DEP0025420DA - Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von nahtlosen Rohren, insbesondere Eisenrohren - Google Patents

Description

Es ist bekannt, nahtlose Rohre auf fortlaufenden Walzwerken herzustellen, in welchen ein Rohr, das vorher durchbohrt worden ist, z. B. auf einem schrägen Walzwerk, durch aufeinanderfolgende Durchgänge bzw. Züge bewegt wird, die durch glatte oder ausgekehlte Walzen gebildet werden, welche in geeigneter Weise geformte Arbeitsoberflächen besitzen und sich mit der gewünschten Geschwindigkeit drehen.

In fortlaufenden Walzwerken dieser bisher bekannten Art ist die in jedem Durchgang erzielte Verminderung in der Dicke der Rohrwandung ziemlich begrenzt, und zwar als eine Folge der Gestaltung der verwendeten, zur Einwirkung kommenden Walzenoberfläche, was eine grosse Anzahl von aufeinanderfolgenden Walzenkäfigen notwendig macht, wobei fortlaufende Walzwerke, welche 9 - 21 Käfige einschliessen, bekannt sind, um die Dicke des rohen Formstückes auf die endgültige, üblicher Weise verwendete Rohrdicke zu vermindern. In der Tat sind die aufeinanderfolgenden Durchgänge im allgemeinen von abwechselnd länglicher und runder Form oder von einer solchen Gestaltung, dass die maximale Dickenreduktion und damit die maximale Verlängerung am Boden der Walzenrinne bewirkt wird, was eine hohe Reibung auf Grund des Gleitens zwischen dem Formstück und der Walze, ferner einen übermässigen Kraftverbrauch und eine unzulässige Ausdehnung des Materials auf die Durchgangsflanken zu, bei welcher das Material in den Spielraum zwischen den gegenüberliegenden zylindrischen Walzenteilen eintritt, und schliesslich die Bildung von Graten und Flügeln in einem Umfange

Folge hat, der in dem Masse wächst, wie die Dicke vermindert wird.

Die Notwendigkeit, eine grosse Anzahl von Käfigen vorzusehen, bedeutet in fortlaufenden Walzwerken, wie sie sich im Gebrauch befinden, die Notwendigkeit, die Käfige eng beieinander anzuordnen, so dass die Walzen einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Käfigen die Arbeit gleichzeitig durchzuführen, was zu Schwierigkeiten in der Steuerung und Regelung der einzelnen Käfige führt, da die den Walzen verliehenen Umdrehungsgeschwindigkeiten einander richtig angepasst sein sollten, um ein Ziehen oder Treiben an dem Rohr zu vermeiden und was ferner zu einem Gleiten des Dornes mit Bezug auf die Rohrwandungen führt, was seinerseits wiederum in Kombination mit dem von den Walzen auf die Rohrwandungen ausgeübten Pressdruck des Materials der letzteren hohen Beanspruchungen unterwirft, den Verschleiss der Dorne und Walzen erhöht, sowie ungünstig auf den Kraftverbrauch und die Neigung des Materials einwirkt, sich seitlich auszudehnen und zwischen die Walzenkanten einzudringen. Diese macht die Verwendung von sehr dünnwändigen Rohren als Ausgangsmaterial notwendig, welche nur aus hochwertigem Material hergestellt werden können, um sie zu befähigen, den schweren Beanspruchungen einer bis zu der erforderlichen Grenze durchgeführten Heissbohrung zu widerstehen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein fortlaufendes Walzwerk für die Herstellung von Rohren und eine besondere Anordnung von Durchgängen, welche den obenerwähnten Missständen begegnet und gestattet, als Ausgangsmaterial gewöhnliche Stähle, wie z. B. Thomasstähle, Bessemerstähle, Feinstähle in Form von Blöcken oder Ingots von vierkantigem Querschnitt oder vorgewalzten Blöcken von einem viel grösseren Querschnitt zu verwenden, als rundes Stabmaterial bisher verwendet wurde, um ein fertiges Rohr von den gleichen Abmessungen auf fortlaufenden Walzwerken zu erhalten.

In Hinblick auf dieses Ziel macht die vorliegende Erfindung von Zügen bzw. Durchgängen für die Profile und in der nachstehend beschriebenen Reihenfolge, Gebrauch, welche starke

Verminderungen im Querschnitt gestatten, so dass eine geringe Anzahl von Käfigen in dem fortlaufenden Walzwerk erforderlich ist, wodurch es wiederum möglich ist, die Gesamtzahl der Käfige zu vermindern und dieselben weiter auseinander in einem solchen Verhältnis zueinander anzuordnen, dass jeweils nur ein Käfig auf das Formstück einwirkt, wodurch die oben beschriebenen Missstände vermieden werden.

Das vorliegende Verfahren wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen

Figur 1 ein Schemabild des ersten Formling-Reduzier-Satzes ist,

Figur 2 und 3 die Querschnittsform zeigen, welche von dem Formstück beim Passieren durch die glatten und reduzierend wirksamen Walzen des in Fig. 1 gezeigten Satzes angenommen wird,

Figur 4 das Profil der glatten und ausgekehlten Walzen des ersten, in Fig. 1 gezeigten Satzes zeigt,

Figur 5 schematisch in Seitenansicht ein fortlaufendes Walzwerk zeigt, welches 4 Reduziersätze gemäss der vorliegenden Erfindung in sich vereinigt,

Figur 5a eine Fortsetzung von Fig. 5 ist,

Figur 6 ein Grundriss hiervon ist,

Figur 6a eine Fortsetzung von Fig. 6 ist,

Fig. 7 die Querschnittsform zeigt, die von dem Formstück beim Passieren durch das erste Paar von glatten Walzen des ersten Satzes angenommen wird, welcher das Formstück veranlasst, an dem Dorn anzuhaften und ferner von dem Formstück beim Passieren durch die Paare von glatten und ausgekehlten Walzen der verschiedenen mit I, II, III, IV und V bezeichneten Sätze, angenommen wird,

Figur 8 ein Schemabild einer Anlage des in den Fig. 5 und 6 gezeigten Typs ist, welcher mit einem Walzwerk, dessen Walzenachsen in einem Winkel angeordnet sind, verbunden ist.

Das hohle Rohrformstück 1, welches in Fig. 1 im Querschnitt und Längsschnitt gezeigt ist, wird auf dem zylindrischen Dorn 2 montiert und mit dem Dorn darin auf ein Paar angetriebene Walzen 4 zu geführt, die eine runde Auskehlung aufweisen, welche sich an den Flanken geringfügig erweitert. Dieses Paar Walzen soll nur eine geringe Reduktion des Formstückes bewirken, um es zu veranlassen, an dem Dorn anzuhaften, welcher so in der durch die Walzen verliehenen Vorschubbewegung entlang befördert wird. Ein weiterer Zweck dieser Walzen ist der, das Formstück durch einen Satz zu treiben, welcher aus 4 glatten Walzen 5 entweder ohne oder mit Antrieb zusammengesetzt ist, deren Aufgabe es ist, auf der Aussenoberfläche des Formstückes 4 flache Längszonen zu erzeugen. Auf den Käfig, welcher die glatten Walzen 5 einschliesst, folgt unmittelbar ein Käfig, welcher die Walzen 6 einschliesst, die den wirklichen Reduzierzug bzw. Durchgang bilden. Die Auskehlungen in den Walzen bilden einen runden Durchgang, welcher einen Radius gleich etwa dem halben Abstand zwischen zwei vorher geformten flachen parallelen Zonen aufweist. Mit einem Durchgang dieser Art ist es möglich, Querschnittsverminderungen in der Grössenordnung von 50% mit Bezug auf den Querschnitt des Formstückes vor dem Fortschreiten bzw. der Behandlung auf den glatten Walzen zu erzielen. Diese beträchtliche Reduktion wird durch den Umstand bewirkt, dass der Auskehlungsboden und sie Auskehlungsflanken von der Reduzierfunktion befreit sind, welche bereits von den glatten Walzen verrichtet worden ist, und der höchste Reduzierdruck wird von den Walzen in den vier Zonen des dazwischenliegenden Durchganges zwischen dem Zentrum des Auskehlungsbodens und der Flankenkante ausgeübt. Die peripheren Geschwindigkeiten sind in diesen vier Zonen annähernde gleich, demzufolge sind komponente Kräfte, welche dazu neigen, das Material durch plastische Verlängerung auszudehnen, von einem zu vernachlässigenden Werte.

Die Hohlkehle der Walzen ist an den Flanken des halbreisförmigen Profils und gegebenenfalls auch an ihrem Boden durch eine Erweiterung in Form einer tangentialen oder mit etwas grösserem Durchmesser als das Kaliber gekrümmten Kontur korrigiert. Diese örtlich erweiterten Teile der Walze gewährleisten eine weitere Erhöhung der Lebensdauer.

Der Aufnahmewinkel der Walzen setzt der Reduktion im Durchmesser keine Grenze, da die vier vorher gebildeten flachen Zonen das Ergreifen erleichtern, welches weiter durch die dem Material durch die glatten Walzen und das erste Paar von ausgekehlten Walzen verliehene Bewegung verbessert wird.

Figur 3 zeigt graphisch den Reduzierzug bzw. Durchgang.

Die vertikalen Pfeile bezeichnen die vier unter höherem Druck stehenden Zonen.

Für die Ausführung des Verfahrens wird es genügen, drei bis fünft Sätze zu verwendeten, wie einer hiervon soeben beschrieben wurde, um ein hohles Rohformstück von wesentlicher Dicke auf ein handelsübliches Rohr zu reduzieren. Diese Sätze können durch eine einzige Steuerung oder durch verschiedene entweder unabhängig voneinander oder in Gruppen zusammengefasste Steuerungen betrieben werden.

In jedem Falle ergreift jedes Paar von Walzen, welche eine hohe Reduktion im Durchmesser bewirken, das Werkstück, wenn das Schwanzende desselben den vorhergehenden stark rduzierend wirkenden Zug bzw. Durchgang verlassen hat. Dies schliesst ein Gleiten des Werkstückes sowohl mit Bezug auf die Walzen, wie auch auf den Dorn aus.

Beim Herauskommen aus dem letzten Reduzierkäfig haftet das Rohr straff an dem Dorn an, von welchem es auf verschiedene bekannte Art und Weisen entfernt werden kann, nämlich:

Man kann das letzte Reduzierkaliber so ausbilden, dass auf der Ausgangsseite eine geringfügig verdickte Zone in der Rohrwand auftritt. Auf dieses letzte Walzgerüst folgt nun ein weiteres Walzenpaar mit vertikalen Achsen, das ein längliches Kaliber bildet, dessen Kaliberboden uf die erwähnte verdickte Zone der Rohrwandung einwirkt und dem Rohr auch in dieser Zone die endgültige Dicke erteilt. Da die längliche Gestalt dieses

Kalibers eine seitliche Ausdehnung des Materials ermöglicht, erhält man auf diese Weise ein Rohr mit länglichem Profil, das am Dorn nur in den zwei Längszonen anliegt, in denen die Dickenabnahme stattgefunden hat. Auf dieses Walzenpaar folgt ein weiteres Walzenpaar mit horizontalen Achsen, das sich von dem ersten nur durch das Profil der Hohlkehlen unterscheidet, welche ein kreisförmiges Kaliber bilden, dessen Durchmesser der mittleren Länge der beiden Achsen des vorhergehenden länglichen Profils entspricht.

Dies führt zu einem Rohr von einem mit Bezug auf den in dem letzten Reduzierkäfig erhaltenen Durchmesser geringfügig vergrössertem Aussendurchmesser, von welchem demzufolge der innere Durchmesser geringfügig grösser ist, als der des Dornes. Der letztere wird vermittels des üblicherweise in anderen Verfahren verwendeten Mechanismus herangezogen und wird seitlich und parallel zu dem Walzwerk in den an die Anfangsstellung grenzenden Bereich abgelegt, wo er angemessen abgekühlt und dann wieder in den Kreislauf eingeführt wird.

Eine weitere Methode zum Lösen des Rohres von dem Dorn, wie sie gewöhnlich in anderen Verfahren verwendet wird, besteht darin, das Rohr mit dem darin befindlichen Dorn der Einwirkung einer Walzmaschine zu unterwerfen, welche geneigte Walzen hat, die auf das Rohr eine schwache Walzwirkung in einer radialen Richtung und längs einer durch die Neigung der Walzen bestimmten Schrauben- oder Spirallinie ausüben. Dieses Vorgehen erzeugt eine geringfügige Erhöhung im Durchmesser des Rohres und erleichtert die Entfernung des Dornes. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist es nicht mehr notwendig, eine verdickte Wandung zu belassen, wie es oben in Bezug auf den letzten Reduzierkäfig erwähnt wurde.

Wegen der Möglichkeit, starke Reduktionen in einem Walzkäfig zu bewirken, ist es nicht mehr notwendig, sehr dünnwandige hohle Rohformlinge herzustellen, und es wird möglich sein, Standard-Rohformlinge zu verwenden.

Vierkantige Blöcke oder Ingots oder vorgewalzte Blöcke von jeder, sogar der gewöhnlichsten Stahlsorte, wie weniger raffinierter Stahl, ebenso wie Bessemer- oder Thomesstähle können als Ausgangsmaterial verwendet werden.

Durch das oben beschriebene fortlaufende Walzwerk können nahtlose Rohre mit erheblich geringeren Kosten hergestellt werden als Rohre, die nach irgendeinem anderen Verfahren hergestellt sind, einschliesslich geschweisster Rohre, wie sie durch Stossschweissung heissgewalzter Streifen erhalten werden.

Mit Bezug auf die Fig. 5 bis 7 bezeichnet 1 den Dorn und 2 das Rohrformstück. 3 bezeichnet eine an sich bekannte Schubvorrichtung, deren Funktion die ist, den Dorn in das Formstück und das letztere zwischen das erste Paar von horizontalen angetriebenen Walzen 4 zu treiben, welche, wie oben beschrieben, befähigt sind, eine geringfügige Reduktion zu bewirken, um das Formstück zu veranlassen, an dem Dorn anzuhaften, und es gleichzeitig zwischen die vier flachen Walzen 5 zu treiben, deren Achsen auf derselben vertikalen Ebene angeordnet sind. In dem dargestellten Schema sind ausser den vier mit 5 gezeigten Walzen zwei Walzen mit einer horizontalen Achse angetrieben und von grösserem Durchmesser als die beiden eine vertikale Achse aufweisenden Walzen, welches ohne Antrieb sind. Wie oben erwähnt, können alle die vier Walzen ohne Antrieb sein.

6 bezeichnet das erste Paar von angetriebenen Reduzierwalzen mit vertikal angeordneter Achse. Es sollte bemerkt werden, dass dann, wenn die vier Walzen 5 nicht angetrieben werden, der Zwischenraum zwischen dem Walzenpaar 4 und dem Walzenpaar 6 kleiner sein sollte, als die Länge des Formstückes, welches aus den Walzen 4 herauskommt.

Die Walzenpaare 4 - 5 - 6 von dem ersten Satz, die Querschnitte, welche von den Formstücken unter der Wirkung des ersten Walzensatzes angenommen werden, sind mit 4' - 5' - 6' in Fig. 7 gezeigt. 15 bezeichnet einen Kanal, welcher den Dorn und das Formstück, die aus dem Walzenpaar 6 herauskommen, führt und dem zweiten Satz zuleitet, 7 beziechnet einen Satz von vier flachen Walzen, ähnlich den Walzen 5. Zumindestens zwei dieser Walzen, vorzugsweise jene, welche eine horizontale Achse haben, werden angetrieben. 8 bezeichnet das zweite Paar Reduzierwalzen, deren Abstand bzw. Zwischenraum von den Walzen 6 aber etwas grösser als die Länge des aus den besagten Walzen 6 herauskommenden Formstückes sein sollte. 7' - 8' (Fig. 7) bezeichnen die Querschnitte, welche die Formstücke beim Herauskommen aus den Walzen des zweiten aus den Walzenpaaren 7-8 bestehenden Satzes angenommen haben. 9 - 10 bezeichnen den dritten Satz, der ähnlich dem zweiten Satz ist; 11 -12 bezeichnen den vierten Satz.

13 und 14 bezeichnen die beiden Walzenpaare, welche befähigt sind, das Rohr von dem Dorn gemäss der ersten oben beschriebenen Methode zu lösen.

Das Rohr mit dem Dorn, welches aus dem Walzwerk herauskommt, wird schnell durch den Kanal 16 nach dem Kanal 17 befördert. Das Hinterende des Dornes wird durch eine Vorrichtung ergriffen, welche ihn aus dem Rohr herauszieht. Diese Vorrichtung besteht aus zwei Ketten in Form endloser Bahnen und ist an sich bekannt. Alternativ kann auch eine Zugbank für denselben Zweck verwendet werden, deren Transporteur das Hinterende des Dornes ergreift und ihn aus dem Rohr herausbefördert. Beide Vorrichtungen sind bekannt und für andere Verfahren gebräuchlich.

Der Walzenförderer 19 befördert den Dorn nach dem Kühltisch 20, von welchem er dann später wieder abgenommen wird, um im Kreislauf wieder verwendet zu werden. Es ist klar, dass eine Mehrzahl von Dornen im technischen Betrieb verwendet wird, um eine fortlaufende Arbeitsweise sicherzustellen.

21 bezeichnet den Antriebsmotor, welcher in dem beschriebenen Beispiel nur einer ist. Die Bewegung wird auf die Walzen durch die zwei Längsachsen 22, die Kegelräder 23, die Räderkästen 24, die Muffen 25 und die Ansätze 26 übertragen.

Selbstverständlich kann auch eine Mehrzahl von Motoren verwendet werden, insbesondere kann jedes Walzenpaar oder jeder Satz von Walzenpaaren durch einen unabhängigen Motor angetrieben werden. 27 bezeichnet die Antriebseinheit für die Walzen 13, 14, welche in dem gezeigten Beispiel mit einem unabhängigen Motor ausgestattet ist.

Diese Einheit kann natürlich auch vermittels geeigneter Getriebe durch den Motor angetrieben werden, welcher das Walzwerk betätigt.

Wahlweise können auch drei angetriebene Walzen oder vier Walzen, welche alle oder teilweise angetrieben werden, vorgesehen werden.

Figur 8 zeigt schematisch eine Anlage der soeben beschriebenen Art, die mit einem Schrägwalzwerk vereinigt ist. In dieser Anlage werden die vierkantigen Blöcke bzw. Ingots oder vorgeformten Blöcke, welche als Ausgangsmaterial verwendet und in dem Ofen 40 erhitzt werden, in hohle Körper mit oder ohne geschlossenem Ende durch die Ziehpresse 42 übergeführt.

Das Schrägwalzwerk vermindert den Querschnitt des hohlen Formstückes durch Verlängerung desselben, und gleichzeitig berichtigt es jegliche Ungleichheit im Querschnitt.

Beim Herauskommen aus dem Schrägwalzenwerk 43 werden die Formstücke nach dem gerade beschriebenen fortlaufenden Walzwerk befördert.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren durch Auswalzen einer mit einem Dorn versehenen Rohrluppe in einem kontinuierlichen Walzwerk mit einer abwechselnden Folge vonFlach- und Rundkaliberwalzen, dadurch gekennzeichnet, dass an der mit Kreisquerschnitt in die Flachkaliberwalzen eintretenden Rohrluppe durch die Flachkaliberwalzen vier gleichmässig versetzte, abgeflachte Längszonen mit dazwischen verbleibenden gewölbten Mantelzonen ausgewalzt werden und dass die so vorgewalzte Rohrluppe einem nachfolgenden Walzenpaar mit einem Rundkaliber, dessen Durchmesser ungefähr dem Normalabstand der gegenüberliegenden abgeflachten Zonen der vorgewalzten Rohrluppe entspricht, derart zugeführt wird, dass die Maximaldurchmesser der unrund vorgewalzten Rohrluppe schräg und symmetrisch zu den Achsen der Rundkaliberwalzen liegen, welche den eigentlichen Reduzierstich bilden.

2. Walzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere nach der Stossbankmethode, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd zwei gekreuzte Paare flacher Walzen und ein Walzenpaar mit einem vorzugsweise an den Flanken durch eine tangentiale oder gekrümmte Kontur erweiterten Rundkaliber aufeinanderfolgend derart in der Walzenstrasse angeordnet sind, dass die Achsen der Rundkaliberwalzen parallel zu den Achsen eines der Paare flacher Walzen liegen.