DE1452500A1 - Verfahren zur Herstellung von duennwandigen Rohren mittels Pressschweissung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen Rohren mittels Fresschweissung Eines der wirtschaftlichsten und schnellsten Verfahren zur Herstellung von geschweissten Rohren ist es, Bandmaterial in einem Durchgangsofen kontinuierlich auf etwa 1300 0 C zu erhitzen. Das Band durchläuft dann eine Walzanlage, bei der ein erstes Paar von Rollen mit vertikaler Achse die Form des Rohres im groben formen und danach ein zweites Paar von Rollen mit horizontaler Achse die Ränder der Bänder zusammenpressen und dadurch die Schweissung bewirkeng woran sich eine Serie von zusätzlichen Rollenpaaren anschliesst, die die endgültige For mgebung im Warmzustand zum Ziel haben und das Rohr kalibrieren und gleichzeitig seinen Durchmesser verringern. Die Fortbewegungsgeschwindigkeiten betragen bei gewöhnlicher Produktion etwa bis zu 200m pro Minute.
• Bine Verbesserung dieses Verfahrens soll nun vorliegend in der Weise erzielt werden, dass in dem beschriebenen Herstellungsablauf ein auf die Ränder des Bandmaterials gerichtetes Sauerstoffgebläse*vorgesehen wird, und zwar oberhalb der die Schweissung bewirkenden Rollenpaaree Es wird damit möglich, die örtlichen Temperaturen der Bandränder gegenüber der des übrigen Materials zu erhöhen, so dass die üblichen Durchlaufgeschwindigkeiten erhöht werden können, ohne dass der Durchlauf-Heizofen verlängert werden müsste. Damit das Sauerstoffgebläse seine volle Wirksamkeit enthalten kann, muss das Bandmaterial bereits auf eine beträchtliche Temperatur, z.B. 1250 0 0 angewärmt sein, so dass die Notwendigkeit eines leistungsfähigen Ofens, der entsprechend schwierig zu warten ist, nicht enthält. Weiterhin ergibt sich aufgrund dieser Temperatur eine untere Grenze für die Wandstärke der so hergestellten Rohre. Oberhalb dieser Wandstärke werden befriedigende Ergebnisse besonders hinsichtlieh der Verbindung und der Form nicht mehr erreicht. Der für die Schweissung notwendige Druck in Umfangsrichtung wird nicht gleichmässig und ohne Schwankungen aufgebracht, so dass sich Deformationen oder Knickunken ergebeng wenn die Wandstärke ein bestimmtes Sicherheitsminimum überschreitet. In der Praxis sind die nach diesem Verfahren zulässigen Wandstärken etwa zwei Millimeter bei.einem Durchmesser von 13,25 mm bis 3 mm für einen Durchmesser von 42,25 mm und, 3,5 mm für einen Durchmesser von 75,5 »m, Andererseits wird nach diesem Verfahren ohne weitere Wärmebehandlung eine.metallurigsche Qualität erhalteng die der eines weichgeglühten Materials entspricht.
• Das Ziel der Erfindung ist es, die Herstellung von Rohren mit dünneren Yjandstärken nach dem beschriebenen Verfahren zu ermöglichen, wobei die gleichen Vorteile der Möglichkeit der*Massenproduktidn und die metallurgischen Qualitäten erhalten bleiben. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Rohren aus dünnwandigem Blechmaterial durch Eresschweissung und die Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, dass zunächst das Metallband kontinuierlich in einem Durchlauferhitzer auf eine Temperatur gebracht wird, die unterhalb der normalerweise zur Durchführung der Schweissung notwendigen Temperatur liegt sowie auch unterhalb der Temperatur, die zum wirkungsvollen Einsatz eines Sauerstoffgebläses notwendig ist. Danach wird mit Hilfe eines Hochfrequenz-Induktors eine örtliche Erhitzung der Ränder des Bandes auf eine Temperatur bewirkt, die zum Einsatz des Sauerstoffgebläses notwendig ist. Danach durchläuft das Band die formgebenden Rollenpaare, wobei oberhalb des die Schweisspressung erzeugenden Rollenpaares ein Sauerstoffgebläse vorgesehen ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf den Induktor zur örtlichen Erhitzung des kontinuierlich durchlaufenden Bandes an den Rändern'dieses Bandes, wobei der Induktor im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus einer rechtwinkligen Windung aus leitendem Metall besteht, deren lange Abschnitte parallel zum Hand des Metallbandes verlaufen und einer dieser Abschnitte einen zur Speisung notwendigen Einschnitt aufweist, während die kurzen Ab- schnitte parallel zum Metallband verlaufen und jeder einzelne Abschnitt besteht aus zwei brückenartigen Bügeln, die zu beiden Seiten des Metallbandes liegen. Weiterhirweist der Induktor eine übliche Kühlvorrichtung auf,-Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Anordnung zur Herstellung der Rohre darstellt; Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 in Draufsicht; Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des zur Erhitzung der Bandränder verwendeten Induktors. In-den Fig. 1 und 2 ist als erstes der Ofen 1 zu erkennen, durch-den das Metallband kontinuierlich durchbewegt und erhitzt wird. Der'O#en kann von dem gleichen Typus sein, wie die z.Zt. zur Erhitzung des Bandes auf ungefähr 1300 0 verwendeten Öfen, wenn der obenbesähriebene Herstellungsweg eingeschlagen wird. Im vorliegenden Fall dient der Ofen jedoch nur zur Erhitzung des Metallbandes zwei auf eine Temperatur unterhalb der Obengenannten, z.B. nur auf 1000 0 C. Das Metallband zwei läuft dann über eine erste Unterstützungsrolle 3, sodann zwischen zwei Rollen, wobei die obere Rolle 4 fest und die untere Rolle 5 schwenkbar angeordnet ist. Sodann läuft das Band durch den Induktor 6, wodurch Erhitzung bei hoher Frequenz die Ränder des Bandes örtlich auf eine Temperatur von wenigstens 1250 0 gebracht werden, die übrige Teil des Bandmaterials aber im wesentlichen bei der alten Temperatur von 1000 0 C. bleibt. Das Band durchläuft dahn das erste Paar der Profil-ierrollen 79 sodann durch ein zweites Paar von Profil-ierrollen 81 welche das Zusammenpressen und Verschweissen der Ränder bewirkt. Zwischen den beiden Rollenpaaren 6 9 7 und 8, dort wo die Zusammenführung der Bandränder erfolgt, ist eine Düse 9 vorgesehen, durch die Sauerstoff strömt, so daß örtlich die Ränder des durchlaufenden Bandes auf eine Temperatur von 1250 0 0 oder mehr erhitzt werden , so daß eine schnelle und wirksame Schweißung anschließend möglich wird, sobald der Anpreßdruck für die Schweißung von dem Rollenpaar 8 aufgebracht wird. Das auf diese Weise hergestellte Rohr verläßt die Vorrichtung bei 10, wobei es noch durch eine oder mehrere nicht dargestellte Rollen geführt sein kann. Auf die gezeigte Weise ist es z»B. möglich, ein Rohr herzustellen, wobei zur Herstellung ein Bandmaterial von 145 mm Breite und 2 mm Dicke dient, und die Durchlaufgeschwindigkeit in der Größenordnung von 200 m/Min. liegen kann. Nach dem herkömmlichen Verfahren müßte der Versuch, ein Rohr aus Blechen der angegebenen Größen herzustellen, scheitern, weil unzulässige Verformungen auftreten würden-, din nicht nur die Gestalt, sondern auch die Kontinuität der Schweißling ungünstig beeinflussen würden. Die Induktionserwärmung der Ränder des Bandes 2 mit Hilfe des Induktors 6 kann z.B".erfolgen mit einem in Fig, 3 dargestellten Induktor. In Yig. 3 sind zwei elektrische Anschlüsse 11 und 12 zu erkennen, die auch in Fig. 2 dargestellt sind, wo sie an die Bekandärwicklung 13 eines Transformators 14 angeschlossen sind, dessen Priaärwicklung 15 von einer Hochfrequenzquelle gespeist wird" die nicht dargestellt ist* Der-Induktor 6 nach Fig, 3 besteht aus einer rechtwinkligen Windung, deren beide Teile 16 und 17 des einen Längsabschnittes mit den elektrischen Zuführungen 11 und 12 verbunden sind, während der andere Längsabschnitt 18 aus einer durchgehenden Stange besteht. Die beiden kurzen Abschnitte der Windung bestehen aus je zwei Bügeln 19, die in der Form einer Brücke einer über dem anderen und zu beiden Seiten des Bandes 2 an den Enden der Längsabschnitte angeordnet sind. Die Länge des Induktors beträgt für ein Metallband von 145 mm Breite z.B, etwa 400 mm, Der auf diese Weise aufgebaute Induktor hoher Frequenz hat die Eigenschaft, sehr starke Induktionsströme in den Rändern 20 des Metallbandes zu erzeugen, während weiter zur Mitte des Metallbandes hin praktisch keine Wirbelströme auftreten, Es-verbreitern sich die Transversalströme im Gegenteil sehr stark innerhalb des Bandes, so daß die Teile um die Mittellinie des Bandes während des Durchlaufs nur sehr wenig erhitzt werden. Die symmetrische Anordnung der beiden Brücken 19 oberhalb und unterhalb des durchlaufenden Bandes bringt den Vorteil, daß die Erhitzung praktisch'unabhängig von der Lage des Bandes im Inneren des Induktors ist. Der gesamte Induktor ist vorzugsweise aus Kupfer ausgeführtl wobei die einzelnen Elemente hohl ausgestaltet sind, so daß sie von Kühlwasser durchflonnen werden können. Das Kühlwas. ser klann durch die Rohrzuführtingen 21 uid 22 fließen. Um den Betrieb der beschriebenen Anlage in Gang zu bringen, wird das vordere Ende des Bandes an ein rohrförmiges Anzieh-Sttc#angeschlossen, das zunächst zwischen den Rollen 4 und 5 durchgeführt wird, wobei die Rolle 5 zur Seite bewegt wird-; so-dann wird das Ganze durch den Induktor geführt, worauf der Anfang.des Bandes zwischen die Rollenpaare 7 und 8 geführt wird. Die Rolle 5 wird daraufhin in ihre Betriebsatellung gebracht und die kontinuierliche Herstellu-ng des Rohres kann beginnen. Es zeigt sich, daß die auf die beschriebene Weise hergestellten Rohre von ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften sind, eine ausgezeichnete Schweißverbind:ung erreicht wird und das Material dennoch in weichgeglÜhtem Zustand die Vorrichtung verläßt und keinerlei Überhitzung oder anormale Deformation erlitten hat. Das Verfahren ist äußerst wirtschaftlich, da bei dünner Wandstärke eine hohe Durchlaufgeschwindigkeit erzielt werden kann, so daß in allen Anwendungsfällen von Rohren, wo das bisher verwandte dickwandige Rohr nicht nötig ist, sich das vorliegende Verfahren empfiehlt Es ist noch anzumerken, daß der Anteil der induktiven Erhitzung des durchlaufenden Bandes umso größer sein kannje dünnwwandiger das verwendete Material ist, während umgekehrt der Anteil der induktiven Erhitzung umso unbedeutender werden kann, je mehr Wandstärken verwendet werden, wie sie für das bisher übliche. Verfahren notwendig sind.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r Ü c h e : z e i c h n e t, daß das Bandmaterial (2) in einem Ofen (1) auf eine Temperatur erhitzt wird, die niedriger ist als die zur Preßschweißung oder wirkungsvollen Anwendung eines Sauerstoffgebläseä notwendige Tem-. peratur, das Bandmaterial weiter einen Hochfrequenzinduktor (6) durchläuft, in dem lediglich die Ränder des Bandes auf eine Temperatur erhitzt werden, die zur Anwendung-eines Saue-rstoffgebläses notwendig ist, worauf das Rohr durch aufeinanderfolgende Profilierrollen (7,-8) geformt wird und vor dem den Schweißanpreßdruck erzeugenden Rollenpaar (8) ein Sauerstoffgebläse vorgesehen ist. daß der Induktor (6) (Fig« ?) aus einer rechtwinkligen metallischen Schleife besteht, deren Längsabschnitte (161 l71 18) parallel zum 14md des Bandes (2) verlaufeng einer dieser Längsabschnitte einen Einschnitt zur Stromeinleitung (11, 12) aufweist, während die beiden kurzen Abschnitte aus je zwei brÜckenförmigen Bügeln (19) bestehen, zwischen denen das Band (2) läuft. z e i c h n e t e daß er aus Hohlelementen besteht, in deren Innenraum eine KÜhlwasserzuführung (21, 22) vorgesehen ist.