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Verfahren zum Härten von Blasversatzrohren Die Erfindung bezieht sich
auf Blasversatzrohre für unterirdische Grubenbetriebe oder andere Anwendungsfälle,
bei denen ein Schüttgut pneumatisch oder hydraulisch gefördert wird.
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Da die Blasversatzrohre u. dgl. einem erheblichen Verschleiß durch
das an der Rohrwandung entlang gleitende Fördergut unterworfen sind, ist es allgemein
üblich, die dem Verschleiß ausgesetzte Rohrwandung zu härten. Besonders bewährt
haben sich Versatzrohre, die aus Doppellagenmaterial bestehen, dessen innere Schicht
aus einem härtbaren Stahl besteht und dessen Außenschicht, die mit der Innenschicht
verschweißt ist, aus einem nicht härtenden Eisen besteht. Der Vorteil derartiger
Versatzrohre liegt darin, daß man die dem Verschleiß unterworfene Innenseite auf
eine sehr hohe Härte bringen kann, so daß solche Rohre eine vergleichsweise hohe
Lebensdauer haben.
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Die Verwendung von Zweilagenmaterial für die Herstellung von Blasversatzrohren
bedingt jedoch einen nicht unerheblichen Material- und Werkstattaufwand. Für gewisse
Verwendungszwecke ist es deshalb erwünscht, ein Versatzrohr zur Verfügung zu haben,
das aus relativ wohlfeilem Einlagenmaterial besteht. An Versuchen, derartige einschichtige
gehärtete Stahlrohre herzustellen, hat es nicht gefehlt. Es hat sich dabei herausgestellt,
daß eine durchgehende Härtung des einschichtigen Stahlrohres unzweckmäßig ist, weil
dabei der Rohrkörper zu wenig widerstandsfähig gegen die ziemlich hohen Beanspruchungen
durch Stoß und Schlag ist, denen das Versatzrohr im Untertagebetrieb erfahrungsgemäß
ausgesetzt ist. Man hat deshalb die Härte der Rohrwand außen z. B. durch nachträgliches
Anlassen, wieder vermindert, wobei der Rohrkörper im Querschnitt nahe der inneren
Wandung eine martensitische Zone etwa 200 bis 230 kg/mm2 Festigkeit behält, die
nach außen, in. ein sorbitisches oder troostisches übergangsgefüge mit einer Festigkeit
von 120 bis 140 kg/mm2 übergeht. Jedoch wurde festgestellt, daß auch derartige Rohre,
obgleich ihre Wandung gegen. Verschleiß durch das Fördergut sich ziemlich günstig
verhält, den vorkommenden Beanspruchungen durch Stoß oder Schlag nicht ausreichend
gewachsen sind.
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Daraufhin, ist vorgeschlagen worden, den aus einschichtigem hartbarem
Stahl bestehenden Rohrkörper so zu härten, daß in dem Rohr über die Ausdehnung seiner
Länge und seinem Umfang verteilte, durchsehende Abschnitte von gehärtetem und ungehärtetem
Stahl entstehen. Wenn dabei die ungehärteten Ab-;chnitte klein gegenüber den gehärteten
Abschnitten tusgebildet werden., erhält man ein Rohr, das einen 'ür manche Anwendungszwecke
ausreichenden Vercchleißwiderstand besitzt. Die Widerstandsfähigkeit solcher Rohre
gegen Schlag und Stoß läßt allerdings an sich noch zu wünschen übrig. Auch ist die
Fertigung derartiger zonen- oder feldergehärteter Rohre ziemlich schwierig. Es mußte
bisher bei derartiger Rohren das Material nach der Härtung mehr oder weniger angelassen
werden., um einen gegen Stoß und Schlag genügend stabilen Rohrkörper zu erhalten,
wodurch natürlich die Verschleißfestigkeit wieder herabgesetzt wird.
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Die, Erfindung folgt demgegenüber dem Leitgedanken, ein aus einschichtigem
härtbarem Stahlmaterial bestehendes Blasversatzrohr zu entwickeln, welches auf der
Innenseite durchgehend eine gehärtete martensitische Schicht aufweist, auf der Außenseite
des Rohres hingegen eine durchgehende perlitische zähe Schicht.
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Das den. Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren, zur Herstellung
derartiger Rohre besteht in folgenden Maßnahmen: Der ungehärtete Rohrkörper wird
in fortlaufender Bewegung zunächst an einer vorzugsweise von außen wirkenden Heizeinrichtung,
etwa einem ringförmigen Gassauerstoffbrenner, entlang geführt, in dessen Bereich
der Rohrkörper auf eine Temperatur nahe unterhalb der Härtetemperatur des Werkstoffes
gebracht wird. Nachdem im Querschnitt des Rohrkörpers der Temperaturausgleich erreicht
ist, wird das Rohr an einer in seiner Höhlung angeordneten Heizeinrichtung, beispielsweise
ebenfalls einem Gassauerstoffbrenner, entlang geführt, in dessen Bereich das Rohr
von innen heraus auf Härtetemperatur unter hohem Wärmeeinfall erhitzt wird, wobei
gleichzeitig das Rohr von außen einer solchen Kühlung, etwa durch Aufblasen vom,
Luft, unterworfen wird, daß die Außenschicht des Rohres unter Härtetemperatur
bleibt:
Unmittelbar anschließend an diese Erhitzung des Rohres auf Härtetemperatur kommt
das Rohr in den Bereich einer stark wirkenden, in der Höhlung des Rohres angeordneten
Kühleinrichtung, etwa einer Wasserbrause, durch welche das Material abgeschreckt
und gehärtet wird.
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Vorzugsweise werden bei dem Gegenstand der Erfindung während der Erhitzung
des Rohres auf Härtetemperatur von außen in beschränkten Sektoren des Rohrumfanges
stärker wirkende Kühleinrichtungen, etwa kleine Wasserbrausen, zur Einwirkung gebracht,
in deren Bereich die äußeren Schichten. des Rohrkörpers etwas tiefer als im Bereich
der Luftkühlung auf Temperaturen unterhalb der Härte` temperatur gehalten werden.
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Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Blasversatzrohr
od. dgl. zeichnet sieh durch eine hohe Verschleißfestigkeit und zugleich eine hohe
Widerstandfähigkeit gegen. Beanspruchungen durch Schlag und Stoß aus. Dadurch, daß
der ganze Rohrkörper vor der Erhitzung auf Härtetemperatur von innen auf eine nahe
unterhalb der Härtetemperatur liegende Temperatur vorgeheizt wird, gelingt es, die
Tiefe der auf Härtetemperatur gebrachten inneren Schicht bedeutend zu steigern,
auch wenn gleichzeitig das Rohr von außen so gekühlt wird, daß die Außenschicht
unterhalb der Härtetemperatur bleibt.
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Die auf diese Weise erzeugte vergleichsweise tief gehärtete Schicht
an der Innenseite der Rohre gibt dem Rohr eine hohe Lebensdauer gegenüber denn Verschleiß
durch das Fördergut.
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Außen wird der Rohrkörper durch die perlitische zähe Schicht, die
sich über den ganzen, Rohrumfang erstreckt, in vorteilhafter Weise gegen Schlag
und Stoß geschützt, insbesondere gegen Kerbwirkung.
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Dabei erzielt man durch die zusätzlichen: stärker wirkenden Kühleinrichtungen
oder kleinen Brausen, die von außen. während der Erhitzung auf Härtetemperaturen
auf den Rohrkörper einwirken, die Bildung von perlitischen, ' d. h. zähen: Streifen,
oder Rippen in dem Rohrkörper, die dessen Widerstandsfähigkeit gegen Schlag- und
Stoßbeanspruchungen so erhöhen, daß das erfindungsgemäße Rohr in dieser Beziehung
nahezu die gleichen, günstigen Eigenschaften aufweist wie das eingangs erwähnte
Zweilagenversatzrohr. Daß dabei im Bereich der stärkeren, von außen wirkenden Kühleinrichtung
die martensitische Schicht nicht ganz so tief reicht wie in den dazwischen liegenden
Sektoren, ist auf die Verschleißfestigkeit der Rohre praktisch ohne Einfluß, weil
die härteren Schichten in einem gewissen. Ausmaß auch dazwischen liegende weichere
Schichten gegen, Verschleiß zu schützen vermögen. Dies ist insbesondere der Fall,
wenn, die stärker wirkende Kühleinrichtung nicht auf einer Mantellinie des Rohres
parallel zur Rohrlängsachse auf das Rohr einwirkt, sondern, auf einer Schraubenlinie
um das Rohr läuft oder einen wellen- oder zickzackförmigen Verlauf auf dem Rohr
ergibt. Ein solcher Verlauf läßt sich erzielen, wenn zusätzlich zu der Rohrbewegung
in Richtung seiner Längsachse entweder das Rohr oder die von außen wirkende Kühleinrichtung
eine gleichmäßige Drehbewegung bzw. ' eine gesteuerte Drehschwingung um die Rohrlängsachse
ausführt.
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Das erfindungsgemäße Rohr wird vorteilhaft mit einer Gesamtwandstürke
von 8 mm ausgeführt. Man erreicht durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Härtetiefe
an der Innenseite der Rohre auf etwa 4 bis 5 mm, wobei das Rohr außen eine perlitische
Schicht von etwa 1 bis 2 mm aufweist, die sich im Bereich der erwähnten zäh bleibenden
Streifen oder Rippen auf etwa 3 bis 4 mm erstreckt.
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Bei einem Blasversatzrohr von 150 mm 1. W. und i einer Wandstärke
von etwa 7,5 mm werden z. B. vier bis fünf zäh bleibende Streifen in symmetrischer
Verteilung von je etwa 20 bis 30 mm Breite vorgesehen. Diese Streifen laufen bei
einer Rohrlänge von 3 m z. B. zwei- bis dreimal um den Rohrumfang.
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Die innere martensitische Schicht des Rohres wird auf etwa 200 bis
230 kg/mm-2 gehärtet. Das sich daran verlaufende anschließende sorbitische
oder
troostitische Übergangsgefüge weist eine mittlere Festigkeit von 120
bis 140 kg/mm2 auf, während die perlitische Außenhaut durchgehend eine Festigkeit
von 50 bis 60 kg/mm2 besitzt.
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Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung ist
einfach und betriebssicher. Sie besteht im wesentlichen aus einer Bewegungseinrichtung
für die senkrechte und gegebenenfalls zusätzliche drehende Bewegung des zu härtenden
Rohres, einem Ringbrenner, der die Vorerwärmung des Rohres bewirkt, einem Innenbrenner,
mit dem das Rohr von innen mehr auf Härtetemperatur erhitzt wird, einer etwa in
der Höhe dieses letzteren Brenners liegende Kühleinrichtung, die das Rohr außen
umgibt, und einer im Inneren des Rohres in Bewegungsrichtung desselben hinter dem
Brenner liegenden Abschreckbrause. Die äußere Kühleinrichtung kann, aus sektorfönn.igen
Schlitzrohren bestehen, beispielsweise vier bis fünf solchen Rohren, durch welche
z. B. Kühlluft in regelbarer Menge gegen den Rohrumfang geblasen wird, und dazwischen
angeordneten kleinen Wasserbrausen., welche die zäh bleibenden perlitischen Streifen
im Rohrkörper hervorrufen.