DE2207774A1 - METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING MULTI-EDGED STEEL HOLLOW PROFILES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING MULTI-EDGED STEEL HOLLOW PROFILES

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DE2207774A1
DE2207774A1 DE19722207774 DE2207774A DE2207774A1 DE 2207774 A1 DE2207774 A1 DE 2207774A1 DE 19722207774 DE19722207774 DE 19722207774 DE 2207774 A DE2207774 A DE 2207774A DE 2207774 A1 DE2207774 A1 DE 2207774A1
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Willi Petrasch
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Kloeckner Werke AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D15/00—Corrugating tubes
    • B21D15/02—Corrugating tubes longitudinally

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Description

KLÖCKNER-WERKE, AKTIENGESELLSCHAi1T, DuisburgKLÖCKNER-WERKE, AKTIENGESELLSCHAi 1 T, Duisburg

Verfahren und Torrichtung zur Herstellung von mehrkantigen Stahlhohlprofilen Process and door direction for the production of polygonal hollow steel profiles

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im Querschnitt mehrkantigen, d.h. quadratischen, rechteckigen oder allgemein vieleckigen Stahlhohlprofilen durch Walzen, Ziehen, Drücken, Pressen, Biegen oder dgl..The invention relates to a method for producing im Cross-section of polygonal, i.e. square, rectangular or generally polygonal hollow steel profiles by rolling, Pulling, pressing, pressing, bending or the like.

Es sind grundsätzlich zwei Arten von Umformvorgängen bekannt, um z.B. aus Rohren mit rundem Querschnitt Hohlprofile mit quadratischen, rechteckigen oder allgemein vieleckigen Querschnitten herzustellen, die Warm- und die Kaltverformung. Die Umformung selbst kann durch Walzen, Ziehen, Drücken, Pressen, Biegen usw. erfolgen»There are basically two types of forming processes known, e.g. to produce hollow profiles from pipes with a round cross-section produce square, rectangular or generally polygonal cross-sections, hot and cold deformation. the Forming itself can be done by rolling, drawing, pressing, pressing, bending, etc. »

i*ür die Warmverformung wird der gesamt zu verformende Werkstückquerschnitt auf eine gleichmässige Temperatur erwärmt, die bei z.B. Kohlenstoffstählen mit niedrigem C-Gehalt und bei schwachlegierten Baustählen zwischen 900 - 11000C liegt. Hierzu werden entweder öl- oder gasbeheizte Durchlaufofen, Hubbalkenofen oder Hochleistungs-Induktionsglühanlagen be nutzt. Der Umformvorgang sollte möglichst zur Vermeidung einer grobkörnigen Rekristallisation etwas oberhalb A3 beendet sein.i * ÜR the hot deformation of the heated workpiece to be deformed total cross-section to a uniform temperature, at, for example, carbon steels with low C content and structural steels schwachlegierten between 900 - 1100 0 C is located. Either oil or gas heated continuous furnaces, walking beam furnaces or high-performance induction annealing systems are used for this. To avoid coarse-grained recrystallization, the forming process should be completed slightly above A3.

Die Kaltverformung dagegen wird bei der Umformung kohlenstoffarmer Stähle bei Raumtemperatur ausgeführt.Cold forming, on the other hand, is lower in carbon during forming Steels run at room temperature.

3T) 9% 3% / 0 7 1 S3T) 9% 3% / 0 7 1 S.

Es besteht auch die Möglichkeit der Umformung im unteren Temperaturbereich, d.h. unterhalb der Rekristallisationstemperatur, wobei der Temperaturbereich von 200 - 300°0 wegen der bei diesen Temperaturen auftretenden Versprödungsneigungen (Blaubruch, Alterung)gemieden wird.There is also the possibility of forming in the lower temperature range, i.e. below the recrystallization temperature, the temperature range from 200 - 300 ° 0 due to the at embrittlement tendencies occurring at these temperatures (blue break, Aging) is avoided.

Kaltgefertigte Hohlprofile liegen gegenüber den wargefertigten in den Herstellkosten niedriger, da Wärmkosten aufgrund der meist aufwendigen Erwärmungseinheiten entfallen.Cold-finished hollow profiles are lower in production costs compared to the pre-fabricated ones, because heating costs are due to the Usually there is no need for expensive heating units.

In den mechanischen Eigenschaften unterscheiden sie sich in durch die Kaltverfestigung bedingten höheren Streckgrenzen- und niedrigeren Dehnungs- und Kerbzähigkeitswerten insbesondere in den Kantenbereichen. Außerdem treten überlagerte Eigenspannungen auf, die bei ungeeigneter Werkstoffzusammensetzung und/oder nicht werkstoffgerechter Umformung, insbesondere bei einem zu klein gewählten Radius-Wanddickenverhältnis, zu Kantenrissen führen können.In terms of mechanical properties, they differ in the higher yield strengths due to the strain hardening. and lower elongation and notch toughness values, especially in the edge areas. In addition, there are superimposed residual stresses in the case of an unsuitable material composition and / or non-material forming, in particular If the selected radius / wall thickness ratio is too small, this can lead to edge cracks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend genannten Art zu schaffen, bei dem einerseits die Nachteile der Kaltverformung vermieden werden und andererseits der Aufwand für das Erwärmen reduziert wird.The invention is based on the object of creating a method of the type mentioned in the introduction, in which, on the one hand, the Disadvantages of cold deformation are avoided and, on the other hand, the effort for heating is reduced.

Das wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch, erreicht, daß lediglich diejenigen Bereiche des Ausgangsmaterials wärmebehandelt werden, in denen die anschließende Umformung erfolgen soll.According to the invention, this is primarily achieved in that only those areas of the starting material are heat-treated in which the subsequent forming takes place target.

3Q9834/071S3Q9834 / 071S

Auf diese Weise gelangt man zu einem Yerf aiiren zur Herstellung von mehrkantigen Stahlhohlprofilen, das die vorerwähnte Erfindungsaufgabe voll erfüllt. Hinzu kommt, da nicht mehr der gesamte Rohrquerschnitt erwärmt zu werden braucht, der bisher meist nicht zu umgehende Richtvorgang, der durch einseitigen Glüh- bzw. Abkühlverzug krummer Profilstäbe erforderlich war, überflüssig wird.In this way one arrives at a manufacturing facility of polygonal steel hollow profiles, which fully fulfills the aforementioned inventive task. In addition, there is no longer the whole Pipe cross-section needs to be heated, the straightening process that has so far usually not been circumvented, the one-sided Annealing or cooling distortion of curved profile rods was necessary, becomes superfluous.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist vorgesehen, daß die Profilrohre aus Bundrohren hergestellt werden, die in Längsrichtung lediglich in denjenigen Querschnittsbereichen auf die zur Umformung erforderliche Temperatur gebracht werden, in denen die anschließende Umformung erfolgen soll.According to a further feature of the invention it is provided that the profile tubes are made from flange tubes which extend in the longitudinal direction are only brought to the temperature required for deformation in those cross-sectional areas in which the subsequent reshaping is to take place.

Hierbei empfiehlt es sich, die zu erwärmenden Querschnittsbereiche auf eine Temperatur unterhalb der Rekristallisationsgrenze, d.h. bis max. 600°G, im allgemeinen auf eine Temperatur von etwa 400 bis 6000G zu bringen. Dadurch ist die Gefahr der Versprödungsneigungen, d.h. einerseits die Gefahr der Grobkörnigkeit und andererseits die des Blaubruches ausgeschlossen. Es können aber auch Temperaturen zwischen 100 bis 2000G aage- . wendet werden· Durch die bei diesem Verfahren zugeführte geringe Wärmemenge wird eine wesentliche Senkung der aufzuwendenden Anlagen- und Energiekosten erreicht, die guten Werkstoffeigenschaften des Ausgangsmaterials bleiben aber erhalten.In this case, it is recommended that the cross-sectional areas to be heated to a temperature below the Recrystallisation temperature to bring ie. Up to max 600 ° G, generally to a temperature of about 400 to 600 0 G. This eliminates the risk of tendency to embrittlement, ie on the one hand the risk of coarse grain and on the other hand that of blue breakage. However, temperatures between 100 to 200 0 G aage-. Due to the small amount of heat supplied with this process, a significant reduction in the system and energy costs is achieved, but the good material properties of the starting material are retained.

Ein ähnlicher Effekt kann auch dadurch erreicht werden, daß erfindungsgemäß die Profilrohre zunächst kalt verformt und anschließend die umgeformten Kantenbereiche spannungsfrei geglüht werden, im allgemeinen bei den obengenannten Temperaturen. Dieses läßt sich entweder an den bereits kaltverformten Profilen beim Auslaufen aus der Umformstrecke oder auch später in einem · besonderen Arbeitsgang durchführen. Durch dieses Entspannungs-A similar effect can also be achieved according to the invention the profile tubes are first cold-formed and then the formed edge areas are annealed to relieve stress are, generally at the above temperatures. This can either be done on the already cold-formed profiles when leaving the forming section or later in a special operation. Through this relaxation

30983A/071530983A / 0715

glühen wird der bisher übliche Glühvorgang, zumeist oberhalb des oberen Umwandlungspunktes mit nachfolgendem Richten, übeiflüssig. annealing, the annealing process that has been customary up to now, mostly above the upper transformation point with subsequent straightening, becomes superfluous.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die umzuformenden oder wärmezubehandelnden Querschnittsbereiche durch Linieninduktoren, Gasreihenbrenner oder Induktionsspulen auf die erforderliche Temperatur gebracht werden.The invention is further characterized in that the to be reshaped or cross-sectional areas to be heat treated by line inductors, gas series burners or induction coils brought to the required temperature.

Man kann auch so verfahren, daß für die Erwärmung der umzuformenden Querschnittsbereiche Linieninduktoren oder Gasreihenbrenner benutzt werden, während zum Entspannungsglühen nach erfolgter Kaltumformung auch Linieninduktoren oder Gasreihenbrenner jedoch vorzugsweise Induktionsspulen benutzt werden. Bei letzteren stellt sich auf einfachste Art der angestrebte Erfolg ein, da nur die Kanten in den Wirkbereich der Spulen hineinragen, so daß dort eine gezielte Wärmebehandlung stattfindet.One can also proceed in such a way that the to be reshaped for the heating Cross-sectional areas line inductors or gas series burners are used, while for stress relief annealing after Cold forming also line inductors or gas series burners however, induction coils are preferably used. With the latter, the desired success is achieved in the simplest way, since only the edges protrude into the active area of the coils, so that a specific heat treatment takes place there.

Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Gegenstand. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die für die Wärmeeinleitung benötigten Erwärmungselemente in einem Gehäuse derart angebracht sind, daß sie auf die jeweilige Lage der wärmezubehandelnden Querschnitts- und Kantenbereiche durch Verschieben zueinander eingerichtet werden können.The invention also relates to a device for carrying out the method described above. This device is designed according to the invention in such a way that the heating elements required for the introduction of heat are in one housing are attached in such a way that they are applied to the respective position of the cross-sectional and edge areas to be heat treated Moving to each other can be set up.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform, vielmehr sind im Eahmen der Erfindung weitere Abwandlungen möglich. Es zeigt:An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It is not limited to the embodiment shown; rather, further modifications are within the scope of the invention possible. It shows:

Abb. 1 die Vorrichtung zur Aufnahme der Linieninduktoren bzw. der Gas-Reihenbrenner undFig. 1 the device for holding the line inductors or the gas series burners and

Abb. 2 die Vorrichtung zur Aufnahme der Induktionsspule. Fig. 2 the device for holding the induction coil.

309834/0715 - 5 -309834/0715 - 5 -

Die Vorrichtung gemäß Ab'bildung 1 bestellt aus einem oder mehreren wabenförmigen Gehäuse elementen 1, die über eine Tragschiene 2 auf in der Höhe verstellbare Stützböcke verschraubt sind.The device according to Figure 1 ordered from one or more honeycomb housing elements 1, which are on a mounting rail 2 are screwed to height-adjustable support frames.

An dem Gehäuseelement 1 befinden sich die radial und axial verschiebbaren Spannelemente 3 zur Halterung der Emärmungselemente 4.The radially and axially displaceable ones are located on the housing element 1 Clamping elements 3 for holding the heating elements 4.

In den Raum zwischen den. Erwärmung sei ement en 4 sind schematisch die zu erwärmenden Stahlhohlprofil-Querschnitte eingezeichnet, die auf Tragrollen aufliegend in axialer Richtung durch die Vorrichtung bewegt werden.In the space between the. Warming is ement en 4 are schematic the hollow steel profile cross-sections to be heated are drawn in, those resting on support rollers in the axial direction through the device be moved.

Abbildung 2 zeigt die Vorrichtung zur Aufnahme einer Induktionsspule. Sie besteht aus einem kastenförmigen Gehäuse 1, in dem die Induktionsspule 5 io- Isolierwerkstoff 6 gelagert ist. Das Gehäuse 1 wird über die Tragschiene 2 mit dem nicht dargestellten, in der Höhe verstellbaren Stützbock durch Schrauben verbunden. Figure 2 shows the device for holding an induction coil. It consists of a box-shaped housing 1 in which the induction coil 5 io insulating material 6 is mounted. That Housing 1 is connected via the mounting rail 2 to the vertically adjustable support frame, not shown, by means of screws.

Im Innern der Induktionsspule 6 sind ebenfalls schematisch die zu erwärmenden Stahlhohlprofil-Querschnitte eingezeichnet, die auf Tragrollen aufliegend in axialer Richtung durch die Vorrichtung bewegt werden.Inside the induction coil 6 are also schematically the Steel hollow profile cross-sections to be heated are drawn in, which rest on support rollers in the axial direction through the device be moved.

- Ansprüche 309834/0715 - Claims 309834/0715

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von im Querschnitt mehrkantigen, d.h. quadratischen, rechteckigen oder allgemein vieleckigen Stahlhohlprofilen durch Walzen, Ziehen, Drücken, Pressen, Biegen oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß lediglich diejenigen Bereiche des Ausgangsmaterials wärmebehandelt werden, in denen die anschließende Umformung erfolgen soll.1. A process for the production of polygonal cross-section, ie square, rectangular or generally polygonal hollow steel profiles by rolling, drawing, pressing, pressing, bending or the like., Characterized in that only those areas of the starting material are heat-treated in which the subsequent forming takes place target. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilrohre aus Rundrohren hergestellt werden, die in Längsrichtung lediglich in denjenigen Querschnittsbereichen auf die zur Umformung erforderliche Temperatur, gebracht werden, in denen die anschließende Umformung erfolgen soll.2. The method according to claim 1, characterized in that the profile tubes are made from round tubes which are brought to the temperature required for deformation in the longitudinal direction only in those cross-sectional areas in which the subsequent deformation is to take place. 3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu erwärmenden Querschnittsbereiche auf eine Temperatur unterhalb der Rekristallisationsgrenze, d.h. bis max. 600 C gebracht werden.3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the cross-sectional areas to be heated are brought to a temperature below the recrystallization limit, ie up to a maximum of 600 ° C. 4-. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Profilrohre zunächst kaltverformt werden und anschließend die umgeformten Kantenbereiche spannungsfrei geglüht werden.4-. Method according to one of Claims 1 to 3 » characterized in that the profile tubes are first cold-formed and then the formed edge areas are annealed in a stress-free manner. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die umzuformenden oder wärmezubehandelnden Querschnittsbereiche durch Linieninduktoren, Gasreihenbrenner oder Induktionsspulen auf die erforderliche Temperatur gebracht werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cross-sectional areas to be reshaped or heat-treated are brought to the required temperature by line inductors, gas series burners or induction coils. 309834/0715309834/0715 — 2 —- 2 - 6. Yerfahren nach, einem der Anspräche 1 bis 5» dadurch, gekenn zeichnet, daß für die Erwärmung der umzuformenden Querschnittsbereiche Linieninduktoren oder Gasreihenbrenner benutzt werden, während zum Entspannungsglühen nach erfolgter Kaltumformung auch. Linieninduktoren oder Gasreihenbrenner jedoch, vorzugsweise Induktionsspulen benutzt werden. 6. Yerfahren according to one of claims 1 to 5 » characterized in that line inductors or gas series burners are used for heating the cross-sectional areas to be formed, while also for stress relief annealing after cold forming. Line inductors or gas series burners, however, preferably induction coils can be used. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Wärmeeinleitung benötigten Erwärmungselemente (4, 5) in einem Gehäuse derart angebracht sind, daß sie auf die jeweilige Lage der wärmezubehandelnden Querschnitts- und Kantenbereiche durch Verschieben zueinander eingerichtet werden können.7. Device for carrying out the method according to claims 1 to 6, characterized in that the heating elements (4, 5) required for the introduction of heat are mounted in a housing in such a way that they move to the respective position of the cross-sectional and edge areas to be heat treated can be set up to each other. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1) radial und axial verschiebbare Spannelemente (3) zur Halterung der Erwärmungselemente (4) vorgesehen sind.8. Apparatus according to claim 7i, characterized in that the housing (1) radially and axially displaceable clamping elements (3) for holding the heating elements (4) are provided. 9. Vorrichtung nach den Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlhohlprofile durch den zwischen den Erwärmungselementen (4-) befindlichen Raum längsbewegt werden. 9. Device according to claims 7 and 8, characterized in that the steel hollow profiles are moved longitudinally through the space between the heating elements (4-). 10. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Induktionsspule (5) und dem Gehäuse (1) mit Isoliermat-erial ausgefüllt ist und die Stahlhohlprofile durch die Induktionsspule (5) längsbewegt werden·10. The device according to claim 7 » characterized in that the space between the induction coil (5) and the housing (1) is filled with insulating material and the steel hollow profiles are moved longitudinally by the induction coil (5). 30 9 834/071530 9 834/0715 LeerseiteBlank page
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