DE1758091B1

DE1758091B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verguten eines rohrförmigen, dickwandigen Werkstuckes größeren Durchmessers

Info

Publication number: DE1758091B1
Application number: DE19681758091
Authority: DE
Inventors: Akira. Kobe Ujtne. (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1967-04-03
Filing date: 1968-04-02
Publication date: 1974-03-21
Also published as: GB1181947A; DK130691C; SE343330B; NL6804710A; NL139563B; DK130691B; US3556877A; DE1758091C2; FR1559462A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine sondere soll auch eine Vergütung guter Qualität in Vorrichtung zum Vergüten eines rohrförmigen, dick- demjenigen Abschnitt des rohrförmigen Werkstückes, wandigen Werkstückes größeren Durchmessers, wel- in dem sich eine Schweißnaht aus anderem Material ches durch Biegen und Verschweißen einer Stahl- befindet, erreicht werden, ohne daß besondere Maßplatte hergestellt wurde, und das um seine Längs- 5 nahmen für diesen Abschnitt getroffen werden müsachse rotierend in der oberen Hälfte beim Durch- sen. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe gang durch eine Heizvorrichtung erwärmt, in seiner zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der unteren Hälfte beim Durchgang durch einen Kühl- Werkstücke der bezeichneten Art richtig und genau mittelbehälter fortwährend abgeschreckt wird. steuerbar abgeschreckt werden können.

Zur Herstellung eines großen Druckbehälters oder io Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, -gefäßes mit einer dicken Wandung und einem daß das Werkstück mehrfach auf Austenitisierungsgroßen Durchmeser aus abgeschreckten und ver- temperatur erhitzt und abgeschreckt wird, wobei bei güteten hochfesten Stahlplatten ist es bekannt, jede jeder Umdrehung die Umlaufgeschwindigkeit bei Stahlplatte zuerst bogenförmig zu biegen, dann ab- konstanter Heizleistung vermindert wird. Hierdurch zuschrecken und zu vergüten und danach ihre Ränder 15 wird die beabsichtigte Wirkung erreicht, die darin bei geringer, die Abschreck- und Vergütungswirkung besteht, daß von der Oberfläche aus zum Kern des nicht umgekehrt beeinflussender Erwärmung zu Werkstückes hin aufeinanderfolgende und sich gegeneinem rohrförmigen Körper zusammenzuschweißen seitig überlagernde Vergütungszonen erzeugt werden. Es ist auch bekannt, jede Stahlplatte zu einem rohr- Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

förmigen Körper zu biegen und zusammenzuschwei- 20 ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in ßen. Danach wird das ganze Werkstück in einem einem Kühlmittelbehälter zum Eintauchen der unHeizofen erwärmt und dann zum Abschrecken und teren Hälfte des seitlich innerhalb des Behälters an- ä Vergüten in einen Wasserbehälter getaucht. Bei dem geordneten Werkstückes Kühlwasserauslässe und zuerst geschilderten Verfahren kann jedoch nur das Stützrollen als drehbare Auflagen für das rohrförmige negative Schweißverfahren verwendet werden, damit 25 Werkstück und über dem Kühlmittelbehälter oberdie dem Abschrecken und Vergüten entgegengerich- halb der Kühlmitteloberfläche gegenüber der oberen teten Wirkungen vermieden werden. Dabei ist jedoch Hälfte des rohrförmigen Werkstückes elektromagneder schweißtechnische Wirkungsgrad schlecht, und tische Induktionsheizvorrichtungen angeordnet sind, das Schweißzusatzmetall muß zur Erlangung der- Gegenüber bekannten Vorrichtungen, bei denen der selben Festigkeit wie das Grundmetall aus einem 30 Ofen und der Kühlwasserbehälter getrennt angehöher legierten Stahl bestehen, weil das Schweiß- ordnet sind und ein Hebezeug vorgesehen ist, kann zusatzmetall weder abgeschreckt noch vergütet wer- die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit geringen den kann und eine geringere Festigkeit hat. Bei dem Abmessungen hergestellt und in einfacher Weise bezuletzt geschilderten Verfahren kann irgendein ge- tätigt werden, wodurch die Betriebs- und Anlageeignetes Schweiß verfahren angewendet werden, und 35 kosten stark verringert werden können. Wenn die das Schweißzusatzmetall kann abgeschreckt und ver- Erfindung bei der Herstellung eines rohrförmigen gütet werden, wozu ein großer Wärmeofen, ein Werkstückes mittels Schweißen angewandt wird, erHebezeug, ein Wasserbehälter usw. vorgesehen sein folgt das Abschrecken nach dem Schweißen auf müssen. Aus diesem Grunde ist das richtige Ab- einfache und genaue Weise, so daß die besondere schrecken eines großen dickwandigen Werkstückes 40 Anwendung und Benutzung des negativen Schweißschwierig. Verfahrens, die teuren, hoch legierten Schweißelek-Es ist weiter bekannt, ein rohrförmiges Werkstück troden, eine große Abschreckvorrichtung usw. vorabschnittweise auf die erforderliche Abschrecktem- teilhafterweise vermieden werden können. λ peratur zu bringen und anschließend abzuschrecken Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des " (USA.-Patentschrift 2445 150). Nach dem Abschrek- 45 Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der ken folgt ein zweiter Erhitzungsvorgang, mit dem nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichdas Werkstück auf eine Anlaßtemperatur gebracht nung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der wird, die wesentlich niedriger liegt als die Abschreck- Erfindung veranschaulicht ist. Es zeigt temperatur. Mit diesem letzten Verfahrensschritt ist Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung in die Behandlung abgeschlossen. Nachteilig ist bei die- 50 schematischer Darstellung und sem vorbekannten Verfahren zum Abschrecken und Fig. 2 und 3 je ein Versuchsdiagramm. Vergüten, daß sich damit bei dickwandigen, rohr- Ein Kühlmittelbehälter 1 wird durch eine Leitung 3 förmigen Werkstücken der Abschreckvorgang wegen aus einem Hilfskühlmittelbehälter 2 mit Kühlmittel 4 der Materialdicke nicht mehr gleichmäßig über den versorgt. Die Leitung 3 endet unter der Kühlmittelgesamten Materialquerschnitt steuern läßt. Die rohr- 55 oberfläche in Kühlmittelauslaßrohren 5. Auf dem förmigen Werkstücke haben meist eine Schweißnaht, Boden des Kühlmittelbehälters 1 sind Stützrollen 6 die aus einem anderen Material besteht als das Werk- . angeordnet. Als Heizung sind über dem Kühlmittelstück selbst und deren Material deshalb bei einem behälter 1 eine elektromagnetische Niederfrequenz-Abschreckvorgang von bestimmter Dauer und Tem- Induktionsheizspule 7 und eine elektromagnetische peratur ganz anders reagiert als das Material des 60 Hochfrequenz-Induktionsheizspule 8 angeordnet. Mit Werkstückes. diesen Heizspulen 7 und 8 kann ein dickwandiges Der Erfindung liegt gegenüber diesem Stand der rohrförmiges Werkstück 9 mittels eines Heizvorgan-Technik die Augabe zugrunde, ein Verfahren zum ges durch und durch erwärmt werden. Ferner ruht Abschrecken und Vergüten eines rohrförmigen, dick- das abzuschreckende rohrförmige Werkstück 9 mit wandigen Werkstückes so zu gestalten, daß sich der 65 im wesentlichen horizontaler Achse in der Weise auf Abschreckvorgang über die ganze Stärke des Werk- den Stützrollen 6, daß die untere Rohrhälfte in das Stückquerschnittes hin gleichmäßig vollzieht und daß Kühlmittel 4 eintaucht und die obere Hälfte sich die Qualität der Vergütung verbessert wird. Insbe- über die Kühlmitteloberfläche erhebt. Die elektro-

magnetischen Induktionsheizspulen 7 und 8 umgeben das Werkstück 9 in der Weise, daß es sich frei drehen kann.

Wenn das Werkstück 9 durch die Stützrollen 6 im Gegenuhrzeigersinn angetrieben wird, wie durch den Pfeil in F i g. 1 angedeutet ist, werden gleichzeitig die elektromagnetischen Induktionsheizspulen 7 und 8 erregt. Wenn dann der anfangs in Drei-Uhr-Stellung befindliche Teil des Werkstückes 9 innerhalb der elektromagnetischen Niederfrequenz-Induktionsheizspule 7 bis in Zehn-Uhr-Stellung gelangt, wird dieser Teil durch die Induktionsheizspule 7 auf etwa 700° C erwärmt. Während dieser Teil von der Zehn-Uhr-Stellung bis in Neun-Uhr-Stellung durch die Hochfrequenz-Induktionsheizspule 8 läuft, wird er weiter bis auf die Abschrecktemperatur von etwa 900° C gebracht. Danach gelangt der Teil in das Kühlmittel 4 und wird schnell abgekühlt. Zur Erleichterung des Abschreckvorganges gelangt das Kühlmittel in Sieben-Uhr-Stellung aus den Kühlmittelauslaßrohren 5. Der abgeschreckte Teil durchläuft dann das Kühlmittel 4 und kehrt schließlich in seine der Drei-Uhr-Stellung· entsprechende Ausgangsstellung zurück, womit der erste Abschreckumlauf abgeschlossen ist. Dadurch wird die Oberflächenschicht des Werkstückes 9 erwärmt und abgeschreckt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Werkstückes 9 kann den Eingangsgrößen der elektromagnetischen Induktionsheizspulen 7 und 8 entsprechend eingestellt werden, so daß die Temperatur in der Neun-Uhr-Stellung auf eine vorbestimmte Temperatur genau eingestellt werden kann. Gleichzeitig kann die Abkühlgeschwindigkeit in der Acht-Uhr-Stellung mittels der Kühlmittelauslaßrohre 5 eingestellt werden. Dadurch kann genau und richtig abgeschreckt werden.

Nachdem der erste Abschreckumlauf beendet ist. folgt der zweite Umlauf. In diesem Umlauf ist die Erwärmung stärker, weil die Umlaufgeschwindigkeit geringer ist. Ferner wird die Auslaßmenge der Kühlmiltelauslaßrohre 5 verstellt. Demzufolge wird nicht nur die Oberflächenschicht, sondern auch eine Schicht unter der Oberflächenschicht erwärmt und abgeschreckt. Da die Schicht unter der Oberflächenschicht infolge der Erwärmung der Abschreckung der Oberflächenschicht unter Druckspannung abgeschreckt wird, ist die Abschreckwirkung gut. In gleicher Weise folgt der dritte Umlauf. Durch wiederholtes Umlaufen wird nach und nach mit gutem Erfolg bis zum Kern des Werkstückes abgeschreckt. Durch dieses überlagerte Abschrecken werden die mechanischen Eigenschaften des dickwandigen rohrförmigen Werkstückes, insbesondere dessen Schlagfestigkeit, verbessert. Die Versuchsergebnisse sind in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht.

Die Umlaufgeschwindigkeit des Werkstückes 9, die Eingangswerte der elektromagnetischen Induktionsheizspulen 7 und 8 und die Auslaßmenge der Kühlmittelauslaßrohre 5 werden gemäß der Erfindung entsprechend einem bestimmten Abschreckumlauf eingestellt. Dadurch wird die überlagerte Abschrekkung sehr genau und wirksam.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann mit geringen Abmessungen hergestellt und in einfacher Weise betätigt werden, wenn man sie mit dem Stand der Technik vergleicht. Der Grund hierfür ist, daß bei der Erfindung die elektromagnetischen Induktionsheizspulen 7 und 8 über dem Kühlmittelbehälter 1 angeordnet sind, in den die untere Hälfte des abzuschreckenden rohrförmigen Werkstückes 9 in der Weise eingetaucht wird, daß die erwärmte obere Hälfte des Werkstückes 9 zum aufeinanderfolgenden schnellen Abkühlen und Abschrecken wiederholt gedreht wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abschrecken eines rohrförmigen, dickwandigen und großen Werkstückes wird das Werkstück ständig örtlich erwärmt und abgekühlt, wobei die Betriebswerte bei jedem Abschrecken leicht verstellt werden können. Deshalb gewährleistet das wiederholte überlagerte Abschrecken Genauigkeit und gute mechanische Eigenschaften.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vergüten eines rohrförmigen, dickwandigen Werkstückes größeren Durchmessers, welches durch Biegen und Verschweißen einer Stahlplatte hergestellt wurde und das um seine Längsachse rotierend in der oberen Hälfte beim Durchgang durch eine Heizvorrichtung erwärmt, in seiner unteren Hälfte beim Durchgang durch einen Kühlmittelbehälter fortwährend abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mehrfach auf Austenitisierungstemperatur erhitzt und abgeschreckt wird, wobei bei jeder Umdrehung die Umlaufgeschwindigkeit bei konstanter Heizleistung vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der hierbei entstehenden Abschreckzonen durch die Höhe der Abschrecktemperatur und die Dauer ihrer Einwirkung gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück elektromagnetisch induktiv erwärmt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kühlmittelbehälter(l) zum Eintauchen der unteren Hälfte des seitlich innerhalb des Behälters angeordneten Werkstükkes (9) Kühlwasserauslässe (5) und Stützrollen (6) als drehbare Auflagen für das rohrförmige Werkstück (9) und über dem Kühlmittelbehälter (1) oberhalb der Kühlmitteloberfläche gegenüber der oberen Hälfte des rohrförmigen Werkstückes (9) elektromagnetische Induktionsheizvorrichtungen angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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