DE1210502B

DE1210502B -

Info

Publication number: DE1210502B
Application number: DE19631210502
Authority: DE
Priority date: 1962-06-04
Filing date: 1963-06-01
Publication date: 1973-10-11
Also published as: NL293581A; AT289692B; GB1037486A; ES288708A1; DE1210502C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 23 k

Deutsche KL: 21h-32/10

Nummer: 1 210 502

Aktenzeichen: S 85501 VIII d/21 h

Anmeldetag: I.Juni 1963

Ausiegetag: 10. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum fortlaufenden Herstellen längsnahtgeschweißter Rohre aus endlosem Band auf einer geraden Fertigungsbahn durch Einrollen des Bandes zum Schlitzrohr, elektrischem Verschweißen des Schlitzes und nachfolgendem Reduzieren und Unterteilen und auf eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren wird das Band zum Schlitzrohr eingerollt und der Schlitz durch elektrische Widerstandsschweißung verschweißt. Das die Schweißvorrichtung kalt verlassende Rohr wird dann kalt reduziert und in einzelne Rohrstücke unterteilt. Das Verformungsvermögen von Stahl bei Raumtemperatur ist jedoch geringer als bei Walztemperatur. Der spezifische Arbeitsaufwand steigt mit der Verformung wegen der eintretenden Verfestigung rasch an. Die Rohre müssen daher nach dem Walzen weich geglüht werden, um weiter verarbeitbar zu sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum fortlaufenden Herstellen längsnahtgeschweißter Rohre aus endlosem Band auf einer geraden Fertigungsbahn durch Einrollen des Bandes zum Schlitzrohr, elektrisches Verschweißen des Schlitzes, nachfolgendes Reduzieren auf einen beliebigen praktisch in Frage kommenden Durchmesser und Unterteilen zu schaffen, das möglichst wirtschaftlich und in einer möglichst kurzen, geraden und ununterbrochenen Fertigungsbahn durchführbar ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das durch an sich bekannte Induktionserhitzung zusammengeschweißte und dadurch im wesentlichen an den Schlitzrändern erwärmte Rohr unmittelbar nach dem Schweißvorgang elektrisch in an sich bekannter Weise durch im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme auf Walztemperatur erhitzt und bei dieser dadurch reduziert wird, daß die Drehzahl mindestens einer der Antriebsmotoren für das Schweißwalzwerk und das Kalibrierwalzwerk regelbar ist und auf Grund einer den Längszug im Rohr charakterisierenden Meßgröße gesteuert wird. Dadurch, daß das Rohr unmittelbar nach dem Schweißvorgang erwärmt wird, wird bei der Erwärmung des Rohres gleichzeitig auch noch die beim Schweißvorgang im Rohr erzeugte Wärme mit ausgenutzt, so daß für die Erwärmung auf die Walztemperatur nur noch ein Differenzbetrag an Wärme aufgebracht werden muß. Dadurch, daß das Erwärmen des Rohres auf Walztemperatur elektrisch durch die im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme erfolgt, kann Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden
Herstellen längsnahtgeschweißter Rohre

Anmelder:

Fa. Friedrich Kocks, Düsseldorf, Freiligrathstr. 1

Als Erfinder benannt:

Guy Jean Pierre Gueugnier, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 4. Juni 1962 (899 665, 899 663)

diese Erwärmung auf einem sehr kurzen Wegstück der Fertigungsbahn erzeugt werden, so daß durch dieses Erwärmen keine wesentliche Verlängerung der Fertigungsbahn notwendig ist. Dadurch, daß weiterhin die Drehzahl mindestens einer der Antriebsmotoren für das Schweißwalzwerk und das Kalibrierwalzwerk regelbar ist und auf Grund einer den Längszug im Rohr charakterisierenden Meßgröße gesteuert wird, wird mit den übrigen vorher ge-

^a5 nannten Merkmalen der Erfindung erreicht, daß das Rohr auf einen gewünschten Durchmesser reduziert werden kann. Wird ein anderer Rohrdurchmesser gewünscht, dann muß lediglich die Gerüstezahl des Reduzierwalzwerkes entsprechend geändert werden, so daß die gesamte Rohrproduktion eines Rohrwerkes in einer Anlage mit einer ununterbrochenen, geradlinigen Bahn herstellbar ist.

Durch die sich unmittelbar an den Schweißvorgang anschließende elektrische Erwärmung des Rohres auf Walztemperatur und durch die unmittelbar anschließende Reduzierung des Rohres auf den gewünschten Durchmesser wird die überraschende Möglichkeit geschaffen, mit einer verhältnismäßig kleinen Anlage Rohre beliebiger Länge herzustellen, so daß dadurch die Verluste durch die sogenannten »verdickten Enden« praktisch vermieden werden, die bei bekannten Verfahren dadurch entstehen, daß zuerst sogenannte Mutterrohre geschaffen und anschließend in einer anderen Vorrichtung reduziert werden.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das geschweißte Rohr noch in warmem Zustand kalibriert. Dieses bekannte Verfahren unterscheidet sich jedoch von dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits gattungsgemäß dadurch, daß das Band vor dem Einrollen auf Schweißtemperatur erwärmt wird. Dadurch wird jedoch die Rohrwandung weich, so daß

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die Schlitzränder nicht mit genügend starkem Schweißdruck aneinandergepreßt werden können, so daß keine einwandfreie Schweißnaht erzielbar ist. Auch wird bei diesem bekannten Verfahren das Band auf Schweißtemperatur in einem Durchlaufofen aufgewärmt, der etwa 50 m lang ist, so daß dadurch die Fertigungsbahn außerordentlich lang wird.

Das Verschweißen des Schlitzes eines Schlitzrohres durch elektrische Induktionserhitzung ist zwar an sich bekannt. Auch ist es bekannt, einen fortlaufend bewegten, elektrisch leitenden Körper, z. B. ein Rohr, durch im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme zu erhitzen. Durch diesen Stand der Technik wird dem Fachmann jedoch nicht der Gedanke nahegelegt, unmittelbar nach dem induktiven Schweißvorgang eine elektrische Erhitzung des Rohres durch im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme auf Walztemperatur durchzuführen und dann die Streckreduzierung vorzunehmen. Im Gegenteil heißt es in der deutschen Patentschrift 724 547, daß bei elektrischen Rohrschweißmaschinen eine Erhitzung der Rohre zwischen Schweißvorgang und Reduzieren technisch und wirtschaftlich nicht durchführbar sei. Die Erfahrung hat aber im Gegensatz zu diesem in der Fachwelt herrschenden Vorurteil gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in wirtschaftlicher und technisch verhältnismäßig einfacher Form ein Rohr elektrisch erhitzt werden kann, wobei die Wärmekosten nicht größer sind als bei gas- oder ölbeheizten Öfen, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß das Anfahren des Ofens und das Warmhalten während der notwendigen oder erzwungenen Pausen entfällt. Auch sind die Anlagekosten erheblich niedriger als bei einer Ofenheizung.

Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das induktiv geheizte Schweißwalzwerk, eine elektrische Heizeinrichtung zum Erhitzen des Rohres durch im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme, ein Kalibrierwalzwerk und eine Abschneidvorrichtung in einer geraden Reihe hintereinander angeordnet sind und daß zum Messen des auf das Rohr ausgeübten Zuges Drehzahlanzeiger der Motoren, die die Form- und Schweißvorrichtung und das Kalibrierwalzwerk antreiben, oder ein Drehmomentmesser für den zuletzt genannten Motor vorgesehen sind. Dadurch, daß zum Herstellen reduzierter Rohre dem Schweißwalzwerk in einer geraden Reihe nach Zwischenschaltung einer elektrischen Heizeinrichtung ein Kalibrierwalzwerk nachgeschaltet ist, wird erreicht, daß die Vorrichtung selbst sofort die auf das Endmaß reduzierten Rohre herstellt, so daß bei der Umstellung der Produktion auf ein Rohr eines anderen Durchmessers lediglich das Kalibrierwalzwerk umgestellt werden muß. Dadurch, daß zum Messen des auf das Rohr ausgeübten Zuges Drehzahlanzeiger der Motoren, die die Form- und Schweißvorrichtung und das Kalibrierwalzwerk antreiben, oder ein Drehmomentmesser für den zuletzt genannten Motor vorgesehen sind, wird eine besonders einfache Steuerung zur Herstellung von Rohren erzielt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Meßeinrichtung zum Messen der Dicke des der Formvorrichtung zugeführten Bandes vorgesehen ist, die zusammen mit der Meßeinrichtung zum Messen des auf das Rohr ausgeübten Zuges auf elektrische Zuführungsteile mindestens des Elektromotors für das Kalibrierwalzwerk und/oder die Heizvorrichtung einwirkt, wobei sie die Verformung des Rohres an seinem heißesten Punkt und somit dessen endgültige Dicke steuern. Dadurch wird in einer überraschend einfachen und vorteilhaften Weise erreicht, daß auch die Dicke des geschweißten, in einem ununterbrochenen Arbeitsgang hergestellten Metallrohres selbsttätig geregelt werden kann.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur fortlaufenden Herstellung von Rohren gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer vollständigen Einrichtung zur fortlaufenden Herstellung geschweißter Rohre analog derjenigen von Fig. 1, die aber mit Teilen zur Regelung der Rohrdicke ausgestattet ist.

Am Eingang der Anlage zur fortlaufenden Herstellung nach F i g. 1 befindet sich eine Abwickelvorrichtung 1 für ein Stahlband 12, der eine Rohrformvorrichtung 2 und eine Rohrschweißvorrichtung 4 nachgeschaltet sind.

Die Formvorrichtung 3 kann von allgemeiner Art sein. Die Schweißvorrichtung 4 gemäß der Erfindung wird auf alle Fälle durch Induktionsheizung, vorzugsweise mit Hochfrequenz (über 40OkH) betrieben. Es ist indessen nicht ausgeschlossen, daß die sogenannten »mittleren« Frequenzen (1 bis 1OkH) in gleicher Weise verwendet werden können. Die Schweißvorrichtung weist einen Generator 5 für Wechselstrom mit erhöhter Frequenz und mindestens einen Induktor 6, der gegebenenfalls mit einem Magnetkern versehen ist, auf; eine das Rohr umgebende Spule und Schweiß- oder Druckrollen sind beispielsweise dargestellt.

Der Form- und Schweißvorrichtung ist in der Rohrbahn eine mit dem Jouleeffekt arbeitende elektrische Heizvorrichtung 7 nachgeschaltet. Eine Heizvorrichtung, die mit dreiphasigem Wechselstrom gespeist wird und in der die Stromzuführung mindestens teilweise durch Rollen 8, die auf dem Rohr laufen, erfolgt, ist schematisch dargestellt. Eine Vorrichtung dieser Art, die vorzugsweise verwendet wird, ist in der gleichzeitig eingereichten, eine Vorrichtung zum Heizen von Rohren oder Drähten betreffenden Patentanmeldung beschrieben. Abweichend davon kann man die Erwärmung des Rohres verschieden vornehmen hinsichtlich des Stromes selbst, der Gleichstrom oder ein Wechselstrom geeigneter Frequenz sein kann, oder hinsichtlich der Zuführungsvorrichtung für diesen Strom, die Bürsten oder Schleifkontakte, Rollen oder deren Äquivalente oder schließlich Induktoren aufweisen kann, die in der Rohrwand Längs- und/oder Querströme erzeugen. Außerdem sucht man eine gleichmäßige Rohrheizung zu erhalten, die unabhängig von der Wärmeleitung in der Metallwand ist. Man kann beispielsweise eine symmetrische Anordnung der Stromzuführungsmittel vorsehen. Diese Teile — im vorliegenden Fall die Rollen 8 — können auch in Längsrichtung dachziegelartig oder sich in Längsrichtung überlappend angeordnet sein.

Bei seinem Austritt aus der elektrischen Heizvorrichtung 7 durchläuft das Rohr unmittelbar ein Kali-

brierwalzwerk 9 mit vielfachen Rohren 10 der bekannten Art. Schließlich ermöglicht eine Säge- oder Abschneidvorrichtung 11 ein Abschneiden des fortlaufend hergestellten Rohres 13.

Man sieht nach dieser Vorrichtungsbeschreibung, daß das erfindungsgemäße Verfahren durch eine Aufeinanderfolge einer bekannten Formung, einer Induktionsschweißung, einer Rohrheizung durch Jouleeffekt und einer Heißkalibrierung gekennzeichnet ist.

Die verhältnismäßig geringen Investitionen, die bei einer solchen vollständigen Einrichtung erforderlich sind, die geringe Längsausdehnung, die leichte Regelung, schließlich die große Arbeitssicherheit und die geringen Betriebskosten, die einerseits das Rohrschweißen ohne Kontakt und andererseits das Erhitzen durch Jouleeffekt mit sich bringen, sind Vorteile von ausreichender Bedeutung, die die erhöhten Kosten für den verwendeten elektrischen Strom durch eine im übrigen ausgezeichnete Rendite kompensieren. Der Ersatz des elektrischen Stromes durch einen üblichen Ofen würde die Länge und die Kosten der Einrichtung unmittelbar vergrößern und die Regelung dieser Einrichtung würde außerdem schwieriger werden auf Grund der Verformung des unter Zug gehaltenen Rohres.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 tragen die Teile, die denjenigen der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung analog sind, dieselben Bezugszahlen. Es ist außerdem mindestens ein Elektromotor 14 dargestellt, der Rollenpaare 3 antreibt, die beim Formen des Rohres zusammenwirken. Ebenso werden Rollen 10 des Kalibrierwalzwerkes durch mindestens einen Elektromotor 15 angetrieben.

Die Motoren 14 und 15 weisen Anzeigegeräte 16 und 17 für die Drehzahl ihrer drehbaren Teile auf. Die damit ausgesandten Signale sind den linearen Rohrgeschwindigkeiten in zwei quer zueinander verlaufenden Bezugsebenen proportional, die der Formvorrichtung einerseits bzw. dem Kalibrierwalzwerk andererseits zugeordnet sind.

Eine beliebige Vorrichtung 18 gegebenenfalls bekannter Art dient zur Dickenmessung des Stahlbandes 12. Beispielsweise kann diese Vorrichtung eine mechanische Lehre oder ein pneumatischer Komparator sein. Die Geräte 16 und 17 können mit einem Verteiler 19 verbunden sein, der vom Netz gespeist wird und mit mindestens einem Motor 15, gegebenenfalls auch mit einem Motor 14 (wie in der Figur), und mit der Heizvorrichtung 7 verbunden ist.

Die Beschreibung ist stark vereinfacht, da Vorrichtungen zur fortlaufenden Feinregelung der relativen Geschwindigkeit der beiden Elektromotoren als solche bekannt sind. Man kann beispielsweise mindestens einen Ward-Leonard-Satz und ein geeignetes Steuergerät verwenden. Durch die Kombination einer solchen Vorrichtung mit einer Anlage zur fortlaufenden Herstellung von Rohren, wie sie an Hand der F i g. 1 beschrieben ist, wird ein überraschender technischer Fortschritt erzielt.

Auf diese Weise ist es möglich, die Dicke des Rohres 13 durch Verlängerung seines durch die Vorrichtung 7 erhitzten Teiles zu reduzieren, indem man den Motor 15 in bezug auf den Motor 14 mit einer etwas größeren Geschwindigkeit laufen läßt, und es ist sogar möglich, eine wirkliche Regelung der erwähnten Dicke zu gewährleisten. Im Gegensatz zum üblichen findet das Ziehen außerhalb des Kalibrierwalzwerkes 9 zwischen diesem und der Form- und Schweißvorrichtung 2 in der heißesten Rohrzone statt. Das Walzwerk kann also von besonders einfacher Art sein, ohne daß die Möglichkeiten der Vorrichtung entsprechend verringert werden.

Man kann auf diese Weise für die endgültigen Rohre Toleranzen der Dicke und des Metergewichtes erhalten, die auf nur einige Prozent verringert sind, dies ist besonders wirtschaftlich.

ίο Es sind einige Abänderungen möglich, beispielsweise kann man die Dicke des vorbearbeiteten Rohres beim Austritt aus der Form- und Schweißmaschine bei 20 messen. Man kann in gleicher Weise Maschinen verwenden, von denen jede mehrere Motoren hat, ebenso wie untereinander verbundene Verteiler oder Steuerungen, jeweils einen pro Motor, an Stelle eines zentralen Verteilers 19. Außerdem kann man auf die Verformung des Rohres, das die Heizvorrichtung 7 durchläuft, einwirken, indem man die Stärke ihres Heizstromes eher als die Kraft des Zugs steuert. Die Drehzahlanzeiger 16 und 17 können noch durch einen Drehmomentmesser für den elektrischen Motor 15 ersetzt werden.

In Abänderung können z. B. elektrische Steuerungen durch hydraulische Steuerungen ersetzt werden, die dieselben Funktionen wie die beschriebenen gewährleisten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum fortlaufenden Herstellen längsnahtgeschweißter Rohre aus endlosem Band auf einer geraden Fertigungsbahn durch Einrollen des Bandes zum Schlitzrohr, elektrischem Verschweißen des Schlitzes und nachfolgendem Reduzieren und Unterteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das durch an sich bekannte Induktionserhitzung zusammengeschweißte und dadurch im wesentlichen an den Schlitzrändern erwärmte Rohr unmittelbar nach dem Schweiß-Vorgang elektrisch in an sich bekannter Weise durch im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme auf Walztemperatur erhitzt und bei dieser dadurch reduziert wird, daß die Drehzahl mindestens einer der Antriebsmotoren (14, 15) für das Schweißwalzwerk (2, 4) und das Kalibrierwalzwerk (9) regelbar ist und auf Grund einer den Längszug im Rohr (13) charakterisierenden Meßgröße gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dicke regelt, indem man die Kalibrierung mit größerer Geschwindigkeit vornimmt als die Formgeschwindigkeit, wodurch das Rohr in seiner Heizzone durch Zug verformt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das induktiv geheizte Schweißwalzwerk (2, 4), eine elektrische Heizeinrichtung (7) zum Erhitzen des Rohres (13) durch im Rohr selbst erzeugte Joulesche Wärme, ein Kalibrierwalzwerk (9) und eine Abschneidvorrichtung (1) in einer geraden Reihe hintereinander angeordnet sind und daß zum Messen des auf das Rohr ausgeübten Zuges Drehzahlanzeiger (16, 17) der Motoren (14, 15), die die Form- und Schweißvorrichtung (2) und das Kalibrierwalzwerk (9) antreiben, oder ein Drehmomentmesser für den zuletzt genannten Motor (15) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Wechselstrom mit einer Mindestfrequenz von mehr als 1 kHz speisbare Schweißeinrichtung (4) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (7) Rollen (8) aufweist, die gleichzeitig zum Führen des Rohres und zum Zuführen des Stromes von einem Generator dienen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (18) zum Messen der Dicke des der Formvorrichtung (3) zugeführten Bandes (12) vorgesehen ist, die zusammen mit der Meßeinrichtung (16, 17) zum Messen des auf das Rohr (13) ausgeübten Zuges auf elektrische Zuführungsteile (19) mindestens des Elektromotors (15) für das Kalibrierwalzwerk (9) und/oder die

Heizvorrichtung (7) einwirkt, wobei sie die Verformung des Rohres an seinem heißesten Punkt und somit dessen endgültige Dicke steuern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18) zum Messen der Dicke vor einer Formvorrichtung (3) des Schweißwalzwerkes (2, 4) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen dem Kalibrierwalzwerk (9) und seinem Antrieb zum Ändern der Geschwindigkeit ein Ward-Leonard-Satz zwischengeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 429 632, 724 547,
355;
USA.-Patentschrift Nr.

2 380 107.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen