DE4233556C1 - Verfahren zum Kaltpilgern dünnwandiger Rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltpilgern dünnwandiger Rohre mit kleinen Außendurchmessern, bei dein kalibrierte Walzen über das zeitweise stillstehende Rohr bewegt werden, in dessen Innerem ein ebenfalls kalibrierter Walzdorn die Umformung des Innen- und Außenrohres im Bereich der Umformstrecke unterstützt.

Beim Kaltpilgern von Rohren werden Rohre mit großem Außendurchmesser in solche mit kleinerem Außendurchmesser umgeformt. Dabei werden kalibrierte Walzen, die in einem hin- und herbewegten Walzgerüst gelagert sind, über das momentan stillstehende Rohr bewegt und in bekannter Weise beim Abrollen des Kalibers auf dem Rohr verformt. Ein ebenfalls kalibriertes Innenwerkzeug, der Walzdorn, sorgt dafür, daß der Innendurchmesser und die Rohrwand über der Umformstrecke den gewünschten Gesetzmäßigkeiten folgt. Hierbei handelt es sich um einen nicht druckschriftlich dokumentierten Stand der Technik.

Das Kaltpilgerverfahren ist seit langem bekannt und hat sich als Verfahren zur Herstellung von Rohren aus unterschiedlichsten Metallen und Metallegierungen weltweit bewährt. Wegen der besonders hohen Qualität der nach diesem Verfahren hergestellten Rohre hat sich in den letzten Jahren der Wunsch verstärkt, kleine dünnwandige Präzisionsrohre aus Edelstählen und anderen hochfesten Werkstoffen ebenfalls durch Kaltpilgern herzustellen. Derartige Präzisionsrohre wurden bislang mit weniger kostenintensiven Umformverfahren, beispielsweise Ziehen, hergestellt. Durch die ständig steigenden Qualitätsanforderungen wird das Kaltpilgern, mindestens als letzter Umformschritt für diese Produkte auch wirtschaftlich interessant.

Beim Kaltpilgern dünnwandiger Rohre sind jedoch abmessungspezifische Probleme zu beachten. Naturgemäß ist bei sehr dünnen Rohren das erforderliche Innenwerkzeug, d. h. der Walzdorn, entsprechend dünn. Die beim Kaltpilgern auf den Walzdorn wirkenden Längskräfte und Biegemomente verursachen deshalb bei diesen dünnen Fertigrohren entsprechend hohe Beanspruchungen des Dornwerkstoffes, denen Rechnung getragen werden muß.

Der Einfluß der wirksamen Kräfte wird dann noch verstärkt, wenn dünnwandige Rohre hergestellt werden sollen. In diesem Fall wirkt nämlich die von den Walzen aufgebrachte Verformungskraft durch die dünne Rohrwand hindurch auf den Walzdorn. Je dünner die Rohrwand wird, desto geringer wird die Stützwirkung des Rohres, die bei dickwandigen Rohren den größten Teil der von den Walzen aufgebrachten Umformkraft aufzunehmen in der Lage ist.

Durch diese aufgezeigten Gesetzmäßigkeiten wird der Verwendung des Kaltpilgerns für die Herstellung von dünnen und dünnwandigen Rohren eine Grenze gesetzt, die durch die Belastung des Walzdornes gegeben ist. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere zu Beginn des Walzvorganges Beschädigungen der Umformwerkzeuge auftreten, die den hohen auftretenden Kräften nicht widerstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von den dargestellten Problemen ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die durch das Walzverfahren gesetzten Grenzen herabgesetzt werden und daß es ermöglicht, dünnere und dünnwandigere Rohre herzustellen, als es bislang möglich war.

Zur Lösung der Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß vor und/oder während der Anwalzphase des umzuformenden Rohres dieses sowie die Umformwerkzeuge (Walze und Walzdorn) auf Betriebstemperatur angewärmt werden.

Dem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Beanspruchung der kalten Umformwerkzeuge in der Anlaufphase, wenn auch das Rohr noch kalt und damit schwerer verformbar ist, besonders groß ist. Diese, wenn auch geringen Temperaturunterschiede gegenüber der Betriebstemperatur genügen, die Werkzeuge zu beschädigen und damit die Anwendung des Kaltpilgerverfahrens für besonders dünne und dünnwandige Rohre auszuschließen bzw. zu begrenzen. Wenn nach dem Vorschlag der Erfindung während der Zeit der Anwalzphase oder bereits vor dieser die Umformwerkzeuge und das Rohr auf die Temperatur gebracht werden, die erst während des Umformens aus den Umformkräften entstehen würde, so lassen sich die zu Beginn des Umformvorganges störenden Temperaturunterschiede vermeiden und damit die Belastungen der Werkzeuge reduzieren. Dadurch wird es möglich, auch dünnere und zugleich dickwandigere Rohre herzustellen.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Anwalzphase mit gegenüber der Arbeitsphase vergrößertem Walzspalt umgeformt und der Walzspalt während dieser Anwalzphase kontinuierlich auf sein Endmaß eingestellt wird.

Dem Vorschlag liegt die Überlegung zugrunde, daß die Überbeanspruchung des Umformwerkzeuges, insbesondere des Walzdornes dann reduziert wird, wenn die Walzen, der Walzdorn und das zwischen den Walzen befindliche Rohr durch behutsames Anwalzen angewärmt werden. Das bedeutet, daß für das erste zu walzende Stück Rohr, beispielsweise 1000 mm Länge, der Walzspalt bewußt zu groß eingestellt wird, wodurch zwar der Außendurchmesser und die Wandstärke des Fertigrohres größer als gewünscht werden, der Walzdorn dabei aber nur gering belastet wird. Unmittelbar nach diesem "Anwärmwalzen" kann der Walzspalt dann wieder auf das korrekte Maß zurückgesetzt und das dünne dünnwandige Rohr ausgewalzt werden.

Das Anwärmen des Rohres und der Umformwerkzeuge kann nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung durch Wärmezufuhr von externen Wärmequellen erfolgen, wobei nach einem weiteren Vorschlag das Erreichen der Betriebstemperatur meßtechnisch überwacht und das Meßsignal zur Steuerung der Walzspaltverstellung oder der Wärmezufuhr verwendet werden kann.

Durch den Vorschlag der Erfindung werden die vorstehend erläuterten Probleme umgangen, die entstehen, wenn noch kalte Rohre mit kalten Walzwerkzeugen gewalzt werden. Das "Anwärmwalzen" mit geringen Kräften auf den Dorn vermeidet den für den Dorn kritischen Betrieb mit hohen Walzkräften in kaltem Zustand, denn die Werkstoffe, die für dünne Walzdorne verwendet werden, sind im kalten Zustand empfindlich gegen hohe Druckkräfte. Außerdem kann das angewärmte Rohr mit geringerem Kraftaufwand umgeformt werden, d. h. es treten kleinere Kräfte zwischen den Walzen und dem Rohr auf. Da diese Kräfte die Druckkräfte auf den Dorn maßgeblich beeinflussen, sind dann auch die Beanspruchungen des Walzdornes geringer.

Claims (4)

1. Verfahren zum Kaltpilgern dünnwandiger Rohre mit kleinen Außendurchmessern, bei dem kalibrierte Walzen über das zeitweise stillstehende Rohr bewegt werden, in dessen Innerem ein ebenfalls kalibrierter Walzdorn die Umformung des Innen- und Außenrohres im Bereich der Umformstrecke unterstützt, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der Anwalzphase des umzuformenden Rohres dieses sowie die Umformwerkzeuge (Walze und Walzdorn) auf Betriebstemperatur angewärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anwalzphase mit gegenüber der Arbeitsphase vergrößertem Walzspalt umgeformt wird und der Walzspalt während dieser Anwalzphase kontinuierlich auf sein Endmaß angestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anwärmen des Rohres und der Umformwerkzeuge durch Wärmezufuhr von externen Wärmequellen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen der Betriebstemperatur meßtechnisch überwacht und das Meßsignal zur Steuerung der Walzspaltverstellung oder der Wärmezufuhr verwendet wird.