DE1758839C2 - Device for inductive feed hardening of pipes or the like - Google Patents
Device for inductive feed hardening of pipes or the likeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Rohren od. dgl., bei der dem Induktor eine Abschreckvorrichtung nachgeschaltet ist und das im wesentlichen lotrecht transportierte Rohr an seinem oberen Ende von einer Hängevorrichtung gehalten und an seinem unteren Ende von einer Stützvorrichtung getragen ist.The invention relates to a device for inductive feed hardening of pipes od. The like. In which the inductor is followed by a quenching device and the transported essentially vertically Tube held by a hanger at its upper end and at its lower end End is carried by a support device.
Induktive Rohrhärtungsanlagen sind in mannigfacher Ausführung bekannt; ein besonders Problem stellt dabei immer die Abschreckung des erhitzten Rohres, vor allem bei w aagerechtem Vorschub, dar, da es hier leicht zu ungleichmäßigen Verteilungen des Abschreckmediums kommt und die Abschreckflüssigkeit unter Umständen in den Induktor eindringt. Gleichmäßigere Verhältnisse würden sich bei einem senkrechten Vorschub des Rohres ergeben. Bei gro-Inductive pipe hardening systems are known in various designs; a particular problem always represents the deterrent of the heated pipe, especially with horizontal feed, since the quenching medium and the quenching liquid are easily distributed unevenly here may penetrate the inductor. More even proportions would be found in one result in vertical feed of the pipe. At large
gen Rohren (über 10m Länge und über 10 t Gewicht) tritt jedoch ein besonderes Transportproblem •uf Wird nämlich das von einer Hängevorrichtung Betragene Rohr in den Induktor abgesenkt, so muß fjji weiteren Verlauf der Erwärmung das Gewicht des bereits abgeschreckten Rohiteils von der gerade erwärmten Rohrzone getragen werden. Da der Stahl bei der zur Härtung notwendigen Temperatur normalerweise keine ausreichende mechanische Festigkeit mehr besitzt, wird das Rohr plastisch deformiert.g en tubes (about 10m in length and about 10 t by weight), however, occurs a special transportation problem • uf Namely, the Betragene from a hanger pipe is lowered into the inductor, so fjji further course of the heating must just heated the weight of the already quenched Rohiteils of the Pipe zone are worn. Since the steel normally no longer has sufficient mechanical strength at the temperature required for hardening, the pipe is plastically deformed.
Ferner ist bereits eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Rohren bekannt, die einen Induktor und eine diesem Induktor nachgeschaltete Abschreckvorrichtung sowie Mittel zum lotrechten Transport der Rohre aufweist. Hierbei wird das zu härtende Rohr zwischen zwei Einspannvorrichtungen eingespannt, die zwischen Traversen befestigt sind. Zusätzlich sind noch besondere Führungsmittel vorgesehen, die ein Durchbiegen des Rohres bei der Erwärmung verhindern (vgl. USA.-PatentschriftFurthermore, a device for inductive feed hardening of pipes is already known, the one Inductor and a quenching device connected downstream of this inductor, as well as means for vertical Has transport of the pipes. The pipe to be hardened is placed between two clamping devices clamped, which are fastened between trusses. In addition, special guide means are provided, which prevent the tube from bending when it is heated (cf. USA.-Patent
23 82 826).23 82 826).
Weiterhin ist eine Erhitzungsvorrichtung für Rohre bekannt, bei der das senkrecht stehende Rohr an einer verfahrbaren Aufhängung hängt. Während der Aufheizung ist das Rohr auf einem Dorn abgesetzt und wird mittels dieses Domes in Rotation versetzt (vgl. deutsche Patentschrift 8 64 402).Furthermore, a heating device for tubes is known, in which the vertical tube on a movable suspension hangs. During the heating process, the pipe is placed on a mandrel and is set in rotation by means of this dome (cf. German patent 8 64 402).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich die induktiv erhitzten Rohre gleichmäßig abkühlen lassen ohne daß es zum Eindringen von Feuchtigkeit in den Induktor kommt, bei der jedoch auch eine mechanische Oberbeanspruchung der erwärmten Rohrzone vermieden wird. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Hängevorrichtung und Stützvorrichtung nut einem gesonderten Antrieb versehen sind, daß der Sollwert für den Antrieb der Hängevorrichtung abhängig vom Vorschub des Rohres selbsttätig verminderbar und der Sollwert für den Antrieb der Stützvorrichtung selbsttätig erhöhbar ist, derart, daß die Summe aus Zugkraft und Stützkraft bei entlasteter Glühzone konstant bleibt, und daß über dem im Rohrinneren liegenden Teil der Abschreckvorrichtung zusätzliche scheiben- oder ringförmige Abweisbleche angeordnet sind.The object of the present invention is to provide a device with which the Allow inductively heated pipes to cool evenly without allowing moisture to penetrate the inductor comes, but also a mechanical overload of the heated Pipe zone is avoided. This object is achieved in a device of the type mentioned at the outset solved that hanging device and support device provided nut a separate drive are that the setpoint for the drive of the hanging device depends on the feed of the pipe can be automatically reduced and the setpoint for the drive of the support device can be automatically increased, in such a way that the sum of the tensile force and the supporting force remains constant when the annealing zone is relieved, and that over the part of the quenching device located inside the pipe, additional disk-shaped or ring-shaped ones Deflector plates are arranged.
Hierbei wird die Hängevorrichtung vorteilhafterweise so ausgebildet sein, daß sie sich selbsttätig vor der Einfahrt des oberen Rohrendes in den Induktor löst, während dagegen die Stützvorrichtung erst zweckmäßigerweise nach dem Austritt des unteren Rohrendes aus dem Induktor das Rohr unterstützt. Here, the hanging device will advantageously be designed so that it is automatically in front the entry of the upper end of the pipe into the inductor triggers, while the support device, however, only expediently supports the tube after the exit of the lower end of the tube from the inductor.
Auf diese Weise läßt sich eine Erwärmungsvorrichtung schaffen, bei der jederzeit dafür gesorgt ist, daß die Glühzone mechanisch nicht überbeansprucht wird, jedoch auch gleichzeitig die Aufgabe gelöst ist, unerwünschtes Eindringen von Feuchtigkeit in den Induktor zu verhindern.In this way, a heating device can be created in which it is ensured at all times that the annealing zone is not mechanically overstressed, but that the task is also solved at the same time, to prevent unwanted ingress of moisture into the inductor.
Zusätzlich zur Führung durch Hänge- und Stützvorrichtung kann es auch noch vorteilhaft sein, wenn das Rohr vor und hinter dem Induktor durch federnd gelagerte Stützrollen geführt wird, da hierdurch mit Sicherheit ein Verbiegen und Verziehen des Rohres ausgeschlossen wird. 6SIn addition to being guided by the hanging and supporting device, it can also be advantageous if the tube is guided in front of and behind the inductor by spring-loaded support rollers, since this will definitely prevent the tube from bending and warping. 6 p
Der zur Erwärmung dienende Induktor kann mit konstanter Spannung oder mit konstantem Strom betrieben werden; bei Betrieb mit konstanter SpannungThe inductor used for heating can be operated with constant voltage or constant current will; when operating with constant voltage
müssen die Rohrenden mit Kupferringen vor Überhitzung geschützt werden.the pipe ends must be protected from overheating with copper rings.
An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigtThe invention will be explained in more detail using a drawing; it shows
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten eines senkrecht geführten Stahlrohres,F i g. 1 an inventive device for inductive feed hardening of a vertically guided Steel pipe,
Fig. 2 eine Abänderung der Vorrichtung nach F i g. 1 für kontinuierlichen Betrieb undFIG. 2 shows a modification of the device according to FIG. 1 for continuous operation and
F i g. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 2.F i g. 3 shows a side view of the device according to FIG.
Das von einer zangenartigen Hängevorrichtung 1 gehaltene Stahlrohr 2 ruht auf einem als Stützvorrichtung dienenden Stützkorb 9 und wird in Richtung des Pfeiles 11 durch, einen Induktor 3 transportiert. Seitlich wird das Rohr durch federnd gelagerte Stützrollen 7 und 8 geführt. Der auf dem Boden 14 angeordnete Induktor 3 besteht — von innen nach außen gesehen — aus Führungstrichter 6 a für das Rohr 2 sowie einer Ausmauerung 6. Daran schließt sich -— wie nicht näher dargestellt — ein hochtemperaturempfindlicher Filz mit geringer Wärmeleitfähigkeit und eine Schicht aus Siliziumtetrafluorid als Feuchtschutz an. Die Wicklung 5 des Induktors 3 ist mit der gleichen Masse überzogen, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen.The steel tube 2 held by a pincer-like hanging device 1 rests on a support device Serving support basket 9 and is transported in the direction of arrow 11 through an inductor 3. The tube is guided laterally by spring-mounted support rollers 7 and 8. The arranged on the floor 14 Inductor 3 consists - seen from the inside out - from guide funnel 6 a for the Pipe 2 as well as a brick lining 6. This is followed - as not shown in detail - a high temperature sensitive Felt with low thermal conductivity and a layer of silicon tetrafluoride as Moisture protection on. The winding 5 of the inductor 3 is covered with the same mass in order to have a good one To achieve heat transfer.
Der Induktor 3 kann, wie dargestellt, von einem Eisenrückschluß 4 umgeben sein.As shown, the inductor 3 can be surrounded by an iron yoke 4.
Unterhalb des Bodens 14 ist eine äußere, das Rohr 1 umgebende Abschreckbrause 15 angeordnet; ferner in etwa gleicher Höhe eine innere ringförmige Abschreckbrause 16, der das Abschreckwasser durch eine Zuleitung 17 zugeführt wird.Below the bottom 14, an outer quenching shower 15 surrounding the pipe 1 is arranged; also at approximately the same height an inner ring-shaped quenching shower 16, which the quenching water through a feed line 17 is fed.
Um das Eindringen von Feuchtigkeit in den Induktor 3 zu verhindern, sind über der inneren Abschreckbrause 16 zwei Abweisbleche (Scheiben oder Ringe) 21 und 22 vorgesehen, die das Schwallwasser abweisen. Zwischen den Abweisblechen 21 und 22 wird Wasser und Dampf durch eine konzentrisch in der Zuleitung 17 angeordnete Absaugleitung 18 abgesaugt. In order to prevent moisture from penetrating into the inductor 3, there are above the inner quenching shower 16 two deflector plates (disks or rings) 21 and 22 are provided, which the surge water reject. Between the deflector plates 21 and 22, water and steam are circulated concentrically in the inlet line 17 arranged suction line 18 sucked off.
Das sich über der äußeren Abschreckbrause 15 und unterhalb des äußeren Abweisbleches 20 bildende Dampf-Wasser-Gemisch wird durch eine Leitung 19 abgesaugt.That which forms above the outer quenching shower 15 and below the outer deflector plate 20 The steam-water mixture is sucked off through a line 19.
Damit kein Stau des Abschreckwassers an der Wand des Rohres 2 auftritt, sind die Düsen in den Abschreckbrausen 15 und 16 schräg nach unten gerichtet; dabei können die unteren Düsen einen geringeren Winkel gegen die Horizontale als die oberen einnehmen. Um einen besseren Wasserabfluß zu erhalten, können die Düsen in der Abschreckbrause 16 zusätzlich in der Radialebene schräg zur Rohrwandung gerichtet sein, so daß ein schraubenförmiger Abfluß des Wassers zustande kommt.So that the quenching water does not build up on the wall of the pipe 2, the nozzles are in the Quenching showers 15 and 16 directed obliquely downwards; the lower nozzles can use a smaller one Make angles to the horizontal than the upper ones. To get better water drainage, the nozzles in the quenching shower 16 can also be inclined in the radial plane to the pipe wall be directed so that a helical drainage of the water comes about.
Der Induktor 3 kann mit konstantem Spulenstrom — wegen der gleichmäßigen Erwärmung der Rohrenden — oder mit konstanter Spulenspannung betrieben werden. In einem solchen Fall müssen die Enden des Rohres 2 durch feldverdrängende Kupferringe 52 und 53 vor Überhitzung geschützt werden. Der obere Kupferring 53 kann dabei an der Hängevorrichtung 1 befestigt sein.The inductor 3 can with a constant coil current - because of the uniform heating of the pipe ends - or operated with constant coil voltage. In such a case, the Ends of the tube 2 are protected from overheating by field-displacing copper rings 52 and 53. The upper copper ring 53 can be attached to the hanging device 1.
Wie schematisch gezeigt, hängt der in der Art eines Förderkorbes bewegbare Stützkorb 9 an einem Seil oder einer Kette 10, die über ein von einem Motor angetriebenes Rad zu einem Gegengewicht 12 läuft. Bevor die Arbeitsweise der Vorrichtung näher be-As shown schematically, the support cage 9, which can be moved in the manner of a conveyor cage, is suspended from a rope or a chain 10 which runs to a counterweight 12 via a wheel driven by a motor. Before going into more detail about the operation of the device
schrieben wird, seien noch einige Zahlenangaben zur Verdeutlichung der hier anstehenden Probleme gemacht. is written, some figures are given to clarify the problems that arise here.
Bei einer Vorrichtung, wie sie z. B. in F i g. 1 dargestellt ist, wird z. B. gefordert, daß Rohre von 12 m Länge und 141 Gewicht bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 40 mm/sec induktiv gehärtet werden. Hierzu ist eine Anschlußleistung des Induktors 3 von 10 MW bei 50 Hz erforderlich. Die innere und die äußere Abschreckbrause benötigen jeweils 200 m3 Wasser/h. Die Höhe der Halle über dem Boden 14 beträgt etwa 17 m, die Tiefe des darunterliegenden Abschreck- und Abkühlschachtes nochmals etwa 15 m.In a device such. B. in Fig. 1 is shown, for. B. required that tubes of 12 m length and 141 weight be inductively hardened at a feed rate of 40 mm / sec. For this purpose, a connected load of the inductor 3 of 10 MW at 50 Hz is required. The inner and outer quenching shower each require 200 m 3 of water / h. The height of the hall above the floor 14 is approximately 17 m, the depth of the quenching and cooling shaft below is another approximately 15 m.
Der Arbeitsvorgang spielt sich in der Weise ab, daß auch die Hängevorrichtung 1 das zu härtende Rohr 2 von oben in den Induktor 3 mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit abgesenkt wird. Das gesamte Rohr 2 hängt dabei noch an der Hängevorrichtung 1. Sobald das untere Ende des Rohres 2 die Abschreckbrausen 15 und 16 passiert hat, beginnt der Stützkorb 9 das untere Ende des Rohres 2 zu stützen. Der Antrieb der Hängevorrichtung 1 und der Antrieb des Stützkorbes 9 sind nun so aufeinander abgestimmt, daß die gerade erwärmte Zone des Rohres 2 — die Glühzone — weitgehend vom Zug entlastet ist.The process takes place in such a way that the hanging device 1 is also the one to be hardened Tube 2 is lowered from above into the inductor 3 at a constant feed rate. The entire Tube 2 is still hanging on the hanging device 1. As soon as the lower end of tube 2 reaches the quenching shower 15 and 16, the support cage 9 begins to support the lower end of the tube 2. The drive of the hanging device 1 and the drive of the support cage 9 are now coordinated so that that the just heated zone of the tube 2 - the annealing zone - largely relieved of the train is.
Diese Regelung kann z. B. in der Weise ausgeführt werden, daß das Drehmoment der Hängevorrichtung zunächst auf einen dem Gewicht des Rohres entsprechenden Sollwert eingestellt wird. Sobald der Stützkorb 9 das Rohr 2 unterstützt, wird abhängig von der Absenkung des Rohres der Sollwert für den Antrieb der Hängevorrichtung 1 entsprechend verringert und das Drehmoment des Motors 13 — gegebenenfalls auch noch abhängig vom Drehmoment der Hängevorrichtung 1 — entsprechend der verlangten Stützkraft erhöht, und zwar in der Weise, daß die. Summe aus der vom Stützkorb 9 aufgebrachten Stützkraft und der Zugkraft der Hängevorrichtung 1 konstant bleibt.This scheme can, for. B. be carried out in such a way that the torque of the hanger is first set to a target value corresponding to the weight of the pipe. Once the Support basket 9 supports the pipe 2, the setpoint for the is dependent on the lowering of the pipe Drive the hanging device 1 is reduced accordingly and the torque of the motor 13 - if necessary also still dependent on the torque of the hanging device 1 - according to the requested Supporting force increased, in such a way that the. Sum of the amount applied by the support basket 9 Supporting force and the tensile force of the hanging device 1 remains constant.
Bevor das obere Ende des Rohres 2 in den Induktor 3 einfährt, wird die Hängevorrichtung 1 gelöst, und das Rohr 2 wird allein vom Stützkorb 9 getragen. Before the upper end of the tube 2 moves into the inductor 3, the hanging device 1 is released, and the tube 2 is carried by the support cage 9 alone.
In der umgekehrten Richtung wird das Rohr 2 im Schnellvorschub gehoben, und zwar zunächst allein vom Stützkorb 9, dann zusammen von Stützkorb 9 und Hängevorrichtung 1 und schließlich allein von der Hängevorrichtung.In the opposite direction, the tube 2 is lifted in rapid advance, initially alone from the support basket 9, then together from the support basket 9 and hanging device 1 and finally by itself the hanging device.
Wegen der verhältnismäßig großen Rohrlängen sind die Pausenzeiten für das Chargieren (Rüstzeiten) an einer Arbeitsstelle verhältnismäßig lang. Man kann daher mit dem Induktor 3 und der ihm zugeordneten Kondensatorbatterie zwei Arbeitsstellen bedienen, z. B. in der Weise, daß Induktor und Kondensatorbatterie auf einen Wagen montiert werden.Because of the relatively long pipe lengths, the break times for charging (set-up times) relatively long at a job. You can therefore use the inductor 3 and its associated Capacitor battery serving two workplaces, e.g. B. in such a way that inductor and capacitor battery be mounted on a trolley.
ίο Strom- und Kühlwasseranschlüsse müssen dabei natürlich flexibel sein.ίο Power and cooling water connections must be included of course be flexible.
Eine für den kontinuierlichen Betrieb geeignete Vorrichtung zeigen F i g. 2 und 3.
Das von der nicht gezeigten Hängevorrichtung getragene Rohr 23 wird durch den Induktor 24 in Richtung
des Pfeiles 50 abgesenkt. Sobald das untere Rohrende die innere pilzförmige Abschreckbrause
32 passiert hat und in das durch die BezugszifEer 27
angedeutete öl- bzw. Wasserbad eintaucht, greift,A device suitable for continuous operation is shown in FIG. 2 and 3.
The pipe 23 carried by the hanging device (not shown) is lowered by the inductor 24 in the direction of the arrow 50. As soon as the lower end of the tube has passed the inner mushroom-shaped quenching shower 32 and is immersed in the oil or water bath indicated by the reference number 27,
ao wie bei der Anordnung nach Fig. 1, ein vom Antrieb 34 bewegter Stützkorb 29 ein, der einen Teil des Gewichtes des Rohres 23 übernimmt. Der Stützkorb 29 hängt am Antrieb 34 in einem auf Rollen 35 und 36 in Richtung des Doppelpfeiles 51 auf dem Bodenao as in the arrangement of FIG. 1, one from the drive 34 moving support cage 29, which takes over part of the weight of the tube 23. The support cage 29 hangs on the drive 34 in one on rollers 35 and 36 in the direction of the double arrow 51 on the floor
as 26 verfahrbaren Traggestell 25. Das Traggestell 25 trägt an seinem unteren Ende außerdem eine Pumpe 38, mit der öl bzw. Wasser aus dem Bad 27 angesaugt und in die Abschreckbrause 32 gedrückt wird.as 26 movable support frame 25. The support frame 25 also carries a pump 38 at its lower end, with which oil or water is sucked out of the bath 27 and is pushed into the quench shower 32.
Hat das gesamte Rohr 23 den Induktor 24 passiert, so wird das gesamte Traggestell 25 in einer Richtung des Doppelpfeiles 51 verfahren, und zwar so, daß eine neue Aufnahmevorrichtung für ein neues Rohr betriebsbereit ist. Diese Aufnahmevorrichtung ist ebenfalls im Traggestell 25 untergebracht und in gleicher Weise wie die vorher beschriebene Tragvorrichtung aufgebaut; besteht also ebenfalls aus Stützkorb 28, Antrieb 33, Abschreckbrause 31 und Pumpe 37.If the entire tube 23 has passed the inductor 24, the entire support frame 25 is in one direction of the double arrow 51 proceed in such a way that a new receiving device for a new pipe is ready for use. This receiving device is also housed in the support frame 25 and in constructed in the same way as the support device previously described; so also consists of Support basket 28, drive 33, quench shower 31 and pump 37.
Während das Rohr 23 durch den Induktor 24 in das Bad 27 auf dem Stützkorb 28 abgesenkt wird, kann gleichzeitig das auf dem Stützkorb 29 ruhende Rohr 30 in Richtung des Pfeiles 49 im Schnellgang emporgezogen werden.While the pipe 23 is lowered by the inductor 24 into the bath 27 on the support basket 28, can at the same time the resting on the support cage 29 tube 30 in the direction of arrow 49 in overdrive be drawn up.
♦5 Diese Arbeitsweise ist in F i g. 2 angedeutet. Hier wird gerade ein Rohr 30 in Richtung des Pfeiles 49 emporgezogen, während das Rohr 23 gerade abgesenkt wird.♦ 5 This working method is shown in FIG. 2 indicated. here a pipe 30 is being pulled up in the direction of arrow 49, while the pipe 23 is being lowered will.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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