EP1814679B1 - Verfahren zum herstellen eines nahtlos warmgefertigten stahlrohres - Google Patents

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EP1814679B1
EP1814679B1 EP05803680A EP05803680A EP1814679B1 EP 1814679 B1 EP1814679 B1 EP 1814679B1 EP 05803680 A EP05803680 A EP 05803680A EP 05803680 A EP05803680 A EP 05803680A EP 1814679 B1 EP1814679 B1 EP 1814679B1
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EP
European Patent Office
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forging
hollow block
rolling
punching
shaping step
Prior art date
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Active
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EP05803680A
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English (en)
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Christoph Prasser
Rolf Kümmerling
Stefan Wiedenmaier
Pierre Lefebvre
Rupert Wieser
Robert Koppensteiner
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Vallourec Deutschland GmbH
Original Assignee
V&M Deutschland GmbH
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Publication date
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    • B21B23/00—Tube-rolling not restricted to methods provided for in only one of groups B21B17/00, B21B19/00, B21B21/00, e.g. combined processes planetary tube rolling, auxiliary arrangements, e.g. lubricating, special tube blanks, continuous casting combined with tube rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0035—Forging or pressing devices as units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • 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
    • B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/10—Piercing billets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers
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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
    • B21B19/04—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
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a seamlessly hot-finished steel tube according to the preamble of claim 1.
  • the DE 1 906 961 A1 discloses a method for producing seamless tubes from continuously cast hollow bodies.
  • the cast strand is divided and the respective section is pre-stretched with the aid of an inner tool and hot forging. Thereafter, the prestretched portion is rolled on a continuous rolling mill to a pre-pipe (Luppe) and subsequently producing a finished tube by subsequent stretch reduction.
  • This proposed method is intended to be applied to the mass production of small diameter tubes from continuously cast hollow bodies. The proposal is to help overcome the problem of heavy use of the skew rolls in pre-stretching.
  • the object of the invention is to provide a production method for seamless hot-finished steel tubes for the dimensional range of 5 "to 30" outer diameter and wall thicknesses 3 0.1 x outer diameter for the range 5 "to ⁇ 16" outer diameter or ⁇ 40 mm wall thickness for the Range 16 "to 30" outer diameter is superior to the known method even for small batches in terms of deployment and productivity.
  • the hitherto known second and third forming step characterized by rolling is replaced by a forming step in the form of a radial forging process using an inserted into the hollow block inner tool and at least two acting on the lateral surface of the hollow block forging jaws of a forging machine, wherein the hollow block clocked in the phase of the idle stroke of the forging jaws is rotated and axially displaced.
  • the rotation and the axial feed of the hollow block can take place simultaneously or with a time offset.
  • the proposed method has the advantage that even thick-walled tubes can be produced optimally and the changeover times are low. Similar to the vocational, the stretching process by forging still achieves a high elongation even with very thick-walled pipes. Thus, even with thick-walled pipes large pipe lengths can be displayed. Another advantage is the fact that in most cases can be dispensed with the otherwise necessary downstream sizing mill, since after the drawing process by forging so produced ready-to-use pipe has finished tube quality.
  • the proposed forging process is then particularly effective and qualitatively favorable, if instead of two, a total of four forging jaws are used, which act synchronously in a plane on the lateral surface of the hollow block.
  • a total of four forging jaws are used, which act synchronously in a plane on the lateral surface of the hollow block.
  • the first forming step may optionally be a hole punching or a punching by means of oblique rolls. After the hole pressing the soil is separated or pierced. The separation can be done by flame cutting or hot sawing.
  • the hollow block produced by punching or by punching by means of oblique rolls can be forged directly or pre-stretched by a subsequent oblique rolling before it receives its finished pipe dimension by forging.
  • the separation or piercing of the soil can be omitted after the hole pressing.
  • a two-roll or three-roll machine is used for skew rolling.
  • descaling of the outer and / or inner surface is advantageous.
  • the forged ready-made pipe is either immediately ready for delivery after the usual finishing steps such as cutting to length, visual inspection, marking etc. or is first subjected to a heat treatment and / or a non-destructive test.
  • the heat treatment may be normalizing or tempering. Depending on the straightness requirement, straightening is required. Likewise, with appropriate delivery requirements, over-sanding or other suitable chip-removing machining of the outer surface may be necessary to eliminate the small bumps caused by the forging process.
  • the starting block to be used is either a section of a continuous casting rod, preferably a round-strand casting rod or ingot. Depending on the hole process used, a pre-deformation of the material can be difficult to form Continuous casting by rolling or forging may be required.
  • the heating of the output block is carried out in a known manner in a rotary hearth or in a walking beam furnace. At high weights, other heating furnaces, such. B. Tieföfen conceivable.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the inventive method with only one hole assembly as the first forming step.
  • a block 1 divided off from a steel continuous casting rod is placed in a rotary hearth furnace 2 and heated to a deformation temperature, eg. B. 1250 ° C, heated. After heating and leaving the rotary hearth furnace 2, the heated block is fed via a roller table 3 a punching unit.
  • a deformation temperature eg. B. 1250 ° C
  • the perforating unit is designed as a cross rolling mill 4 with two oblique rollers 5, 5 '.
  • This includes an inner tool consisting of a piercer 6 and a support rod 7. Since the punching by means of oblique rollers is well known, it is unnecessary to take a closer look at it.
  • By punching a block 8 has been produced from the block 1, which passes through a transverse transport 9 to the forging machine 10.
  • the following stretching process by radial forging forms according to the invention the summary of the otherwise customary second and third forming step instead of the usual rolling, be it as a continuous, stopper or mit step method with downstream reduction rolls.
  • the hollow block 8 After retraction of an inner tool 11, preferably in the form of a cylindrical dome, the hollow block 8 is transported by a arranged on the inlet side manipulator 13 longitudinally through the forging stand 14 and simultaneously rotated. This rotation and the axial feed of the hollow block 8 is clocked in the phase of the idle stroke of the forging jaws either simultaneously or offset in time.
  • a second manipulator 12 takes over the finished tube 16 on the outlet side in order to complete the forging process.
  • the forging unit is shown here only schematically and has here, not shown, the hollow block 8 encompassing forging jaws, which act on the lateral surface in order to stretch by reducing both the outer diameter and the wall thickness of the hollow block 8.
  • the ready-to-use tube 16 is transported according to the arrow 15 into the finishing line in order to make it ready for shipment there.
  • the finishing usually comprises a cutting to length, a visual inspection, a marking and, depending on requirements, a previously performed heat treatment and / or a non-destructive testing.
  • the hot-finished tube 16 is shown shorter than would correspond to the extension.
  • the hot-made tube 16 has an outer diameter of 203 mm with a wall thickness of 50 mm and a length of 15 meters.
  • FIG. 2 shows a variant of the method according to FIG. 1 , wherein like reference numerals have been selected for like parts.
  • the first forming step is identical to that until the production of a hollow block 8 FIG. 1 explained forming step.
  • the second forming step Before the stretching process by forging, the second forming step, however, a Vorstreckaggregat, a so-called Elongator 17, is arranged.
  • the Elongator is formed in this embodiment as a cross rolling mill with two inclined rollers 18, 18 'and an inner tool, consisting of a plug 19 which is connected to a support rod 20.
  • the hollow block 8 leaving the perforating unit is fed via a transverse transport 9 to the input side of the elongator 17.
  • a transverse transport 9 By the oblique rolling of the hollow block 8 is pre-stretched and reduced in the wall thickness hollow block 8 'produced.
  • the diameter of the hollow block 8 ' may be equal to, smaller or larger after Vorumblen.
  • FIG. 2 illustrated workflow of a block 1 with the dimension 500 mm round and a length of 4 m after punching a hollow block 8 of the dimension 500 mm a remplierer diameter x 180 mm wall thickness produced with a length of 4.3 m.
  • a hollow block 8 ' After passing through the Elongators is a hollow block 8 'with the dimensions 480 mm outer diameter x 120 mm wall thickness and 5.8 m length before.
  • the ready-to-use pipe 16 After the forging process, the ready-to-use pipe 16 has an outer diameter of 339.7 mm, a wall thickness of 75 mm and a length of 12.6 m.
  • FIG. 3 shows in a longitudinal section an engaged to be forged hollow block 8, which runs from the left into the forging machine and right as a ready-to-use pipe 16 leaves the forging machine.
  • four forged jaws 21, 21 ' act on the outside in this exemplary embodiment.
  • the mandrel 22 is held in place by a support rod 23, but may alternatively be moved axially forward or backward during the forging process.
  • the rotary arrow 24 and the axial arrow 25 are intended to illustrate that during the idle stroke of the forging jaws 21 - 21 "'the hollow block 8 is rotated and pushed further axially.
  • Each forging jaw 21-21 '" has in longitudinal section a predominantly conically shaped inlet section 26 and an adjoining smoothing section 27.
  • the inlet section 26 can also be slightly convexly curved.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines nahtlos warmgefertigten Stahlrohres gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Nach der Erfindung der Brüder Mannesmann aus einem erwärmten Block ein dickwandiges Hohlblockrohr zu erzeugen, hat es verschiedene Vorschläge gegeben, dieses Hohlblockrohr in gleicher Hitze in einer weiteren Warmarbeitsstufe zu strecken. Stichworte dazu sind das Kontiwalzverfahren, das Stoßbankverfahren, das Stopfenwalzverfahren und das Pilgerschrittverfahren (Stahlrohr-Handbuch, 10. Auflage, Vulkan-Verlag Essen 1986, III. Herstellverfahren).
  • Alle genannten Verfahren haben für verschiedene Abmessungsbereiche und Werkstoffe ihre Vorzüge, wobei es auch Überschneidungen gibt. Für den mittleren Abmessungsbereich von 5" bis 18" kommen das Konti- und Stopfenwalzverfahren, für den Abmessungsbereich bis 26" das Pilgerschrittverfahren zum Einsatz. Bei dickerer Wand im Bereich von > 30 mm sind das Konti- und Stopfenwalzverfahren weniger geeignet, während das Pilgerschrittverfahren zwar keine Probleme mit der Wanddicke hat, aber im Fertigungstakt langsamer ist. Nachteilig bei allen genannten Verfahren sind die mehr oder weniger langen Umrüstzeiten bei Abmessungswechsel.
  • Kennzeichnend für die Herstellung nahtloser Rohre aus einem erwärmten Block sind die drei Schritte Lochen - Strecken - Reduzierwalzen (H. Biller, Das Walzen nahtloser Rohre - Probleme der Verfahrensauswahl, Stahl und Eisen 106 (1986) Nr. 9, Seite 431 - 437).
  • Ein anderes Verfahren nahtloser Stahlrohre ist aus der EP 0 610 509 A bekannt zur Herstellung.
  • Schon seit längerem hat man versucht einen Schritt einzusparen, um die Herstell- und Anlagekosten zu senken. Diese Bemühungen sind bislang wenig erfolgreich gewesen.
  • In der DE 1 906 961 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von nahtlosen Rohren aus im Strangguss hergestellten Hohlkörpern offenbart. Bei diesem bekannten Verfahren wird der gegossene Strang geteilt und das jeweilige Teilstück unter Zuhilfenahme eines Innenwerkzeuges und Warmwalzschmiedens vorgestreckt. Danach wird das vorgestreckte Teilstück auf einer kontinuierlichen Walzstraße zu einem Vorrohr (Luppe) ausgewalzt und durch nachfolgendes Streckreduzieren daraus ein Fertigrohr erzeugt. Dieses vorgeschlagene Verfahren soll angewendet werden bei der Massenproduktion von Rohren mit kleinen Durchmessern aus im Strangguss herstellten Hohlkörpern. Der Vorschlag soll das Problem der starken Beanspruchung der Schrägwalzen beim Vorstrecken überwinden helfen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für nahtlose warmgefertigte Stahlrohre anzugeben, das für den Abmessungsbereich von 5" bis 30" Außendurchmesser und Wanddicken3 0,1 x Außendurchmesser für den Bereich 5" bis < 16" Außendurchmesser oder ≥ 40 mm Wanddicke für den Bereich 16" bis 30" Außendurchmesser auch für kleine Losgrößen im Hinblick auf Ausbringen und Produktivität den bekannten Verfahren überlegen ist.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Nach der Lehre der Erfindung wird der bislang bekannte zweite und dritte durch Walzen gekennzeichnete Umformschritt (Streckwalzen und Reduzierwalzen) ersetzt durch einen Umformschritt in Form eines Radialschmiedeprozesses unter Verwendung eines in den Hohlblock eingeschobenen Innenwerkzeuges und mindestens zwei auf die Mantelfläche des Hohlblockes einwirkender Schmiedebacken einer Schmiedemaschine, wobei der Hohlblock getaktet in der Phase des Leerhubes der Schmiedebacken gedreht und axial verschoben wird. Je nach Art der Steuerung kann die Drehung und der axiale Vorschub des Hohlblockes gleichzeitig oder zeitlich versetzt erfolgen.
  • Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, dass auch dickwandige Rohre optimal herstellbar und die Umrüstzeiten gering sind. Ähnlich dem Pilgern wird beim Streckprozess durch Schmieden auch bei sehr dickwandigen Rohren noch eine hohe Streckung erreicht. Damit sind auch bei dickwandigen Rohren große Rohrlängen darstellbar.
    Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass in den überwiegenden Fällen auf das ansonsten notwendige nachgeschaltete Maßwalzwerk verzichtet werden kann, da nach dem Streckprozess durch Schmieden das so erzeugte warmfertige Rohr Fertigrohrqualität aufweiset.
  • Der vorgeschlagene Schmiedeprozess ist dann besonders effektiv und qualitativ günstig, wenn statt zwei, insgesamt vier Schmiedebacken verwendet werden, die in einer Ebene synchron auf die Mantelfläche des Hohlblockes einwirken. Zur besseren Verteilung, insbesondere der thermischen Belastung, kann es vorteilhaft sein, das Innenwerkzeug während des Schmiedens in gleicher Richtung bzw. entgegengesetzt des axialen Vorschubes zu bewegen.
  • Bei großen Streckgraden (> 4) und geringer Wanddicke (< 30 mm) kann es erforderlich sein, vor dem Schmieden im Hohlblock ein Trenn- und Schmiermittel z. B. auf Phosphaterm- oder Graphitbasis anzubringen. Dadurch wird vermieden, dass es zu einem Festbacken des geschmiedeten Hohlblockes auf dem Innenwerkzeug kommt.
  • Der erste Umformschritt kann wahlweise ein Lochpressen oder ein Lochen mittels Schrägwalzen sein. Nach dem Lochpressen wird der Boden abgetrennt oder durchstoßen. Das Abtrennen kann über Brennschneiden oder über Warmsägen erfolgen. Der durch Lochpressen oder durch Lochen mittels Schrägwalzen erzeugte Hohlblock kann direkt geschmiedet oder durch ein nachgeschaltetes Schrägwalzen vorgestreckt werden, bevor er durch das Schmieden seine Fertigrohrabmessung erhält.
  • Bei dieser Verfahrensweise kann das Abtrennen bzw. das Durchstoßen des Bodens nach dem Lochpressen entfallen. Für das Schrägwalzen wird eine Zweiwalzen- oder Dreiwalzenmaschine eingesetzt. Je nach Vorverfahren ist eine Entzunderung der Außen- und/oder Innenoberfläche vorteilhaft.
  • Das geschmiedete Fertigrohr ist nach den üblichen Adjustageschritten wie Ablängen, visuelle Prüfung, Markieren usw. entweder sofort auslieferungsfähig oder wird zuvor einer Wärmebehandlung und/oder einer zerstörungsfreien Prüfung unterzogen. Die Wärmebehandlung kann ein Normalisieren oder ein Vergüten sein. Je nach Geradheitsanforderung ist ein Richten erforderlich. Ebenso kann bei entsprechenden Lieferanforderungen ein Überschleifen oder ein anderes geeignetes spanabtragendes Bearbeiten der Außenoberfläche notwendig sein, um die durch den Schmiedeprozess hervorgerufenen geringen Unebenheiten zu beseitigen.
    Der einzusetzende Ausgangsblock ist entweder ein Abschnitt eines Stranggussstabes, vorzugsweise ein Rundstranggussstab oder ein Gussblock (Ingot). Je nach verwendetem Lochprozess kann bei schwer umformbaren Werkstoffen eine Vorverformung des Stranggusses durch Walzen oder Schmieden erforderlich sein. Die Erwärmung des Ausgangsblockes erfolgt in bekannter Weise in einem Drehherd- oder in einem Hubbalkenofen. Bei hohen Gewichten sind auch andere Erwärmungsöfen, wie z. B. Tieföfen, denkbar.
  • Anhand schematischer Darstellungen wird das erfindungsgemäße Verfahren im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Lochaggregat (Schrägwalze),
    Figur 2
    das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Lochaggregat (Schrägwalze) und einem nachgeschaltetem Vorstreckaggregat (Elongator).
    Figur 3
    im Längsschnitt einen im Eingriff sich befindenden Hohlblock
    Figur 4
    ein Schnitt in Richtung A - A in Figur 3
  • Figur 1 zeigt als schematische Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren mit nur einem Lochaggregat als ersten Umformschritt. Beispielhaft wird ein von einem Stahl-Stranggussstab abgeteilter Block 1 in einen Drehherdofen 2 eingelegt und auf Umformtemperatür, z. B. 1250°C, erwärmt. Nach der Erwärmung und dem Verlassen des Drehherdofens 2 wird der erwärmte Block über einen Rollgang 3 einem Lochaggregat zugeführt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Lochaggregat als Schrägwalzwerk 4 mit zwei Schrägwalzen 5, 5' ausgebildet. Dazu gehört ein Innenwerkzeug, bestehend aus einem Lochdorn 6 und einer Haltestange 7. Da das Lochen mittels Schrägwalzen hinlänglich bekannt ist, erübrigt sich ein näheres Eingehen darauf.
    Durch das Lochen ist aus dem Block 1 ein Hohlblock 8 erzeugt worden, der über einen Quertransport 9 zur Schmiedemaschine 10 gelangt. Der nachfolgende Streckprozess durch Radialschmieden bildet erfindungsgemäß die Zusammenfassung des ansonsten üblichen zweiten und dritten Umformschrittes anstelle des sonst üblichen Walzens, sei es als Konti-, Stopfen- oder Pilgerschrittverfahren mit nachgeschaltetem Reduzierwalzen.
  • Nach Einfahren eines Innenwerkzeuges 11, vorzugsweise in Form eines zylindrischen Domes, wird der Hohlblock 8 durch einen auf der Einlaufseite angeordneten Manipulator 13 längs durch den Schmiedeständer 14 transportiert und gleichzeitig dabei gedreht. Diese Drehung und der axiale Vorschub des Hohlblockes 8 erfolgt getaktet in der Phase des Leerhubes der Schmiedebacken entweder gleichzeitig oder zeitlich versetzt.
  • Auf der Auslaufseite übernimmt später ein zweiter Manipulator 12 das Fertigrohr 16, um den Schmiedeprozess zu Ende führen zu können. Das Schmiedeaggregat ist hier nur schematisch dargestellt und weist hier nicht dargestellte, den Hohlblock 8 umgreifende Schmiedebacken auf, die auf die Mantelfläche einwirken, um durch Verringerung sowohl des Außendurchmessers als auch der Wanddicke den Hohlblock 8 zu strecken.
  • Nach dem Streckprozess durch Schmieden wird das warmfertige Rohr 16 entsprechend dem Pfeil 15 in die Adjustagelinie transportiert, um es dort versandfertig zu machen. Die Adjustage umfasst üblicherweise ein Ablängen, eine visuelle Prüfung, ein Markieren und je nach Anforderung eine zuvor durchgeführte Wärmebehandlung und/oder eine zerstörungsfreie Prüfung. Aus Platzgründen ist das warmgefertigte Rohr 16 kürzer dargestellt als es der Streckung entsprechen würde.
  • Beispielhaft wird entsprechend dem in Figur 1 dargestellten Arbeitsablauf aus einem Block 1 mit der Abmessung 406 mm rund und einer Länge von 2,8 m nach dem Lochen ein Hohlblock 8 der Abmessung 390 aüßerer Durchmesser x 123 mm Wanddicke mit einer Länge von 3,5 m erzeugt. Nach dem Schmieden weist das warmgefertigte Rohr 16 einen äußeren Durchmesser von 203 mm auf mit einer Wanddicke von 50 mm und einer Länge von 15 Meter.
  • Figur 2 zeigt eine Variante des Verfahrens gemäß Figur 1 , wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen gewählt worden sind. Der erste Umformschritt ist bis zur Erzeugung eines Hohlblockes 8 identisch mit dem bei Figur 1 erläuterten Umformschritt.
    Vor dem Streckprozess durch Schmieden, dem zweiten Umformschritt, ist jedoch noch ein Vorstreckaggregat, ein sogenannter Elongator 17, angeordnet. Auch der Elongator ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schrägwalzwerk ausgebildet mit zwei Schrägwalzen 18, 18' und einem Innenwerkzeug, bestehend aus einem Stopfen 19, der mit einer Haltestange 20 verbunden ist.
  • Der das Lochaggregat verlassende Hohlblock 8 wird über einen Quertransport 9 der Eingangsseite des Elongators 17 zugeführt. Durch das Schrägwalzen wird der Hohlblock 8 vorgestreckt und ein in der Wanddicke verringerter Hohlblock 8' erzeugt. Der Durchmesser des Hohlblockes 8' kann nach dem Vorstrecken gleich, kleiner oder größer sein.
  • Danach wird der Hohlblock 8' über einen Quertransport 9' der schon in Figur 1 erläuterten Schmiedemaschine 10 zugeführt. Da die nachfolgenden Schritte identisch sind erübrigt sich eine Wiederholung.
  • Beispielhaft wird entsprechend dem in Figur 2 dargestellten Arbeitsablauf aus einem Block 1 mit der Abmessung 500 mm rund und einer Länge von 4 m nach dem Lochen ein Hohlblock 8 der Abmessung 500 mm aüßerer Durchmesser x 180 mm Wanddicke mit einer Länge von 4,3 m erzeugt.
  • Nach Durchlaufen des Elongators liegt ein Hohlblock 8' mit den Abmessungen 480 mm aüßerer Durchmesser x 120 mm Wanddicke und 5,8 m Länge vor.
  • Nach dem Streckprozess durch Schmieden weist das warmfertige Rohr 16 einen äußeren Durchmesser von 339,7 mm, eine Wanddicke von 75 mm und eine Länge von 12,6 m auf.
  • Figur 3 zeigt in einem Längsschnitt einen im Eingriff sich befindenden zu schmiedenden Hohlblock 8, der von links in die Schmiedemaschine einläuft und rechts als warmfertiges Rohr 16 die Schmiedemaschine verlässt. Im Schmiedebereich wirken auf der Außenseite in diesem Ausführungsbeispiel vier Schmiedebacken 21. 21'. 21", 21'" und auf der Innenseite ein zylindrischer Dorn 22 zusammen. Der Dorn 22 wird durch eine Haltestange 23 in Position gehalten, kann aber auch alternativ während des Schmiedeprozesses axial vor oder zurück bewegt werden.
  • Der Drehpfeil 24 sowie der Axialpfeil 25 sollen verdeutlichen, dass während des Leerhubes der Schmiedebacken 21 - 21 "' der Hohlblock 8 gedreht und axial weiter geschoben wird.
  • Jede Schmiedebacke 21 - 21'" weist im Längsschnitt einen überwiegend konisch gestalteten Einlaufabschnitt 26 und einen daran sich anschließenden Glättteil 27 auf. Der Einlaufteil 26 kann auch leicht konvex gekrümmt sein.
  • Im Querschnitt gesehen ( Figur 4 ) weisen alle Schmiedebacken 21 - 21"' eine konkave Krümmung auf. Im Regelfall ist die Krümmung ein Kreisbogen, dessen Radius größer ist als der aktuelle Radius des zu schmiedenden Teiles.
  • Die in den Figuren 3 und 4 eingezeichneten Bewegungspfeile 28 sollen den radialen Hub der jeweiligen Schmiedebacke 21 - 21"' verdeutlichen.
    • Bezugszeichenliste
  • Nr. Bezeichnung
    1 Block
    2 Drehherdofen
    3,3' Rollgang
    4 Schrägwalzwerk
    5,5' Schrägwalze
    6 Lochdorn
    7 Haltestange
    8 Hohlblock
    9,9' Quertransport
    10 Schmiedemaschine
    11 Innenwerkzeug
    12 Manipulator, Auslaufseite
    13 Manipulator, Einlaufseite
    14 Schmiedeständer
    15 Transportpfeil
    16 warmfertiges Rohr
    17 Elongator
    18, 18' Schrägwalze
    19 Stopfen
    20 Haltestange
    21, 21', 21", 21"' Schmiedebacke
    22 Dorn
    23 Haltestange
    24 Drehpfeil
    25 Axialpfeil
    26 Einlaufabschnitt
    27 Glättteil
    28 Bewegungspfeil

Claims (20)

  1. Verfahren zum Herstellen eines nahtlos warmgefertigten Stahlrohres bei dem ausgehend von einem auf Umformtemperatur erwärmten Block in einem ersten Umformschritt durch Lochen ein dickwandiger Hohlblock erzeugt wird, der anschließend in gleicher Hitze in einem zweiten Umformschritt durch Walzen unter Veränderung des Durchmessers und der Wanddicke zum Vorrohr (Luppe) gestreckt und in einem dritten Umformschritt durch Reduzierwalzen daraus ein Fertigrohr erzeugt wird
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite und dritte durch Walzen gekennzeichnete Umformschritt ersetzt wird durch einen Umformschritt in Form eines Radialschmiedeprozesses unter Verwendung eines in den Hohlblock eingeschobenen Innenwerkzeuges und mindestens zwei auf die Mantelfläche des Hohlblockes einwirkender Schmiedebacken einer Schmiedemaschine, wobei der Hohlblock getaktet in der Phase des Leerhubes der Schmiedebacken gedreht und axial verschoben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehung und der axiale Vorschub des Hohlblockes gleichzeitig oder zeitlich versetzt erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vier Schmiedebacken verwendet werden, die in einer Ebene synchron auf die Mantelfläche des Hohlblockes einwirken.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Innenwerkzeug während des Schmiedens steht.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Innenwerkzeug in gleicher Richtung wie der axiale Vorschub während des Schmiedens bewegt wird.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Innenwerkzeug entgegengesetzt dem axialen Vorschub während des Schmiedens bewegt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der Innenseite des Hohlblockes vor Beginn des Radialschmiedeprozesses ein Trenn- und Schmiermittel aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Umformschritt ein Lochpressen ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Lochpressen der Boden durchstoßen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Lochpressen der Boden abgetrennt wird.
  11. Verfahren nach den Ansprüchen 8-10
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Lochpressen und Beseitigen des Bodens der Hohlblock innen und außen entzundert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 8
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Lochpressen ein Vorstrecken mittels Schrägwalzen erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Schrägwalzen der Hohlblock innen entzundert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Umformschritt ein Lochen mittels Schrägwalzen ist.
  15. verfahren nach Anspruch 14
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Lochen ein Vorstrecken mittels Schrägwalzen erfolgt.
  16. Verfahren nach den Ansprüche 14 und 15
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erzeugte Hohlblock innen entzundert wird.
  17. verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 16
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Fertigrohr einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 17
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Fertigrohr gerichtet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 18
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenoberfläche des Fertigrohres spanabhebend bearbeitet wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bearbeitung ein Schleifen ist.
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