DE102011109048A1

DE102011109048A1 - Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs

Info

Publication number: DE102011109048A1
Application number: DE102011109048A
Authority: DE
Inventors: Norbert Bierhoff; Otto Brumberg
Original assignee: Metallwerk Sundern Otto Brumberg & Co KG GmbH
Current assignee: Metallwerk Sundern Otto Brumberg & Co KG GmbH
Priority date: 2011-07-30
Filing date: 2011-07-30
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs (1), umfassend zumindest die Schritte – ein wenigstens einseitig mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (2) versehenes Stahlband wird kontinuierlich gefördert und zu einem Schlitzrohr (3) mit einem sich zwischen gegenüberliegenden Bandkanten bildenden Längsschlitz (4) profiliert, – die den Längsschlitz (4) begrenzenden Abschnitte der Bandkanten werden so stark erwärmt, dass sie miteinander verschweißt werden können, – ein Anpressdruck wird auf die erwärmten Bandkanten ausgeübt, so dass diese unter Bildung einer Schweißnaht (6) mit einem von dieser nach außen hervorstehenden Schweißgrat miteinander verschweißt werden, – der Schweißgrat wird in einem nicht vollständig erstarrten, teigigen Zustand durchmessergleich geglättet, – das Stahlrohr (1) wird in einer Kühlstrecke mit einem Kühlmittel beaufschlagt und abgekühlt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs.
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines Stahlrohrs sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Varianten bekannt. Bei der Herstellung eines entlang einer Längsnaht geschweißten Stahlrohres bildet sich auf Grund des Schweißvorgangs an einer Außenseite ein nach außen hervorstehender Schweißgrat beziehungsweise Schweißgratwulst, der nach dem Schweißprozess spanend abgetragen wird. Dieses spanende Abtragen kann dazu führen, dass die Korrosionseigenschaften des Stahlrohrs auf Grund von Beschädigungen der Korrosionsschutzschicht verschlechtert werden.
Die DE 1 565 400 A1 offenbart ein Hochfrequenz-Schweißverfahren sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Schweißvorrichtung. Die Schweißvorrichtung weist eine Druckrolle auf, mittels derer das auf Schweißtemperatur aufgeheizte und bis zu einem gewissen Grad geschmolzene Metall unter Druck gesetzt und geringfügig eingedrückt wird, so dass es im Bereich der Nahtlinie eine flache Nut erhält.
Die US 2009/0068495 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs, bei dem ein zinkbeschichtetes Stahlband zu einem Längsnahtrohr geformt und anschließend geschweißt wird. Mittels einer thermischen Sprühvorrichtung wird geschmolzenes Metall auf den Schweißnahtbereich gesprüht, welches anschließend erkaltet und einen Verbund mit dem Schweißnahtbereich bildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs zur Verfügung zu stellen, mittels dessen ein auch im Bereich der Schweißnaht korrosionsbeständiges Stahlrohr auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs umfasst zumindest die Schritte

– ein wenigstens einseitig mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehenes Stahlband wird kontinuierlich gefördert und zu einem Schlitzrohr mit einem sich zwischen gegenüberliegenden Bandkanten bildenden Längsschlitz profiliert,
– die den Längsschlitz begrenzenden Abschnitte der Bandkanten werden so stark erwärmt, dass sie miteinander verschweißt werden können,
– ein Anpressdruck wird auf die erwärmten Bandkanten ausgeübt, so dass diese unter Bildung einer Schweißnaht mit einem von dieser nach außen hervorstehenden Schweißgrat miteinander verschweißt werden,
– der Schweißgrat wird in einem nicht vollständig erstarrten, teigigen Zustand durchmessergleich geglättet,
– das Stahlrohr wird in einer Kühlstrecke mit einem Kühlmittel beaufschlagt uns abgekühlt.

Stahlrohre, die mit dem hier vorgestellten Verfahren aus einem zumindest einseitig vorbeschichteten, insbesondere chemisch oder galvanisch vernickelten oder verkupferten, Stahlband hergestellt werden, können vorteilhaft über einen längeren Zeitraum gelagert werden, ohne dass die Gefahr von Korrosionsbildung im Bereich der Schweißnaht besteht. Dadurch, dass das Stahlband zumindest einseitig bereits mit einer Korrosionsschutzbeschichtung vorbeschichtet ist, können Prozessschritte, Prozesswerkzeuge und Prozesskosten für den Korrosionsschutz reduziert werden. Auch im Bereich der Schweißnaht ist durch die durchmessergleiche Glättung des Schweißgrats in vorteilhafter Weise ein wirksamer Korrosionsschutz gegeben, ohne dass zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen ergriffen werden müssten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das durchmessergleiche Glätten des Schweißgrats durch Ausüben einer Druckkraft mittels eines Andruckwerkzeugs, insbesondere einer Nahtandruckrolle, erfolgt. Vorzugsweise kann eine Nahtandruckrolle aus einem Keramikwerkstoff verwendet werden.
In einer vorteilhaften, besonders prozesssicheren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Bandkanten induktiv, insbesondere mittels einer Hochfrequenz-Induktionsschweißvorrichtung erwärmt werden. Dabei kann wahlweise eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schweißnaht erzeugt werden. Bei einer diskontinuierlichen Schweißnaht wechseln sich im Bereich des Längsschlitzes verschweißte und nicht verschweißte Abschnitte ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Stahlrohr nach dem Abkühlen in einer Kalibriervorrichtung kalibriert wird. Dadurch kann das Stahlrohr auf einfache Weise nach dem Schweiß- und Abkühlprozess auf sein gewünschtes Nennmaß kalibriert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass ein beidseitig mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehenes Stahlband verwendet wird. Dadurch ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, auch im Rohrinneren eine Korrosionsschutzbeschichtung zu erhalten.
Es kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Stahlrohr in einer Ablängvorrichtung abgelängt wird. Um gratarme Trennoperationen zu gewährleisten, ist es bevorzugt, eine Kaltsägevorrichtung zum Ablängen des Stahlrohrs zu verwenden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Vorrichtung, die zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Stahlrohrs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1;
3 eine Einzelheit der Vorrichtung gemäß 1 und 2, die die Funktionsweise einer Nahtandruckrolle veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 soll nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Stahlrohrs 1 mittels einer entsprechenden, für die Durchführung eines derartigen Verfahrens eingerichteten Vorrichtung näher erläutert werden.
Ein Stahlband, das zumindest einseitig eine Korrosionsschutzbeschichtung 2 aufweist, wird der Vorrichtung zugeführt. Das Stahlband kann zum Beispiel zumindest einseitig eine Korrosionsschutzbeschichtung 2 aus Nickel oder Kupfer, die chemisch oder galvanisch erzeugt wird, aufweisen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Stahlband auch beidseitig eine Korrosionsschutzbeschichtung 2 aufweisen.
Das zumindest einseitig beschichtete Stahlband liegt vorzugsweise in Form eines Stahl-Coils vor, der auf einen Dorn eines Abwickelhaspels gesetzt wird und abgewickelt werden kann. Um das vom Abwickelhaspel diskontinuierlich abgegebene Stahlband dem Schweißprozess kontinuierlich zur Verfügung stellen zu können, ist vorzugsweise ein Speichermittel vorgesehen, mittels dessen die zur Herstellung des Stahlrohrs 1 erforderliche Menge des Stahlbands vorgehalten werden kann.
Das Stahlband wird mittels einer Fördervorrichtung kontinuierlich auf einer Förderstrecke gefördert und in einem ersten Schritt zunächst einer hier nicht explizit gezeigten Profiliereinrichtung zugeführt, die eine Anzahl von Profilierrollen und/oder Profilierwalzen aufweist, mittels derer das Stahlband zu einem Schlitzrohr 3 mit einem sich zwischen gegenüberliegenden Bandkanten 30, 31 bildenden Längsschlitz 4 profiliert wird.
Mittels einer Hochfrequenz-Induktionsschweißvorrichtung 5, die einen spiralförmigen Induktor 50 aufweist, der in Förderrichtung hinter der Profiliereinrichtung angeordnet und durch dessen zentrale Öffnung das Schlitzrohr 3 hindurchgeführt wird, werden die Bandkanten 30, 31 des Schlitzrohrs 3 induktiv erhitzt und miteinander verschweißt, so dass sich in Längsrichtung eine kontinuierliche Schweißnaht 6 bildet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann auch eine diskontinuierliche Schweißnaht 6 erzeugt werden, bei der sich verschweißte Abschnitte mit nicht verschweißten Abschnitten abwechseln. Zwei Anpressrollen 7, 8, deren Drehachsen orthogonal zur Längsrichtung des Schlitzrohrs 3 orientiert sind, sind in Förderrichtung hinter dem Induktor 50 angeordnet und üben während des Schweißvorgangs seitlich einen definierten Anpressdruck auf das Schlitzrohr 3 aus. Auf Grund dieses von den Anpressrollen 7, 8 ausgeübten Drucks bildet sich im Bereich der Schweißnaht 6 ein unvermeidlicher Schweißgrat, der nach außen von der Schweißnaht 6 hervorsteht. Der Anpressdruck der beiden Anpressrollen 7, 8 wird vorzugsweise so gewählt, dass ein möglichst geringer Schweißgrat im Bereich der Schweißnaht 6 gebildet wird.
Mittels einer vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff hergestellten Nahtandruckrolle 9, die in Förderrichtung hinter den beiden Anpressrollen 7, 8 angeordnet ist und deren Drehachse orthogonal zur Längsrichtung des Schlitzrohrs 3 und orthogonal zu den Drehachsen der beiden Anpressrollen 7, 8 orientiert ist, wird der sich in Folge des Schweißprozesses unvermeidlich bildende Schweißgrat unmittelbar nach dem Schweißprozess durch Ausüben einer Druckkraft durchmessergleich geglättet. Dieses Glätten erfolgt in einem noch teigigen und damit noch nicht vollständig erkalteten und erstarrten Zustand der Schweißnaht 6. Dadurch wird erreicht, dass die Korrosionsschutzbeschichtung 2 zumindest weitestgehend erhalten bleibt. Ein Durchschwemmen des Basiswerkstoffs des Stahlrohrs 1 durch die Korrosionsschutzbeschichtung 2 sollte dabei vermieden werden, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Korrosionsschutzbeschichtung 2 auf dem Rohrumfang zu erreichen. Der Schweißgrat wird somit bei dem hier beschriebenen Verfahren in vorteilhafter Weise nicht spangebend abgetragen, sondern mittels der Nahtandruckrolle 9 durchmessergleich angedrückt. Dadurch entstehen keinerlei Späne, so dass die Verletzungsgefahr bei nachfolgenden manuellen Handhabungsschritten verringert werden kann.
In einer Kühlstrecke wird das in der vorstehend beschriebenen Weise längsnahtverschweißte Stahlrohr 1 nachfolgend mit einem Kühlmittel beaufschlagt und dadurch abgekühlt. Mittels einer Kalibriervorrichtung, die sich in Förderrichtung an die Kühlstrecke anschließt, wird das Stahlrohr 1 anschließend auf das vorgegebene Endmaß kalibriert.
An die Kalibriervorrichtung schließt sich eine Ablängvorrichtung an, mittels derer das Stahlrohr 1 auf das gewünschte Längenmaß abgelängt werden kann. Die Ablängvorrichtung kann insbesondere eine Kaltsägevorrichtung umfassen, welche dazu in der Lage ist, ein gratarmes Ablängen des Stahlrohrs zu gewährleisten. Dadurch können aufwändige Nachbearbeitungsschritte vermieden werden. An die Kalibriervorrichtung schließt sich ein Auslaufrollgang an, der Auswerfermittel aufweist, mittels derer die abgelängten Stahlrohre 1 ausgeworfen und in Sammelbehälter verbracht werden können.
Die Stahlrohre 1, die mit dem hier vorgestellten Verfahren aus einem zumindest einseitig vorbeschichteten Stahlband hergestellt werden, können in vorteilhafter Weise auch über einen längeren Zeitraum gelagert werden, ohne dass die Gefahr von Korrosionsbildung, insbesondere im Bereich der Schweißnaht 6, besteht. Stahlrohre 1, die aus einem vorbeschichteten Stahlband hergestellt werden, können darüber hinaus für sich an die eigentliche Rohrherstellung anschließende galvanische Prozesse (zum Beispiel eine Verchromung) erhebliche Kostenvorteile bieten. Dadurch, dass das Stahlband bereits mit einer Korrosionsschutzbeschichtung vorbeschichtet ist, können Prozessschritte, Prozesswerkzeuge und Prozesskosten für die Schaffung eines wirksamen Korrosionsschutzes reduziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1565400 A1 [0003]
US 2009/0068495 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Stahlrohrs (1), umfassend zumindest die Schritte – ein wenigstens einseitig mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (2) versehenes Stahlband wird kontinuierlich gefördert und zu einem Schlitzrohr (3) mit einem sich zwischen gegenüberliegenden Bandkanten bildenden Längsschlitz (4) profiliert, – die den Längsschlitz (4) begrenzenden Abschnitte der Bandkanten werden so stark erwärmt, dass sie miteinander verschweißt werden können, – ein Anpressdruck wird auf die erwärmten Bandkanten ausgeübt, so dass diese unter Bildung einer Schweißnaht (6) mit einem von dieser nach außen hervorstehenden Schweißgrat miteinander verschweißt werden, – der Schweißgrat wird in einem nicht vollständig erstarrten, teigigen Zustand durchmessergleich geglättet, – das Stahlrohr (1) wird in einer Kühlstrecke mit einem Kühlmittel beaufschlagt und abgekühlt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durchmessergleiche Glätten des Schweißgrats durch Ausüben einer Druckkraft mittels eines Andruckwerkzeugs, insbesondere einer Nahtandruckrolle (9), erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkanten induktiv, insbesondere mittels einer Hochfrequenz-Induktionsschweißvorrichtung (5), erwärmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlrohr (1) nach dem Abkühlen in einer Kalibriervorrichtung kalibriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein beidseitig mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (2) versehenes Stahlband verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlrohr (1) in einer Ablängvorrichtung abgelängt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kaltsägevorrichtung zum Ablängen des Stahlrohrs (1) verwendet wird.