DE1226749B - Verfahren zum Herstellen von strangfoermigen Rohren aus fluessigem Werkstoff, vorzugsweise Stahl, und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4WWWt PATENTAMT Int. Cl..

B22d

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 31 c - 21

31.

1226 749&£
C 16734 VI a/31 c
28. April 1958
13. Oktober 1966

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von strangförmigen Rohren aus flüssigem Werkstoff, vorzugsweise Stahl, der in einen Behälter eingebracht und einem formgebenden Werkzeug zugeführt wird, wobei der Werkstoff vor dem Werkzeug durch Abkühlen in den zähflüssigen Zustand versetzt und dann unter Druck ausgepreßt wird.

Nach einem bekannten Verfahren wird der flüssige Werkstoff in einen aufheizbaren Behälter eingefüllt, dessen Boden aus einem eine Austrittsöffnung und einen Dorn aufweisenden, kühlbaren Gelenk gebildet ist. Der in den Behälter eingefüllte, flüssige Werkstoff wird im Behälter in flüssigem Zustand gehalten. Durch Kühlen des das Gesenk und den Dorn beaufschlagenden flüssigen Werkstoffes wird diesem Teil fortlaufend soviel Wärme entzogen, daß der dem engsten Querschnitt der gebildeten Düse zufließende Werkstoff eine Temperatur besitzt, die nur wenig unterhalb des Schmelzpunktes des Werkstoffes liegt. Durch einen auf den flüssigen Werkstoff einwirkenden Kolben wird der Werkstoff unter Druck gesetzt und durch die Düse hindurch ausgestoßen.

Bei einem anderen ähnlichen Verfahren wird der in einem Behälter vorgesehene flüssige Werkstoff, bevor er die als fonngebenden Körper dienende Düse erreicht, durch einen Kühler geleitet. Im Bereich des Kühlers wird der flüssige Werkstoff in den plastischen Zustand übergeführt und in diesem Zustand durch auf den flüssigen Werkstoff einwirkende Druckluft durch die Düse gepreßt.

In den beiden bekannten Fällen hängt die Ausstoßgeschwindigkeit ab von der pro Zeiteinheit abführbaren Wärmemenge durch die Kühlvorrichtung bzw. den Kühler. Die Austrittsgeschwindigkeit des Werkstoffes aus der Düse ist bei gewählter Temperatur des Werkstoffes vor dem engsten Querschnitt der Düse abhängig von dem Druck, der auf den flüssigen Werkstoff einwirkt. Ist der Druck hoch, ist auch die Austrittsgeschwindigkeit hoch, ist der Druck niedrig, so ist auch die Austrittsgeschwindigkeit niedrig. In diesen beiden bekannten Fällen ist aber eine obere Grenze der Austrittsgeschwindigkeit gegeben, da in der Zeiteinheit nur eine bestimmte Wärmemenge je nach Größe der Kühlvorrichtung abgeführt werden kann. Steigert man den Druck auf den flüssigen Werkstoff über diese durch die Wärmeabfuhr festgelegte, obere Grenze hinaus, so verläßt nach kurzer Zeit flüssiger Werkstoff die Düse, das Rohr reißt also ab. Die Kühlfläche kann andererseits wegen der dadurch in Kauf zu nehmenden großen Reibfläche nicht beliebig groß gewählt werden. Es ergibt sich also notwendiger-Verfahren zum Herstellen von strangförmigen
Rohren aus flüssigem Werkstoff, vorzugsweise
Stahl, und Einrichtung zur Ausübung des
Verfahrens

Anmelder:

Th. Calow & Co., Bielefeld, Zimmerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Hans Lindemann, Bielefeld

weise, daß bei diesen Lösungen nur mit verhältnismäßig kleinen Drücken und mit verhältnismäßig geringen Differenzen zwischen der Temperatur des Werkstoffes im engsten Querschnitt der Düse gearbeitet werden kann. Wegen der geringen Beträge dieser beiden Werte ist eine Nachbehandlung des so erzeugten strangförmigen Gutes durch Walzen oder eine andere maschinelle Bearbeitung unbedingt erforderlich.

Im Gegensatz zu diesen beiden vorgenannten Verfahren, die unter das Stranggießen fallen, ist es auch bekannt, strangförmiges Gut durch Strangpressen zu erzeugen. Hier wird ein aus dem zu verarbeitenden Material bestehender, meist weißglühender Block in eine Presse eingeführt, worauf mittels eines Stempels im Block eine Bohrung erzeugt wird, und dann wird der Block durch eine Düse hindurch zum Rohr verformt. Wenn wirtschaftlich gearbeitet werden soll, ist die Rohrlänge in einem solchen Fall verhältnismäßig gering, sie schwankt zwischen 10 und 15 m Länge. Auch ein solches Rohr wird anschließend daran weiter bearbeitet, z.B. einem Reduzierwalzwerk zugeführt, abgekühlt, einer Druckprüfung unterzogen, gerichtet und entsprechend dem Verwendungszweck weiterbearbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Herstellen strangförmiger Rohre aufzuzeigen, mit dem die Formteile der durch Strangpressen und Rohrwalzwerke erzeugten Rohre bezüglich ihrer guten werkstofftechnischen Eigenschaften erzielt werden können, wobei jedoch als Ausgangswerkstoff, wie beim Stranggießen, flüssiger Werkstoff dient, so daß an Stelle von Stranggieß- und Strangpreß- und Strangwalz-Anlagen nur eine Anlage erstellt zu werden braucht, bei der es zum Herstellen handelsüblicher Rohre nur noch notwendig ist, diese abzulängen und einer Druckprüfung zu unterziehen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe .wird, ausgehend von kann, können zweckmäßigerweise mehrere Behälter

dem Verfahren zum Herstellen von strangfÖrmigen auf einer Drehscheibe od. dgl. angeordnet werden,

Rohren aus flüssigem Werkstoff, der in einen Be- deren Drehachse parallel zu den Hauptachsen der

halter eingebracht und einem formgebenden Werk- einzelnen Behälter verläuft.

zeug zugeführt wird, wobei der Werkstoff vor. dem 5 Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-Werkzeug durch Abkühlen in den zähflüssigen beispieles,-das--in Fig. 1, und eines Diagrammes, Zustand versetzt und dann unter Druck ausgepreßt das in Fig. 2 dargestellt ist, nachstehend erläutert, wird, erfindungsgemäß· vorgeschlagen, dafür zu In F i g. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel sorgen, daß mit dem Auspressen erst begonnen wird, einer erfindungsgemäßen Einrichtung für die Durchwenn der in flüssigem Zustand eingebrachte Werk- io führung des Verfahrens nach der Erfindung darstoff zähflüssig ist. gestellt. Im Ausführungsbeispiel ist angenommen,

Durch diese Anweisung wird erreicht, daß die daß der der Aufnahme des zu verarbeitenden Werk-Werkstoff-Austrittsbedingungen allein nach · den stoffes dienende Behälter 1 drei Öffnungen 2, 3, 4 Forderungen der Werkstoff- und der Oberflächen- aufweist, von denen die Öffnung 2 beispielsweise als Güte des zu erzeugenden Rohres festgelegt werden 15 Einlaß für den flüssigen Werkstoffs und Schutzgas können; ganz·.davon, abgesehen, daß durch dieses dient, das unter Druck in den Behälter 1 eingefüllt Verfahren,, welches; als Strang-Preß-Guß-Verfahren wird, sowie über die als-Auslaß benutzte Öffnung 3 bezeichnet werden.kann, die.Herstellungskosten der die Entgasung' stattgefunden hat Die Öffnung4 Rohre erheblich gesenkt werden können. dient als Auslaß des zu einem nahtlosen Rohr zu

Während es, wie oben dargelegt, bei den be- 20 verarbeitenden- Werkstoffes 5. Selbstverständlich sind kannten Verfahren, bei denen mit flüssigem Werk- die Öffnungen 2, 3 über Schleusen an den Behälter stoff gearbeitet wird, nicht möglich ist, den Druck angeschlossen, in dem der zu verarbeitende Werkso zu steigern, daß im engsten Querschnitt der Düse stoff 5 erhitzt wird, bzw. an die Pumpe, die dem dem Rohrwalzen-^rfentsprechende-Druck- und Re- Entgasen'dient. Der Behälter 1 wird zweckmäßigerduzierverhältnisse vorliegen, läßt sich dies jetzt er- 25 weise mit einer Induktionsheizung versehen, die möglichen, wobei es sich empfiehlt, den flüssigen durch die-Teile 6 angedeutet ist. Darüber hinaus Werkstoff zunächst unter hohen Druck zu setzen wird die -Öffnung 4 umfassende Ziehdüse 7 mit" und dann abzukühlen. Selbstverständlich kann der einer besonderen Heizeinrichtung 8 versehen und flüssige Werkstoff auch vor dem Unter-Druck-Setzen zweckmäßigerweise auswechselbar im Behälter festentgast werden. 30 gelegt. Nach- dem Ausführungsbeispiel kann die • Eine Einrichtung !zum Ausüben des Verfahrens, Öffnung 4'durch- einen Hohldorn abgeschlossen die aus einem Behälter mit mindestens einem Einlaß werden, wenn man diesen in Richtung des Pfeiles 10 und einem als-formgebenden Körper ausgebildeten nach unten bewegt. Dorn 9 und Behälter 1 werden Auslaß" besteht, welch letzterer aus einer einen Dorn durch Kühlwasser bzw. ein Schutzgas gekühlt, deren umfassenden Düse: !gebildet ist, ist gekennzeichnet 35 Bewegungsrichtung durch die Pfeile 11, 12 andurch Mittel, die- alle dem flüssigen Werkstoff zu* gedeutefist.' Das durchden Dorn 9 hindurchgeführte gewandten Behälterflächen zu kühlen gestatten. Kühlwasser bzw. Schutzgas tritt genauso wie das Zweckmäßig ist. es darüber hinaus, dafür zu sorgen, zwischen dem Behälter 1 und der Wand 13 geführte daß der Behälter Mittel zum Messen der Zähflüssig- Schutzgas in der Richtung aus, in der das nahtlose keit des-Werkstoffes aufweist. Um den Zähflüssig- 40 Rohr 14 aus dem Behälter austritt, wenn der Querkeitsgrad des zu verarbeitenden Werkstoffes be- schnitt zwischen Dorn 9 und Ziehdüse 7 geöffnet ist. stimmen zu könnnen, kann der Reibungswiderstand Bevor man beispielsweise über die Öffnung 2 beizwischen dem zu verarbeitenden Werkstoff und einer spielsweise flüssigen Stahl in den Behälter einfüllt, gegenüber diesem bewegbaren Wandfläche bestimmt ist die Öffnung 4 dicht abgeschlossen und der werden. Als bewegbare Wandfläche kann beispiels- 45 Behälterinnenraum luftleer gepumpt worden. Nach weise der dieser zugeordnete Dorn verwendet, wer- Einfüllen des Stahles durch -eine Schleuse in den den. Es kann aber auch das Schwingungsverhalten Behälter wird er entgast und dann Schutz-Druckgas des Behälters zur Anzeige gebracht und daraus auf in diesen eingeführt. Nunmehr sorgt man dafür, daß den Zähigkeitsgrad des Werkstoffes geschlossen der Behälter soweit gekühlt wird, bis die gewünschte werden. Der Behälter sollte in axialer Richtung 50 Stahltemperatur erreicht ist, also der Stahl einen schwingend hin- und herbewegbar und gegebenen- gewissen Zähigkeitsgrad aufweist. Selbstverständlich falls auch um seine-Hauptachse drehbar geführt kann man den Auslaß 4 ■auCh3urch>-einen~-Sfo'pfeni bzw. gelagert sein. Um den Schließvorgang nicht zu abschließen und diesen erst dann herausnehmen, stören, kann es zweckmäßig sein, die Düse in einem wenn die gewünschte Zähflüssigkeit des Stahles vorgedämpften Federsystem aufzuhängen, es muß dann 55 handen ist. Der Hohldorn 9 und der Behälter 1 allerdings dafür gesorgt werden, daß die Düse können durch Längs- und Drehschwingungen beBewegungen gegenüber dem Behälter ausführen einflußt werden, um den flüssigen Stahl gut zu kann, ohne daß Undichtheiten auftreten. Durch mischen. Nachdem der gewünschte Zähigkeitsgrad diese Maßnahme läßt sich ein einwandfreier Aus- erreicht ist, wird der Dorn 9 dem Behälter 1 so zugangszustand des auszupressenden Werkstoffes er- 60 geordnet, daß Werkstoffs zwischen Dorn9 und zielen, auch wenn dieses Bewegen dem Bestimmen Ziehdüse 7-in gleicher Weise ausfließen könnte, wie des Zähigkeitsgrades' des Werkstoffes dienen kann* wenn-der Stahl nicht so zähflüsig wäre. Man heizt Der Dorn sollte in an sich bekannter Weise als daher den Behälter so weit auf, bis der Stahl aus Hohldorn gestaltet sein. ^: .: ■ der Ziehdüse austritt, und regelt die Heizung derart

Dadurch, daß vor dem Auspressen der ganze:in 65 automatisch, daß die Austrittsgeschwindigkeit konflüssigem Zustand - eingebrachte Werkstoff in zäh- stant bleibt. Dadurch, daß der Stahl im Behälter flüssigen Zustand versetzt wird; dem flüssigen Werk- unter Druck gesetzt wird, verschiebt sich sein Fließstoff also in aller Ruhe Wärme entzogen werden punkt nach unten, und zwar beispielsweise bei einem

Druck von 1000 Atmosphären um 1O⁰C. Dadurch erreicht man, daß der Stahl, sowie er aus der Ziehdüse austritt, schneller erstarrt als dies der Fall wäre, wenn er nicht durch Druck beeinflußt würde. Das Fließen des nicht mehr im Schmelzzustand befindlichen Stahles tritt also schon bei einer niedrigeren Temperatur auf, wenn der Stahl unter Druck gesetzt ist. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Verfahrensanweisung, die auf der Überlegung beruht, daß unter einem hohen Druck stehender, zähflüssiger Werkstoff in den festen Zustand übergeführt wird, wenn dieser hohe Druck auf Atmosphärendruck gesenkt wird, dient F i g. 2, die angenähert den Verlauf des Druckes in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt. Es ist aus dem hier dargestellten Diagramm zu entnehmen, daß ein Stahl im flüssigen Zustand bei Atmosphärendruck eine Temperatur von etwa 14O⁰C hat. Kühlt man den in den Behälter eingebrachten flüssigen Stahl bei gleichzeitiger Drucksteigerung (a, b) ab, auf beispielsweise 800⁰C, so gelangt man vom Punkt α zum Punkt c der Kurve I, wobei es gleichgültig ist, ob man von α nach c direkt oder über d (d, c) geht. Wird der dann zähflüssige Stahl ausgestoßen, so gelangt man zum Punkt d, und nach dem Austreten ist der Stahl bei Atmosphärendruck angenähert 800⁰C warm und fest. Seine Festigkeit entspricht dann praktisch der Festigkeit eines durch Strangpressen hergestellten Gegenstandes.

Will man die Länge des erzeugten nahtlosen Rohres aus irgendeinem Grunde geringer wählen als dies der im Behälter vorhandenen Stahlmenge entspricht, dann kann man dies beispielsweise durch kurzzeitiges Überhitzen des Behälters im Bereich der Ziehdüse erreichen, weil dann der Stahl abreißt. Es ist dann nur noch die Ziehdüse zu schließen.

Ordnet man mehrere derartige Behälter auf einem Drehtisch an, so bestehen, ohne daß der Arbeitsvorgang zu unterbrechen ist, keinerlei Schwierigkeiten, eine beschädigte Ziehdüse bzw. einen einer solchen zugeordneten Dorn auszuwechseln, und das Rohrerzeugen kann kontinuierlich erfolgen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von strangförmigen Rohren aus flüssigem Werkstoff, vorzugsweise Stahl, der in einen Behälter eingebracht und einem formgebenden Werkzeug zugeführt wird, wobei der Werkstoff vor dem Werkzeug durch Abkühlen in den zähflüssigen Zustand versetzt und dann unter Druck ausgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Auspressen erst begonnen wird, wenn der in flüssigem Zustand eingebrachte Werkstoff zähflüssig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Werkstoff zunächst unter hohen Druck gesetzt und dann abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Werkstoff vor dem Unterdrucksetzen entgast wird.

4. Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens mindestens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Behälter mit mindestens einem Einlaß und einem als formgebenden Körper ausgebildeten Auslaß, welch letzterer aus einer einen Dorn umfassenden Düse gebildet ist, gekennzeichnet durch Mittel (12,13), die alle dem flüssigen Werkstoff (5) zugewandten Flächen des Behälters (1) zu kühlen gestatten.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) Mittel (1,9) zum Messen der Zähflüssigkeit des Werkstoffes (5) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in axialer Richtung schwingend hin- und herbewegbar und gegebenenfalls auch um seine Hauptachse drehbar gelagert ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Abschluß des Auslasses (4) dienender Dorn als an sich bekannter, den Behälter (1) durchdringender und in diesem längsbewegbar geführter Hohldorn (9) gestaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung des Zähigkeitsgrades des Werkstoffes (5) das Schwingungsverhalten des Behälters (1) bzw. des Domes (9) anzeigbar ist.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behälter (1) auf einer Drehscheibe od. dgl. angeordnet sind, deren Drehachse parallel zu den Hauptachsen der einzelnen Behälter (1) verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 380 336;
britische Patentschrift Nr. 732115;
französische Patentschrift Nr. 886100;
schweizerische Patentschrift Nr. 221 652;
USA.-Patentschrift Nr. 1 924 294;
W. Schwarzmaier, »Stranggießen«, 1957,
S. 146 bis 150.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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