EP1232808A2 - Verfahren zum Kaltwalzen von nahtlosen Kupferrohren - Google Patents

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EP1232808A2
EP1232808A2 EP02000996A EP02000996A EP1232808A2 EP 1232808 A2 EP1232808 A2 EP 1232808A2 EP 02000996 A EP02000996 A EP 02000996A EP 02000996 A EP02000996 A EP 02000996A EP 1232808 A2 EP1232808 A2 EP 1232808A2
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EP
European Patent Office
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cooling
tube
zone
forming zone
rolling
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EP02000996A
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Erling Roller
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Original Assignee
SMS Meer GmbH
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Publication date
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    • B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B9/00—Measures for carrying out rolling operations under special conditions, e.g. in vacuum or inert atmosphere to prevent oxidation of work; Special measures for removing fumes from rolling mills

Definitions

  • the invention relates to a method for producing seamless non-ferrous pipes, in particular of seamless copper pipe from an extruded or extruded Rohrluppe and their subsequent rolling in particular on a Planetary cross rolling mill.
  • Such a manufacturing process for cold rolling copper pipes is in the Document US 4,876,870. It is a process for the production of pipes from non-ferrous metals, such as copper, nickel, zirconium or Titanium or its alloys, made from continuous cast at ambient temperature or extruded stock comprising planetary cold rolling achieve a reduction of at least 70% in a single stitch where due to the reduction as the resistance of the material to the deformation Temperature rises to the crystallization temperature and occurs with copper gives a grain size in the range of 0.005 to 0.050 mm. With copper material the temperature rise during rolling to values between 250 ° C and 750 ° C.
  • non-ferrous metals such as copper, nickel, zirconium or Titanium or its alloys
  • a recrystallization of the structure can be useful in many cases because it further processing is easier. For example. requires a subsequent external ribbing of the tube is a soft annealed structure with low strength because otherwise a ribbing could not be carried out without material defects.
  • Copper is a material that is high without intermediate heat treatment Extensions can be subjected.
  • Cold mitage is therefore a widely used process known in the manufacture of copper pipes. During the rolling process A cooling emulsion is applied to the tube and rollers. Because the cold mit process also has good forming efficiency, leaves the tube Corresponding rolling mill with a temperature of ⁇ 100 ° C.
  • a disadvantage of the planetary skew rolling process is also the fact that soft-annealed copper pipes, although their dimensions are quite possible, cannot be processed directly on drum drawing machines.
  • the tube bundles are usually transported in a horizontal position in so-called Baskets.
  • These baskets are flat round containers that open on top Transport lanes flexibly transported to different locations and with special Lifting devices also stacked or lifted to other transport levels can be. This is made possible by the fact that the baskets are not firmly attached to the Transport means are connected, but only loosely placed or attached.
  • a disadvantage of these baskets is that soft, from the planetary cross roll mill coming pipes on the surface through transportation itself and during subsequent pulling can be damaged because the individual Pipe layers lie on top of each other and when transporting and pulling the Rub the tube out of the baskets. The risk of damage gets bigger the higher the coil weights are.
  • drum drawing machines particularly high because these are compared to continuous straight-line drawing machines pull at multiple times the speed.
  • ACR tubes Air Condition and Refrigeration Tubes
  • the tube bundles are therefore after the planetary cross rolling mill in a vertical position is erected in order to then in this position on the Naturally to be pulled out of slower above-mentioned straight pulling machines.
  • Hooks are usually used for the transport of the suspension bundles
  • Chain tracks are used, which are permanently installed between two locations and whose destinations cannot be controlled freely. This measure binds but you have an inflexible transport system and a slow one Drawing technology.
  • the object of the invention based on proposing a planetary cross-rolling method, which the above Avoids or overcomes disadvantages and difficulties by using Forming process a temperature rise up to recrystallization temperature at least partially prevented, the material in the work hardened state Forming process can leave and thus much better to continue Forming by pulling is suitable; nor should the production process - how in the cold vocational process - step by step back and forth, but continuously progressively.
  • a method for manufacturing seamless Copper tube from a tube blank and its subsequent rolling on one Planetary cross rolling mill with the invention proposed that the tube blank for Formation of a cooling zone in the incoming forming zone of the rolling mill spraying concentrically directed on all sides with cooling media, preferably under high pressure and such an amount of heat is dissipated, that an increase in the temperature of the rolled copper tube, in particular to the recrystallization temperature, is at least partially suppressed.
  • One embodiment provides that the forming heat is dissipated with a heat transfer coefficient> 10,000 W / m 2 K and the length of the cooling zone is determined as K ⁇ 2 U.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that in addition to cooling the forming zone of the rolling mill from the outside, a cooling medium, preferably pure water, through the holding rod of the inner tool is fed into the tube blank in such a way that the forming zone Evaporation removes further heat and the water is evaporated to 100%.
  • a cooling medium preferably pure water
  • Another inventive embodiment of the method provides that on the Secondary cooling is used on the outlet side of the forming zone of the rolling mill is, for example a water chamber flooded with cooling water, to reduce the temperature to achieve the rolled copper pipe to ⁇ 100 ° C.
  • the method according to the invention provides that the secondary cooling is set so that it is directly behind the exiting copper pipe
  • the forming zone of the rolling mill cools, reducing the temperature of the copper pipe can be set to ⁇ 100 ° C with great certainty.
  • the method can advantageously provide that the secondary cooling is placed so close to the cover of the mill stand is that this is sealed against the escape of protective gas with which the cover housing is flooded.
  • the ratio of the diameter of the shell to the thickness of the shell can be changed with D / S ⁇ 5: 1. And finally it is The method is preferably characterized in that the stretching of the tube blank is limited to L ⁇ 8 in the forming zone.
  • Figure 1 shows in a simplified form the roll gap of the planetary cross roll mill.
  • One of three rollers is designated 1, the inner tool 2 and the tube blank with 3.
  • At the point of contact between tube blank 3 and roller 1 begins with the letter U Forming zone. Almost all of the forming work is carried out within this zone, in the following part the pipe is only smoothed.
  • This is preferably pure water or water with additives which promote heat transfer, for example tensides, or additives for exerting a lubricating effect.
  • the nozzle jet (15) is directed onto the tube blank 3 at high pressure and a predetermined spray angle in such a way that a cooling zone K is covered.
  • the length of this cooling zone K is at least 2U. It is taken into account that part of the forming heat, due to the good heat conduction of the copper, flows back into the tube blank 3 during rolling and can already be dissipated here.
  • the pressure of the coolant is adjusted so that a heat transfer coefficient of at least 10,000 W / m 2 K is achieved.
  • the holding rod 7 for the inner tool 2 can also pass through the holding rod 7 for the inner tool 2 preferably by means of a bore 8 with at least one outlet opening 9 pure water can be injected into the tube blank 3 to pass through the evaporation Dissipate heat.
  • the amount of water is adjusted so that the water evaporates as completely as possible.
  • This water cooling preferably consists of a closed one Water chamber 10 with through openings 11 for the tube 4. Against the When viewed in the rolling direction, the cooling water is directed so that it already reaches the pipe immediately after leaving the forming zone of the rolling mill.
  • the water chamber 10 becomes so close the rolling mill stand covers 13 brought in by means of a seal 12 the cover 13 is sealed against the escape of protective gas.
  • the water chamber 10 serves as additional sealing devices for the gas. The between the cover 13 and the water chamber 10 escaping water in the gap 14 and is derived here.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von nahtlosen NE-Rohren, insbesondere von nahtlosem Kupferrohr aus einer stranggegossenen oder stranggepreßten Rohrluppe und dem anschließenden Walzen der Rohrluppe, insbesondere auf einem Planetenschrägwalzwerk, zu einem Rohr. Erfindungsgemäß wird die Rohrluppe (3) zur Ausbildung einer Kühlzone (K) in der einlaufenden Umformzone (U) des Walzwerks durch allseitig konzentrisch gerichtetes, intensives Besprühen mit Kühlmedien (15), vorzugsweise unter hohem Druck beaufschlagt und dabei eine solche Wärmemenge abgeführt, daß ein Temperaturanstieg des gewalzten Kupferrohres (4), insbesondere auf Rekristallisationstemperatur, zumindest teilweise unterdrückt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von nahtlosen NE-Rohren, insbesondere von nahtlosem Kupferrohr aus einer stranggegossenen oder stranggepreßten Rohrluppe und deren anschließendem Walzen insbesondere auf einem Planetenschrägwalzwerk.
Ein derartiges Herstellungsverfahren zum Kaltwalzen von Kupferrohren ist in dem Dokument US 4,876,870 beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Ne-Metallen, wie Kupfer, Nickel, Zirkonium oder Titanium bzw. deren Legierungen, bei Umgebungstemperatur aus stranggegossenem oder extrudiertem Vormaterial, umfassend planetarisches Kaltwalzen, um eine Reduktion von wenigstens 70% in einem einzelnen Stich zu erreichen, wobei infolge der Reduktion als Widerstand des Materials gegen die Deformation ein Temperaturanstieg bis zur Kristallisationstemperatur erfolgt und sich bei Kupfer eine Korngröße im Bereich von 0,005 bis 0,050 mm ergibt. Bei Kupfermaterial erfolgt der Temperaturanstieg während des Walzens bis auf Werte zwischen 250 °C und 750 °C.
Beim Walzen der zuvor genannten Materialien macht man sich den physikalischen Effekt zunutze, dass sich das Walzmaterial nur durch die Umformarbeit so weit erhitzen kann, bis die für eine Rekristallisation ausreichende Temperatur erreicht wird. Dabei durchläuft das Material während des Walzvorganges zwei unterschiedliche Phasen. Im Bereich des Kaltwalzens, d.h. ausgehend von der Raumtemperatur bis zum Erreichen einer erhöhten Walztemperatur, tritt zunächst eine Kaltverfestigung des Materials ein. Bei der dann anschließenden weiteren Umformung und dem damit verbundenen weiteren Temperaturanstieg, nimmt die Umformfestigkeit des Materials wieder ab und erreicht ihren niedrigsten Wert in der Zone der höchsten Temperatur. Diese beträgt je nach Höhe des Umformgrades etwa 700 bis 800 °C. In diesem Temperaturbereich findet eine rasche Rekristallisation des Gefüges statt, wenn vorher eine ausreichend hohe Kaltverformung auf etwa 70% durchgeführt wird. Eine niedrige Umformfestigkeit ist gleichbedeutend mit einer niedrigen Zugfestigkeit bzw. Streckgrenze des Materials, d.h., dass dieses praktisch im weichgeglühten Zustand des Walzwerk verläßt.
Eine Rekristallisation des Gefüges kann in vielen Fällen zweckmäßig sein, weil sie die Weiterverarbeitung erleichtert. Bspw. erfordert eine anschließende Außenverrippung des Rohres ein weichgeglühtes Gefüge mit niedriger Festigkeit, weil sich anderenfalls eine Verrippung nicht ohne Materialfehler durchführen ließe.
In anderen Fällen ist bei dieser Verarbeitungsstufe ein rekristallisiertes Gefüge nicht erforderlich oder sogar unerwünscht, bspw. bei der Herstellung von Installationsrohren. Versuche mit Hohlstrangguß aus SF-Kupfer der Abmessung 85 Außendurchmesser x 15 mm Wanddicke, über anschließendes Kaltpilgern auf eine Abmessung 58 x 2,4 mm, haben gezeigt, dass das kaltverfestigte und nicht rekristallisierte Material ohne Probleme zu einem Installationsrohr der Abmessungen 15 x 1 mm weitergezogen werden konnte. Als Grenzfall war sogar ein Ziehen auf die Wärmetauscherrohrabmessung 6,35 x 0,3 mm möglich. Das kaltgepilgerte Rohr wurde bei dieser Bearbeitung nicht zwischengeglüht.
Kupfer ist ein Werkstoff, welcher ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung hohen Streckungen unterworfen werden kann. Im vorgenannten Beispiel, d.h. bei der Herstellung des Wärmetauscherrohres 6,35 x 0,3 mm hatte die Gesamtstreckung ein Verhältnis 548:1. Das Kaltpilgern ist demnach als ein weit verbreitetes Verfahren bei der Herstellung von Kupferrohren bekannt. Während des Walzens werden Rohr und Walzen mit einer Kühlemulsion beaufschlagt. Weil das Kaltpilgerverfahren darüber hinaus einen guten Umformwirkungsgrad besitzt, verläßt das Rohr ein entsprechendes Walzwerk mit einer Temperatur von < 100 °C.
Nachteilig beim Planetenschrägwalzverfahren ist außerdem die Tatsache, daß weichgeglühte Kupferrohre, obwohl von der Abmessung her durchaus möglich, nicht direkt auf Trommelziehmaschinen weiterverarbeitet werden können.
Der Transport der Rohrbunde erfolgt in der Regel in waagerechter Lage in sogenannten Körben. Diese Körbe sind oben offene flache Rundbehälter, die auf Transportbahnen flexibel zu unterschiedlichen Orten transportiert und mit speziellen Hebevorrichtungen auch gestapelt oder in andere Transportebenen geliftet werden können. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Körbe nicht fest mit den Transportmitteln verbunden sind, sondern nur lose aufgelegt oder angehängt werden. nachteilig bei diesen Körben ist allerdings, daß weiche, vom Planetenschrägwalzwerk herkommende Rohre an der Oberfläche durch den Transport selbst und beim anschließenden Ziehen beschädigt werden können, weil die einzelnen Rohrlagen aufeinanderliegen und beim Transportieren und Ziehen des Rohres aus den Körben heraus aufeinander reiben. Die Beschädigungsgefahr wird um so größer, je höher die Bundgewichte sind. Sie ist bei Trommelziehmaschinen besonders hoch, weil diese gegenüber kontinuierlichen Geradeausziehmaschinen mit mehrfach höherer Geschwindigkeit ziehen. Bei den qualitativ besonders anspruchsvollen, dünnwandigen Rohren für Klimageräte mit Wanddicken bis herunter zu 0,3 mm, auch ACR-Rohre genannt (Air Condition and Refrigeration Tubes), werden die Rohrbunde deshalb nach dem Planetenschrägwalzwerk in eine senkrechte Lage aufgerichtet, um anschließend in dieser Lage auf den von Natur aus langsameren vorgenannten Geradeausziehmaschinen gezogen zu werden. Für den Transport der Hängebunde werden normalerweise mit Haken versehene Kettenbahnen eingesetzt, die fest zwischen zwei Orten installiert sind und deren Zielorte nicht frei angesteuert werden können. Durch diese Maßnahme bindet man sich aber an ein unflexibles Transportsystem und an eine langsame Ziehtechnik. Dies gilt nur für weiche Rohre, wie sie beim herkömmlichen Planetenschrägwalzen erzeugt werden. Würde es gelingen, auf dem Planetenschrägwalzwerk auch harte, nichtrekristallisierte Rohre herzustellen, wäre man in der Auswahl der anschließenden Transportmittel und Ziehanlagen frei und könnte auch für die Produktion der qualitativ anspruchsvolleren ACR-Rohre einen Bundtransport in Körben sowie Ziehen der Bunde in waagerechter Lage auf schnellen Trommelziehmaschinen einsetzen.
Auch das vorgenannte Kaltpilgerverfahren hat gegenüber dem Planetenschrägwalzen nicht nur Vorteile.
Beim Kaltpilgern handelt es sich um ein schrittweises Walzverfahren mit einem hin- und hergehenden Walzgerüst. Um ein maßlich zufriedenstellendes Rohr zu erhalten, muß die eingesetzte Rohrluppe schrittweise vorgeschoben und jeweils um einen Winkel von bspw. 57° gedreht werden. Dieses Vorschieben und Drehen kann nur in den jeweiligen Endpunkten des Walzgerüstes durchgeführt werden, wenn die mit einer speziellen Kalibrierung versehenen Walzen das Rohr kurzzeitig freigeben. Die hierfür zur Verfügung stehende Zeit ist extrem kurz mit der Folge, dass die Luppe mit einer hohen Beschleunigung vorgeschoben und gedreht werden muß. Aus diesem Grunde muß die Masse der Luppe, also das Einsatzgewicht, beschränkt werden. Nach dem heutigen Stand der Technik sind beim Kaltpilgern maximale Luppengewichte von etwa 550 kg einsetzbar. Vom Markt werden aber zusehends höhere Einsatzgewichte verlangt, weil dadurch die Nebenzeiten beim Ziehen und die Anzahl der Transportmittel wie Körbe für die Rohrbunde, herabgesetzt werden.
Eine Beschreibung der Arbeitsweise eines Rohrkaltwalzwerks im Pilgerverfahren ist der DE-OS 1 752 996 zu entnehmen. Der darin beschriebene Stand der Technik besteht aus auf Walzenzapfen aufgesetzten Triebrädern, die bei der Hin- und Herbewegung des Walzgerüstes mit Zahnstangen im Eingriff stehen und hierbei vor- und rückwärts gedreht werden.
Bei der aus diesem Dokument bekannten Bauart rutschen, da der Triebräderradius unveränderlich ist und der tatsächliche Abwälzradius der Kaliber sich beim Walzenumlauf in weitem Bereich ändert, die Walzen auf dem zu walzenden Rohr, wodurch die Rohrgüte verschlechtert wird. Die beim Walzenrutschen entstehende und auf den Rohling einwirkende Axialkraft macht es unmöglich, dünnwandige Rohre mit üblichen Vorschüben zu walzen, weil die Rohlingstirnseiten beim Fertigwalzen gegen den Stoß anlaufen, wodurch entsprechend die Walzwerksleistung gesenkt wird. Außerdem wird durch die größere Axialkraft die Lebensdauer einer Reihe von Walzwerken, Vorschubwerken für Rohlinge, Spannvorrichtungen für Dornstangen u.a., gekürzt.
Wegen der allgemein bekannten Nachteile von intermittierenden, nicht kontinuierlichen Arbeitsweisen geht eine wesentliche Bestrebung nach einem gleichmäßig ablaufenden Walzprozeß dahin, dem Kaltpilgern das Planetenschrägwalzverfahren vorzuziehen. Dieses Walzverfahren hat den weiteren Vorteil, dass eine Beschränkung der beim Kaltpilgern einsetzbaren Luppengewichte von etwa 550 kg nicht vorhanden sind. Hier braucht die Luppe nur kontinuierlich vorgeschoben zu werden, weshalb sich höhere Einsatzgewichte von 750 kg und mehr erzielen lassen. Dabei wird die Umformung des Materials in einer relativ kurzen Umformzone in einem konstanten Walzprozeß vollzogen.
Beim Planetenschrägwalzverfahren war jedoch von erheblichem Nachteil, dass sich je nach Höhe des Umformgrades des Materials eine Temperaturerhöhung bis auf 700 bis 800 °C bei gleichzeitiger Rekristallisation des Gefüges automatisch einstellte, auch wenn ein weichgeglühtes Gefüge mit niedriger Festigkeit nicht erforderlich war oder erwünscht war.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Planetenschrägwalzverfahren vorzuschlagen, welches die vorgenannten Nachteile und Schwierigkeiten vermeidet bzw. überwindet, indem es beim Umformprozeß einen Temperaturanstieg bis in Rekristallisationstemperatur zumindest teilweise verhindert, wobei das Material im kaltverfestigten Zustand den Umformprozeß verlassen kann und sich damit wesentlich besser zur weitergehenden Umformung durch Ziehen eignet; auch soll der Produktionsablauf nicht - wie beim Kaltpilgerverfahren - schrittweise hin- und hergehend, sondern kontinuierlich fortschreitend erfolgen.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen von nahtlosem Kupferrohr aus einer Rohrluppe und deren anschließendem Walzen auf einem Planetenschrägwalzwerk mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Rohrluppe zur Ausbildung einer Kühlzone in der einlaufenden Umformzone des Walzwerks durch allseitig konzentrisch gerichtetes Besprühen mit Kühlmedien, vorzugsweise unter hohem Druck beaufschlagt und dabei eine solche Wärmemenge abgeführt wird, daß ein Temperaturanstieg des gewalzten Kupferrohres, insbesondere auf Rekristallisationstemperatur, zumindest teilweise unterdrückt wird.
Damit lassen sich durch das Verfahren nach der Erfindung sowohl die Vorteile des Pilgerschrittverfahrens, als auch die Vorteile des Planetenschrägwalzverfahrens miteinander zu einem äußerst flexiblen und effizienten Herstellungsverfahren für Kupferrohre verbinden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Umformwärme mit einer Wärmeübergangszahl > 10.000 W/m2K abgeführt und dabei die Länge der Kühlzone mit K ≥ 2 U bestimmt wird.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zusätzlich zur Kühlung der Umformzone des Walzwerks von außen her ein Kühlmedium, bevorzugt reines Wasser, durch die Haltestange des Innenwerkzeugs hindurch in die Rohrluppe derart eingespeist wird, dass der Umformzone durch Verdampfung weitere Wärme entzogen und das Wasser zu 100 % verdampft wird. Durch diese Maßnahme wird die primäre Kühlwirkung auf die Rohrluppe im Bereich vor den Umformwalzen optimiert.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Einlaufgeschwindigkeit der Rohrluppe in die Umformzone derart eingestellt wird, dass eine Kühlzeit T in der Kühlzone nach folgender Formel entsteht:
  • T = 2U/ (V+V/L)+U/(V/L) ≥ 2,5; hierin bedeuten
  • T = Kühlzeit (sec)
  • U = Länge der Umformzone der Rohrluppe (m)
  • V = Rohraustrittsgeschwindigkeit (m/s)
  • L = Streckung der Rohrluppe
    • Eine weitere erfinderische Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass auf der Auslaufseite der Umformzone des Walzwerkes eine sekundäre Kühlung eingesetzt wird, bspw. eine mit Kühlwasser geflutete Wasserkammer, um eine Temperaturabsenkung des gewalzten Kupferrohres auf ≤ 100 °C zu erzielen.
    Weiterhin sieht das Verfahren nach der Erfindung vor, dass die Sekundärkühlung so eingestellt wird, dass sie das austretende Kupferrohr bereits unmittelbar hinter der Umformzone des Walzwerks kühlt, wodurch die Temperatur des Kupferrohres mit großer Sicherheit auf ≤ 100 °C eingestellt werden kann.
    Und weiter kann mit dem Verfahren in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Sekundärkühlung so dicht an das Abdeckgehäuse des Walzwerkständers herangesetzt wird, dass dieses gegen Austreten von Schutzgas abgedichtet wird, mit dem das Abdeckgehäuse geflutet wird.
    Zur Optimierung des Herstellungsprozesses kann das Verhältnis Luppendurchmesser/Luppenwanddicke mit D/S ≥ 5:1 festgelegt werden. Und schließlich ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die Streckung der Rohrluppe in der Umformzone auf L ≤ 8 begrenzt wird.
    Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt die
    Figur 1
    in Seitenansicht und im Schnitt ein Teilstück der zu bearbeitenden Rohrluppe durch Walzen zu einem Rohr auf einem Planetenschrägwalzwerk.
    Die Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Form den Walzspalt des Planetenschrägwalzwerkes. Eine von drei Walzen ist mit 1 bezeichnet, das Innenwerkzeug mit 2 und die Rohrluppe mit 3. Diese Rohrluppe 3 wird durch einen nicht gezeigten Einstößer in Pfeilrichtung = Walzrichtung vorgeschoben, bis ihr vorderes Ende von den Walzen 1 erfaßt und durch die Walzen selbst vorgetrieben wird, wobei der Einstößer auch während des Walzens den Vorschub unterstützen kann. Am Berührungspunkt zwischen Rohrluppe 3 und Walze 1 beginnt die mit U bezeichnete Umformzone. Innerhalb dieser Zone wird nahezu die gesamte Umformarbeit verrichtet, im folgenden Teil wird das Rohr nur noch geglättet.
    Um die Rohrluppe 3 herum ist ringförmig ein Verteilungsrohr 5 angeordnet, welches eine Reihe von Spritzdüsen 6 für eine Kühlflüssigkeit besitzt. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um reines Wasser oder um Wasser mit den Wärmeübergang fördernden Additiven, bspw. Tensiden, oder Additiven zum Ausüben einer Schmierwirkung. Der Düsenstrahl (15) wird mit hohem Druck und vorgegebenem Spritzwinkel so auf die Rohrluppe 3 gerichtet, dass eine Kühlzone K abgedeckt wird. Die Länge dieser Kühlzone K beträgt mindestens 2U. Dabei ist berücksichtigt, dass ein Teil der Umformwärme, bedingt durch die gute Wärmeleitung des Kupfers, während des Walzens in die Rohrluppe 3 zurückfließt und hier bereits abgeführt werden kann. Der Druck der Kühlflüssigkeit wird dabei so eingestellt, dass eine Wärmeübergangszahl von mindestens 10.000 W/m2K erreicht wird.
    Mit Vorteil kann zusätzlich durch die Haltestange 7 für das Innenwerkzeug 2 hindurch mittels einer Bohrung 8 mit mindestens einer Austrittsöffnung 9 vorzugsweise reines Wasser in die Rohrluppe 3 eingespritzt werden, um durch die Verdampfung Wärme abzuführen. Dabei wird die Wassermenge so dosiert eingestellt, dass das Wasser möglichst restlos verdampft.
    Auf der Auslaufseite des Planetenschrägwalzwerkes ist eine weitere Wasserkühlung vorgesehen, um die Temperatur des gewalzten Kupferrohres 4 auf ≤ 100 °C abzusenken. Diese Wasserkühlung besteht vorzugsweise aus einer geschlossenen Wasserkammer 10 mit Durchlauföffnungen 11 für das Rohr 4. Gegen die Walzrichtung gesehen wird das Kühlwasser so gelenkt, dass es das Rohr schon unmittelbar nach Verlassen der Umformzone des Walzwerks umspült.
    Wie weiterhin schematisch dargestellt ist, wird die Wasserkammer 10 so dicht an die Walzwerkständerabdeckungen 13 herangeführt, dass mittels einer Dichtung 12 die Abdeckung 13 gegen Austreten von Schutzgas abgedichtet ist. Die Wasserkammer 10 dient dabei als zusätzliche Dichtvorrichtungen für das Gas. Das zwischen der Abdeckung 13 und der Wasserkammer 10 austretende Wasser gelangt in den Spalt 14 und wird hier abgeleitet.
    Liste der Bezugszeichen
    1
    Walze des Planetenschrägwalzwerkes
    2
    Innenwerkzeug
    3
    Rohrluppe
    4
    Gewalztes Rohr
    5
    Verteilungsrohr
    6
    Spritzdüse
    7
    Haltestange
    8
    Bohrung
    9
    Austrittsöffnung
    10
    Wasserkammer
    11
    Durchlaßöffnung
    12
    Dichtung
    13
    Walzwerkständerabdeckung
    14
    Spalt
    15
    Kühlwasserstrahlen

    Claims (9)

    1. Verfahren zum Herstellen von nahtlosen NE-Rohren, insbesondere von nahtlosem Kupferrohr aus einer stranggegossenen oder stranggepreßten Rohrluppe und deren anschließendem Walzen, insbesondere auf einem Planetenschrägwalzwerk,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrluppe (3) zur Ausbildung einer Kühlzone (K) in der einlaufenden Umformzone (U) des Walzwerks durch allseitig konzentrisch gerichtetes Besprühen mit Kühlmedien (15), vorzugsweise unter hohem Druck beaufschlagt und dabei eine solche Wärmemenge abgeführt wird, daß ein Temperaturanstieg des gewalzten Kupferrohres (4), insbesondere auf Rekristallisationstemperatur, zumindest teilweise unterdrückt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Umformwärme mit einer Wärmeübergangszahl > 10.000 W/m2K abgeführt und dabei die Länge der Kühlzone mit K = ≥ 2U bestimmt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Kühlung der Umformzone (U) des Walzwerkes von außen her ein Kühlmedium, bevorzugt reines Wasser, durch die Haltestange (7) des Innenwerkzeuges (2) hindurch in die Rohrluppe (3) derart eingespritzt wird, dass der Umformzone (U) durch Verdampfung weitere Wärme entzogen und das Wasser zu 100 % verdampft wird.
    4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufgeschwindigkeit der Rohrluppe (3) in die Umformzone (U) derart eingestellt wird, dass in der Kühlzone (K) eine Kühlzeit (T) nach folgender Formel entsteht:
      T = 2U/ (V+V/L)+U/(V/L) ≥ 2,5 (sec); hierin bedeuten
      T = Kühlzeit (sec)
      U = Länge der Umformzone der Rohrluppe (m)
      V = Rohraustrittsgeschwindigkeit (m/sec)
      L = Streckung der Rohrluppe
    5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass auf der Auslaufseite der Umformzone (U) des Walzwerks eine sekundäre Kühlung eingesetzt wird, bspw. eine mit Kühlwasser geflutete Wasserkammer (10), um eine Temperaturabsenkung des gewalzten Kupferrohres (4) auf ≤ 100 °C zu erzielen.
    6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkühlung so eingestellt wird, dass sie das austretende Kupferrohr (4) bereits unmittelbar hinter der Umformzone (U) des Walzwerks kühlt.
    7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkühlung so dicht an das Abdeckgehäuse (13) des Walzwerksständers herangesetzt wird, dass dieses gegen Austreten von Schutzgas abgedichtet wird, mit dem das Abdeckgehäuse geflutet wird.
    8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Rohrluppendurchmesser (D)/Rohrluppenwanddicke (S) mit D/S ≥ 5:1 festgelegt wird.
    9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Streckung (L) der Rohrluppe (3) in der Umformzone (U) auf L ≤ 8 begrenzt wird.
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