Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbzeug gemäß
dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method for producing semi-finished products according to
the generic concept of the main claim.
Zur Herstellung von nahtlosen Rohren mit einem äußeren Durchmesser von
mehr als 250 mm benötigt man Halbzeug mit einem entsprechenden
Querschnittsformat. Dieses Halbzeug kann ein Stranggußblock, der von
einem endlosen Strang abgeschnitten wird, oder ein entsprechender
Standgußblock mit einem kreisrunden, quadratischen oder polygonalen
Querschnitt sein. Die bisher bekanntgewordenen wirtschaftlich
herstellbaren Querschnitte liegen für den Rundstrangguß bei 435 mm
Durchmesser und für einen achteckigen Querschnitt bei 560 mm
Schlüsselweite. Für noch größere Stranggußdurchmesser muß aufgrund der
Oberflächenanfälligkeit infolge zunehmender Umfangsspannungen die
Gießgeschwindigkeit stark vermindert werden. Eine stark abgesenkte
Gießgeschwindigkeit bedeutet aber Entleerungszeiten für die Pfanne, für
die die Aufrechterhaltung des flüssigen Zustandes nicht mehr
gewährleistet ist. Noch kritischer wird es für den Verteiler und die
Tauchausgüsse, da die Anordnung einer Zusatzheizung entweder gar nicht
oder nur mit einem großen technischen Aufwand zu realisieren ist.
Für eine Stranggußbogenanlage kommt noch erschwerend hinzu, daß für ein
Rundformat die Rückbiegung erst im durcherstarrten Bereich erfolgen
kann, so daß infolge der großen Sumpflänge die anlagetechnischen
Probleme nicht mehr zu beherrschen sind. Die Alternativmöglichkeit einer
Senkrechtanlage scheidet ebenfalls aus, da infolge des hohen
Metergewichtes die Stränge über die Reibung der Führungsrollen nicht zu
halten sind.For the production of seamless tubes with an outer diameter of
more than 250 mm you need semi-finished products with a corresponding
Cross-sectional format. This semi-finished product can be a continuous casting block made by
an endless strand is cut off, or a corresponding one
Stand casting block with a circular, square or polygonal
Cross section. The previously known economically
Cross-sections that can be produced for round casting are 435 mm
Diameter and for an octagonal cross section at 560 mm
Key-width. For even larger continuous casting diameters, the
Surface susceptibility due to increasing circumferential tensions
Casting speed can be greatly reduced. A heavily lowered one
Pouring speed means emptying times for the pan, for
which no longer maintain the fluid state
is guaranteed. It becomes even more critical for the distributor and the
Diving spouts, since the arrangement of an additional heater either not at all
or can only be realized with great technical effort.
For a continuous cast sheet system, this is made more difficult by the fact that for a
Round format the backbend only take place in the solidified area
can, so that due to the large swamp length, the plant
Problems can no longer be mastered. The alternative option of a
Vertical system is also excluded because of the high
The strands do not weigh a meter over the friction of the guide rollers
are holding.
In die Überlegungen muß auch der Umstand mit einbezogen werden, daß je
nach Struktur der Weiterverarbeitung die Stranggußanlage für ein
bestimmtes Abmessungsprogramm optimal ausgelegt wird. Jede Erweiterung
nach oben hin zu größeren Querschnitten bedeutet entweder Abstriche für
den Wirkungsgrad der Anlage und für die Qualität des Erzeugnisses oder
die Notwendigkeit der Planung einer Neuanlage, die aber in den meisten
Fällen aufgrund der Kapazitätsauslastung nicht lohnend ist. Aus diesem
Grunde ist man bisher für noch größere Anstichmaße, z. B. 700 mm rund, auf
Standgußblöcke angewiesen. Diese Gußblöcke haben aber den Nachteil, daß
sie eine schlechte Oberfläche aufweisen, die dann zu entsprechenden
Fehlern auf der Rohroberfläche führen und zum anderen muß dasjenige
Rohrende, das dem ehemaligen Blockkopf entspricht, abgeschnitten werden,
da in diesem Bereich sich die Verunreinigungen des Lunkers konzentriert
haben. Außerdem ist es schwierig für den Einzelguß, eine reproduzierbare
gleich hohe Qualität zu erzeugen, so daß der Anteil der notwendigen
Nacharbeit sehr hoch ist.The consideration must also take into account the fact that each
according to the structure of further processing, the continuous casting plant for a
certain dimension program is optimally designed. Any extension
upwards to larger cross-sections means either compromises for
the efficiency of the installation and the quality of the product, or
the need to plan a new facility, but in most
Cases due to capacity utilization is not worthwhile. For this
Reason is so far for even larger tapping dimensions, eg. B. 700 mm round
Stand casting blocks instructed. However, these cast blocks have the disadvantage that
they have a bad surface, which then leads to corresponding ones
Errors on the pipe surface and on the other hand that must
Pipe end, which corresponds to the former block head, is cut off,
because the voids are concentrated in this area
to have. It is also difficult for the single cast to be reproducible
to produce the same high quality, so that the proportion of the necessary
Rework is very high.
Selbst wenn es gelänge, im Zuge der Weiterentwicklung des Stranggusses zu
größeren, vorzugsweise runden Gießquerschnitten zu kommen, müßte man, um
die gesamte Palette der erforderlichen Rohrabmessung abdecken zu können,
eine Vielzahl von verschiedenen Querschnitten gießen. Das beeinträchtigt
aber die Wirtschaftlichkeit des Stranggußverfahrens, bei dem angestrebt
wird, nur wenige Standardabmessungen mit hohen Sequenzen zu gießen, um
die teuren Umrüstzeiten so klein wie möglich zu halten.Even if it succeeded in the course of the further development of continuous casting
To get larger, preferably round, cross sections, one would have to
to be able to cover the entire range of the required pipe dimensions,
pour a variety of different cross sections. That affects
but the economy of the continuous casting process, which is aimed at
to cast just a few standard dimensions with high sequences
to keep the expensive changeover times as short as possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem man
einfach und wirtschaftlich im Hinblick auf eine optimale Umformung
passendes Halbzeug zur Herstellung von warmgefertigten nahtlosen Rohren
mit einem äußeren Durchmesser von mehr als 250 mm herstellen kann.The object of the invention is to develop a method with which
simple and economical with regard to optimal forming
suitable semi-finished product for the production of hot-worked seamless tubes
with an outer diameter of more than 250 mm.
Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst.This problem is solved by the characterizing part of the main claim.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen festgelegt.
Advantageous further developments are set out in the subclaims.
Ein im Querschnitt kreiszylindrischer oder regulär prismatischer
Ausgangsblock aus stranggegossenem Ausgangsmaterial wird auf eine dem Werkstoff entsprechende
Umformtemperatur, z. B. in einem Tief- oder Drehherdofen erwärmt und
nach dem Ziehen aus dem Ofen der durch den Aufheizprozeß entstandene
Zunder entfernt. Die Ziehtemperatur liegt je nach Werkstoff in einem
Bereich von 1200 bis 1300 Grad. Der entzunderte Block wird in eine
Matrize gestellt und mittels eines Preßstempels in Längsrichtung
gestaucht. Damit das Material gleichmäßig nach allen Seiten fließt, muß
angestrebt werden, daß im Idealfall die Achse des sich ausbildenden
Druckkegels mit der Längsachse des Blockes zusammenfällt. Damit dies
annähernd erreicht wird, wird weiterbildend vorgeschlagen, vor Beginn
der Längsstauchung den Block in der Matrize zu zentrieren. Dies kann in
vielfältiger Weise geschehen, z. B. durch symmetrisch am Umfang der
Matrize angeordnete Stützelemente, die nach dem Hineinstellen des
Blockes mechanisch oder hydraulisch konzentrisch zur Mitte bewegt werden
und so den Block zentrieren. Nach Beginn der Stauchung werden diese
Stützelemente wieder zurückgefahren. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, die Stauchung in Stufen durchzuführen. Dazu weist der Preßstempel
und/oder der Matrizenboden eine verstellbare Vertiefung auf, deren
Umfang dem Umfang des Ausgangsblockes entspricht. In der ersten Stufe
wird im wesentlichen zuerst der mittlere Bereich gestaucht und die
Aussparung in einer zweiten Stufe nachgedrückt. Unabhängig davon,
welches Verfahren zum Zentrieren angewandt wird und welcher Querschnitt
der Ausgangsblock aufweist, es gilt immer die Bedingung, daß der
Ausgangsquerschnitt F 0 kleiner ist als der Querschnitt F 1 nach dem
Stauchen und die Länge l 1 des gestauchten Blockes kleiner ist als die
Länge l 0 des Ausgangsblockes. Damit das erfindungsgemäße Verfahren
wirtschaftlich ist, muß ein möglichst großes Verhältnis von Länge zu
Durchmesser des Ausgangsblockes angestrebt werden, wobei der Durchmesser
d 0 bei zum Beispiel polygonalem Querschnitt dem flächengleichen
kreisrunden Querschnitt entspricht. Als unterste Grenze wird ein
Verhältnis von 3 angesehen und ein Verhältnis von 10 angestrebt. Im
gleichen Sinne der Wirtschaftlichkeit erfolgt die Längsstauchung
zusammen mit dem anschließenden Lochen und Walzen in einer Hitze. Als
Unterstützung für das Lochen und Schrägwalzen wird beim Längsstauchen am
Fuß und/oder Kopfende ein Zentrierkonus angestaucht. Die Längsstauchung
selbst kann entweder nur kopf- oder nur flußseitig oder gleichzeitig
kopf- und fußseitig durch zentrisch aufeinanderfahrende Preßstempel
erfolgen. Sowohl der Ausgangsblock als auch der gestauchte Block können
bis 3% konisch sein.A cross-sectionally cylindrical or regular prismatic output block made of continuously cast starting material is heated to a forming temperature corresponding to the material, e.g. B. heated in a deep-freeze or rotary hearth furnace and removed from the furnace after drawing the scale created by the heating process. Depending on the material, the drawing temperature is in a range from 1200 to 1300 degrees. The descaled block is placed in a die and compressed in the longitudinal direction by means of a press ram. In order for the material to flow evenly on all sides, the aim must be that the axis of the pressure cone that forms ideally coincides with the longitudinal axis of the block. In order to achieve this, it is proposed to center the block in the die before the longitudinal compression begins. This can be done in a variety of ways, e.g. B. by symmetrically arranged on the circumference of the die support elements which are mechanically or hydraulically moved concentrically to the center after the block is inserted and thus center the block. After the start of the compression, these support elements are retracted again. Another possibility is to carry out the compression in stages. For this purpose, the press ram and / or the die base has an adjustable recess, the circumference of which corresponds to the circumference of the starting block. In the first stage, the middle area is essentially compressed first and the recess is pressed in a second stage. Regardless of which method is used for centering and which has cross section of the output block, it always applies the condition that the output cross-section F is less than 0 as the cross-section F 1 after upsetting and the length l 1 of the compressed block is smaller than the length of l 0 of the output block. In order for the method according to the invention to be economical, the largest possible ratio of length to diameter of the starting block must be sought, the diameter d 0 corresponding to the circular cross-section having the same area, for example with a polygonal cross section. A ratio of 3 is regarded as the lowest limit and a ratio of 10 is aimed for. In the same sense of economy, the longitudinal compression takes place together with the subsequent punching and rolling in one heat. As a support for punching and diagonal rolling, a centering cone is swaged at the foot and / or head end. The longitudinal compression itself can take place either only on the head side or only on the river side or at the same time on the head and foot side by means of press rams moving centrally towards one another. Both the starting block and the compressed block can be up to 3% conical.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die
positiven Eigenschaften des Stranggusses, wie gleichmäßiges Gefüge über
die Stranglänge, guter Reinheitsgrad und eine gute Oberfläche auch für
die Herstellung von Halbzeug mit größerem Querschnittsformat genutzt
werden kann. Dabei wird noch der Effekt mit ausgenutzt, daß die für den
Strangguß typische Lockerungszone in der Mitte durch das Längsstauchen
verdichtet und ein Teil der ungünstigen dendritischen Gußstruktur
umgewandelt wird. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung besonders
der Innenoberfläche der danach warmgewalzten Rohre.The advantage of the method according to the invention is that the
positive properties of the continuous casting, such as uniform structure over
the strand length, good purity and a good surface also for
used the production of semi-finished products with a larger cross-sectional format
can be. The effect is also exploited that the for
Continuous casting typical loosening zone in the middle by longitudinal compression
compacted and part of the unfavorable dendritic cast structure
is converted. This leads to a significant improvement in particular
the inner surface of the hot-rolled pipes.
Das Verfahren eröffnet die Möglichkeit, mit z. B. nur zwei
Standardabmessungen als Ausgangsblöcke eine Vielzahl der benötigten
Halbzeugabmessungen für die verschiedensten Rohrabmessungen
herzustellen. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren auf einen Rund
stranggußblock anwendbar, es ist aber ebenso von Vorteil für einen
Standgußblock mit einem runden oder polygonalen Querschnitt. Dabei würde
im Falle von wassergedeckelten Blöcken der Lunker beim Längsstauchen
verschweißen.
The method opens up the possibility of using e.g. B. only two
Standard dimensions as starting blocks a variety of the required
Semi-finished product dimensions for a wide variety of tube dimensions
to manufacture. The method on a round is particularly advantageous
continuous casting block applicable, but it is also advantageous for one
Stand casting block with a round or polygonal cross section. Doing so
in the case of water-capped blocks, the blow holes during longitudinal compression
weld.
Die Stauchung der Blöcke kann in einer üblichen Presse erfolgen, so
daß keine zusätzliche Investition für die Einführung des Verfahrens
erforderlich ist. Die anschließende Lochung des gestauchten Blockes kann
in Abhängigkeit vom Werkstoff und der Abmessung in gleicher Hitze in der
Lochpresse durch einen Kombinationsstempel, der zum Stauchen und Lochen
geeignet ist, erfolgen oder im Schrägwalzwerk. Das weitere Auswalzen des
Hohlblockes zum fertigen Rohr erfolgt in einem entsprechenden Walzwerk,
z. B. Pilgerwalzwerk.The blocks can be compressed in a conventional press, see above
that no additional investment for the introduction of the process
is required. The subsequent punching of the compressed block can
depending on the material and the dimensions in the same heat in the
Punch press through a combination punch, which is used for upsetting and punching
is suitable, take place or in the cross rolling mill. The further rolling out of the
Hollow block to the finished pipe takes place in a corresponding rolling mill,
e.g. B. Pilger Rolling Mill.