<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metallrohren
Die Erfindung betrifft Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Metallrohren durch Verformung eines Metallbandes und Verschluss der Nahtfuge mit Bindemetall sowie weiters Anlagen zur Herstellung von Rohren nach diesem Verfahren.
Es sind bereits-wie z. B. aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 216, 519-einschichtige Metallrohre mit durch Bindemetall verschlossener Längsnaht bekannt, die jedoch eine überbördelte Falznaht aufweisen, deren Verschluss mit Bindemetall in einem vom Rundbiegen des Metallbandes völlig unabhängigen Verfahrensschritt erfolgt, nämlich durch Aufwärtsführung des ungeknickten Rohres durch den Boden einer die Schmelze des Bindemetalls enthaltenden Wanne hindurch.
Demgegenüber besteht nun das erfindungsgemässe Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Metallrohren darin, dass aus dem axial bewegten Metallband ein einschichtiges Rohr mit unten verlaufender, stumpf aneinanderliegender-allenfalls profilierter-Stossfuge geformt und dieses Rohr entlang einer unten geknickten Bahn geführt sowie an deren tiefster Stelle - vorzugsweise nach vorheriger Er- hitzung-lediglich im Bereiche der eng aneinandergehaltenen Stossfuge in eine Schmelze von Bindemetall - vorzugsweise Kupfer - eingetaucht wird, das durch Kapillarwirkung in die Fuge eindringt und sie nach Erstarren verschliesst.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses Verfahrens erfolgt die Aufbringung des schmelzflüssigen Bindemetalles auf das erhitzte Rohr in an sich bekannter Weise in einer nicht oxydierenden Atmosphäre.
Die Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Metallrohren nach obigem Verfahren besteht nun nach der Erfindung aus einer Vorrichtung zur Querverformung des längsbewegten Metallbandes in ein einschichtiges Rohr mit unten liegender Stossfuge, ferner aus Einrichtungen zu Vorschub und Führung des Rohres schräg abwärts und über eine Umlenkrolle wieder schräg aufwärts sowie aus einer unter der Führungsrolle angeordneten Schmelzwanne mit flüssigem Bindemetall zum Eintauchen der Rohrnaht, wobei ferner vor bzw. nach dieser Tauchstelle an sich bekannte - vorzugsweise elektrische - Heiz- vorrichtungen sowie Kühler für das Rohr angeordnet sind.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer Anlage zur Herstellung von Metallrohren beschrieben. Es zeigen Fig. l die Gesamtanlage in schematischer Übersicht ; Fig. 2 die am Ende des Rohrwalzwerkes angeordneten Druckwalzen im Querschnitt II - II der Fig. l durch das Rohr - vergrössert ; Fig. 3 einen vergrösserten Mittelschnitt durch die Anlage nach ICI - ICI der Fig. 2 mit der Metallschmelze und schliesslich die Fig. 4 und 5 zwei Rohre mit verschieden profilierten Nahtfugen im Querschnitt.
Gemäss Fig. 1 wird das Metallband 1 - vorzugsweise ein Stahlband - von einer Rolle 2 abgezogen und in Längsrichtung durch ein Rohrwalzwerk 5 geführt. Für das Rohr können bei Verwendung geeigneter Bindemetalle selbstverständlich auch andere Metalle verwendet werden. Im Gegensatz zu den üblichen Verfahren wird jedoch das Rohrwalzwerk 5 derart angeordnet, dass bei der Querverformung des Metallbandes die Nahtfuge 10 des Rohres T - wie in den Fig. 2 und 3 ersichtlich - an dessen Unterseite zu liegen kommt. Am Ende des Rohrwalzwerkes 5 sind beiderseits des Rohres zwei entsprechend seinem Halbprofil gekehlte Druckwalzen 7 und 8 angeordnet, durch welche die die Nahtfuge 10 des Rohres bildenden Kanten vorzugsweise so fest gegeneinander gedrückt werden, dass sich die Ränder leicht aufstauchen.
Einzelne Walzen des Rohrwalzwerkes bewirken gleichzeitig den Vorschub des Metallbandes in Längsrichtung. Die
<Desc/Clms Page number 2>
Druckwalzen 7 und 8 sind zur Vermeidung einer Bremswirkung zweckmässig angetrieben, u. zw. gegenüber den Antriebswalzen des Walzwerkes mit etwas höherer Umfangsgeschwindigkeit. Das Rohrwalzwerk kann an sich im wesentlichen horizontal angeordnet sein, wird jedoch vorzugsweise schräg abwärts geneigt, um das Rohr gleich in die zur Aufbringung des schmelzflüssigen Bindemetalles geeignete Lage zu bringen.
Anschliessend an die Druckwalzen ist eine Einrichtung zur Erwärmung des Rohres vor Aufbringen des schmelzflüssigen Bindemetalles angeordnet, u. zw. in der dargestellten Anlage eine elektrische Wider- standsheizung.
Weiters ist an der tiefsten Stelle der gekrümmten Führungsbahn des Rohres eine geeignete Schmelz- wanne 26 mit der Schmelze 25 des Bindemetalles angeordnet. Die elektrische Widerstandsheizung ist nun an die hochamperige Sekundärwicklung 31 des Transformators 30,31 derart angeschlossen, dass zwei gegenpolige Rollenelektroden 20 und 22 (über Zuleitungen 34 bzw. 35) vorgesehen sind, die mechanisch mit Stützrollen 21 und 23 zusammenwirken und ausserdem die Schmelze 25 über die Zuleitung 33 als dritte Elektrode parallel zur äusseren Elektrodenrolle 20 angeschlossen ist. Auf diese Weise verteilt sich der Strom von einer Seite der Sekundärwicklung auf beide äusseren Elektroden, wodurch die elektrische
Isolation von Maschine und Rohr wesentlich erleichtert bzw. vereinfacht wird.
Das Metallbad 25 wird durch eineiiber die Leiter 38 angeschlossene elektrische Widerstandsheizung 37 schmelzflüssig gehalten. Über der Schmelzwanne 26 ist eine Führungsrolle 40 mit dem Rohrprofil ent- sprechender, halbkreisförmiger Rille 45 angeordnet, welche zweckmässig aus einem Aussenteil 41 und einem Innenteil 42 bestehen kann, die durch eine Zwischenlage 43 untereinander isoliert sind. Die Rolle sitzt auf der Achse 44 und wird mit dem Rohrvorschub entsprechender Umfangsgeschwindigkeit angetrieben.
Die schräg abwärts geführte Rohrstrecke greift nun-wie in Fig. 3 ersichtlich-in die Rille 45 der Führungsrolle 40 ein, deren Höhe so eingestellt ist, dass der vorstehende, untere Teil des Rohres T entlang des unteren Rollensegmentes in die Schmelze 25 eintaucht. Das Rohr liegt dabei vorzugsweise satt in der Rille 45, so dass die Ränder der Nahtfuge10 gegeneinander gedrückt werden, wobei das Bindemetall unter Kapillarwirkung rasch zwischen die Nahtflächen 10 eintritt und einen einheitlichen, verbindenden Film bildet.
Nach Verlassen der Führungsrolle 40 durchläuft das Rohr T einen Walzensatz 46, von dem wenigstens einige Walzen mit solcher Geschwindigkeit angetrieben sind, dass sich das Rohr unter Zug an die Führungs- rolle 40 anschmiegt. Die Walzen 46 dienen dabei gleichzeitig als Kühlwalzen zur Erstarrung des Bindemetalles. Anschliessend an diesen Walzensatz 46 tritt das Rohr T noch in eine Kühleinrichtung 48 ein, die hier z. B. als doppelwandiges Rohr 49,50 mit den Zuleitungen 51 und 52 für das Kühlmittel - z. B.
Wasser - ausgebildet ist und aus deren Ende dann das fertige Rohr T austritt.
Die Erfindung ist besonders zur Herstellung von Stahlrohren unter Verwendung von Kupfer als Bindemetall anwendbar, wobei die Metallschmelze 25 vorzugsweise aus im wesentlichen technisch reinem Kupfer besteht. Bei Eintritt des Kupfers in die Nahtfuge bleibt an den Oberflächen des Werkstückes nur wenig Kupfer haften, insbesondere auch nicht an der Innenwand des Rohres, da die Kapillarwirkung am Innenrand der Nahtflächen aufhört.
Bei der erfindungsgemässen Herstellung von Rohren aus Bandstahl können als Bindemetall für die Nahtverbindung anstatt reinem Kupfer auch andere-z. B. silberhaltige - Hartlote sowie auch Weichlotewie z. B. eine Zinn-Blei-Legierung-verwendet werden. Bei Herstellung von Rohren aus andern Metallenz. B. Kupfer oder Monelmetall-verwendet man ebenfalls ein entsprechend ausgewähltes Bindemetall bzw. Lot, z. B. eine Blei-Zinn-Legierung bzw. Hartlot mit gegenüber dem Bandmetall niedrigerem Schmelzpunkt.
Besonders bei Verwendung von Kupfer als Bindemetall für Stahl wird durch die Erhitzung unter Umständen die Elastizität des Rohrmetalles vermindert oder auch ganz vernichtet ; da jedoch die Nahtflächen des Rohres bei Eintritt des Bindemetalles bereits dicht aneinander liegen, bewirkt dieser Elastizitätsverlust kein Auseinanderklaffen mehr. Auf dem weiteren Weg des erhitzten Rohres von der Führungsrolle 40 durch die Zieh- und Kühlwalzen 46 bleiben daher auch die durch den Bindemetallfilm verbundenen Nahtflächen eng aneinander haften ; beim Durchgang des-Rohres durch den Walzensatz 46 ist das Bindemetall bereits so weit erstarrt, dass die leichte Biegung beim Eintritt des Rohres T in die Kühlvorrichtung 48 die geschlossene Naht 10 nicht mehr beeinträchtigt.
Das erhitzte Rohr sowie die Schmelze befinden sich nach einem besonderen Merkmal der Erfindung in einer nichtoxydierenden bzw. reduzierend wirkenden Atmosphäre. Zu diesem Zwecke sind sowohl die Rollenelektroden 20 und 22 mit ihrem Wirkungsbereich als auch die Schmelzwanne 26 mitsamt der Führungsrolle 40 sowie schliesslich derWalzensatz46 in einem entsprechend geformten Gehäuse 55, 56, 57 untergebracht, das weiter über ein Rohrstück 58 an die Kühlvorrichtung 48 angeschlossen sein kann ; der
<Desc/Clms Page number 3>
die Walzenstrecke 46 umschliessende Gehäuseteil 57 unterstützt dabei gleichzeitig die Kühlwirkung dieses
Walzensatzes zur Abkühlung des Bindemetalles auf seine Erstarrungstemperatur.
Durch das Einlassrohr 60 kann ein geeignetes, reduzierend oder nicht oxydierend wirkendes Gas eingeleitet werden, das-wie durch die Pfeile angedeutet-teils an der Rohreintrittsstelle in den linken Gehäuseteil 55 und teils durch das hintere Ende der Kühleinrichtung 48 austritt. Das Rohr wird vorzugsweise so weit gekühlt, dass bei seinem Austritt ins Freie keine Oxydation erfolgt.
Bei Herstellung von Rohren nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann die Nahtfuge verschiedene Profilformen aufweisen. So ist in dem in den Fig. l-3 dargestellten Ausführungsbeispiel-im einfachsten
Fall - eine sogenannte Stumpfnaht 10 vorgesehen.
Andere Nahtformen sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Fig. 4 zeigt ein Rohr T, mit einer überlappten Naht 65, deren Ränder jedoch scharfkantig sind, so dass diese Naht vor Verbindung der Nahtflächen ohne weiteres einer Druckwirkung ausgesetzt werden kann, ohne dass ein Abgleiten der Ränder gegeneinander eintritt. Eine andere, zweckmässige Nahtform ist in Fig. 5 dargestellt, bei der die aneinanderliegenden Nahtflächen 66 des Werkstückes T2 keilförmig ineinandergreifen ; auch diese Nahtform kann vor Verbindung der Ränder einer Druckwirkung ausgesetzt werden.
Die besonderen Vorteile der Erfindung seien an Hand der Herstellung beispielsweise eines Rohres mit einem Aussendurchmesser von 3/8 Zoll (9, 52 mm) oder 1/2 Zoll (12, 7 mm) aus etwa 0, 7 mm starkem Bandstahl unter Verwendung von Kupfer als Bindemetall erläutert. Nahtflächen sowie Bindematerialmenge sind in diesem Fall sehr klein. Zur Herstellung der besten Verbindung braucht man nur so wenig Kupfer, dass es nicht zweckmässig ist, dieses in fester Form zuzuführen. Als Folienstreifen kann die richtige Kupfermenge jedoch nicht zugeführt werden, da dieser für die Manipulation zu klein, dünn und empfindlich wäre.
Ein für die Manipulation genügend grosser Streifen oder Draht würde aber einen hohen Kupfer- überschuss und damit eine geschwächte Naht und möglicherweise Kupferrückstände am Rohr bedingen ; auch würde die Aufbringung von Draht oder Band in die Naht eine derartige Verformung der Rohrränder hervorrufen, durch die das ganze Bindemetall aufgenommen und die Naht geschwächt würde. Wird dagegen das geformte und erhitzte Rohr in der erfindungsgemässen Weise mit schmelzflüssigem Kupfer versorgt, tritt in den Raum zwischen den Nahtflächen durch Kapillarwirkung eben nur die zu seiner Ausfüllung erforderliche Kupfermenge ein, wobei das Bandmetall im Bereiche der Naht in keiner Weise verformt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Metallrohren durch Verformung eines Metallbandes und Verschluss der Nahtfuge mittels eines Bindemetalles, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem axial bewegten Metallband (1) ein einschichtiges Rohr (T) mit unten verlaufender, stumpf aneinander- liegender - allenfalls profilierter - Stossfuge (10 bzw. 65, 66) geformt und dieses Rohr entlang einer unten geknickten Bahn geführt sowie an deren tiefster Stelle - vorzugsweise nach vorheriger Erhitzung - lediglich im Bereiche der eng aneinandergehaltenen Stossfuge in eine Schmelze (25) von Bindemetall-vorzugsweise Kupfer - eingetaucht wird, das durch Kapillarwirkung in die Fuge eindringt und sie nach Erstarren verschliesst.