CH687742A5 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Beschichtung auf einen Koerper mit einer zylindrischen Oberflaeche. - Google Patents

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf einen Korper mit einer zylindrischen Oberflache, insbesondere einen Walzdorn, durch Aufsprühen einer Flüssigkeit mit Hilfe mindestens einer Spruhduse Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens und eine Anlage zur Herstellung nahtloser Rohre unter Anwendung des Verfahrens

Stand der Technik

Bei der Herstellung nahtloser Rohre werden sogenannte Luppen mit Hilfe eines Walzdorns zu Rohren gewalzt Nach jedem Walzvorgang muss der Walzdorn gekühlt und vor einem erneuten Einsatz mit Schmiermittel beschichtet werden Um die Walzanlage optimal zu nutzen, werden daher meistens mehrere Walzdorne zyklisch verwendet Bei Grossanlagen werden die Walzdorne zum Abkühlen in der Regel durch ein Bad hindurchgerollt Es ist aber auch bekannt, die Schmiermittelbeschichtung aufzusprühen Zu diesem Zweck wird der Walzdorn in Längsrichtung durch einen Spruhπng mit mehreren gegen das Zentrum hin gerichteten Spruhdusen geführt Die Düsen sind speziell zum Aufsprühen von Dispersionen ausgebildet Aus der DE-PS 2 724 931 und der EP-PS 131 120 beispielsweise sind solche Spruhdusen bekannt

Wahrend früher das Ziel der metallverarbeitenden Industrie dann bestand, an zentraler Stelle möglichst grosse Anlagen aufzubauen, geht in neuerer Zeit die Entwicklung eher zu dezentralen, verbrauchemahen Kleinanlagen Es sind daher auch neue, platzsparende Anlagenkonzepte gefragt Insbesondere sind neue Beschichtungsmethoden und -Vorrichtungen zu entwickeln

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches sich insbesondere zum Beschichten von Walzdornen oder ähnlich grossen zylindrischen Körpern eignet und welches mit geringem Platzbedarf implementiert werden kann

Das erfindungsgemasse Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Korper um seine Langsachse rotiert wird und die mindestens eine Spruhduse wahrend des Spruhens bezüglich der Langsachse des Körpers so verschoben wird, dass eine spiralförmig aufgebrachte Beschichtung resultiert

Gemass einer vorteilhaften Ausfuhrungsform wird der Korper auf an seiner zylindnschen Oberflache angreifenden Stutzrollen ortsfest gelagert und von mindestens einer von ihnen zur Rotation angetrieben Der Korper wird also an Ort gleichsam auf einem Bett rotiert Bewegt wird nur die mindestens eine Düse, die sehr klein und leicht ist Ein Vorteil dieses Vorgehens besteht ferner dann, dass sich Unregelmassigkeiten oder Fehler in der Beschichtung nicht über einen parallel zur Langsachse laufenden Bereich erstrecken können Sollte die Beschichtung z B durch eine Stutzrolle ausnahmsweise qualitativ beeinträchtigt worden sein, dann ist dies insbesondere bei der Beschichtung von Walzdornen unkritisch, da die Fehlstelle nicht in Längsrichtung verlauft

Vorzugsweise wird der Korper mit im wesentlichen konstanter Drehzahl rotiert und die mindestens eine Spruhduse wahrend des Spruhens mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit verschoben Auf diese Weise kann über die gesamte Beschichtungslange eine gleichmassig dicke Beschichtung aufgebracht werden

Sehr oft ist die aufzubringende Schichtdicke vorgegeben Werden Geschwindigkeit und Drehzahl in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt, dann kann die zu erzeugende Schicht gleichsam in Form mehrerer dünner Schichten aufgebracht werden Werden die Düsen nämlich im Verhältnis zur Drehzahl relativ langsam verschoben, dann wird jeder Oberflachenbereich zwei- oder mehrmals vom selben Spruhstrahl getroffen Es hat sich erwiesen, dass es besser ist, mehrere dünne Schichten als eine dicke aufzubringen Vorzugsweise erzeugen die Spruhdusen einen

Flachstrahl, dessen Breite viel kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Korpers und dessen Lange ein Mehrfaches dessen Breite ist Der Flachstrahl wird parallel zur Langsachse des Korpers gefuhrt Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass sozusagen keine Schmiermittelflussigkeit verloren geht Wahrend früher die Beschichtung von Walzdornen in abgeschlossenen Kammern stattfinden musste, um überschüssige Schmiermittelflussigkeit rezyk eren zu können, ist es bei der Erfindung möglich, Walzdorne gleichsam im offenen Betrieb zu beschichten Ferner lasst sich mit einem Flachstrahl die Regelmassigkeit der aufzubringenden Schicht viel besser erreichen als mit beispielsweise runden Strahlen

Gemass einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform werden mindestens zwei Spruhdusen auf einer gemeinsamen Langsachse im Abstand zueinander synchron verschoben Grossere Beschichtungslangen können auf diese Weise schneller vollendet werden

Das erfindungsgemasse Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung bei der Herstellung von Schmiermittelbeschichtungen auf einem Walzdorn Durchmesser und Lange des Walzdorns sind im Prinzip durch die entsprechenden Parameter der zu erzeugenden nahtlosen Rohre definiert Durchmesser zwischen etwa 0,08 m und 0,8 m sind aber die Regel Die Drehzahl wird vorzugsweise in Abhangigkeit des genannten Durchmessers festgelegt Bei einem Durchmesser von etwa 0,15 m haben sich Drehzahlen in der Grossenordnung von 240 U/min und bei Durchmessern von etwa 0,4 m Drehzahlen in der Umgebung von 60 U/min bewahrt Die Verschiebegeschwindigkeit der Spruhduse ist vorzugsweise kleiner als 0,5 m/s und in der Regel nicht weniger als 5 cm/s Auf der Basis dieser Parameterbereiche können Schmiermittelbeschichtungen zwischen 60 und 100 g m<2> in Vorteilha ter Weise hergestellt werden Andere Beschich CH 687 742 A5 tungsdicken sind durch die genannten Grenzwerte natürlich nicht ausgeschlossen

Zur Erzielung eines sauberen Abschlusses der Beschichtung wird beim Beendigen des Aufspruhens die konstante Geschwindigkeit der mindestens einen Spruhduse erst reduziert, nachdem die mindestens eine Spruhduse resp ihr Spruhstrahl abgestellt worden ist Auf diese Weise wird ein durch das Abbremsen vor der Endposition bedingtes Anwachsen der Schichtdicke vermieden

Werden gemass einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform mehrere Spruhdusen verwendet, dann sind sie, wie bereits erwähnt, bewegungsmassig starr gekoppelt und haben einen gegenseitigen Abstand, der wesentlich, vorzugsweise ein Mehrfaches grosser ist als die Lange des Flachstrahls oder allgemeiner gesagt, als der maximale Durchmesser des (von einer Spruhduse) zu erzeugenden Spruhstrahls

Besonders vorteilhaft sind Spruhdusen, die einen Flachstrahl mit einem möglichst grossen Offnungswinkel von z B etwa 50° erzeugen Die Spruhdusen sind in einer vorgegebenen Hohe über der Lagerungseinnchtung angeordnet, so dass der Abstand zwischen Spruhduse und zu besprühender Oberflache mindestens 30 und höchstens 80 cm betragt Bei anderen Offnungswinkeln sind andere Abstände zu beachten Ist der Abstand zu gering, so wird die Spruhflache zu klein Bei zu grossem Abstand nimmt die Strahlqualltat ab

Gemass einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform werden pro 10 m Beschichtungslange mindestens etwa drei und höchstens etwa fünf insbesondere etwa vier Spruhdusen vorgesehen Je mehr Spruhdusen verwendet werden, desto schneller kann die Beschichtung durchgeführt werden Im Gegenzug steigen aber die Anlage- und Wartungskosten der Beschichtungsanlage

Die Anzahl Spruhdusen pro Beschichtungslange wirkt sich auch auf den erforderlichen Verschiebungsweg der Spruhdusen aus Je mehr Düsen pro Beschichtungslange desto kleiner ist der Verschiebungsweg Die Zufuhr und Verteilung der Flüssigkeit zu den resp auf die verschiedenen Spruhdusen erfolgt in der Regel mittels eines Hochdruckschlauches Dieser Hochdruckschlauch wird mit Vorteil kurz gehalten Bei einer durchschnittlichen Verschiebungslänge von vorzugsweise etwa 2 m genügt ein Hochdruckschlauch einer Lange von etwa 1 ,5 m, was sich als sehr vorteilhaft erwiesen hat Je nachdem wie die Aufhangung des Hochdruckschlauches konzipiert ist, kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Schlauchlange sehr viel grosser als die halbe Verschiebungslange ist

Die Lagerungseinrichtung weist entlang ihrer Langsachse verteilte, paarweise angeordnete Stutzrollen auf, auf welchen der zylindrische Korper rotierbar gelagert werden kann Mindestens ein Teil der Stutzrollen ist mit einem Antrieb zum Erzeugen der Rotationsbewegung versehen Zur Verπngerung der Auflageflache wahrend des Aufspruhens der Beschichtung kann mindestens ein Teil der Stutzrollen zuruckziehbar ausgebildet sein Dies ist z B dann angezeigt, wenn die Lagerungseinπchtung nicht nur zum Aufbringen der Beschichtung, sondern auch für andere Zwecke, z B zum Kuhlen des Korpers verwendet wird

Eine Anlage zur Herstellung nahtloser Rohre umfasst eine Walzeinrichtung zum Walzen von Luppen zu Rohren unter Verwendung mindestens eines Walzdorns, mindestens eine Kuhleinrichtung zum Abkühlen des mindestens einen Walzdorns und mindestens eine Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung zum Aufbringen einer SchmiermittelbeSchichtung auf den mindestens einen Walzdorn Gemass der Erfindung zeichnet sich eine solche Anlage durch die Verwendung einer oben charakterisierten, erfindungsgemassen Beschichtungsvornchtung aus Die Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung ist z B seitlich neben der Walzeinrichtung angeordnet, derart, dass der Walzdorn nach dem Walzen quer zu seiner Langsachse von der Walzenrichtung zur Kühl- bez Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung zu transportieren ist Die Lagerungseinrichtung bildet vorzugsweise sowohl einen Teil der Kühl- als auch der Schmiermittelbeschichtungsvornchtung

Aus der Gesamtheit der Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich weitere vorteilhafte Ausfuhrungsformen der Erfindung

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen und im Zusammenhang mit den Zeichnungen naher erläutert werden Es zeigen

Fig 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemassen Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung in der Seitenansicht,

Fig 2 eine schematische Darstellung der in Fig 1 gezeigten Vorrichtung von vorne,

Fig 3a, b eine schematische Darstellung des Beschichtungsvorganges, Fig 4a, b eine schematische Darstellung der Bemessungsgrundlage für eine Vorrichtung mit vier Spruhdusen pro 10 m Beschichtungslange,

Fig 5 eine grafische Darstellung der Betriebsparameter einer Anlage mit vier Spruhdusen pro 10 m Beschichtungslange, wobei die Dusenoffnung 79/ 100 mm betragt,

Fig 6 eine grafische Darstellung der Betriebsparameter einer Anlage mit vier Spruhdusen pro 10 m Beschichtungslange, wobei die Dusenoffnung 66/100 mm betragt,

Fig 7 eine grafische Darstellung der Betriebsparameter einer Anlage mit fünf Spruhdusen pro 10 m Beschichtungslange, wobei die Dusenoffnung 79/ 100 mm betragt, Fig 8 eine grafische Darstellung der Betriebsparameter einer Anlage mit fünf Spruhdusen pro 10 m Beschichtungslange, wobei die Dusenoffnung 66/ 100 mm betragt

Grundsätzlich sind in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen CH 687 742 A5

Wege zur Ausfuhrung der Erfindung

Fig 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemassen Schmiermittelbeschichtungsvornchtung Ein Walzdorn 1a liegt auf einer Anzahl von paarweise angeordneten Stutzrollen 2 1 , , 2 6 auf Der Walzdorn hat z B eine Lange L2 von 18 m Die Stutzrollen sind Teil einer Lagerungseinrichtung Sie sind entlang der Langsachse der Lagerungseinrichtung verteilt und haben typischerweise einen gegenseitigen Abstand von jeweils 2-3 m Mindestens ein Teil von ihnen z B jeweils eine pro Rollenpaar - verfugt über eine Antriebseinheit Eine Antπebssteuerung 3 überwacht und regelt die Antriebseinheiten Sie gibt damit die für die Beschichtung relevante Drehzahl des Walzdorns 1a vor Gemass einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform sind gewisse Stutzrollen, z B die in Fig 1 mit den Bezugszeichen 2 2 und 2 4 versehenen, zuruckziehbar ausgebildet D h in der vorgeschobenen Position helfen sie mit, den Walzdom 1 a zu stutzen resp zu rotieren In der zurückgezogenen Position dagegen nehmen sie diese Funktion nicht wahr Sie haben dann keinen Kontakt mit der zylindrischen Oberflache des Walzdorns und können damit auch nicht die Schmiermittelbeschichtung beeinträchtigen

Fig 2 zeigt dieselbe Vorrichtung in Richtung der Langsachse betrachtet Die beiden Stutzrollen 2 1 a und 2 1b bieten als Paar eine stabile Lagerung für Walzdorne unterschiedlicher Durchmesser In den Fig 1 und 2 ist neben dem grossen Walzdorn 1a auch ein kleiner 1b gezeichnet Vertikal über der Lagerungseinrichtung, d h vorzugsweise über der Langsachse des auf der Lagerungseinrichtung befindlichen Walzdorns 1a resp 1b befinden sich auf vorgegebener Hohe mehrere Spruhdusen 4 1 , 4 4 Sie sind z B in einer Führungsschiene 5 verschiebbar gelagert und werden z B mittels eines Seilzugmechanismus synchron und in gleichem Masse verschoben Der Seilzugmechanismus umfasst beispielsweise ein Seil 6 und zwei Umlenkrollen 7 1 , 7 2 Ferner sind eine Antπebseinnchtung (in Fig 1 nicht dargestellt), eine Antnebssteuerung 8, sowie nicht dargestellte Endschalter, Positionsgeber und/oder Sensoren vorgesehen

Die Spruhdusen 4 1 , , 4 sind so ausgerichtet, dass sie mit ihren Strahlachsen 10 1, 104 auf die Langsachse des zu beschichtenden Walzdorns 1a, 1 b zeigen Die Düsen sind gemass einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Erzeugung eines Flachstrahls 9 1 , , 94 ausgebildet Einem Flachstrahl kann eine Hauptachse (Lange) und eine Querachse (Breite) zugeordnet werden Die Spruhdusen 4 1 , , 44 sind so ausgerichtet, dass die Hauptachsen der zu erzeugenden Strahlen im wesentlichen parallel zur Langsachse des zu beschichtenden Walzdoms 1a, 1b liegen

Eine charakteristische Grosse eines Flachstrahls ist sein Offnungswinkel in Richtung der Hauptachse Dieser betragt gemass der Erfindung typischerweise etwa 50° Die Breite des Strahls betragt in einem Abstand von 80 cm nur gerade etwa 8 cm Die Strahlflache hat damit die Form eines schmalen Streifens, dessen geometrische Abmessungen in wesentlichen proportional zum Abstand von der Dusenoffnung sind Solche Düsen werden mit einem Arbeitsdruck von mindestens 40 bar vorzugsweise etwa 60 bar betrieben Düsen der oben spezifizierten Art sind an sich bekannt Es wird auf die eingangs zitierten Schriften DE-PS 2 724 931 und EP-PS 131 120 verwiesen Selbstverständlich können auch Flachstrahldusen mit kleineren Strahloffnungswinkeln verwendet werden Relevant ist im Endeffekt nur der Strahlquerschnitt auf der zu beschichtenden Oberflache, d h auf dem Walzdorn 1 a, 1 b Es ist klar, dass bei grosserem Offnungswinkel der Abstand zwischen der Spruhduse und der zu beschichtenden Oberflaehe bei gegebener wirksamer Strahlquerschnittsflache kleiner sein kann Es kann u U auch Vorteile haben, wenn aus grossem Abstand mit kleinerem Offnungswinkel aufgesprüht werden kann Vor- und Nachteile sind im Einzelfall gegeneinander abzuwagen

Das Prinzip des erfindungsgemassen Verfahrens soll anhand der Fig 3a, b erläutert werden Fig 3a zeigt den Walzdom 1a und die Spruhduse 4 1 von der Seite, wahrend Fig 3b dasselbe von oben (d h aus dem Blickwinkel der Spruhduse) darstellt Der Walzdorn 1a wird gemass einer vorteilhaften Ausfuhrungsform mit konstanter Drehzahl rotiert Die Düse 4 1 wird (zusammen mit weiteren, starr verbundenen Spruhdusen) vorzugsweise im wesent chen mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der Langsachse des Walzdorns 1a resp der Lagerungseinrichtung bewegt Zu Beginn des Aufspruhvorgangs nimmt sie die Position A ein Wahrend einer Umdrehung des Walzdorns 1a wird sie zur Position B und spater zur Position C usw bewegt

Fig 3b zeigt den Querschnitt des Flachstrahls 9 1 auf der Oberflache des Walzdorns 1a aus dem Blickwinkel der Spruhduse Wie der Figur zu entnehmen ist, ist die Breite der Spruhstrahlflache 11 viel kleiner als der Durchmesser des Walzdorns 1a Im vorliegenden Beispiel ist zudem die Verschiebegeschwindigkeit so gewählt, dass die Wegstrecke, die die Düse 4 1 innerhalb einer Umdrehung des Walzdorns 1a (d h von der Position A zur Position B) zurücklegt, wesentlich kleiner ist als die Lange der Spruhstrahlflache 11 Dies hat zur Folge, dass das spiralförmig aufgesprühte Beschichtungsband 13 zu einem grossen Teil sich selbst überdeckt Jeder Oberflächenbereich wird daher mehrfach abgedeckt, d h mit mehreren Schichten bedeckt In Fig 3a ist dies schematisch angedeutet Der besonders hervorgehobene Oberflächenbereich 12 wird vom Spruhstrahl sowohl aus der Position A als auch aus den Positionen B und C abgedeckt Dies bringt einen grossen Vorteil mit sich Anstatt mit einem Durchgang schon die volle Schichtdicke aufzusprühen, können in mehreren Durchgangen kleinere Schichtdicken aufgebracht werden, die im Endergebnis die gewünschte Schichtdicke, aber mit hoherer Qualität ergeben Wenn z B die Verschiebegeschwindigkeit bezüglich der Drehzahl so gewählt ist, dass jeder Oberflächenbereich des Walzdorns 1a dreimal uberstnehen wird, dann kann die Aufspruhrate so festgelegt werden, dass mit einer Umdrehung ein Drittel der geforderten Schichtdicke aufge bracht wird Da die Aufspruhraten ohnehin verhaltnismassig klein sind, vermag das Schmiermittel innerhalb einer Umdrehung bereits zumindest teilweise, wenn nicht ganz anzutrocknen

Um eine möglichst gleichmassige Beschichtung zu erzielen, empfiehlt es sich, Drehzahl und Verschiebegeschwindigkeit so aufeinander abzustimmen, dass alle Oberflachenbereiche gleich oft überstrichen werden Wie aus Fig 3a zu entnehmen ist, wird dieses Erfordernis nicht in jedem Fall erfüllt

Werden die Spruhdusen von Anfang an mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, dann entsteht zu Beginn der Beschichtung eine Ubergangsschicht mit reduzierter Schichtdicke Um den unbeschichteten oder schwach beschichteten Teil möglichst klein zu harten, ist es von Vorteil, wenn Drehzahl und Verschiebegeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt sind, dass die resultierende Beschichtungsspirale eine verhaltnismassig geringe Steigung aufweist

Im folgenden sollen konkrete Ausfuhrungsbeispiele diskutiert werden, die die geeignete Wahl geometrischer und verfahrenstechnischer Parameter illustrieren sollen

Es wird davon ausgegangen, dass ein Walzdorn einer Gesamtlange L2 von z B 18 m auf einer Lange L1 von 10 m (Beschichtungslange) mit einem Schmiermittel zu beschichten ist Als Schmiermittel eignet sich beispielsweise ein Hochtemperaturschmiermittel wie es in der DE-PS 2 450 716 beschrieben ist Dieses wird z B gemass dem in der EP-PS 218 989 beschriebenen Verfahren dispergiert Die resultierende Suspension, die einen Feststoffanteil von typischerweise 30% aufweist, wird mittels Flachstrahldusen, deren Offnungswinkel vorzugsweise etwa 50° ist, auf den Walzdorn aufgesprüht

Die Vorrichtung soll gemass einer vorteilhaften Ausfuhrungsform zur Beschichtung von Walzdornen unterschiedlicher Durchmesser geeignet sein Der minimale Durchmesser dmm soll etwa 150 mm und der maximale dmax etwa 400 mm betragen Die Spruhdusen 4 1 , , 4 4 sind so hoch über der Lagerungseinπchtung angeordnet, dass der Abstand D1 zwischen Spruhdusen und Oberflache im Fall des kleinsten Walzdorns 1b (Fig 4a) etwa 70 cm und im Fall des grossten Walzdorns 1a (Fig 4b der entsprechende Abstand D2) etwa 45 cm betragt

Gemass einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform werden pro 10 m Beschichtungslange vier Flachstrahldusen (Offnungswinkel vorzugsweise ca 50°) eingesetzt

Die Spruhdusen 4 1 , , 44 haben einen gegenseitigen Abstand D3 von etwa 2,5 m Wahrend des Sprühvorgangs werden die Düsen aus der Position A in die Position E gefahren Der dabei zurückgelegte Weg X1 hangt vom Abstand D1 und damit vom Durchmesser des zu beschichtenden Walzdorns 1a resp 1 b ab Wenn der Abstand D1 gross ist (Fig 4a), dann ist die Lange der Spruhstrahlflache 11 (Fig 3) auch grosser als im Fall, wo der genannte Abstand D2 klein ist (Fig 4b) In Fig 4a betragt der Weg X1 ca 1 ,9 m und in Fig 4b ca 2,15 m

Es leuchtet ein, dass auch die Anfangs- und

Endpositionen A resp E auf den Abstand D1 resp D2 abzustimmen sind Wenn mit derselben Schmiermittelbeschichtungsvornchtung Walzdorne unterschiedlicher Durchmesser präzise beschichtet werden können sollen, dann ist es unumgänglich, Mittel zum Anpassen und Überwachen von Anfangs- und Endposition A resp E vorzusehen Sie können z B durch Endschalter, Schrittmotoren und Prozessorsteuerung verkörpert sein Anhand der Fig 5 bis 8 soll erläutert werden, wie die Drehzahl des Walzdorns und die Verschiebegeschwindigkeit der Spruhdusen in Abhängigkeit vom Durchmesser des Walzdorns und der aufzubringenden Schichtdicke mit Vorteil zu bemessen sind Auf der Abszisse ist der Durchmesser d des Walzdorns in mm angegeben Auf der Ordinate ist die Geschwindigkeit v der Spruhdusen in m/s aufgetragen Sch esslich ist auch noch die Drehzahl w in U/min für die verschiedenen Walzdorndurchmesser angegeben Es sind jeweils drei Kurven eingezeichnet, die zu unterschiedlichen Schichtdicken fuhren Beim Schmiermittel handelt es sich wie bereits erwähnt um eine Suspension mit etwa 30%ιgem Feststoffanteil (im wesentlichen Graphit) Die Düsen werden in den Beispielen der Fig 5-8 stets mit einem Druck von etwa 60 bar betrieben Die drei angegebenen Schichtdicken sind 60 g/m<2>, 80 g/m<2> und 100 g/m<2> Die Drehzahl des Walzdorns nimmt ab mit zunehmendem Durchmesser Es wird vorgeschlagen, einen Walzdorn von 150 mm Durchmesser mit etwa 240 U/min rotieren zu lassen Ein Walzdorn mit 400 mm Durchmesser wird andererseits mit etwa 60 U/min rotiert Bei anderen Durchmessern wird die Drehzahl auf der Basis der genannten Eckwerte im Sinn einer linearen Abhängigkeit gewählt Dieses Prinzip gilt für alle in den Fig 5 bis 8 dargestellten Beispiele

Fig 5 zeigt, wie Verschiebegeschwindigkeit v und Durchmesser d aufeinander abzustimmen sind, wenn auf 10 m Beschichtungslange vier Düsen mit einer Dusenoffnung von 79/100 (Arbeitsdruck 60 bar) vorgesehen sind Der Zusammenhang zwischen Verschiebegeschwindigkeit v und Durchmesser d des Walzdorns soll linear sein Die Kurven werden also durch die Angabe von zwei Eckwerten eindeutig definiert

Zur Erzeugung einer Schichtdicke von 100 g/m<2> wird ein Dorn mit einem Durchmesser von 400 mm von den Spruhdusen mit einer Geschwindigkeit v von etwa 12 cm/s (in axialer Richtung) überstrichen Zur Erzeugung derselben Schichtdicke bei einem Walzdorn mit 150 mm Durchmesser werden die Düsen mit etwas weniger als 30 cm/s d h etwa 29 cm/s verschoben Werden bei derselben Anordnung die Düsen mit gut 15 cm/s verschoben, dann wird ein Walzdorn mit einem Durchmesser von 400 mm mit einer 80 g m -Beschιchtung versehen Dieselbe Beschichtungsdicke lasst sich bei einem Walzdorndurchmesser von 150 mm mit etwa 36 cm s Verschiebegeschwindigkeit erzielen

60 g/m<2> lassen sich bei einem 400 mm-Walzdorn mit etwas mehr als 20 cm s Verschiebegeschwindigkeit erzielen Bei einem 150 mm-Walzdorn konnen die Düsen mit etwa 48 cm/s verschoben wer

Claims (1)

1. den Im letztgenannten Fall ist also der 150 mmWalzdorn in etwa 4 s über 10 m hinweg ( total vier Düsen) beschichtet Fig 6 zeigt die Verhältnisse bei einem kleineren Dusendurchmesser von 66/100 mm Zur Erzeugung von 100 g m<2> Schichtdicke dürfen die Spruhdusen bei einem 400 mm-Walzdorn gerade nur mit etwas weniger als 10 cm/s d h mit etwa 9 cm/s vorwärts bewegt werden Bei einem Walzdorn von 150 mm kann bereits mit über 20 cm/s, d h gut doppelt so schnell, gearbeitet werden Um auf dem 400 mmWalzdorn eine 80 g/m<2>-Beschιchtung zu erzeugen, wird die Verschiebegeschwindigkeit um ca 20% angehoben gegenüber den erstgenannten ca 9 cm/s Beim 150 mm-Walzdom werden die Düsen mit gut 25 cm/s gefahren 60 g/m<2> werden mit einer Verschiebegeschwindigkeit von ca 15 cm/s beim 400 mm-Walzdorn erzeugt Schhess ch wird diese Beschichtung bei einem 150 mm-Walzdorn mit ca 34 cm/s erzeugt Fig 7 und 8 zeigen entsprechende Kurven für fünf Spruhdusen pro 10 m Beschichtungslange Die in Fig 4 gezeigten geometπschen Grossen müssen entsprechend angepasst werden Der gegenseitige Abstand der Düsen betragt dann nur noch etwa 2 m Bei einem Abstand Duse/Walzdorn von etwa 0,7 m (150 mm Walzdorn) brauchen die Düsen nur noch über eine Strecke von 1 ,4 m verschoben zu werden Bei einem 400 mm-Walzdorn und einem Abstand Spruhduse Walzdom von 0,45 m betragt die Verschiebedistanz ca 1,65 m Wie aus Fig 7 zu entnehmen ist, wird bei einem 400 mm-Walzdom mit fünf Düsen von je 79/100 mm Dusenoffnung mit etwa 12 cm/s eine 100 g/m<2>Schmiermittelschicht, mit ca 15 cm/s eine 80 g/m<2>Schicht und mit etwa 20 cm/s eine 60 g/m<2>-Schιcht aufgebracht Die durch den 150 mm-Dorn vorgegebenen Eckwerte sind ca 27 cm/s für 100 g/m<2>, ca 34 cm/s für 80 g/m<2> und etwas weniger als 45 cm/s für 60 g/m<2> Fig 8 zeigt schhesshch die Verhaltnisse für die kleinere Düse mit einer Öffnung von 66/100 Für den 400 mm-Walzdorn gilt hier bei 8 cm/s ca 100 g/m<2>, bei etwas mehr als 10 cm/s 80 g/m<2> und bei ca 14 cm/s 60 g/m<2> Beim 150 mm-Walzdorn lassen sich 100 g m<2> mit ca 18 cm/s, 80 g/m<2> mit ca 23 cm s und 60 g m<2> mit ca 31 cm/s erzielen Anhand der in den Fig 5 bis 8 gezeigten Beispiele kann der Fachmann ohne weiteres Verschiebegeschwindigkeit der Spruhdusen und Drehzahl des Walzdorns auf Walzdorndurchmesser, Anzahl Düsen und Abmessungen des Spruhstrahls abstimmen Es wird ausdrücklich festgehalten, dass es sich bei den genannten Zahlenwerten und Abhängigkeiten um vorteilhafte Beispiele und nicht um für die Erfindung unerlass che Merkmale handelt Die Erfindung eignet sich insbesondere, wenn auch nicht ausschhess ch, zur Verwendung bei kleinen anwendernahen Walzanlagen Bei einer solchen ist seitlich neben einer Walzeinnchtung mindestens eine erfindungsgemasse Lagerungseinπchtung vorgesehen Beide Einrichtungen sind parallel nebeneinander angeordnet, so dass der Walzdorn senkrecht zu seiner Langsachse von der einen Einrichtung zur anderen transportiert werden kann (kick out) Da der Walzdorn sich wahrend des Walzens stark erwärmt, muss er zunächst abgekühlt werden Dies wird gemass der Erfindung mit einer Wasserspruhanlage erzielt Wahrend des Kuhlvorgangs werden alle Stutzrollen eingesetzt zur Sicherung einer gleichmassigen optimalen Lagerung des heissen und daher biegeempfmdlichen Walzdorns Diese Art der Abkühlung ist viel effizienter als das Eintauchen des Walzdorns in ein Bad Wenn der Walzdorn etwa auf 80 bis 100° abgekühlt ist, dann wird mit dem Aufbnngen der Schmiermittelbeschichtung begonnen Die Düsen werden vorzugsweise computergesteuert in die Anfangsposition A1 (Fig 4) gefahren Der Walzdom wird mit der gewünschten Drehzahl rotiert Gewünschtenfalls werden ruckziehbare Stutzrollen zurückgezogen Wenn die Ventile der Spruhdusen geöffnet werden, wird die Schmiermitteldispersion als Flachstrahl aufgetragen Gleichzeitig mit dem Öffnen der Ventile werden die Spruhdusen mit Hilfe der Antnebssteuerung 8 (Fig 1 ) in Bewegung gesetzt Sobald die Endposition E1 erreicht ist, werden die Ventile geschlössen, d h die Sprühstrahlen abgestellt Gemass einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird die Bewegung der Spruhdusen erst danach abgebremst Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der letzte Teil des Walzdorns eine erhöhte Schichtdicke aufweist Die Spruhdusen können nun wieder in die Ausgangsposition zurückgefahren werden Der Walzdorn ist wieder einsatzbereit Die Erfindung beschrankt sich nicht auf das Aufbringen von Schmiermittelbeschichtungen auf Walzdorne Sie kann z B auch zum Aufbringen einer Schutz- oder Lackschicht auf eine Welle oder einen anderen Korper mit zumindest teilweise zylindrischer Oberflache gebraucht werden Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass durch die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf einen Korper mit zylindrischer Oberflache geschaffen worden ist, welches sich mit verhaltnismassig geringem Aufwand implementieren lasst, welches flexibel einsetzbar ist und kurze Durchlaufszeiten ermöglicht Patentansprüche 1 Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf einen Korper (1a, 1b) mit einer zylindrischen Oberflache, durch Aufsprühen einer Flüssigkeit mit Hilfe mindestens einer Spruhduse (4 1 , , 4 4) dadurch gekennzeichnet, dass der Korper (1a, 1b) um seine Langsachse rotiert wird und die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 44) während des Spruhens bezüglich der Langsachse des Korpers (1a, 1b) so verschoben wird, dass eine spiralförmig aufgebrachte Beschichtung resultiert. 2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Korper (1a, 1b) auf an seiner zylindrischen Oberflache angreifenden Stutzrollen (2 1 , ., 2,6) einer Lagerungseinrichtung ortsfest gelagert und von mindestens einer von ihnen zur Rotation angetrieben wird 3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korper (1a, 1 b) mit im wesentlichen konstanter Drehzahl (w) rotiert und die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 4 4) mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit (v) verschoben wird 4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit als Flachstrahl (9 1 , 9 4) aufgesprüht wird, dessen Breite viel kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Korpers (1 a, 1 b) und dessen Lange ein Mehrfaches dessen Breite ist, und dass der Flachstrahl (9 1 , 9 4) parallel zur Langsachse des Korpers (1a, 1 b) gefuhrt wird 5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spruhdusen (4 1 , , 4 4) auf einer gemeinsamen Langsachse im Abstand zueinander synchron verschoben werden 6 Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beendigen des Aufspruhens die konstante Geschwindigkeit der mindestens einen Spruhduse (4 1 , , 44) erst reduziert wird, nachdem die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 4 4) abgestellt worden ist 7 Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Aufbringen einer Schmiermittelbeschichtung auf einen Walzdorn (1a, 1b) 8 Anwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzdorn (1a, 1b) einen Durchmesser zwischen 0,15 m und 0,4 m hat, dass er in Abhängigkeit seines Durchmessers mit 240 U/ mm bis 60 U/min rotiert wird und dass die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 4 4) mit weniger als 0,5 m/s und vorzugsweise mehr als 0,05 m/s verschoben wird 9 Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Lagerungseinπchtung (2 1 , , 2,6) zum ortsfesten rotierbaren Lagern des Korpers (1 a, 1b) mit zylindrischer Oberflache und mindestens eine, in Richtung der Langsachse der Lagerungseinrichtung (2 1 , , 2 6) verschiebbare Spruhduse (4 1 , , 4 4) 10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei bewegungsmassig starr gekoppelte Spruhdusen (4 1 , , 4 4) vorgesehen sind, deren gegenseitiger Abstand (D3) grosser, insbesondere ein Mehrfaches grosser als der maximale Durchmesser des zu erzeugenden Spruhstrahls (9 1 , , 9 4) ist 11 Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 4 4) zur Erzeugung eines Flachstrahls (9 1 , , 9 4) ausgebildet ist, dessen Hauptachse im wesentlichen parallel zur Langsachse der Lagerungseinrichtung (2 1 , , 2 6) liegt und dessen Breite viel kleiner als der Durchmesser (dmin) des kleinsten zu beschichtenden Korpers (1 b) ist 12 Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 4 4) so ausgebildet ist, dass der Flachstrahl (9 1 , , 9 4) in Richtung der Hauptachse einen Offnungswinkel von etwa 50° aufweist und dass die mindestens eine Spruhduse (4 1 , , 4 4) in einer vorgegebenen Hohe über der Lagerungseinπchtung (2 1 , , 2 6) angeordnet ist, so dass der Abstand zwischen der mindestens einen Spruhduse (4 1 , , 4 4) und der zu besprühenden Oberflache mindestens 30 cm und höchstens 80 cm betragt 13 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass pro 10 m Beschichtungslange (L1 ) mindestens etwa drei und höchstens etwa fünf, insbesondere etwa vier Spruhdusen (4 1 , , 4 4) vorgesehen sind 14 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung (2 1 , , 2 6) entlang der Langsachse verteilte, paarweise angeordnete Stutzrollen (2 1a, 2 1b) aufweist, auf welchen der Korper (1a, 1b), insbesondere der Walzdorn rotierbar gelagert werden kann, und dass der Korper (1a, 1 b), insbesondere Walzdorn mittels zumindest einem Teil der Stutzrollen (2 1 , , 2 6) antreibbar ist 15 Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Stutzrollen (2 2, 2 4) zuruckziehbar ausgebildet ist zur Verringerung der Auflageflache wahrend des Aufspruhens der Beschichtung 16 Anlage zur Herstellung nahtloser Rohre, umfassend eine Walzemπchtung zum Walzen von Luppen zu Rohren unter Verwendung mindestens eines Walzdorns (1a), mindestens eine Kuhleinrichtung zum Abkühlen des mindestens einen Walzdorns (1 a) und mindestens eine Schmiermittelbeschichtungsvornchtung zum Aufbringen einer Schmiermittelbeschichtung auf den mindestens einen Walzdorn (1a), gemass Anspruch 9 17 Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung sowohl Teil der Kuhlemπchtung als auch der Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung ist 18 Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung seitlich neben der Walzemnchtung angeordnet ist, derart, dass der Walzdorn (1a) nach dem Walzen des Rohres quer zu seiner Langsachse von der Walzeinrichtung zur Kühl- bez Schmiermittelbeschichtungsvorπchtung zu transportieren ist