DE3805838A1 - Verfahren zum ziehen von nahtlosen metallrohren - Google Patents

Description

Im Hauptpatent ist ein Verfahren zum Ziehen von nahtlosen Metallrohren beschrieben, bei dem zwei oder mehrere Rohrlängen vor dem Ziehen fest miteinander verbunden werden. Der Dorn wird zwecks Entlastung der Verbindungsstelle während des Durchlaufes der Verbindungsstelle durch die Matrize aus dem Wirkungsbereich der Matrize verschoben. Dadurch wird das Rohr während dieser Zeit hohlgezogen, d. h. für das Durchziehen des Rohres durch die Matrize ist eine wesentlich niedrigere Zugkraft über das gezogene Rohr zu übertragen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gelangt der Dorn aus dem Wirkungsbereich der Matrize, in dem diese in Ziehrichtung verschoben wird. Durch einen starken Magneten z. B. einen Elektromagneten soll der Dorn in seiner Position gehalten werden, bis die Verbindungsstelle durch die Matrize gelangt ist, und die Ziehkraft an dem gezogenen Rohr hinter der Verbindungsstelle angreift.

Es hat sich nun gezeigt, daß für das Festhalten des Dornes erhebliche Magnetkräfte erforderlich sind, insbesondere um ihn aus dem konisch geformten Teil des Rohres herauszubekommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, daß Verfahren nach dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß das Fest- oder Zurückhalten des Dornes wesentlich vereinfacht wird. Insbesondere sollen die Mittel zum Zurückhalten des Dornes dem auf dem Gebiet des Rohrziehens bewanderten Fachmann an sich bekannte Mittel sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Matrize und dem Dorn eine Kraft auf zumindest einen Teil der Rohrwandung in radialer Richtung einwirkt und zumindest ein Teil der Rohrwandung so verformt wird, daß der Dorn durch die verformte Rohrwandung zurückgehalten wird.

Beim Rohrziehen mit fliegendem Dorn werden Dorne verwendet, die gestuft ausgebildet sind. Der Teil mit dem geringeren Durchmesser legt den Innendurchmesser des gezogenen Rohres fest. Die Wanddickenabnahme der Rohrwandung wird durch die Ausbildung des konisch verlaufenden Übergangs vom kleinen Durchmesser zum großen Durchmesser des Dornes und den sogenannten Ziehkonus der Matrize bestimmt. Der große Außendurchmesser des Dornes muß unbedingt kleiner sein, um den Dorn in das zuziehende Rohr schieben zu können und sollte geringfügig größer sein, als der Innendurchmesser der Ziehmatrize, damit der Dorn am Ende des Ziehprozeß nicht durch die Ziehmatrize rutscht.

Der Dorn, wie auch die Matrize liegen nur im konischen Teil und im Ziehteil an dem zu ziehenden Rohr an. Es kann technisch zunächst eine Verschiebung der Matrize mit Dorn gleichzeitig entgegen der Ziehrichtung erfolgen, wobei eine Verformungskraft notwendig ist, um dann wie hier weiter beschrieben, die Matrize alleine in Ziehrichtung zu verschieben.

An sich ist es möglich, das Verschieben der Matrize und das Einwirken der Verformungskraft bei verlangsamtem Durchgang des Rohres durch die Anlage durchzuführen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, daß der Durchlauf des Rohres durch die Matrize während des Verschiebens der Matrize und bei Beginn der Einwirkung der Kraft auf die Rohrwandung unterbrochen wird. Nach dem Einwirken der Kraft auf die Rohrwandung wird die Anlage wieder angefahren, wobei die Kraft so lange auf die Rohrwandung einwirkt, bis die Verbindungsstelle durch die Matrize hindurchgelangt ist. Wesentlich ist, daß der Dorn erst dann wieder in den Einwirkungsbereich der Matrize gelangt, d. h. im Zusammenwirken mit der Matrize sowohl eine Durchmesserreduzierung als auch eine nennenswerte Wanddickenabnahme bewirkt, wenn die Ziehkraft in Durchlaufrichtung des Rohres gesehen hinter der Verbindungsstelle an dem Rohr angreift.

Das Zurückfahren der Matrize in ihre Ausgangslage erfolgt vorteilhafterweise, nachdem der Dorn wieder in den Einwirkungsbreich der Matrize gelangt ist. Der Rücktransport des Dornes wird dadurch erreicht, daß eine Delle in die Rohrwandung eingebracht wird und zwar in Durchlaufrichtung des Rohres gesehen vor der Lage des Dornes.

Das Zurückhalten des Dornes geschieht mit besonderem Vorteil dadurch, daß nach dem Verschieben der Matrize das Rohr mittels eines in Durchlaufrichtung gesehen vor der Matrize angeordneten geteilten matrizenähnlichen Werkzeuges soweit hohlgezogen wird, daß der Außendurchmesser des Rohres geringer ist als der größere Außendurchmesser des Dornes. Hohlgezogen bedeutet bei dieser Vorgehensweise, daß keine Wanddickenabnahme auftritt.

Das Zurückhalten des Dornes kann mit Vorteil auch dadurch erreicht werden, daß in das Rohr nach dem Verschieben der Matrize zumindest drei um 120° versetzt zueinander angeordnete Sicken eingeformt werden, und daß der Dorn durch die innere Oberfläche der Sicken zurückgehalten wird.

Da bei den Folgezügen das Hohlziehen des bereits im vorhergehenden Zug hohlgezogenen Bereichs einen höheren Kraftaufwand erforderlich macht, ist es zweckmäßig, den hohlgezogenen Bereich vor dem Ziehen weichzuglühen, d. h. die Kaltverfestigung rückgängig zu machen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Vorrichtung aus einer Matrize, einem im Rohr befindlichen fliegenden Dorn und einer hinter der Matrize an dem Rohr angreifenden Ziehvorrichtung besteht, bei welcher die Matrize in Richtung der Rohrlängsachse verschiebbar ist. Bei einer solchen Vorrichtung ist erfindungsgemäß in Durchlaufrichtung gesehen vor der Matrize ein die Rohrwandung verformendes Formwerkzeug vorgesehen. Dieses Formwerkzeug kann in Weiterbildung der Erfindung als geteilter Ring ausgestattet sein.

Auch ist es möglich, vor der Matrize einen sogenannten Türkenkopf vorzusehen. Ein Türkenkopf ist ein Verformungswerkzeug, welches aus mindestens zwei Kaliberrollen besteht, welche auf die Rohrwandung einwirken.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Formwerkzeug ein geteiltes matrizenähnliches Werkzeug ist, dessen kleiner Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Ziehmatrize ist. Solche matrizenähnlichen Werkzeuge sind in jedem Rohrwerk vorhanden und können durch Trennung einer Matrize in zwei Hälften in einfacher Weise für den vorgesehenen Zweck verändert werden. Da es bei diesen matrizenähnlichen Werkzeugen nicht auf eine hohe Manigkeit ankommt, ist es unter Umständen möglich, verbrauchte Ziehmatrizen hierfür einzusetzen.

Sofern die Art der Verbindung zwischen den Rohrenden dies zuläßt, z. B. eine Löt- oder Schweißverbindung, kann mit dem matrizenähnlichen Werkzeug, das an sich lediglich die Aufgabe hat, den Dorn zurückzuhalten, bis die Verbindungsstelle hinter der eigentlichen Ziehmatrize gelegen ist, eine leichte Wanddickenreduzierung vorgenommen werden. In diesem Fall erfolgt ein kontrolliertes Hohlziehen wie es in der Praxis üblich ist, da die Abmessungen von Dorn und Matrize so aufeinander abgestimmt werden können, daß ein exakt definierter Ziehspalt vorliegt. Dies hat den Vorteil, daß die lichte Weite des gezogenen Rohres durch den Hohlzug nicht soweit verringert wird, daß bei den nachfolgenden Zügen der Transport des Dornes behindert wird.

Die Erfindung ist an Hand der in den Fig. 1 bis 9 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Die Fig. 1 bis 4 sollen den verfahrensmäßigen Ablauf verdeutlichen, während die Fig. 5 bis 9 besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung darstellen.

In den Figuren ist mit 1 das zu ziehende Rohr, vorzugsweise ein nahtloses Kupferrohr, mit 3 die Ziehmatrize, mit 6 das auf das gewünschte Maß gezogene Rohr mit 8 der fliegende Dorn und mit 9 die Verbindungsnaht, die mit besonderem Vorteil eine Schweißnaht z. B. WIG Schweißnaht oder eine Lötnaht ist, bezeichnet.

Während des normalen Ziehprozesses wird durch Zusammenwirken der Ziehmatrize 3 und des Dornes 8 das Kupferrohr 1 sowohl im Durchmesser als auch in der Wanddicke reduziert. Der Ziehspalt zwischen dem Innendurchmesser der Ziehmatrize 3 und dem Außendurchmesser des Teils 8 a legt die Wanddicke des Kupferrohres fest. Da der Außendurchmesser des Teils 8 b des Dornes 8 größer ist als der Innendurchmesser der Ziehmatrize 3 wird der Dorn 8 daran gehindert, durch die Matrizenöffnung zu wandern. Durch die Reibungskräfte an der Oberfläche des Teils 8 a wird der Dorn 8 in den Ziehkonus 3 a hineingezogen. Der konische Übergang von Teil 8 a zu Teil 8 b des Dornes ist vorzugsweise etwas flacher als der Ziehkonus 3 a, so daß eine kontinuierliche Abnahme der Wanddicke auftritt. Bei einer richtigen Auswahl von Rohrquerschnitt und Wanddickenabnahme reicht der Querschnitt des gezogenen Rohres 6 aus, die im Ziehspalt auftretenden Kräfte zu übertragen. Um eine wirtschaftliche Fertigung zu erreichen, bewegt man sich beim Rohrziehen üblicherweise in der Nähe der maximalen Wanddickenreduzierung. Eine Schweißstelle reicht normalerweise nicht aus, diese hohen Ziehkräfte zu übertragen.

Gelangt eine geschweißte oder gelötete Verbindung 9 zwischen zwei zu ziehenden Rohren 1 in die Nähe der Ziehmatrize 3, wird der Ziehprozeß unterbrochen, die Ziehmatrize 3 in Ziehrichtung eine kleine Strecke verschoben, so daß der Dorn 8 aus ihrem Einwirkungsbereich gelangt. Der Dorn 8 bleibt dabei in dem durch den Ziehkonus 3 a verformten Rohrbereich eingeklemmt. Um den Dorn 8 zu lösen und zurückzuhalten, dient ein vor der Ziehmatrize 3 angeordnetes matrizenartiges Werkzeug 17, das in nicht dargestellter Weise aus zwei in radialer Richtung geteilten Hälften besteht und anstelle der Ziehmatrize 3 vor dem Dorn 8 zusammengefahren wird. Beim Wiederanfahren löst sich der Dorn 8 im Rohrinnern und wird durch das Werkzeug 17 zurückgehalten. Während dieser Phase wirkt nur der innere Durchmesser des Werkzeugs 17 auf die Rohrwandung ein, d. h. es tritt eine Durchmesserverringerung ohne Wanddickenabnahme ein (s. Fig. 3). Wenn die Verbindungsnaht sich hinter der Ziehmatrize 3 befindet, wird das Werkzeug 17 auseinandergefahren und der Dorn 8 wieder freigegeben. Mittels einer Delle 18, die in die Rohrwandung eingeformt wurde, wird der Dorn 8 wieder in den Ziehspalt transportiert, so daß eine Wanddickenreduzierung vorgenommen werden kann. Das Zurückfahren des Werkzeugs 17 und der Ziehmatrize 3 kann dann während des Ziehprozesses vorgenommen werden.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, Werkzeug 17 und Ziehmatrize 3 aus der in Fig. 2 dargestellten Position entgegen der Ziehrichtung bei stehender Anlage zurückzufahren. Dazu ist es allerdings erforderlich, das gezogene Rohr 6 festzuhalten.

Auch eine Verschiebung von Matrize 3 und Dorn 8 entgegen der Ziehrichtung während des Ziehprozesses und Verschieben der Matrize 3 nach dem Anhalten in Ziehrichtung ist möglich. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 tritt an die Stelle des Werkzeugs 17 eine Formrolle 19, welche eine leichte Sicke 20 in die Rohrwandung einformt, welche den Dorn 8 löst und zurückhält. Vorteilhafterweise sind zumindest drei solcher Rollen 19 gleichmäßig über den Rohrumfang verteilt angeordnet, von denen jedoch nur eine dargestellt ist. Die Rollen 19 sind in Richtung auf die Mittelachse des Rohres 6 anstellbar. Nach dem Passieren der Verbindungsnaht 9 durch die Ziehmatrize 3 werden sie wie das Werkzeug 17 zurückgefahren und geben den Dorn 8 frei.

Die Fig. 7 und 8 zeigen an Stelle des Werkzeugs 17 einen sogenannten Türkenkopf, der aus einer Vielzahl anstellbarer Profilrollen 21 besteht, von den lediglich eine dargestellt ist. Diese Profilrollen 21 werden wie das Werkzeug 17 nach dem Verschieben der Ziehmatrize angestellt, so daß das durch sie gebildete Kaliber in der Lage ist, den Dorn 8 zu lösen und zurückzuhalten.

Die Fig. 9 zeigt ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung. Die dort dargestellte geteilte Matrize 17 ist nahezu identisch mit der Ziehmatrize 3. Lediglich der innere Durchmesser ist etwas größer als der innere Durchmesser der Ziehmatrize 3. In dem Ziehspalt zwischen der Matrize 17 und dem Teil 8 a des Dornes 8 findet keine nennenswerte Wanddickenabnahme statt, das Rohr 6 wird also mit geringem Kraftaufwand hohlgezogen. Da der Ziehmatrize 3 ein dickwandigeres Rohr zugeführt wird, wird das hohlgezogene Rohr durch die Ziehmatrize 3 im Durchmesser reduziert. Um diese Durchmesserreduzierung zu verringern, kann man den Innendurchmesser der Matrize 17 so ausgestalten, daß eine geringe Wanddickenreduzierung im Ziehspalt zwischen Teil 8 a und der Matrize 17 auftritt. Diese darf jedoch nicht so stark sein, daß das Rohr im Bereich der Verbindungsnaht abreißt.

Durch die Verringerung der inneren Durchmesserabnahme wird sichergestellt, daß bei den nachfolgenden Zügen der Dorn 8 in seinem Teil 8 b nie größer wird als der Innendurchmesser des Rohres im Bereich des Hohlzuges. Um den Kraftaufwand beim Hohlziehen zu verringern, ist es von Vorteil, den hohlgezogenen Rohrbereich vor dem nächsten Zug weichzuglühen.

An Hand einer Zugfolge soll die Erfindung weiter verdeutlicht werden.

Pilgerrohre von ca. 80 m Länge, ca. 300 kg Gewicht, einem Außendurchmesser von 58 mm und einer Wanddicke von 2,5 mm werden durch Lichtbogenschweißung unter Schutzgas zusammengeschweißt.

Die Zugfolge könnte mit drei Schlittenziehmaschinen wie folgt aussehen:

Aus der gezogenen Rohrlänge werden die hohlgezogenen Bereiche herausgetrennt. Die Rohre 31×1,48 aus der letzten Ziehstufe werden wieder neu zusammengeschweißt und zu Gewichten zu 5 bis 10 t per Bund aufgewickelt. Dann kann ein kontinuierliches Weiterziehen erfolgen.

Beispiel

Claims (10)

1. Verfahren zum Ziehen von nahtlosen Metallrohren, insbesondere von Kupferrohren, mit einem innerhalb des Metallrohres angeordneten fliegenden Dorn und einer den Außendurchmesser des Rohres reduzierenden Matrize, bei welchem die Wanddicke durch Zusammenwirken von Dorn und Matrize verringert wird und eine Ziehkraft an dem gezogenen Rohr hinter der Matrize angreift, wobei zwei oder mehr Rohrlängen vor dem Ziehen fest miteinander verbunden werden, der Dorn während des Durchlaufes der Verbindungsstelle zwischen den Rohrlängen durch die Matrize aus dem Wirkungsbereich der Matrize verschoben wird, das Metallrohr über eine bestimmte Länge ohne Wanddickenreduzierung gezogen wird, und nach dem Durchlaufen der Verbindungsstelle durch die Matrize der Dorn in den Bereich der Matrize gelangt und daß dann die Ziehkraft an dem gezogenen Rohr hinter der Verbindungsstelle angreift, wobei das Verlagern des Dornes durch Verschieben der Matrize in Ziehrichtung erfolgt und der Dorn im verlagerten Zustand gehalten wird nach Patent ... (Patentanmeldung P 37 39 730.3), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Matrize und dem Dorn eine Kraft auf zumindest einen Teil der Rohrwandung in radialer Richtung einwirkt und zumindest einen Teil der Rohrwandung so verformt, daß der Dorn durch die verformte Rohrwandung zurückgehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauf des Rohres durch die Matrize während des Verschiebens der Matrize und bei Beginn der Einwirkung der Kraft auf die Rohrwandung unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize in ihre Ausgangslage zurückverschoben wird, nachdem der Dorn wieder in den Wirkungsbereich der Matrize gelangt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize während des Durchlaufes des Rohres entgegen der Ziehrichtung verschoben, daß der Durchlauf des Rohres unterbrochen wird, daß die Matrize bei unterbrochenem Durchlauf in Ziehrichtung verschoben wird und das vor Beginn des Wiederanfahrens die Kraft auf die Rohrwandung einwirkt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr nach dem Verschieben der Matrize mittels einer in Durchlaufrichtung vor der Matrize angeordneten geteilten Matrize so weit hohlgezogen wird, daß der Außendurchmesser des Rohres geringer ist als der größere Außendurchmesser des Dornes.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in das Rohr nach dem Verschieben der Matrize zumindest drei um 120° versetzt zueinander angeordnete Sicken eingeformt werden und daß der Dorn durch die innere Oberfläche der Sicken zurückgehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Folgezügen der hohlgezogene Bereich der vom Ziehen weichgeglüht wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bestehend aus einer Matrize, einem im Rohr befindlichen fliegenden Dorn und einer hinter der Matrize an dem Rohr angreifenden Ziehvorrichtung, bei welcher die Matrize in Richtung der Rohrlängsachse verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaufrichtung gesehen vor der Matrize ein die Rohrwandung verformendes Formwerkzeug vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug ein geteilter Ring ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug eine geteilte Matrize ist, deren Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Ziehmatrize ist.