DE3742155A1

DE3742155A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung nahtloser rohre

Info

Publication number: DE3742155A1
Application number: DE19873742155
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing Grad Lampe; Michael Dr Ing Graefe; Albrecht Dr Ing Eicken
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-22
Anticipated expiration: 2007-12-11
Also published as: DE3742155C2

Description

Stand der Technik

Der Stand der Technik betrifft sowohl das Stoßbankverfahren entsprechend DE 30 21 940 C2 als auch in geringerem Maße die verschiedenen Rohrkontiverfahren mit freilaufender oder ge steuerter Dornstangenbewegung.

Beiden Verfahren ist es gemeinsam, daß Rohrluppen auf langen zylindrischen Dornstangen zu Rohren ausgestreckt werden und die Verformung in hintereinander angeordneten Gerüsten mit ent sprechend kalibrierten Walzen bzw. Rollen durch die Reduktion von Durchmesser und Wanddicke der Rohrluppen erfolgt. Ein Ver gleich der Verfahrensunterschiede, aus denen sich Vor- und Nachteile ableiten lassen, ergibt folgendes Bild:

A) Herstellbare Rohrlänge

A 1) Beim Stoßbankverfahren befindet sich das ausgestreckte Rohr mit seiner ganzen Länge auf der Dornstange; die bis her erreichte max. Rohrlänge beträgt 22,3 m bei 23.0 m Dornstangenlänge.
A 2) Beim Rohrkontiverfahren überholt die Rohrspitze beim Aus strecken die Dornstangenspitze mehr oder weniger weit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der gesteuerten Dorn stange. Die bisher erreichte max. Rohrlänge beträgt 36 m bei 27 m Dornstangenlänge.

B) Antriebssysteme

B 1) Beim Stoßbankverfahren wird die Rohrluppe, deren vorderes Ende zu einem Widerlager angeformt ist, von einer Dorn stange, deren Stirnfläche sich an dem Widerlager abstützt, durch hintereinander angeordnete Reduziergerüste getrie ben, bei denen drei oder vier lose laufende Rollen ein Kaliber bilden.
B 2) Beim Rohrkontiverfahren erfolgt die Verformung in sechs bis acht hintereinander angeordneten Walzgerüsten mit Ein zelantrieb, bei denen jeweils zwei Walzen ein Kaliber bil den.
Die Dornstange stellt bei den Rohrkontiverfahren im Ge gensatz zum Stoßbankverfahren ein bremsendes, den Mate rialfluß behinderndes Element dar, da ihre Geschwindigkeit normalerweise niedriger als die Materialgeschwindigkeit ist.

C) Verformungsbedingungen

C 1) Beim Stoßbankverfahren ergibt die Kombination von antrei bender Dornstange und lose laufenden Rollen sehr günstige Verformungsbedingungen.
Die Dornstangengeschwindigkeit ist immer größer als die Materialgeschwindigkeit. In den Umformzonen der Kaliber ist der Anteil der Längszugspannung hoch, die Material breitung entsprechend klein.
Bei hohen Längszugspannungen sinkt die Radialspannung und damit auch die Walzkraft beträchtlich gegenüber zugfreiem Walzen. Dies gibt die Möglichkeit, sehr kleine Rollen mit hohem Streckvermögen einzusetzen. Günstig wirkt sich auch die Anzahl von drei oder vier Rollen, die ein Kaliber bil den, gegenüber Zwei-Walzenkalibern aus.
Beim Stoßbankverfahren ergibt sich damit eine nahezu pa rallel-epipedische Verformung mit einem hohen Formände rungswirkungsgrad.
C 2) Bei den Rohrkontiverfahren sind die angetriebenen Walzen mit ihren Antriebszapfen aus einem Stück gefertigt. Die notwendige Walzenbreite ergibt sich aus dem Rohrluppen durchmesser. Die Mindestabmessungen einer Kontiwalze er geben sich aus konstruktiven Bedingungen. Die Berechnung der Walzkräfte und Momente zur Kontrolle der Bruchsicher heit bezieht sich immer auf den in die Berechnung einge henden Walzendurchmesser, d. h., die notwendige Vergröße rung des Walzendurchmessers führt gleichzeitig wieder zu einem Anstieg der Kräfte und Momente.
Aufgrund der hohen Walzenkosten ist es erforderlich, den Durchmesser neuer Walzen um 50 bis 100 mm größer als den rechnerischen Durchmesser zu wählen, um ein mehrmaliges Nacharbeiten der Walzen zu ermöglichen.
Vergleicht man bei gleich angenommenen Verformungsgrößen die Kalibergrunddurchmesser von Stoßbankrollen und Konti walzen, so zeigt sich, daß diese bei den Walzen doppelt so groß sind bzw. aufgrund der Walzkräfte sein müssen.
Die ungünstigen, die hohen Walzkräfte bewirkenden Verfor mungsbedingungen ergeben sich vereinfacht betrachtet aus den folgenden im Vergleich mit dem Stoßbankverfahren nega tiven Einflüssen:
Die Dornstangengeschwindigkeit ist kleiner als die Mate rialgeschwindigkeit, sie wirkt damit bremsend auf den Ma terialfluß und verstärkt die Breitung.
In der Verformungszone der Kaliber wirken keine wesentli chen, aus äußerem Längszug resultierenden Längszugspannun gen, die die Breitung und die Walzkraft vermindern könn ten. Die an der Dornstange auftretenden Reibkräfte erhöhen die Walzkräfte entsprechend. Die großen Walzendurchmesser bewirken zusammen mit den vorher genannten Einflußgrößen, daß der Formänderungswiderstand Werte zwischen 25- 60 kg/mm² aufweist gegenüber 8-12 kg/mm² beim Stoß bankverfahren.

D) Antriebsleistung

D 1) Bei modernen Stoßbankanlagen beträgt die Stoßkraft an der Dornstange 90-120 Tonnen. Bei einem max. Dornstangen durchmesser von 170 mm und einer Dornstangengeschwindig keit von 6.6 m/s ist eine installierte Antriebsleistung von zweimal 1600 kW erforderlich, wobei zwei Gleichstrom motoren über Ritzel und Zahnstange die Dornstange antrei ben.
D 2) Bei einer vergleichbaren Rohrkontistraße mit gesteuerter Dornstange und sieben einzeln angetriebenen Walzgerüsten ist die an den Gerüsten installierte Antriebsleistung viermal so groß.
Dies wird verständlich, wenn man die unter C) beschriebe nen unterschiedlichen Verformungsbedingungen berücksich tigt. Bei den Leistungsanteilen der Rohrkontistraße ent fallen ca. 25% auf den Einzelantriebseffekt, 25-30% sind der bremsenden Wirkung der Dornstange zuzuordnen, der verbleibende Unterschied zur Stoßbankleistung ergibt sich aus den unterschiedlichen Formänderungswirkungsgraden. Es ist bemerkenswert, daß die zur Dornstangensteuerung in stallierte Haltevorrichtung, die meistens aus einem mit Gleichstrommotoren ausgestatteten Zahnstangentrieb be steht, als Antrieb für eine Stoßbank mittlerer Größe aus reichen würde.
Die an der Dornstange aufzubringende Haltekraft liegt je nach Anlagengröße zwischen 100 und 200 Tonnen.

E) Streckungsverhältnisse

E 1) Bei der unter D 1) beschriebenen Stoßbank beträgt das max. Verhältnis Rohrlänge/Rohrluppenlänge 16 : 1 beim Einsatz von fünfzehn Reduziergerüsten.
Streckungsverhältnisse in dieser Größenordnung sind not wendig, wenn die Rohrluppen nach dem konventionellen Stoß bankverfahren, d. h. mittels Lochpresse und nachgeschalte tem Elongator hergestellt werden und damit in ihrer Länge begrenzt sind.
Bei dem konventionellen Verfahren sind die max. Rohrlängen nur im Dünnwandbereich herstellbar. Mit zunehmender Rohr wanddicke verringert sich das Streckungsverhältnis und da mit die herstellbare Rohrlänge. Das neuere und in der Praxis erprobte Verfahren entsprechend DE 30 21 940 C2 er laubt es, Rohrluppen einzusetzen, die drei- bis viermal länger als die Rohrluppen beim konventionellen Verfahren sind.
Damit ergeben sich die Möglichkeiten, die Streckungsver minderung bei der Herstellung dickwandiger Rohre durch den Einsatz längerer Rohrluppen auszugleichen oder das maxima le Streckungsverhältnis generell beträchtlich niedriger anzusetzen und weniger Streckgerüste einzusetzen, oder auch bei gleicher Stoßkraft und Antriebsleistung größere Rohr abmessungen herzustellen, indem die Querschnittsabnahmen in den Streckgerüsten entsprechend verkleinert werden.
E 2) Bei Rohrkontistraßen wurden Streckungsverhältnisse von max. 6.5 : 1 bei einer Straße mit acht Walzgerüsten er reicht. Bei neueren Anlagen liegen die Streckungsverhält nisse mit Rücksicht auf die Dornstangenbelastung nur noch in einer Größenordnung von 3.5 : 1 bis 5.0 : 1. Ähnlich wie beim Stoßbankverfahren wird das Streckungsverhältnis bei der Herstellung dickwandiger Rohre kleiner.
Das beim Stoßbankverfahren mögliche Streckungsverhältnis von 16 : 1 weist auch hier auf die günstigen Verformungs bedingungen des Verfahrens hin.

F) Gestaltung der Kaliberreihen

F 1) Beim Stoßbankverfahren werden zur Bildung der Kaliberrei hen unterschiedliche Anzahlen von Streckgerüsten einge setzt. Die Berechnung der Kaliberreihen ist dabei auf ei nen konstanten Rohrinnendurchmesser ausgelegt.
Damit ändern sich die austretenden Rohraußendurchmesser mit den hergestellten Rohrwanddicken (Bild B).
Zur Herstellung der zu einem bestimmten Dornstangendurch messer gehörenden minimalen Rohrwanddicke wird die max. Anzahl von Streckgerüsten eingesetzt. Zur Herstellung dickerer Rohrwände werden am hinteren Ende der Kaliberrei he Streckgerüste entfernt bzw. durch entsprechende Gerüste zur Anpassung ersetzt. Die letzten Gerüste einer Kaliber reihe sind zur Beeinflussung der Wanddicke anstellbar.
Der Rohrluppenquerschnitt bleibt für einen bestimmten Dornstangendurchmesser konstant.
Die Streckgerüste, die mit einem Gewicht zwischen 1200 und 1800 kg relativ leicht zu handhaben sind, werden zur Bil dung einer Kaliberreihe in ein Gerüstbett eingesetzt. Die Abstände der Gerüste zueinander sind in einem sogenannten Setzplan festgelegt.
Normalerweise werden in einer Stoßbankanlage nur zwei ver schiedene Dornstangendurchmesser eingesetzt, da die Umbau zeit von einem Durchmesser auf einen anderen ca. acht Stunden in Anspruch nimmt.
F 2) Beim Rohrkontiverfahren ist die Anzahl der Walzgerüste, die mit festen Abständen zueinander eine Kaliberreihe bil den, konstant. Bei den bekannten Anlagen sind Gerüstzahlen zwischen sechs und acht üblich.
Rohrluppenaußendurchmesser und Rohraußendurchmesser blei ben für eine Kaliberreihe ebenfalls konstant. Unterschied liche Rohrwanddicken werden durch verschiedene Dornstan gendurchmesser erzeugt, wobei auch die Rohrluppenwand dicken entsprechend angepaßt werden. Alle Walzgerüste sind mit einer Walzenanstellung ausgerüstet. Dies ist erforder lich, da durch das Nachbearbeiten der Walzen unterschied liche Walzendurchmesser entstehen, aber auch, um Korrektu ren der Wandänderungen in den Kalibern vorzunehmen.
Die Kalibrierung ist beim Rohrkontiverfahren ungleich schwieriger als beim Stoßbankverfahren. Die richtige Be rechnung der Walzendrehzahlen, die beim Stoßbankverfahren entfällt, setzt große praktische Erfahrung und ein ent sprechendes Know-how voraus. Bei den Kontiverfahren werden je nach Dimensionsprogramm 1 bis 3 verschiedene Kaliber reihen eingesetzt.

G) Dornstangenbelastung

G 1) Beim Stoßbankverfahren werden die Stangen mit einer be stimmten Mindestarbeitstemperatur eingesetzt, die umso hö her gewählt wird, je dünnwandiger die hergestellte Rohrab messung ist. Aufgrund der relativ niedrigen spezifischen Walzdrücke werden keine besonders hohen Ansprüche an den Dornstangenwerkstoff und seine Oberflächenbeschaffenheit gestellt.
G 2) Beim Rohrkontiverfahren, besonders in den Fällen mit ge steuerter Dornstangengeschwindigkeit, ist die mechanische und thermische Belastung der Dornstangen extrem hoch. Die Haltbarkeit der Dornstangenoberfläche ist in hohem Maße von einem kurzzeitig auftretenden, aus der Reibwärme re sultierenden Spitzenwert der Dornstangenoberflächentempe ratur abhängig.
Bei niedriger Dornstangengeschwindigkeit und gleichzeiti ger großer Streckung erreicht das Produkt aus Relativge schwindigkeit, spezifischem Druck und Reibungsbeiwert an der Dornstange eine Größenordnung, bei der die zulässigen Grenztemperaturen schnell überschritten werden.
Es ist allgemeine Praxis, den Reibungsbeiwert durch spe zielle Behandlung der Dornstangenoberflächen, z. B. ver chromen und durch eine ausgeteilte Schmiertechnik, die das Aufringen und die Zusammensetzung des Schmiermittels be trifft, auf einen möglichst niedrigen Wert zu bringen.
Kontidornstangen sind durch Material- und Bearbeitungs kosten wesentlich teurer als Stoßbankdornstangen.
Beim Rohrkontiverfahren besteht im Gegensatz zum Stoßbank verfahren die Möglichkeit, Dornstangen mit unbrauchbarer Oberfläche abzudrehen und sie nach entsprechender Oberflä chenvergütung zur Herstellung dickwandiger Rohre weiter zu verwenden. Bei den beim Rohrkontiverfahren meistens vor liegenden Oberflächenbeschädigungen ist eine Durchmesser verminderung beim Abdrehen von mindestens 12 mm erforder lich.

H) Erzeugungsmengen der Anlagen

H 1) Mit Stoßbankanlagen können je nach Dimensionsprogramm und Mengenverteilung 150 000-350 000 Tonnen Fertigrohre pro Jahr hergestellt werden.
Investitionskosten und Erzeugungsmengen stehen dabei in einem günstigen Verhältnis.
H 2) Bei Rohrkontianlagen liegen die entsprechenden Werte zwi schen 500 000 und 950 000 Tonnen Fertigrohre pro Jahr.
Der Vorteil der hohen Produktivität der Kontistraßen ent fällt, wenn nach heutigen Maßstäben Rohrherstellungsanla gen mit wesentlich kleineren Produktionsmengen gefordert werden.
Die Investitionskosten der Rohrkontistraße sind nur in ge ringem Maße von der Herstellungsmenge geprägt.

Der Verfahrensvergleich zeigt deutliche Vorteile für das Stoß bankverfahren, wenn man die Verformungsbedingungen, die zu in stallierende Leistung sowie die einfach zu beherrschende und sichere Verfahrenstechnik betrachtet.

Demgegenüber stehen Vorteile für das Rohrkontiverfahren, die die Herstellung größerer Rohrlängen, die Produktionskapazität, die Arbeitsweise mit konstantem Rohraustrittsdurchmesser und damit auch die Möglichkeit zur Weiterverwendung abgedrehter Dornstangen betreffen.

Die Qualität der hergestellten Rohre dürfte bei beiden Verfah ren gleich gut sein. Als wesentlicher Nachteil des Stoßbankver fahrens ist die Arbeitsweise mit konstantem Rohrinnendurchmes ser zu nennen. Bei den heute üblichen Unterschieden zwischen den geforderten minimalen und maximalen Rohrwanddicken ergeben sich Rohrdurchmesserunterschiede von 35 bis 40 mm. Mit diesem Nachteil wird das der Stoßbank nachgeschaltete Maßwalzwerk oder Streckreduzierwalzwerk belastet.

Für einen Dornstangendurchmesser von z. B. 130 mm und Rohrwand dicken von 3.75 bis 18.0 mm ergeben sich Rohraußendurchmesser von 139.5 bis 168.0 mm. Mit einem Streckreduzierwalzwerk könn ten aus den Grenzabmessungen z. B. die Fertigrohrabmessungen 114.3 × 4.0 und 114.3 × 20.0 hergestellt werden, wobei im er sten Fall die Durchmesserreduktion 17%, im zweiten Fall 31% beträgt. Das Streckreduzierwalzwerk ist damit auf einen maxima len Anstichdurchmesser von 168 mm auszulegen, bei Herstellung der minimalen Wanddicke kommen die ersten sechs Gerüste nicht zum Eingriff.

Die Verfahrensweise, mit konstanten Dornstangendurchmessern zu arbeiten, ist bei dem konventionellen Stoßbankverfahren - wie bereits gesagt - eine Notwendigkeit, da die Umbauzeiten beim Wechsel auf einen anderen Dornstangendurchmesser ca. acht Arbeitsstunden betragen. Dies hat folgende Ursachen:

Bei der Übertragung der Stoßkraft steht das aus Schaftstange und Dornstange bestehende Stangensystem unter Längsdruck und muß gegen Ausknicken gesichert werden. Das Stangensystem er reicht bei modernen Anlagen eine Länge von ca. 50 m.

Die Schaftstange, die in einem auf der Antriebszahnstange be festigten Reiter eingeschraubt ist, und die Dornstange vor sich her und durch die Streckgerüste schiebt, hat den gleichen Durchmesser wie die Dornstange.

Beim Dimensionswechsel sind alle Führungselemente und die Schaftstange mit dem Zahnstangenreiter zu wechseln.

Bisher wurde offenbar noch keine Möglichkeit gefunden, das Stangenführungssystem unter erträglichem konstruktiven Aufwand für beliebige Dornstangendurchmesser anstellbar zu machen.

Beschreibung der Erfindung und der Verfahrenskriterien

Die nachfolgend beschriebene Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Rohrherstellungsverfahren mit den entsprechenden Vorrich tungen zu schaffen, das durch die folgenden gleichzeitig vor handenen Eigenschaften wesentliche Vorteile gegenüber anderen bekannten Verfahren aufweist.

1. Günstige Verformungsbedingungen mit entsprechend niedrigem Energieverbrauch;
2. einfache Verfahrenstechnik;
3. sichere Herstellung dünnwandiger Rohre mit Toleranzen, die den heutigen hohen Anforderungen entsprechen;
4. Verarbeitung von schwer umformbaren Stählen;
5. geringe Werkzeugkosten durch Nachbearbeitung der Werkzeuge;
6. hohe Flexibilität durch schnellen Dimensionswechsel;
7. niedrige Investitionskosten;
8. geringer Platzbedarf.

Bei dieser Aufgabenstellung sind die unter Punkt 1-4 genann ten Bedingungen prinzipiell bei der Anwendung des Stoßbankver fahrens entsprechend DE 30 21 940 C2 realisierbar. Das vorge schlagene neue Verfahren benutzt das obige Verfahren insoweit, daß die Umformung einer Rohrluppe zum Rohr mittels einer ange triebenen Dornstange erfolgt, die die Rohrluppe durch Streckge rüste mit lose laufenden Rollen treibt, wobei die Streckgerüste in einem Gerüstbett gelagert sind.

Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird die Dornstange nicht durch Stoßen, sondern durch Ziehen angetrieben.

Damit entfallen alle bisherigen Einrichtungen zur Dorn- und Schaftstangenführung, die den Zweck hatten, das bis zu 50 m lange und unter Längsdruck stehende Stangensystem am Ausknicken zu hindern.

Es wird somit möglich, ohne den zeitraubenden Umbau eines Stan genführungssystems, beliebige Dornstangendurchmesser einzu setzen.

Die bisher beim Stoßbankverfahren notwendige Arbeitsweise, Roh re mit konstantem Innendurchmesser und einem Wanddicken-abhän gigen Außendurchmesser herzustellen, ist naturgemäß weiterhin möglich (Bild B).

Die Erfindung schlägt vor, die beim Rohrkontiverfahren übliche Arbeitsweise, wobei Rohre mit konstantem Außendurchmesser und einem Wanddicken-abhängigen Innendurchmesser hergestellt wer den, zu verwenden oder die beiden Arbeitsweisen sinnvoll zu kombinieren.

Beim Rohrkontiverfahren wird eine Kaliberreihe nach einem Nenn durchmesser benannt, der dem Rohraustrittsdurchmesser ent spricht. Weiterhin ist diese Kaliberreihe durch einen zugehöri gen konstanten Rohrluppendurchmesser und die Anzahl der Walzge rüste definiert.

Die Anzahl der zugehörigen Dornstangendurchmesser entspricht der Anzahl der herzustellenden Wanddicken, soweit nicht benach barte Wanddicken durch Walzenanstellung mit dem gleichen Dorn stangendurchmesser gefertigt werden können.

Beim konventionellen Stoßbankverfahren entspricht der Nenn durchmesser dem Dornstangendurchmesser. Die Anzahl der Kaliber reihen wird bei den Rohrkontiverfahren durch die hohen Kosten für entsprechende Gerüst- oder auch Walzensätze auf normaler weise zwei Reihen begrenzt, deren Nenndurchmesserabstand rela tiv groß ist.

Beim Rohrkontiverfahren können Dornstangen, deren Oberflächen Beschädigungen, z. B. Härterisse aufweisen, auf einen kleineren Durchmesser abgedreht und nach entsprechender Vergütung und Oberflächenbehandlung zur Herstellung dickerer Rohrwände wei terverwendet werden. Hierbei ergibt sich ein Wanddickensprung von mindestens sechs Millimeter.

Eine Weiterverwendung der Dornstangen in einer kleineren Kali berreihe erfordert ein beträchtliches Abdrehmaß.

Bei der Anwendung der Arbeitsweise mit konstantem Rohraußen durchmesser im Rahmen des beschriebenen Verfahrens ergeben sich wesentlich günstigere Bedingungen als im Rahmen des Rohrkonti verfahrens.

So können Kaliberreihen mit unterschiedlichen Anzahlen von Streckgerüsten gebildet werden. Aufgrund der geringen Gerüst gewichte ist die Anzahl der Nennkaliber keine wesentliche Ko stenfrage.

Die in die Streckgerüste eingebauten Rollen, die auf bestimmte Kalibermaße bearbeitet sind, erreichen eine hohe Lebensdauer, indem ein nicht mehr maßhaltiges Kaliber auf das nächstgrößere Kalibermaß nachbearbeitet wird. Die Rollen können dabei im ein gebauten Zustand auf einer speziellen Kaliberbearbeitungsma schine nachgeschnitten werden. Die Gerüste wandern bei dieser Nachbearbeitung innerhalb einer Kaliberreihe vom letzten auf den ersten Platz.

Das beschriebene neue Verfahren ermöglicht eine Anzahl von sinnvollen Variationen bei einer entsprechenden Kombination von Kaliberreihen und Dornstangendurchmessern.

Zum Beispiel (Bild A):

a) Eine Kaliberreihe mit einem bestimmten Nenndurchmesser (168) wird durch 13 Steckkaliber gebildet und hat einen konstanten Eintrittsdurchmesser.
Durch Verminderung der Gerüstanzahl auf 11, 10 und 8 Ge rüste bei entsprechender Anpassung der Endkaliber ergeben sich drei zusätzliche, z. B. um jeweils 6 mm größere Aus trittsdurchmesser.
Ordnet man diesen vier Austrittsdurchmessern drei entspre chend gestufte Dornstangendurchmesser zu, so können zwölf verschiedene Wanddicken exakt ohne Walzenanstellung herge stellt werden. Die Eingangswanddicken werden dabei den je weiligen Dornstangendurchmessern angepaßt. Die Abstände der zusätzlichen Austrittsdurchmesser sollten zweckmäßi gerweise jeweils der Durchmesserverminderung eines Maß- oder Streckreduziergerüstes entsprechen.
Mit einer zweiten entsprechenden Kaliberreihe mit kleine rem Nenndurchmesser (162) wird die Möglichkeit geschaffen, unbrauchbare Dornstangen der ersten Kaliberreihe weiter zu verwenden. Der Durchmesserunterschied der beiden Nennkali ber kann so gewählt werden, daß sich ein günstiges Abdreh maß ergibt.
Bei dieser Arbeitsweise sind bestimmte Streckgerüste in beiden Reihen auf entsprechend unterschiedlichen Positio nen einsetzbar.
b) Anstelle einer Kaliberreihe mit vier Austrittsdurchmessern ist es auch denkbar, mehrere Kaliberreihen einzusetzen, deren Nenndurchmesser den zuvor angenommenen entsprechen. Diese Kaliberreihen haben dann jeweils einen entsprechen den Eintrittsdurchmesser und erreichen eine größere Streckung als im Fall a).
Die zweckmäßige Kombination ergibt sich aus dem Produk tionsprogramm des Anwenders und auch in Abstimmung mit dem nachgeschalteten Fertigwalzwerk.

Zur weiteren Lösung der gestellten Aufgaben benutzt die Erfin dung das Verfahren nach DE 30 21 940 C2, bei dem die Rohrluppe keinen Boden, sondern nach dem Kümpelvorgang ein offenes und nur geringfügig im Durchmesser reduziertes Ende aufweist. Die vorhandene Öffnung gestattet es, die Dornstangenspitze so aus zubilden, daß sich der Dornstangendurchmesser in bewährter Wei se an dem reduzierten Ende der Rohrluppe abstützt, während ein Zapfen mit entsprechend kleinerem Durchmesser aus der Öffnung der Rohrluppe herausragt.

Der Zapfen ist mit einem Kuppelkopf versehen, der in das Kupp lungsgegenstück einer Zugstange eingelegt wird (Fig. 1). Mit tels der Zugstange werden Dornstange und Rohrluppe durch die Rollenkaliber gezogen.

Zur Ausbildung des Dornstangenzapfens kann die Dornstange ent sprechend abgedreht oder stirnseitig mit einer Gewindebohrung versehen werden, in die der Zapfen eingeschraubt wird.

Für das Verfahren ist es ohne Bedeutung, ob die Dornstange in eine Rohrluppe eingefahren wird, deren vorderes Ende durch axi ales Kümpeln angeformt wurde (Fig. 1) oder ob erst nach dem Einfahren radial, z. B. durch Kümpelzangen, eine Anformung er folgt (Fig. 1a), bei der praktisch auf den Zapfen gekümpelt wird.

Der Durchmesser der Zugstange, die bei größeren Abmessungen ein Rohr mit eingeschraubten Kupplungsteilen sein kann, ist mit Rücksicht auf das Durchgangsmaß des kleinsten eingesetzten Rol lenkalibers zu bestimmen.

Zum Antrieb der Zugstange kann sowohl die bisher verwendete Zahnstange mit den zugehörigen Elementen als auch eine An triebskette verwendet werden.

Die Erfindung geht vorzugsweise von einer umlaufenden Zwei- Strangkette aus, deren beide Stränge durch verschiedenartig ausgebildete Traversen miteinander verbunden sind.

Der Arbeitshub erfolgt in zwei Stufen, indem zwei zwischen den Kettensträngen angeordnete Ziehtraversen nacheinander zum Ein satz kommen.

Bei dieser Arbeitsweise, bei der die Kettenlänge und der Ket tenradabstand gegenüber der einstufigen Arbeitsweise praktisch halbiert werden, ergeben sich die Bedingungen, daß die Übernah me der Zugkraft von der ersten auf die zweite Traverse weitge hend stoßfrei erfolgt und daß das Ausschwenken der ersten Tra verse im Umlenkpunkt des antreibenden Kettenrades kraftfrei er folgt, um Kantenpressungen zwischen den beim Ausschwenken auf einander gleitenden, kraftübertragenden Flächen zu vermeiden. Die zweite Bedingung kann nur erfüllt werden, wenn die Kraft übernahme durch die zweite Traverse erfolgt, bevor die erste Traverse aus ihrer geradlinigen Bewegung umgelenkt wird und wenn gleichzeitig die kraftübertragenden Flächen der ersten Traverse durch eine zusätzliche Vorwärtsbewegung der Zugstange, relativ zu Kettenbewegung, voneinander getrennt werden.

Erfindungsgemäß werden die vorgegebenen Bedingungen durch die folgenden Maßnahmen erreicht:

a) Die Zugstange hält an ihrem vorderen und in der Nähe ihres hinteren Endes Durchmesserverminderungen, die so ausgebildet sind, daß sich Widerlager bilden, an denen sich gabelförmige Mitnehmer, die in die Zugtraversen ein gebaut sind, abstützen können (Fig. 2, 3, 4).
b) In der ersten Zugtraverse wird der gabelförmige Mitnehmer, der dimensionsabhängig wechselbar sein muß, in einer vor gegebenen Position gehalten.
In der zweiten Zugtraverse ist der gabelförmige Mitnehmer an einem Gleitstück befestigt, das in der Traverse zwi schen Anschlägen in Längsrichtung verschiebbar gelagert ist und dessen Bewegungshub ca. 50 mm beträgt.
c) Die Traversenabstände sind so gewählt, daß die zweite Tra verse in die waagerechte Zugbahn einschwenkt, während sich die erste Traverse noch in einem bestimmten Abstand vor ihrem Umlenkpunkt befindet (Fig. 4b).
Die Mitnehmergabel der zweiten Traverse befindet sich da bei in ihrer hinteren Position ohne Kontakt mit der ent sprechenden Widerlagerfläche der Zugstange.
Bei dieser Position ist der Abstand der gabelförmigen Mit nehmer in den beiden Traversen um ca. 20 mm größer als der Abstand der entsprechenden Widerlagerflächen der Zugstange.
d) Bei der weiteren Kettenbewegung wird ein Kniehebelsystem wirksam, welches das in der zweiten Traverse gelagerte Gleitstück relativ zur Traversenbewegung in Zugrichtung um max. 50 mm verschiebt (Fig. 4d, 5). Hierbei wird zuerst das Spiel zwischen den Mitnehmerflächen in der zweiten Traverse abgebaut (Fig. 4c) und nachfolgend bei gleich zeitiger Kraftübernahme die Zugstange um ca. 30 mm rela tiv zur ersten Traverse verschoben. Die Zusatzbewegung der Zugstange wird durch entsprechende Steuerung des Kniehe belsystems zurückgenommen, nachdem die erste Traverse aus geschwenkt ist. Hierbei geht das Gleitstück der zweiten Traverse in seine Ursprungslage zurück und stützt sich an entsprechenden Anschlägen der Zugtraverse ab.
e) Das Kniehebelsystem ist - wie aus Fig. 5 ersichtlich - mit seinen freien Enden einerseits in dem Gleitstück, anderer seits am verlängerten Kettenbolzen gelenkig gelagert, wäh rend das Kniegelenk mit einer Laufrolle versehen ist.
Die Führungsbahn für die Laufrolle ist auf einer Quertra verse anstellbar gelagert.

Für die Durchführung des Verfahrens sind Vorrichtungen erfor derlich, die die schnelle Umstellung der Anlage auf verschiede ne Dorn- und Zugstangendurchmesser und das Entkuppeln von Dorn- und Zugstange sowie das Auswerfen der Dornstange mit dem auf diesem ausgestreckten Rohr aus dem Kettenbereich betreffen.

Erfindungsgemäß werden Dorn- und Zugstange zwischen den beiden Kettensträngen auf der von den Streckgerüsten vorgegebenen Walzmitte geführt. Das Abtragen der Stangen erfolgt auf lose laufenden prismatischen Rollen, die in Traversen gelagert sind, wobei diese pendelnd zwischen den Kettensträngen an entspre chend verlängerten Kettenbolzen aufgehängt sind (Fig. 6).

Zur Anpassung an verschiedene Stangendurchmesser wird die Pen delbewegung der Traversen benutzt, wobei ein entsprechender Pendelausschlag fixiert wird (Fig. 6, Schnitt B-B), während sich die Rollentraversen auf der oberen Kettenführungsbahn be wegen. Hierzu sind die Traversenwangen an der einen Seite als Stützrollenhebel ausgebildet, während die Wangen auf der ande ren Seite so ausgebildet sind, daß die Pendelbewegung gegenüber den Kettenlaschen auf das erforderliche Maß begrenzt werden kann (Fig. 6, Schnitt C-C). Die Rollen der Stützrollenhebel stützen sich auf einer höhenverstellbaren Führungsbahn ab (Fig. 6, Schnitt A-A).

Zum Ende des Arbeitshubes, bei dem die Kettengeschwindigkeit auf Null gebremst ist, befindet sich die zweite Zugtraverse vor dem Umlenkpunkt des angetriebenen Kettenrades (Fig. 4e). Beim Bremsvorgang bewegt sich das Stangensystem relativ zur Kette weiter, bis das hintere Widerlager der Eindrehung an dem gabel förmigen Mitnehmer der zweiten Zugtraverse zur Anlage kommt und durch diesen ebenfalls abgebremst wird (Fig. 4f). Die an die Zugstange gekuppelte Dornstange mit dem auf ihr ausgestreckten Rohr liegt auf den Rollentraversen zwischen den beiden Ketten strängen.

Zum Entkuppeln muß die Dornstange senkrecht angehoben und nach folgend seitlich über einen Kettenstrang auf einen Ablaufrost befördert werden.

Für diese Aufgabenstellung wird ein Zugstangen-betätigtes He belsystem vorgeschlagen, dessen schwenkbare Hebelarme mit lose laufenden prismatischen Rollen und einem Querblech mit Ablauf schräge versehen sind (Fig. 7). In der Ruhestellung befinden sich die Hebel in waagerechter Lage und können von den Zug- und Rollentraversen überfahren werden. Nach dem Stoppen der Ketten bewegung können die Hebelarme zwischen den Kettentraversen hochgeschwenkt werden. Nach einer Schwenkbewegung von ca. 45° beginnen die Rollen der Hebelarme das Rohr anzuheben. Mit die ser Hubbewegung wird der Dornstangenkupplungszapfen aus dem noch oben offenen Kupplungsteil gehoben.

Gegen Ende der Schwenkbewegung greift das Querblech an der Rohrunterseite an.

Die gegen die Waagerechte geneigte obere Kante des Querbleches bewirkt, daß neben der Hubbewegung auch eine Seitwärtsbewegung des Rohres stattfindet.

Bei senkrechter Hebelstellung bildet die Querblechkante eine Ablaufschräge von ca. 5° Neigung gegen die Waagerechte, über die das Rohr mit der innenliegenden Dornstange abläuft (Fig. 7, Schnitt A-A).

Zur Ausgestaltung der Erfindung sind weitere Einrichtungen er forderlich, die sich aus der Beschreibung zur Anlage (Bild 8) ergeben.

Beschreibung und Verfahrensablauf

Ein durchgelochter Hohlblock wird durch einen Rollgang 1 zum Quertransport 2 transportiert und über den Quertransport zum Ankümpeln vor die Kümpeleinrichtung 3 gebracht. Von dem Lager rost 4 wird eine Dornstange in den Rollgang 5 übergeben und in den angekümpelten Hohlblock eingefädelt. Über den Quertrans port 6, der z. B. aus Schwedenhebeln gebildet sein kann, werden Dornstange und Hohlblock in den Rollgang 7 übergeben, wobei gleichzeitig der Kuppelkopf der Dornstange in das Kupplungs gegenstück der entsprechend positionierten Zugstange eingelegt wird. Falls mit einer Kümpelzange oder ähnlichem statt mit einer Kümpelpresse gearbeitet wird, kann dieser Vorgang auch entsprechend abgeändert werden. Die Zugstange ist in dem Streckbankbett 8 auf höhenanstellbaren prismatischen Rollen gelagert, wobei ihr hinteres Ende mit dem Kupplungsteil in den Rollgang 7 hineinragt, während ihr vorderes Ende in der ersten Zugtraverse der Antriebskette 9 gelagert ist.

Bei dieser Starkposition wird die Kette durch die Antriebe 10 in Bewegung gesetzt, wobei die Dornstange von der Zugstange durch die in das Streckbankbett 8 eingebauten Streckkaliber ge zogen wird und dabei der Hohlblock auf der Dornstange zum Rohr ausgestreckt wird. Am Ende des Ausstreckvorganges befindet sich die zweite Zugtraverse am Umlenkpunkt des antreibenden Ketten rades, das freie vordere Ende der Zugstange liegt auf dem Roll gang 11, während das hintere Ende der Zugstange noch in der zweiten Zugtraverse gelagert ist.

Die Dornstange mit dem ausgestreckten Rohr liegt auf den Rol lentraversen zwischen den Kettensträngen. Durch eine entspre chende Vorrichtung wird die Dornstange angehoben und damit ent kuppelt und nachfolgend quer über die Ablaufschrägen 12 zum Rollgang 13 transportiert. Das Trennen von Dornstange und Rohr erfolgt nachfolgend - wie von Stoßbankverfahren bekannt - durch ein Lösewalzwerk 14 und eine Ausziehvorrichtung 18, wonach das Rohr dem Nachwärmofen 20 und die Dornstange dem Lagerrost 4 zu geführt wird.

Für den Betrieb der Anlage sind mindestens zwei Zugstangen er forderlich.

Der Zugstangenumlauf erfolgt vom Rollgang 11 über einen Quer transport 21 über den Rollgang 22 auf den Quertransport 23. In den Rollgang 7 wird eine Zugstange übergeben, sobald das hinte re Ende der Dornstange den Rollgang freigibt. Die Zugstange wird mit Hilfe von höhenanstellbaren, angetriebenen Rollen, die zwischen den Streckkalibern an beliebigen freien Stellen in das Streckbankbett eingesetzt werden können, durch die Streckkali ber gegen einen Anschlag gefahren, während das Rohr mit Dorn stange aus dem Bereich der Kette ausgeworfen wird.

Durch eine nachfolgende Kettenbewegung wird die erste Zugtra verse in Startposition gebracht; hierbei greift der gabelförmi ge Mitnehmer hinter den Kuppelkopf der Zugstange. Durch die Kettenbewegung wird gleichzeitig die vorher benutzte Zugstange von der zweiten Kettentraverse freigegeben und kann über den Rollgang 11 in den Umlauf gebracht werden.

Bevor der gabelförmige Mitnehmer der ersten Zugtraverse in die Zugstangenausnehmung einschwenkt, wird die Zugstange mittels einer Vorrichtung so gedreht, daß das Einlegen des Kuppelkopfes der Dornstange in das entsprechende Kupplungsteil der Zugstan ge gewährleistet ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung nahtloser Rohre, bei dem zu nächst eine offene Rohrluppe an ihrem vorderen Ende durch Verminderung ihres Innendurchmessers mit einem Widerlager für die Stirnfläche einer in Längsrichtung angetriebenen Dornstange versehen, anschließend mittels Vorwärtsbewegung der Dornstange durch hintereinander in einem Gerüstbett gelagerte Streckgerüste, bei denen drei oder vier lose laufende Rollen ein Kaliber bilden, hindurchgetrieben und damit in ihrem Außendurchmesser reduziert und über die Dornstange ausgestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) eine bestimmte, aus entsprechend kalibrierten Streckgerü sten gebildete Kaliberreihe durch einen, als Kalibernenn durchmesser bezeichneten Rohraustrittsdurchmesser, einem zugehörigen Rohrluppeneintrittsdurchmesser und eine be stimmte Anzahl von Streckgerüsten definiert ist, wobei un terschiedliche Rohrwanddicken durch entsprechende Dorn stangendurchmesser erzeugt werden und die Rohrluppenwand dicken den entsprechenden Dornstangendurchmessern angepaßt sind;
b) zwei oder mehr in beschriebener Weise gebildete Kaliber reihen, Kalibernenndurchmesser aufweisen, deren Durchmes serunterschied je nach Kalibermaß 4-8 mm beträgt, wobei zweckmäßigerweise der Unterschied auf die Durchmesserre duktion z. B. 3% des nachgeschalteten Fertigwalzwerks ab gestimmt ist;
c) entsprechend abgestufte Dornstangendurchmesser mit den verschiedenen Kalibernenndurchmessern so kombiniert wer den, daß unterschiedliche Rohrwanddicken entstehen, z. B. bei drei Dornstangendurchmessern und drei Kalibernenn durchmessern, neun entsprechend gestufte Wanddicken, wobei die minimalen Wanddicken im kleinen Kaliber hergestellt werden;
d) bestimmte Streckgerüste in verschiedenen Kaliberreihen nach b) eingesetzt werden können, da ihre Kalibermaße iden tisch sind und nur die Platznummer innerhalb der Kaliber reihen geändert wird;
e) eine nach a) gebildete Kaliberreihe neben dem Kalibernenn durchmesser ein oder mehrere zusätzliche, größere Aus trittsdurchmesser haben kann, indem die Anzahl der Streck gerüste von Fall zu Fall entsprechend verringert wird und Durchmesserabstufungen entsprechend b) entstehen mit dem Unterschied, daß der Rohrluppeneingangsdurchmesser für al le Austrittsdurchmesser gleich bleibt und sich die Streckung gegenüber Fall b) bei den größeren Ausgangs durchmessern verringert (Bild A);
f) der Kaliberreihe nach e) eine gleichartige Reihe mit klei nerem Kalibernenndurchmesser zugeordnet wird, wobei der Durchmesserunterschied einem günstigen Abdrehmaß für die Nachbearbeitung des im größeren Kaliber verwendeten Dorn stangensatzes entspricht (Bild A);
g) die Kaliber nach Verschleiß auf das nächstgrößere Kaliber maß nachgeschnitten werden und im Laufe der Zeit in der Kaliberreihe vom letzten auf den ersten Platz wandern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die den Verformungsvorgang bewirkende Längsbewegung der Dornstange durch Zug erfolgt, indem die Dornstange lösbar mit einer Zugstange gekuppelt und von dieser durch die in einem Gerüstbett eingesetzten und eine Kaliberreihe bil denden Streckgerüste gezogen wird;
b) ein Kuppelkopf, der in ein entsprechend ausgebildetes Ge genstück am hinteren Ende der Zugstange eingelegt wird, in die Stirnfläche der Dornstange (Fig. 1) oder die Stirnflä che eines an die Dornstange angedrehten Zapfens (Fig. 1a) eingeschraubt ist und der Durchmesser des Kuppelkopfes kleiner als der Innendurchmesser der Rohrluppe an ihrem zur Ausbildung eines Widerlagers reduzierten Endes ist;
c) der Arbeitshub und die zur Verformung erforderliche Zug kraft durch eine mittels Gleichstrommotoren angetriebene umlaufende Zwei-Strangkette, deren beide Stränge durch Rollentraversen und zwei Zugtraversen miteinander verbun den sind, bewirkt werden, wobei die Zugtraversen nachein ander an der Zugstange angreifen und der Kettenradabstand damit ungefähr dem halben Arbeitshub entspricht;
d) in die Zugtraversen gabelförmige Mitnehmer eingebaut sind, die in entsprechende Eindrehungen der Zugstange die als Widerlager ausgebildet sind, eingreifen (Fig. 1-4);
e) die Mitnehmergabel der zweiten Zugtraverse an einem in der Traverse zwischen Anschlägen verschiebbar gelagerten Gleitstück befestigt ist und die Kraftübernahme von der ersten zur zweiten Traverse durch eine zusätzliche Gleit stückbewegung relativ zur Kettenbewegung erfolgt, wobei gleichzeitig die Zugstange gegenüber der ersten Zugtraver se so weit verschoben wird, daß die Mitnehmergabel der er sten Zugtraverse am Umlenkpunkt des angetriebenen Ketten rades ohne Kantenpressung aus dem Widerlager der Zugstange ausschwenken kann (Fig. 4);
f) die Zusatzbewegung des Gleitstückes innerhalb der zweiten Zugtraverse durch ein Kniehebelsystem (Fig. 5) bewirkt wird, dessen mit einer Rolle versehenes Kniegelenk durch die Kettenbewegung auf eine ansteigende Bahn gezogen wird, während die beiden freien Hebelenden einerseits an Ketten bolzen, andererseits an dem Gleitstück gelenkig gelagert sind;
g) die Gleitstückverschiebung relativ zur Traverse ca. 50 mm beträgt, wobei ca. 20 mm zum Spielausgleich dienen und zu rückgenommen wird, nachdem die erste Traverse ausge schwenkt ist, indem die Kniehebelrolle dann den höchsten Punkt der ansteigenden Bahn überschritten hat und über ei ne abfallende Bahn in ihre Ursprungslage zurückkehrt.

3. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach den An sprüchen 1 und 2, beinhaltend eine aus Gerüstbett und den darin einsetzbaren Streckgerüsten bestehende Streck bank mit einem aus Dornstange und Zugstange bestehenden Stangensystem sowie einer umlaufenden Zwei-Strang-An triebskette, deren Stränge durch zwei Zug- und eine ent sprechende Anzahl von Rollentraversen miteinander verbun den sind und den erforderlichen Transportrollgängen und Übergabevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) Dorn- und Zugstange lösbar miteinander gekuppelt sind (Fig. 1), die Zugstange an zwei Stellen jeweils an ihrem vorderen und in der Nähe ihres hinteren Endes so bearbei tet ist, daß Widerlager entstehen, gegen die sich gabel förmige Mitnehmer der zwischen den Kettensträngen gela gerten Zugtraversen abstützen können und gleichzeitig das Drehen der Zugstange verhindert wird (Fig. 3);
b) zum Abtragen und durchmessergerechten Unterstützen der Zug stange bzw. des ausgestreckten Rohres mit der darin gela gerten Dornstange zwischen den beiden Kettensträngen Tra versen mit lose laufenden Rollen pendelnd gelagert sind (Fig. 6, Schnitt B-B), wobei ein bestimmter Pendelaus schlag die Höhenlage der Unterstützungsrollen bestimmt und ein erforderlicher Pendelausschlag dadurch erreicht wird, daß eine Traversenwange als Hebelarm mit Rolle ausgebildet ist und sich die Rolle an einer höhenverstellbaren Füh rungsbahn abstützt (Fig. 6, Schnitt A-A), während die an dere Traversenwange so ausgebildet ist, daß die Pendelbe wegung der Traverse während des Kettenumlaufs auf das not wendige Maß begrenzt bleibt (Fig. 6, Schnitt C-C);
c) Vorrichtung nach Anspruch 3 zum Entkuppeln von Zug- und Dornstange und nachfolgendem Auswerfen des auf der Dorn stange ausgestreckten Rohres, das nach dem Ende des Streckvorganges zwischen den Kettensträngen auf den Rol lentraversen gelagert ist, bestehend aus einem über ein Zuggestänge zu betätigendes Hebelsystem (Fig. 7), wobei die freien Hebelarme der zwischen den Führungsbahnen der Kettenträger gelagerten Hebel zwischen den Rollentraversen hindurch in Richtung auf das auszuwerfende Rohr hochge schwenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Hebelarme sowohl mit lose laufenden prismatischen Rollen als auch mit Querblechen ausgerüstet sind und bei einer durch das Zuggestänge eingeleiteten Schwenkbewegung der Hebel das Rohr zuerst durch die Rollen ohne wesentliche Längskräfte senkrecht angehoben wird, wobei Zugstange und Dornstange entkuppelt werden, bei einer fortschreitenden Schwenkbewegung die Querbleche mit einer gegenüber der Waagerechten geneigten Kante das weitere Anheben des Roh res übernehmen und bei senkrechter Hebelstellung eine Ab laufschräge mit ca. 5° Neigung gegen die Waagerechte bil den, über die Rohr- und Dornstange abrollen.