DE3432288C2 - Anwendung von Inertgas beim Herstellen nahtloser Rohre - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen nahtloser Rohre, bei welchem bzw. welcher walzwarme Blöcke mittels eines Innenwerkzeuges von einer Presse oder Schrägwalzstraße zu einem Hohlblock gelocht, anschließend - gegebenenfalls nach Ankümpeln eines Dornstangenanschlages - von einem eine Dornstange besitzenden Streckaggregat zur Rohrluppe gestreckt und schließlich fertiggewalzt wird. Hierbei soll erfindungsgemäß jeweils beim Einbringen oder Herausziehen des Innenwerkzeuges in den bzw. aus dem Hohlblock bzw. der Dornstange in die bzw. aus der Rohrluppe Inertgas in den frei werdenden Innenraum gebracht werden, damit dessen Innenwandung nicht verzundert.

Description

• Die Erfindung betrifft die Anwendung von Inertgas beim Herstellen nahtloser Rohre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Werkzeug dafür nach dem der Ansprüche 4 und 5.
• Es sind zahlreiche Verfahren dieser Art bekannt, die sich voneinander unterscheiden, in der Regel aber die vorerwähnten Merkmale besitzen. So erfolgt das Lochen der Blöcke sowohl bei Verwendung einer Presse als auch einer Schrägwalzstraße mit Hilfe eines Innenwerkzeuges, welches beispielsweise bei einer Lochpresse aus dem Lochdorn besteht, wogegen bei einer Schrägwalzstraße dieses Innenwerkzeug aus einer Schaftstange und einem stirnseitig aufgesetzten Stopfen mit etwas größerem Durchmesser als die Schaftstange gebildet ist. Die auf diese Weise erzeugten Hohlblöcke werden dann in einem zweiten Verfahrensschritt zu einer Rohrluppe gestreckt, was auf verschieden gearteten Walzstraßen oder einer Stoßbank durchgeführt wird. Die Streckaggregate, so verschieden sie auch sind, haben gemeinsam, daß der Hohlblock über eine Dorn- oder Stopfstange gestreckt wird, die entweder nach dem Herausziehen des beim Lochen verwendeten Innenwerkzeuges vor dem Strecken eingeschoben wird oder es handelt sich um die vom Stopfen befreite Schaftstange der zum Lochen benutzten Schrägwalzstraße, die nach dem Lochen im Hohlblock belassen wird. Verwendet man zum Strecken des Hohlblockes zur Rohrluppe eine Stoßbank, so muß sich der vorderen Dornstangenstirnfläche ein Dornstangenanschlag des Hohlblockes bieten. Dies ist bei auf Lochpressen hergestellten Hohlblöcken der die Bohrung stirnseitig verschließende Hohlblockboden, wogegen auf einer Schrägwalzstraße hergestellte Hohlblöcke keinen solchen Boden haben, sondern vor dem Strecken zur Rohrluppe durch Ankümpeln an einen Endabschnitt den Dornstangenanschlag erhalten, wobei im allgemeinen ein besonderes Innenwerkzeug speziell für dieses Ankümpeln benötigt wird.
• Bei diesen bekannten Verfahren kommt es zu einer starken Verzunderung des Hohlblocks und der Rohrluppe, was auch für deren Innenwand gilt. Dort ist die Zunderschicht besonders nachteilig, weil sie vor allem bei größerer Länge schlecht zu entfernen ist. Die Innenwand erhält intensiven Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft vor allem dadurch, daß nach dem Lochen des Blockes zum Hohlblock aber auch nach dem Strecken zur Rohrluppe das Innenwerkzeug bzw. die Dornstange aus dem Hohlblock oder der Rohrluppe herausgezogen wird. Dabei entsteht in der Bohrung ein Sog, durch den Luft in die Bohrung eingesaugt wird und die Verzunderung der Innenwand verursacht. Eine Verzunderung der Innenwand ist besonders nachteilig, wenn sie vor dem Strecken zur Rohrluppe erfolgt, weil die zwischen der eingeschobenen Dornstange des Streckaggregats und dem Walzgut dann vorhandene Zunderschicht während der Umformung zur Rohrluppe vom Streckaggregat in die Rohrluppenwandung eingepreßt wird, was zu einer rauhen und unebenen Innenwand zunächst der Rohrluppe führt. Diese läßt sich beim Fertigwalzen, beispielsweise mit einem Streckreduzierwalzwerk, das ohne Innenwerkzeug arbeitet, nicht beseitigen, so daß auch die Fertigrohre eine rauhe Innenwand haben. Außerdem bewirkt diese Zunderschicht einen erhöhten Verschleiß an den teuren Dornstangen der Streckaggregate, was die Betriebskosten entsprechend erhöht.
• Es ist wegen dieser Nachteile bereits vorgeschlagen worden, das beim Lochen verwendete Innenwerkzeug, beispielsweise die Schaftstange der Schrägwalzstraße, im Hohlblock zu belassen und anschließend als Dornstange im Streckaggregat zu verwenden. Dies verhindert zwar weitgehend ein Eindringen von Luft in die Bohrung des Hohlblocks und damit ein Verzundern seiner Innenwand, aber es bedeutet gleichzeitig auch eine hohe thermische Belastung dieser Stange wegen ihrer langen Kontaktzeit mit dem Walzgut. Insbesondere beim Stoßen besitzt die Stange am vorderen Endabschnitt sehr bald die gleiche Temperatur wie das Walzgut, so daß es allein der höheren Warmfestigkeit der Stange zu verdanken ist, daß im wesentlichen nur der Hohlblock umgeformt wird. Wenn man bedenkt, daß bei einer Stoßbank die Dornstange den Hohlblock antreibt und deshalb mechanisch besonders hoch beansprucht ist, wird verständlich, daß die Dornstangen einem starken Verschleiß ausgesetzt sind. Hinzu kommt, daß in manchen Fällen die vorderen Endabschnitte der Dornstangen bei der hohen thermischen und mechanischen Belastung auch als Innenwerkzeug beim Ankümpeln eines Dornstangenanschlages benutzt und zusätzlich belastet werden. Ferner entzieht die beim Einschieben kalte und innen wassergekühlte Stange dem Walzgut während der längeren Kontaktzeit eine größere Wärmemenge, was die Umformung erschwert und das Streckaggregat bei größerem Energiebedarf höher belastet. Schließlich ist es problematisch, schon vor dem Lochen den erst beim Strecken benötigten Schmierfilm dauerhaft auf die Schaftstange und spätere Dornstange aufzubringen.
• Es ist ferner bereits bekannt (US-PS 23 63 476) bei einem Aufweitewalzwerk für Rohre unmittelbar vor der Umformstelle ein Wasser- Preßluftgemisch aus dem Innenwerkzeug gegen die Innenwandung der Rohre zu spritzen, um so eine dünne Schicht auf der Innenwandung der Rohre entstehen zu lassen. Diese bekannte Bauart vermochte sich nicht durchzusetzen, weil spätestens beim Herausziehen des Innenwerkzeuges aus dem fertigen Rohr frische Luft in das Rohrinnere angesaugt wird, die zu einer Verzunderung der Rohrinnenwandung führt. Nach dem Herausziehen des Innenwerkzeuges bis zu einer eventuellen Weiterverarbeitung oder einer endgültigen Abkühlung des Rohres verbleibt bei dem bekannten Verfahren noch genügend Zeit zur Bildung einer neuen Zunderschicht, weil in dieser Zeitspanne nichts vorgesehen ist, was die Zunderbildung verhindern könnte.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beim Herstellen nahtloser Rohre, insbesondere beim Lochen des Hohlblockes, gegebenenfalls beim Ankümpeln desselben und beim Strecken und Auswalzen zum Rohr sowie in den Zwischenzeiten zu verhindern, daß die Innenwand verzundert.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das gelöst, was im Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 5 erfaßt ist.
• Bei der erfindungsgemäßen Lösung verdrängt das Inertgas die Luft und damit den Sauerstoff aus dem Innenraum des Hohlblockes oder der Rohrluppe beziehungsweise läßt die Luft erst gar nicht in den Innenraum eindringen, so daß es nicht zur Verzunderung der Innenwandung kommt. Es bleibt somit eine einwandfreie Oberfläche der Innenwandung erhalten bis zum fertigen Rohr. Auch ein erhöhter Dornstangenverschleiß aufgrund der schmirgelnden Wirkung des Zunders wird vermieden, was die Betriebskosten spürbar senkt. Ferner braucht man nicht mehr mit Rücksicht auf die Verzunderung das Innenwerkzeug nach dem Lochen im Hohlblock zu lassen, sondern kann es, ohne das Eindringen von Luft in den Innenraum befürchten zu müssen, herausziehen. Dadurch werden die Innenwerkzeuge geschont, weil sie nicht der starken Erwärmung und hohen mechanischen Belastung ausgesetzt sind, die sonst auftreten, wenn dasselbe Innenwerkzeug nicht nur beim Lochen, sondern beispielsweise auch noch beim Kümpeln und Stoßen verwendet wird. Schließlich wirkt sich das Herausziehen des Innenwerkzeuges günstig auf die Temperatur des Hohlblockes aus, weil man kurze Kontaktzeiten bekommt und deshalb nicht so viel Wärme über das Innenwerkzeug vom Hohlblock abführt.
• Zweckmäßig ist es, wenn das Inertgas im wesentlichen durch den beim Herausziehen des Innenwerkzeuges oder der Dornstange entstehenden Sog in den Hohlblock oder die Rohrluppe gesaugt wird. Dabei kann das Inertgas beispielsweise durch Bohrungen im Innenwerkzeug beziehungsweise in der Dornstange zugeführt werden. Für den Fall, daß der Hohlblock oder die Rohrluppe im Bereich ihres Bodens eine Öffnung aufweist oder ein offenes Ende hat, kann das Inertgas auch durch diese Öffnung in den Innenraum hineingesaugt werden. Dabei kann es sinnvoll sein, das Inertgas unter einen leichten Überdruck zu setzen, um das Hineinsaugen in den Innenraum zu unterstützen. Anstelle eines Inertgases oder zusammen mit diesem lassen sich auch Desoxydationsmittel in den Innenraum des Hohlblocks bringen, welche evtl. noch vorhandenen Restsauerstoff binden. Das Inertgas und gegebenenfalls das Desoxydationsmittel bleibt nach dem Herausziehen des Innenwerkzeuges noch geraume Zeit im Innenraum des Hohlblockes oder der Rohrluppen, weil oft ein mehr oder weniger geschlossener Boden das Austreten des Inertgases verhindert. Selbst ein Zwischenstrecken des Hohlblockes auf einer Hohlblockwalzstraße ohne Innenwerkzeug würde das Inertgas nicht aus dem Innenraum entfernen. Vorteilhaft ist es, wenn der Hohlblock oder die Rohrluppe nach dem Einbringen von Inertgas im wesentlichen nur noch quer zur Längsrichtung transportiert wird. Man vermeidet so Luftströmungen, die das Inertgas aus dem Innenraum herausschieben.
• Durch die Bohrungen (Anspruch 4) kann man entweder das gesamte Inertgas oder auch nur einen Teil davon zuführen. Letzteres insbesondere dann, wenn der Bogen des Hohlblocks oder der Rohrluppe eine geeignete Öffnung hat und mit einem Vorratsbehälter für Inertgas in Verbindung steht. Darüber hinaus ist es auch möglich, daß stirnseitig am Hohlblock oder an der Rohrluppe ein in axialer Richtung inertgaszuführendes Werkzeug oder Füllrohr angreift. Dabei muß natürlich der Hohlblock oder die Rohrluppe an der betreffenden Stirnseite offen sein oder zumindest eine Durchlaßöffnung besitzen.
• In Figuren ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt
• Fig. 1 eine Rohrluppe mit innenliegender Dornstange beim Strecken in einer Schrägwalzstraße,
• Fig. 2 die Rohrluppe mit Dornstange gemäß Fig. 1 vor dem Strecken,
• Fig. 3 bis 5 ein Hohlblock mit innenliegender Stopfenstange beim Lochen in einer Schrägwalzstraße bei verschiedenen Betriebssituationen.
• In Fig. 1 ist mit 1 eine Rohrluppe bezeichnet, in die eine Dornstange 2 eingeschoben ist. Die Dornstange 2 dient als Innenwerkzeug während des Streckvorganges, der bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer Schrägwalzstraße durchgeführt wird. Nur eine Schrägwalze 3 ist von dieser Walzstraße in Fig. 1 zu erkennen. Es ist außerdem zu sehen, daß die Dornstange 2 in Walzrichtung X vor der Schrägwalze 3 nahezu den gesamten Innenraum 5 der Rohrluppe 1 ausfüllt, was vollständig für einen Teil des Bereiches gilt, in dem die Schrägwalze 3 die Rohrluppe 1 erfaßt. Folglich wird der Sauertoff der Luft von der Innenwandung 4 der Rohrluppe 1 weitgehend ferngehalten und Zunderbildung vermieden. Erst in Walzrichtung X hinter der Schrägwalze 3entsteht zwischen der Innenwand 4 der Rohrluppe 1 und der Dornstange 2 ein größerer Innenraum 5, welcher mit Luft angefüllt wäre, wenn nicht erfindungsgemäß Inertgas diese Luft und damit auch den Sauerstoff der Luft verdrängen würde. Das Inertgas wird in den Innenraum 5 durch Auslaßbohrungen 6 eingeblasen, die im Kopf der Dornstange 2 vorgesehen sind.
• In Fig. 2 ist nur eine dieser Auslaßbohrungen 6 im Schnitt dargestellt und ein Zuführungsrohr 7 erkennbar, durch welches das Inertgas einem Verteilerraum 8 zugeführt wird, von dem aus es durch die Auslaßbohrungen 6 in den Innenraum 5 der Rohrluppe 1 strömen kann. Das Zuführungsrohr 7 für das Inertgas ist umschlossen von einem Wasserführungsrohr 9, welches zwei Ringräume 10 und 11 bildet, durch welche Kühlwasser zu- und abgeführt wird, damit eine ausreichende Kühlung der Dornstange 2 sichergestellt ist.
• In der Fig. 3 sind zwei Schrägwalzen 12 und 13 dargestellt, die einen Hohlblock 14 erzeugen, und zwar aus einem einlaufseitig eingeführten Block 15. Die Schrägwalzen 12 und 13 walzen dabei den Hohlblock 14 über einen Stopfen 16 einer Stopfenstange 17, wobei der Vorschub in bekannter Weise von den Schrägwalzen 12 und 13 erzeugt wird. Ein Einstößer 18 dient im wesentlichen nur zu Beginn des Walzvorganges zum Einschieben des Blockes 15 zwischen die Schrägwalzen 12 und 13. Dargestellt ist jedoch das Ende des Walzvorganges und der Einstößer 18 ist erneut gegen die rückwärtige Stirnfläche des Blockes 15 angedrückt worden. Er folgt der Vorschubbewegung des Blockes 15, was in Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 5 zeigt, daß der Einstößer 18 durch die engste Querschnittsfläche zwischen den Walzen 12 und 13 hindurch das Walzgut verfolgt, also auch nachdem der eigentliche Walzvorgang beendet ist. Die Schrägwalzen 12 und 13 erfassen den Hohlblock 14 nicht mehr und die Stopfenstange 17 mit dem Stopfen 16 wird allmählich aus dem Hohlblock 14 herausgezogen. Durch eine Innenbohrung 19 im Einstößer 18 strömt Inertgas durch die nun offene Stirnseite des Hohlblockes 14 in dessen Innenraum 5, verdrängt dort evtl. eingedrungene Luftreste und verhindert vor allem ein Einsaugen von Luft und damit eine Verzunderung der Innenwand 4. Um bereits während des Walzvorganges den Innenraum 5 des Hohlblockes 14 hinter dem Stopfen 16 vor eindringender Luft zu bewahren, besteht auch die Möglichkeit, durch die Stopfenstange 17 Inertgas in diesen Teil des Innenraums 5 einzuführen, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Stopfenstange 17 besitzt dann im Bereich des Stopfens 16 Auslaßbohrungen 6.

Claims (5)

1. Anwendung von Inertgas beim Herstellen nahtloser Rohre, bei denen walzwarme Blöcke mittels eines Innenwerkzeuges von einer Presse oder Schrägwalzstraße zu einem Hohlblock gelocht, anschließend - gegebenenfalls nach Ankümpeln eines Dornstangenanschlages - von einem eine Dornstange besitzenden Streckaggregat, beispielsweise einer Stoßbank oder Walzstraße, zur Rohrluppe gestreckt und schließlich fertiggewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbringen oder Herausziehen des Innenwerkzeuges in den beziehungsweise aus dem Hohlblock und/oder der Dornstange aus der Rohrluppe gleichzeitig ein Inertgas in den freiwerdenden Innenraum des Hohlblocks oder der Rohrluppe eingebracht wird.

2. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas wesentlich durch den beim Herausziehen des Innenwerkzeuges oder der Dornstange entstehenden Sog in den Hohlblock oder die Rohrluppe gesaugt wird.

3. Anwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlblock oder die Rohrluppe nach dem Einbringen von Inertgas im wesentlichen nur noch quer zur Längsrichtung transportiert wird.

4. Werkzeug für die Anwendung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden bei einer Presse oder Schrägwalzstraße zum Lochen, gegebenenfalls einer Kümpelvorrichtung oder einem eine Dornstange besitzenden Streckaggregat, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Innenwerkzeuges (2, 16, 17) zum Lochen, Kümpeln oder Strecken, das eine axiale, stirnseitig offene und/oder in im wesentlichen radiale Auslaßbohrungen (6) mündende Zuführungsbohrung (7) für das Inertgas besitzt.

5. Werkzeug für die Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei einer Presse oder Schrägwalzstraße zum Lochen, gegebenenfalls einer Kümpelvorrichtung oder einem eine Dornstange besitzenden Streckaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig am Hohlblock (14) oder an der Rohrluppe (1) ein in axialer Richtung Inertgas zuführendes Werkzeug (18) oder Füllrohr angreift.