EP2991780A1 - Lochdorn mit verbesserter standzeit zur herstellung nahtloser rohre - Google Patents

Lochdorn mit verbesserter standzeit zur herstellung nahtloser rohre

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EP2991780A1
EP2991780A1 EP14772318.3A EP14772318A EP2991780A1 EP 2991780 A1 EP2991780 A1 EP 2991780A1 EP 14772318 A EP14772318 A EP 14772318A EP 2991780 A1 EP2991780 A1 EP 2991780A1
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EP
European Patent Office
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piercer
nose
mandrel
main body
piercing
Prior art date
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Application number
EP14772318.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2991780B1 (de
Inventor
Winfried Braun
Christian Klempel
Rene Baadjou
Rolf Kümmerling
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Vallourec Deutschland GmbH
Original Assignee
Vallourec Deutschland GmbH
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Publication date
Application filed by Vallourec Deutschland GmbH filed Critical Vallourec Deutschland GmbH
Publication of EP2991780A1 publication Critical patent/EP2991780A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2991780B1 publication Critical patent/EP2991780B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

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

Definitions

  • the invention relates to a piercer for punching heated round blocks made of metal for the production of seamless tubes, comprising a piercing lug nose and a perforated mandrel body, which is connectable to a mandrel.
  • seamless tubes are produced by a process in which cylindrically shaped and heated in a rotary hearth furnace starting material, so-called round blocks, in a cross-rolling mill using an axially fixed of piercer and mandrel
  • Inner tool is formed into a tubular hollow block.
  • the block is after the detection of the cross rolling mill helically transported by the cross rolling mill and thus on the axially stationary inner tool and in the other
  • the hole is created by driving the round block through the inclined rollers and pressing it over a piercer.
  • the perforated mandrel itself usually has a diameter increasing steadily from the tip.
  • the usually consisting of a high-temperature tool steel piercer has in addition to the actual punching the task any material tears to re-weld, to smooth the inner surface of the resulting hollow block and to bring its wall thickness as uniformly as possible to the desired level.
  • the mandrel tip thermally and mechanically stress particularly so that it has wear traces already after a few holes, which quickly lead to defective changes in the geometry of the dome and thus to internal errors and geometry deviations on the hollow block.
  • the cooling lubricant is passed through the main body of the piercer over obliquely extending into the piercer tip outlet openings in the hollow block.
  • the piercer tip consists of a cylindrical portion and a hemispherical tip, wherein the
  • Punch mandrel body are arranged.
  • a disadvantage is the still insufficient cooling of the piercer tip itself and the oblique position of the outlet openings for the coolant at the piercer tip, on the one hand consuming to produce, on the other hand, a closure during the piercing process by contacting with the material of the round block not yet reliably prevented.
  • Another disadvantage is the one-piece design of the piercer, which requires a replacement of the complete piercer when worn.
  • mandrel nose and body made of different materials and replace if necessary only the piercer tip.
  • the disadvantage here is that the mandrel tip uncooled and the
  • EP 1 961 497 B1 Another piercing mandrel of a piercing mill is known.
  • This piercer shows a piercer nose on a piercer body.
  • the piercer nose widens conically in the direction of the perforated mandrel main body.
  • the invention is based on the object, the service life of the piercer when punching round blocks of metal, in particular of higher alloyed, difficult to deform steel materials, by oblique rolling, taking into account a qualitative improvement of the inner surface of the perforated block and round
  • a piercer comprising a piercing lug nose and a piercer main body, the to a
  • Mandrel is connectable, which is characterized in that the
  • Piercer is arranged. In combination with the inverted conical geometry of the spike nose or the nose cap can be a significant
  • Inner surface of the hollow block can be achieved, since clogging of the precisely arranged in this area outlet opening and thus a reduced or even completely interrupted cooling is effectively avoided.
  • the lug nose in particular when punching steels that are difficult to form with more than 5.0% by weight of chromium, has the special geometric design of the lug nose or of the nosecaps, the diameter tapering conically towards the lug body, ie being conical inversely.
  • the nose cap and mandrel main body is a "gusset" significantly enlarged in comparison to known piercer spikes, in which the outlet opening for the cooling lubricant is preferably arranged radially, thereby ensuring that the exit opening for the cooling lubricant does not come into contact with the material of the round block to be punched can come, so that clogging of the precisely arranged in this area outlet opening and thus a reduced or even completely interrupted cooling is effectively avoided.
  • the length L of the mandrel nose or the nose cap is determined depending on the block diameter DB to be rolled and the nose diameter DN at the nose-side end of the mandrel nose or the nose cap, so that the condition 0.10 x DB ⁇ L ⁇ 3 x DN is satisfied.
  • Compliance with this condition is necessary in order to have a minimum volume and a minimum cross section for the mandrel nose or the nose cap available, since the cooling of the cap according to the invention can not completely prevent a warming of this.
  • the radius at the nose-side end of the mandrel nose or the nose cap should advantageously have a value of r> 3.0 mm in order to avoid load peaks at this transition and thus premature wear.
  • the for the reverse conical design of the lug nose or the Nose cap necessary angle ⁇ should be between 2 ° and 10 ° to form a sufficiently large gusset and thus to achieve the effect of increasing the service life of the piercer according to the invention.
  • a radial arrangement of the outlet opening in the transition region of mandrel nose and mandrel main body is advantageous because their production can be much easier compared to known, oblique bores introduced.
  • the outlet opening is formed as an annular gap to ensure a uniform lubrication over the circumference of the piercing pin.
  • the inflow line of the cooling lubricant preferably extends centrally through the piercer to the front end of the nose core.
  • the preferably several outflow lines through the nose core lead up to the outlet opening from the piercer in the transition region of mandrel nose and mandrel body and are preferably arranged radially around the inflow line.
  • Flow rate of cooling lubricant can be arranged, for example, four, six or eight drain lines in the nose core.
  • the nose core is detachably connected to the mandrel main body, so that if necessary, only the mandrel main body needs to be replaced and not in addition the nose core, with the channels introduced therein for the cooling lubricant inflow and outflow ,
  • the compound of the nose core and mandrel main body according to the invention either by means of a screw or for easier mounting and
  • Disassembly advantageously be done by means of a bayonet lock.
  • mandrel nose and body can also be made of different materials
  • FIG. 1 is a schematic representation of the Lochungsreaes in one
  • Figure 2 shows the piercer according to the invention in an enlarged schematic representation
  • FIG. 3 shows sectional views of a perforated-metal nose.
  • a cone slanting mill is shown schematically, which is a solid steel block by means of a piercing mandrel according to the invention to a
  • the cone slanting mill 1 consists of two work rolls 2, 2 ', which transform the solid block 3 into a hollow block pipe 6 via an internal tool consisting of a piercer 4 according to the invention and a mandrel bar 5.
  • Counter-rotation direction of the work rolls 2, 2 ', the block 3 or the hollow block tube 6 is moved helically over the axially stationary inner tool.
  • the perforated mandrel 4 consists of a perforated mandrel main body 4.1 to which a mandrel nose 4.2 is connected.
  • the mandrel nose 4.2 has a conically tapered diameter relative to the perforated mandrel main body 4.1, wherein in the transition region of perforated mandrel main body 4.1 and piercer nose 4.2 to be formed
  • Hollow block pipe 6 forms a gusset 7, which does not interfere with the material of
  • Hollow block pipe 6 comes into contact during punching. Not shown here is exactly in this gusset or in the transition region arranged outlet opening for the cooling lubricant and the cooling of the piercing pin.
  • FIG. 2 shows geometric details of the perforated mandrel 4 in accordance with the invention
  • the mandrel nose 4.2 is conically tapered towards the piercer main body 4.1, wherein an angle ⁇ between 2 ° and 10 ° is maintained.
  • the angle ⁇ is enclosed between the outer surface of the piercer nose 4.2 and an imaginary straight line which runs parallel to a longitudinal axis of the piercer 4 and the outer surface of the piercer nose 4.2 is tangent in the region of its largest diameter DN.
  • the piercer nose 4.2 in this case has a length L which depends on the diameter of the block 3 to be punched (DB) and the largest diameter of the mandrel nose 4.2 (DN), the condition 0.10 x DB ⁇ L ⁇ 3 x DN being maintained ,
  • the mandrel nose 4.2 at the front end has a radius r, which is at least 3 mm.
  • Figure 3 shows schematically the formation of the piercer nose 4.2 in a longitudinal section (left partial image) and in a cross section (right partial image).
  • perforated mandrel body 4.1 and mandrel nose 4.2 are shown in a one-piece, so not releasable design because of the simpler presentation. The following description can be analogously transferred to a detachable version.
  • the piercer nose 4.2 consists of a nose core 4.2a and a nose cap 4.2b mounted thereon.
  • an axial distance "x" is provided between the front end of the nose core 4.2a and the inside of the nose cap 4.2b
  • the inflow line of the cooling lubricant 8 to the nose cap 4.2b extends centrally through the piercer 4 to the front end of the nose core 4.2a.
  • Pass drain lines 9 which extend up to the annular gap formed as an outlet opening 1 1 in the transition region of piercer nose 4.2 and mandrel body 4.1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lochdorn (4) zum Lochen von erhitzten Rundblöcken (3) aus Metall zur Herstellung nahtloser Rohre (6), aufweisend eine Lochdornnase (4.2) und einen Lochdorngrundkörper (4.1), der an eine Dornstange (5) anschließbar ist. Um die Standzeit des Lochdorns beim Lochen von Rundblöcken aus Metall, insbesondere von höher legierten, schwer umformbaren Stahlwerkstoffen, durch Schrägwalzen unter Berücksichtigung einer qualitativen Verbesserung der Innenoberfläche des gelochten Rundblocks sowie unter Verminderung der Werkzeugkosten, zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Lochdornnase (4.2) in der Längserstreckung zum Lochdorngrundkörper (4.1) hin im Außendurchmesser konisch verjüngend ausgebildet ist.

Description

Lochdorn mit verbesserter Standzeit zur Herstellung nahtloser Rohre
Die Erfindung betrifft einen Lochdorn zum Lochen von erhitzten Rundblöcken aus Metall zur Herstellung nahtloser Rohre, aufweisend eine Lochdornnase und einen Lochdorngrundkörper, der an eine Dornstange anschließbar ist.
Es ist allgemein bekannt, dass nahtlose Rohre durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem zylindrisch geformtes und in einem Drehherdofen erwärmtes Ausgangsmaterial, so genannte Rundblöcke, in einem Schrägwalzwerk unter Einsatz eines axial feststehenden aus Lochdorn und Dornstange bestehenden
Innenwerkzeuges zu einem rohrförmigen Hohlblock umgeformt wird.
Zur Umformung zu einem nahtlosen Hohlblockrohr wird der Block nach dem Erfassen vom Schrägwalzwerk schraubenlinienförmig durch das Schrägwalzwerk und damit über das axial feststehende Innenwerkzeug transportiert und im weiteren
Verfahrensverlauf zu einem nahtlosen Rohr abgestreckt. Das Loch entsteht dadurch, dass der Rundblock durch die schräggestellten Walzen vorgetrieben und über einen Lochdorn gedrückt wird. Der Lochdorn selbst weist üblicherweise einen ausgehend von der Spitze sich stetig vergrößernden Durchmesser auf.
Der üblicherweise aus einem hochwarmfesten Werkzeugstahl bestehende Lochdorn hat neben dem eigentlichen Lochen die Aufgabe etwaige Materialaufreißungen wieder zu verschweißen, die Innenoberfläche des entstandenen Hohlblockes zu glätten und dessen Wanddicke möglichst gleichmäßig auf das gewünschte Maß zu bringen.
Da der Lochdorn seine Arbeit unter dem Einfluss der Walzhitze zu verrichten hat, wird er aufs Äußerste beansprucht und hat nur eine beschränkte Lebensdauer. Seit Erfindung des Schrägwalzverfahrens ist es Bestreben, die Lebensdauer der
Walzdorne zu verlängern, um Kosten zu sparen und die Qualität der gewalzten Rohre zu verbessern. Nähert sich die Standzeit des Lochdorns, auch Walzdorn genannt, nämlich ihrem Ende, kann der Lochdorn seine Form verlieren und eine beschädigte Oberfläche oder Materialaufschweißungen bekommen. Dies bedeutet gleichzeitig auch eine Verschlechterung der Rohrqualität, insbesondere durch Fehler an der Innenoberfläche des Hohlblocks und eine ungleichmäßige Wanddicke. Besonders problematisch hierbei sind schwer umformbare Rohrwerkstoffe, wie chromhaltige Werkstoffe, mit über 5 Gew.% Chrom, die den Lochdorn und
insbesondere die Dornspitze thermisch und mechanisch besonders beanspruchen, so dass diese bereits nach wenigen Lochvorgängen Verschleißspuren aufweist, die schnell zu schadhaften Veränderungen der Geometrie des Domes und damit zu Innenfehlern und Geometrieabweichungen am Hohlblock führen.
Im Laufe der Zeit wurden viele Maßnahmen vorgeschlagen, die den Wärmeeintrag in den Dorn vermindern und die Standzeit erhöhen sollten. Beispiele hierfür sind das Ausführen der Lochdornspitzen aus besonders hitzebeständigen Werkstoffen, wie z. B. technischer Keramik, die Beschichtung der Lochdornoberfläche mit
Zusatzwerkstoffen, eine gesteuerte Oxidation der Oberfläche, häufiges Auswechseln der Dorne in Verbindung mit Wasserspritz- oder Tauchkühlung, sowie Innenkühlung der Lochdorne mit Wasser durch die Dornstange hindurch. Einen Überblick über den Stand der Technik geben die japanische Offenlegungsschrift JP 03204106 A, die deutsche Patentschrift DE 196 36 321 C1 und die europäische Offenlegungsschrift EP 2 404 680 A1 . Um die Standzeit des Lochdorns zu verbessern und Innenfehler am Hohlblock zu vermeiden, wurde gemäß der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 404 680 A1 versucht, über eine optimierte Geometrie der Lochdornspitze in Verbindung mit einer Eisenoxidbeschichtung eine verbesserte Standzeit des Lochdorns zu erreichen. Gleichzeitig wird vorgeschlagen, durch Einsprühen eines Kühlschmiermittels durch die Lochdornspitze in den entstehenden Hohlblock reibungsbedingte
Oberflächenfehler am Lochdorn zu vermeiden. Hierzu wird das Kühlschmiermittel durch den Grundkörper des Lochdorns über schräg in die Lochdornspitze verlaufende Austrittsöffnungen in den Hohlblock geleitet. Dazu besteht die Lochdornspitze aus einem zylindrischen Abschnitt und einer halbkugelförmigen Spitze, wobei die
Austrittsöffnungen im Übergangsbereich zwischen zylindrischem Abschnitt und
Lochdorngrundkörper angeordnet sind. Nachteilig ist die noch unzureichende Kühlung der Lochdornspitze selbst und die schräge Lage der Austrittsöffnungen für das Kühlmittel an der Lochdornspitze, die einerseits aufwändig herzustellen ist, andererseits ein Verschließen während des Lochvorgangs durch Kontaktierung mit dem Material des Rundblocks noch nicht sicher verhindert. Nachteilig ist außerdem die einteilige Ausführung des Lochdorns, die bei Verschleiß einen Austausch des kompletten Lochdorns erfordert.
Um die Kosten für den Austausch verschlissener Lochdorne zu senken, wurde des Weiteren in der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 24 246 A1 vorgeschlagen, den Lochdorn zweiteilig mit einer Dornnase und einem damit verbindbaren
Lochdorngrundkörper auszubilden und zur Standzeiterhöhung, entsprechend den thermischen und mechanischen Beanspruchungen, Dornnase und Grundkörper aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen und bei Bedarf nur die Lochdornspitze auszuwechseln. Nachteilig ist hierbei, dass die Dornspitze ungekühlt und die
Standzeit gerade bei schwer umformbaren Werkstoffen noch unzureichend ist.
Auch ist aus der europäischen Patentschrift EP 1 961 497 B1 ein weiterer Lochdorn eines Lochwalzwerkes bekannt. Dieser Lochdorn zeigt einer Lochdornnase an einem Lochdorngrundkörper. Die Lochdornnase verbreitert sich konisch in Richtung des Lochdorngrundkörpers.
Alle diese Maßnahmen waren bis jetzt noch nicht geeignet, die thermische und mechanische Beanspruchung der Lochdorne beim Schrägwalzen wirksam so zu vermindern, dass unter wirtschaftlichen und qualitativen Gesichtspunkten ausreichend hohe Standzeiten insbesondere bei schwer umformbaren Werkstoffen realisiert werden konnten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeit des Lochdorns beim Lochen von Rundblöcken aus Metall, insbesondere von höher legierten, schwer umformbaren Stahlwerkstoffen, durch Schrägwalzen unter Berücksichtigung einer qualitativen Verbesserung der Innenoberfläche des gelochten Rundblocks sowie unter
Verminderung der Werkzeugkosten, zu erhöhen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lochdorn gelöst, aufweisend eine Lochdornnase und einen Lochdorngrundkörper, der an eine
Dornstange anschließbar ist, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die
Lochdornnase in der Längserstreckung zum Lochdorngrundkörper hin im
Außendurchmesser konisch verjüngend ausgebildet ist. Überraschend hat sich in Versuchen herausgestellt, dass durch die umgekehrt konische Geometrie der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe eine signifikante Standzeiterhöhung des Lochdorns bei gleichzeitiger Verbesserung der Innenoberfläche des Hohlblocks erreicht werden konnte. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die Lochdornnase aus einem mit dem
Lochdorngrundkörper verbundenen Nasenkern und einer darübergestülpten und lösbar mit dem Nasenkern verbundenen Nasenkappe gebildet ist. Durch die lösbare Verbindung von Nasenkappe und Nasenkern ist ein einfacher und kostengünstiger Austausch bei Verschleiß realisierbar, da nicht der komplette Lochdorn oder die Dornnase mit den aufwändig eingebrachten Kühlmittelzufluss- und -abflussleitungen sondern nur die am stärksten vom Verschleiß betroffene, einfach herzustellende Nasenkappe ersetzt werden muss.
Besonders konstruktiv vorteilhaft ist, dass die Dornnase zur Kühlung der Dornnase beziehungsweise der Nasenkern zur Kühlung der Nasenkappe und zur Schmierung des Lochdorns an eine durch den Lochdorngrundkörper bis durch die Dornnase beziehungsweise den Nasenkern führende Zuflussleitung für Kühlschmiermittel und an mindestens eine durch die Dornnase beziehungsweise den Nasenkern das Kühlschmiermittel wieder zurückführenden Abflussleitung angeschlossen und am Ende der Abflussleitung im Übergangsbereich von Lochdornnase und
Lochdorngrundkörper eine Austrittsöffnung für das Kühlschmiermittel aus dem
Lochdorn angeordnet ist. In Kombination mit der umgekehrt konischen Geometrie der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe kann eine signifikante
Standzeiterhöhung des Lochdorns bei gleichzeitiger Verbesserung der
Innenoberfläche des Hohlblocks erreicht werden, da ein Zusetzen der genau in diesem Bereich angeordneten Austrittsöffnung und damit eine verminderte oder sogar vollständig unterbrochene Kühlung wirksam vermieden wird.
Eine besondere Bedeutung für die Standzeiterhöhung des Lochdorns
beziehungsweise der Dornnase, insbesondere beim Lochen von schwer umformbaren Stählen mit mehr als 5,0 Gew.% Chrom, hat die besondere geometrische Ausbildung der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe, wobei sich der Durchmesser zum Dorngrundkörper hin konisch verjüngt, also umgekehrt konisch ausgebildet ist. Da sich der Durchmesser des Dorngrundkörpers ausgehend vom nasenseitigen Ende vergrößert, entsteht im Übergangsbereich von Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe und Dorngrundkörper ein im Vergleich zu bekannten Lochdornen deutlich vergrößerter„Zwickel", in dem vorzugsweise radial die Austrittsöffnung für das Kühlschmiermittel angeordnet ist. Während des Lochens wird dadurch sichergestellt, dass die Austrittsöffnung für das Kühlschmiermittel nicht mit dem Material des zu lochenden Rundblocks in Berührung kommen kann, so dass ein Zusetzen der genau in diesem Bereich angeordneten Austrittsöffnung und damit eine verminderte oder sogar vollständig unterbrochene Kühlung, wirksam vermieden wird.
In Versuchen hat sich weiterhin herausgestellt, dass durch diese umgekehrt konische Geometrie der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe und die vorzugsweise radiale Anordnung der Austrittsöffnung im Zwickel des Übergangsbereiches von Dornnase und Dorngrundkörper ein Verschließen der Austrittsöffnung wirksam vermieden wird, so dass eine ausreichende Kühlung und Schmierung des Lochdorns und insbesondere der am stärksten beanspruchten Nasenkappe immer gewährleistet ist.
Um diesen Effekt sicher zu realisieren sollten für die Geometrie der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe folgende Bedingungen eingehalten werden: Die Länge L der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe wird abhängig vom zu walzenden Blockdurchmesser DB und dem Nasendurchmesser DN an dem nasenseitigen Ende der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe festgelegt, so dass die Bedingung 0,10 x DB < L < 3 x DN erfüllt ist.
Die Einhaltung dieser Bedingung ist notwendig, um ein Mindestvolumen und einen Mindestquerschnitt für die Dornnase beziehungsweise die Nasenkappe zur Verfügung zu haben, da die erfindungsgemäße Kühlung der Kappe ein Aufwärmen dieser nicht komplett verhindern kann.
Der Radius am nasenseitigen Ende der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe sollte vorteilhaft einen Wert von r >3,0 mm aufweisen, um Belastungsspitzen an diesem Übergang und damit vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden. Der für die umgekehrt konische Ausbildung der Dornnase beziehungsweise der Nasenkappe notwendige Winkel α sollte zwischen 2° und 10° liegen, um einen ausreichend großen Zwickel zu bilden und damit den erfindungsgemäßen Effekt einer Standzeiterhöhung des Lochdorns zu erreichen. Eine radiale Anordnung der Austrittsöffnung im Übergangsbereich von Dornnase und Dorngrundkörper ist vorteilhaft, da deren Fertigung im Vergleich zu bekannten, schräg verlaufenden Bohrungen sehr viel einfacher eingebracht werden kann. Vorteilhaft ist die Austrittsöffnung als Ringspalt ausgebildet, um eine gleichmäßige Schmierung über den Umfang des Lochdorns zu gewährleisten.
Um einen ausreichend großen Durchfluss von Kühlschmiermittel durch den
Nasenkern bis zur Innenseite der Nasenkappe zu gewährleisten, ist ein ausreichend großer axialer Abstand zwischen dem stirnseitigen Ende des Nasenkerns und der Innenseite der Nasenkappe vorzusehen. Die Zuflussleitung des Kühlschmiermittels verläuft vorzugsweise mittig durch den Lochdorn bis zum stirnseitigen Ende des Nasenkerns. Die vorzugsweise mehreren Abflussleitungen durch den Nasenkern führen bis zur Austrittsöffnung aus dem Lochdorn im Übergangsbereich von Dornnase und Dorngrundkörper und sind vorzugsweise radial um die Zuflussleitung herum angeordnet. Je nach Durchmesser des Nasenkerns und der geforderten
Durchflussmenge an Kühlschmiermittel können beispielsweise vier, sechs oder acht Abflussleitungen im Nasenkern angeordnet sein.
In einer weiter verbesserten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auch der Nasenkern lösbar mit dem Dorngrundkörper verbunden ist, so dass bei Bedarf auch nur der Dorngrundkörper ausgetauscht zu werden braucht und nicht zusätzlich der Nasenkern, mit den darin eingebrachten Kanälen für den Kühlschmiermittelzufluss und -abfluss.
Die Verbindung von Nasenkern und Dorngrundkörper kann erfindungsgemäß entweder mittels einer Verschraubung oder wegen einfacherer Montier- und
Demontierbarkeit, vorteilhaft mittels eines Bajonettverschlusses vorgenommen werden.
Zur weiteren Erhöhung der Standzeit des Lochdorns ist in einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, entweder nur die Dornnase oder den gesamten Lochdorn mit einer den Wärmeeintrag in den Dorn vermindernden
Beschichtung, z.B. einer Eisenoxidbeschichtung, zu versehen. Alternativ oder zusätzlich können Dornnase und Grundkörper auch aus unterschiedlichen
Werkstoffen bestehen, die den unterschiedlichen Beanspruchungen während des Lochens Rechnung tragen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der im Anhang dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Lochungsprozesses in einem
Kegelschrägwalzwerk mit einem erfindungsgemäßen Lochdorn,
Figur 2 den erfindungsgemäßer Lochdorn in vergrößerter schematischer Darstellung und
Figur 3 Schnittdarstellungen einer Lochdornnase.
In Figur 1 ist schematisch ein Kegelschrägwalzwerk dargestellt, welches einen massiven Stahlblock mittels eines erfindungsgemäßen Lochdorns zu einem
Hohlblockrohr umformt.
Das Kegelschrägwalzwerk 1 besteht aus zwei Arbeitswalzen 2, 2', die den massiven Block 3 über ein aus einem erfindungsgemäßen Lochdorn 4 und einer Dornstange 5 bestehenden Innenwerkzeug zu einem Hohlblockrohr 6 umformen. In
Gegendrehrichtung der Arbeitswalzen 2, 2' wird der Block 3 bzw. das Hohlblockrohr 6 über das axial feststehende Innenwerkzeug schraubenlinienförmig fortbewegt.
Erfindungsgemäß besteht der Lochdorn 4 aus einem Lochdorngrundkörper 4.1 an dem eine Dornnase 4.2 angeschlossen ist. Der Durchmesser des
Lochdorngrundkörpers 4.1 vergrößert sich ausgehend vom nasenseitigen Ende stetig bis zu einem Maximalwert, der den Innendurchmesser des Hohlblockrohres 6 bestimmt. Die Dornnase 4.2 weist erfindungsgemäß einen zum Lochdorngrundkörper 4.1 sich konisch verjüngenden Durchmesser auf, wobei sich im Übergangsbereich von Lochdorngrundkörper 4.1 und Lochdornnase 4.2 zum entstehenden
Hohlblockrohr 6 ein Zwickel 7 ausbildet, der nicht mit dem Material des
Hohlblockrohres 6 während des Lochens in Berührung kommt. Nicht dargestellt ist hier die genau in diesem Zwickel bzw. im Übergangsbereich angeordnete Austrittsöffnung für das Kühlschmiermittel sowie die Kühlung des Lochdorns.
Figur 2 zeigt geometrische Details des erfindungsgemäßen Lochdorns 4 in
vergrößerter schematischer Darstellung.
Die Dornnase 4.2 ist zum Lochdorngrundkörper 4.1 hin konisch verjüngend ausgebildet, wobei ein Winkel α zwischen 2° und 10° eingehalten wird. Der Winkel α ist eingeschlossen zwischen der Außenfläche der Lochdornnase 4.2 und einer gedachten Gerade, die parallel zu einer Längsachse des Lochdorns 4 verläuft und die Außenfläche der Lochdornnase 4.2 im Bereich ihres größten Durchmessers DN tangiert. Die Lochdornnase 4.2 weist dabei eine Länge L auf, die vom Durchmesser des zu lochenden Blockes 3 (DB) und dem größten Durchmesser der Dornnase 4.2 (DN) abhängig ist, wobei die Bedingung 0,10 x DB < L < 3 x DN eingehalten ist.
Desweiteren weist die Dornnase 4.2 am stirnseitigen Ende einen Radius r auf, der mindestens 3 mm beträgt. Figur 3 zeigt schematisch die Ausbildung der Lochdornnase 4.2 in einem Längsschnitt (linkes Teilbild) und in einem Querschnitt (rechtes Teilbild). In diesem Beispiel sind wegen der einfacheren Darstellung, Lochdorngrundkörper 4.1 und Dornnase 4.2 in einer einteiligen, also nicht lösbaren Ausführung dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung kann sinngemäß auch auf eine lösbare Ausführung übertragen werden.
Im linken Teilbild ist zu erkennen, dass die Lochdornnase 4.2 erfindungsgemäß aus einem Nasenkern 4.2a und einer darauf aufgesteckten Nasenkappe 4.2b besteht. Zur Realisierung eines ausreichend großen Durchflusses von Kühlschmiermittel durch die Lochdornnase 4.2, ist ein axialer Abstand„x" zwischen dem stirnseitigen Ende des Nasenkerns 4.2a und der Innenseite der Nasenkappe 4.2b vorgesehen. Um den notwendigen axialen Abstand beim Lochvorgang aufrechtzuerhalten, ist die
Verbindung als Konussitz 10 ausgeführt, wobei sich Nasenkappe 4.2b und Nasenkern 4.2a über den sich beim Lochen auf die Nasenkappe 4.2b ausgeübten axialen Druck miteinander verklemmen. Die Zuflussleitung des Kühlschmiermittels 8 zur Nasenkappe 4.2b verläuft zentral durch den Lochdorn 4 bis zum stirnseitigen Ende des Nasekerns 4.2a. Zu erkennen sind außerdem durch den Nasenkern 4.2a hindurchführende Abflussleitungen 9, die sich bis zu der als Ringspalt ausgebildeten Austrittsöffnung 1 1 im Übergangsbereich von Lochdornnase 4.2 und Dorngrundkörper 4.1 erstrecken.
In dem im rechten Teilbild der Figur 3 dargestellten Querschnitt durch die Dornnase 4.2 sind vier radial um die Zuflussleitung 8 kreisförmig angeordnete Abflussleitungen 9 zu erkennen.
Bezugszeichenliste
I Kegelschrägwalzwerk
2, 2' Arbeitswalzen
3 Massivblock
4 Lochdorn
4.1 Lochdorngrundkörper
4.2 Lochdornnase
4.2a Nasenkern
4.2b Nasenkappe
5 Dornstange
6 Hohlblockrohr
7 Zwickel
8 Zuflussleitung Kühlschmiermittel 9 Abflussleitung Kühlschmiermittel
10 Konussitz
I I Austrittsöffnung
DB Durchmesser Block
DN Durchmesser Nase
L Länge der Lochdornnase r Radius Nasenkappe
α Winkel

Claims

Patentansprüche
1 . Lochdorn (4) zum Lochen von erhitzten Rundblöcken (3) aus Metall zur Herstellung nahtloser Rohre (6), aufweisend eine Lochdornnase (4.2) und einen
Lochdorngrundkörper (4.1 ), der an eine Dornstange (5) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochdornnase (4.2) in der Längserstreckung zum
Lochdorngrundkörper (4.1 ) hin im Außendurchmesser konisch verjüngend ausgebildet ist.
2. Lochdorn nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochdornnase (4.2) aus einem mit dem Lochdorngrundkörper (4.1 ) verbundenen Nasenkern (4.2a) und einer darübergestülpten und lösbar mit dem Nasenkern (4.2a) verbundenen Nasenkappe (4.2b) gebildet ist.
3. Lochdorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochdornnase (4.2) zur Kühlung der Lochdornnase (4.2) beziehungsweise der Nasenkern (4.2a) zur Kühlung der Nasenkappe (4.2b) und zur Schmierung des Lochdorns (4) an eine durch den Lochdorngrundkörper (4.1 ) bis durch die Lochdornnase (4.2) beziehungsweise den Nasenkern (4.2a) führende Zuflussleitung (8) für Kühlschmiermittel und an mindestens eine durch die Lochdornnase (4.2) beziehungsweise den Nasenkern (4.2a) das Kühlschmiermittel wieder zurückführenden Abflussleitung (9)
angeschlossen und am Ende der Abflussleitung (9) im Übergangsbereich von
Lochdornnase (4.2) und Lochdorngrundkörper (4.1 ) eine Austrittsöffnung (1 1 ) für das Kühlschmiermittel aus dem Lochdorn (4) angeordnet ist
4. Lochdorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (1 1 ) für das Kühlschmiermittel sich in radialer Richtung zur Längsachse des Lochdorn (4) erstreckt.
5. Lochdorn nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Austrittsöffnung (1 1 ) als Ringspalt zwischen Lochdornnase (4.2) und
Lochdorngrundkörper (4.1 ) ausgebildet ist.
6. Lochdorn nach den einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussleitung (8) des Kühlschmiermittels sich mittig durch den Lochdorn (4) bis zum stirnseitigen Ende des Nasenkerns (4.2a) erstreckt.
7. Lochdorn nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L der Lochdornnase (4.2) der Anforderung 0,10 x DB < L < 3 x DN genügt, wobei DB der Durchmesser des zu lochenden Rundblocks (3) und DN der Durchmesser des vorderen Endes der Lochdornnase (4.2) ist.
8. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius am vorderen Ende der Lochdornnase (4.2) mindestens 3 mm beträgt.
9. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α der konischen Verjüngung der Lochdornnase (4.2) der Anforderung 2° < α < 10° genügt.
10. Lochdorn nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Nasenkern (4.2a) und Nasenkappe (4.2b) über einen sich bei axialem Druck selbst verklemmenden Konussitz verbunden sind.
1 1. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Lochdornnase (4.2) und Lochdorngrundkörper (4.1 ) lösbar miteinander verbunden sind.
12. Lochdorn nach einem der Ansprüchen 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Lochdornnase (4.2) und Lochdorngrundkörper (4.1 ) mittels einer Verschraubung miteinander verbunden sind.
13. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Lochdornnase (4.2) und Lochdorngrundkörper (4.1 ) mittels eines
Bajonettverschlusses miteinander verbunden sind.
14. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Lochdornnase (4.2) und Lochdorngrundkörper (4.1 ) aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen.
15. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochdornnase (4.2) und/oder der Lochdorngrundkörper (4.1 ) mit einer den Wärmeeintrag in den Lochdorn (4) vermindernden Beschichtung versehen ist.
16. Lochdorn nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Eisenoxidbeschichtung ist.
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