DE1752629B2 - Verfahren zum Abrunden eines Rohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bekannt ist ein Verfahren (deutsche Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb", 1967, Heft 2, Seiten 97 bis 101), das zum Nachrunden der die Schweißnaht umgebenden Bereiche bei Rohren dient, die aus rundgewalzten Blechen zusammengeschweißt sind. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt das Nachrunden durch eine plastische Biegeverformung des zuvor erwähnten Rohrbleches. Der das bekannte Verfahren beschreibenden Literaturstelle ist jedoch keine Lehre darüber zu entnehmen, wie das Verhältnis von Durchbiegung, Erwärmungszustand und Zeitablauf sein soll, um zu einem optimalen Ergebnis zu gelangen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, dem Fachmann eine Lehre zu geben, wie die Durchbiegung zu gestalten ist und wann der Umlauf und die Biegeverformung beendet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches erfassten erfinderischen Maßnahmen vorgeschlagen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, dass das Verfahren zum Abrunden eines Rohres zu einem frühestmöglichen Zeitpunkt beendet werden kann, wodurch sich das Verfahren sehr ökonomisch gestalt. Dadurch, dass die Durchbiegung während des Umlaufs konstant gehalten wird, wird die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sehr einfach; Steuereinrichtungen für die Durchbiegung sind nicht erforderlich. Auch dies trägt dazu bei, dass das Verfahren sich sehr wirtschaftlich anwenden lässt. Die Beendigung des Verfahrens erfolgt jedoch erst dann, wenn die konstante Durchbiegung keine bleibende Biegeverformung mehr in der Rohrwandung hinterlassen kann. Damit erfüllt das Verfahren auch die technischen Anforderungen.

Die Erfindung wird an Hand von Figuren und Vorrichtungen mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung, bei der die Last zum Verformen des abzurundenden Rohrs mit Hilfe einer mit der Außenfläche des Rohrs zusammenarbeitenden Rolle bzw. Walze aufgebracht wird,

Fig. 2 eine Vorrichtung, bei der die Last zum Verformen des Rohrs mit Hilfe einer im Inneren des Rohrs angeordneten Rolle oder Walze aufgebracht wird.

Gemäß Fig. 1 wird das abzurundende Rohr 1 auf Stützwalzen oder Rollen 2 angeordnet; eine dieser Stützwalzen oder beide Stützwalzen können mit Hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung angetrieben werden. Oberhalb des Rohrs 1 ist eine mit dem Rohr zusammenarbeitende Rolle oder Walze auf einer Tragkonstruktion 4 drehbar gelagert, die um einen Lagerbolzen 5 geschwenkt werden kann. Damit die Rolle 3 gegen das Rohr 1 gedrückt werden kann, ist gemäß Fig. 1 ein hydraulischer Zylinder 6 vorgesehen. Damit die Abwärtsbewegung der Walze 3 zwangsläufig begrenzt werden kann, um auch die Durchbiegung oder Verformung des Rohrs 1 zu begrenzen, ist gemäß Fig. 1 ein mit der Tragkonstruktion 4 zusammenarbeitender Anschlag vorgesehen. Wenn mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 6 eine nach unten wirkende Kraft aufgebracht wird, kann somit das Rohr 1 nur durchgebogen bzw. verformt werden, bis das freie Ende der Tragkonstruktion 4 zur Anlage an dem Anschlag 7 kommt. Der Anschlag 7 kann höhenverstellbar sein, so dass es möglich ist, entweder das Ausmaß der Verformung oder den Durchmesser des abzurundenden Rohrs zu ändern.

Da die Länge des abzurundenden Rohrs gewöhnlich etwa 5,50 bis 6,00 m beträgt, wird jedes Ende der mit dem Rohr zusammenarbeitenden Walze 3 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise auf einer Tragkonstruktion 4 gelagert, und die beiden Tragkonstruktionen sind durch Querträger miteinander verbunden, so dass sich eine einheitliche bzw. zusammenhängende Konstruktion ergibt; außerdem wird ein zweiter Betätigungszylinder in Verbindung mit einem Anschlag am anderen Ende der Walze 3 vorgesehen, so dass die Walze über ihre ganze Länge gleichmäßig bewegt werden kann. Wenn jedoch Rohre von kleinerer Länge oder nur die Endabschnitte eines Rohrs abgerundet werden sollen, kann es ausreichend sein, nur einen einzigen Betätigungszylinder mit dem zugehörigen Anschlag vorzusehen. Bei den Stützwalzen 2 und der Arbeitswalze 3 kann es sich jeweils um eine einzige Walze handeln, die annähernd ebenso lang ist wie das abzurundende Rohr, oder man kann in jedem Fall zwei oder mehr Walzen der betreffenden Art vorsehen, die derart gleichachsig angeordnet sind, dass sie nach Art einer einzigen Walze zur Wirkung kommen. Zwar ist in Fig. 1 nur eine einzige Arbeitwalze 3 dargestellt, doch sei bemerkt, dass man gemäß der Erfindung auch andere Anordnungen vorsehen kann, z.B. zwei parallele Rollen oder Walzen, mittels deren die gewünschte Verformung des Rohrs herbeigeführt werden kann. Ferner kann es sich bei der aufgebrachten Last entweder um eine einzige Last handeln, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise aufgebracht wird, oder man kann mit mehreren Lasten arbeiten, die mit Hilfe hydraulischer Zylinder oder anderer Einrichtungen aufgebracht werden, so dass die gewünschte Verformung erzielt wird.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der das Rohr 11 auf Stützwalzen 12 angeordnet wird, von denen mindestens eine angetrieben wird, und bei der die Arbeitswalze 13 mit der Innenfläche des Rohrs zusammenarbeitet. Die Arbeitswalze 13 ist auf einem Träger 14 gelagert, dessen eines Ende auf einem Bolzen 15 dreh- bar gelagert ist. Um das Rohr 11 zu verformen, wird das freie Ende des Trägers 14 mit Hilfe eines hydraulischen Stößels 16 nach unten gedrückt, bis es zur Anlage an einem Anschlag 17 kommt. Da es offensichtlich schwierig ist, eine derartige Anordnung zum Abrunden von Rohren großer Länge zu schaffen, bei denen es erforderlich sein würde, die Arbeitwalze 13 an beiden Enden drehbar zu lagern, ist die Anordnung nach Fig. 2 am besten für Fälle geeignet, in denen jeweils nur ein Endabschnitt der Rohre abgerundet werden soll. Zu diesem Zweck könnte die Arbeitswalze 13 auf dem Träger 14 freitragend gelagert sein, so dass man sie leicht mit dem benachbarten Ende eines Rohres zusammenarbeiten lassen kann.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das abzurundenden Rohr auf eine Temperatur von etwa 540 bis etwa 755°C erhitzt, auf den Stützwalzen 2 angeordnet, mit Hilfe der Arbeitswalze 3 in der Querrichtung durchgebogen und veranlasst, einige wenige Umdrehungen auszuführen. Wenn man die richtigen Arbeitsbedingungen wählt, ist es möglich, Rohre mit einer hinreichenden Genauigkeit abzurunden, so dass die Abweichungen von der kreisrunden Querschnittsform innerhalb der normalerweise geltenden Grenzen gehalten werden.

Wenn ein Rohr in der erfindungsgemäßen Weise abgerundet werden soll, wird es vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 700°C erhitzt. Das Rohr kann bei dieser Temperatur leicht aus dem Glühofen entnommen werden, der normalerweise dazu dient, das Material des Rohrs zu ferritisieren; in der Praxis ist es daher zweckmäßig, die Vorrichtung zum Abrunden der Rohre in der Nähe der Austrittsöffnung des Glühofens anzuordnen. Das Rohr rollt dann von dem Glühofen aus gemäß Fig. 1 über zwei Schienen 8 zu der Abrundungsvorrichtung, um danach von der Abrundungsvorrichtung auf zwei weiteren Schienen 9 zu der nächsten Behandlungsstation zu rollen. Wenn das Rohr den Glühofen mit einer Temperatur von etwas mehr als 700°C verlässt und der Abrundungsvorrichtung schnell zugeführt wird, kann der Abrundungsvorgang bei einer Temperatur von etwa 700°C beginnen. Es ist wichtig, dass das Rohr von dem Glühofen aus möglichst schnell zu der Abrundungsvorrichtung gebracht wird, da sich das Rohr sehr schnell abkühlt, und da sich die zur Verformung des Rohrs benötigten Kräfte bei zunehmender Abkühlung des Rohrs in einem erheblichen Ausmaß vergrößern. Beispielsweise haben Versuche, die an einem Rohr mit einem Durchmesser von etwa 610 mm und einer Wandstärke von etwa 12,5 mm durchgeführt wurden, gezeigt, dass sich ein solches Rohr in 4 bis 5 Minuten von etwa 700 auf etwa 540°C abkühlt, und dass sich die Kraft, die erforderlich ist, um bei einem Ring mit einer Länge von etwa 152 mm eine Durchbiegung in der Querrichtung bzw. in Richtung eines Durchmessers von etwa 12,5 mm zu bewirken, von etwa 318 kg bis 700°C auf etwa 795 kg bei 540°C vergrößert.

Sobald das heiße Rohr auf den Stützwalzen angeordnet worden ist, wird die Arbeitswalze gemäß Fig. 1 mit Hilfe des Zylinders 6 bzw. gemäß Fig. 2 mit Hilfe des Stößels 16 nach unten gedrückt, so dass das Rohr verformt wird. Das Ausmaß der Verformung kann nicht genau festgelegt werden, da es sich natürlich in Abhängigkeit vom Durchmesser des Rohrs, von der Wandstärke und der Temperatur des Rohrs ändert. Allgemein gesprochen ist jedoch das Ausmaß der Verformung, die erforderlich ist, um ein Rohr abzurunden, etwas größer als die Verformung, die erforderlich ist, um eine bleibende Verformung des Rohrs herbeizuführen. Genauer gesagt liegt die Verformung, die bei Rohren mit einem Durchmesser von etwa 400 bis etwa 900 mm erforderlich ist, im Bereich von etwa 6,5 bis etwa 25 mm und vorzugsweise im Bereich von etwa 9,5 bis etwa 19 mm. Unter Benutzung einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten wurden Versuche an Rohren mit einem Durchmesser von etwa 610 mm durchgeführt, wobei die Verformung etwa 16 mm betrug; hierbei wurden sehr gute Ergebnisse erzielt; beispielsweise zeigte ein Rohr mit einem Durchmesser von etwa 900 mm, bei dem die Unrundheit vor dem Abrunden etwa 22 mm betrug, nach der Durchführung des Versuchs nur noch eine Unrundheit von etwa 1,6 mm. Bei der Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 2 wurden einwandfreie Ergebnisse bei einer Verformung um etwa 9,5 mm erzielt. Wenn mit einer zu geringen Verformung gearbeitet wird, erhält man nicht die gewünschte Wirkung, und wenn die Verformung zu groß ist, können die Rohre in einem noch größeren Ausmaß unrund werden.

Im gleichen Zeitpunkt, in dem die Arbeitswalze nach unten gegen das Rohr gedrückt wird, muss die Drehbewegung des Rohrs beginnen, so dass der Abrundungsvorgang bei einer nur minimalen Abnahme der Temperatur des Rohrs zu Ende geführt werden kann. Das Rohr wird langsam gedreht, d.h. es führt nur wenige Umdrehungen in der Minute aus, während es durch die Arbeitswalze durchgebogen wird. Das Abrunden des Rohrs erfolgt während der ersten fünf oder sechs Umdrehungen, und der Abrundungsvorgang soll beendet werden, sobald das Rohr eine solche Zahl von Umdrehungen ausgeführt hat. Bei einer längeren Dauer des Abrundungsvorgangs wird keine gute Wirkung erzielt, sondern es ist sogar möglich, dass sich der Durchmesser des Rohrs vergrößert; wenn das Rohr mehrere Minuten lang gedreht wird, nehmen die Kräfte, die erforderlich sind, um das Rohr im verformten Zustand zu halten und das Rohr zu drehen, im Verlauf der Abkühlung des Rohrs schnell zu.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die Erfindung eine schnelle, wirtschaftliche und zuverlässige Verarbeitung von Rohren zum Zweck des Abrundens im Rahmen der Fließfertigung ermöglicht, wobei eine übermäßige Abweichung des Rohrquerschnittes von einer kreisrunden Querschnittsform beseitigt wird.

Claims (2)

1. Verfahren zum Abrunden eines Rohrs, bei dem das Rohr erwärmt und anschließend einer in dessen Umfangsrichtung umlaufenden, in Folge der Erwärmung plastischen Biegeverformung unterworfen und dabei abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbiegung während des Umlaufs konstant gehalten wird, und dass der Umlauf und die Biegeverformung beendet werden, wenn die Biegeverformung in Folge der Abkühlung des Rohrs elastisch wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rohrmaterial duktiles Eisen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erwärmung des Rohrs auf 540 bis 755°C die Beendigung der Biegeverformung nach 5 oder 6 Umläufen erfolgt.