DE3809272C5

DE3809272C5 - Schrägwalzwerk

Info

Publication number: DE3809272C5
Application number: DE3809272A
Authority: DE
Inventors: Chihiro Amagasaki Hayashi
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1988-03-19
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2008-03-20
Also published as: DE3809272A1; DE3809272C2

Abstract

Schrägwalzwerk mit zwei gleichmäßig um die Walzgutachse verteilt angeordneten Kegelwalzen (11, 11') mit zwei Scheibenwalzen oder Gleitschuhen (12, 12'), wobei die Achsen der Kegelwalzen in bezug auf die Walzgutachse (X-X) unter einem Vorschubwinkel β und einem Schrägwinkel γ verlaufen, die Kegelwalzen beidseitig in einem Gerüstrahmen gelagert sind, und in der Walzgutachse (X-X) ein Lochdorn zum Lochwalzen von Knüppeln (13) zu Rohrluppen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelwalzen (11) an dem walzgutseitigen Ende eine mit der jeweiligen Walzenachse (11c) konzentrische Aussparung (11d) aufweisen, in die eine Stütze des Gerüstrahmens (16) mit einem Lager (16a) zum größten Teil hineinragt und das walzgutseitige Ende der Walzenachse (11c) aufnimmt, wobei das Lager (16a) in der Aussparung (11d) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrägwalzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bislang wird zum Herstellen nahtloser Rohre überwiegend das Mannesmann-Stopfenwalzwerkverfahren oder das Mannesmann-Dornwalzwerkverfahren verwendet. Bei diesen Verfahren wird der durch einen Vorwärmofen auf die vorgeschriebene Temperatur erhitzte massive Knüppel mittels eines Lochwalzwerks zu einem stangenähnlichen Hohlkörper gelocht, der durch ein Streckwerk, z. B. ein Stopfenwalzwerk oder ein Dornwalzwerk, zu einer hohlen Rohrluppe gewalzt wird, indem hauptsächlich seine Wandstärke reduziert wird; dann wird der Außendurchmesser durch ein Reduzierwerk, etwa einen Kalibrierer oder ein Streck-Reduzierwerk, reduziert, um fertige nahtlose Rohre mit den vorgesehenen Abmessungen zu erhalten.
Aus der DE-OS 32 12 742 ist ein Schrägwalzwerk zum Lochwalzen von Knüppeln zu Rohrluppen beschrieben, bei dem die Achsen der Kegelwalzen in bezug auf die Walzgutachse unter einem Schrägwinkel γ geneigt sind. Zwischen den Arbeitswalzen sind beiderseits des Walzgutes einander gegenüberliegende Scheibenwalzen vorgesehen, die unabhängig von den Kegelwalzen angetrieben werden und während des Lochwalzens gegen das Walzgut gepreßt werden. Zentral zwischen den Kegelwalzen und den Scheibenwalzen befindet sich ein Lochdorn. Die Achsen der Kegelwalzen sind so angeordnet, daß der Vorschubwinkel β und der Schrägwinkel γ die folgenden Bedingungen erfüllen: 3° < β < 25° 3° < γ < 25° 15° < β + γ < 45°.
Dieser bekannte Stand der Technik ist grundlegend anders als das Lochprinzip der Mannesmann-Verarbeitung, bei der das Lochen unter einem sogenannten Walzverformungseffekt (Mannesmann-Effekt) durchgeführt wird, wogegen bei der früheren Erfindung

1. das Auftreten des Walzverformungseffektes (Mannesmann-Effekt) so weit wie möglich verringert wird und
2. die während des Lochvorgangs erzeugte Umfangsscherdeformation γ_γΘ oder Oberflächentorsionsscherdeformation γ_Θ] so weit wie möglich verrringert wird, um den Metallstrom zu bewirken, der dem Strangpreßvorgang gleichwertig oder proportional ist, obwohl es sich um ein Schrägwalzen handelt.

Aus der DE-PS 14 97 14 und der gattungsgemäßen DE-AS 12 11 119 sind Kegelwalzen in einem Rohrwalzwerk bzw. einem Rohrluppenschrägwalzwerk bekannt, die beidseitig gelagert sind. Die bekannten Lagerungen hatten den Nachteil, daß sie nur die Einstellung eines verhältnismäßig kleinen Schrägwinkels zulassen. Derartige Walzwerke sind infolgedessen nicht geeignet, nahtlose Rohre in einem einstufigen Lochungsprozeß herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrägwalzwerk zum Herstellen nahtloser Rohre durch Lochen zu schaffen, dessen Walzenlagerung die Einstellung großer Schrägwinkel zuläßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1.
Dadurch, daß die Lagerung in einer kreiszylindrischen Aussparung am vorderen Ende einer jeden Kegelwalze vorgesehen ist, kann in vorteilhafter Weise bis zu großen Schrägwinkeln eine Kollisionsfreiheit zwischen der Lagerung und dem Walzgut gewährleistet werden, ohne daß die mechanische Steifigkeit des Schrägwalzwerkes beeinträchtigt wäre. Der obere Grenzwert für den Schrägwinkel kann auf ca. 35° erhöht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dadurch das Aufbringen einer Vorspannung über die Scheibenwalzen während des Lochens entfallenn kann.
Die Erfindung ermöglicht das Dünnwandlochen bei hoher Verarbeitungseffizienz durch einen einzigen Prozeß.
Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schrägwalzwerkes, die Herstellung nahtloser Rohre zu ermöglichen, bei der 90 bis 95% der gesamten Verarbeitung mit dem Lochwalzwerk durchgeführt werden können, also die Herstellung einer hohlen Rohrluppe realisiert, wel che dem Endprodukt nahekommt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Entstehung und Ausbreitung von Innenflächendefekten verringert wird.
Der Vorschubwinkel β und der Schrägwinkel γ der kegelförmigen Walzen, die an beiden Enden gelagert sind und einander gegenüber angeordnet sind, wobei eine Walzgutachse zwischen ihnen verläuft, werden vorzugsweise in den folgenden Bereichen gehalten: 8° ≦ β ≦ 20° 5° ≦ γ ≦ 35° 15° ≦ β + γ ≦ 50°,um gleichzeitig die folgende Beziehung zu erfüllen, die zwischen dem Durchmesser d₀ des massiven Knüppels und dem Außendurchmesser d und der Wandstärke t der hohlen Rohrluppe nach dem Lochen besteht: 1,5 ≦ –Ψγ/ΨΘ ≦ 4,5,unter der Voraussetzung, daß
und um das Lochverhältnis über 4,0, das Rohraufweitungsverhältnis über 1,15 und das Wandstärke-/Außendurchmesser-Verhältnis unter 6,5% zu bringen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen genauer erläutert.
Es zeigt
1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Lagervorrichtung des Hauptwalzenachsendes eines schräggeneigten Lochwalzwerks, und
2 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung,
4 eine schematische Vorderansicht der Vorrichtung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen genauer beschrieben.
Lochbedingungen
Beim Beanspruchen eines Lochwalzwerks gemäß der früheren Erfindung bis an die Grenze des Lochverhältnisses und des Rohraufweitungsverhältnisses, d. h. während des Dünnwandlochens bei hoher Verarbeitungseffizienz durch Lochen mit dem hohen Lochverhältnis und dem hohen Rohraufweitungsverhältnis, und beim Fortführen der Studien und der Forschung unter großer Änderung der Lochbedingungen hat sich erwiesen, daß die Bedingungen, die beim Lochen mit dem allgemeinen Lochverhältnis oder Rohraufweitungsverhältnis fast vernachlässigbar waren, derart hervortraten, daß sie im Falle eines derartigen Dünnwandlochens bei hoher Verarbeitungseffizienz Probleme verursachten.
Dabei geht es darum, ob der Lochablauf durchgeführt wird oder nicht, und darum, grundlegende Prinzipien darüber zu ermitteln, wie man beim Lochen die Walzreduzierung der Wanddicke axial und umfangsmäßig verteilen soll. Jede Abweichung von den Prinzipien kann ein Ausbeulen (ein Vorwölbungsphänomen) erzeugen oder ein Blockieren oder Aufheben des Lochvorgangs selbst bewirken.
Die Ergebnisse der Experimente, die vornehmlich im Zusammenhang mit der Frage durchgeführt wurden, wie die Stärkenreduzierung beim Walzen in Längsrichtung und umfangsmäßig verteilt werden muß, werden nicht erläutert.
Unter Verwendung eines schräggeneigten Walzwerktyps ist ein möglicher Lochbereich, innerhalb dessen das Lochen ohne Verursachung von Ausbeulen oder Blockieren möglich ist, bei den Lochexperimenten untersucht worden, wie etwa beim Verändern der Durchmesser der massiven Knüppel und Stopfen durch Veränderung des Vorschubwinkels β der Hauptwalzen in 7 Schritten von 8° bis 20° mit einem Intervall von 2° zwischen diesen Beträgen und Veränderung des Schrägwinkels γ in 7 Schritten von 5° bis 35° mit 5°-Intervallen zwischen diesen Beträgen.
In diesem Fall beträgt der Durchmesser des Kehlenabschnittes der Hauptwalzen 350 mm, und die Rotationsgeschwindigkeit ist 60 upm. Zum Halten der hohlen Rohrluppe wurden Gleitschuhe oder Scheibenwalzen mit 900 mm Durchmesser verwendet, um auf die Lochbarkeit ausgeübte Einflüsse zu vergleichen. Probeknüppel bestanden aus einem geschmiedeten unlegierten Stahlmaterial in 4 Arten mit den Durchmessern 55 mm, 60 mm, 65 mm und 70 mm. Es wurden 7 Arten Stopfen mit den Durchmessern 50 mm, 55 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm und 100 mm verwendet. Bei den Experimenten wurden alle Kombinationen zwischen jedem Knüppel und jedem Stopfen erprobt.
Der als Resultat ermittelte Zustand, bei dem ein Lochen ermöglicht wird, wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: 1,5 ≦ –Ψγ/ΨΘ ≦ 4,5 (1)
Unter der Voraussetzung, daß
Der Grund dafür, daß –Ψ_γ/Ψ_Θ = 4,5 gilt, liegt darin, daß, falls –Ψ_γ/Ψ_Θ > 4,5 ist, während des Lochens ein Ausbeulen erfolgt, welches veranlaßt, daß sich die Rohrwand zwischen den Hauptwalzen und den Gleitschuhen oder Scheibenwalzen vorwölbt und schließlich das Lochen unterbricht. In ähnlicher Weise besteht der Grund für 1,5 ≦ –Ψ_γ/Ψ_Θ darin, daß, falls 1,5 > –Ψ_γ/Ψ_Θ gilt, der Freiraum zwischen dem Umfang der Stopfen und der hohlen Rohrluppe reduziert wird, was ein Blockie ren erzeugt, welches das Lochen selbst stoppt.
Auch kann, wenn die Wandstärke der hohlen Rohrluppe übermäßig dünn wird, die Rohrwand von den Scheibenwalzen eingerissen und abgeschält werden (Schälphänomen). Wenn die Scheibenwalzen verwendet werden, ergibt sich verglichen mit dem Fall, daß die Gleitschuhe verwendet werden, ein häufigeres Auftreten von Abschälen; somit schätzt man, daß der Grenzwert des Wandstärkeverhältnisses (t/d) der hohlen Rohrluppe im Falle von Scheibenwalzen ungefährt 3% und im Falle von Gleitschuhen ungefährt 1,5% beträgt. Obwohl die Differenz zwischen beiden Vorrichtungen nur 1,5% beträgt, ist vom Standpunkt der Verarbeitungseffizienz der Grenzwert der ersteren so groß oder wichtig wie derjenige der letzteren, und vom Standpunkt der Herstellungstechnik kann er keineswegs vernachlässigt werden.
Ferner tritt beim Dünnwandlochvorgang bei einer derart hohen Verarbeitungseffizienz der Walzverformungseffekt stärker als zuvor erwähnt auf und steigert den Metallstrom der Umfangsscherdeformation γ_γΘ während des Lochens, so daß ein starkes Scherkraftfeld erzeugt wird. Dies bedeutet, daß eine Tendenz zum Auftreten von Innenflächendefekten und Laminierungen besteht. Um diese Probleme zu verringern, wurden die für den Vorschubwinkel β, den Schrägwinkel γ und deren Summe β + γ verwendbaren Bereiche untersucht, und die Ergebnisse sind wie folgt: 8° ≦ β ≦ 20° (4) 5° ≦ γ ≦ 35° (5) 15° ≦ β + γ ≦ 50° (6)
Insbesondere müssen, wenn Hochlegierungsstahl eines schwerbearbeitbaren Materials bei hoher Verarbeitungseffizienz zum Erzielen einer dünnen Wand gelocht wird, die folgenden Gleichungen erfüllt werden: 10° ≦ β ≦ 20° (4') 25° ≦ γ ≦ 35° (5') 35° ≦ β + γ ≦ 50° (6')
Während bei der früheren Entwicklung die oberen Grenzen der numerischen Bereiche des Vorschubwinkels β, des Schrägwinkels γ und ihrer Summe β + γ aus Restriktionen im Zusammenhang mit dem mechanischen Aufbau abgeleitet wurden, werden bei der vorliegenden Entwicklung, wie später beschrieben wird, aufgrund von Verbesserungen der Lagervorrichtung des Walzenachsendes an der Einlaßseite die Restriktionen hinsichtlich β, γ und β + γ im Zusammenhang mit dem mechanischen Aufbau aufgehoben, und die oberen Grenzwerte werden auf der Basis der Umfangsscherdeformation γ_γΘ auf gleiche Weise wie die Untergrenzen bestimmt.
Dies bedeutet, daß der Grund für γ ≦ 35° darin besteht, daß, falls γ > 35°, der Metallstrom der Umfangsscherdeformation überschießt, so daß ein umgekehrter Metallstrom auftritt. Der gleicher Grund liegt für den Vorschubwinkel β vor, da, falls β > 20°, der Metallstrom als Ergebnis des von 25° auf 35° beträchtlich vergrößerten oberen Grenzwertes des Schrägwinkels γ umgekehrt wird. Dies gilt auch für den oberen Grenzwert der Summe des Vorschubwinkels β und des Schrägwinkels γ.
Die unteren Grenzwerte des Vorschubwinkels β, des Schrägwinkels γ und ihrer Summe β + γ werden bestimmt, indem die Grenzwerte berücksichtigt werden, bei denen die durch den Walzverformungseffekt (Mannesmann-Effekt) verursachte Innenflächendefektbildung und die Umfangsscherdeformation verhindert werden können.
Im folgenden wird im Zusammenhang mit 1 bis 4 der Aufbau eines verwendeten Lochwalzwerks insbesondere für den Fall des mit hoher Lochrate und Rohraufweitungsrate erfolgenden Dünnwandlochens bei hoher Verarbeitungseffizienz beschrieben.
Die Kegelwalzen 11, 11' sind konisch geformt und weisen Walzenflächen 11a, 11a' mit einem Einlaßflächenwinkel α₁ an der Einlaßseite eines massiven Knüppels 13 und Walzenflächen 11b, 11b' mit einem Auslaßflächenwinkel α₂ an der Auslaßseite auf, wobei Kehlenabschnitte 11g, 11g' an der Schnittstelle zwischen den Walzenflächen 11a, 11a' an der Einlaßseite und den Walzenflächen 11b, 11b' an der Auslaßseite ausgebildet sind und jede Walzenachse 11c, 11c' an ihren beiden Enden durch Lager 16a, 17a an Lagerrahmen 16, 17 gelagert ist. Die Walzenachsen 11c, 11c' sind derart angeordnet, daß sich ihre Verlängerungen mit einem gleichen Vorschubwinkel β in entgegengesetzten Richtungen in bezug auf eine horizontale Ebene oder, abweichend von der Figur, in einer vertikalen Ebene erstrecken, die eine Walzgutachse X-X einschließt, durch die der massive Knüppel 13 läuft, und daß die Verlängerungen sich mit einem symmetrischen Schrägwinkel γ in bezug auf eine vertikale Ebene oder, abweichend von der Figur, in bezug auf eine horizontale Ebene kreuzen, die die Walzgutachse X-X einschließt, und daß sie in der Lage sind, einander mit einer gleichen Winkelgeschwindigkeit in der gleichen Richtung zu rotieren wie durch den Pfeil gezeigt.
Wie 4 zeigt, sind zwischen den Kegelwalzen 11, 11' Gleitschuhe 12, 12' angeordnet, wobei eine hohle Rohrluppe 18 von der Oberseite und der Unterseite oder abweichend von der Figur von beiden Seiten der Walzgutachse X-X zwischen diesen Gleitschuhen angeordnet ist. Die Gleitschuhe 12, 12' können durch angetriebene Scheibenwalzen ersetzt werden. Das Vorderende eines Lochdorns 14, der an seinem rückwärtigen Bereich von einer Stange 15 gehalten ist, ist an einer Stelle angeordnet, die um einen vorbestimmten Abstand von den Kehlenbereichen 11g, 11g' zur Einlaßseite des massiven Knüppels 13 hin entfernt ist.
1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der herkömmlichen Lager des walzgutseitigen Endes der Walzachse.
Beide Enden der Walzenachse 11c der Kegelwalze 11 wird jeweils durch die Lager 16a, 17a an dem Gerüstrahmen 16, 17 gestützt. Das Lager 16a an der Einlaßseite ist in einer mit der Walzenachse 11c konzentrischen Aussparung 11d angeordnet, die durch teilweise Erweiterung einer Achsbohrung der Kegelwalze 11 gebildet ist, durch welche die Walzenachse 11c läuft. Eine Stütze für den Gerüstrahmen 16 ist zum größten Teil in der ringförmigen Aussparung 11d angeordnet. Dadurch wird eine mechanische Beeinträchtigung zwischen dem Lager 16a an der Einlaßseite und dem zugeführten massiven Knüppel vermieden, und der Schrägwinkel γ kann 35° angenähert werden. Somit kann der obere Grenzwert des Schrägwinkels γ per se beträchtlich erhöht werden, und eine Vorspannung durch die Scheibenwal zen während des Lochens ist nicht unbedingt erforderlich.
Beispiel 1
Obwohl ein durch Stranggießen hergestellter Gußkörper aus rostfreiem Austenitstahl eine sehr geringe Warmverarbeitbarkeit hat, wurde rostfreier Austenitstahl mit Nb-Zusatz (18Cr-8Ni-1Nb) von besonders geringer Warmdeformierbarkeit gewählt, und ein Knüppel mit einem Durchmesser d₀ von 60 mm wurde aus dem Mittelabschnitt des durch horizontales Stranggießen erzeugten Gußkörpers mit 187 mm Durchmesser geformt, um mit einem Schräg-Lochwalzwerk einen Dünnwand-Lochtest unter hohem Lochverhältnis durchzuführen.
Parameter des Schrägwalzwerks

Schrägwinkel γ: 20°
Vorschubwinkel β: 16°
Kehlendurchmesser: 350 mm
Stopfendurchmesser: 55 mm
Scheibenwalzendurchmesser: 900 mm

Lochbedingungen

Durchmesser d₀ des massiven Knüppels: 60 mm
Außendurchmesser d der hohlen Rohrluppe: 60,7 mm
Wandstärke t der hohlen Rohrluppe: 1,7 mm
Lochverhältnis: 9,0 (Das herkömmliche maximale Lochverhältnis beträgt ungefähr 3,0~3,3)
Rohraufweitungsverhältnis: 1,01
Wandstärke/Außendurchmesser: 2,8% (Das herkömmliche minimale Verhältnis Wandstärke/Außendurchmesser beträgt 8~10%.)

Radiale logarithmische Verformung
Umfangsmäßige logarithmische Verformung

–Ψγ/ΨΘ = 4,22

Das Verteilungsverhältnis von Umfangs- und Längenreduzierung war korrekt, und das Lochen erfolgte glatt, ohne daß Ausbeulen und Blockieren verursacht wurde.
Der Mannesmann-Stopfenwalzwerkprozeß wird international weitgehend als Herstellungsverfahren verwendet, insbesondere bei nahtlosen Rohren mit mittlerem Durchmesser. Bei diesem Vorgang wird das Lochen derart ausgeführt, daß zuerst der Knüppel von dem Lochwalzwerk angebohrt wird, seine Wandstärke durch ein Rotationsstreckwalzwerk reduziert wird, die Wandstärke durch ein Stopfenwalzwerk zur weiteren Reduzierung gestreckt wird, die Innenfläche des Knüppels durch ein Glättwalzwerk gewalzt wird, dann sein Außendurchmesser durch ein Reduzierwalzwerk wie einen Kalibrierer (Maßwalzwerk), ein Streck-Reduzierwalz werk (Dehnungs-Reduzierwalze) oder ein Rotationskalibrierwalzwerk u. d. reduziert wird, um dem Knüppel seine vorgeschriebenen Endabmessungen zu geben, wogegen das Dünnwand-Lochwalzen mit hohem Lochverhältnis dazu vorgesehen ist, die von den vier Walzwerken, d. h. dem Lochwalzwerk, dem Rotationsstreckwerk, dem Stopfenwalzwerk und dem Glättwalzwerk ausgeführten Vorgänge mit einem einzigen Schrägwalzwerk durchzuführen. Deshalb ermöglicht das technische Konzept des hier beschriebenen Schrägwalzwerks ein überraschend vorteilhaftes Herstellungsverfahren dar. Selbstverständlich kann ein Walzwerk wie beispielsweise das Rotationsstreckwerk ohne weiteres weggelassen werden.
Da bei der Ausführungsform der Rotationschmiedeeffekt (Mannesmann-Effekt) beseitigt wird und das Scherkraftfeld aufgehoben wird, ist ein Auftreten von Innenflächendefekten kaum feststellbar, obwohl es sich beim Lochen um das überraschend vorteilhafte höchst dünnwandige Lochen handelt und das zu verarbeitende Material eine extrem geringe Warmverarbeitbarkeit aufweist. Der Lochvorgang erfolgte so stabil, daß Störungen wie Ausbeulen, Blockieren oder Schälen bei allen 20 Proben kaum feststellbar waren.
Was den Effekt der Lagerung beim Herstellungsprozeß für nahtlose Rohre mit reduziertem Durchmesser angeht, lassen sich von den Abläufen, die durch das Lochwalzwerk, das Rotationsstreckwerk (in den meisten Fällen nicht verwendet), das Dornwalzwerk mit 8 Ständern, den Wiederaufheizofen und den Streck-Reduzierer durchgeführt werden, die von dem Lochwalzwerk, dem Rotationsstreckwerk und dem Dornwalzwerk mit 8 Ständern durchgeführten Vorgänge von einem einzigen Schrägwalzwerk ausführen, was zum Entfallen des Kühlens der hohlen Rohrluppe und folglich zum Weglassen des Wiederaufheizofens führt. Somit ergibt sich ein unschätzbarer wirtschaftlicher Vorteil, weil selbstverständlich das Dornwalzwerk, welches gewöhnlich 8 Ständer umfaßt (Streckverhältnis: max. 4,5), sehr leicht auf weniger als 4 Ständer reduziert werden kann (Streckverhältnis: weniger als 2,5), indem das Dünnwandlochen bei hoher Verarbeitungseffizienz in dem Schrägwalzwerk durchgeführt wird.
Unabhängig von dem mittleren oder geringeren Durchmesser besteht die Möglichkeit, nicht nur den Streckablauf, sondern auch den Reduzierablauf wegzulassen. Das Endprodukt ist mit dem einzigen Schrägwalzwerk herstellbar, wenn beim Lochprozeß der Durchmesser festgelegt ist.
Beispiel 2
Es wurde Hochlegierungsstahl (25Cr-20Ni) mit einer noch geringeren Warmverarbeitbarkeit gewählt, und auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Knüppel mit einem Durchmesser d₀ von 55 mm aus dem Mittelabschnitt eines durch horizontales Stranggießen hergestellten Gußkörpers mit 187 mm Durchmesser geformt, um einen Dünnwandlochtest mit hohem Rohraufweitungsverhältnis durchzuführen.
Parameter des Schrägwalzwerks

Schrägwinkel γ: 25°
Vorschubwinkel β: 12°
Kehlendurchmesser: 350 mm
Stopfendurchmesser: 100 mm

Lochbedingungen

Durchmesser d₀ des massiven Knüppels: 55 mm
Außendurchmesser d der hohlen Rohrluppe: 110,8 mm
Wandstärke t der hohlen Rohrluppe: 1,8 mm
Lochverhältnis: 3,9 (Das herkömmliche maximale Lochverhältnis beträgt ungefähr 3,0~3,3)
Rohraufweitungsverhältnis: 2,02 (Das herkömmliche maximale Rohraufweitungsverhältnis beträgt 1,05~1,08)
Wandstärke/Außendurchmesser: 1,6% (Das herkömmliche minimale Verhältnis Wandstärke/Außendurchmesser beträgt 8~10%.)

Radiale logarithmische Verformung
Umfangsmäßige logarithmische Verformung

–Ψγ/ΨΘ = 1,98

Das Verteilungsverhältnis von Umfangs- und Längenreduzierung war korrekt, und das Lochen erfolgte glatt, ohne daß Ausbeulen und Blockieren verursacht wurde.
Obwohl sich auch bei diesem Lochexperiment aufgrund des Lochverfahrens mit großem Schrägwinkel und Vorschubwinkel und trotz der sehr geringen Warmverarbeitbarkeit des Materials ein sehr effektives Lochen und Aufweiten erzielen ließen, war die hohle Rohrluppe nach dem Lochen frei von jeglichen Innenflächendefekten und von durch Risse in der Wanddicke erzeugten Laminierungen.
Der Lochvorgang bei diesem Beispiel war zudem so gleichförmig, daß beim Lochen aller 20 Proben Störungen wie Ausbeulen und Blockieren kaum festgestellt wurden. Auch das Auftreten von Störungen durch Schälen wurde aufgrund der Gleitschuhe, die anstelle von Scheibenwalzen verwendet wurden, verhindert.
Beispiel 3
Da das Lochen unter hohem Lochverhältnis in Beispiel 1 und das Lochen unter hohem Aufweitverhältnis in Beispiel 2 erfolgreich waren, wurden in Beispiel 3 in der Hauptsache beide Locharten, d. h. sowohl das Lochen unter hohem Lochverhältnis als auch das Lochen unter hohem Aufweitverhältnis durchgeführt. Ein geschmiedetes gestrecktes Material aus hochlegiertem Stahl (30Cr-40Ni-3Mo) wurde als Probe verwendet, und der Durchmesser des massiven Knüppels betrug 60 mm. Die Gleitschuhe wurden beim Lochen verwendet.
Parameter des Schrägwalzwerkes

Schrägwinkel γ: 30°
Vorschubwinkel β: 14°
Kehlendurchmesser: 350 mm
Stopfendurchmesser: 100 mm

Lochbedingungen

Durchmesser d₀ des massiven Knüppels: 60 mm
Außendurchmesser d der hohlen Rohrluppe: 101,8 mm
Wandstärke t der hohlen Rohrluppe: 1,8 mm
Lochverhältnis: 5,0 (Das herkömmliche maximale Lochverhältnis beträgt ungefähr 3,0~3,3)
Rohraufweitungsverhältnis: 1,70 (Das herkömmliche maximale Rohraufweitungsverhältnis beträgt 1,05~1,08)
Wandstärke/Außendurchmesser: 1,8% (Das herkömmliche minimale Verhältnis Wandstärke/Außendurchmesser beträgt 8~10%.)

Radiale logarithmische Verformung
Umfangsmäßige logarithmische Verformung

–Ψγ/ΨΘ = 2,34

Das Verteilungsverhältnis von Umfangs- und Längenreduzierung war korrekt, und das Lochen erfolgte glatt, ohne daß Ausbeulen und Blockieren verursacht wurde.
Auch bei diesem Experiment erfolgte das Lochen mit großem Schrägwinkel und Vorschubwinkel, sowie mit einem sehr hohen Loch- und Aufweitungsverhältnis. Das Material wies eine sehr geringe Warmverarbeitbarkeit auf. Die hohle Rohrluppe war nach dem Lochen frei von jeglichen Innenflächendefekten und von durch Risse in der Wanddicke erzeugten Laminierungen. Der Lochvorgang war bei diesem Beispiel zudem so gleichförmig, daß beim Lochen aller 20 Proben Störungen wie Ausbeulen, Blockieren und Schälen kaum festgestellt wurden.
Das Dünnwandlochen kann bei hoher Verarbeitungseffizienz ohne Störungen wie Innenflächendefekte, Laminierung, Ausbeulen, Blockieren, Schälen etc. erfolgen. Das Lochwalzwerk, das Streckwalzwerk, das Stopfenwalzwerk und das Glättwalzwerk, die bisher beim Herstellungsprozeß nahtloser Rohre mit mittlerem Durchmesser verwendet wurden, lassen sich durch ein einziges Schrägwalzwerk ersetzen; dadurch werden Prozeßstufen herkömmlicher Anlagen eingespart, und folglich lassen sich Energieverbrauch, Raumbedarf und Herstellungskosten verringern.

Claims

Schrägwalzwerk mit zwei gleichmäßig um die Walzgutachse verteilt angeordneten Kegelwalzen (11, 11') mit zwei Scheibenwalzen oder Gleitschuhen (12, 12'), wobei die Achsen der Kegelwalzen in bezug auf die Walzgutachse (X-X) unter einem Vorschubwinkel β und einem Schrägwinkel γ verlaufen, die Kegelwalzen beidseitig in einem Gerüstrahmen gelagert sind, und in der Walzgutachse (X-X) ein Lochdorn zum Lochwalzen von Knüppeln (13) zu Rohrluppen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelwalzen (11) an dem walzgutseitigen Ende eine mit der jeweiligen Walzenachse (11c) konzentrische Aussparung (11d) aufweisen, in die eine Stütze des Gerüstrahmens (16) mit einem Lager (16a) zum größten Teil hineinragt und das walzgutseitige Ende der Walzenachse (11c) aufnimmt, wobei das Lager (16a) in der Aussparung (11d) angeordnet ist.
Schrägwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelwalzen (11) folgende Vorschubwinkel β und Schrägwinkel γ aufweisen: 8° ≦ β ≦ 20° 5° ≦ γ ≦ 35° 15° ≦ β + γ ≦ 50°,so daß ein Lochverhältnis l/l₀ über 4,0, ein Rohraufweitungsverhältnis d/d₀ über 1,15 oder ein Wandstärken-/Außendurchmesser-Verhältnis t/d unter 0,065 einstellbar ist und wobei der Lochdorn 14 einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser d₀ des Knüppels 13.
Schrägwalzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei hochlegierten Stählen mit geringer Warmverarbeitbarkeit die Kegelwalzen (11) folgende Vorschubwinkel β und Schrägwinkel γ aufweisen: 10° ≦ β ≦ 20° 25° ≦ γ ≦ 35° 35° ≦ β + γ ≦ 50°.