DE1125867B

DE1125867B - Process for the production of soldered steel pipes covered on their inner surface with a non-ferrous metal layer

Info

Publication number: DE1125867B
Application number: DEG27088A
Authority: DE
Inventors: Isadore Caplan; Gerard Theodore Ruflin; Donald Kenneth Van Zile
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1958-06-16
Filing date: 1959-05-21
Publication date: 1962-03-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gelöteten, an ihrer inneren Oberfläche mit einer NE-Metallschicht bedeckten Stahlrohren aus Band, bei dem das Band fortschreitend durch Walzen in die Rohrform gebracht und hierbei in das sich bildende Rohr fortlaufend, beispielsweise durch Zulauf eines Drahtes, ein NE-Metall eingeführt wird, wobei dieses NE-Metall anschließend durch Erwärmen des Rohres geschmolzen, mit ihm die Rohrnaht verlötet und anschließend das Rohr abgekühlt wird. Die Anwesenheit eines Schutzgases ist hierbei üblich, um Oxydation zu verhindern.The invention relates to a method for producing soldered, on its inner surface with a Non-ferrous metal layer covered steel tubes made of strip, in which the strip progresses through rolling into the Brought tubular shape and this in the forming tube continuously, for example by supplying a Wire, a non-ferrous metal is introduced, this non-ferrous metal then by heating the pipe melted, the pipe seam is soldered to it and then the pipe is cooled. The presence a protective gas is common here to prevent oxidation.

Die Erfindung bezweckt, nicht nur die Verlötung, sondern auch die Bedeckung der Innenfläche des Rohres mit einer NE-Legierungsschicht im Zuge der kontinuierlichen Herstellung vorzunehmen, wodurch die Herstellung verbilligt wird.The invention aims not only for the soldering, but also to cover the inner surface of the pipe with a non-ferrous alloy layer in the course of continuous production, whereby the Manufacturing is cheaper.

Bekannt ist ein Verfahren zum Verlöten von Kupferteilen mittels Zink, bei dem die Verbindungsstellen unter Zusammenpressen auf die Verdampfungstemperatur des Zinks gebracht werden, wobei durch Legierungsbildung eine Hartlötung entsteht, da diese durch den Werkstoff der zu verlötenden Teile bedingt ist. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um Stahlrohre, die zur Bildung einer Messingschicht nicht beitragen können.A method for soldering copper parts by means of zinc is known, in which the connection points brought under compression to the evaporation temperature of the zinc, whereby by alloying a hard soldering occurs because this is caused by the material of the parts to be soldered. In contrast, the invention relates to steel pipes that do not form a brass layer can contribute.

Bekannt ist ferner die Herstellung von weichverlöteten Rohren durch Eintauchen in ein Lötbad, wobei lediglich die Außenwand des Rohres mit einem Belag versehen wird und die Lötung von außen erfolgt. The production of soft-soldered tubes by immersion in a solder bath is also known, wherein only the outer wall of the pipe is provided with a coating and the soldering takes place from the outside.

Bekannt ist auch, das Verlöten von Rohren durch Eintauchen der Lötnaht in geschmolzenes Kupfer vorzunehmen. Es erfolgt hierbei aber nicht die Bildung eines Legierungsüberzuges an der Innenwand des Rohres. Dies wäre auch deshalb nicht möglich, weil ein zweites NE-Metall zur Bildung der Legierung nicht zugeführt wird.It is also known to solder pipes by dipping the soldered seam into molten copper. However, this does not result in the formation of an alloy coating on the inner wall of the Pipe. This would also not be possible because there is no second non-ferrous metal to form the alloy is fed.

Schließlich ist bekannt, ein Eisenrohr beim Verlöten an der Innen- und Außenwand mit Kupfer zu überziehen. Eine Legierungsschicht vermag sich wegen Fehlens eines zweiten NE-Metalls nicht zu bilden.Finally, it is known to use an iron pipe when soldering to the inner and outer wall Plating copper. An alloy layer is able to do so due to the lack of a second non-ferrous metal not to form.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das Rohr so stark erwärmt wird, daß das eingeführte NE-Metall, z. B. Zink oder eine Zinklegierung, zum Verdampfen gebracht wird, und das Rohr anschließend unter Bildung eines Legierungsüberzuges an der Rohrinnenwand und unter Hartverlöten der Rohrnaht in ein Schmelzbad eines zweiten NE-Metalls, z. B. Kupfer oder eine Kupferlegierung, eingetaucht wird, das mit dem ersten NE-Metall legiert.The inventive method is that the tube is heated so much that the introduced Non-ferrous metal, e.g. B. zinc or a zinc alloy, is made to evaporate, and then the tube forming an alloy coating on the inner wall of the pipe and brazing the pipe seam in a weld pool of a second non-ferrous metal, e.g. B. copper or a copper alloy, is immersed, that alloyed with the first non-ferrous metal.

Verfahren zum Herstellen von gelöteten,Process for the production of soldered,

an ihrer inneren Oberfläche mit einer
NE-Metallschicht bedeckten Stahlrohrenon its inner surface with a
Non-ferrous metal layer covered steel pipes

Anmelder:Applicant:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)General Motors Corporation,
Detroit, me. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9Representative: Dipl.-Ing. K. Walther, patent attorney,
Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Juni 1958 (Nr. 742 201)Claimed priority:
V. St. v. America, June 16, 1958 (No. 742 201)

Isadore Caplan, Gerard Theodore Ruflin
und Donald Kenneth Van ZiIe, Rochester, N. Y.Isadore Caplan, Gerard Theodore Ruflin
and Donald Kenneth Van ZiIe, Rochester, NY

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. A.),
have been named as inventors

Die Verwendung eines zweiten Schmelzbades ist erforderlich, da die Verdampfungstemperaturen von Zink und Kupfer sehr verschieden sind. Eine gleichzeitige Zuführung beider Metalle in Form einer Messingstange ist nicht zweckmäßig, weil zunächst das Zink verdampfen würde, während das Kupfer zurückbleibt. The use of a second melt pool is necessary because the evaporation temperatures of Zinc and copper are very different. Simultaneous feeding of both metals in the form of a brass rod is not useful because the zinc would initially evaporate, while the copper remains.

Außer der kontinuierlichen Herstellung hat die Erfindung den weiteren Vorteil, daß das Stahlrohr im Zuge der Herstellung auch geglüht wird, um Spannungen zu beseitigen.In addition to the continuous production, the invention has the further advantage that the steel pipe in In the course of manufacture, it is also annealed in order to remove tension.

Zweckmäßig wird das Rohr zum Verdampfen des Zinks auf eine Temperatur zwischen 907 und 927° C erwärmt.The tube is expediently used to evaporate the zinc to a temperature between 907 and 927 ° C warmed up.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. In this shows

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Rohrformbank, Fig. 1 is a schematic view of a pipe forming bench,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,FIG. 2 shows a section along the line 2-2 of FIG. 1 on an enlarged scale,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,3 shows a section along the line 3-3 of FIG. 1 on an enlarged scale,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,4 shows a section along the line 4-4 of FIG. 1 on an enlarged scale,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.Fig. 5 is a section along the line 5-5 of FIG. 1 on an enlarged scale.

209 520/197209 520/197

Wie Fig. 1 zeigt, wird das Rohr T aus dem Band 5 gebildet, das von einem Haspel 10 am einen Ende einer Rohrformbank 12 abgezogen wird. Die Rohrformbank 12 enthält Gruppen von Formeinrichtungen, zu denen Walzenpaare 14 gehören. Es ist eine ausreichende Anzahl von Formeinrichtungen vorgesehen, um die gewünschte kreisförmige Gestalt des Rohres aus dem Band S zu erhalten, das fortschreitend zu einem Rohr T mit einem oben zwischen den Kanten 18 und 20 liegenden Schlitz 16 umgeformt wird. Das Rohr T ge- ίο langt dann durch Kalibrierwalzen 22 zur endgültigen Formgebung in ein Gesenk 24.As FIG. 1 shows, the tube T is formed from the band 5 which is drawn off from a reel 10 at one end of a tube forming bench 12. The pipe forming bench 12 contains groups of forming devices, to which roller pairs 14 belong. A sufficient number of forming devices are provided to obtain the desired circular shape of the tube from the strip S which is progressively formed into a tube T with a slot 16 located at the top between the edges 18 and 20. The tube T then passes through calibrating rollers 22 for final shaping in a die 24.

In das Rohr T wird vor Beenden des Formgebungsvorgangs ein Nichteisenmetall 26, z. B. Zink oder eine Zinklegierung, in Form eines Drahtes eingeführt. Wie Fig. 2 genauer zeigt, wird an dieser Stelle von einem Behälter 28 ein nicht oxydierendes Gas durch ein enges Rohr 30 in das Innere des Rohres eingeführt.In the tube T , a non-ferrous metal 26, z. B. zinc or a zinc alloy, introduced in the form of a wire. As FIG. 2 shows in more detail, a non-oxidizing gas is introduced at this point from a container 28 through a narrow tube 30 into the interior of the tube.

Nach Austritt aus dem Gesenk gelangt das Rohr in einen Lötofen 32, in dem das in das Rohr eingeführte Nichteisenmetall 26 verdampft wird. Innerhalb des Lötofens durchläuft das Rohr T anschließend ein Bad 34 aus einem geschmolzenen zweiten Nichteisenmetall, z. B. Kupfer, das sich metallurgisch mit dem ersten Nichteisenmetall verträgt und mit diesem legiert. Dieses Metall befindet sich außerhalb des Rohres und dringt durch den Schlitz 16 in das Innere des Rohres ein; es legiert dort mit dem verdampften, zuvor eingebrachten ersten Nichteisenmetall. Es entsteht demnach ein Legierungsüberzug 36 an der Innenwandung des Rohres T, wobei gleichzeitig der Schlitz 16 verlötet wird. Dann durchläuft das Rohr T eine Kühlkammer 38, in der sich das Legierungsmetall verfestigt. Auch im Lötofen und in der Kühlkammer wird zweckmäßig eine Schutzatmosphäre aufrechterhalten, um eine feste Haftung der Legierungsschicht an der Oberfläche des Rohres zu erleichtern. Nach dem Abkühlen kann das fertige Rohr auf Länge geschnitten werden.After exiting the die, the tube passes into a soldering furnace 32, in which the non-ferrous metal 26 introduced into the tube is evaporated. Inside the brazing furnace, the tube T then passes through a bath 34 of a molten second non-ferrous metal, e.g. B. Copper, which is metallurgically compatible with the first non-ferrous metal and alloys with it. This metal is located outside the tube and penetrates through the slot 16 into the interior of the tube; there it alloys with the vaporized, previously introduced first non-ferrous metal. Accordingly, an alloy coating 36 arises on the inner wall of the tube T, with the slot 16 being soldered at the same time. The tube T then passes through a cooling chamber 38 in which the alloy metal solidifies. A protective atmosphere is also expediently maintained in the soldering furnace and in the cooling chamber in order to facilitate firm adhesion of the alloy layer to the surface of the pipe. After cooling, the finished pipe can be cut to length.

Im allgemeinen ist es vorteilhaft, das Überzugsmetall 26 kurz vor der endgültigen Formgebung in das Rohr einzuführen. Bevor sich die Kanten 18 und 20 des Bandes S berühren, wird der Strang 26 des Zinkdrahtes, der von einem Haspel 40 durch Abzugswalzen 42 abgezogen wird, über ein Zuleitungsrohr 44 in das Rohr T eingeführt.In general, it is advantageous to insert the clad metal 26 into the tube just prior to the final shaping. Before the edges 18 and 20 of the strip S touch, the strand 26 of the zinc wire, which is drawn off from a reel 40 by take-off rollers 42, is introduced into the tube T via a feed pipe 44.

Um einen gleichmäßigen Überzug zu erhalten, muß die Menge des in das Innere des Rohres eingeführten Zinks proportional zur Größe und Vorschubgeschwindigkeit des zu überziehenden Rohres änderbar sein. Es können Überzüge anderer Zusammensetzung durch Änderung der in das Rohr eingeführten Menge an Überzugmetall erzielt werden. Befriedigende Ergebnisse werden erreicht, wenn das Überzugmetall als Draht mit der Vorschubgeschwindigkeit des Rohres eingeführt wird. Um in diesem Falle bei einem Rohr von 6,35 mm Innendurchmesser einen gleichmäßigen Überzug zu erhalten, ist die Einführung eines Zinkdrahtes von 0,762 mm Durchmesser zweckmäßig. Bei einem Rohr von 15,875 mm Innendurchmesser ist ein Zinkdraht von 1,016 mm Durchmesser erforderlich, der mit der Vorschubgeschwindigkeit des Rohres eingeführt wird.In order to obtain a uniform coating, the amount of material introduced into the interior of the tube must be measured Zinc can be changed proportionally to the size and feed speed of the pipe to be coated. Coatings of a different composition can be obtained by changing the amount introduced into the pipe Plating metal can be achieved. Satisfactory results are obtained when the coating metal is used as Wire is inserted at the feed rate of the pipe. To in this case with a pipe To obtain a uniform coating of 6.35 mm inner diameter is the introduction of a zinc wire 0.762 mm in diameter is appropriate. For a pipe with an inner diameter of 15.875 mm, there is a Zinc wire of 1.016 mm diameter is required, which is inserted at the feed rate of the pipe will.

Das Rohr 30, durch das ein nicht oxydierendes Gas aus dem Behälter 28 in das Rohr eingeführt wird, hat einen Strang 46, der sich axial im Rohr in Richtung auf das Gesenk 24 erstreckt, d. h. also bis zu dem Punkt, an dem das Rohr T vollständig gebildet ist; das Schutzgas verbleibt so im Inneren des Rohres und steht in den folgenden Arbeitsgängen zur Verfügung. Während der folgenden Arbeitsgänge ist es auch zweckmäßig, eine Schutzatmosphäre an der Außenseite des Rohres zu haben. Das Erhitzen des Rohres in einer oxydierenden Atmosphäre könnte zum Korrodieren und Abblättern an der Außenwandung führen. Außerdem könnte eine Oxydation der Außenfläche ein festes Haften des zweiten Überzugsmetalls an der Außenfläche unterbinden. Das nicht oxydierende Gas kann daher gemäß Fig. 1 in den Lötofen 32 und die Kühlkammer 38 über eine Rohrleitung 48 von der Quelle 28 zugeleitet werden.The tube 30, through which a non-oxidizing gas from the container 28 is introduced into the tube, has a strand 46 which extends axially in the tube towards the die 24, ie up to the point at which the tube T. is fully formed; the protective gas remains inside the pipe and is available in the following work steps. During the following operations it is also useful to have a protective atmosphere on the outside of the pipe. Heating the tube in an oxidizing atmosphere could corrode and flake the outer wall. In addition, oxidation of the outer surface could prevent the second coating metal from adhering firmly to the outer surface. The non-oxidizing gas can therefore, as shown in FIG. 1, be fed into the soldering furnace 32 and the cooling chamber 38 via a pipe 48 from the source 28.

Nach Austreten aus dem Gesenk 24 wird das Rohr im Lötofen 32 auf eine über der Verdampfungstemperatur des im Rohr T befindlichen Überzugmetalls 26 liegende Temperatur erwärmt. Die in Fig. 4 dargestellte Verdampfung dieses Metalls im Rohr 50 gestattet die schnelle Legierung mit dem anschließend zuströmenden anderen Überzugmetall, so daß sich der zähe Legierungsüberzug 36 bildet. Ist das in das Rohr eingeführte Metall Zink, so muß das Rohr auf eine über der Verdampfungstemperatur des Zinks von 907° C liegende Temperatur erwärmt werden. Da diese Temperatur im allgemeinen höher als die Anlaßtemperatur des Stahls ist, wird das Rohr angelassen, wenn das Metall in dem Rohr verdampft wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn unter Verwendung von Zink die Innenfläche einen Messingüberzug erhält. Gute Messingüberzüge werden erzielt, wenn das Zink in dem Rohr bei einer Temperatur von etwa 927° C verdampft wird. Das geschmolzene Kupfer dringt in den Innenraum des Rohres T ein und legiert mit dem Zink zu dem Messingüberzug.After exiting the die 24, the tube is heated in the soldering furnace 32 to a temperature above the evaporation temperature of the coating metal 26 located in the tube T. The evaporation of this metal shown in FIG. 4 in the tube 50 allows the rapid alloying with the other coating metal subsequently flowing in, so that the tough alloy coating 36 is formed. If the metal inserted into the pipe is zinc, the pipe must be heated to a temperature above the evaporation temperature of the zinc of 907 ° C. Since this temperature is generally higher than the tempering temperature of the steel, the tube will be tempered when the metal in the tube is evaporated. This is the case, for example, when the inner surface is coated with brass using zinc. Good brass coatings are obtained when the zinc in the tube is evaporated at a temperature of about 927 ° C. The molten copper penetrates into the interior of the tube T and alloyed with the zinc to form the brass coating.

Um den Spiegel des Bades 34 konstant zu halten, ist an der Außenwand 56 des Lötofens 32 ein Haspel 52 für Kupferdraht 54 vorgesehen. Ein Strang 58 des Kupferdrahts 54 ragt durch ein Loch 60 der Wand 56 in das Bad 34. Der Draht 54 kann selbsttätig durch ein Abzugswalzenpaar 62 dem Bad 34 zugespeist werden. In order to keep the level of the bath 34 constant, there is a reel on the outer wall 56 of the soldering furnace 32 52 intended for copper wire 54. A strand 58 of copper wire 54 protrudes through a hole 60 in wall 56 into the bath 34. The wire 54 can be fed automatically to the bath 34 by a pair of take-off rollers 62.

Das Schutzgas enthält vorteilhaft 20 bis 25 % reduzierende Gase. Es kann in nicht zur Erfindung gehöriger Weise z. B. folgende Zusammensetzung haben: 10 Volumprozent Kohlenoxyd, 18 Volumprozent Wasserstoff, 4,5 Volumprozent Kohlendioxyd, 1 Volumprozent Methan und Rest Stickstoff. Es können auch andere Schutzgase verwendet werden, die im wesentlichen Stickstoff, Helium, Argon, Kohlenoxyd usw. enthalten.The protective gas advantageously contains 20 to 25% reducing gases. It may not belong to the invention Way z. B. have the following composition: 10 percent by volume carbon dioxide, 18 percent by volume Hydrogen, 4.5 percent by volume carbon dioxide, 1 percent by volume methane and the remainder nitrogen. It can other protective gases can also be used, mainly nitrogen, helium, argon, carbon oxide etc. included.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A process for the manufacture of soldered steel tubes made of strip, covered on their inner surface with a non-ferrous metal layer, in which the strip is gradually brought into the tube shape by rolling and a non-ferrous metal is continuously inserted into the tube being formed, for example by feeding in a wire -Metal is introduced, said non-ferrous metal then melted by heating the tube, are soldered with it, the tube seam and then the tube is cooled, characterized in that the tube is heated so strongly that the introduced non-ferrous metal such. B. zinc or a zinc alloy, is made to evaporate, and then the pipe with the formation of an alloy coating on the pipe inner wall and under hard

solder the pipe seam in a weld pool of a second non-ferrous metal, e.g. B. copper or a copper alloy, is immersed, which alloyed with the first non-ferrous metal.

2. The method according to claim 1, characterized in that the tube for evaporating the Zinc is heated to a temperature between 907 and 927 ° C.

Considered publications: German Patent Specifications No. 899 333, 729 579, 545 305;

U.S. Patent Nos. 2,816,356, 1,556,627; British Patent No. 215,432.

Older patents considered: German Patent No. 1 072 579.

1 sheet of drawings