EP0787542B1 - Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren und Innenwerkzeug hierzu - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren und Innenwerkzeug hierzu Download PDF

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EP0787542B1
EP0787542B1 EP97250015A EP97250015A EP0787542B1 EP 0787542 B1 EP0787542 B1 EP 0787542B1 EP 97250015 A EP97250015 A EP 97250015A EP 97250015 A EP97250015 A EP 97250015A EP 0787542 B1 EP0787542 B1 EP 0787542B1
Authority
EP
European Patent Office
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rolling
mandrel
block
water
inert gas
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97250015A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0787542A3 (de
EP0787542A2 (de
Inventor
Karl-Heinz Ing. Häusler
Siegfried Dipl.-Ing. Oehme
Werner Dipl.-Ing. Henze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Publication date
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Publication of EP0787542A3 publication Critical patent/EP0787542A3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/04—Cooling or lubricating mandrels during operation

Definitions

  • the invention relates to a method for producing seamless tubes heated solid metal blocks, especially on a Mannesmann cross-rolling mill, as well as an inner tool for this.
  • the cross roll Since the piercing mandrel has to do its work under the influence of the rolling heat it is extremely stressed and has a limited lifespan. The Since the invention of the cross rolling method, the cross roll has been striving for Extend the life of the mandrels to save costs and improve the quality of the to improve rolled pipes. The service life of the rolling mandrel is approaching At the end, the dome may lose its shape, a damaged surface or get welded material. This also means one Deterioration in pipe quality.
  • Tinder leads to an imperfect Welding the tears of the loosened core zone and thus the Further processing of the hollow blocks to form shells and cracks on the Internal pipe surface.
  • DE-PS 34 32 288 contains a device with which both water for internal cooling of the rolling mandrel as well as inert gas through the rolling rod are fed.
  • a similar device describes the older Japanese Patent 61-002446.
  • the water supply and Water drainage lines and the inert gas supply relatively easy to the rotating Rolling rod can be connected because the rolling rods are fixed to the mandrel abutment are connected and the connections after retracting the mandrel abutment finished rolling need not be released.
  • one Cross-rolling mill becomes the rolling rod with mandrel through the rolled hollow block pulled out of this in order to be able to remove the hollow block.
  • a disadvantage of the conventional Quenching is also the fact that the water attack on the hollow block is only from takes place outside and all the heat must be dissipated to the outside. succeed on the other hand, additional internal cooling of the hollow block could also be done by the achieve a finer grain more quickly.
  • the object of the invention is therefore to create a method and an internal tool, that combines all of the above advantages without the disadvantages übemehmen.
  • At least the Water for cooling the rolling mandrel through the mandrel abutment into the Rolling rod takes place during the rolling process by a to load the Watz bar swivel abutment removable from the rolling line in a stationary Position can be determined.
  • the inner tool is designed according to the invention so that for the supply of Inert gas and forwarding to outlet holes on the mandrel abutment facing end of the rolling rod is sealed by sealing rings coaxially around the Rolling rod rotatable sleeve is attached to the end of the rolling rod in the there are radially drilled holes, which on the one hand lead to a Rolling rod provided ring channel that connects to the lines inside the Rolling rod is connected and on the other hand lead to an annular channel on the inside of a releasable gripping around the rolling rod Inert gas supply is provided.
  • the sleeve that grips around the rolling rod in the manner of pliers can be easily released by opening the "pliers" and thereby also allows unhindered handling of the roller rod and the hollow block when stripping.
  • the derivation of the through the mandrel abutment in the rolling rod cooling water also through the mandrel abutment is made through. It is also conceivable that the derivation of the Cooling water supplied through the mandrel abutment through in the roller rod provided radial holes in the area behind the rolling dome. Finally can also be provided that the derivation of the through the mandrel abutment in the Rolled cooling water directed from the roll rod can optionally be switched by the mandrel abutment through or through radial bores provided in the roller rod into the area behind the wadding mandrel. In all cases, the cooling water is supplied through through the mandrel abutment without the additional connections to be loosened with the Roll rod must be connected.
  • the optional switching of the cooling water discharge can be done by moving the reach the cooling water conducting inner tube through which in the Moving end positions closed the corresponding outlet openings or are open.
  • the intensity of the Internal cooling of the hollow block via the amount of the emerging from the rolling rod Control water is provided.
  • the device according to the invention consists of a main elements Rolling rod 1 with the screwed rolling mandrel 2 and Swivel abutment 3.
  • the rolling mandrel 2 is hollow and for effective internal cooling relatively thin-walled. To improve the heat transfer is the Internal surface of the mandrel 4 corrugated.
  • the rolling mandrel 2 has a thread 5 the intermediate piece 6 of the roller rod 1 is screwed on. Because at the screw point no cooling water is allowed to penetrate outside, a sealing ring 8 is in a groove 9 of the intermediate piece 6 inserted. The same is repeated with the Intermediate piece 7 with the sealing ring 50.
  • the sealing rings 8 and 50 can consist of a squeezable metal due to the effects of heat.
  • the intermediate piece 6 is with the intermediate piece 7 through the thread 14 connected.
  • the cooling water is through the pipe 11 in the rolling mandrel 2 passed in, runs outside on the tube 11 back into the annular gap 21 and passes from here through the outlet bores 22 into the annular gap, which is formed between the rolling rod 1 and the hollow block 10.
  • the pipe 11 is prevented by the stop 51 from slipping in the longitudinal direction secured and sealed by the seal 52. From where the Water emerges from the bores 22 of the intermediate piece 7, the Hollow block 10 cooled from the inside. The water leaves the hollow block 10 in Rolling direction.
  • the inert gas passes through the annular gap 23 and the bores 24 and 25 the rolling mandrel 2 and leaves the rolling rod 1 through the outlet bores 27, which are located in the intermediate piece 6.
  • the outlet bores 27 for the inert gas are located closer to the mandrel 2 than the holes 22 for the cooling water.
  • a circumferential bead 28 on the intermediate piece 7 also narrows the annular gap between the roller rod 1 and the hollow block 10 and thus further reduces the risk of water or steam get into the forming zone.
  • the forming zone is through the rollers 43 and the mandrel 2 are formed.
  • the inert gas leaves on the same paths as the cooling water the hollow block 10.
  • FIG. 2 The inflow of cooling water and inert gas into the rolling rod 1 is shown in FIG. 2 shown. This is the place where the loose and in the rolling position Roll rod 1 is supported against the turntable 29 of the pivot abutment 3.
  • the turntable 29 has the conical centering 30 Inlet bore 31, the cooling water in the central bore 19 of the Rolling rod 1 initiated and fed through the tube 11 to the rolling mandrel 2.
  • the water and inert gas connections must be separated from each other locally so that none Water can flow into the inert gas line.
  • the end piece is 18th the rolling rod 1 loosely attached a sleeve 32 which on the end piece 18th can rotate and which is sealed by the sealing rings 33.
  • the sleeve 32 there are radially provided bores 34.
  • the inert gas supply 35 is sealed according to FIG. 2 on the sleeve 32 by the seals 37.
  • the end piece 18 is screwed to the intermediate piece 16 via the thread 17, which in turn is welded to the pipe 15.
  • the inert gas supply 35 is opened together with the swivel abutment 3 when a hollow block is to be pulled off the roller rod.
  • a modified version of the rolling rod-mandrel system according to Fig.4 and Fig.5 is based on the internal cooling of the hollow block 10 with water waived.
  • the water inside the roller rod 1 again returned and emerges at the rear end of the rod. 4 that Water is fed into the rolling mandrel 2 via the pipe 11 and runs through it Tube 13, which envelops tube 11, back to the rod end.
  • the Tube 11 is centered by spacers 12 in intermediate piece 6 and secured against shifting in the longitudinal direction.
  • the tube 13 sealed by means of the sealing rings 45.
  • the intermediate piece 6 is screwed together with the intermediate piece 7 via the thread 14.
  • the Intermediate piece 7 is in turn welded to the tube 15 of the rolling rod 1.
  • the tubes 11 and 13 can be removed by unscrewing the end piece 18 become.
  • the inert gas passes through the annular gap 23 in the front part of the Rolling rod 1 and leaves it through the outlet bores 27a, which in Intermediate piece 7 are arranged.
  • the opposite end of the rolling rod 1 is shown in FIG. 5.
  • the intermediate piece 16 is welded to the pipe 15 and via the thread 17th connected to the end piece 18.
  • the tube 11 extends into the end piece 18th into it and through the central bore 19 enables the water supply.
  • the Water flowing back through the pipe 13 reaches the area of the end piece 18 in the annular gap 44 and is derived via the holes 20.
  • the Turntable 29 with its conical centering 30 is to catch the Return water additionally equipped with the annular space 46, which the water collects and through the holes 47 in a manner not shown on Turntable 29 arranged rotating connection feeds into one Hose connection passes over.
  • a seal 48 seals the rod seat in the turntable 29.
  • connection of the inert gas is carried out in the manner already described.
  • the holes 39 go into the Longitudinal bores 40 over. From here, the inert gas passes through the annular gap 23 passed to the front part of the rolling rod 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus erwärmten massiven Metallblöcken, insbesondere auf einem Mannesmann-Schrägwalzwerk, sowie ein Innenwerkzeug hierzu.
Beim Mannesmann-Schrägwalzverfahren wird ein auf Walzhitze erwärmter, massiver und meist runder Metallblock gelocht und im weiteren Verfahrensverlauf zu einem nahtlosen Rohr abgestreckt. Das Loch entsteht dadurch, daß der Rundblock durch die schräggestellten Walzen vorgetrieben und über einen Walzdorn gedrückt wird. Der Walzdorn hat dabei die Aufgabe, die durch den sogenannten Friemeleffekt der Walzen aufgelockerte Kernzone des Blockes aufzuweiten, etwaige Materialaufreißungen wieder zu verschweißen, die Innenoberfläche des entstandenen Hohlblockes zu glätten und dessen Wanddicke auf das gewünschte Maß zu bringen.
Da der Lochdorn seine Arbeit unter dem Einfluß der Walzhitze zu verrichten hat, wird er aufs Äußerste beansprucht und hat nur eine beschränkte Lebensdauer. Das Bestreben der Schrägwalzer geht seit Erfindung des Schrägwalzverfahrens dahin, die Lebensdauer der Walzdorne zu verlängern, um Kosten zu sparen und die Qualität der gewalzten Rohre zu verbessern. Nähert sich die Standzeit des Walzdornes nämlich ihrem Ende, kann der Walzdom seine Form verlieren, eine beschädigte Oberfläche oder Materialaufschweißungen bekommen. Dies bedeutet gleichzeitig auch eine Verschlechterung der Rohrqualität.
Im Laufe der Zeit wurden viele standzeiterhöhende Maßnahmen vorgeschlagen wie das Ausführen der Walzdornspitzen aus besonders hitzebeständigen Werkstoffen, wie z.B. technischer Keramik, die Beschichtung der Walzdornoberfläche mit Zusatzwerkstoffen, eine gesteuerte Oxidation der Oberfläche, häufiges Auswechseln der Dorne in Verbindung mit Wasserspritz- oder Tauchkühlung, Innenkühlung der Walzdorne mit Wasser durch die Walzstange hindurch, um nur einige Beispiele zu nennen.
Ein zusätzliches Problem beim Schrägwalzen tritt durch die Verzunderung der Innenoberfläche des Hohlblocks auf. Zunder führt zu einem unvollkommenen Verschweißen der Aufreißungen der aufgelockerten Kernzone und damit bei der Weiterverarbeitung der Hohlblöcke zu Schalenbildung und Rissen auf der Rohrinnenoberfläche.
Zur Lösung dieses Problems wurde das Einblasen von Inertgas in den Hohlblock vorgeschlagen. Die DE-PS 34 32 288 enthält eine Vorrichtung, mit der sowohl Wasser zur Innenkühlung des Walzdorns als auch Inertgas durch die Walzstange hindurch zugeführt werden. Eine gleiche Vorrichtung beschreibt die ältere japanische Patentschrift 61-002446. Bei beiden Vorrichtungen konnten die Wasserzu- und Wasserabflußleitungen sowie die Inertgaszuführung relativ einfach an die rotierende Walzstange angeschlossen werden, weil die Walzstangen fest mit dem Dornwiderlager verbunden sind und die Anschlüsse beim Zurückfahren des Dornwiderlagers nach beendetem Walzen nicht gelöst zu werden brauchen. Bei diesen Ausführungen einer Schrägwalzanlage wird die Walzstange mit Walzdorn durch den gewalzten Hohlblock hindurch aus diesem herausgezogen, um den Hohlblock abtransportieren zu können.
Vergleichbare Lösungen ergeben sich auch aus den japanischen Veföffentlichungen 59033010 und 58035005.
Bei bestimmten Werkstoffen, aus denen z.B. Rohre mit hochwertigen Innenoberflächen durch Kaltweiterverarbeitung direkt aus einem Hohlblock hergestellt werden, wie dünnwandige Kupferrohre, verbietet sich das Herausziehen der Walzstange aus dem Hohlblock, weil der auf der Innenoberfläche rutschende Walzdorn Beschädigungen der Innenoberfläche des Hohlblocks hervorrufen kann. Für diese Fälle hat man ein stationäres Dornwiderlager entwickelt, gegen das sich die Walzstange beim Walzen nur lose abstützt. Nach beendetem Walzen wird hierbei das Dornwiderlager lediglich zur Seite bzw. nach oben oder unten weggeschwenkt und der Hohlblock in Walzrichtung von der Walzstange abgezogen. Da er dabei nicht mehr den Walzdorn zu passieren braucht, entfallen die gefürchteten Beschädigungen.
Bei dieser Vorrichtung ist es allerdings bisher nicht gelungen, Wasser- und Inertgasanschlüsse zusammen anzubringen, weil die Walzstange sich nur lose gegen das Dornwiderlager abstützt. Feste Anschlüsse würden sich hier verbieten, weil für das An- und Abkoppeln keine ausreichende Zeit zur Verfügung steht.
Eine Teillösung des Problems wird in der DE-OS 31 23 645 beschrieben. Hier wird durch die Walzstange hindurch Inertgas in den Hohlblock hineingeblasen, jedoch kein Kühlwasser für den Walzdorn zu- und abgeführt. Als Dornwiderlager wird ein Schwenkwiderlager verwendet.
Beim Schrägwalzen von Kupfer tritt noch ein weiteres Problem auf. Da das Schrägwalzen dieses Werkstoffes mit einem relativ schlechten Wirkungsgrad bezogen auf die effektive Walzgeschwindigkeit verläuft und zudem die Walzgeschwindigkeit zur Schonung des Walzgutes niedriger als beim Walzen von Stahl ist, dauert ein Walzzyklus entsprechend lange. Dies bedeutet für den Walzdorn eine lange Verweilzeit im Walzgut mit einer starken Erwärmung. Es konnte beobachtet werden, daß der Walzdorn rotglühend werden kann und dies fast mit seiner gesamten Masse. Dies bedeutet eine wesentliche Verkürzung der Lebensdauer in Verbindung mit Qualitätsproblemen für das Walzgut.
Eine wesentliche Steigerung der Lebensdauer läßt sich insbesondere beim Schrägwalzen von Kupfer durch eine Innenkühlung des Walzdorns mit Wasser erreichen. Gleichzeitig kann aber auf das Einblasen von Inertgas nicht verzichtet werden, ebensowenig auf ein wegschwenkbares Dornwiderlager, d.h. ein Abziehen des gewalzten Hohlblocks von der stationären Dornstange.
Zu berücksichtigen ist beim Schrägwalzen von Kupfer noch eine weitere Qualitätsanforderung. Für eine gute Kaltweiterverarbeitungsfähigkeit des Kupfers ist ein feines Korn vorteilhaft. So wird einmal durch die Normen eine bestimmte feine Korngröße vorgeschrieben, zum anderen erhöht ein feines Korngefüge die Streckfähigkeit des Materials zur Herstellung eines dünnwandigen Fertigrohrs, bevor ein Zwischenglühvorgang eingeschaltet werden muß. Man ist deshalb bemüht, das Walzmaterial nach der Warmumformung unverzüglich abzuschrecken, um ein anschließendes Kornwachstum nach Möglichkeit einzuschränken. Dazu wird der Hohlblock hinter der Walzzone so schnell wie möglich durch Wasserbrausen abgekühlt oder direkt in ein Wasserbecken eingeführt, um das Material abzuschrecken. Dies kann aber erst in einem gewissen Abstand hinter der Walzzone erfolgen, weil das Material unter den Walzen noch Walztemperatur haben muß, das heißt, daß bis zum Abschrecken noch wertvolle Zeit verloren geht. Nachteilig beim herkömmlichen Abschrecken ist auch die Tatsache, daß der Wasserangriff auf den Hohlblock nur von außen erfolgt und die gesamte Wärme nach außen abgeführt werden muß. Gelänge dagegen auch eine zusätzliche Innenkühlung des Hohlblocks, ließe sich durch die schnellere Abschreckwirkung ein noch feineres Korn erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren und ein Innenwerkzeug zu schaffen, das oder die alle die vorgenannten Vorteile in sich vereinigt, ohne die Nachteile zu übemehmen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus erwärmten massiven Metallblöcken, insbesondere auf einem Mannesmann-Schrägwalzwerk, bei dem der Block durch die schräggestellten Walzen vorgetrieben und über ein Innenwerkzeug gedrückt wird, das aus einem innengekühlten Walzdorn besteht, der lösbar an einer Walzstange befestigt ist, durch die sowohl Wasser zum Kühlen des Walzdornes als auch Inertgas zur Einleitung in den entstehenden Hohlblock hindurchleitbar ist, wobei sich die Walzstange während des Walzens mit ihrem dem Walzdorn abgewandten Ende gegen ein Dornwiderlager abstützt,
wobei
das Wasser zum Kühlen des Walzdorns rückgeführt und an einer nahestmöglichen Position hinter der Umformzone der Walzen zum Abschrecken der Hohlblockinnenseite in den Zwischenraum zwischen Walzstange und Hohlblockinnenseite geleitet wird, gleichzeitig die Umformzone um den Walzdorn herum zur Verhinderung der Oxidation der Hohlblockinnenoberfläche unter Inertgas gesetzt wird, wobei das Inertgas als Sperre gegen Eindringen von Wasser in die Umformzone zwischen Dom und Hohlblock wirkt und der Hohlblock unmittelbar nach dem Walzen in Walzrichtung von der Stange abgezogen wird.
Durch die Zusammenfassung dieser Verfahrensschritte in der erfindungsgemäßen Weise lassen sich sowohl die Standzeit der Walzdorne wie auch die Qualität des Rohres wesentlich verbessern. Während durch die Einleitung des Inertgases die schädliche Oxidation im Inneren des Hohlblockes sicher unterdrückt und gleichzeitig das Eindringen von Wasser verhindert wird, kühlt das Wasser den Walzdorn in herkömmlicher Weise zur Erhöhung der Standzeit. Beide Maßnahmen werden verbunden mit der Möglichkeit des Abziehens des Hohlblockes vom Dorn in Walzrichtung, d.h. über die Walzstange, sodaß Beschädigungen der Hohlblockinnenfläche durch den Dorn verhindert werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt mindestens die Zufuhr des Wassers für die Kühlung des Walzdornes durch das Dornwiderlager hindurch in die Walzstange erfolgt, die während des Walzvorganges durch ein zum Laden der Watzstange aus der Walzlinie entfembares Schwenkwiderlager in einer stationären Position festlegbar ist.
Erstmals ist es damit gelungen, die Zufuhr des Kühlwassers durch eine auswechselbaren Walzstange zu ermöglichen, indem die Walzstange während des Walzens gegen ein zum Laden wegschwenkbares Dornwiderlager gedrückt ist und keine festen Wasseranschlüsse das Abstreifen der Hohlblöcke und das Laden der Walzstange und deren Auswechseln behindern.
Das Innenwerkzeug ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß zur Zufuhr des Inertgases und Weiterleitung zu Auslaßbohrungen am dem Dornwiderlager zugekehrten Walzstangenende eine durch Dichtungsringe abgedichtete koaxial um die Walzstange drehbare Hülse auf dem Endstück der Walzstange angebracht ist, in der sich radial angebrachte Bohrungen befinden, die einerseits zu einem in der Walzstange vorgesehenen Ringkanal, der mit den Leitungen im Inneren der Walzstange in Verbindung steht und andererseits zu einem Ringkanal führen, der auf der Innenseite einer die Walzstange zangenartig umgreifenden lösbaren Inertgaszuführung vorgesehen ist. Die die Walzstange zangenartig umgreifende Hülse läßt sich durch Öffnen der "Zange" leicht lösen und erlaubt dadurch ebenfalls ein ungehindertes Handling der Walzstange und des Hohlblockes beim Abstreifen.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Ableitung des durch das Dornwiderlager in die Walzstange geleiteten Kühlwassers ebenfalls durch das Dornwiderlager hindurch erfolgt. Es ist auch denkbar, daß die die Ableitung des durch das Dornwiderlager zugeführten Kühlwassers durch in der Walzstange vorgesehene Radialbohrungen in den Bereich hinter dem Walzdom erfolgt. Schließlich kann auch vorgesehen sein, daß die Ableitung des durch das Dornwiderlager in die Walzstange geleiteten Kühlwassers wahlweise umschaltbar durch das Dornwiderlager hindurch oder durch in der Walzstange vorgesehene Radialbohrungen in den Bereich hinter dem Watzdorn erfolgt. In allen Fällen erfolgt die Zufuhr des Kühlwassers durch das Dornwiderlager hindurch, ohne das zusätzliche zu lösende Anschlüsse mit der Walzstange verbunden werden müssen.
Das wahlweise Umschalten der Kühtwasserabfuhr läßt sich durch Verschieben des das Kühlwasser leitenden Innenrohres erreichen, durch das in den Verschiebeendstellungen die entsprechenden Auslaßöffnungen verschlossen oder geöffnet sind.
Günstigerweise läßt sich nach einem anderen Merkmal der Erfindung die Intensität der Innenkühlung des Hohlblocks über die Menge des aus der Walzstange austretenden Wassers steuern.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Dorninnenoberfläche für besseren Wärmeübergang gewellt ist
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Figur 1:
das vordere Walzstangenende mit Walzdorn sowie Inertgas- und Wasseraustritt hinter dem Walzdorn,
Figur 2:
das hintere Walzstangenende mit Wassereintritt und Inertgasanschluß als Fortsetzung zu Fig. 1,
Figur 3:
einen Querschnitt durch die Walzstange und Anschlußzange für die Inertgaszuführung,
Figur 4:
das vorderes Walzstangenende mit Walzdorn, Inertgasaustritt und innerem Wasserumlauf,
Figur 5:
das hintere Stangenende mit Wasserein- und Austritt und Inertgasanschluß als Fortsetzung zu Fig. 4 und
Figur 6:
eine Alternative mit verschließbarem Wasserausfluß.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in den Hauptelementen aus einer Walzstange 1 mit dem aufgeschraubten Walzdorn 2 und dem Schwenkwiderlager 3.
Gemäß Fig. 1 ist der Walzdorn 2 für eine effektive Innenkühlung hohl und relativ dünnwandig ausgebildet. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist die Dorninnenoberfläche 4 gewellt. Der Walzdorn 2 ist mit einem Gewinde 5 auf das Zwischenstück 6 der Walzstange 1 aufgeschraubt. Da an der Schraubstelle kein Kühlwasser nach außen dringen darf, wird ein Dichtungsring 8 in eine Nut 9 des Zwischenstücks 6 eingelegt. Das gleiche wiederholt sich beim Zwischenstück 7 mit dem Dichtungsring 50. Die Dichtungsringe 8 und 50 können wegen der Hitzeeinwirkung aus einem quetschbaren Metall bestehen. Das Zwischenstück 6 ist mit dem Zwischenstück 7 durch das Gewinde 14 verbunden. Das Kühlwasser wird durch das Rohr 11 in den Walzdorn 2 hineingeleitet, läuft außen am Rohr 11 zurück in den Ringspalt 21 hinein und gelangt von hier aus weiter durch die Austrittsbohrungen 22 in den Ringspalt, der zwischen der Walzstange 1 und dem Hohlblock 10 gebildet wird. Das Rohr 11 wird durch den Anschlag 51 gegen ein Verrutschen in Längsrichtung gesichert und durch die Dichtung 52 abgedichtet. Von der Stelle ab, an der das Wasser aus den Bohrungen 22 des Zwischenstücks 7 austritt, wird der Hohlblock 10 von innen gekühlt. Das Wasser verläßt den Hohlblock 10 in Walzrichtung.
Das Inertgas gelangt durch den Ringspalt 23 und die Bohrungen 24 und 25 vor den Walzdorn 2 und verläßt die Walzstange 1 durch die Austrittsbohrungen 27, die sich im Zwischenstück 6 befinden. Um den Übergang des Inertgases vom Zwischenstück 7 in das Zwischenstück 6 zu gewährleisten, ist zwischen beiden ein Ringkanal 26 angeordnet. Die Austrittsbohrungen 27 für das Inertgas liegen näher am Walzdorn 2 als die Bohrungen 22 für das Kühlwasser. Durch den Überdruck des Inertgases wird erreicht, daß das Kühlwasser nicht in die Umformzone des Hohlblocks 10 eindringen kann. Ein umlaufender Wulst 28 auf dem Zwischenstück 7 verengt zudem den Ringspalt zwischen der Walzstange 1 und dem Hohlblock 10 und vermindert somit die Gefahr weiter, daß Wasser oder Wasserdampf in die Umformzone gelangen. Die Umformzone wird durch die Walzen 43 und den Walzdorn 2 gebildet. Das Inertgas verläßt auf dem gleichen Wege wie das Kühlwasser den Hohlblock 10.
Der Zulauf von Kühlwasser und Inertgas in die Walzstange 1 wird in der Fig. 2 dargestellt. Dies ist die Stelle, an der sich die lose und in Walzposition liegende Walzstange 1 gegen den Drehteller 29 des Schwenkwiderlagers 3 abstützt. Der Drehteller 29 besitzt dazu die konische Zentrierung 30. Durch die Zulaufbohrung 31 wird das Kühlwasser in die Zentralbohrung 19 der Walzstange 1 eingeleitet und durch das Rohr 11 dem Walzdorn 2 zugeführt. Wasser- und Inertgasanschluß sind örtlich voneinander zu trennen, damit kein Wasser in die Inertgasleitung hineinfließen kann. Dazu ist auf dem Endstück 18 der Walzstange 1 lose eine Hülse 32 angebracht, die auf dem Endstück 18 rotieren kann und die durch die Dichtungsringe 33 abgedichtet ist. In der Hülse 32 befinden sich radial angebrachte Bohrungen 34.
Um das Inertgas in die Walzstange 1 hieinzuführen, wird - wie in der Figur 3 dargestellt - eine sich öffnende und schließende zangenartige Inertgaszuführung 35 auf die Hülse 32 gedrückt, wobei das Inertgas durch den Ringkanal 36 und die Bohrungen 34 in den Ringkanal 38 gelangt. Von hier aus strömt das Gas über mehrere radial angebrachte Bohrungen 39 und wird durch den Ringspalt 44 in den vorderen Teil der Walzstange 1 transportiert. Die Vorrichtung wird über den Schlauchanschluß 49 mit Inertgas versorgt.
Die Inertgaszuführung 35 wird gemäß Fig. 2 auf der Hülse 32 durch die Dichtungen 37 abgedichtet. Das Endstück 18 wird über das Gewinde 17 mit dem Zwischenstück 16 verschraubt, das wiederum an das Rohr 15 angeschweißt ist.
Die Inertgaszuführung 35 wird zusammen mit dem Schwenkwiderlager 3 geöffnet, wenn ein Hohlblock von der Walzstange abgezogen werden soll.
In einer abgeänderten Ausführung des Systems Walzstange-Walzdorn gemäß Fig.4 und Fig.5 wird auf die Innenkühlung des Hohlblocks 10 mit Wasser verzichtet. Dazu wird das Wasser innerhalb der Walzstange 1 wieder zurückgeführt und tritt am hinteren Stangenende aus. Gemäß Fig. 4 wird das Wasser über das Rohr 11 in den Walzdorn 2 hineingeführt und läuft durch das Rohr 13, welches das Rohr 11 umhüllt, wieder zum Stangenende zurück. Das Rohr 11 wird durch die Abstandshalter 12 im Zwischenstück 6 zentriert und gegen ein Verschieben in Längsrichtung gesichert. Im Zwischenstück 7 wird das Rohr 13 mittels der Dichtungsringe 45 abgedichtet. Das Zwischenstück 6 ist mit dem Zwischenstück 7 über das Gewinde 14 zusammengeschraubt. Das Zwischenstück 7 wiederum ist mit dem Rohr 15 der Walzstange 1 verschweißt. Die Rohre 11 und 13 können durch Abschrauben des Endstücks 18 ausgebaut werden.
Das Inertgas gelangt durch den Ringspalt 23 in den vorderen Teil der Walzstange 1 und verläßt diese durch die Austrittsbohrungen 27a, die im Zwischenstück 7 angeordnet sind.
Das gegenseitige Ende der Walzstange 1 wird in der Fig. 5 dargestellt. Hier ist das Zwischenstück 16 mit dem Rohr 15 verschweißt und über das Gewinde 17 mit dem Endstück 18 verbunden. Das Rohr 11 reicht bis in das Endstück 18 hinein und ermöglicht durch die Zentralbohrung 19 den Wasserzulauf. Das durch das Rohr 13 zurückfließende Wasser gelangt im Bereich des Endstücks 18 in den Ringspalt 44 und wird über die Bohrungen 20 abgeleitet. Der Drehteller 29 mit seiner konischen Zentrierung 30 ist zum Auffangen des Rücklaufwassers zusätzlich mit dem Ringraum 46 ausgerüstet, der das Wasser sammelt und durch die Bohrungen 47 in nicht dargestellter Weise einer am Drehteller 29 angeordneten Drehverbindung zuführt, die in einen Schlauchanschluß übergeht. Es bleibt der Vollständigkeit halber zu erwähnen, daß auch das zulaufende Wasser mittels Schlauchanschluß und Drehverbindung an den Drehteller 29 angeschlossen ist. Eine Dichtung 48 dichtet den Stangensitz im Drehteller 29 ab.
Der Anschluß des Inertgases wird in bereits beschriebener Weise durchgeführt. Infolge des zusätzlichen Rohres 13 gehen jedoch die Bohrungen 39 in die Längsbohrungen 40 über. Von hier aus wird das Inertgas durch den Ringspalt 23 zum vorderen Teil der Walzstange 1 geleitet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist es gemäß Fig. 6 möglich, das Austreten des Kühlwassers aus der Walzstange 1 zeitweilig abzuschalten, so daß nur bestimmte Längenabschnitte des Hohlblocks von innen gekühlt werden. Dazu ist das Rohr 13 in Längsrichtung verschiebbar. In der vorgeschobenen Stellung - gezeichnet in der oberen Hälfte der Fig. 6 sind die Bohrungen 22 verdeckt. Somit fließt das Kühlwasser durch den Ringspalt 21 und im weiteren Verlauf zwischen der Außenwand des Rohres 11 und der Innenwand des Rohres 13 zum hinteren Teil der Walzstange 1 zurück. In vorgeschobener Stellung - wie im unteren Teil der Fig. 6 gezeichnet - werden die Bohrungen 22 freigegeben und das Wasser kann nun durch diese Bohrungen aus der Walzstange 1 herausfließen. Damit es nicht weiterhin zwischen Rohr 11 und Rohr 13 abfließt, wird (zeichnerisch nicht dargestellt) am hinteren Ende der Walzstange der Abfluß durch ein Schaltventil geschlossen. Es ist aber auch möglich, durch gezieltes Drosseln des rückfließenden Wasserstroms das Verhältnis der Mengen des aus der Walzstange austretenden und innerhalb der Walzstange zurückfließenden Wassers zu steuern. Dadurch kann Einfluß auf die Intensität der Innenkühlung des Hohlblocks genommen werden.
Legende
1
Walzstange
2
Walzdorn
3
schwenkbares Dornwiderlager
4
gewellte Dorninnenoberfläche
5
Gewinde
6
Zwischenstück
7
Zwischenstück
8
Dichtungsring
9
Nut
10
Hohlblock
11
Innenrohr
12
Abstandshalter
13
Rohr
14
Gewinde
15
Rohr
16
Zwischenstück
17
Gewinde
18
Endstück
19
Zentralbohrung
20
Bohrungen
21
Ringspalt
22
Austrittsbohrungen
23
Ringspalt
24
Bohrungen
25
Bohrungen
26
Ringkanal
27
Austrittsbohrungen
27a
Austrittsbohrungen
28
Wulst
29
Drehteller
30
Zentrierung
31
Zulaufbohrung
32
Hülse
33
Dichtungsringe
34
Bohrungen
35
Inertgaszuführung
36
Ringkanal
37
Dichtungen
38
Ringkanal
39
Bohrungen
40
Längsbohrungen
43
Walze
44
Ringspalt
45
Dichtungsringe
46
Ringraum
47
Bohrungen
48
Dichtung
49
Schlauchanschluß
50
Dichtungsring
51
Anschlag
52
Dichtung

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus erwärmten massiven Metallblöcken, insbesondere auf einem Mannesmann-Schrägwalzwerk, bei dem der Block durch die schräggestellten Walzen (43) vorgetrieben und über ein Innenwerkzeug gedrückt wird, das aus einem innengekühlten Walzdorn (2) besteht, der lösbar an einer Walzstange (1) befestigt ist, durch die sowohl Wasser zum Kühlen des Walzdornes (2) als auch Inertgas zur Einleitung in den entstehenden Hohlblock (10) hindurchleitbar ist, wobei sich die Walzstange (1) während des Walzens mit ihrem dem Walzdorn (2) abgewandten Ende gegen ein Dornwiderlager (3) abstützt,
    wobei
    das Wasser zum Kühlen des Walzdorns (2) rückgeführt und an einer nahestmöglichen Position hinter der Umformzone der Walzen (43) zum Abschrecken der Hohlblockinnenseite in den Zwischenraum zwischen Walzstange (1) und Hohlblockinnenseite geleitet wird, gleichzeitig die Umformzone um den Walzdorn (2) herum zur Verhinderung der Oxidation der Hohlblockinnenoberfläche unter Inertgas gesetzt wird, wobei das Inertgas als Sperre gegen Eindringen von Wasser in die Umformzone zwischen Dorn (2) und Hohlblock (10) wirkt und der Hohlblock (10) unmittelbar nach dem Walzen in Walzrichtung von der Stange (1) abgezogen wird.
  2. Innenwerkzeug zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus erwärmten massiven Metallblöcken, insbesondere auf einem Mannesmann-Schrägwalzwerk, nach Anspruch 1, bestehend aus einem innengekühlten Walzdorn, (2) der lösbar an einer Walzstange (1) befestigt ist, durch die sowohl Wasser zum Kühlen des Walzdornes (2) als auch Inertgas zur Einleitung in das innere des entstehenden Hohlblock (10) hindurchleitbar ist, wobei die Walzstange (1) mit ihrem dem Walzdorn (2) abgewandten Ende gegen ein Dornwiderlager (3) abgestützt ist,
    wobei
    mindestens die Zufuhr des Wassers für die Kühlung des Walzdornes (2) durch das Dornwiderlager (3) hindurch in die Watzstange (1) erfolgt, die während des Walzvorganges durch ein zum Laden der Watzstange (1) aus der Walzlinie entfernbares Schwenkwiderlager (3) in einer stationären Position festlegbar ist, zur Zufuhr des Inertgases und Weiterleitung zu Austaßbohrungen (27) am vorderen Ende der Walzstange (1) eine durch Dichtungsringe (33) abgedichtete koaxial um die Walzstange (1) drehbare Hülse (32) auf dem Endstück (18) der Walzstange (1) angebracht ist, in der sich radial angebrachte Bohrungen (34) befinden, die einerseits zu einem in der Walzstange (1) vorgesehenen Ringkanal (38) führen, der über die Bohrungen (39) mit dem Ringspalt (44) im Inneren der Walzstange (1) in Verbindung steht und andererseits zu einem Ringkanal (36) führen, der auf der Innenseite einer die Walzstange (1) zangenartig umgreifenden lösbaren Inertgaszuführung (35) vorgesehen ist und die Ableitung des durch das Dornwiderlager (3) zugeführten Kühlwassers durch in der Walzstange (1) vorgesehene Radialbohrungen (Austrittsbohrungen 22) in den Bereich hinter dem Walzdorn (2) erfolgt.
  3. Innenwerkzeug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung des durch das Dornwiderlager (3) in die Walzstange (1) geleiteten Kühlwassers ebenfalls durch das Dornwiderlager (3) hindurch erfolgt.
  4. Innenwerkzeug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung des durch das Dornwiderlager (3) in die Walzstange (1) geleiteten Kühlwassers wahlweise umschaltbar durch das Dornwiderlager (3) hindurch oder durch in der Walzstange (1) vorgesehene Radialbohrungen (Austrittsbohrungen 22) in den Bereich hinter dem Walzdorn (2) erfolgt.
  5. Innenwerkzeug nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten der Kühlwasserabführung das das Kühlwasser leitende Innenrohr (13) verschiebbar ist und in den Verschiebeendstellungen die entsprechenden Austrittsbohrungen (22) durch das Innenrohr (13) verschlossen oder geöffnet sind.
  6. Innenwerkzeug nach Anspruch 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet dass die Intensität der Innenkühlung des Hohlblocks (10 )über die Menge des aus der Walzstange (1) austretenden Wassers steuerbar ist.
  7. Innenwerkzeug nach Anspruch 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet dass die Dorninnenoberfläche (4) für besseren Wärmeübergang gewellt ist
  8. Innenwerkzeug nach Anspruch einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass der mit Inertgas füllbare Raum zwischen Walzdorn (2) und Hohlblock (10) durch einen radial nach außen gewölbten ringförmigen Wulst (28) der Walzstange (1) weitgehend abgedichtbar ist.
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