DE19532643C2 - Rohrwalzverfahren zum Strecken und Walzen von Rohrluppen und Dornwalzanlage - Google Patents
Rohrwalzverfahren zum Strecken und Walzen von Rohrluppen und DornwalzanlageInfo
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- DE19532643C2 DE19532643C2 DE19532643A DE19532643A DE19532643C2 DE 19532643 C2 DE19532643 C2 DE 19532643C2 DE 19532643 A DE19532643 A DE 19532643A DE 19532643 A DE19532643 A DE 19532643A DE 19532643 C2 DE19532643 C2 DE 19532643C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strecken und Walzen von Rohrluppen
und eine Dornwalzanlage zum Herstellen nahtloser Rohre.
Es ist ein Verfahren zur Verwendung von Dornwalzanlagen als Verfahren zur Herstellung von
nahtlosen Stahlrohren bekannt. Bei diesem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird ein Knüppel
nach dem Erwärmen in einem Heizofen durch eine als Lochwalzanlage bezeichnete Vorstreck
walzanlage zur Bildung einer Rohrluppe gelocht. Danach wird die Rohrluppe gestreckt und
durch eine nachfolgende Dornwalzanlage gewalzt und auf die vorbestimmte Wandstärke
endbearbeitet. Nach erneutem Erwärmen wird die Rohrluppe von einer Reduzierwalzanlage auf
einen vorbestimmten Außendurchmesser gebracht, wodurch als Produkt ein nahtloses Stahlrohr
erhalten wird. Der erneute Erwärmungsvorgang nach dem Strecken und Walzen kann gegebe
nenfalls wegfallen.
Die Dornwalzanlage weist vier bis acht Doppelwalzengerüste auf, die in einer Reihe entlang
einer Walzlinie angeordnet sind, wobei jedes Gerüst mit zwei Kalibrierwalzen versehen ist. Bei
zwei einander benachbarten Gerüsten ist die Walzspalteinstellrichtung der Kalibrierwalzen eines
der Gerüste schräg verlaufend eingestellt und um 90 Grad gegenüber der Walzspalteinstell
richtung des anderen Gerüsts in einer zur Walzlinie senkrechten Ebene versetzt. Die Rohrluppe
läuft zwischen den Kalibrierwalzen jedes Gerüsts hindurch, wobei eine Dornstange in der
Rohrluppe eingesetzt ist, und wird bei diesem Glättungsvorgang gewalzt.
Beim Rohrwalzen unter Verwendung einer solchen Dornwalzanlage wird die Wanddicke des
Rohres auf eine vorbestimmte Abmessung gebracht, indem das Material in einem Spalt zwischen
den Kalibrierwalzen und der Dornstange gewalzt wird. Wenn die Wanddicke am Endbearbei
tungsgerüst von dem vorbestimmten Wert abweicht, ist es erforderlich, die Spaltabmessungen
zwischen den Kalibrierwalzen und der Dornstange entsprechend zu verändern. Es sind drei
Verfahren zum Verändern der Spaltabmessungen bekannt: Austauschen der Dornstange, Austau
schen der Kalibrierwalzen und Verändern des Walzspalts durch Verändern der Walzenpositio
nen.
Das Austauschen der Kalibrierwalzen ist jedoch aufwendiger als das Austauschen der Dorn
stange. Wenn der Walzspalt durch Verändern der Walzenpositionen geändert wird, kann eine
exzentrische Wanddicke in Umfangsrichtung des zu walzenden Materials auftreten. Dies hat die
folgenden Ursachen: Da die Wanddicke durch den Spalt bestimmt ist, der wiederum durch den
Kalibrierdurchmesser der Kalibrierwalze und den Außendurchmesser der Dornstange bestimmt
ist, verändert sich die von dem Kalibrierwalzenpaar gebildete Kalibrierform, wenn der Walzspalt
einen von einem vorbestimmten Wert verschiedenen Wert aufweist, wodurch der Spalt in
Umfangsrichtung verändert wird.
Die Fig. 2A und 2B sind schematische Darstellungen dieses Phänomens, wobei ein voll
kommen rundes Kaliber als Beispiel dient. Fig. 2A zeigt den Zustand, in dem der Spalt zwischen
zwei Kalibrierwalzen und einer Domstange in Umfangsrichtung gleichmäßig ist, das heißt, die
Wandstärke ist in Umfangsrichtung gleichmäßig. Der in Fig. 2B dargestellte Spalt zwischen den
Kalibrierwalzen und der Dornstange ist demgegenüber verändert. Der Spalt wird in Umfangs
richtung ungleichmäßig, wodurch eine in Umfangsrichtung exzentrische Wanddicke des Walz
guts entsteht.
Aus diesen Gründen ist es üblich, die Dornstange auszutauschen, um die Wanddicke im End-
Walzgerüst zu verändern. Da jedoch der Walzablauf derart festgelegt ist, daß die Wanddicke
eines zu walzenden Materials in Inkrementen von 0,5 mm verändert wird, ist es erforderlich
Dornstangen vorzusehen, die Außendurchmesser mit Abstufungen von 1 mm aufweisen. Ferner
sind beim Walzen von Rohrluppen mit einer Wanddicke üblicherweise ungefähr 15 Dornstangen
erforderlich, da eine Dornstange nach dem Herausziehen aus einer Rohrluppe gekühlt und einem
Prozeß unterzogen wird, bei dem Schmiermittel für den nächsten Walzvorgang aufgebracht wird.
Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine große Zahl von Dornstangen bereitzuhalten.
Zur Lösung dieses Problems wurde ein Walzgerüst mit vier Walzen entwickelt. Dieses Gerüst,
das eine Kombination aus vier Kalibrierwalzen darstellt, ist als letztes Gerüst in der Reihe von
Gerüsten angeordnet. Die Walzspalteinstellrichtung wurde um 45° gegenüber der Walzspaltein
stellrichtung des vorhergehenden Doppelwalzengerüsts verschoben. Die Dornwalzanlage mit
dem beschriebenen Aufbau ist in der JP-06-87008 A
beschrieben.
Bei dieser Dornwalzanlage wird jegliche exzentrische Wanddicke, die bei einer Veränderung des
Walzspalts in der Reihe der zur Verringerung der Wanddicke verwendeten Doppelwalzengerüste
erzeugt wird, durch das als letztes Gerüst eingesetzte Vier-Walzengerüst ausgeglichen. Hierdurch
ist bei den Doppelwalzengerüsten eine Spaltveränderung in einem weiteren Bereich möglich.
Dadurch kann die Zahl der Typen von Dornstangen verringert werden.
Wenn jedoch die Zahl der Kalibrierwalzen in einem Kalibrierwalzengerüst erhöht wird, verrin
gert sich unausweichlich die Breite der einzelnen Walzen und ein "squeezed outward" genanntes
Phänomen, bei dem das Material zwischen den Walzen nach außen gedrückt wird, kann auf
treten.
Bei einer Dornwalzanlage mit einem Vier-Walzengerüst als letztem Gerüst der Reihe von
Gerüsten, tritt somit das "squeezed outward"-Problem an dem Vier-Walzengerüst auf. Dieses
Problem des nach außen gedrückten Materials kann nicht durch Anpassung des Außendurch
messers mit Hilfe einer Reduziervorrichtung verhindert werden und verringert die Qualität der
nahtlosen Stahlrohre, das heißt, der Produkte der Dornwalzanlage.
Aufgrund des sekundären Nachteils, nämlich der Qualitätsverschlechterung, kann nicht gesagt
werden, daß die herkömmliche Dornwalzanlage, die zur Verringerung der Zahl der Arten von
Dornstangen als letztes Gerüst in der Reihe der Gerüste ein Vier-Walzengerüst aufweist,
zufriedenstellend ist.
Wenn ein Vier-Walzengerüst zur Beseitigung von Wandexzentrizitäten als das letzte Gerüst
verwendet wird, tritt das zuvor beschriebene Phänomen des nach außen gedrückten Materials
("squeezed outward") auf. Von der Anmelderin durchgeführte Untersuchungen haben ergeben,
daß das Problem des nach außen gedrückten Materials wesentlich durch den Außendurchmesser
des in das Vier-Walzengerüst eintretenden Materials beeinflußt wird. Anders ausgedrückt: wenn
der Außendurchmesser des in das Vier-Walzengerüst eintretenden Materials groß ist, kann das
Problem des nach außen gedrückten Materials auftreten. Wenn der Außendurchmesser des
Materials gering ist, tritt das Problem des nach außen gedrückten Materials nicht auf. Aus diesem
Grund ist es erforderlich, ein Material mit einem geringen Außendurchmesser in das Vier-
Walzengerüst einzuführen, um das Auftreten des Problems des nach außen gedrückten Materials
an dem Gerüst zu verhindern.
Für das Einführen eines Materials mit einem geringen Außendurchmesser in das als letztes
Gerüst angeordnete Vier-Walzengerüst, können einige Verfahren verwendet werden, welche den
Außendurchmesser in den vor dem letzten Gerüst angeordneten Doppelwalzengerüsten verrin
gern. Genauer gesagt sind dies zwei Verfahren: das Einstellen der Drehzahl der Walzen in jedem
Gerüst und das Verringern des Außendurchmessers des Materials an den Kalibrierwalzen.
Das Verfahren des Einstellens der Drehzahl der Walzen ist jedoch nur im Längsmittelbereich des
Materials wirksam, indem Spannung zwischen den Gerüsten aufgebracht wird. Der Außendurch
messer der beiden Enden kann nicht verringert werden. Beim Verfahren des Verringerns des
Außendurchmessers an den Kalibrierwalzen tritt bei einem großen Außendurchmesser des in die
Walzgerüste eintretenden Materials das Problem des nach außen gedrückten Materials in den
Walzgerüsten auf. Daher kann der Außendurchmesser nicht ausreichend verringert werden.
Aus diesem Grund ist es in der Praxis nicht möglich, den Außendurchmesser innerhalb der
Gruppe der Doppelwalzengerüste zu verringern. Es ist daher erforderlich, den Außendurch
messer des in die Gruppe der Doppelwalzengerüste eintretenden Materials zu verringern, das
heißt, der Dornwalzanlage eine Rohrluppe mit einem geringen Außendurchmesser zuzuführen.
Jedoch ist das Zuführen einer Rohrluppe mit geringem Außendurchmesser aus einem anderen
Grund schwierig.
Da es erforderlich ist, eine Dornstange in die Rohrluppe einzuführen, bevor diese der Dornwalz
anlage zugeführt wird, muß der Innendurchmesser der Rohrluppe bis zu einem gewissen Grad
größer sein als der Außendurchmesser der Dornstange. Da ferner die auf der Eintrittsseite der
Dornwalzanlage angeordnete Lochwalzanlage eine Vorstreckvorrichtung ist, weist der Außen
durchmesser der der Dornwalzanlage zugeführten Rohrluppe eine geringe Genauigkeit auf, und
der Außendurchmesser derselben ist in Längsrichtung sehr unterschiedlich und variiert von
einer Rohrluppe zur nächsten erheblich. Es ist daher erforderlich, den Außendurchmesser der
Rohrluppe auf eine Abmessung einzustellen, die ein Einführen der Dornstange in die Rohr
luppe mit einem ausreichenden Spiel ermöglicht, das durch Einbeziehen der erheblichen Ab
weichungen bestimmt wird. Es ist daher schwierig, den Außendurchmesser zu reduzieren.
Es ist somit unter den gegebenen Umständen schwierig, den Außendurchmesser einer Rohr
luppe in den Doppelwalzengerüsten zu verringern und es ist ebenfalls schwierig, den Außen
durchmesser der der Dornwalzanlage zuzuführenden Rohrluppe zu verringern.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Dornwalzanlage zu schaffen, mit
der eine Qualitätsverbesserung bei nahtlosen Stahlrohren erzielbar ist und bei der die Anzahl der
bereitzuhaltenden Domstangen reduziert werden kann, sowie ein Verfahren zu schaffen mit dem
qualitätsmäßig hochwertige Stahlrohre wirtschaftlicher hergestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 3. Für die Herstellung
unterschiedlicher Stahlrohre mit nur einer oder mit nur wenigen Dornstangen ist es, wie bereits
in der Beschreibungseinleitung erläutert, erforderlich, die Walzspaltgeometrie in einer Gruppe
von Doppelwalzgerüsten entsprechend der gewünschten Wandstärke zu verändern.
Dies hat allerdings den Nachteil, das bei Änderung der Walzspaltgeometrie in der Gruppe der
Doppelwalzengerüste die Wandstärke in Umfangsrichtung ungleichmäßig und ggf sogar exzen
trisch sein kann.
Diese Wandstärken-Exzentrizität in Umfangsrichtung kann in einem bestimmten Umfang durch
die Anordnung eines Vier-Walzengerüstes als letztes Gerüst korrigiert werden. In diesem Fall
tritt aber das bereits erwähnte Problem auf, daß das Walzgut an den Walzspalten heraustreten
kann.
Dieses Problem ist umso größer je größer der Außendurchmesser beim Eintritt in das Vier-
Walzengerüst ist, da das Walzgutvolumen, das nach außen gedrückt wird, mit größerem Außen
durchmesser ebenfalls zunimmt.
Daraus ergibt sich die Überlegung, den Außendurchmesser der Rohrluppe am Eintritt des Vier-
Walzengerüstes nach einer Gruppe von Doppelwalzengerüsten kleiner vorzusehen.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Reduzierung des Außendurchmessers der
Rohrluppe beim Durchlauf der Doppelwalzengerüste das Problem des Austretens des Walzgutes
aus den Walzspalten auf die Gruppe der Doppelwalzengerüste verlagert.
Infolgedessen ist die Reduzierung des Außendurchmessers der Rohrluppe während der Bearbe
itung in den Doppelwalzengerüst keine durchführbare Lösung insbesondere auch im Hinblick
auf die Einführung der Dornstange.
Nach der Erfindung wird daher ein weiteres Vier-Walzengerüst vor der Gruppe von Doppelwal
zengerüsten angeordnet, um den Außendurchmesser zu verringern, ohne hierzu die Gruppe der
nachfolgenden Doppelwalzengerüste zu benötigen.
Nach der Erfindung ist es aber auch möglich, die Wandstärkenungleichmäßigkeit in dem letzten
Gerüst mit einem Vier-Walzengerüst auch bei einer starken Wandstärken-Reduzierung, also bei
hohen Walzkräften durchzuführen, ohne daß ein Heraustreten des Walzgutes aus dem Walzspalt
auftreten kann. Mit anderen Worten, selbst wenn die Walzkräfte groß werden, kann das Problem
durch ein kleines Außendurchmesser-Reduzierverhältnis und durch ein hohes Wandstärken-
Reduzierverhältnis gelöst werden. Der Kern der Erfindung besteht demzufolge darin, den
Außendurchmesser bereits in dem ersten Gerüst mit einem Vierwalzengerüst zu reduzieren, um
dadurch das Reduktionsverhältnis des Außendurchmessers an dem letzten Vier-Walzengerüst
bei gleichzeitig hohem Wandstärken-Reduzierungsverhältnis gering vornehmen zu können.
Das Verringern des Außendurchmessers der Rohrluppe in einem auf der Eintrittsseite der
Doppelwalzengerüstreihe angeordneten Vier-Walzengerüsts hat die gewünschte Wirkung, daß
das Material an dem letzten Vier-Walzengerüst nicht nach außen gedrückt wird.
Die erfindungsgemäße Dornwalzanlage ist eine Vorrichtung des Typs, bei dem eine Rohrlup
pe mit einer darin eingesetzten Dornstange gestreckt und gewalzt wird, indem die Rohrluppe
durch mehrere Kalibrierwalzengerüste geleitet wird. Bei der Dornwalzanlage ist ein für die
Durchmesserverringerung vorgesehenes Vier-Walzengerüst, das zur Verringerung lediglich
des Außendurchmessers des Rohres dient, als erstes Gerüst in der Reihe der Gerüste angeord
net, wobei eine Gruppe von Doppelwalzengerüsten, die zur Wanddickenverringerung vorge
sehen sind, im Anschluß an das Vier-Walzengerüst angeordnet ist, und wobei ein für die Be
seitigung
von Wandexzentrizitäten vorgesehenes Vier-Walzengerüst, das zur Verringerung von Schwan
kungen der Wanddicke in Umfangsrichtung dient, als letztes Gerüst angeordnet ist.
Bei der Herstellung nahtloser Rohre unter Verwendung einer Dornwalzanlage weist die von der
Lochwalzanlage, die eine Vorstreckvorrichtung ist, erzeugte Rohrluppe eine geringe Genauigkeit
der Abmessungen auf und der Außendurchmesser der Rohrluppe variiert in der Längsrichtung.
Genauer gesagt wird der Außendurchmesser eines Materials, das nach dem Lochwalzen eine
geringe Wandstärke aufweist, im letzten Walzgerüst vergrößert. Wenn diese Art der Abweichung
des Außendurchmessers der Rohrluppe auftritt, verringert sich die Genauigkeit der Längen
abmessung des Walzguts in der nachfolgenden Walzanlage, das heißt, in der Dorn-Walzanlage.
Besonders wenn die Zahl der Gerüste in einer Dornwalzanlage gering ist, ist dieser Verlust an
Genauigkeit bedeutend. Zum Vermeiden dieses Verlusts an Maßgenauigkeit des Walzguts in der
Dornwalzanlage ist ein Ausführungsbeispiel vorgesehen, bei dem ein Vier-Walzengerüst zur
Anpassung des Außendurchmessers nur auf der Eintrittsseite der Reihe der Doppelwalzengerüste
angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Dornwalzanlage dient ein auf der Eintrittsseite der Reihe der
Doppelwalzengerüste angeordnetes Vier-Walzengerüst für die Anpassung des Außendurch
messers der Rohrluppe in Längsrichtung als Walzgerüst zur Verringerung des Außendurch
messers, um so das Auftreten des Problems des nach außen gedrückten Materials ("squeezed
outward") an dem Vier-Walzengerüst auf der Austrittsseite der Reihe der Doppelwalzengerüste
zu verhindern.
Das Walzen, bei dem lediglich der Außendurchmesser verringert wird, ist als ein Walzen
definiert, bei dem der Innen- und der Außendurchmesser einer Rohrluppe in gleichem Maße
verringert werden, so daß die Innenfläche der Rohrluppe, in die eine Dornstange eingeführt wird,
nicht eng an der Außenfläche der Dornstange anliegt. Das Walzen erfordert aus den nachfolgend
genannten Gründen ein Vier-Walzengerüst mit einer Kombination aus vier Kalibrierwalzen.
Es ist möglich, daß die Zahl der Walzen in einem Gerüst zur Verringerung des Außendurch
messers der Rohrluppe zwei, drei, vier oder fünf und mehr beträgt. Es ist jedoch kein Gerüst
bekannt, das fünf oder mehr Walzen hat, da eine Maschine mit einem derartigen Gerüst kom
pliziert wäre. Bei einem Gerüst mit drei Walzen wird die Maschine kompliziert, wenn ein
Walzspalteinstellmechanismus zum Antreiben der Walzen und Einstellen des Außendurch
messers der Rohrluppe vorgesehen ist, so daß eine solche Maschine keine Verwendung findet.
Da das Verringerungsverhältnis des durchschnittlichen Außendurchmessers nicht groß gewählt
werden kann, können bei einem Gerüst mit zwei Walzen die in der Lochwalzanlage erzeugten
Schwankungen des Außendurchmessers nicht verhindert werden. Im Falle eines Gerüsts mit zwei
Walzen erstreckt und bewegt sich die Rohrluppe in um 90° von der Walzspalteinstellrichtung
verschiedene Richtungen, da das Walzen in zwei Richtungen der Rohrluppe erfolgt. Aus diesem
Grund kann der durchschnittliche Außendurchmesser der Rohrluppe nicht verringert werden,
selbst wenn eine hohe Walzkraft aufgebracht wird. Daher wird ein Vier-Walzengerüst als erstes
Gerüst zur Reduzierung des Außendurchmessers der Rohrluppe verwendet.
Bei Vier-Walzengerüsten, die als erstes und letztes Gerüst angeordnet sind, ist jede Kalibrierwal
ze mit einem Walzspalteinstellmechanismus versehen. Im allgemeinen werden zwei Walzen
angetrieben und die beiden anderen Walzen werden nicht angetrieben. Dies liegt in dem nachfol
gend beschriebenen Problem begründet. Wenn sämtliche vier Walzen angetrieben werden, wird
der Aufbau der Maschine sehr kompliziert und die Maschine kann die hohen Walzkräfte der
Walzen nicht aufnehmen. In dem ersten Vier-Walzengerüst erfolgt nur die Außendurchmesser
verringerung. Dies geschieht, da eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist und die Maschine bei
gleichzeitiger Verringerung der Wanddicke eine erhebliche Verteuerung erfahren würde.
Indem durch das als erstes Gerüst angeordnete Vier-Walzengerüst nur der Außendurchmesser
verringert wird, kann der Außendurchmesser des in die Doppelwalzengerüste eintretenden
Materials verkleinert werden, selbst wenn der Außendurchmesser der der Dornwalzanlage
zuzuführenden Rohrluppe groß ist. Infolgedessen ist der Außendurchmesser des in das Vier-
Walzengerüst zur Beseitigung der Wandexzentrizitäten eintretenden Materials gering, ohne daß
der Außendurchmesser des Materials in den Doppelwalzengerüsten verringert wurde, wodurch
das am Vier-Walzengerüst auftretende Problem des nach außen gedrückten Materials vermieden
ist.
Beispielsweise ist bei einem Vier-Walzengerüst als erstes Gerüst einer Dornwalz
anlage vorgesehen,
wobei die Abweichungen des Außendurchmessers in Längs
richtung einer von der Vorstreckwalzanlage kommenden Rohrluppe mit nur vier Doppelwalzen
gerüsten nicht ausreichend kompensiert werden. Daher ist ein Vier-Walzengerüst als erstes
Gerüst der Dornwalzanlage vorgesehen, um den Außendurchmesser der Rohrluppe zu vergleich
mäßigen und den Spalt zwischen der Rohrluppe und der Dornstange zu verringern, so daß das
erste Doppelwalzengerüst zwischen den Vier-Walzengerüsten effizient arbeiten kann. Dieses
bekannte Beispiel, bei dem ein Vier-Walzengerüst nur als erstes Gerüst der Reihe von Gerüsten
angeordnet ist, unterscheidet sich dahingehend grundlegend vom Aufbau der Dornwalzanlage
der Erfindung, daß kein Vier-Walzengerüst für die Beseitigung von Wandexzentrizitäten als
letztes Gerüst vorgesehen ist. Die mit dem Vorsehen des Vier-Walzengerüsts als erstes Gerüst
einhergehende Absicht unterscheidet sich von derjenigen der Erfindung.
Bei der Untersuchung der Effizienz der erfindungsgemäßen Dornwalzanlage hat sich her
ausgestellt, daß das Verhältnis (Di/Dm) zwischen dem Innendurchmesser Di der Rohrluppe auf
der Austrittsseite des als erstes Gerüst verwendeten Vier-Walzengerüsts und dem Außendurch
messer Dm der Dornstange einen erheblichen Einfluß auf die Verhinderung des Auftretens des
Problems des nach außen gedrückten Materials ("squeezed outward") hat.
Das erfindungsgemäße Rohrwalzverfahren wurde auf der Basis dieser Erkenntnis entwickelt.
Beim Rohrwalzen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Dornwalzanlage wird das Verhält
nis Di/Dm zwischen dem Innendurchmesser Di der Rohrluppe auf der Austrittsseite des als erstes
Gerüst verwendeten Vier-Walzengerüsts und dem Außendurchmesser Dm der Dornstange auf
1,05 oder weniger eingestellt. Bei dem Rohrwalzverfahren unter Verwendung der erfindungs
gemäßen Dornwalzanlage ist das Verhältnis Di/Dm wesentlich und entspricht dem Grad der
Verringerung des Außendurchmessers in dem als erstes Gerüst verwendeten Vier-Walzengerüst.
Wenn das Verhältnis 1,05 übersteigt, ist es schwierig, das Auftreten des Problems des nach
außen gedrückten Materials an dem als letztes Gerüst angeordneten Vier-Walzengerüst zu
verhindern. Aus diesem Grund ist das Verhältnis bei dem erfindungsgemäßen Rohrwalzverfah
ren auf 1,05 oder weniger eingestellt.
Die genannte und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnun
gen.
Es zeigen:
Fig. 1 - eine schematische perspektivische Darstellung des Rohrwalzens unter Verwendung einer
Dornwalzanlage;
Fig. 2A und 2B - schematische Darstellungen der Veränderung des Walzspalts in einem
Doppelwalzengerüst; und
Fig. 3 - eine schematische Darstellung des Gerüstaufbaus eines Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Dornwalzanlage.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dornwalzanlage. Ein Vier-Walzen
gerüst 2 zur Durchmesserverringerung, das eine Kombination aus zwei Paaren von Kalibrierwal
zen aufweist, bei der die Walzspalteinstellrichtung eines Paars senkrecht zu derjenigen des
anderen Paars verläuft, ist als erstes Gerüst der Reihe von Gerüsten angeordnet. Im Anschluß an
das Vier-Walzengerüst 2 sind vier Doppelwalzengerüste 3a bis 3d zur Wanddickenverringerung
angeordnet, wobei jedes Gerüst zwei Kalibrierwalzen aufweist. Nach den Doppelwalzengerüsten,
also als letztes Gerüst ist ein Vier-Walzengerüst 4 zur Beseitigung von Wandexzentrizitäten
vorgesehen, das eine Kombination aus zwei Paaren von Kalibrierwalzen aufweist, bei der die
Walzspalteinstellrichtung des einen Paars senkrecht zu derjenigen des anderen Paars verläuft.
Die Walzspalteinstellrichtung des als erstes Gerüst angeordneten Vier-Walzengerüsts 2 ist gleich
demjenigen des nachfolgenden Doppelwalzengerüsts 3a. Dies ist darin begründet, daß es für die
Verhinderung des Auftretens des Problems des nach außen gedrückten Materials vorteilhaft ist,
daß der von dem Profilbodenabschnitt des als erstes Gerüst verwendeten Vier-Walzengerüsts 2
gewalzte Materialabschnitt in Kontakt mit dem Flanschbereich des nachfolgenden Doppelwal
zengerüsts 3a gelangt. Ferner sind die Walzspalteinstellrichtungen der vier Doppelwalzengerüste
3a bis 3d in der Reihenfolge der Anordnung der Gerüste jeweils um 90° versetzt. Die Walzspalt
einstellrichtung des als letztes Gerüst angeordneten Vier-Walzengerüsts 4 ist um 45° gegenüber
derjenigen des vorhergehenden Doppelwalzengerüsts 3d versetzt, um so die Wirksamkeit der
Beseitigung der Wandexzentrizitäten zu verbessern.
In beiden Vier-Walzengerüsten 2 und 4 ist jede Walze mit einem Walzspalteinstellmechanismus
versehen, und ein Walzenpaar ist angetrieben, während das andere Paar nicht angetrieben ist.
Eine von einer Lochwalzanlage hergestellte und mit einer eingesetzten Dornstange 5 versehene
Rohrluppe 1 durchläuft die Reihe von Gerüsten mit dem zuvor beschriebenen Aufbau und wird
zu einem nahtlosen Rohr mit einer vorbestimmten Wanddicke gewalzt.
Zu diesem Zeitpunkt wird lediglich der Außendurchmesser der Rohrluppe 1 durch das als erstes
Gerüst eingesetzte Vier-Walzengerüst 2 reduziert. Der Außendurchmesser des in die Doppelwal
zengerüste 3a bis 3d eintretenden Materials ist somit verringert, ohne daß ein spezieller Vorgang
zur Verringerung des Außendurchmessers der der Dornwalzanlage zugeführten Rohrluppe 1
erforderlich ist. Durch die Doppelwalzengerüste 3a und 3d wird die Wanddicke des Materials
verringert und auf die vorbestimmte Abmessung gebracht. Das als letztes Gerüst vorgesehene
Vier-Walzengerüst 4 beseitigt die in Umfangsrichtung ungleichmäßige Wanddicke, die durch die
Doppelwalzengerüste 3a bis 3d erzeugt wird. Infolgedessen kann der Walzspalt in den Doppel
walzengerüsten 3a bis 3d in einem großen Bereich eingestellt werden, wodurch das Herstellen
nahtloser Rohre mit verschiedenen Wanddickenwerten bei Verwendung weniger Arten von
Dornstangen möglich ist. Darüber hinaus wird der Außendurchmesser des in die Doppelwalzen
gerüste 3a bis 3d eintretenden Materials verringert und der Außendurchmesser des in das letzte
Vier-Walzengerüst 4 eintretenden Materials wird ebenfalls entsprechend verringert, wodurch das
ansonsten an dem Vier-Walzengerüst 4 auftretende Problem des nach außen gedrückten Materi
als ("squeezed outward") vermieden wird.
Obwohl die in Fig. 3 dargestellte Dornwalzanlage vier Doppelwalzgerüste aufweist, ist es
möglich, eine Dornwalzanlage mit zwei bis sieben Gerüsten zu wählen.
Um die Auswirkungen der Erfindung festzustellen, wurden Walzversuche unter Verwendung der
in Fig. 3 dargestellten Dornwalzanlage (mit insgesamt sechs Gerüsten) unternommen. Die
Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Bei dem Testbeispiel 1 (Testergeb
nisse 1 bis 6 in Tabelle 1) erfolgte das Walzen unter Verwendung einer Dornstange mit einem
Außendurchmesser Dm = 143 mm, um ein Stahlrohr mit Walzabmessungen von 150 mm
Außendurchmesser, 143 mm Innendurchmesser und 3,5 mm Wanddicke herzustellen. Unter
diesen Bedingungen kann die Dornstange manchmal nicht in die Rohrluppe eingeführt werden,
wenn die Differenz zwischen dem Innendurchmesser der Rohrluppe und dem Außendurchmesser
der Dornstange nicht 10 mm oder mehr beträgt. Die Abmessungen der Rohrluppe wurden daher
mit 184 mm Außendurchmesser, 154 mm Innendurchmesser und 15 mm Wanddicke gewählt,
wodurch eine Durchmesserdifferenz von 11 mm erhalten wurde. Ferner erfolgte bei dem
Testbeispiel 2 (Testergebnisse 7 bis 12 in der Tabelle 1) ein Walzen unter Verwendung einer
Dornstange mit einem Außendurchmesser Dm = 133 zur Herstellung eines Stahlrohres mit den
Walzabmessungen von 150 mm Außendurchmesser, 133 mm Innendurchmesser und 8,5 mm
Wanddicke. Wie bei dem Testbeispiel 1 wurden die Abmessungen der Rohrluppe beim Testbei
spiel 2 auf 184 mm Außendurchmesser, 144 mm Innendurchmesser und 20 mm Wanddicke
eingestellt, so daß die Differenz zwischen dem Innendurchmesser der Rohrluppe und dem
Außendurchmesser der Dornstange 10 mm oder mehr betrug, wobei im vorliegenden Fall eine
Differenz von 11 mm erhalten wurde.
Bei den Nummern 1 und 7 wurde in dem als erstes Gerüst angeordneten Vier-Walzengerüst 2 und
dem als letztes Gerüst angeordneten Vier-Walzengerüst 4 kein Walzvorgang durchgeführt. In
diesen Fällen traten exzentrische Wanddicken auf, obwohl das Problem des nach außen gedrück
ten Materials nicht auftrat. Bei den Nummern 2 und 8 wurde in dem als erstes Gerüst angeordne
ten Gerüst 2 kein Walzvorgang durchgeführt. In diesen Fällen trat das Problem des nach außen
gedrückten Materials an dem als letztes Gerüst angeordneten Vier-Walzengerüst 4 auf, obwohl die
exzentrischen Wanddicken durch das Walzen in dem letzten Vier-Walzengerüst 4 beseitigt
wurden.
Anders als in diesen Fällen war bei den Nummern 3 und 9 der Außendurchmesser der Rohrluppe 1
am ersten Vier-Walzengerüst 2 um 2 mm reduziert. Infolgedessen trat ein geringfügiges "Squeezed
outward"-Problem auf. Bei den Nummern 4, 5, 6, 10, 11 und 12 war der Außendurchmesser an
dem ersten Vier-Walzengerüst 2 noch weiter reduziert. Da das Verhältnis (Di/Dm) zwischen dem
Innendurchmesser Di der Rohrluppe 1 auf der Austrittsseite des als erstes Gerüst verwendeten
Vier-Walzengerüsts 2 und dem Außendurchmesser Dm der Dornstange 1,05 oder weniger betrug,
wurde bei den Nummern 4, 5, 6, 11 und 12 das Problem des nach außen gedrückten Materials
("squeezed outward") an dem letzten Vier-Walzengerüst 4 vollständig verhindert, obwohl der
Außendurchmesser der Rohrluppe 1 so gewählt wurde, daß die Dornstange 5 problemlos eingesetzt
werden konnte.
Wie zuvor beschrieben, kann bei der beschriebenen Dornwalzanlage der Spalteinstell
bereich in der Gruppe der Doppelwalzengerüste erweitert werden und die Zahl der Typen von
Dornstangen 5 kann verringert werden, indem als letztes Gerüst der Reihe von Gerüsten ein Vier-
Walzengerüst 4 für die Beseitigung der Wandexzentrizitäten verwendet wird. Das Auftreten des
Problems des nach außen gedrückten Materials kann an dem letzten Vier-Walzengerüst 4 durch
Vorsehen eines Vier-Walzengerüsts 2 verhindert werden, das als erstes Gerüst in der Reihe der
Gerüste nur der Verringerung des Außendurchmessers dient. Ferner müssen die Abmessungen
der der Dornwalzanlage zugeführten Rohrluppe 1 nicht verringert werden und jeglicher sekundärer
Nachteil, wie beispielsweise Schwierigkeiten beim Einführen der Dornstange 5, wird vermieden.
Daher können hochqualitative nahtlose Rohre auf wirtschaftliche Weise unter Verwendung einer
geringen Zahl von Dornstangentypen hergestellt werden, wodurch eine erhebliche Verringerung
der Herstellungskosten der Rohre erreicht wird.
Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Walzen von Rohren sehr wirksam, da es die
erfindungsgemäße Dornwalzanlage in vorteilhafter Weise anwendet und die Kosten für die
Dornstangen sowie die Investitionskosten für die zur Handhabung der Dornstangen erforderli
chen Maschinen und andere Maschinen verringert.
Claims (10)
1. Rohrwalzverfahren zum Strecken und Walzen von Rohrluppen (1)
mit einer darin eingesetzten Dornstange (5) durch Hindurchführen
der Rohrluppen (1) durch eine Dornwalzanlage mit mehreren Kali
brierwalzengerüsten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfaßt:
- - Leiten der Rohrluppen (1) durch ein erstes Vier-Walzengerüst (2) zur Verringerung lediglich des Außendurchmessers der Rohr luppen (1);
- - Leiten der Rohrluppen (1) durch mehrere Doppelwalzengerüste (3a-3d) zur Verringerung der Wanddicken der Rohrluppen (1); und
- - Leiten der Rohrluppen (1) durch ein zweites Vier-Walzengerüst (4) zur Beseitigung von Abweichungen der Wanddicke der Rohrlup pen (1) in Umfangsrichtung.
2. Rohrwalzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis (Di/Dm) des Innendurchmessers Di der Rohrluppe
(1) auf der Austrittsseite des als erstes Gerüst verwendeten
Vier-Walzengerüsts (2) und dem Außendurchmesser Dm der Dornstange
(5) auf maximal 1,05 eingestellt wird.
3. Dornwalzanlage mit hintereinander angeordneten Walzgerüsten
und mehreren Kalibrierwalzengerüsten zum Strecken und Walzen von
Rohrluppen (1) mit einer darin eingesetzten Dornstange (5) durch
Hindurchführen der Rohrluppen (1) durch die Walzgerüste und mit
einem Vier-Walzengerüst (4) als letztes Gerüst der hintereinan
der angeordneten Walzgerüste, dadurch gekennzeichnet,
- daß als erstes Gerüst ein erstes Vier-Walzengerüst (2) zur Ver
ringerung nur des Außendurchmessers der Rohrluppen (1) in der
Reihe hintereinander angeordneter Walzgerüste vorgesehen ist,
- daß zwischen dem ersten Vier-Walzengerüst (2) und dem zweiten
Vier-Walzengerüst (4) eine Gruppe von Doppelwalzengerüsten (3a-
3d) zum Verringern der Wanddicke der Rohrluppen (1) angeordnet
ist und
- daß das als letztes Gerüst der hintereinander angeordneten
Walzgerüste zweite Vier-Walzengerüst (4) zur Beseitigung von
Wandexzentrizitäten, nämlich zur Beseitigung von Abweichungen
der Wanddicke in Umfangsrichtung der Rohrluppen (1) vorgesehen
ist.
4. Dornwalzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Vier-Walzengerüst (2) zwei Paare von Kalibrierwalzen
aufweist, wobei die Walzspalteinstellrichtungen der Walzenpaare
mit derjenigen der Gruppe von Doppelwalzengerüsten (3a-3d) über
einstimmt.
5. Dornwalzanlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Walzspalteinstellrichtung des zweiten
Vier-Walzengerüsts (4) um 45° gegenüber derjenigen des als
letztes Gerüst in der Reihe der Doppelwalzengerüste angeordneten
Doppelwalzengerüsts versetzt ist.
6. Dornwalzanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis (Di/Dm) zwischen dem Innen
durchmesser Di der Rohrluppe (1) auf der Austrittsseite des als
erstes Gerüst verwendeten Vier-Walzengerüsts (2) und dem Außen
durchmesser Dm der Dornstange (5) maximal 1,05 beträgt.
7. Dornwalzenalage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis (Di/Dm) zwischen dem Innen
durchmesser Di der Rohrluppe (1) auf der Austrittsseite des als
erstes Gerüst verwendeten Vier-Walzengerüsts (2) und dem Außen
durchmesser Dm der Dornstange (5) <1 bis maximal ca. 1,05, vor
zugsweise zwischen ca. 1,02 und ca. 1,05 beträgt.
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