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Die Erfindung betrifft ein Warmwalzverfahren für nahtlose Rohre mit einer
vorläufigen Durchmesserreduzierung der durchstoßenen runden Luppe mit
Hilfe eines Walzwerks herkömmlicher Art zur Luppen-Reduktion.
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Es ist bekannt, daß die Herstellung von nahtlosen Rohren aus Metall oder
Metall-Legierungen, insbesondere Stahl mit kleinen oder mittleren
Durchmessern. d.h. bis zu 170 mm, gegenwärtig üblicherweiser durch Aufwalzen
auf einen Dorn erfolgt. Gemäß diesem Verfahren wird das Ausgangsmaterial
in der Form einer runden Luppe, die gewonnen wird durch eines der
bekannten technologischen Verfahren, in einem Ofen bis zu einer Temperatur
erwärmt, die geeignet ist zum Walzen (etwa 1300º für Stahl), und
anschließend wird es einem Walzprozeß ausgesetzt, der verschiedene
aufeinandeffolgende Stufen aufweist, die durch einige hauptsächliche Maschinen
durchgeführt werden, die sehr oft versehen sind beispielsweise mit einem
Lochwalzwerk mit Schrägwalzen, zur Herstellung eines hohlen Körpers großer Dicke
aus der Luppe, eines gelochten Rohlings; einem kontinuierlichen Walzwerk
aus einer Reihe von Mehrwalzengestellen durch Walzen des Rohlings auf
einem zuvor eingeführten Dorn und schrittweise Reduzierung der Dicke des
Rohlings bis zu einem Maß in der Nähe der Größe des fertigen Rohres; und
schließlich einem Zugwalzwerk aus einer Reihe von Gestellen mit zwei oder
mehreren Walzen zum kernlosen Reduzieren des Außendurchmessers bis
zum Erreichen der gewünschten Endgröße.
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Kontinuierliches Walzen von nahtlosen Rohren auf einem Dorn ist
beispielsweise gezeigt in der JP-A-56-3001.
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Offensichtlich können die Anzahl die Anordnung und die
Konstruktions-Charakteristik der Maschinen stromauiwärts des Walzwerkes entsprechend den
Bedürfnissen variieren und den Anforderungen des allgemeinen technischen
Wissens folgen. Ferner definieren die Grenzen, die den verschiedenen
Maschinen durch die Technologie und Konstruktion auferlegt sind, die
Querschnittsreduktion,
die möglich ist, und folglich die Durchmessergröße an
den verschiedenen Walzpositionen. Insbesondere werden die Durchmesser
der ursprünglichen runden Luppen ausgewählt und besummt entsprechend
der Durchmessergröße, die bei dem fertigen Produkt gewünscht ist.
Tatsächlich kann von einer Ausgangsluppe mit spezifischem Durchmesser eine
präzise Reihe von Außendurchmessern des fertigen Rohres erzielt werden, welche
Reihe durch die konstruktiven Merkmale des kontinuierlichen Walzwerks
und des Zugwalzwerks bestimmt wird.
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Es ist weiterhin bekannt, daß die am wenigsten teure Technologie der
Herstellung der rohen, runden Luppen im Strangguß aus dem geschmolzenen
Metall besteht und in einer anschließenden direkten Verwendung der
Luppen ohne Vorbearbeitung vor der Herstellung des gelochten Rohlings. Das
Stranggußverfahren ist jedoch insbesondere vorteilhaft unter dem
Gesichtspunkt der Herstellkosten und der Qualität des Produkts, jedoch nur für
Durchmessergrößen über einer Mindestgröße, die nach dem Stand der
Technik festgelegt werden kann als Mindestwert eines Luppendurchmessers von
150 mm. Beispielsweise würde ein spezielles Verfahren zur Optimierung
einer Anlage zur Herstellung von fertigen Rohren mit einem
Außendurchmesser von 20 bis 90 mm einen Ausgang von einer runden Luppe mit einem
Durchmesser von 120 mm erfordern, d.h., weniger als die
Durchschnittsgröße, die in zufriedenstellender Weise hergestellt werden kann durch die
meisten üblichen Stranggußanlagen. Eine Luppe dieser Größe ist nicht nur von
einer Qualität, die nicht stets zuverlässig ist, sondern auch teuer und im
Handel kaum handhabbar.
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Zur Überwindung dieses Nachteils ist für einige Zeit ein Walzwerk zur
Reduzierung des Durchmessers von gelochten Luppen verwendet worden, mit
dem der Außendurchmesser der bereits durch ein Lochwalzwerk mit
Schrägrollen gelochten Luppe reduziert wird, so daß der Außendurchmesser
geändert werden kann von einer Größe, die für Stranggußanlagen besser zu
handhaben ist, zu einer Größe, die für das Einführen in ein Walzwerk mit Dorn
erforderlich ist. Ferner wird durch Verwendung einer Zwischenmaschine die
Entsprechung zwischen dem Anfangsdurchmesser der Luppe und
demjenigen des fertigen Rohres weniger starr eindeutig, so daß die Anzahl der
Durchmessergrößen der Rohluppe, die für einen gegebenen
Durchmesserbereich der fertigen Rohre benötigt wird, verringert werden kann und damit
die Versorgung aus einem weniger differenzierten Lager erfolgen kann.
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Gegenwärtig ist entsprechend dem existierenden Stand der Technik die
Vorrichtung zur Reduzierung des Rohllngsdurchmessers als eine getrennte
Maschine zwischen dem Lochwalzwerk mit Schrägrollen und dem Walzwerk
mit Dorn in einer Anordnung gemäß Fig. 1 vorgesehen. Diese Anordnung
zeigt in bezug auf eine nicht optlmlerte Anlage, d.h. ein Verfahren, bei dem
nicht der Schritt der vorhergehenden Durchmesserreduzierung der Rohlinge
vorgesehen ist, einige Unbequemlichkeiten vor allem aufgrund des
erheblichen Platzbedarfes, der benötigt wird für die Fördereinrichtungen 5, die sich
auf das Walzwerk 6 zur Rohlingsreduzierung zu dessen Versorgung mit den
Rohlingen von dem Lochwalzwerk mit Schrägrollen 2 beziehen, durch die
Abgabeeinrichtungen 3 der Rohlinge von dem Lochwalzwerk 2 und durch die
Handhabungseinrichtungen 4 zwischen den Abgabe- und Zufuhrlinien 3 und 5
sowie durch die Abgabe- und Handhabungseinrichtungen 7 und 8 für die
gelochten Rohlinge beim Übergang von dem Reduzierwalzwerk 6 zu der Station
9 zum Einführen der Dorne vor dem kontinuierlichen Walzwerk 10 mit
Dornen. Dies führt nicht nur zu zusätzlichen hohen Kosten der Einrichtungen
und Systeme für das Fördern. Abgeben und Handhaben, sondern auch zu
einer erheblichen Verlängerung der Zeit zwischen dem Austritt des Rohlings
aus dem Lochwalzwerk 2 und dem Eintritt in das Walzwerk 10 mit Dorn und
damit zu einer nachteiligen Absenkung der Temperatur des zu walzenden
Rohlings (Fig. 8) und einer zusätzlichen sekundären Oxidation der inneren
und äußeren Oberfläche des gelochten Rohlings. Der Temperaturabfall kann
das Walzen selbst einschließen, wenn eine zusätzliche Zwischenerwärmung
nicht vorgesehen ist, so daß naheliegenderweise zusätzliche Kosten
entstehen würden. In jedem Fall hat das Abkühlen und die Sekundär-Oxidation
negative Konsequenzen in bezug auf die für das Walzen benötigten Kräfte, die
Fließfähigkeit des Materials und die Oberflächenqualität des fertigen Rohres,
wie es in der Fachwelt bekannt ist.
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Die JP-A-60-102211 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von dicken
Stahlrohren, bei dem ein kernloser Reduktionsschritt getrennt von dem
abschließenden Walzen auf den Dorn vorgesehen ist, welches mit Hilfe von
Kalibrierwalzen zur Erzielung der fertigen Produkte durchgeführt wird. Dieses
Verfahren verlängert lediglich das kontinuierliche Walzwerk durch
Vergrößerung der Anzahl der Gestelle, so daß dieser Vorgang zwar in Reihe, jedoch
ohne Vorbereitung des gelochten Rohlings durchgeführt wird. Eine erste
Konsequenz besteht darin. daß nicht wirklich runde Formen erzielt werden,
insbesondere hinsichtlich der inneren Rohrwände, wie es in der Zeichnung
der genannten Patentanmeldung gezelgt ist. Im übrigen ist bei der ersten
Walzstufe, bei der der Dorn und der rohrförmige Rohling nicht in Berührung
stehen, eine Reduzierung des äußeren und inneren Durchmessers zusammen
mit einer Längung zu erwarten, während in einer nachfolgenden Stufe bei
Berührung zwischen Dorn und Rohr der Außendurchmesser lediglich
reduziert wird, und zwar durch generelle Reduktion der Dicke, jedoch ohne
Probleme, da in diesem Falle die Dicke noch hoch genug ist entsprechend dem
herzustellenden Produkt, nämlich dicken Rohren.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Warmwalzverfahren für nahtlose Rohre mit Außendurchmesser bis 170 mm zu schaffen, das
erzielt wird durch Lochen einer stranggegossenen und wiedererhitzten
Luppe mit Hilfe von Schrägwalzen, welches Verfahren nicht die oben erwähnten
Nachteile aufweist, obgleich die Vorteile eines optimierten Verfahrens mit
Zwischenschritt der Durchmesserreduktion unverändert beibehalten werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt einen Schritt der kernlosen
Reduktion des Durchmessers des gelochten Rohlings vor dessen
kontinuierlichem Walzen auf den Dorn. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
der Reduktionsschritt des Rohlings ohne Dorn durchgeführt wird
unmittelbar bevor und in der selben Linie wie das kontinuierliche Walzen auf dem
Dorn, ohne zwischenzeitliche Überführung des Rohlings und zur selben Zeit,
zu der der Dorn in der Position des Reduzierwalzwerks in den Rohling
getrieben wird, ohne ihn zu berühren.
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Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Walzanlage zur Herstellung von
nahtlosen Rohren mit Außendurchmesser bis zu 170 mm durch Warmwalzen aus
stranggegossenen runden Luppen zu schaffen, mit einem Heizofen, einem
Lochwalzwerk mit Schrägwalzen, einem Walzwerk zur kernlosen
Durchmesserreduktion für gelochte Luppen und einem konitnuierlichen Walzwerk mit
Dorn, mit einer Zufuhrstation zum Einführen des Dorns in die Rohlinge,
gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Reduzierwalzwerk zur kernlosen
Reduktion unmittelbar stromaufwärts des kontinuierlichen Walzwerks mit
Dorn liegt. so daß es mit diesem eine Einheit bildet, in der selben Linie der
Dornzufuhrstation.
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Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale des Verfahrens gemäß
der Erfindung und der erfIndungsgemäßen Anlage zur Durchführung des
Verfahrens sollen genauer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer
Ausführungsform als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Walzwerks für
nahtlose Rohre mit vorangehender Reduzierung des
Durchmessers der gelochten Luppe gemäß dem Stand
der Technik ist;
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Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines
kern- oder dornlosen Reduzierwalzwerks in Reihe mit
einem kontinuierlichem Walzwerk mit Dorn gemäß
der Erfindung ist;
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Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines
kern- oder dornlosen Reduzierwalzwerks in Reihe mit
einem kontinuierlichen Walzwerk mit Dorn gemäß der
Erfindung ist;
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Fig. 4 und 5 Querschnitte zeigen entlang der Linien IV-IV und V-V
entsprechend dem ersten und letzten Rollengestell
des Reduzierwalzwerks;
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Fig. 6 und 7 Querschnitte zeigen entlang den Linien VI-VI und VII-
VII entsprechend dem ersten und letzten
Rollengestell des kontinuierlichen Walzwerks mit Dorn;
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Fig. 8 ein Diagramm der Temperaturänderung zeigt die sich
auf der Oberfläche und dem Kern der Luppe ergibt,
beginnend am Ofen bis zum Austritt des Rohres aus dem
kontinuierlichen Walzwerk, bevor der letzte Schritt
der Reduktion durch Ziehen (in der Beschreibung
nicht berücksichtigt) erfolgt, für ein Verfahren gemäß
dem Stand der Technik; und
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Fig. 9 das selbe Diagramm der Temperaturen gemäß Fig. 8
für ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. 1 der Zeichnung eine schematische
Darstellung oder einen Anordnungsplan einer bekannten Anlage zur Durchführung
des herkömmlichen Verfahrens der Herstellung von nahtlosen Rohren, das
optimiert worden ist durch die Tatsache, daß ein Walzwerk 6 zur kernlosen
Reduktion der gelochten Luppe zwischen dem Lochwalzwerk 2 und dem
kontinuierlichen Walzwerk 10 mit Dom vorgesehen ist. Es ist bereits darauf
hingewiesen worden. welches die Nachteile in bezug auf den
eingenommenen Raum, die erhöhten Kosten und die längere Bearbeitungszeit sind, die zu
einer beträchtlichen Abkühlung führen, bis Temperaturwerte an dem
kontinuierlichen Walzwerk auf dem Dorn erreicht sind, die nahe bei oder sogar
unter den Werten liegen, die allgemein beim Walzen zulässig sind, also etwa
1180ºC (für Stahl), wie in Fig. 8 gezeigt ist. Gemäß Fig. 2 wird beim
Verfahren gemäß der Erfindung eine Bramme oder Luppe aus dem Heizofen
genommen, zu dem Lochwalzwerk 2 überführt und als gelochter Rohling von dort
über die Überführungslinien 3,4,5 zu einem Reduzierwalzwerk 6 für gelochte
Luppen gebracht, das gemäß dem Stand der Technik gestaltet und
hergestellt ist und entsprechend der Erfindung unmittelbar stromaufwärts und
angrenzend an das Walzwerk 10 mit Dorn angeordnet ist, so daß diese
Maschinen eine zusammenhängende Einheit bilden.
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Es sollte beachtet werden, daß die Zufuhr 5 des gelochten Rohlings zu dem
Reduzierwalzwerk 6 in diesem Falle mit der Dornförderstation für die in dem
Walzwerk 10 zu benutzenden Dorne zusammenfällt. Daher umfassen die
Bearbeitungsschritte gemäß der Erfindung anschließend an das Abgeben der
Luppe von dem Heizofen 1 und der Überführung zu dem Lochwalzwerk 2 die
Handhabung des gelochten Rohlings durch die Dornförderstation, in der der
Dorn in den gelochten Rohling getrieben wird, sodann das Passieren
zusammen mit dem Dorn durch das Reduzierwalzwerk für den Dorn und das
Walzwerk 10 mit Dorn in unmittelbarer Reihenfolge, wie besser aus Fig. 3
hervorgeht. in der mit 11 der gelochte Rohling und 12 der Dorn bezeichnet ist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7 wird darauf hingewiesen, daß die
Reduktion des Durchmessers in 6 tatsächlich "kernlos" durchgeführt wird, d.h.
ohne Berührung mit dem Dorn 12, wie wenn dieser nicht im Inneren des
Rohlings 11 vorhanden wäre, und zwar in der selben Weise wie beim
herkömmlichen Verfahren gemäß Fig. 1, bei dem der Dorn erst zu einem späteren
Zeitpunkt zuzuführen war. Es ist daher erkennbar, daß bei dem Verfahren und
der zugehörigen Anlage gemaß dieser Erfindung der Dorn 12, obgleich er
ebenfalls in Längsrichtung durch das Reduzlerwalzwerk 6 zusätzlich zu dem
Walzwerk 10 hindurchgehen muß, die selbe Länge haben muß, wie sie beim
bekannten System gemäß Fig. 1 notwendig ist. da während des
Reduktionsschrittes der Dorn koaxial vorwärts zusammen mit dem Rohling 11 bewegt
wird, während der Durchmesser des letzteren reduziert wird, ohne eine
Überschneidung mit dem Dorn (Fig. 4,5). Der Dorn und der gelochte Rohling
kommen in Berührung miteinander erst vom ersten Gestell des Walzwerks
10 an, wie es beim Stand der Technik der Fall war. Tatsächlich sollte
beachtet werden, daß die Geschwindigkeit und der gegenseitige Abstand zwischen
den Walzen des Gestells des Reduzierwalzwerks 6 für den Rohling
automatisch für diesen Zweck eingestellt sind, beispielsweise mit Hilfe einer
programmierbaren Logik, die geeignet ist, zur gleichen Zeit zwei Maschinen mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu steuern, so daß in jedem Augenblick
die Position des Dorns die vorangehende ist. Mit einer ineinandergreifenden
Anordung dieser Art abhängig von der Regelung des Walzwerks 10 sind die
Synchronisation der verschiedenen Teil der Anlage und der genaue Vorschub
des gelochten Rohlings zum ersten Gestell des Walzwerks automatisch unter
allen Bedingungen gesichert.
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Ein Vergleich von Fig. 1 und 2 zeigt deutlich, daß mit der
erfindungsgemäßen Gestaltung der Maschinen keine Notwendigkeit für Förder-, Abgabe- und
Handhabungseinrichtungen besteht, insbesondere für diejenigen, die als 7 bis
9 bezeichnet sind, außer für diejenigen, die unbedingt notwendig sind zur
Durchführung des nicht optimierten Arbeitszyklus, d.h., daß keine
vorangehende Reduktion des Rohlingsdurchmessers vorgesehen ist. Die Vorteile der
erilndungsgemäßen Lösung liegen daher unter dem Gesichtspunkt des
erforderlichen Raumes und der Installations- und Betriebskosten auf der Hand.
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Insbesondere ändert sich die Förderzeit für den Transport vom
Lochwalzwerk 2 zu dem kontinuierlichen Walzwerk nicht infolge der Installation des
Reduzierwalzwerks, und praktisch ist das Diagramm der Temperaturen, das
in Fig. 9 wiedergegeben ist, dasselbe, wie es bei einer nicht-optimierten
Anlage der Fall wäre, die kein kernloses Reduzierwalzwerk vorsieht.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und der Anlage nach der Erfindung
besteht darin, daß der Dorn 12, der im Inneren des gelochten Rohlings 11
liegt wenn er durch das Reduzierwalzwerk 6 hindurchgeht, der Oxidation
der inneren Oberfläche des Rohlings eine Grenze setzt, da der Querschnitt
für den Durchgang von Luft aufgrund des Dorns 12 verringert ist und
möglicherweise antioxidierende Mittel auf der Dornoberfläche vorgesehen sind.
Dieser Effekt ist natürlich umso wichtiger, je größer die Afflnität des Metalls
des Rohlings zu Luft ist.
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Unter Bezugnahme auf das Beispiel, auf das zuvor Bezug genommen wurde
und das sich bezieht auf die Modifikation einer existierenden Anlage zur
Verwendung runder Luppen mit einem Durchmesser von 150 mm anstatt von
120 mm können die Vorteile. die mit der vorgeschlagenen Lösung erzielt
werden, in der folgenden Tabelle zusammengefaßt werden.
Lösung mit getrennter Maschine (A)
heitlicher
Unterschied
Erforderliche Fläche für
den Einbau des
Reduzierwalzwerks
für den gelochten
Rohling
Überführungszeit vom
Eingang des
Lochwalzwerks zum Eingang des
Walzwerks mit Dorn
Temperatur am Einlaß
des Walzwerks mit Dorn
mit Temperatur am
Ausgang des Ofens von
1280ºC
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Weitere Arbeitsschritte wie die Entzunderung etc. können in dem
erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, möglicherweise in Verbindung
mit dem Walzen des gelochten Rohlings, ohne wesentliche Abwandlung der
oben erwähnten vorteilhaften Ergebnisse.