EP1500441B1 - Walzwerk zur Herstellung eines nahtlosen Rohres - Google Patents

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EP1500441B1
EP1500441B1 EP04016328A EP04016328A EP1500441B1 EP 1500441 B1 EP1500441 B1 EP 1500441B1 EP 04016328 A EP04016328 A EP 04016328A EP 04016328 A EP04016328 A EP 04016328A EP 1500441 B1 EP1500441 B1 EP 1500441B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
section
rolling mill
conical
mill according
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP04016328A
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English (en)
French (fr)
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EP1500441A1 (de
Inventor
Thomas Leisten
Frank Salomon
Jürgen Pietsch
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Meer GmbH
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Publication date
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Priority to SI200430043T priority patent/SI1500441T1/sl
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • 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
    • B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/021—Rolls for sheets or strips
    • B21B2027/022—Rolls having tapered ends

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill for producing a seamless tube, in particular a steel tube having a number of rollers, which roll the outer circumference of the tube or the precursor of the tube, and a dome-shaped inner tool, which is arranged coaxially to the tube or to the precursor of the tube wherein a nip is defined between the rollers and the inner tool and the rollers and the inner tool are suitable for sequentially punching the precursor of the tube and elongating the tube.
  • the production of seamless steel tubes can be done on slanting mills, where the manufacturing process takes place in two different phases.
  • a steel block is pushed into the rolling mill and punched after gripping by the rollers by being rolled over an internal tool in the form of a freely rotatable dome to the hollow block.
  • the elongation (stretching), d. H. the hollow block is rolled out to the desired tube.
  • the rolling is carried out, for example, in a three-roll cross rolling mill.
  • a three-roll cross rolling mill for related art, reference is further made to DE-PS 259 623 and DE-PS 259 625.
  • a conventional cross rolling mill is described which operates with conventional calibers of roller and inner tool. With this, however, are none Thin-walled dolls can be produced. Therefore, the prior art rolling process is not competitive with modern Assel processes.
  • Assel rolling mills for elongating thin-walled slabs in multi-roll cross-rolling mills require a higher investment cost.
  • the punching is carried out in a first sub-process, in which case the axis of the roller and the precursor to be perforated of the tube are arranged to each other so that they include an angle.
  • the roll axis and tube axis are aligned parallel to one another.
  • the invention is therefore the object of providing a rolling mill of the type mentioned, with which the combined punching and elongating a pipe can be carried out process-reliable and economical.
  • the rollers each have at least one section in both axial end regions, which is designed for gripping and transporting the tube or the precursor of the tube such that a cylindrical one is provided between the two sections provided in the axial end regions formed portion and that the inner tool in an axial end portion has a hole portion for punching the precursor of the tube and a cylinder portion adjacent to the hole portion for cooperating with the cylindrically shaped portion for elongating the tube, wherein the portions for gripping and transporting and the cylindrical trained portion are arranged to each other so that both the perforation and the elongation of the tube or the precursor of the tube in an arrangement of the axis of the roller takes place parallel to the axis of the tube or the precursor of the tube.
  • At least one of the sections is conically shaped in the axial end regions of the rollers.
  • the cone angle of the sections is preferably between 1 ° and 5 °.
  • the outlet of the tube from the rollers is optimized when the axial ends of the rollers are formed as radial cross-sectional end portions.
  • a conically shaped connecting section is arranged following the hole section of the tool provided for punching.
  • the cone angle of the connection section is preferably between 2 ° and 15 °.
  • the cone-shaped connecting section consists of two sections, each having different cone angles. Particularly favorable forming conditions result when the second cone angle of one connection section is smaller than the first cone angle of the other connection section.
  • An optimized design of the roll gap between the rollers and the inner tool is achieved if it is provided according to a development that the cone angle of a connecting portion of the inner tool is greater than the cone angle of the other portion of the rollers.
  • the rollers 2 thus represent the rollers of a three-roll cross-rolling mill, which, in cooperation with the inner tool 4, perform a combined punching and elongation of the precursor 3 or of the tube 1.
  • both the rollers 2 and also the inner tool 4 are provided with a special calibration, which makes possible the rolling of a thin-walled hollow block and a subsequent production of a thin-walled billet in a reversing step.
  • Both the roller 2 and the inner tool 4 are thus calibrated specifically for the rolling of said thin-walled hollow blocks.
  • the precursor 3 (block) is pushed into the rolling mill and rolled after gripping by the rollers 2 on the freely rotatable inner tool 4 to the hollow block.
  • the roller 2 in its illustrated in Figure 1 left axial end portion 5 has a conically shaped portion 7; the cone angle ⁇ 1 is about 5 °, preferably it is between 3 ° and 7 °.
  • the cone angle ⁇ 3 here is about 2 °, preferably between 1 ° and 3 °.
  • the cone angle ⁇ 2 is larger here and is about 7 °, preferably between 5 ° and 9 °.
  • a cylindrically shaped portion 13 is arranged.
  • end portions 16 and 17 which have a radially shaped profile in cross-section (see, radius R), in order to ensure optimum entry and exit of the tube 1.
  • the inner tool 4 has in its axial end portion 9 on a hole portion 10, with which in the usual way, the block can be processed into a hollow block.
  • the hole section 10 has a radial profile in longitudinal section (see radius R).
  • the inner tool 4 After punching, the elongation closes in a reversing step, for which purpose the inner tool 4 has an elongated cylinder section 11.
  • Fig. 2 the interaction of the roller 2 with the cylinder portion 11 is shown, wherein it can be seen that the prefabricated tube 1 (hollow block) is rolled to the finished seamless tube 1.
  • connection section 18, 19 The transition from the hole section 10 of the inner tool 4 to the cylinder section 11 is formed by a connection section 18, 19. This is - as can be seen in Fig. 1 - composed of two sections 18 and 19, wherein both terminal portions 18, 19 are each formed conical.
  • the cone angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are plotted in FIG. 1, wherein it can be seen that the cone angle ⁇ 1 of the connection section 18 adjacent to the hole section 10 is greater than the cone angle ⁇ 2 of the connection section 19 adjacent to the cylinder section 11.
  • the values lie for ⁇ 1 at about 13 °, preferably between 11 ° and 15 °, and for ⁇ 2 at about 4 °, preferably between 2 ° and 6 °.
  • the block (precursor 3) is gripped by the rollers 2 and rolled over the freely rotatable inner tool 4 to the hollow block.
  • the rolling stock with the end portion 16 has no contact.
  • the section 7 is designed with its cone angle ⁇ 1 so that on the one hand the gripping of the rolling stock and on the other hand, the overcoming of the axial dome resistance is ensured.
  • d. H. During elongation, avoid unnecessary burden or twisting of the rolling stock by widening or triangulation in the mill outlet.
  • the cylindrically shaped portion 13 extends parallel to the rolling axis.
  • the further section 12 and its cone angle ⁇ 2 are dimensioned so that in the first step (punching) an increase in diameter with simultaneous reduction in wall thickness of the rolling stock, whereby the process-related Endentriangulation thin-walled hollow blocks is significantly suppressed or reduced.
  • the section 8 of the roller 2 is conical. In the first step (punching), this section serves in conjunction with the inner tool 4 to equalize the hollow block wall thickness, in the second step (elongation), the rolling stock is gripped here.
  • the cone angle ⁇ 3 is chosen so that both conditions are met.
  • the inner tool 4 consists of the three sections mentioned:
  • the hole section 10 serves to punch the block and to cope with most of the wall thickness reduction. He is designed radially or curved.
  • the connecting sections 18 and 19 are configured conical, wherein the remaining wall thickness reduction takes place in the connection section 18 to achieve the nominal wall and a targeted diameter increase of the hollow block.
  • the angle ⁇ 1 is correspondingly larger than the angle ⁇ 2 formed.
  • the wall thickness of the tube 1 is made uniform.
  • Elongation takes place in a rolling direction opposite to the perforation.
  • the rollers 2 are moved to the working position for the second step (elongation).
  • the inner tool 4 is moved to the required axial position and lubricated.
  • the inner tool 4 is then moved in a controlled manner in or against the rolling direction.
  • the rolling stock is gripped in the region of section 8 of the roll 2.
  • the angle ⁇ 3 is chosen here so that the gripping condition is met.
  • the further portion 12 of the roller 2 has the task, in cooperation with the inner tool 4 to reduce the wall thickness of the rolling stock to the nominal wall thickness.
  • This section is designed to be as short as possible in order to prevent excessive diameter increase of the rolling stock.
  • the cylindrically shaped portion 13 of the roller 2 extends parallel to the rolling rod to achieve a homogenization of the wall thickness.
  • the adjacent section 7 of the roller 2 has the cone angle ⁇ 1 .
  • the roll gap is to become larger in this area in Walzgutauslaufraum quickly to allow a rounding of the rolling stock and to avoid twisting.
  • the roll gap is fed to the nominal gap after the start of rolling and is raised towards the end of the roll from the nominal gap (so-called "quick closing", see DE 197 24 233 A1).
  • the combined hole-type cross-rolling mill is able to produce not only relatively thick-walled tubes, but to realize the same production area as modern Assel mill mills.
  • the advantage thus achieved is that reduced investment costs are possible - compared to modern Asselstrassen. Furthermore, it is possible to achieve lower product manufacturing costs at lower annual tonnages.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Walzwerk zur Herstellung eines nahtlosen Rohres, insbesondere eines Stahlrohres, das eine Anzahl Walzen aufweist, die den Außenumfang des Rohres bzw. des Vorproduktes des Rohres walzen, und ein domförmiges Innenwerkzeug, das koaxial zum Rohr bzw. zum Vorprodukt des Rohres angeordnet ist, wobei zwischen den Walzen und dem Innenwerkzeug ein Walzspalt definiert wird und die Walzen und das Innenwerkzeug zum sequentiellen Lochen des Vorproduktes des Rohres und Elongieren des Rohres geeignet sind.
  • Die Herstellung nahtloser Stahlrohre kann auf Schrägwalzwerken erfolgen, bei denen der Fertigungsprozess in zwei unterschiedlichen Teilphasen stattfindet. In einem ersten Fertigungsteilschritt wird ein Stahlblock in das Walzwerk geschoben und nach dem Greifen durch die Walzen gelocht, indem er über ein Innenwerkzeug in Form eines frei drehbaren Doms zum Hohlblock ausgewalzt wird. In einem zweiten Prozessteilschritt erfolgt das Elongieren (Strecken), d. h. der Hohlblock wird zum gewünschten Rohr ausgewalzt.
  • Die Durchführung der Walzung erfolgt beispielsweise in einem Dreiwalzenschrägwalzwerk. Zum diesbezüglichen Stand der Technik wird weiterhin auf die DE-PS 259 623 und DE-PS 259 625 hingewiesen. Im genannten Stand der Technik ist ein herkömmliches Schrägwalzwerk beschrieben, das mit üblichen Kalibern von Walze und Innenwerkzeug arbeitet. Mit diesem sind jedoch keine Dünnwandluppen herstellbar. Daher ist das vorbekannte Walzverfahren gegenüber modernen Asselprozessen nicht konkurrenzfähig.
  • Wird der Herstellprozess in der genannten Weise zweistufig durchgeführt, benötigen Asselwalzstrassen für das Elongieren von Dünnwandluppen in Mehrwalzen-Schrägwalzwerken höhere Investitionskosten.
  • Daher ist es beispielsweise aus der DE 37 17 698 C2 bekannt geworden, das Lochen und Elongieren des Rohres in einem kombinierten Walzprozess durchzuführen. Dabei wird in einem ersten Teilprozess das Lochen vorgenommen, wobei hier die Achse der Walze und des zu lochenden Vorprodukts des Rohres so zueinander angeordnet werden, dass sie einen Winkel einschließen. Beim anschließenden Elongieren werden Walzenachse und Rohrachse parallel zueinander ausgerichtet.
  • Bei den vorbekannten Verfahren hat es sich ferner herausgestellt, dass für einen sicheren und kostengünstigen Herstellprozess sehr spezifische Betriebsparameter vorgesehen werden müssen, um den kombinierten Lochungs- und Elongationsprozess eines nahtlosen Rohres technologisch und ökonomisch effizient durchführen zu können.
  • Weiterhin hat sich herausgestellt, dass es nicht einfach ist, die richtigen Fertigungsbedingungen und die richtige Ausgestaltung des Walzwerks zu finden, um einen großen Rohr-Fertigungsbereich durch Herstellung von dünn- bis dickwandigen Luppen mit einem kombinierten Loch-Streckwalzprozess zu realisieren.
  • Insbesondere gilt dies mit Blick auf die Herstellung von Nahtlosrohren mit kleinen Losgrößen.
  • Spezifische Ausgestaltungen des Lochdornes und insbesondere der hier zum Einsatz kommenden Materialien sind aus der US 2,197,098 bekannt geworden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Walzwerk der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem sich das kombinierte Lochen und Elongieren eines Rohres prozesssicher und wirtschaftlich durchführen läßt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Walzen in beiden axialen Endbereichen je mindestens einen Abschnitt aufweisen, der zum Greifen und Transportieren des Rohres bzw. des Vorproduktes des Rohres ausgebildet ist, dass zwischen den beiden in den axialen Endbereichen vorgesehenen Abschnitten der Walzen ein zylindrisch ausgebildeter Abschnitt angeordnet ist und dass das Innenwerkzeug in einem axialen Endbereich einen Lochabschnitt zum Lochen des Vorproduktes des Rohres sowie einen zu dem Lochabschnitt benachbarten Zylinderabschnitt zum Zusammenwirken mit dem zylindrisch ausgebildeten Abschnitt zum Elongieren des Rohres aufweist, wobei die Abschnitte zum Greifen und Transportieren und der zylindrisch ausgebildete Abschnitt so zueinander angeordnet sind, dass sowohl das Lochen als auch das Elongieren des Rohres bzw. des Vorproduktes des Rohres bei einer Anordnung der Achse der Walze parallel zur Achse des Rohres bzw. des Vorproduktes des Rohres erfolgt.
  • Mit Vorteil ist zumindest einer der Abschnitte in den axialen Endbereichen der Walzen kegelförmig ausgebildet. Der Kegelwinkel der Abschnitte liegt dabei bevorzugt zwischen 1° und 5°. Ferner kann vorgesehen sein, dass sich in einem axialen Endbereich der Walzen im Anschluss an den kegelförmig ausgebildeten Abschnitt in Richtung zum anderen axialen Endbereich ein weiterer kegelförmig ausgebildeter Abschnitt anschließt; der weitere kegelförmige Abschnitt kann dabei einen größeren Kegelwinkel aufweisen als der benachbarte kegelförmig ausgebildete Abschnitt.
  • Der Auslauf des Rohres aus den Walzen wird optimiert, wenn die axialen Enden der Walzen als im Querschnitt radiale Endabschnitte ausgebildet sind.
  • Hinsichtlich des Innenwerkzeugs hat es sich bewährt, dass im Anschluss an den zum Lochen vorgesehenen Lochabschnitt des Werkzeugs ein kegelförmig ausgebildeter Anschlussabschnitt angeordnet ist. Der Kegelwinkel des Anschlussabschnitts beträgt dabei vorzugsweise zwischen 2° und 15°. Femer ist mit Vorteil vorgesehen, dass der kegelförmig ausgebildete Anschlussabschnitt aus zwei Teilabschnitten besteht, die jeweils unterschiedliche Kegelwinkel aufweisen. Besonders günstige Umformbedingungen ergeben sich, wenn der zweite Kegelwinkel des einen Anschlussabschnitts kleiner ist als der erste Kegelwinkel des anderen Anschlussabschnitts.
  • Eine optimierte Auslegung des Walzspaltes zwischen Walzen und Innenwerkzeug wird erreicht, wenn gemäß einer Weiterbildung vorgesehen wird, dass der Kegelwinkel des einen Anschlussabschnitts des Innenwerkzeugs größer ist als der Kegelwinkel des weiteren Abschnitts der Walzen.
  • Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Walzwerks und insbesondere der zum Einsatz kommenden Walzen und des Innenwerkzeugs ist es möglich, den kombinierten Loch- und Elongationsprozess in sehr effizienter Weise durchzuführen, so dass ein technisch einwandfreier und reproduzierbarer Fertigungsprozess sichergestellt ist, der darüber hinaus kostengünstig durchführbar ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch die Position einer Walze und eines Innenwerkzeugs beim Lochen eines Vorprodukts eines Rohres und
    Fig. 2
    das Elongieren eines Hohlblocks durch das Zusammenwirken einer Walze mit einem Innenwerkzeug.
  • In den Figuren ist eine von drei gleichmäßig über den Umfang eines Rohres 1 bzw. des Vorprodukts 3 eines Rohres 1 verteilt angeordneten Schrägwalzen 2 dargestellt, die zusammenwirkend mit einem Innenwerkzeug 4 das Vorprodukt 3 des Rohres 1 lochen (s. Fig. 1) bzw. dann den vorgefertigten Hohlblock elongieren (strecken) (s. Fig. 2).
  • Die Walzen 2 stellen also die Walzen eines Dreiwalzen-Schrägwalzwerks dar, die im Zusammenwirken mit dem Innenwerkzeug 4 ein kombiniertes Lochen und Elongieren des Vorprodukts 3 bzw. des Rohres 1 vornehmen.
  • Das kombinierte Lochen und Elongieren mittels der Walzen 2 erfordert eine spezifische kalibirierungstechnische Lösung, die beiden Prozessen - dem Lochen und dem Elongieren - gleichzeitig gerecht wird. Wie nachfolgend ausgeführt wird, sind sowohl die Walzen 2 aus auch das Innenwerkzeug 4 mit einer speziellen Kalibrierung versehen, die die Walzung eines dünnwandigen Hohlblocks sowie eine anschließende Herstellung einer dünnwandigen Luppe in einem Reversierschritt ermöglicht.
  • Sowohl die Walze 2 als auch das Innenwerkzeug 4 sind somit spezifisch zur Walzung der genannten dünnwandigen Hohlblöcke kalibriert.
  • In dem in Fig. 1 schematisch angedeuteten Lochprozess wird das Vorprodukt 3 (Block) in das Walzwerk geschoben und nach dem Greifen durch die Walzen 2 über das frei drehbare Innenwerkzeug 4 zum Hohlblock ausgewalzt.
  • Zum Greifen des Blocks weist die Walze 2 in ihrem in Fig. 1 dargestellten linken axialen Endbereich 5 einen kegelförmig ausgebildeten Abschnitt 7 auf; der Kegelwinkel α1 beträgt etwa 5°, vorzugsweise liegt er zwischen 3° und 7°.
  • Das Greifen des gelochten Blocks, also des Hohlblocks, erfolgt mit dem im rechten axialen Endbereich 6 der Walze 2 angeordneten kegelförmigen ausgebildeten Abschnitt 8 der Walze 2; der Kegelwinkel α3 beträgt hier etwa 2°, vorzugsweise liegt er zwischen 1° ° und 3°.
  • Benachbart zum Abschnitt 8 der Walze 2 schließt sich - in Richtung des axialen Endbereichs 5 der Walze 2 - ein weiterer kegelförmig ausgebildeter Abschnitt 12 an. Der Kegelwinkel α2 ist hier größer und liegt bei etwa 7°, vorzugsweise zwischen 5° und 9°.
  • Zwischen dem weiteren kegelförmig ausgebildeten Abschnitt 12 und dem kegelförmig ausgebildeten Abschnitt 7 der Walze 2 ist ein zylindrisch ausgebildeter Abschnitt 13 angeordnet.
  • An beiden axialen Enden 14 und 15 der Walze 2 befinden sich Endabschnitte 16 und 17, die im Querschnitt ein radial ausgeformtes Profil aufweisen (vgl. Radius R), um ein optimales Ein- und Austreten des Rohres 1 zu gewährleisten.
  • Das Innenwerkzeug 4 weist in seinem axialen Endbereich 9 einen Lochabschnitt 10 auf, mit dem in üblicher Weise der Block zum Hohlblock verarbeitet werden kann. Der Lochabschnitt 10 weist im Längsschnitt einen radialen Verlauf auf, (vgl. Radius R).
  • Nach dem Lochen schließt sich in einem Reversierschritt das Elongieren an, wozu das Innenwerkzeug 4 einen langgestreckten Zylinderabschnitt 11 aufweist. In Fig. 2 ist das Zusammenwirken der Walze 2 mit dem Zylinderabschnitt 11 dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass das vorgefertigte Rohr 1 (Hohlblock) zum fertigen nahtlosen Rohr 1 gewalzt wird.
  • Der Übergang vom Lochabschnitt 10 des Innenwerkzeugs 4 zum Zylinderabschnitt 11 wird durch einen Anschlussabschnitt 18, 19 gebildet. Dieser ist - wie in Fig. 1 gesehen werden kann - aus zwei Teilabschnitten 18 und 19 zusammengesetzt, wobei beide Anschlussabschnitte 18, 19 jeweils kegelförmig ausgebildet sind. Die Kegelwinkel β1 bzw. β2 sind in Fig. 1 eingetragen, wobei zu sehen ist, dass der Kegelwinkel β1 des dem Lochabschnitt 10 benachbarten Anschlussabschnitts 18 größer ist als der Kegelwinkel β2 des dem Zylinderabschnitt 11 benachbarten Anschlussabschnitts 19. Die Werte liegen für β1 bei ca. 13°, vorzugsweise zwischen 11° und 15°, und für β2 bei ca. 4°, vorzugsweise zwischen 2° und 6°.
  • Wie erwähnt, wird bei der Herstellung des nahtlosen Rohres 1 zunächst im ersten Teilprozess, d. h. beim Lochen, der Block (Vorprodukt 3) von den Walzen 2 gegriffen und über das frei drehbare Innenwerkzeug 4 zum Hohlblock ausgewalzt. Im Einlauf hat das Walzgut mit dem Endabschnitt 16 keinen Kontakt. Der Abschnitt 7 ist mit seinem Kegelwinkel α1 so ausgestaltet, dass einerseits das Greifen des Walzguts und andererseits das Überwinden des axialen Domwiderstandes gewährleistet ist.
  • Außerdem soll im zweiten Fertigungsschritt, d. h. beim Elongieren, eine unnötige Belastung bzw. Verdrallung des Walzgutes durch Aufweitung bzw. Triangulation im Walzwerksauslauf vermieden.
  • Der zylindrisch ausgebildete Abschnitt 13 verläuft parallel zur Walzachse. Der weitere Abschnitt 12 und sein Kegelwinkel α2 sind so bemessen, dass beim ersten Schritt (Lochen) eine Durchmesserzunahme bei gleichzeitiger Wanddickenreduktion des Walzgutes erfolgen kann, wodurch die prozessbedingte Endentriangulation dünnwandiger Hohlblöcke deutlich unterdrückt bzw. reduziert wird.
  • Der Abschnitt 8 der Walze 2 ist konisch gestaltet. Im ersten Schritt (Lochen) dient dieser Abschnitt in Verbindung mit dem Innenwerkzeug 4 zur Vergleichmäßigung der Hohlblockwanddicke, im zweiten Schritt (Elongieren) wird hier das Walzgut gegriffen. Der Kegelwinkel α3 wird so gewählt, dass beide Bedingungen erfüllt werden.
  • Das Innenwerkzeug 4 besteht aus den genannten drei Abschnitten: Der Lochabschnitt 10 dient zum Lochen des Blocks und zur Bewältigung des größten Teils der Wanddickenreduktion. Er ist radial bzw. kurvenförmig gestaltet. Die Anschlussabschnitte 18 und 19 sind konisch ausgestaltet, wobei im Anschlussabschnitt 18 die Restwanddickenreduktion zur Erzielung der Nominalwand stattfindet sowie eine gezielte Durchmesserzunahme des Hohlblocks. Der Winkel β1 ist entsprechend größer als der Winkel α2 ausgebildet. Im Anschlussabschnitt 19 wird die Wanddicke des Rohres 1 vergleichmäßigt.
  • Das Elongieren erfolgt in einer dem Lochen entgegengesetzten Walzrichtung.
  • Nach dem ersten Schritt (Lochen) werden die Walzen 2 in die Arbeitsstellung für den zweiten Schritt (Elongieren) verfahren. Gleichzeitig wird das Innenwerkzeug 4 in die benötigte Axialposition gefahren und geschmiert. Während der Walzung wird das Innenwerkzeug 4 dann kontrolliert in die bzw. gegen die Walzrichtung verfahren.
  • Für das Elongieren wird das Walzgut im Bereich des Abschnitts 8 der Walze 2 gegriffen. Der Winkel α3 ist hier so gewählt, dass die Greifbedingung erfüllt wird. Der weitere Abschnitt 12 der Walze 2 hat die Aufgabe, im Zusammenwirken mit dem Innenwerkzeug 4 die Wanddicke des Walzguts auf die Nominalwanddicke zu reduzieren. Dieser Abschnitt wird so kurz wie möglich gestaltet, um eine zu starke Durchmesserzunahme des Walzgutes zu unterbinden.
  • Der zylindrisch ausgebildete Abschnitt 13 der Walze 2 verläuft parallel zur Walzstange, um eine Vergleichmäßigung der Wanddicke zu erzielen. Der angrenzende Abschnitt 7 der Walze 2 weist den Kegelwinkel α1 auf. Der Walzspalt soll in diesem Bereich in Walzgutauslaufrichtung schnell größer werden, um ein Runden des Walzgutes zu ermöglichen und eine Verdrallung zu vermeiden.
  • Da in diesem Abschnitt beim ersten Schritt (Lochen) das Greifen erfolgt, darf der Kegelwinkel α1 aber nicht zu groß gewählt werden. Aus diesem Grunde schließt sich der Endabschnitt 16 der Walze 2 an, der radial gestaltet ist und das Walzgut schnell freigibt.
  • Bei der Walzung dünnwandiger Luppen muss im Bereich der Luppenenden eine dickere Wand als im Mittelstück erzeugt werden, um die prozessbedingte Endentriangulation zu minimieren. Dazu wird im Endenbereich des Walzgutes der Walzspalt nach Walzbeginn auf den Nominalspalt zugefahren und gegen Walzende vom Nominalspalt ausgehend aufgefahren (sog. "Quick Closing - Quick Lifting"; vgl. DE 197 24 233 A 1).
  • Zur Optimierung des Walzprozesses ist vorgesehen, dass eine Schnellverstellung des Spreizwinkels (Winkel zwischen Walzenachse und Walzachse) zwischen dem ersten Arbeitsschritt (Lochen) und dem zweiten Arbeitsschritt (Elongieren) zwecks Erweiterung des Arbeitsbereichs erfolgt. Hierdurch sind noch dünnwandigere Luppen herstellbar.
  • Mit Hilfe der vorgeschlagenen Ausgestaltung ist das kombinierte Loch-Schrägwalzwerk in der Lage, nicht nur relativ dickwandige Rohre herzustellen, sondem den gleichen Fertigungsbereich wie modeme Asselwalzwerke zu realisieren. Der damit erzielte Vorteil besteht darin, dass reduzierte Investitionskosten möglich sind - im Vergleich zu modernen Asselstrassen. Weiterhin ist es möglich, bei kleineren Jahrestonnagen geringere Produkt-Herstellkosten zu erzielen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Rohr
    2
    Walze
    3
    Vorprodukt des Rohres
    4
    I nnenwerkzeug
    5
    axialer Endbereich der Walze
    6
    axialer Endbereich der Walze
    7
    Abschnitt der Walze
    8
    Abschnitt der Walze
    9
    axialer Endbereich des Innenwerkzeugs
    10
    Lochabschnitt des Innenwerkzeugs
    11
    Zylinderabschnitt
    12
    weiterer Abschnitt der Walze
    13
    zylindrisch ausgebildeter Abschnitt der Walze
    14
    axiales Ende der Walze
    15
    axiales Ende der Walze
    16
    Endabschnitt der Walze
    17
    Endabschnitt der Walze
    18
    Anschlussabschnitt des Innenwerkzeugs
    19
    Anschlussabschnitt des Innenwerkzeugs
    α1
    Kegelwinkel
    α2
    Kegelwinkel
    α3
    Kegelwinkel
    β1
    Kegelwinkel
    β2
    Kegelwinkel
    R
    Radius

Claims (11)

  1. Walzwerk zur Herstellung eines nahtlosen Rohres (1), insbesondere eines Stahlrohres, das aufweist:
    eine Anzahl Walzen (2), die den Außenumfang des Rohres (1) bzw. des Vorproduktes (3) des Rohres (1) walzen, und
    ein dornförmiges Innenwerkzeug (4), das koaxial zum Rohr (1) bzw. zum Vorprodukt (3) des Rohres (1) angeordnet ist,
    wobei zwischen den Walzen (2) und dem Innenwerkzeug (4) ein Walzspalt definiert wird und
    die Walzen (2) und das Innenwerkzeug (4) zum sequentiellen Lochen des Vorproduktes (3) des Rohres (1) und Elongieren des Rohres (1) geeignet sind,
    wobei das Innenwerkzeug (4) in einem axialen Endbereich (9) einen Lochabschnitt (10) zum Lochen des Vorproduktes (3) des Rohres (1) sowie einen zu dem Lochabschnitt (10) benachbarten Zylinderabschnitt (11) zum Zusammenwirken mit dem zylindrisch ausgebildeten Abschnitt (13) zum Elongieren des Rohres (1) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Walzen (2) in beiden axialen Endbereichen (5, 6) je mindestens einen Abschnitt (7, 8) aufweisen, der zum Greifen und Transportieren des Rohres (1) bzw. des Vorproduktes (3) des Rohres (1) ausgebildet ist,
    dass zwischen den beiden in den axialen Endbereichen (5, 6) vorgesehenen Abschnitten (7, 8) der Walzen (2) ein zylindrisch ausgebildeter Abschnitt (13) angeordnet ist und
    wobei die Abschnitte (7, 8) zum Greifen und Transportieren und der zylindrisch ausgebildete Abschnitt (13) so zueinander angeordnet sind, dass sowohl das Lochen als auch das Elongieren des Rohres (1) bzw. des Vorproduktes (3) des Rohres (1) bei einer Anordnung der Achse der Walze (2) parallel zur Achse des Rohres (1) bzw. des Vorproduktes (3) des Rohres (1) erfolgt.
  2. Walzwerk nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest einer der Abschnitte (7, 8) in den axialen Endbereichen (5, 6) der Walzen (2) kegelförmig ausgebildet ist.
  3. Walzwerk nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kegelwinkel (α1, α2) der Abschnitte (7, 8) zwischen 1° und 5° liegt.
  4. Walzwerk nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich in einem axialen Endbereich (6) der Walzen (2) im Anschluss an den kegelförmig ausgebildeten Abschnitt (8) in Richtung zum anderen axialen Endbereich (5) ein weiterer kegelförmig ausgebildeter Abschnitt (12) anschließt.
  5. Walzwerk nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der weitere kegelförmig ausgebildete Abschnitt (12) einen größeren Kegelwinkel (α2) aufweist als der benachbarte kegelförmig ausgebildete Abschnitt (8).
  6. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die axialen Enden (14, 15) der Walzen (2) als im Querschnitt radiale Endabschnitte (16, 17) ausgebildet sind.
  7. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Anschluss an den zum Lochen vorgesehenen Lochabschnitt (10) des Innenwerkzeugs (4) ein kegelförmig ausgebildeter Anschlussabschnitt (18, 19) angeordnet ist.
  8. Walzwerk nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kegelwinkel (β1, β2) des Anschlussabschnitts (18, 19) zwischen 2° und 15° beträgt.
  9. Walzwerk nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der kegelförmig ausgebildete Anschlussabschnitt (18, 19) aus zwei Teilabschnitten besteht, die jeweils unterschiedliche Kegelwinkel (β1, β2) aufweisen.
  10. Walzwerk nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Kegelwinkel (β2) des einen Anschlussabschnitts (19) kleiner ist als der erste Kegelwinkel (β1) des anderen Anschlussabschnitts (18).
  11. Walzwerk nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kegelwinkel (β1) des einen Anschlussabschnitts (18) des Innenwerkzeugs (4) größer ist als der Kegelwinkel (α2) des weiteren Abschnitts (12) der Walzen (2).
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