DE2217418A1

DE2217418A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von gerippten rohren mit komplizierten querschnitten

Info

Publication number: DE2217418A1
Application number: DE19722217418
Authority: DE
Inventors: Akira Ujiie
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1971-04-09
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DK133329C; GB1352815A; SU822759A3; SE375468B; FR2132794B1; NO135568C; DK133329B; DE2217418C3; NL164220C; CS199235B2; DE2217418B2; NO135568B; CA993171A; NL7204749A; CH543912A; FR2132794A1; JPS5310530B1; BE781808A; NL164220B; IT952576B

Description

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1 Berlin 37,den 6.April Söhweitzer Str* 3© Mein Zeichen 4- 72iö

MITSUBISHI JUEOGYO KABUSHIKI KAISHiI 5-1, Marunouchi 2-chöm'e,

Chiyoda-ku, Tokyo (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von gerippten Rohren mit komplizierten Querschnitten«,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen gerippter Rohre mit komplizierten Querschnitten und besteht darin, daß man unmittelbar über den entsprechend gestalteten Formen die zur Wärmeerzeugung dienenden Elektroden in einem Schlackenbett abschmilzt und das Schmelzgut in den Gießraum abfließen läßt«

Im allgemeinen werden gerippte Rohre für chemische Reaktionen, z.B. Amfcniakvert) indungen, Wasserstoff verbindungen oder Petrochemikalien, wie Aethylen, bei hoher !Temperatur verwendet, wobei die Rohre auf einer Seite durch Dampf oder andere Heizmittel beheizt werden, während auf der anderen Seite die zu behandelnden Stoffe entlangströmen· Um einen guten Wärmeübergang zu erzielen, benutzt man meist gerippte Rohre. Dabei wählt man die Temperatur des Wärme abgebenden Stoffes so hoch wie möglich und benutzt deshalb Röhre aus hochlegiertem Stahl, die eine hohe thermische Widerstandsfähigkeit haben· Dabei soll die Oberfläche der Rohre möglichst groß sein, die deshalb mit Rippen versehen sind. Die Herstellung dieser Rohre mit vielen Rippen komplizierter Form aus einem legierten Stahl ist nach der bisher bekannten !Technik ziemlich schwierig.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrieft-* tung zum Herstellen gerippter Rohre mit komplizierten Querschnitten nach dem Extrugionsverfahren, wobei diese Schwierigkeiten vermieden werden· Die Erfindung besteht darin, daß das unter einem Schlackenbett aus mehreren Elektroden erschmolzene Schmelzgut unmittelbar und fortlaufend aus der Schmelzzone von oben zwischen eine Außen— und eine Kernform mit entsprechend geripjtem Querschnitt fließt, zwischen den formen erstarrt und als fertiges Hohr unten aus den formen herausgezogen wücd.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und die dadurch erzielten Vorteile sollen in der folgenden Beschreibung an bevorzugten Ausführungsformen erläutert werden, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt:

Fig. 1 bis 4 verschiedene Formen der nach dem Verfahren und der Vorrichtung hergestellten Rohre in. Quer- und Längsschnitt,

Fig. 5b einen senkrechten Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5a einen Querschnitt nach der Linie \-oL der Fig· 5b,

Fig. 5c einen Querschnitt nach der Linie ß-ß, der S¹Ig. 5b,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig. 7 einen Längs- und Querschnitt durch die Sehmelz- und Gießstelle der Vorrichtung in einem vergrößerten Maßstab.

Fig. 1 zeigt ein Rohr 1 mit einer zylindrischen Außenwand und einer Innenwand mit mehreren axialen Rippen la, la, la ···

Fig. 2 zeigt ein Rohr mit einer zylindrischen Außenwand und einer Innenwand, die mit mehreren wendelf örmigeiioa

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Rippen 2a, 2a ... versehen ist. Im Gegensatz dazu zeigt Fig» 5 ©in Rohr mit zylindrischer Innenwand und axialen Rippen 3a, 3a ·.· an der Außenwand* Figo 4 zeigt ein Rohr mit zylindrischer Innenwand, in dem die Rippen 4a, 4a auf der Außenwand wendelförmig sind.

All diese Rohrformen können nach dem gleichen Verfahren unter Verwendung entsprechender Formen hergestellt werden· Nachstehend wird an Fig. 5 das Verfahren und die Vorrichtung für die Rohrformen 1 und 2 beschrieben*

Bei dieser Vorrichtung ist die Außenform zylindrisch und liegt konzentrisch zu der Außenfläche des Formkerns 6, der Rippen in der gewünschten Abmessung im Querschnitt a-a hat. Von diesem Querschnitt aus verjüngt sich der Formkern 6 zu dem Querschnitt b-b kegelförmig, wobei die Rippen bis zu dem Querschnitt b-b auslaufen· Der Weiter oben liegende Teil der Kernform 6 ist bis zu dem Querschnitt c-c kegelförmig und hat keine Rippen. Nach unten ist der Querschnitt der Kernform 6 von dem Querschnitt a-a aus bis zu dem Querschnitt a^f-a' einheitlich mit Rippen versehen· Der weitere !Teil der Kernform von dem Querschnitt a'-a¹ bis zu dem

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Querschnitt d-a/Kegelförmig· In der Außenform 7 nimmt der Teil von dem Querschnitt b-b bis zu dem Querschnitt c-c in seinem Durchmesser kegelförmig zu« Nach unten ist die Außenform bis zum Querschnitt d-d zylindrisch.

Sowohl die Kernform 6 als auch die äußere Form 7 bestehen zweckmäßig aus Kupfer und sind mit Kühlwasser leitungen versehen. Die Formen 6 und 7 werden durch entsprechende Einrichtungen ausreichend hoch gehalten, damit die gewünschte Länge des Rohres ermöglicht wird. Dazu wird z.B. die äußere Form durch eine Trageinrichtung 7a von außen und der ÜOrmkern 6 durch die Kühlwasser leitungen 8, die mit dem Mittelteil des Kernkopfes verbunden sind, getragen«

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Bei Beginn der Arbeit wird ein Startrohr 9 von unten in den Hohlraum zwischen den Formen S und 7 eingebracht, das etwa zwischen den Querschnitten a-a und b-b endet.

Die Innenwand des Startrohres 9 hat die gleiche Gestalt und die gleichen Abmessungen wie das fertige Rohr. Es bleibt mit seinem oberen Ende unter dem Querschnitt b-b., während sein unteres Ende von dem Ziehrollen 10 erfaßt wird, die von einem nicht dargestellten Motor mit der gewünschten Geschwindigkeit angetrieben werden. Zwischen der Außenform 7 und den Zugrollen 10 liegen Vibratoren 11 an einer oder mehreren Stellen auf dem Umfang des Rohres verteilt· Die Schmelzschlacke (enthaltend MnO, SiO₂, Al₂O₅, OaI₂ usw.) befindet sich, wie die Zeichnung zeigt, in dem kegelförmigen Hohlraum zwischen der Kernform 6 und der Außenform etwa in der Höhe bis zu dem Querschnitt c-e, während die Metallelektroden 5 in das Schlackenbett von oben eintauchen·

Zweckmäßig werden sechs Elektroden 5 oben über den Umfang des herzustellenden Rohres verteilt angeordnet· Die Elektroden 5 bestehen aus dem Material, aus dem das Rohr hergestellt werden soll und haben einen bogenförmigen Querschnitt (vgl. !ig. 5a) mit einer Dicke, die etwa gleich dem Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Rippenrohres und dem Außendurchmesser des Kreises 1st, der die Füße der Rippen verbindet· Die Elektroden 5 sind an nicht dargestellten Trägern aufgehängt, die über der Vorrichtung . liegen. Wie später eingehender beschrieben wird, schmelzen die Elektroden 5 an ihren unteren Enden nach dem Schlackenschmelzverfahren ab und werden dabei nach unten entsprechend angesenkt,¹ so daß sie immer ihre Lage nach Fig. 5 beibehalten· Die Kraftquelle 13 für den SchmelzVorgang ist an die Elektroden und unten an die Ziehrollen 10 und somit an das Startrohr 9 angeschlossen. Die Leitungen I^-Ig ver-

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binden die Stromquelle 13 mit den Elektroden 5· Die Anschlüsse Ip""''5 sind in der Zeichnung nicht dargestellt»

Jig. 6 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohren, die auf ihrer Innenwand wendeiförmige Rippen nach Fig. 2 haften· Die Vorrichtung ist im wesentlichen in gleicher Weise aufgebaut wie die nach Fig. 5· Soweit seine einzelnen Teile mit denen der Vorrichtung nach Fig. 5 übereinstimmen, tragen sie die gleichen Bezugszeichen· Der Unterschied besteht nur darin, daß der Formkern 6 bei dieser Ausführungsform wendeiförmige Rippen hat und daß das Startrohr und das darauf sich bildende fertige Rohr unter ständigem Drehen herausgezogen werden. Dazu trägt die Vorrichtung einen Drehtisch 14, ein Reduktionsgetriebe 15 und einen Antriebsmotor 16 sowie eine Trageinrichtung 17ι cLie das fertige Rohr nach unten mit entsprechender Geschwindigkeit herausziehtβ

Rohre mit Rippen auf ihrer Außenseite nach Fig. 3 und 4· können mit Vorrichtungen hergestellt werden, die den Figuren 5 und 6 entsprechen* indem man einen Formkern mit zylindrischer Wandung und einer Außenform mit Rippen benutzt» Bei allen Vorrichtungen fließt Kühlwasser durch die Rohre 8 in der durch die Pfeile angegebenen Richtung.

Fig. 7 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Schmelavorganges. Wenn die Energiequelle 13 mit jeder Metallelektrode 5 und dem Startrohr verbunden ist, fließt Strom in die Gießmulde 12. Dann verursacht die Erhitzung, die durch den elektrischen Widerstand der Schlacke in der Gießmulde 12 hervorgerufen wird, den sogenannten Schlackenschmelzvorgang, wobei das Ende der Elektrode 5 abschmilzt und dabei Tropfen bildet, die durch die geschmolzene Schlacke hindurch auf das obere Ende des Startrohres fallen. Dabei schmilzt auch der obere Rand des Startrohres an seiner Grenzfläche. So häufen sich die Tropfen als geschmolzenes

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Material in den Muldenformen 18a und 18b zwischen den Querschnitten a-a und b-b und treten von dort in die Formennuten ein. Mit anderen Worten: das geschmolzene Metall bildet ein Schmelzbad zwischen den Teilen der 3?orm und füllt so auch die Spitzen der Rippen aus.

In dem Maße wie sich das Volumen des Schmelzbades vergrößert, wird das Startrohr mit einer vorherbestimmten und gesteuerten Geschwindigkeit durch die Ziehrollen oder den Drehtisch nach unten gezogen. Gleichzeitig wird der Saum zwischen den Formen in den Querschnitten a-a und b-b mit geschmolzenem Metall vollständig gefüllt, so daß die von den Elektroden abfallenden Metalltropfen in das Schmelzbad, nicht aber in die Ecken des Querschnitts tropfen müssen.

Um die Verteilung der Tropfen über den Querschnitt des Schmelzbades zu verbessern und um das Schmelzgut zu verdichten, wird durch den Vibrator 11 eine Rüttelkraft ausgeübt, die durch das Startrohr auf das Schmelzbad und auch teilweise auf die Formen übertragen wird· So füllen die Tropfen die Spitzen und die Böden der Rippen vollständig ausβ Dabei wird das mit Innenrippen versehene Rohr nach unten aus den Formen in dem Maße herausgezogen, wie die Zugrollen umlaufen. Durch die Kühlung erniedrigt sich die Temperatur des gschmolzenen Metalls an der Oberfläche der Formen, die in Richtung auf die Mitte des Gießraumes zu-* nimmt« Da die geschmolzene Schlacke einen höheren Erstarrungspunkt hat als das geschmolzene Metall, ändert sich dabei die Schlacke aus dem flüssigen Zustand in einen breiförmigen etwa in der Höhe des Querschnittes b-b· So bildet sich eine Wärme zurückhaltende Wand zwischen den Formen und dem geschmolzenen Metall. Gleichzeitig tritt die breiförmige Schlacke zwischen die geschmolzene oder halbverfestigte Metallschicht und die Überfläche der

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Formen und bildet dort einen Schlackenüberzugο Dieser Schlackenüberzug 19 schützt die Formen gegen Beschädigungen, wenn das erstarrte Rohr herausgezogen wird. Er dient gewissermaßen als Schmiermittel zum leichteren Entfernen des Rohres. Das vollständige Ausfüllen des Formraumes bis in jede Ecke wird durch das Rütteln erleichtert.

Für die MikroStruktur des Metalls, das zwischen den Formen 6 und 7 liegt, sind säulenförmige Kristalle 20 kennzeichnend, die von beiden erstarrenden Seiten der Formen in Richtung auf den Mittelteil des Schmelzgutes sich erstrecken. Falls Verunreinigungen in dem Schmelzgut vorhanden sind, haufen sich diese bei einem üblichen Grießvorgang an dem Ende jedes säulenförmigen Kristalls an© Dagegen schmelzen bei dem Gießvorgang nach der Erfindung die Verunreinigungen, falls sie überhaupt vorhanden sind, und an die Enden der Kristallsäulen treten sollten, wieder und strömen in dem geschmolzenen Metall infolge ihres niedrigeren spezifischen Gewichts nach oben in die geschmolzene Schlacke» So bilden sich die Rohre aus sehr reinem Metall·

Ein weiterer Vorteil nach der Erfindung besteht darin, daß bei dem fortlaufenden Erstarren des Metalls ein sogenannter verlorener Kopf stets vorhanden ist und auf das geschmolzene Metall fortlaufend einwirkt. Infolgedessen ist das hergestellte Rohr frei von Fehlern, z.B. Blasen- oder Schrumpflöcher, oder Schlackeneinschlüsse. So wird die Festigkeit des Rohres in Längs- und Querrichtung sowie die Dickengestaltung der Rohrwandung einheitlich, da man das geschmolzene Metall mit den erwähnten säulenförmigen Hpi-ΐ ...·...: stallen vergossen hat, die nach dem Mittelpunkt ia(form eines umgekehrten V gerichtet sind* Es ist ferner möglich, einheitliche Kristallkörner in der ganzen Dicke der Rohrwandung zu erzielen, weil das Metall gerüttelt wird·

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Claims

_ 8 — ("arm Tic38«yt?n'.verde:

Patentansprüche.

1. Verfahren zum Herstellen gerippter Eohre mit komplizierten Querschnitten dadurch gekennzeichnet, daß das unter einem Schlackenbett (12) aus mehreren Elektroden (5) erschmolzene Schmelzgut (18) unmittelbar und fortlaufend aus der Schmelzzone (18a, 18b) von oben zwischen die Außenform (7) und die Kernform (6) in einen entsprechend gerippten Querschnitt fließt, zwischen den Formen (6,7) erstarrt und als fertiges Eohr unten aus den Formen herausgezogen wird·

2# Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgut bei Beginn der Herstellung der Eohre durch ein zwischen die !Formen eingebrachtes Startrohr am Herabfließen gehindert wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (6,7) und/oder das Schmelzgut auf dem Weg zwischen den Formen gerüttelt werden_e

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgut (18) während des Durchtritts zwischen den Formen gekühlt wird«"

5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4- dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung wendelförmig gerippter Eohre das fertige Eohr beim Herausziehen aus den Formen gedreht wird,

6· Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine senkrechte Anordnung der Außenform (7) und der Kernform (6), von denen eine oder beide mit in den Gießraum ragenden Eippen versehen sind, durch über den Formen in gewissem Abstand angeordnete niederzuschmelzende Elektroden (5)» die in ein Schlackenbett eintauchen, und durch Vorrich-

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tungen (10) bezw. (14,15,16,17) angeordnet sind, die das fertige Rohr aus den Formen herausziehen.

7β Vorrichtung nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch ein in den Raum zwischen den Formen eingebrachtes Startrohr mit entsprechend gestalteten Rippen·

8· Vorrichtung nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch unter dem Träger (7a) der Außenform angeordnete.'Rüttler (11), die gegen das aus der Form austretende Rohr oder gegen die Formen anliegen»

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch Rohrleitungen (8) in den Formen (6,7)» durch die ein Kühlmittel, z.B. Wasser, hindurchgeleitet wird·

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch angetriebene Rollen (10), die als Zugvorrichtung auf das aus den Formen hervortretende Rohr einwirken·

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Herstellen wendelförmig gerippter Rohre gekennzeichnet durch einen Drehtisch (14) unter den Formen, der das austretende Rohr abstützt und über ein Untersetzungsgetriebe (15) durch einen Motor (16) drehbar ist, wobei der Drehtisch (14) auf einem Rahmen (17) ruht und entsprechend der Austrittsgeschwindigkeit des Rohres absenkbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch eine nach oben kegelförmig sich erweiternde Mulde am oberen Ende der Formen, in die die Elektroden (6) eintreten^ und die ein Schlackenbett (12) und eina Schmelzbad aufnimmt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) entsprechend ihrer Abschmelzung absenkbar sind_e

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