Nebenzeiten zu
verbessern. Unter Nebenzeiten versteht man die Zeit, die bei
der Vorbereitung des Rohres vor dem Ziehen verstreicht. Dazu
gehören beispielsweise Einfüllen eines Ziehöls, Einführen
des Dornes, Anformen der Ziehangel, Einführen der Ziehangel
in die Matrize und Fassen der Ziehangel mit der Ziehzange.
Diese Arbeitsgänge müssen vor jedem Zug durchgeführt werden.
Aus der DE-OS 26 23 385 ist ein Verfahren der eingangs erwähnten
Art beschrieben, bei dem in die zu ziehende Rohrlänge
die entsprechend ihrer Zuordnung zu den Matrizen hintereinander
angeordneten und lösbar miteinander verbundenen
Dorne eingeführt werden, wonach die Rohrlänge angespitzt
und durch die erste Matrize hindurchgeführt wird. Das Rohr
wird so weit gezogen, bis der zur ersten Ziehmatrize gehörige
erste Dorn seine Lage während des Ziehvorgangs erreicht
hat. In diesem Augenblick werden die übrigen Dorne vom ersten
Dorn getrennt und der nächsten Ziehstufe zugeführt, wobei
sich die Arbeitsgänge bis zur vorletzten Ziehstufe wiederholen.
Bei diesem Verfahren wird für mehrere Ziehstufen das
Einfüllen von Ziehölen und das Einführen der Dorne nur einmal
durchgeführt und insofern konnten die Nebenzeiten verringert
werden. Hierbei ist aber zu bedenken, daß bei mehr als
beispielsweise vier Zügen in einem Arbeitsgang die Ziehangel
bedingt durch den Querschnitt der letzten Ziehmatrize so
dünn wird, daß sie die Zugkräfte nicht zu übertragen vermag.
Auch wird die Ziehangel vor jedem Zug so stark deformiert,
daß die Einführung in die nächste Ziehstufe manchmal unmöglich
ist. Sind die Zugglieder beispielsweise sogenannte
Schlittenziehmaschinen, bedeutet das bei diesem Verfahren,
daß hinter jeder Matrize die Ziehangel neu verformt werden
muß, da der Durchmesser der Ziehangel bei der Verwendung von
Schlittenziehmaschinen dem Durchmesser des gezogenen Rohres
weitestgehend entsprechen muß, da sonst die Ziehbacken der
Schlittenziehmaschine die Ziehangel nicht fassen können.
In einer modernen Rohrfertigung besteht der erste Kaltarbeitsgang
an dem Preß- oder Walzrohr aus einem Pilgerwalzen, in
dem mehrere Walz- oder Preßrohre gemeinsam gepilgert werden.
Bei diesem Pilgerverfahren sind maximale Querschnittsabnahmen
möglich. Das Pilgerrohr wird anschließend in mehreren Trommelzügen
bis auf das notwendige Endmaß heruntergezogen. Der Nachteil
des sogenannten Trommelziehverfahrens ist darin zu sehen,
daß die jeweils gezogene Rohrlänge in einem korbartigen
Behälter gelagert wird und dann der nächsten Ziehstufe
zugeleitet wird. Arbeitet man beispielsweise mit einer
Ziehtrommel, so benötigt man für eine wirtschaftliche
Fertigung eine Vielzahl von korbartigen Behältern. Der
Grund hierfür liegt darin, daß um häufigen Matrizenwechsel
zu vermeiden, zunächst eine größere Anzahl von Pilgerrohren
heruntergezogen wird, wobei jede Rohrlänge in einem
korbartigen Behälter gelagert wird. Die korbartigen Behälter
werden auf einer Bahn geführt und gelangen auf ihrem
Wege wieder zur Ziehtrommel zurück. In diesem Augenblick
wird die Ziehmatrize gewechselt, und sämtliche im Umlauf befindlichen
Rohrlängen werden auf das nächste Maß heruntergezogen.
Diese Vorgehensweise wiederholt sich bis die gewünschte
Endabmessung erreicht ist. Neben dem relativ hohen
maschinellen Aufwand ist ein weiterer Nachteil dieses Trommelziehverfahrens
darin zu sehen, daß es zu Ungleichwandigkeiten
des Rohres kommt. Darüber hinaus wird das Rohr auf
der Trommel oval verformt.
Aus diesem Grunde wäre es wünschenswert, Rohre im sogenannten
Geradeauszug zu fertigen. Dies ist bisher an der relativ
geringen Maximalgeschwindigkeit der sogenannten Schlittenziehmaschinen
von 150 m pro Minute aus wirtschaftlichen
Gründen gescheitert.
Gegenüber dem Trommelziehverfahren hat das Geradeausziehen
noch den Vorteil, daß die maximalen Querschnittsabnahmen
höher gewählt werden können. So sind beim Geradeausziehen
Querschnittsabnahmen von bis zu 40% möglich, wogegen beim
Trommelziehen maximale Querschnittsabnahmen von 35% auftreten,
da ein Teil der für die Verformung erforderlichen
Kraft zum Biegen des Rohres notwendig ist. Durch das Geradeausziehen
könnten aus diesem Grund beispielsweise ein oder
mehrere Züge eingespart werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist,
nahtlose Rohre in einem kontinuierlichen Arbeitsgang in
wirtschaftlicher Weise in mehreren Ziehstufen geradeaus
zu ziehen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten
Art durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte
gelöst. Dadurch, daß die Ziehangel gestuft angeformt wird
und die Durchmesser der Abstufungen in gleicher Weise abnehmen
wie die lichten Weiten der hintereinander angeordneten
Ziehmatrizen, braucht die Fertigung nach dem Einfädeln
der zu ziehenden Rohrlängen in die erste Matrize nicht
mehr angehalten zu werden. Die Zugglieder bei den ersten
Ziehstufen, d. h. bei Geschwindigkeiten bis zu 150 m pro
Minute, können sogenannte Schllittenziehmaschinen sein. Bei
den letzten Ziehstufen wird man vorteilhafterweise sogenannte
Rollenabzüge verwenden, die aus mindestens drei
hintereinander angeordneten Rollen bestehen, die sowohl
in Längs- als auch in Querrichtung des Rohres versetzt zueinander
angeordnet sind. Ein solcher Rollenabzug ist beispielsweise
in der DE-PS 26 35 615 beschrieben. Eine derartige
Rollenabzugsvorrichtung ist imstande, Rohre mit
einer Geschwindigkeit von bis zu 400 m pro Minute geradeaus
abzuziehen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird jede Abstufung durch Kaltziehen oder Hämmern angeformt.
Dabei wird im wesentlichen der Durchmesser des anzuspitzenden
Rohres reduziert, wogegen die Wanddicke nur geringfügig
abnimmt. Will man dagegen größere Wanddickenabnahmen
erzielen, so ist es vorteilhaft, das Kaltziehen oder
Hämmern über einen Dorn vorzunehmen. Die Dorne für jede
Ziehstufe werden vor dem Anformen der Ziehangel in das Ende
des Rohres eingebracht. Um zu verhindern, daß insbesondere
die kleineren Dorne sich verlagern und sich unter Umständen
in der falschen Ziehstufe festsetzen, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, die mit einer längsaxialen Bohrung versehenen
Dorne mit Abstand zueinander auf einer Stange anzuordnen
und gemeinsam in das Ende des Rohres einzuschieben.
Wichtig ist, daß die Dorne relativ fest auf der Stange angeordnet
sind, damit sie gemeinsam mit der Stange unter
Beibehaltung ihres längsaxialen Abstandes zueinander von
dem in der Ziematrize festsitzenden Dorn abgetrennt werden
können. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, eine Stange
zu verwenden, deren Durchmesser ebenfalls leicht abgestuft
ist. Die Innenbohrungen der einzelnen Dorne sind diesen Abstufungen
angepaßt. Hinter jedem Dorn könnte ein festsitzender
Gummiring auf der Stange aufsitzen, der eine Verschiebung
der Dorne verhindert.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten
Ausführungsbeispiele sowie der Tabellen 1 und 2
näher erläutert.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Kupferrohr bezeichnet, beispielsweise
ein kaltgepilgertes Rohr mit einer Länge von ca. 90 m,
einem Außendurchmesser von 55 mm und einer Wanddicke von
2,3 mm. In das Ende dieses Rohres 1 wird zunächst eine Portion
Ziehöl eingebracht, eine Delle 21 eingeformt und anschließend
sechs Dorne 2a, 2b, 2c, 2d, 2f gegen die Delle 21
geschoben. Die Abmessungen der Dorne 2a bis 2f sind auf die
einzelnen Ziehstufen abgestimmt. Die Dorne 2a bis 2f sind
auf eine Stange 3 aufgefädelt, die von links nach rechts gesehen
leicht abgestuft ist. Nach dem Einführen der Dorne 2a
bis 2f wird an das Ende des Kupferrohres 1 eine Ziehangel 4
angeformt. Das Anformen der Ziehangel 4 geschieht zweckmäßigerweise
durch Hämmern oder durch Kaltziehen.
Gemäß der Lehre der Erfindung ist die Ziehangel 4 abgestuft
ausgebildet. Die Abstufungen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f werden
nacheinander angeformt und sind bezüglich ihres Durchmessers
auf die lichten Weiten der hintereinander angeordneten
Ziematrizen 5 abgestimmt. Die Länge der einzelnen
Abstufungen 4a bis 4f entspricht jeweils der Länge einer
üblichen Ziehangel. Die Wanddicke im Bereich der einzelnen
Abstufungen 4a bis 4f kann gleich oder auch geringer als
die Wanddicke des Kupferrohres 1 sein. Wesentlich ist jedoch,
daß der Querschnitt im Bereich der einzelnen Abstufungen
4a bis 4f ausreichend ist, um die notwendige Zugkraft
zu übertragen.
Die so angeformte Ziehangel wird nun durch eine Matrize 5
hindurchgeführt bis die Abstufung 4a teilweise aus der
Matrize 5 herausragt. Der Durchmesser der Abstufung 4a entspricht
also der lichten Weite der Matrize 5 bzw. ist geringfügig
kleiner. Hinter der Ziehmatrize 5 ist ein Klemmbackenpaar
6 einer Schlittenziehmaschine angeordnet, welches
an dem Rohr 1 in dem Bereich der Abstufung 4a angreift und
das Rohr 1 durch die Ziehmatrize 5 hindurchzieht. Dabei wird
der Dorn 2a in dem Bereich der Matrize 5 transportiert und
nimmt die für den Ziehprozeß erforderliche Lage ein. In diesem
Augenblick wird mittels einer hinter der Matrize 5 angeordneten
Eindellvorrichtung 7 in dem Kupferrohr 1 eine
Delle 8 erzeugt, die die Dorne 2b bis 2f sowie die Stange 3
mitnimmt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei den nächsten
drei Ziehstufen, wobei die Dorne 2b, 2c und 2d in den entsprechenden
Matrizen hängenbleiben, wogegen die restlichen
Dorne mit der Stange 3 mitgenommen werden.
Bei den letzten zwei Ziehstufen 16 und 17 (Fig. 4-6) ist
das Zugglied jeweils eine sogenannte Rollenabzugsvorrichtung.
Nach dem Hindurchführen der Ziehangel durch die Matrize 9
und nachdem das Rohr 1 mittels eines verfahrbaren Zuggliedes
22 eine bestimmte Länge durch die Matrize 9 gezogen wurde,
werden die Rollen 10 zusammengefahren, so daß sie das Rohr 1
greifen. Die Rollen 10 sind angetrieben und vermögen das
Kupferrohr 1 durch die Matrize 9 hindurchzuziehen. Auch bei
der Ziehstufe 16 hinter der Matrize 9 ist eine Dellvorrichtung
7 vorgesehen, die eine Delle 8 in dem Kupferrohr 1 erzeugt,
welche den Dorn 2f mit der Stange 3 mitnimmt. Nachdem
die Abstufung 4f durch die letzte Matrize 9 hindurchgeführt
und von den Rollen 10 der letzten Ziehstufe gefaßt
und der Dorn 2f seine Lage eingenommen hat, wird die Geschwindigkeit
der Anlage auf das zulässige Maß erhöht, und
der Ziehvorgang wird durchgeführt. Beim Erhöhen der Geschwindigkeit
wird mittels der fliegenden Säge 20 die Ziehangel 4
abgetrennt. Der gesamte Einfädelungsvorgang läuft vollautomatisch
ab und dauert etwa 1 Minute. Es wird nur eine Person
zur Bedienung einer oder mehreren Anlagen benötigt, die während
des Ziehvorgangs die vorbereitenden Arbeiten, wie Ziehöl
einbringen, Dorne einbringen und das Anformen der Ziehangel
durchführt.
Die Fig. 6 zeigt einen schematischen Ablauf der Ziehstraße.
Das Kupferrohr 1, in dessen Ende die Dorne 2a bis 2f sowie
eine Portion Ziehöl eingeführt worden ist, wird in einer
Formvorrichtung 11 mit einer Ziehangel gemäß Fig. 1 versehen.
Das so vorbereitete Kupferrohr 1 wird dann in die
Ziehstraße eingebracht, die aus den einzelnen Ziehstufen 12
bis 17 besteht. Jede Ziehstufe setzt sich aus einer Matrize
sowie einem Zugglied zusammen. Bei den Ziehstufen 12 bis 15
sind die Zugglieder sogenannte Schlittenziehvorrichtungen,
wogegen die Zugglieder bei den Ziehstufen 16 und 17 wegen
der höheren Geschwindigkeit des durchlaufenden Kupferrohres 1
sogenannte Rollenabzugsvorrichtungen sind. Die Ziehstufen 12
bis 16 weisen noch die Eindellvorrichtungen 7 auf. Nach dem
Austritt aus der letzten Ziehstufe 17 kann das Kupferrohr 1
mittels einer fliegenden Säge 20 geschnitten werden oder
aber zu Ringbunden 18 gewickelt werden. Anhand der nachfolgend
aufgeführten Tabellen 1 und 2 lassen sich die Querschnittsänderungen
sowie die Ziehgeschwindigkeiten direkt ablesen.
Aus der Fig. 7 läßt sich beispielsweise für ein Rohr mit
den Abmessungen 15×0,95 mm und einer Abzugsgeschwindigkeit
hinter der letzten Ziehmatrize die Stundenleistung
(Ordinate) in Abhängigkeit von der Einziehzeit (Abszisse)
für verschiedene Gewichte des Rohres (Parameter) ablesen.
So wird z. B. bei einem Gewicht von 300 kg und einer Einziehzeit
(Nebenzeit) von 1 Minute die Leistung der Fertigungsstraße
5000 kg/h betragen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Vorgehens
ist noch darin zu sehen, daß gegenüber der herkömmlichen
Fertigungsart mit Trommelziehmaschine, der Querschnitt des
Ausgangsrohres größer gewählt werden kann, wenn die gleiche
Anzahl Züge vorliegt, da wie bereits erwähnt, beim Geradeausziehen
höhere Querschnittsabnahmen möglich sind. Ein
Vergleich der beiden Tabellen zeigt deutlich, daß beim
Geradeausziehen nach der Lehre der Erfindung (s. Tabelle 1)
von einem wesentlich größeren Querschnitt des Pilgerrohres
ausgegangen werden kann, um mit einer gleichen Zugzahl zu
dem Endquerschnitt zu gelangen. Die Tabelle 2 zeigt eine
beim Trommelziehen übliche Ziehfolge.
Auch kann ohne große Verteuerung des Verfahrens ein zusätzlicher
Zug hinzugefügt werden. Dies kann vorteilhaft für
Fertigungsanlagen sein, in welchen die Produktion des Vorrohres
bzw. Ausgangsrohres für das Ziehen ein Engpaß ist.
Durch geringere Querschnittsabnahmen in der Vorproduktion,
beispielsweise einem Kaltpilgerwalzwerk, gelangt man bei
gleicher Geschwindigkeit zu einem höheren Ausstoß gemessen
am Gewicht.
Claims (4)
1. Verfahren zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres, bei
dem ein gepreßtes und/oder gewalztes Metallrohr mittels
mehrerer hintereinander angeordneter Ziehmatrizen und
innerhalb des Rohres im Bereich der Ziehmatrizen angeordneter
fliegender Dorne sowie den Ziehmatrizen nachgeschaltete
angetriebene Zugglieder sowohl im Durchmesser
als auch in der Wanddicke reduziert wird, bei dem in die
zu ziehende Rohrlänge die entsprechend ihrer Zuordnung
zu den Matrizen hintereinander angeordneten Dorne eingeführt
werden und die Rohrlänge mit einer Ziehangel versehen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehangel
gestuft angeformt wird und die Anzahl der Abstufungen
der Anzahl der hintereinander angeordneten Ziehmatrizen
entspricht und die Durchmesser der Abstufung in gleicher
Weise abnehmen wie die lichten Weiten der hintereinander
angeordneten Ziehmatrizen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Abstufung durch Kaltziehen oder Hämmern angeformt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kaltziehen oder Hämmern über einen Dorn vorgenommen
wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren Verfahren der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit
einer längsaxialen Bohrung versehenen Dorne mit Abstand
zueinander auf einer Stange angeordnet werden und gemeinsam
in das Ende des Rohres geschoben werden.
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