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Verfahren zur Herstellung von Rohren
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Rohren aus Metallband. Nach einem bekannten Verfahren erfolgt die Rohrherstellung in der Weise, dass das Band während seines Längsvorschubs in Querrichtung so zu einem Rohr umgestaltet wird, dass die Ränder sich überlappen und längs Grenzflächen aufeinanderliegen und gleichzeitigBindemetall- z. B. Kupferdraht- in das Rohrinnere eingeführt wird. Zwecks Schmelzung des Bindemetalls werden der Rohrkörper und das Bindemetall durch eine Erhitzungszone geführt ; danach wird der Rohrkörper zwecks Erstarrung des in den Grenzflächen- bzw. Überlappungsbereich eingedrungenen Bindemetalls aus der Erhitzungszone herausgeführt.
Bei dieser Verfahrensart erfolgte die Führung des Rohrkörpers in der Weise, dass die Längsnaht an der obersten Stelle des Rohrquerschnitts lag. Das geschah zur Festhaltung des geschmolzenen Bindemetalls im Rohrinnern, u. zw. auf Grund der Annahme, dass das geschmolzene Bindemetall längs der Rohrinnenwand hochsteigt und dabei die Längsnaht auch bei hoher Lage erreicht.
Es hat sich nun gezeigt, dass die erwähnte Annahme nicht zutreffend ist, und dass das Kriechvermögen des geschmolzenen Bindemetalls nicht ausreicht, um die hochliegende Längsnaht zuverlässig zu füllen und abzudichten. Anderseits wurde festgestellt, dass das Bindemetall in dem Rohrinneren auch dann festgehalten wird, wenn es die Längsnaht mehr oder weniger überspült.
Auf Grund dieser Erkenntnisse empfiehlt die Erfindung die Mängel der bekannten Verfahrensweise dadurch zu beheben, dass während der Rohrformung und Erhitzung die auf der Innenseite gebildete offene Nahtfuge zumindest annähernd an der tiefsten Stelle des Rohrquerschnitts gehalten wird.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, in an sich bekannter Weise für ein derart enges Aufeinanderliegen der sich überlappenden Längsbahnen zu sorgen, dass das flüssige Bindemetall unter Kapillarwirkung in den Überlappungsbereich eindringt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich mit besonderem Vorzug für die Herstellung von Rohren, bei welchen die Überlappung zwecks Ausbildung des Rohres mit einem Innen-und einem Aussenmantel über praktisch 3600 reicht und beide Längskanten an eine in Längsrichtung verlaufende Kröpfung der Rohrwand anstossen.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden ; in der Zeichnung zeigt : Fig. 1 die allgemeine Darstellung eines Rohrwalzwerks, einer Erhitzungszone und eines Kühlers, Fig. 2
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der Wärmebehandlung veranschaulicht. Fig. 3 zeigt den Verformungsvorgang mittels der ersten Verformungswalzen, Fig. 4 einen Querschnitt durch das nahezu fertig verformte Metallband, Fig. 5 die vergrösserte Darstellung eines Querschnitts nach Linie V-V der Fig. 1, mit Darstellung der letzten Druckwalzen und des Doms des Rohrwalzwerks ; gleichzeitig ist die Zuführung des Bindemetalls veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung des fertigen Rohres, welche der Darstellung in Fig. 2 ähnlich ist.
Gemäss Fig. 1 wird das das Rohr bildende Metallband von einer Spule 1 abgenommen ; das Metallband 2 wird dann durch ein Rohrwalzwerk geführt, welches eine Reihe von Verformungswalzen enthält.
Das Walzwerk ist allgemein mit 3 bezeichnet. Es dient dazu, das Metallband in einen Hohlquerschnitt umzuformen.
Nach einer bevorzugten Verfahrensart wird das Rohr als doppelwandiges Rohr hergestellt, wie es in
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den Fig. 2 und 6 veranschaulicht ist. Das Band wird dabei um im wesentlichen 7200 gebogen, so dass das fertige Rohr 3 einen Aussenmantel 4 und einen Innenmantel 5 besitzt. Die Kanten des Bandes sind abgeschrägt oder verjüngt und liegen mit diesen abgeschrägten Flächen auf den entgegengesetzten Seiten einer in Längsrichtung verlaufenden Kröpfung im mittleren Bereich des Bandes an (Fig. 2 und 6). Der mitt- lere Bandbereich ist mit 7 bezeichnet. Die auf den entgegengesetzten Flächen dieses Bereiches anliegenden Grenzflächenteile 8 und 9 bilden die Naht 10.
Das Rohrwalzwerk kann das Metallband in der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Weise verformen. An einer Kante ist das Band bei 11 zunächst winklig abgebogen, während die andere Längskante bei der Umformung des Bandes zu einem Hohlquerschnitt einem Walzvorgang unterworfen wird. Der abgewinkelte Teil 11 ermöglicht den Ausgleich der auf das Band wirkenden Druckkräfte. Unmittelbar vor der Fertigverformung des Rohres wird die abgewinkelte Kante 11 gerade gerichtet und entsprechend der Rohrform gebogen.
Die Verformung des Rohres erfolgt über einen Kern 12 welcher in einem Träger 14 verankert ist. Auf dem grösseren Teil der Kemlänge ist dessen Durchmesser kleiner als der innere Durchmesser des Rohres, so dass der Kern an dem Verformungsvorgang des Metallbandes nicht beteiligt ist. Nur das Ende des Kerns besitzt gemäss Fig. 5 einen grösseren Querschnitt. Die am Ende des Walzwerks liegenden Walzen 15 und 16 drücken das Rohr fest um den dickeren Teil des Kerns, um die Grenzflächen in enge Auflage zu bringen.
Der Kern ist hohl, so dass ein Durchgang 18 für die Zuführung des Bindemetalls besteht, Welches in Form eines Drahtes von der Vorratsspule 20 entnommen wird. Der Draht 21 wird durch den hohlen Kern zugeführt und innerhalb des Rohres abgelegt, wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist. Der Draht legt sich infolge seines Eigengewichts an oder in der Nähe der tiefsten Stelle des Rohres, d. h. nahe der Naht 10 an.
Das Rohr kann aus Stahlband hergestellt werden und man kann Kupfer als Bindemetall verwenden. Es können jedoch auch andere Bindemetalle Verwendung finden, wie z. B. Kupferlegierungen und verschiedene Lote, insbesondere die sogenannten Hartlote, welche einen verhältnismässig hohen Schmelzpunkt besitzen. Das Metallband kann auch aus anderem Metall als Stahl bestehen, z. B. aus Monelrnetal1 : in diesem Fall muss das Bindemetall entsprechend ausgewählt werden, damit die Grenzflächen zuverlässig verbunden und abgedichtet werden. Das Bindemetall kann in Form eines Streifens zugeführt werden, dessen Querschnitt von der für Draht üblichen runden Form abweicht. Das Bindemetall kann auch in fein zerteiltem Zustand bzw. in Pulverform zur Verwendung kommen und durch die Bohrung des Kerns eingeführt werden.
Das in Längsrichtung wandernde Rohr wird zusammen mit dem Bindemetall anschliessend unmittelbar in einen Ofen oder eine Erhitzungszone gebracht. Zweckmässig benutzt man hiefür ein Gerät für die.
Ausführung einer elektrischen Widerstandserhitzung. Die Erhitzungszone ist allgemein mit 25 bezeichnet ; in der Erhitzungszone sind als Rollen ausgebildete Elektroden 26,27 und 28 vorgesehen, welche je einer Gegenrolle 29,30 und 31 zugeordnet sind. Die Stromversorgung erfolgt über einen Transformator 34. Ein Ende der Sekundärwicklung ist über die Leitung 35 an die aussen liegende Rollenelektrode 28 und über einen Leiter 36 an die aussen liegende Rollenelektrode 26 angeschlossen. Das andere Ende der Sekundärspule ist über den Leiter 37 an die mittlere Rollenelektrode 27 angeschlossen. Bei dieser Art des Elektrodenanschlusses ist die Isolierung des Gerätes vereinfacht. Wenn das Rohr durch die Erhitzungszone wandert, wird es durch elektrischen Widerstand bis zu einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Bandmetalls erhitzt.
In dem Ofen oder in der Erhitzungszone wird vorzugsweise eine nichtoxydierende bzw. eine reduzierende Atmosphäre aufrecht erhalten. Dazu kann ein geeignetes Gas durch die Leitung 40 in die Erhitzungszone eingeführt werden. Das geschmolzene Bindemetall bleibt am Boden des Rohres, wo sich die Naht 10 befindet. Demgemäss hat das geschmolzene Metall unmittelbaren Zutritt zu den Grenzflächen bei 8.
Die Grenzflächen befinden sich, wie bereits erwähnt, in einem engen kapillaren Abstand. Das Bindemetall drängt rasch zwischen die Grenzflächen bei 8 ein, wo dieselben die inneren Flächen des Rohres schneiden ; das Bindemetall fliesst dann in Umfangsrichtung zwischen den Grenzflächen der beiden Rohrmäntel bis zur Ausmündung bei 9. Die Ausfüllung des Kapillarraumes erfolgt sehr rasch. In dem Fall wo das Metallband aus Stahl besteht und Kupfer als Bindemetall Verwendung findet, wird es sich empfehlen, die flächige Auflage der Grenzflächen so dicht wie möglich zu gestalten. Selbst wenn die Grenzflächen gegeneinander gepresst werden, fliesst das flüssige Kupfer rasch in den Kapillarraum ein und es hat sich gezeigt, dass die Naht umso fester ist, je dichter die Grenzflächen aufeinanderliegen.
Wenn das Rohr in der Längsrichtung vorgeschoben wird, durchwandert es einen Kühler 42. Dieser Kühler kann als Hohlmantelkühler ausgebildet, sein, welcher von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, die bei 43 eintritt und den Hohlma !. 1tel bei 44 verlässt. Die in dem Ofen befindliche Atmosphäre strömt
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durch den Kühler in der Vorschubrichtung des Rohres ab ; sie kann am Ausgangsende des Kühlers verbrennen.
Da das Metallband so verformt wird, dass seine Naht unten liegt, so wird die Naht während des ganzen Rohrvorschubs durch den Ofen in der unteren Lage gehalten. Es kann und wird wahrscheinlich eine gewisse Verwindung des Rohres eintreten, nachdem dasselbe das Rohrwalzwerk verlassen hat ; infolgedessen wird sich die Naht wegen der auftretenden Spannungen und Kräfte, die in dem Bandmetall in dem Rohrwalzwerk und während der anfänglichen Erhitzung erzeugt worden sind, aus der genauen unteren Mittellage mehr oder weniger entfernen. Indessen kann die Naht sich nicht sehr weit verlagern ; sie verbleibt vielmehr immer in der Stellung, in der das geschmolzene Metall zwischen die Grenzflächen gelangen kann. Die kapillare Anziehungskraft entfernt im wesentlichen das gesamte Kupfer aus dem Rohrinnern, so dass keine Reste in Form von Lachen oder Tropfen zurückbleiben.
Die inneren Flächen der inneren Rohrwandung 5, die sich an die Naht anschliessen, können einen geringen Kupferbelag aufweisen, nachdem das geschmolzene Kupfer zwischen die Grenzflächen eingetreten ist. Dieser Belag hat aber die Form einer ausserordentlich dünnen Schicht, die kaum stärker ist als die Stärke einer Kupferfarbe. Die zugeführte Kupfermenge, welche durch entsprechende Bemessung des Drahtquerschnitts bestimmt werden kann, wird zweckmässig genau entsprechend der Rohrgrösse gewählt, so dass gerade ausreichend Kupfer vorhanden ist, um alle Zwischenräume zwischen den Grenzflächen zu füllen und kein Überschuss verbleibt. Das Kupfer tritt infolge der Kapillarwirkung bei 9, d. h. an der Stelle, wo die Grenzflächen die äussere Rohrfläche schneiden, nicht aus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Metallband, bei dem das Band während seines Längsvorschubs derart in Querrichtung zu einem Rohr umgestaltet wird, dass die Ränder sich überlappen und längs Grenzflächen aufeinanderliegen und. gleichzeitig Bindemetall- z. B. Kupferdraht- i, l das Rohrinnere eingeführt wird, worauf der Rohrkörper und das Bindemetall zwecks Schmelzung des Bindemetalls durch eine Erhitzungszone und anschliessend zwecks Erstarrung des in den Grenzflächen bzw. Überlappungsbereich eingedrungenen Bindemetalls aus der Erhitzungszone herausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Rohrformung und Erhitzung die auf der Innenseite gebildete offene Nahtfuge zumindest annähernd an der tiefsten Stelle des Rohrquerschnitts gehalten wird.