EP0787542B1 - Method of manufacturing seamless pipes and mandrel therefor - Google Patents
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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
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Classifications
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- 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.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.
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.In the Mannesmann cross-rolling process, a solid one is heated to rolling heat and usually perforated round metal block and into one in the further course of the process seamless tube ironed. The hole is created by the round block through the inclined rollers are driven and pressed over a rolling mandrel. The The purpose of the rolling mandrel is the so-called Friemel effect of the rollers to widen the loosened core zone of the block, any material tearing open to weld again, the inner surface of the hollow block created smooth and bring its wall thickness to the desired level.
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.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.
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.Over the years, many measures to increase tool life have been proposed, such as the execution of the mandrel tips from particularly heat-resistant materials, such as e.g. technical ceramics, the coating of the rolling mandrel surface with Filler materials, controlled oxidation of the surface, frequent replacement the mandrels in connection with water spray or immersion cooling, internal cooling of the Rolling mandrels with water through the rolling rod, to name just a few examples call.
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.An additional problem with cross rolling occurs due to the scaling of the Inner surface of the hollow block. 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.
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.To solve this problem, the injection of inert gas into the hollow block proposed. 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. In both devices, 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. In these versions, 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.
Vergleichbare Lösungen ergeben sich auch aus den japanischen Veföffentlichungen 59033010 und 58035005. Comparable solutions also result from the Japanese publications 59033010 and 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.For certain materials, e.g. Pipes with high quality Internal surfaces through cold processing directly from a hollow block manufactured, like thin-walled copper pipes, is forbidden Pull the roller rod out of the hollow block because of the on the Internal surface of sliding mandrel damage to the inner surface of the hollow block can cause. For these cases you have a stationary one Mandrel abutment developed against which the rolling rod only turns during rolling loosely supported. After rolling is finished, the mandrel abutment just swung to the side or up or down and the Hollow block pulled off the rolling rod in the rolling direction. Since he is not the more feared that it has to pass through the rolling mandrel Damage.
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.This device has so far not been able to water and Attach the inert gas connections together because the roller rod is only loose supports against the mandrel abutment. Fixed connections would be here prohibit because there is not enough time to connect and disconnect Available.
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.A partial solution to the problem is described in DE-OS 31 23 645. Here inert gas is blown into the hollow block through the rolling rod, however, no cooling water for the rolling mandrel is supplied and removed. As A swivel abutment is used for the mandrel abutment.
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. Another problem occurs when cross-rolling copper. Since that Cross rolling of this material with a relatively poor efficiency based on the effective rolling speed and also the Rolling speed to protect the rolling stock is lower than when rolling of steel, a rolling cycle takes a correspondingly long time. This means for the Rolling mandrel a long dwell time in the rolling stock with strong heating. It could be observed that the rolling mandrel can become red-hot and almost all of its mass. This means an essential one Shortening the lifespan in connection with quality problems for the Rolling.
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.A significant increase in the service life can be seen in particular in the Cross rolling of copper by cooling the mandrel internally with water to reach. At the same time, however, the injection of inert gas cannot be dispensed with just as little on a swiveling mandrel abutment, i.e. a peeling of the rolled hollow block from the stationary mandrel bar.
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.There is another one to consider when cross-rolling copper Quality requirement. For a good cold processing ability of the copper is a fine grain advantageous. So the norms make a certain fine one Grain size prescribed, on the other hand, a fine grain structure increases Stretchability of the material to produce a thin-walled finished pipe before an intermediate annealing process must be switched on. One tries therefore that Rolled stock immediately after hot forming to quench a restrict subsequent grain growth if possible. For this the Hollow block behind the rolling zone cooled down as quickly as possible by water showers or inserted directly into a pool of water to quench the material. This can only be done at a certain distance behind the rolling zone, because that Material under the rollers must still have the rolling temperature, that is, up to Deterring valuable time is lost. 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.
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.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.
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.This object is achieved with a process for the production of seamless tubes from heated solid metal blocks, in particular on a Mannesmann cross-rolling mill, in which the block is driven through the inclined rolls and pressed via an internal tool, which consists of an internally cooled rolling mandrel, which is releasable a rolling rod is fastened, through which both water for cooling the rolling mandrel and inert gas for introduction into the resulting hollow block can be passed, the rolling rod being supported against a mandrel abutment during rolling with its end facing away from the rolling mandrel,
in which
the water is cooled to cool the mandrel and is conducted at a position as close as possible behind the forming zone of the rolls to quench the hollow block inside into the space between the rolling rod and the hollow block inside, at the same time the forming zone around the rolling mandrel is placed under inert gas to prevent oxidation of the hollow block surface, whereby the inert gas acts as a barrier against the ingress of water into the forming zone between the dome and the hollow block and the hollow block is withdrawn from the rod in the rolling direction immediately after the rolling.
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.By combining these process steps in the invention Both the service life of the rolling mandrels and the quality of the Improve pipe significantly. While by introducing the inert gas the harmful oxidation inside the hollow block safely suppressed and at the same time the penetration of water is prevented, the water cools the rolling mandrel in conventional way to increase the service life. Both measures will combined with the possibility of removing the hollow block from the mandrel in Rolling direction, i.e. over the roller rod so that damage to the Hollow block inner surface can be prevented by the mandrel.
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.According to a development of the method, 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.
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.For the first time, it has been possible to supply the cooling water through a interchangeable roll bar to allow by the roll bar during the Rolling is pressed against a pivotable abutment abutment for loading and no fixed water connections stripping the hollow blocks and loading the Obstacle to the rolling rod and its replacement.
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.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.
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.In further embodiments of the invention it is proposed that 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.
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.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.
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.Conveniently, according to another feature of the invention, the intensity of the Internal cooling of the hollow block via the amount of the emerging from the rolling rod Control water.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Dorninnenoberfläche für besseren Wärmeübergang gewellt ist It has proven to be advantageous if the inner surface of the mandrel is better Heat transfer is corrugated
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.
- Figure 1:
- the front end of the rod with a mandrel and inert gas and water outlet behind the mandrel,
- Figure 2:
- the rear roll rod end with water inlet and inert gas connection as a continuation to Fig. 1,
- Figure 3:
- a cross section through the roller rod and connecting pliers for the inert gas supply,
- Figure 4:
- the front end of the rod with a mandrel, inert gas outlet and internal water circulation,
- Figure 5:
- the rear rod end with water inlet and outlet and inert gas connection as a continuation to Fig. 4 and
- Figure 6:
- an alternative with closable water outflow.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in den Hauptelementen aus einer
Walzstange 1 mit dem aufgeschraubten Walzdorn 2 und dem
Schwenkwiderlager 3.The device according to the invention consists of a main
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. 1, the rolling
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.The inert gas passes through the
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.The inflow of cooling water and inert gas into the rolling
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. In order to introduce the inert gas into the rolling
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.The
The
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.In a modified version of the rolling rod-mandrel system according to
Fig.4 and Fig.5 is based on the internal cooling of the
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.The inert gas passes through the
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.The opposite end of the rolling
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.The connection of the inert gas is carried out in the manner already described.
As a result of the
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. In a further embodiment of the device it is possible according to FIG.
temporarily switching off the cooling water from the rolling
- 11
- Walzstangerolling bar
- 22
- Walzdornrolling mandrel
- 33
- schwenkbares Dornwiderlagerswiveling mandrel abutment
- 44
- gewellte Dorninnenoberflächecorrugated mandrel surface
- 55
- Gewindethread
- 66
- Zwischenstückconnecting piece
- 77
- Zwischenstückconnecting piece
- 88th
- Dichtungsringsealing ring
- 99
- Nutgroove
- 1010
- Hohlblockhollow block
- 1111
- Innenrohrinner tube
- 1212
- Abstandshalterspacer
- 1313
- Rohrpipe
- 1414
- Gewindethread
- 1515
- Rohrpipe
- 1616
- Zwischenstückconnecting piece
- 1717
- Gewindethread
- 1818
- Endstücktail
- 1919
- Zentralbohrungcentral bore
- 2020
- Bohrungendrilling
- 2121
- Ringspaltannular gap
- 2222
- Austrittsbohrungenexit holes
- 2323
- Ringspaltannular gap
- 2424
- Bohrungendrilling
- 2525
- Bohrungendrilling
- 2626
- Ringkanalannular channel
- 2727
- Austrittsbohrungenexit holes
- 27a27a
- Austrittsbohrungenexit holes
- 2828
- Wulstbead
- 2929
- Drehtellerturntable
- 3030
- Zentrierungcentering
- 3131
- Zulaufbohrunginlet bore
- 3232
- Hülse shell
- 3333
- Dichtungsringeseals
- 3434
- Bohrungendrilling
- 3535
- Inertgaszuführunginert gas
- 3636
- Ringkanalannular channel
- 3737
- Dichtungenseals
- 3838
- Ringkanalannular channel
- 3939
- Bohrungendrilling
- 4040
- Längsbohrungenlongitudinal bores
- 4343
- Walzeroller
- 4444
- Ringspaltannular gap
- 4545
- Dichtungsringeseals
- 4646
- Ringraumannulus
- 4747
- Bohrungendrilling
- 4848
- Dichtungpoetry
- 4949
- Schlauchanschlußhose connection
- 5050
- Dichtungsringsealing ring
- 5151
- Anschlagattack
- 5252
- Dichtungpoetry
Claims (8)
- Process for the production of seamless tubes from heated solid metal blocks, in particular on a Mannesmann oblique-rolling mill, in which the block moves though the oblique rolls (43) and is expanded by an internal tool consisting of an internally cooled rolling mandrel (2) which is detachably fixed on a rolling bar (1), through which both water for cooling the rolling mandrel (2) and also inert gas for introduction into the hollow block (10) being produced can be passed, the said rolling bar (1) being supported at its end facing away from the rolling mandrel (2) against a mandrel thrust-block (3),
such that
the water for cooling the rolling mandrel (2) is recycled and passes into the space between the rolling bar (1) and the inside of the hollow block at a position as near as possible behind the deformation zone of the rolls (43) in order to quench the inside of the hollow block, and at the same time the deformation zone around the rolling mandrel (2) is kept under inert gas in order to prevent oxidation of the inside surface of the hollow block, the inert gas also acting to prevent the penetration of water into the deformation zone between the mandrel (2) and the hollow block (10), and the hollow block (10) being drawn though by the bar (1) in the rolling direction immediately after rolling. - Internal tool for the production of seamless tubes from heated solid metal blocks, in particular on a Mannesmann oblique-rolling mill, according to Claim 1, consisting of an internally cooled rolling mandrel (2) which is detachably fixed on a rolling bar (1) through which both water for cooling the rolling mandrel (2) and also inert gas for introduction into the inside of the hollow block (10) being produced can be passed, the said rolling bar (1) being supported at its end facing away from the rolling mandrel (2) against a mandrel thrust-block (3),
such that
at least the feed of water for cooling the rolling mandrel (2) takes place through the mandrel thrust-block (3) into the rolling bar (1), which during the rolling process can be fixed in a stationary position by a swivelling thrust-block (3) that can be detached from the rolling line for loading the rolling bar (1), and for the inert gas feed and its further passage to outlet holes (27) at the front end of the rolling bar (1) a sleeve (32) that can be rotated coaxially around the rolling bar (1) and is sealed by sealing rings (33) is attached to the end-piece (18) of the rolling bar (1), in which there are radial holes (34) which on the one hand lead into an annular channel (38) provided in the rolling bar (1) which communicates with an annular gap (44) on the inside of the rolling bar (1) via the holes (39), and on the other hand lead to an annular channel (36) which is provided on the inside of an inert gas feed element (35) that surrounds the rolling bar (1) in the manner of a clamp but can be released therefrom, and the cooling water passed through the mandrel thrust-block (3) drains out through radial holes (outlet holes 22) provided in the area behind the rolling mandrel (2). - Internal tool according to Claim 2,
characterised in that
the cooling water passing through the mandrel thrust-block (3) into the rolling bar (1) also drains away though the mandrel thrust-block (3). - Internal tool according to Claim 2,
characterised in that
the draining of the cooling water passing through the mandrel thrust-block (3) into the rolling bar (1) can optionally be directed though the mandrel thrust-block (3) or through the radial holes (outlet holes 22) provided in the rolling bar (1) in the area behind the rolling mandrel (2). - Internal tool according to Claim 4,
characterised in that
to direct the cooling water draining, an internal tube (13) carrying the cooling water can be moved and, at the limits of its movement, the corresponding outlet holes (22) are closed or opened by the internal tube (13). - Internal tool according to Claims 2 to 5,
characterised in that
the intensity of the internal cooling of the hollow block (10) can be controlled by regulating the quantity of water emerging from the rolling bar (1). - Internal tool according to Claims 2 to 6,
characterised in that
to improve the heat transfer, the inside surface (4) of the mandrel is corrugated. - Internal tool according to any one or more of the preceding claims,
characterised in that
the space between the rolling mandrel (2) and the hollow block (10) that can be filled with inert gas, can largely be sealed by an outwardly convex annular bead (28) of the rolling bar (1).
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