DE3323221C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Längen von Rohrluppen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Längen von Rohrluppen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Unter Rohrluppen sind hier extra-dickwandige Hohlstäbe mit einem Verhältnis Wandstärke zu Durchmesser (im folgenden als T/D bezeichnet) von 25% oder darüber gemeint, die nicht in irgendeinem bestehenden Dornwalzwerk zu nahtlosen Rohren verarbeitet werden können. Derartige Rohre werden für die Herstellung von Ölbohrer-Schwerstangen verwendet.

Die Herstellung solcher Rohrluppen wird herkömmlicherweise entsprechend der Darstellung in Fig. 1 durchgeführt, die schematisch ein übliches Verfahren zur Herstellung von Rohrluppen zeigt. Danach wird ein Knüppel B₁ durch ein Walzwerk 31 zu einem quadratischen Knüppel B₂ mit spezifizierten Abmessungen umgeformt (Fig. 1 (a)); der quadratische Knüppel B₂ wird mittels eines Bohrers 32 unter Bildung eines quadratischen Hohlknüppels B₃ zentral gelocht (Fig. 1 (b)); dann wird ein Dorn 33 aus einem Mangan-Stahl in den Hohlknüppel B₃ eingeführt (Fig. 1 (c)); der Hohlknüppel B₃ mit dem so eingesetzten Dorn 33 wird in einem Heizofen 34 auf eine spezielle Temperatur erhitzt (Fig. 1 (d)); danach wird er durch ein Stabwalzwerk 35 geschickt, das aus mehr als zehn Walzgerüsten besteht, von denen jedes Kalibrierwalzen 35a trägt, um den Hohlknüppel B₃ fertig zu bearbeiten, so daß er den gewünschten Durchmesser und die gewünschte Wandstärke aufweist (Fig. 1 (e)); der Dorn 33 wird aus dem Hohlknüppel B₃ entfernt, und letzterer wird auf die vorgesehene Länge geschnitten (Fig. 1 (f)); anschließend wird der Hohlknüppel B₃ mittels einer Richtmaschine 36 gerichtet, wonach das Gestängerohr B₄ als fertiges Erzeugnis erhalten wird (Fig. 1 (g)).

Das herkömmliche Herstellungsverfahren hat folgende Nachteile:

• 1. Der Hohlknüppel B₃ wird gewalzt mit dem darin eingeführten Dorn 33, einem inneren Kalibrierwerkzeug, und da der Dorn 33 einer plastischen Verformung unterliegt, ist das Produkt in bezug auf seine Rundung nicht zufriedenstellend und anfällig für eine Exzentrizität der Wand;
• 2. Das Produkt zeigt in beträchtlichem Maße Schwankungen des Innendurchmessers, was bedeutet, daß auch die Wandstärke Schwankungen unterliegt, und dementsprechend ist seine Maßhaltigkeit insgesamt gering; und
• 3. Der Dorn 33, der der plastischen Verformung unterliegt, ist nach dem Gebrauch zu verwerfen, und demgemäß ist der Werkzeugbedarf der Einheit kostenaufwendig und unwirtschaftlich.

Zur Verbesserung dieses Verfahrens wurde vorgeschlagen, Rohrluppen auf folgende Weise herzustellen: Ein Vorblock wird mittels eines Lochwalzwerks zu einer Rohrluppe gelocht, und dann werden die Maße der Rohrluppe dadurch reduziert, daß die Rohrluppe durch ein kontinuierliches Walzwerk mit Kalibrierwalzen ovalrunder Bauart, die alternierend horizontal vertikal angeordnet sind, ohne Verwendung eines Werkzeugs für die Innenkalibrierung durchläuft (JP-55-1 14 407).

Versuche seitens der Anmelderin haben jedoch erwiesen, daß es mit einem derartigen Verfahren außerordentlich schwierig ist, eine hinreichende Rundung zu erzielen, wenn zwei Walzgerüste der Bauart eines Stopfenwalzwerks mit Kalibrierwalzen eingesetzt werden. Es wurde ebenfalls bestätigt, daß beim Einsatz eines Dreiwalzen- Block-Walzwerks mit Kalibrierwalzen eine bessere Rundung erreicht werden kann als mit einem Zweiwalzen- Walzwerk, und daß auch eine solche Verfahrensweise ihre Grenzen hat.

Ein aus der DE-OS 31 28 055 bekanntes Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß eine Rohrluppe mittels eines Drei- oder Vierwalzen-Schrägwalzwerks mit Kegelwalzen ohne die Verwendung von Werkzeugen für die Innenkalibrierung im Außendurchmesser reduziert wird, wobei die Achsen der Kegelwalzen einerseits um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse hin und andererseits um einen Vorschubwinkel β parallel zur Walzgutachse geneigt werden.

Mit anderen Worten beruht das Prinzip des genannten Verfahrens darauf, daß dann, wenn die Rohrluppe eine gewisse Exzentrizität der Wand aufweist, bei der Verringerung ihres Außendurchmessers und der dadurch bewirkten Erhöhung der Wandstärke der Grad der Zunahme der Wandstärke in einem Teilstück mit dünner Wandstärke größer ist als in einem Teilstück mit dicker Wandstärke, so daß dadurch eine gleichmäßigere Wandstärke der Rohrluppe erzeugt wird. Aufgrund von Versuchen der Anmelderin läßt sich jedoch eine solche Angleichung der Wandstärke nur dann erzielen, wenn T/D weniger als 25% ist, und tatsächlich wurde bestätigt, daß es dann, wenn T/D 25% oder mehr als 25% beträgt, physikalisch unmöglich ist, die Wandstärke mittels einer Verringerung des Außendurchmessers nach dem früheren Verfahren zu erhöhen. Das bedeutet, daß das Verfahren jener früheren Anmeldung nur für eine Anwendung vorgesehen ist, bei der T/D weniger als 25% ist. Auf der anderen Seite ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dort einsetzbar, wo T/D 25% oder mehr beträgt. Während weiterhin das frühere Verfahren ein solches zur Verringerung des Durchmessers ist, bei dem die Wandstärke erhöht wird, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Längung zu bewirken, so daß die Wandstärke ebenso wie der Außendurchmesser vermindert wird. Hieraus wird deutlich, daß die beiden Verfahren sich auf vollständig unterschiedliche Gegenstände beziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Längen von Rohrluppen zu dickwandigen Rohrstangen zu schaffen, das bei hoher Maßhaltigkeit gleichzeitig mit der Reduzierung des Außendurchmessers eine Reduzierung der Wandstärke ohne Innenkalibrierung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ausgehend von Rohrluppen mit einem T/D- Verhältnis<0,25 unter Einhaltung eines Vorschubwinkels β im Bereich von 3≦β≧20° unter gleichzeitiger Reduzierung der Wandstärke der Rohrluppen Rohrstangen mit einem T/D-Verhältnis<0,25 erzeugt werden.

Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Herstellung dickwandiger Rohrstangen ohne ein Werkzeug für die Innenkalibrierung der Rohre allein durch Einwirkung auf die Rohraußenwand, wobei gleichzeitig der Außendurchmesser als auch die Wandstärke der herzustellenden Rohrstangen in einem einzigen Verfahrensschritt verringert werden.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung von Rohrluppen, das die Herstellung eines Erzeugnisses ermöglicht, das den geforderten Abmessungen entspricht, ohne daß die mechanischen Eigenschaften des Materials, aus dem das Erzeugnis besteht, nachteilig beeinflußt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Rohren umfaßt einen Arbeitsgang des Lochens, bei dem ein Rundknüppel durch maschinelle Bearbeitung oder plastische Verformung zu einer Rohrluppe gelocht wird, und einen Arbeitsgang des Längens, bei dem sowohl der äußere Durchmesser als auch die Wandstärke der Rohrluppe auf die gewünschten Abmessungen mit einem Verhältnis Wandstärke zu Durchmesser von 25% oder darüber verringert werden, wobei der Arbeitsgang des Längens mit Hilfe eines Schrägwalzwerks mit drei oder vier um eine Walzbahn für die Rohrluppe angeordneten Kegelwalzen und ohne irgendein Werkzeug für die Herstellung der Innenabmessung durchgeführt wird. Die Kegelwalzen sind derart beschaffen, daß sich ihre Durchmesser geradlinig längs ihrer Achsen verändern lassen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher er­ läutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrensablaufs,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 (a) eine schematische Darstellung der Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Walzwerks,

Fig. 3 (b) eine schematische Darstellung im Schnitt längs der Linie b-b in der Fig. 3 (a),

Fig. 3 (c) eine schematische Seitenansicht längs der Linie c-c in der Fig. 3 (b),

Fig. 4 (a) eine schematische Darstellung der Vorderansicht eines anderen erfindungsgemäßen Walzwerks,

Fig. 4 (b) eine schematische Darstellung im Schnitt längs der Linie b-b in der Fig. 4 (a),

Fig. 4 (c) eine schematische Darstellung im Schnitt längs der Linie c-c in der Fig. 4 (b),

Fig. 5 ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des Innendurchmessers des Rohres von dem Innendurchmesser der Rohrluppe, dem Vorschubwinkel und dem Schrägwinkel dargestellt ist,

Fig. 6 (a) einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte Rohrstange,

Fig. 6 (b) einen Schnitt durch eine in bekannter Weise hergestellte Rohrstange,

Fig. 7 (a, b) Diagramme, in denen die Abhängigkeit der Zugfestigkeit, der Dehnung, der Fließgrenze und der Flächenverminderung von dem Vorschub- und dem Schrägwinkel dargestellt ist, und

Fig. 8 die Konturen eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Rohr-Probekörpers für die Bestimmung der Eigenschaften im Zugversuch.

Das Verfahren wird in bezug auf die Zeichnungen, die seine Arbeitsweise veranschaulichen, im einzelnen beschrieben. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Stufen des Verfahrens zur Herstellung von Rohren in ihrer zeitlichen Abfolge. Ein Rundstab A₁ (der ein Rundknüppel sein kann) mit einem spezifizierten Durchmesser wird auf die in Fig. 2 (a) dargestellte Weise hergestellt. Der Rundstab A₁ wird mittels einer mechanischen Bearbeitung unter Verwendung eines Bohrers 1 zu einer Rohrluppe A₂ gelocht, wie dieses in der Fig. 2 (b) dargestellt ist. Nach dem Erhitzen auf eine spezielle Temperatur, wie dieses in der Fig. 2 (c) dargestellt ist, wird die Rohrluppe A₂ mittels eines Walzwerks 4 gelängt (Fig. 2 (d)). Alternativ wird der zugeführte Rundstab A₁ zuerst in einem Heizofen 2 auf eine spezielle Temperatur erhitzt, die für eine plastische Bearbeitung geeignet ist, wie dieses in der Fig. 2 (b′) dargestellt ist, und anschließend wird der erhitzte Rundstab A₁ mit Hilfe eines Extruders 3 zu einem Hohlkörper A₂ zentral gelocht, wie dieses in der Fig. 2 (c′) dargestellt ist. Der Hohlkörper A₂ wird dann mittels des Walzwerks 4, wie es in Fig. 2 (d) dargestellt ist, gelängt. Die gelängte Rohrluppe wird in Rohrstangen A₃ von spezifizierter Länge geschnitten (Fig. 2 (e)). Die Walzenanordnung des Walzwerks 4 ist in den Fig. 3 (a), (b) und (c) dargestellt. Fig. 3 (a) zeigt eine schematische Darstellung der Vorderansicht mit einer in dem Walzwerk 4 in Bearbeitung befindlichen Rohrluppe A₂, gesehen von der Eintrittsseite der Rohrluppe her. Fig. 3 (b) zeigt einen Schnitt längs der Linie b-b in der Fig. 3 (a), und Fig. 3 (c) zeigt eine Seitenansicht längs der Linie c-c in der Fig. 3 (b). Jede der Walzen 41 weist eine Kehle 41a an dem axial in Walzgutrichtung weisenden Ende auf, wobei der Durchmesser der Walze sich von der Kehle 41a geradlinig zu dem entgegengesetzten Ende der Walze hin verringert und sich von der Kehle her zu dem anderen Ende der Walze hin im Querschnitt geradlinig oder in Form einer bogenförmigen Linie vergrößert, so daß die Walze im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes mit einer Ein­ tritts-Oberfläche 41b und einer Austrittsoberfläche 41c besitzt. Die Walzen sind so angeordnet, daß ihre jeweiligen Eintritts-Oberflächen 41b relativ zu der Bewegungsrichtung der Rohrluppe A₂ auf der stromaufwärtigen Seite der Walzen liegen. Weiterhin sind die Walzen 41 im wesentlichen im gleichen Abstand um eine Walzbahn oder Walzgutachse X-X der Rohrluppe A₂ herum angeordnet, wobei Schnittpunkte O jeweils zwischen der Geraden der Walzenachse Y-Y und der Ebene durch die Kehle 41a (der betreffende Schnittpunkt wird im folgenden als Einstellmittelpunkt der Walze bezeichnet) auf einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Walzbahn X-X verläuft, so daß die Geraden der Achsen Y-Y jeder Walze, deren beide Endabschnitte der Wellen 41d und 41e durch Lager gehalten werden, die nicht eingezeichnet sind, in dem Einstellmittelpunkt der Walze O die Walzbahn X-X unter einem bestimmten Winkel γ (im folgenden als Schrägwinkel bezeichnet) schneiden, so daß das vordere Ende der Walze, wie es im Aufriß zu sehen ist, d. h. das vordere Ende der Welle der Walze in Richtung auf die Walzbahn X-X geneigt ist. Außerdem ist aus der Fig. 3 (a), in der drei Walzen 41 in ihrer Anordnung zueinander dargestellt sind, und aus der Fig. 3 (c), in der eine Winkelbeziehung dargestellt ist, zu entnehmen, daß die Walzen 41 in solcher Weise angeordnet sind, daß sie unter einem bestimmten Winkel β (im folgenden als Vorschubwinkel bezeichnet) geneigt sind, so daß ihre Wellen in bezug auf eine durch den Einstellmittelpunkt O und die Walzgutachse X-X verlaufende Ebene in einer zweiten zu dieser senkrechten Ebene um den Winkel β geneigt sind.

Die Walzen 41 sind mit einer Antriebsquelle verbunden und werden in Richtung der in der Fig. 3 (a) eingezeichneten Pfeile gedreht, so daß eine Rohrluppe A₂, der in die Lücke zwischen den Walzen 41 eingefädelt ist, längs der Walzbahn fortbewegt wird und sich dabei um deren Achse dreht. Das heißt, daß die Rohrluppe A₂ während der schraubenartigen Fortbewegung unter erheblicher Verkleinerung gelängt wird, und zwar sowohl unter Verringerung des Durchmessers als auch unter Verringerung der Wandstärke. Die Fig. 4 (a), 4 (b) und 4 (c) zeigen eine andere Anordnung für das Längen und das eingesetzte Walzwerk. Fig. 4 (a) zeigt eine schematische Darstellung der Vorderansicht des Walzwerks von der Austrittsseite her; Fig. 4 (b) zeigt einen schematischen Schnitt längs der Linie b-b in der Fig. 4 (a), und Fig. 4 (c) zeigt eine schematische Seitenansicht längs der Linie c-c in der Fig. 4 (b). In den Abbildungen bezeichnet die Bezugszahl 51 die zum Längen dienenden Walzen. Die Walzen 51 sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen, die in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) dargestellt sind, jedoch ist ihre Anordnung relativ zur Fortbewegungsrichtung der Rohrluppe A₂ derjenigen in der Fig. 3 entgegengesetzt. Das heißt, daß jede der Walzen 51 an dem einen axial in Walzgutrichtung weisenden Ende eine Kehle 51a besitzt, wobei der Durchmesser der Walze von der Kehle 51a her in Richtung auf das Wellenende hin in Form einer geraden oder gekrümmten Linie allmählich abnimmt und von der Kehle 51a her in Richtung auf ihr anderes Wellenende hin geradlinig zunimmt, so daß die Walze im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes mit einer Austritts- Oberfläche 51c und einer Eintritts-Oberfläche 51b besitzt. Die Walzen 51 sind im wesentlichen im gleichen Abstand um die Walzbahn X-X der Rohrluppe A₂ herum angeordnet, wobei die Einstellmittelpunkte oder Walzen jeweils auf einer Ebene liegen, die die Walzbahn X-X senkrecht schneidet und wobei die Eintritts- Oberfläche 51b jeder Walze 51 auf der stromaufwärtigen Seite der Walze, bezogen auf die Bewegungsrichtung der Rohrluppe A₂, liegt. Die Geraden der Achsen Y-Y jeder Walze 51 schneiden in dem Einstellmittelpunkt oder Walze die Walzbahn X-X, so daß die Walzenachse unter einem Schrägwinkel γ zu der Walzgutachse X-X verläuft, wie es im Aufriß der Fig. 4 (b) zu sehen ist. Außerdem ist die Walzenachse unter einem Vorschubwinkel β zur Walzbahn X-X geneigt, wie aus der Fig. 4 (c) zu ersehen ist.

Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 3 (b) und 4 (b) hervorgeht, ist der Schrägwinkel γ der Walzen 51 des in den Fig. 4 (a), 4 (b) und 4 (c) dargestellten Walzwerks entgegengerichtet demjenigen in der Fig. 3. Der in der Fig. 3 dargestellte Schrägwinkel γ ist positiv definiert (γ<0), und derjenige in der Fig. 4 ist negativ definiert (γ<0).

Die oben beschriebenen Winkel, Schrägwinkel und Vorschubwinkel, stehen in enger Beziehung zu dem Innendurchmesser des Rohres als Endprodukt. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, die Beziehung zwischen dem Schrägwinkel, dem Vorschubwinkel und dem Innendurchmesser zu kennen, damit Schrägwinkel und Vorschubwinkel entsprechend dem Sollwert in geeigneter Weise eingestellt und gesteuert werden können. Es gibt keine besondere Einschränkung dazu, wie Schräg- und Vorschubwinkel einzustellen sind. Jedes übliche Einstellverfahren kann so angewandt werden, wie es ist, oder mit einer zweckentsprechenden Modifizierung, die einen weiteren Einstellbereich erlaubt. Die Beziehung zwischen dem Schrägwinkel, dem Vorschubwinkel und dem Lochdurchmesser ist in den Fig. 5 (a), 5 (b) und 5 (c) beispielhaft dargestellt.

In den Fig. 5 (a), 5 (b) und 5 (c) sind der Innendurchmesser (mm) der Rohrluppe vor dem Längen auf der Abszisse und der Innendurchmesser (mm) des gelängten Rohres auf der Ordinate aufgetragen. Der Schrägwinkel γ ist in der Fig. 5 (a) auf 9°, in der Fig. 5 (b) auf 0° und in der Fig. 5 (c) auf -9° eingestellt. Für den Vorschubwinkel β sind sechs Varianten dargestellt, nämlich 3°, 5°, 7°, 9° 11° und 13°. In allen dargestellten Fällen ist das Walzwerk ein Dreiwalzenwerk mit Kegelwalzen. Jede Walze ist hergestellt aus einem Chrom-Molybdän-Stahl mit einem Kehlendurchmesser von 205 mm. Rundknüppel aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoff-Gehalt (Kohlenstoff: 0,45%) wurden als Probestücke verwendet, die jeweils 70 mm Durchmesser und 300 mm Länge besaßen. Sie wurden maschinell zu Rohrluppen mit Löchern der Durchmesser 8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm und 18 mm gelocht. Die Rohrluppen wurden bei 1200°C mittels eines Dreiwal­ zen-Schrägwalzwerks mit Einstellvorrichtung für Schrägwinkel und Vorschubwinkel und ohne Werkzeuge für die Innenkalibrierung wie z. B. ein Dorn oder dergleichen gelängt. Der Außendurchmesser wurde von 70 mm auf 33 mm vermindert. Für jedes Probestück wurde der Lochdurchmesser vor und nach dem Längen geprüft.

Wie aus den graphischen Darstellungen beim Vergleich des gelängten Rohres mit der Rohrluppe vor dem Längen deutlich hervorgeht, werden sowohl der Außendurchmesser als auch die Wandstärke vermindert. Es ist zu erkennen, daß der Lochdurchmesser bei allen Schrägwinkeln γ, bei 9°, 0° und -9°, vermindert wird, wobei für γ=9° der Effekt der Durchmesserverringerung am größten ist. Weiterhin ist festzustellen, daß die Änderung des Vorschubwinkels bei konstantem Schrägwinkel zu Veränderungen des Lochdurchmessers führt. Diese Tatsache lehrt, daß es möglich ist, durch geeignetes Einstellen und Regulieren des Schrägwinkels und des Vorschubwinkels den Lochdurchmesser zu steuern.

Im folgenden werden die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen diesem Verfahren und einem herkömmlichen Verfahren erläutert.

Zum Zwecke der Prüfung dieses Verfahrens wurden Rundstäbe aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoff-Gehalt (Kohlenstoff: 0,45%) als Probestücke verwendet. Diese Stücke wurden maschinell zu Hohlkörpern gelocht. Die Rohrluppen wurden in einem Heizofen auf 1200°C erhitzt und dann dem Längen mittels eines Dreiwalzen-Schrägwalzwerks unterzogen, wie es in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) dargestellt ist, wodurch Rohrstangen erhalten wurden.

Bei dem Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren wurden quadratische Knüppel durch Bohren unter Bildung von Hohlkörpern zentral gelocht. Jede Rohrluppe wurde mittels eines Stabwalzwerks mit Kalibrierwalzen des oval-runden Typs gewalzt, die in einem alternierenden horizontal-vertikalem Muster angeordnet waren, wobei ein Dorn aus Manganstahl in die Rohrluppe eingeführt worden war. Auf diese Weise wurde ein Rohr erzeugt.

Die jeweiligen Rohrluppen hatten einen Außendurchmesser von 110 mm und einen Innendurchmesser von 30 mm. Mit einem Außendurchmesser von 33 mm als vorgegebenem Sollwert wurden die Rohrluppen gelängt, und an den gelängten Rohren wurden Außendurchmesser, Innendurchmesser, Rundung und Wand-Exzentrizität gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Ein Schnitt durch eine mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens hergestellte Rohrstange ist in der Fig. 6 (a) dargestellt. Ein Schnitt durch eine mit Hilfe des herkömmlichen Verfahrens hergestellte Rohrstange ist in der Fig. 6 (b) dargestellt.

Tabelle 1

Wie aus der Tabelle 1 und den Fig. 6 (a) und 6 (b) zu ersehen ist, erlaubt das vorliegende Verfahren eine signifikante Verbesserung sowohl in bezug auf den Außendurchmesser als auch in bezug auf die Wandstärke gegenüber dem herkömmlichen Verfahren.

Wie bereits beschrieben wurde, besteht dieses Verfahren darin, daß der Hohlkörper mittels eines Walzwerks mit drei oder vier Kegelwalzen gelängt wird, die hinsichtlich ihrer Schrägwinkel und Vorschubwinkel auf Sollwerte eingestellt sind, so daß sowohl der Außendurchmesser als auch die Wandstärke der Rohrluppe vermindert werden, ohne daß irgendein Werkzeug für die Innenkalibrierung verwendet wird. Dadurch können Abweichungen des Außendurchmessers und der Wandstärke auf ein Minimum gesenkt werden, und die Maßgenauigkeit des Produkts läßt sich in bemerkenswerter Weise verbessern. Dieses Verfahren ist außerdem in wirtschaftlicher Beziehung von Vorteil, weil kein Werkzeug für die Innenkalibrierung verwendet wird. Weiterhin ist es möglich, den Innendurchmesser über einen weiten Bereich hinweg dadurch zu steuern, daß der Schrägwinkel und der Vorschubwinkel in passender Weise gewählt werden. Der erforderliche apparative Aufwand ist gering.

Rohrstangen müssen nicht nur maßhaltig sein, sondern sie erfordern auch mechanische Festigkeit. In solchen Fällen ist es nötig, den Schrägwinkel γ und den Vorschubwinkel β in Verbindung mit dem oben beschriebenen Arbeitsgang des Längens innerhalb des folgenden Bereichs zu wählen:

γ ≧ 0°;
3° ≦ β ≦ 20°.

Da der Schrägwinkel γ positiv ist, muß die Seite mit dem größeren Durchmesser jeder kegelförmigen Walze sich auf der Austrittsseite des Produkts befinden, wie dies in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) anschaulich dargestellt ist. Dieser Punkt wird im folgenden unter Bezugnahme auf einige Beispiele erläutert.

Die graphischen Darstellungen in den Fig. 7 (a), 7 (b) und 7 (c) zeigen die Ergebnisse von Messungen der mechanischen Eigenschaften von Probekörpern nach dem Längen. Zwei Arten von Hohlkörpern mit einem Lochdurchmesser von 8 mm und von 10 mm wurden mittels eines Walzwerks mit einer solchen Walzenanordnung, wie sie in den Fig. 3 (a), 3 (b) und 3 (c) dargestellt ist, mit in verschiedener Weise variiertem Schrägwinkel γ und Vorschubwinkel β gelängt, wobei die Außendurchmesser der Hohlkörper von 70 mm auf 33 mm vermindert wurden. Die gelängten Stücke wurden dann einer Wärmebehandlung unterworfen, während der sie eine Stunde bei 870°C gehalten wurden, und dann wurden sie mittels Luft gekühlt. Aus den so gelängten und wärmebehandelten Stücken wurden Probekörper hergestellt, wie sie in der Fig. 8 dargestellt sind. Die Probekörper hatten jeweils eine Gesamtlänge von 75 mm und einen maschinell nachbearbeiteten Mittelteil mit einem Durchmesser von 7±0,03 mm und einer Länge von 30 mm. Der Probekörper erweiterte sich von dem Mittelteil mit einem Krümmungsradius von 7,5 mm zu den beiden Enden hin zu einem Außengewinde M 12 (metrisches Gewinde mit 12 mm Durchmesser). Für die Messung der Dehnung wurde ein Abstand von 25 mm zwischen den Markierungen im Zentrum des Probekörpers festgelegt. Die mechanischen Eigenschaften nach dem Längen (Zugfestigkeit, Dehnspannung, Verminderung der Fläche und Dehnung) wurden gemessen. In den graphischen Darstellungen bezeichnet die Abszisse den Vorschubwinkel β, und die Ordinate bezeichnet die mechanischen Eigenschaften. Der Schrägwinkel γ ist in der Fig. 7 (a) auf 9°, in der Fig. 7 (b) auf 0° und in der Fig. 7 (c) auf -9° eingestellt. Sechs Vorschubwinkel β wurden gewählt, nämlich 3°, 5°, 7°, 9°, 11° und 13°. In den graphischen Darstellungen bezeichnen die gestrichelten Linien die mechanischen Eigenschaften vor dem Längen und die ausgezogenen Linien die mechanischen Eigenschaften nach dem Längen.

Wie aus den graphischen Darstellungen deutlich zu entnehmen ist, ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften umso größer, je größer der Schrägwinkel γ ist und je größer der Vorschubwinkel β ist. Bei einem Schrägwinkel γ von -9° ist keine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gegenüber dem Wert vor dem Längen zu erkennen. Es ist ebenfalls festzustellen, daß bei einem Vorschubwinkel β von weniger als 3° ein scharfer Abfall, insbesondere der Verminderung der Fläche und der Dehnung, auftritt.

Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß der Schrägwinkel γ≧0 sein muß und daß der Vorschubwinkel β 3° oder darüber sein sollte; je größer er ist, desto besser ist es. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es in dem Fall, in dem der Vorschubwinkel größer als 20° ist, erforderlich ist, die Festigkeit des Walzenständers in außergewöhnlichem Maße zu erhöhen.

Demnach sollte die obere Grenze des Vorschubwinkels β 20° betragen.

Wenn die vorstehenden Bedingungen für γ und β erfüllt sind, erlaubt das Verfahren sowohl eine verbesserte Maßgenauigkeit als auch eine höhere mechanische Festig­ keit.

Die hier gegebene Beschreibung bezieht sich auf den Fall, in dem ein Walzwerk mit drei Walzen eingesetzt wird, jedoch kann eine in ähnlicher Weise gute Wirkung auch beim Einsatz eines Walzwerks mit einer größeren Anzahl von Walzen erzielt werden. Wenn jedoch mehr als fünf Walzen zur Verwendung gelangen, muß die Größe jeder Walze in der Walzenanordnung verringert werden. Es kann jedoch sein, daß der Einsatz solcher Walzwerke mit mehr Walzen nicht zweckmäßig ist, da der Aufwand für die Einstellvorrichtung für den Schrägwinkel und den Vorschubwinkel zwangsläufig größer wird. Aus praktischen Erwägungen sollte deshalb die Zahl der Walzen auf drei oder vier begrenzt sein.

In den oben beschriebenen Beispielen war der Walzenständer, in dem Walzen montiert sind, ortsfest, und das zu bearbeitende Werkstück wurde gedreht. Es ist jedoch auch möglich, einen solchen Walzwerk-Typ einzusetzen, bei dem der Walzenständer und die Walzen sich um das zu bearbeitende Werkstück drehen und das Werkstück sich nicht dreht.

Claims (7)

1. Verfahren zum Längen von Rohrluppen ohne Innenwerkzeug durch Schrägwalzen der Rohrluppen mit mindestens drei Kegelwalzen, deren Achsen Y-Y einerseits um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse X-X hin und andererseits um einen Vorschubwinkel β parallel zur Walzgutachse X-X geneigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von Rohrluppen mit einem T/D-Verhältnis 0,25 <T/D <0,45 unter Einhaltung eines Vorschubwinkels β im Bereich von 3°≦β≦20° unter gleichzeitiger Reduzierung der Wandstärke der Rohrluppen, Rohrstangen mit einem T/D-Verhältnis <0,25 erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägwalzen unter einem Schrägwinkel von γ≧0° erfolgt, bei dem die Spitzen der Kegelwalzen gegen die Walzrichtung weisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrägwalzen unter einem Schrägwinkel von γ<0° erfolgt, bei dem die Spitzen der Kegelwalzen in Walzrichtung weisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppen während des Schrägwalzens durch die gleichsinnige Drehung der Kegelwalzen um die eigene Achse gedreht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppen während des Schrägwalzens stillstehen und die Kegelwalzen um die Rohrluppen herum gedreht werden.

6. Dornloses Schrägwalzgerüst zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, mit mindestens drei gleichmäßig um die Walzgutachse X-X angeordneten Kegelwalzen, deren Achsen Y-Y jeweils um einen Schrägwinkel γ zur Walzgutachse X-X und um einen Vorschubwinkel β parallel zur Walzgutachse X-X geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubwinkel β zwischen 3° und 20° beträgt und daß sich der Durchmesser der Kegelwalzen geradlinig längs ihrer Achsen Y-Y ändert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelwalzen mit ihrer Spitze unter einem Schrägwinkel von 9° zur Walzgutachse X-X hin geneigt gegen die Walzrichtung weisen.