DE19636321C1

DE19636321C1 - Verfahren zur Standzeiterhöhung von Lochdornen in Schrägwalzwerken

Info

Publication number: DE19636321C1
Application number: DE1996136321
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Ing Eicken; Juergen Dr Ing Pietsch; Karl-Heinz Haeusler; Werner Dipl Ing Henze; Frank Dipl Ing Gerlach; Guenter Dipl Ing Huebner; Detlef Dipl Ing Rudatus
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2016-08-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen sowie einen solchen Lochdorn zum Lochen von erhitzten Metallrundblöcken, insbesondere aus Kupfer, in Schrägwalzwerken zum Herstellen von Hohlblöcken als Vormaterial für Rohre, bei dem ein Medium durch in die Lochdornoberfläche eingebrachte Bohrungen in den Zwischenraum zwischen Lochdorn und Hohlblock geleitet wird.

Aus der US 21 67 424 ist ein Verfahren zur Standzeiterhöhung von innen gekühlten Lochdornen gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 und des Anspruchs 9 bekannt.

Bei der Stahlrohrherstellung wird überwiegend das bekannte Mannesmann- Schrägwalzverfahren eingesetzt. Bekannt ist aber auch das Schrägwalzenlochen von anderen Metallen, wie z. B. Kupfer. In allen Fällen werden als Innenwerkzeuge Lochdorne eingesetzt, die beim lochenden Walzen von erhitzten Metallrundblöcken auf Schrägwalzwerken sehr hohen Temperatur- und Verschleißbeanspruchungen unterworfen sind. Höher als alle anderen Teile des Dornes wird dessen Spitze beansprucht. Diese kann sich insbesondere bei Rohrwerkstoffen mit niedrigem Umformvermögen nach wenigen Stichen so deformieren, daß der Dorn ausgesondert werden muß. Bei längeren Walzzeiten, wie es z. B. beim Walzen von Kupfer geschieht, nimmt der Lochdorn in seiner gesamten Ausdehnung eine hohe Temperatur an, während die Lochdornspitze infolge der leichten Verformbarkeit des Kupferwerkstoffes nicht übermäßig belastet wird.

Mit unterschiedlichen Maßnahmen wird versucht, die Standzeit der Dorne zu erhöhen. Vielfältig wird in der Literatur (Zeitschriftenaufsatz "High Temperature Oxydation of Pircing Mill Mandrels", Steel in USSR, Band 19 (1989) Heft 11, Seiten 498 bis 499) eine oxidierende Behandlung der Dornoberfläche beschrieben, durch die eine verschleißmindernde Zundertrennschicht erzeugt wird. In der US-PS 2,363,476 tritt aus dem Walzdorn - der in diesem Fall aber beim Strecken eines vorgelochten Blockes eingesetzt wird - Wasser in den Hohlblock aus, um den Dorn zu kühlen. Hierbei bildet sich aber eine große Menge Wasserdampf, so daß auch der Hohlblock ungewollt abgekühlt wird.

Die DE-C-34 32 288 beschreibt eine innere Kühlung des Walzdornes. Hiermit wird in der Tat eine Verbesserung der Dornstandzeit erreicht, die Dornspitze selbst wird aber infolge der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit des Dornmaterials nicht ausreichend gekühlt und verschleißt deshalb weiterhin vorzeitig.

In der EP-A-0385439 wird ein Zweimetalldorn beschrieben, der eine verschleißresistente Schutzschicht aus einem besonderen Metall besitzt. Auch hier wird die Dornspitze nur unzureichend geschützt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß aus der Praxis keine Maßnahmen bekannt sind, die den vorzeitigen Verschleiß der Dornspitze verhindern. Andererseits ist aber bekannt, daß der vorzeitige Ausfall der Lochdorne auf einer zu starken Erhitzung der Dornspitze beruht, der auch hochwarmfeste Dornwerkstoffe nicht standhalten, wenn z. B. hochlegierte rostfreie Stähle gewalzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Lösung für das Verschleißproblem der Dornspitzen zu finden, die von vornherein eine geringere Beanspruchung der Dornoberfläche bewirkt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen in den Ansprüchen 1 bzw. 9.

Die Erfindung richtet dabei das besondere Augenmerk auf die Außenkühlung des Dornes, bei der eine zu große Wassermenge zu einer zu starken Dampfbildung verbunden mit einer zu starken Abkühlung des Hohlblockes führen kann. Die Kühlmittelmenge ist deshalb erfindungsgemäß so zu dosieren, daß sie gerade so groß ist, wie von der Oberfläche der Lochdornspitze verdampft werden kann. Die besondere Intensität der Kühlung besteht darin, die Verdampfungswärme des Wassers auszunutzen, die ein Vielfaches höher ist als die Kühlung durch Wärmeübertragung vom Metall des Lochdornes auf Wasser.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Kühlmittel eine mit Schmiermittel angereicherte echte Lösung, eine Dispersion, eine Suspersion oder kolloidale Lösung verwendet wird. Merkmal des verwendeten Kühlmittels auf Wasserbasis ist seine gute Fließ- und Pumpfähigkeit, ohne daß sich feste Bestandteile absetzen. Durch die Verwendung von Kühl-Schmiermitteln wird die Lochdornspitze von außen sowohl in der beschriebenen Weise gekühlt als auch gleichzeitig geschmiert.

In bevorzugten Ausgestaltungen kann das Kühl-Schmiermittel eine Alkalisilikatlösung, eine Salzlösung oder eine kolloidale Lösung aus Wasser und feinem Glas und/oder Graphit sein. Auch eine Kalkbrühe eignet sich als Kühl-Schmiermittel nach der Erfindung, ebenso auch eine Wasser-Graphit-Phosphat-Suspension. Das Kühl- Schmiermittel kann erfindungsgemäß gleichzeitig zur Innen- und Außenkühlung des Lochdornes verwendet werden.

Ein alternatives Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen zum lochenden Walzen von erhitzten Metallrundblöcken, insbesondere aus Kupfer, in Schrägwalzwerken zum Herstellen von Hohlblöcken als Vormaterial für Rohre ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Schmieren der Lochdornoberfläche sich unter Walzhitze verflüssigende oder vergasende Schmiermittel in pulverisierter Form durch die in die Lochdornoberfläche eingebrachten Bohrungen in den Zwischenraum zwischen Lochdorn und Hohlblock geblasen wird. Als Trägergas zum Einblasen wird nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung ein Inertgas verwendet, mit dem das pulverisierte Schmiermittel durch die Dornstange und den Lochdorn in die Umformzone geblasen wird. Die Menge des Kühl- bzw. Schmiermittels läßt sich durch den Druck, mit dem die Flüssigkeit oder das Pulver eingeblasen wird, regulieren.

Ein innengekühlter Lochdorn nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Bohrungen in der Lochdornspitze und/oder radial in einer an der Lochdornspitze angebrachten koaxialen Umfangsrille münden.

Das für die Außenkühlung und Schmierung erforderliche Kühl-Schmiermittel wird durch im Querschnitt angepaßte kleine Bohrungen in der Dornspitze vom inneren Kühlmittelstrom abgezweigt, deren Ausgänge entweder in der Dornspitze münden oder sich in einer radial an der Lochdornspitze angebrachten Rille befinden. Dadurch wird verhindert, daß die Bohrungen durch das Metall des zu lochenden Blockes verschlossen werden. Durch die Erhöhung oder Absenkung des Kühlmitteldruckes bzw. Treibgasdruckes kann die Ausflußmenge gesteuert werden; nichtverbrauchtes Kühl-Schmiermittel fließt dagegen durch die Dornstange hindurch zurück in den Vorratsbehälter und wird hier - falls erforderlich - aufbereitet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen erfindungsgemäßen Lochdorn.

Der Lochdorn 4 ist mit einer Innen- und Außenkühlung sowie -schmierung versehen. Der Lochdorn 4 ist durch Verschrauben mit der Dornstange 1 verbunden. Mit 2 ist ein Innenkühlrohr bezeichnet, durch das die Kühl-Schmiermittelzufuhr erfolgt. Damit das Kühlmittel nicht zwischen Dornstange 1 und Lochdorn 4 austritt, ist eine hitzeresistente Dichtung 3 vorgesehen. Im Inneren des Lochdornes 4 ist eine Innenkühlkammer 5 gebildet, in der das durch das Innenkühlrohr 2 zugeleitete Kühl- Schmiermittel seine Strömungsrichtung ändert und am Außenumfang des Innenkühlrohres 2 im Inneren der Dornstange 1 zurückfließt. Dabei wird Wärme vorn Lochdorn 4 abgeführt.

Ein Teil des Kühl-Schmiermittels wird durch die Zentralbohrung 8 und mehrere radlal in den Lochdorn 4 eingebrachte Bohrungen 7 in den Bereich der Dornspitze geleitet, wo die Bohrungen 7 im Bereich einer koaxial verlaufenden Umfangsrille 6 münden. Das dort austretende Kühl-Schmiermittel kühlt und schmiert die Spitze des Lochdornes 4, so daß dessen Verschleiß deutlich verringert wird.

Im Fall der Zuführung von pulverisiertem Schmiermittel ist eine gesonderte Zufuhrleitung zentral durch die Dornstange 1 in den Lochdorn 4 geführt und mündet in der Zentralbohrung 8 in der Spitze des Lochdornes 4. Ansonsten wird in gleicher Weise das pulverisierte Schmiermittel durch die Bohrungen 7 in den Bereich der Spitze des Lochdornes 4 ausgetragen, um dort unter der Walzhitze verflüssigt oder vergast zu werden. In der Wirkung wird auch hierbei der extrem hohe Verschleiß des Lochdornes 4 im Bereich seiner Spitze vermindert.

Claims

1. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen zum Lochen von erhitzten Metallrundblöcken, insbesondere aus Kupfer, in Schrägwalzwerken zum Herstellen von Hohlblöcken als Vormaterial für Rohre, bei dem ein Medium durch in die Lochdornoberfläche eingebrachte Bohrungen in den Zwischenraum zwischen Lochdorn und Hohlblock geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium zur Außenkühlung des Lochdornes ein Kühlmittel auf Wasserbasis verwendet wird, dessen Menge derart dosiert ist, daß die gesamte Kühlmittelmenge während des Lochens von der Lochdornoberfläche verdampft.

2. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel eine mit Schmiermittel angereicherte echte Lösung, eine Dispersion, eine Suspension oder kolloidale Lösung verwendet wird.

3. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl-Schmiermittel eine Alkalisilicatlösung verwendet wird.

4. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl-Schmiermittel eine Salzlösung verwendet wird.

5. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl-Schmiermittel eine kolloidale Lösung aus Wasser und feinem Glas und/oder Graphit verwendet wird.

6. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl-Schmiermittel eine Kalkbrühe verwendet wird.

7. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl-Schmiermittel eine Wasser-Graphit-Phosphat-Suspension verwendet wird.

8. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl-Schmiermittel zur Innen- und Außenkühlung des Lochdornes verwendet wird.

9. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen zum Lochen von erhitzten Metallrundblöcken, insbesondere aus Kupfer, in Schrägwalzwerken zum Herstellen von Hohlblöcken als Vormaterial für Rohre, bei dem ein Medium durch in die Lochdornoberfläche eingebrachte Bohrungen in den Zwischenraum zwischen Lochdorn und Hohlblock geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schmieren der Lochdornoberfläche sich unter Walzhitze verflüssigende oder vergasende Schmiermittel in pulverisierter Form durch in die Lochdornoberfläche eingebrachte Bohrungen in den Zwischenraum zwischen Lochdorn und Hohlblock geblasen werden.

10. Verfahren zur Standzeiterhöhung von innengekühlten Lochdornen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverisierte Schmiermittel mit einem Inertgas durch die Dornstange und den Lochdorn in die Umformzone geblasen wird.