EP0178477A1 - Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre grossen Durchmessers - Google Patents

Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre grossen Durchmessers Download PDF

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EP0178477A1 EP85111773A EP85111773A EP0178477A1 EP 0178477 A1 EP0178477 A1 EP 0178477A1 EP 85111773 A EP85111773 A EP 85111773A EP 85111773 A EP85111773 A EP 85111773A EP 0178477 A1 EP0178477 A1 EP 0178477A1
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    • B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B19/08—Enlarging tube diameter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
    • Y10T29/49988—Metal casting
    • Y10T29/49991—Combined with rolling

Definitions

  • the invention relates to a method of making seamless large diameter steel tubes, i.e. with an outer diameter larger than approx. 500 mm.
  • a method has also already been proposed, starting from hollow blocks which are produced by continuous casting, by producing the final dimension of the tube by rolling the hollow block in a multi-roll cross-rolling mill.
  • this manufacturing process is only suitable for pipes up to max. medium size, since the shaping work, even if it is carried out in several passes, involves technical risks if you want to go to diameters over 500 mm and lengths over 10 m. Costly rolling mills and costly tests are then necessary to avoid cracking or dimensional deviations.
  • Fig. 1 shows the process for producing a welded large pipe.
  • the first production unit is the steel mill with a slab caster. Both are shown symbolically in box 1.
  • the starting product is the slab 2, which is rectangular in cross section in the next processing step after intermediate heating, fed to a sheet metal rolling mill, symbolically represented by box 3.
  • the starting material for tube production the heavy plate
  • U-press As the starting material for the final pipe production in a large pipe mill, this first comes into a so-called U-press, in which a U-shaped body is first produced in the longitudinal direction of the sheet. This U-body is completely bent in the so-called 0-press into a tube with a round cross-section and then welded in the longitudinal direction at the joints. After the subsequent heat treatment and adjustment, the manufacturing process for the finished tube is finished. This manufacturing process is symbolized by box 5. The end result is the welded large pipe 6.
  • the process for producing a seamless large pipe is shown schematically in the same way in FIG. 2.
  • the first production stage symbolically designated by box 7, there is a steel mill with a hollow continuous casting system known per se.
  • the result of this manufacturing stage is a round, thick-walled, hollow steel body, the so-called hollow block, as shown in cross section at 8.
  • this hollow block can be of any length.
  • this hollow block is used in the next process stage 9 in a cross-rolling mill, the main task of which is to produce the intended final length of the finished tube.
  • This cross rolling mill is primarily represented by a known cross rolling mill, the mandrel bar of which is subjected to tension.
  • the stretched hollow block is fed to one or more series-connected expansion rolling mills with mandrel bars that are subjected to tension, which only have the task of bringing the diameter of the hollow block to the desired dimension with the desired wall thickness and thus to produce an extension only in the tangential direction below approximate maintenance of the meter weight or the axial dimension.
  • the exact final dimension is in a sizing mill or expander generated.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre großen Durchmessers unter Anwendung folgender Verfahrensschritte: a) Herstellung von Hohlblöcken durch an sich bekanntes Stranggießen, b) Einsatz der Hohlblöcke in ein an sich bekanntes Schrägwalzwerk mit auf Zug beanspruchtem Dorn zum Auswalzen dieser Blöcke auf das vorgesehene Metergewicht, c) Aufweiten unter ungefährer Beibehaltung des Metergewichts ohne Streckung in axialer Richtung auf die gewünschte Endabmessung in an sich bekannten Aufweitewalzwerken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre großen Durchmessers, d.h. mit einem Außendurchmesser größer als ca. 500 mm.
  • Stahlrohre großen Durchmessers, insbesondere für Pipelines, werden nahezu ausschließlich aus geschweißten Rohren hergestellt. Der Grund liegt im wesentlichen in der wirtschaftlichen Herstellungsweise geschweißter Stahlrohre gegenüber nahtlosen Stahlrohren großer Abmessungen. Gleichwohl wäre es wünschenswert, für die meisten der Anwendungsgebiete von Stahlrohren großen Durchmessers nahtlose Rohre zu verwenden, um das Unsicherheitsrisiko einer Schweißnaht sowohl bei Verlegung als auch bei dem Betrieb zu vermeiden. Bekanntlich sind Schweißnähte immer ein Festigkeitsproblem, wodurch auch bei der Herstellung solcher Rohre ein hoher Aufwand sowohl für die Kontrolle von Schweißnähten als auch für das Nachvergüten erforderlich ist.
  • Es sind zwar Verfahren bekannt, bei denen Rohre unter Auswalzen von großen Hohlblöcken hergestellt werden. Die technischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten liegen dabei einerseits in der Erzeugung der großen Blöcke, andererseits in der Verwendung spezieller, aufwendiger Walzwerke.
  • Es wurde auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen, ausgehend von Hohlblöcken, die durch Stranggießen hergestellt sind, durch Auswalzen des Hohlblockes in einem Mehrwalzenschrägwalzwerk die endgültige Abmessung des Rohres zu erzeugen. Dieses Herstellungsverfahren eignet sich jedoch nur für Rohre bis max. mittlerer Abmessung, da die Verfonmungsarbeit, auch wenn sie in mehreren Stichen durchgeführt wird, technische Risiken in sich birgt, wenn man zu Durchmessern über 500 mm und Längen über 10 m übergehen will. Kostenaufwendige Walzanlagen, ebenso kostenaufwendige Prüfungen sind dann notwendig, um Rißbildungen oder Maßabweichungen zu vermeiden.
  • Die genannten Nachteile werden bei einem Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre großen Durchmessers durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte vermieden:
    • a) Herstellung von Hohlblöcken durch an sich bekanntes Stranggießen,
    • b) Einsatz der Hohlblöcke in ein an sich bekanntes Schrägwalzwerk mit auf Zug beanspruchtem Dorn zum Auswalzen dieser Blöcke auf das vorgesehene Metergewicht,
    • c) Aufweiten unter ungefährer Beibehaltung des Metergewichts ohne I Streckung in axialer Richtung auf die gewünschte Endabmessung in an sich bekannten Aufweitewalzwerken mit einer auf Zug beanspruchten Dornstange.
  • Durch die erfinderische Kombination dieser Verfahrensschritte ist es möglich, in wirtschaftlicher Weise nahtlose Stahlrohre großen Durchmessers herzustellen und damit die bekannten Risiken der geschweißten Großrohre infolge der Unsicherheit der Schweißnaht zu vermeiden. Dies ist von besonderer Bedeutung für Rohre, die aus schwer schweißbaren Stählen herzustellen sind oder unter einem sehr hohen Innendruck stehen. Ebenso ist dies von Bedeutung für Rohre, die in schwierigen klimatischen Verhältnissen verwendet werden sollen oder deren Handhabung keine besondere Sorgfalt zuläßt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrensablaufs nach der Erfindung im Vergleich zur konventionellen geschweißten Herstellung von Großrohren schematisch dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt das Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Großrohres. Die erste Produktionseinheit ist das Stahlwerk mit einer Brammenstranggußanlage. Beide sind symbolisch im Kästchen 1 dargestellt. Das Ausgangsprodukt ist die im Querschnitt rechteckige Bramme 2. Diese wird im nächsten Verarbeitungsgang nach einer Zwischenerwärmung einem Blechwalzwerk zugeführt, symbolisch dargestellt durch Kästchen 3.
  • Nach der Adjustage ist mit 4 das Ausgangsmaterial für die Rohrherstellung, das Grobblech, dargestellt. Dieses kommt als Ausgangsmaterial für die endgültige Rohrherstellung in einem Großrohrwerk zunächst in eine sog. U-Presse, bei dem in Längsrichtung des Bleches zunächst ein U-förmiger Körper hergestellt wird. Dieser U-Körper wird in der sog. 0-Presse vollends zu einem im Querschnitt runden Rohr gebogen und daran anschließend an den Stoßstellen in Längsrichtung verschweißt. Nach nachfolgender Wärmebehandlung und Adjustieren ist der Herstellungsvorgang zum fertigen Rohr beendet. Dieser Fertigungsgang ist durch das Kästchen 5 symbolisiert. Das Endergebnis ist das gechweißte Großrohr 6.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Großrohres ist in derselben Weise schematisch in Fig. 2 dargestellt. In der ersten Fertigungsstufe, symbolisch mit dem Kästchen 7 bezeichnet, befindet sich ein Stahlwerk mit einer an sich bekannten Hohlstranggußanlage. Das Ergebnis dieser Fertigungsstufe ist ein runder, dickwandiger, hohler Stahlkörper, der sog. Hohlblock, wie bei 8 im Querschnitt dargestellt. Dieser Hohlblock kann im Prinzip beliebig lang sein.
  • Nach einer evtl. notwendigen Nacherwärmung wird dieser Hohlblock in der nächsten Verfahrensstufe 9 in ein Schrägwalzwerk eingesetzt, dessen Hauptaufgabe darin besteht, die vorgesehene endgültige Länge des fertigen Rohres zu erzeugen. Dieses Schrägwalzwerk wird vornehmlich durch ein bekanntes Schrägwalzwerk, dessen Dornstange auf Zug beansprucht wird, dargestellt.
  • Danach wird der so gestreckte Hohlblock einem oder mehrereh hintereinandergeschalteten Aufweitewalzwerken mit auf Zug beanspruchten Dornstangen zugeführt, die lediglich die Aufgabe haben, den Durchmesser des Hohlblockes auf das gewünschte Maß bei der gewünschten Wandstärke zu bringen und so eine Streckung nur noch in tangentialer Richtung zu erzeugen unter ungefährer Beibehaltung des Metergewichts bzw. der axialen Abmessung. Die genaue Endabmessung wird in einem Maßwalzwerk oder Expander erzeugt. Ist diese erreicht, so besitzt man nach der Adjustage ein Nahtlosrohr 10, dessen Abmessungen abhängig von den angewendeten Verformungsaggregaten und abhängig vom Hohlblock, der aus der Hohlstranggußanlage kommt, durchaus vergleichbar sind mit denjenigen der geschweißten Großrohre. Ferner ist es denkbar, auch ohne große Schwierigkeiten Abmessungen zu erreichen, die sowohl in der Länge des Großrohres als auch in dessen Durchmesser und Wandstärke den geschweißten Großrohren konventioneller Herstellungsart überlegen sind. Schließlich ist es auch möglich, auf diese Art der Großrohrherstellung sicherer und wirtschaftlicher wegen des fehlenden Schweißrisikos hochwertigeren Stahl zu Großrohren zu verarbeiten.
  • Die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens sind insbesondere ein geringerer Aufwand an Anlagen und damit Investitionen, ebenso wie ein geringerer Aufwand an Energie gegenüber geschweißten Großrohren. Damit ist es auf wirtschaftlich vertretbare Weise möglich, Großrohre zu erzeugen, die nicht das Risiko einer Schweißnaht aufweisen, wirtschaftlicher herzustellen sind und in ihren Abmessungen, insbesondere die Rohrlänge betreffend, variabel gehalten werden können, verbunden mit dem Vorteil der Verarbeitungsmöglichkeit von hochwertigen Stählen.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Herstellen nahtloser Stahlrohre großen Durchmessers, dadurch gekennzeichnet , daß folgende Verfahrensschritte zur Anwendung gelangen:
    a) Herstellung von Hohlblöcken durch an sich bekanntes Stranggießen,
    b) Einsatz der Hohlblöcke in ein an sich bekanntes Schrägwalzwerk mit auf Zug beanspruchtem Dorn zum Auswalzen dieser Blöcke auf das vorgesehene Metergewicht,
    c) Aufweiten unter ungefährer Beibehaltung des Metergewichts ohne Streckung in axialer Richtung auf die gewünschte Endabmessung in an sich bekannten Aufweitewalzwerken.
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