EP0566223B1 - Verfahren zum Herstellen nahtloser Rohre nach dem Stopfenwalzverfahren - Google Patents

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EP0566223B1
EP0566223B1 EP93250081A EP93250081A EP0566223B1 EP 0566223 B1 EP0566223 B1 EP 0566223B1 EP 93250081 A EP93250081 A EP 93250081A EP 93250081 A EP93250081 A EP 93250081A EP 0566223 B1 EP0566223 B1 EP 0566223B1
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EP
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plug
rolling
wall thickness
pass
roll
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Karl Heinz Häusler
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/08—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel having one or more protrusions, i.e. only the mandrel plugs contact the rolled tube; Press-piercing mills
    • B21B17/12—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel having one or more protrusions, i.e. only the mandrel plugs contact the rolled tube; Press-piercing mills in a discontinuous process, e.g. plug-rolling mills

Definitions

  • the invention relates to a method for producing seamless tubes according to the plug rolling process in which a hollow block is expanded and stretched into a billet in at least two passes into a billet in a roll stand with a closed caliber in at least two passes, the billet after each pass pulled off the rod against the rolling direction by means of a driving device and rotated by 90 degrees about its longitudinal axis before the next stitch (see, for example, DE-A-3936326).
  • Known rolling processes for the production of seamless steel pipes differ in longitudinal and cross rolling processes.
  • longitudinal rolling process in contrast to the cross rolling process, an essentially round and closed caliber shape is required, which must be adapted to the desired pipe cross section.
  • the present invention relates to a longitudinal rolling process with an internal tool, as is known under the name plug rolling process.
  • Boot rolling mills originally consisted of a perforated cross-rolling mill, a stretch diagonal rolling mill, Stiefelscher plug rolling mill, and at least one smoothing mill in front of a downstream reduction mill as a finishing stage. Because there was a high temperature loss on the tube after the many process steps from the piercing to the reducing roller mill, the tubes were generally reheated to the reducing roller temperature in a specially designed oven after the smooth rolling.
  • the original boot plug mill had rolls with several calibers cut next to each other. Later, single-caliber plug rolling mills were developed because the multi-caliber rolls caused inaccuracies in the rolled product due to the deflections.
  • a hollow block is rolled out into a slug via a fixed plug supported on a rod, preferably in two to three passes. After each stitch, the billet is pulled off the rod against the direction of rolling by a driving device and rotated through 90 degrees to the next stitch. The plugs are changed after each stitch.
  • Today plugs with a short working length are usually used, the diameter of which is larger than the inside diameter of the hollow block used.
  • a method of operation is also known in which the hollow block is larger in inner diameter than the first plug diameter.
  • the hollow blocks are expanded over the stopper, which results in more favorable gripping conditions for the rollers.
  • the plugs with a short working length are economical and, thanks to the favorable gripping conditions, higher ones Achieve decreases in wall thickness.
  • the plug diameter of the second stitch is usually slightly larger than that of the first stitch, while the third plug can be the same size or larger than the second.
  • the blanks lose considerable temperature due to the low rolling speeds and during the long rolling process, they are usually reheated before rolling out in dimension, reducing or stretch-reducing rolling mills, so that the stopper rolling mill compared to others Rolling mills is very complex and uneconomical.
  • the present invention achieves this aim by a method which, based on the prior art according to the preamble of claim 1, is characterized in that, in the case of a plurality of successive stitches, at least one, preferably in the first, stitch in the region of the caliber base by changing the pitch of the rollers a Wall thickness is set, which takes into account the thin drawing of this wall area in the subsequent roll pass in the sense of a wall thickness of the finished rolled stopper that is uniform over the circumference.
  • the proposal of the invention is based on the knowledge that the hollow block introduced into a longitudinal rolling mill after passing through the first rolling stand, that is to say in plug rolling mills after the first pass, with respect to its wall thickness with a correspondingly adapted decrease in wall thickness also in caliber jump compared to the hollow block wall thickness, although areas of the There were no caliber jumps on the plate with the rollers.
  • the same phenomenon can also be observed in the second and further stitches until the stretching in the respective framework or stitch has reached a value close to 0.
  • the invention thus proposes that the degree of thin drawing in the caliber jump of the subsequent stitch as an addition to the caliber base of the previous one Scaffolding or stab is slammed, with the aim of achieving a wall thickness profile that is uniform over the cross section.
  • the rollers are opened by moving them apart to a distance that corresponds to the wall thickness to be set in the area of the caliber base. Since in single-caliber plug rolling mills all passes have to be rolled in one and the same calibration (unlike in the case of continuous longitudinal rolling processes, for example a tube continuous line), you can get variation options of the caliber in plug rolling by setting the rolls differently for the different passes.
  • the rollers can be opened by the amount of this addition before the first stitch. If there are three stitches, the rollers can also be opened before the second stitch.
  • the wall thickness profile in the subsequent stitch in the caliber base of the previous stitch is set by appropriately designing the mathematically or empirically determined contour curve describing the caliber base. It was found that the wall thinning in the caliber jump does not necessarily take place over the entire free-formed area with a constant decrease in wall thickness, but with a different decrease in wall thickness, depending on whether one looks at the exact center of the caliber jump or the adjacent zones. A round and precisely centric calibration would possibly lead to inaccurate wall thicknesses.
  • the wall thickness itself is specified in the base of the caliber by a corresponding selection of the plug diameters. So if the wall in the base of the caliber is to receive an offer, that is Reduce the plug diameter of this stitch accordingly. However, this leads to a large number of finely graduated diameters with a correspondingly expensive storage of plugs.
  • a uniform wall thickness within the permissible tolerances can be achieved in the plug rolling system, which, according to a further process feature of the invention, enables the pipe to be produced immediately after Feeding the plug rolling process to a sizing mill, reducing mill or stretch-reducing mill.
  • Smooth rolling systems can be completely dispensed with when carrying out the method according to the invention, so that reheating of the blanks is no longer necessary because of the time savings associated therewith.
  • a reheating oven can also be omitted.
  • the plug rolling process takes on a new meaning and becomes competitive with other modern rolling processes.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen nahtloser Rohre nach dem Stopfenwalzverfahren bei dem ein Hohlblock über einen feststehenden, sich an einer Stange abstützenden Stopfen in einem Walzgerüst mit geschlossenem Kaliber in mindestens zwei Stichen zu einer Luppe aufgeweitet und gestreckt wird, wobei nach jedem Stich die Luppe mittels eines Treibapparates von der Stange entgegen der Walzrichtung abgezogen und vor dem folgenden Stich um 90 Grad um seine Längsachse gedreht wird (siehe z.B. DE-A-3936326).
  • Bekannte Walzverfahren für die Herstellung nahtloser Stahlrohre unterscheiden sich in Längs- und Schrägwalzverfahren. Bei Längswalzverfahren ist im Gegensatz zum Schrägwalzverfahren eine im wesentlichen runde und geschlossene Kaliberform erforderlich, die dem gewünschten Rohrquerschnitt angepaßt sein muß. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Längswalzverfahren mit Innenwerkzeug, wie es unter dem Namen Stopfenwalzverfahren bekannt ist.
  • Stopfenwalzanlagen sind maßgeblich auf Stiefel zurückzuführen. Stiefelwalzwerke bestanden ursprünglich aus Lochschrägwalzanlage, Streckschrägwalzanlage Stiefelscher Stopfenwalzanlage und mindestens einer Glättwalzanlage vor einer nachgeschalteten Reduzierwalzstraße als Fertigstufe. Weil nach den vielen Verfahrensstufen vom Loch- bis zur Reduzierwalzstraße am Rohr ein hoher Temperaturverlust auftrat, wurden in der Regel die Rohre nach dem Glättwalzen noch einmal in einem eigens dafür vorgesehenen Ofen auf Reduzierwalztemperatur nacherwärmt.
  • Die ursprüngliche Stiefel--Stopfenwalzanlage hatte Walzen mit mehreren nebeneinander eingeschnittenen Kalibern. Später wurden einkalibrige Stopfen-Walzanlagen entwickelt, weil die mehrkalibrigen Walzen infolge der Durchbiegungen zu Ungenauigkeiten des Walzproduktes führten.
  • Bei bekannten Stopfenwalzwerken wird ein Hohlblock über einen feststehenden, sich an einer Stange abstützenden Stopfen, vorzugsweise in zwei bis drei Stichen zu einer Luppe ausgewalzt. Nach jedem Stich wird die Luppe gegen die Walzrichtung durch einen Treibapparat von der Stange abgezogen und um 90 Grad gedreht dem nächsten Stich zugeführt. Die Stopfen werden nach jedem Stich gewechselt.
  • Heute werden gewöhnlich Stopfen mit kurzer Arbeitslänge eingesetzt, deren Durchmesser größer als der Innendurchmesser des eingesetzten Hohlblockes ist. Bekannt ist auch eine Arbeitsweise, bei der der Hohlblock im Innendurchmesser größer ist als der erste Stopfendurchmesser ist. Im ersten Fall werden die Hohlblöcke über den Stopfen aufgeweitet, wobei sich günstigere Greifbedingungen der Walzen ergeben. Die Stopfen mit kurzer Arbeitslänge sind wirtschaftlich, und infolge der günstigen Greifbedingungen lassen sich höhere Wanddickenabnahmen erreichen. Der Stopfendurchmesser des zweiten Stiches ist in der Regel etwas größer als der des ersten Stiches, während der dritte Stopfen gleichgroß oder größer als der zweite sein kann.
  • Moderne Rohrwalzverfahren bestehen heute in der Regel aus den Verfahrensschritten Lochwalzen, Hauptstrecken und Fertigstrecken, wobei das Rohr in einer Hitze fertiggewalzt wird. Demgegenüber hat das bekannte Stopfenwalzverfahren erhebliche Nachteile. Diese ergeben sich daraus, daß selbst in einem dritten Stopfenstich die Luppen noch immer in Längsrichtung der Luppe verlaufende Wandverdickungen aufweisen, so daß die Luppen nach dem Stopfenwalzen in einer Glättwalzanlage geglättet werden müssen. Meistens werden zwei Glättwalzanlagen eingesetzt, um die Wandverdickungen zu egalisieren, weil die Walzgeschwindigkeit dieser Anlage sehr niedrig ist. Die Glättwalzanlagen stellen gewöhnlich den Engpaß des Walzwerkes dar. Da infolge der geringen Walzgeschwindigkeiten und während des lang andauernden Walzprozesses die Luppen erheblich an Temperatur verlieren, werden sie meist vor dem Auswalzen in Maß-, Reduzier- oder Streckreduzierwalzstraßen nacherwärmt, so daß das Stopfenwalzwerk gegenüber anderen Walzwerken sehr aufwendig und unwirtschaftlich ist.
  • Es wäre von Vorteil, wenn es gelänge, ein Stopfenwalzverfahren herkömmlicher Art so zu modifizieren, daß auf die Glättwalzanlagen und den Nachwärmofen verzichtet werden kann. Das ist nur dann möglich, wenn es gelingt, bereits in der Stopfenwalzstraße Luppen zu walzen, die nicht die bislang für dieses Verfahren typischen Wandverdickungen aufweisen.
  • Dieses Ziel erreicht die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren, das ausgehend von Stand der Technik nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ist, daß bei mehreren aufeinanderfolgenden Stichen mindestens in einem, vorzugsweise in dem ersten Stich im Bereich des Kalibergrundes durch Veränderung des Anstellmaßes der Walzen eine Wanddicke eingestellt wird, die das Dünnziehen dieses Wandbereiches im darauffolgenden Walzstich im Sinne einer über den Umfang gleichmäßigen Wanddicke der fertiggewalzten Stopfenluppe berücksichtigt. Dem Vorschlag der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der in eine Längswalzanlage eingeführte Hohlblock nach Durchlaufen des ersten Walzgerüstes, d. h. bei Stopfenwalzanlagen nach dem ersten Stich, hinsichtlich seiner Wanddicke bei entsprechend angepaßter Wanddickenabnahme auch im Kalibersprung gegenüber der Hohlblockwanddicke dünner geworden ist, obwohl Bereiche der Kalibersprünge auf der Luppe mit den Walzen nicht in Berührung gekommen sind. Das gleiche Phänomen ist auch im zweiten und in weiteren Stichen zu beobachten, bis die Streckung im jeweiligen Gerüst bzw. Stich einen Wert nahe O erreicht hat.
  • Während in Rohrkontiwalzstraßen mit frei durchlaufender Walzstange durch Einsatz einer größeren Anzahl von Walzgerüsten auf den letzten Gerüstplätzen Walzgerüste mit niedriger Streckung eingesetzt werden können, ist das vorstehend beschriebene Phänomen in Stopfenwalzanlagen, die in nur drei oder sogar weniger Stichen walzen, besonders bedeutend. Infolge der geringen Anzahl von Stichen ist eine relativ hohe Streckung erforderlich; ein Glätten im letzten Stich ist nicht möglich. Setzt man eine normale herkömmliche Kalibrierung eines Stopfenwalzwerkes ein, so müßte eigentlich bereits im ersten Stich im Kalibergrund eine Wanddicke eingestellt werden, die der späteren Fertigwanddicke entspricht. Das hätte zur Folge, daß im zweiten Gerüst bzw. zweiten Stich diese Wand durch den Dünnzieheffekt im Bereich des Walzensprungs dünner gezogen wird, als die Fertigwanddicke erlaubt. D. h., die Luppe würde außerhalb der zulässigen Wanddickentoleranz liegen. Durch die Erfindung wird also vorgeschlagen, daß das Maß des Dünnziehens im Kalibersprung des nachfolgenden Stiches als Zugabe dem Kalibergrund des vorgehenden Gerüstes bzw. Stiches zugeschlagen wird, mit dem Ziel, im Ergebnis ein über den Querschnitt gleichmäßigen Wanddickenverlauf zu erreichen.
  • Gleichzeitig werden vor dem ersten Stich die Walzen durch Auseinanderfahren auf ein Abstandsmaß geöffnet, welches der einzustellenden Wanddicke im Bereich des Kalibergrundes entspricht. Da bei einkalibrigen Stopfenwalzanlagen alle Stiche in ein und derselben Kalibrierung gewalzt werden müssen (anders als bei kontinuierlichen Längswalzverfahren, beispielsweise einer Rohrkontistraße), kann man nämlich beim Stopfenwalzen Variationsmöglichkeiten des Kalibers dadurch erhalten, daß die Walzen bei den verschiedenen Stichen unterschiedlich angestellt werden. Um z. B. im ersten Stich eine Wanddickenzugabe gegen das Dünnziehen der Wand im Walzensprungbereich des zweiten Stiches zu erhalten, können die Walzen vor dem ersten Stich um das Maß dieser Zugabe geöffnet werden. Bei drei Stichen können die Walzen auch vor dem zweiten Stich geöffnet werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Einstellung des Wanddickenverlaufs im nachtfolgenden Stich im Kalibergrund des vorhergehenden Stiches durch entsprechende Gestaltung der den Kalibergrund beschreibenden mathematischen oder empirisch ermittelten Konturkurve. Es wurde festgestellt, daß das Dünnziehen der Wand im Kalibersprung nicht unbedingt über den gesamten freiverformten Bereich mit konstanter Wanddickenabnahme erfolgt, sondern mit unterschiedlicher Wanddickenabnahme, je nachdem, ob man die genaue Mitte des Kalibersprungs betrachtet oder die nebenliegenden Zonen. Eine runde und genau zentrische Kalibrierung würde hier möglicherweise zu ungenauen Wanddicken führen. Die Wanddicke selbst wird im Kalibergrund durch eine entsprechende Auswahl der Stopfendurchmesser vorgegeben. Soll also die Wand im Kalibergrund eine Zugabe erhalten, ist der Stopfendurchmesser dieses Stiches entsprechend zu verkleinern. Dies führt aber zu einer großen Anzahl fein abgestufter Durchmesser mit einer entsprechenden kostspieligen Vorratshaltung von Stopfen.
  • Durch die Vorschläge der Erfindung kann durch geeignete Auswahl der Walzenkalibrierung, des Öffnungsmaßes der Walzen und des Stopfendurchmessers bereits in der Stopfenwalzanlage eine gleichmäßige und innerhalb der zulässigen Toleranzen liegende Wanddicke erzielt werden, die es ermöglicht, nach einem weiteren Verfahrensmerkmal der Erfindung das Rohr unmittelbar nach dem Stopfenwalzverfahren einem Maßwalzwerk, Reduzierwalzwerk oder Streckreduzierwalzwerk zuzuführen. Auf Glättwalzanlagen kann bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vollkommen verzichtet werden, so daß wegen der damit einhergehenden Zeitersparnis auch ein Nachwärmen der Luppen nicht mehr erforderlich ist. Ein Nachwärmofen kann gleichfalls entfallen.
  • Durch den Vorschlag der Erfindung erhält das Stopfenwalzverfahren eine neue Bedeutung und wird konkurrenzfähig zu anderen modernen Walzverfahren.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Herstellen nahtloser Rohre nach dem Stopfenwalzverfahren, bei dem ein Hohlblock über einen feststehenden, sich an einer Stange abstützenden Stopfen in einem Walzgerüst mit geschlossenem Kaliber in mindestens zwei Stichen zu einer Luppe aufgeweitet und gestreckt wird, wobei nach jedem Stich die Luppe mittels eines Treibapparates von der Stange entgegen der Walzrichtung abgezogen und vor dem folgenden Stich um 90 Grad um seine Längsachse gedreht wird, wobei der Stopfen nach jedem Stich gewechselt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei mehreren aufeinanderfolgenden Stichen mindestens in einem, vorzugsweise in dem ersten Stich im Bereich des Kalibergrundes durch Veränderung des Abstandsmaßes der Walzen eine Wanddicke eingestellt wird, die das Dünnziehen dieses Wandbereiches im darauffolgenden Walzstich im Sinne einer über den Umfang gleichmäßigen Wanddicke der fertiggewalzten Stopfenluppe berücksichtigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einstellung der Wanddicke im Kalibergrund durch entsprechende Gestaltung der den Kalibergrund beschreibenden mathematisch oder empirisch ermittelten Konturkurve erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Rohr unmittelbar nach dem Stopfenwalzverfahren maßgewalzt, reduziert oder streckreduziert wird.
EP93250081A 1992-04-16 1993-03-12 Verfahren zum Herstellen nahtloser Rohre nach dem Stopfenwalzverfahren Expired - Lifetime EP0566223B1 (de)

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