DE2301333A1 - Vorrichtung zur herstellung von metallrohren - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Metallrohren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohrkörpern, wie Metallrohren, durch Elektroschlackeumschmelzen von Metallelektroden.

Es wurde bereits eine Vorrichtung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Art vorgeschlagen, bei welcher mehrere Metall-Elektroden 1, die jeweils aus dem gleichen Werkstoff wie das herzustellende Metallrohr bestehen, durch ein nicht dargestelltes Tragglied in lotrechter Lage in einer praktisch der Querschnittsform des Metallrohrs entsprechenden Anordnung und in zweckmäßigem Abstand voneinander getragen werden (Fig. 2).Die Metall-Elektroden 1 werden durch eine Vorschubeinrichtung 4, die durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung angetrieben wird, mit zweckmäßiger Vorschubgeschwindigkeit abgesenkt. Eine wassergekühlte Metallform weist einen wassergekühlten Formkern 2 mit KUhI-wasser-Einlässen und -Auslässen sowie eine wassergekühlte Außenform 3 mit Kühlwasser-Einlässen und -Auslässen auf.

— 2 —

Ke/Bl/Ze

309831/0428

Die Außenform 3 ist konzentrisch, zum Formkern 2 angeordnet und umschließt diesen. Formkern 2 und Außenform 3 legen zwischen sich einen ringförmigen Formraum fest. Der Oberteil des ringförmigen Formraums besitzt die Form eines Füll- oder Zwischentrichters, der im Betrieb ein Schmelzschlackebad S aufnimmt. Der Mittelbereich des ringförmigen Formraums bildet einen Abschnitt zur Aufnahme der Metallschmelze. Die waagerechten Querschnittsabmessungen dieses parallelwandigen Mittelbereichs entsprechen den Abmessungen des gewünschten Metallrohrs. Der Unterteil des Formraums erweitert sich auswärts und abwärts. Die Metall-Elektroden 1 sind unmittelbar über dem Oberteil des ringförmigen Formraums angeordnet, wobei das untere Ende jeder Elektrode in diesen Abschnitt hineinreicht. Außerdem ist eine Zieheinrichtung 6 mit einem Anfangsstück 6a vorgesehen, das lotrecht verschiebbar von einem Maschinenrahmen F getragen wird, so daß es in den genannten Mittelbereich des ringförmigen Formraums der Form einführbar ist. An jede Metallelektrode 1 kann von einer Stromquelle 18 aus über eine Bürste 19 ein elektrischer Strom angelegt werden. Bei der Herstellung eines Metallrohrs mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das Anfangsstück 6a der Zieheinrichtung 6.zunächst in den die Metallschmelze aufnehmenden Mittelbereich der Form eingeführt, und sobald der das

schlacke

Schmelzrost?! aufnehmende Oberteil mit einer großen Flußmittelmenge gefüllt worden ist, werden die Metall-Elektroden 1 mittels der Vorschubeinrichtung 5 abwärts bewegt. Von der Stromquelle 18 wird dann über die betreffenden Bürsten 19 ein Strom an die Metall-Elektroden 1 angelegt, um das Flußmittel zu schmelzen und ein Schmelzschlackebad S im Oberteil der Form zur Aufnahme des Schlackebads zu bilden. Sobald das Schmelzeohlackebad S auf diese Weise gebildet worden ist, werden die Metall-Elektroden 1 jeweils kontinuierlich in das Schlackebad S vorgeschoben und darin abgeschmolzen. Die. Metallschmelze M sammelt sich im Mittel-

309831/0428

■bereich, der Form an und verfestigt sich darin infolge der Kühlung durch die Metallform, so daß ein Metallrohr 5 gebildet wird. Das auf diese Weise gebildete Metallrohr 5 wird durch die Zieheinrichtung 6 mit dem Anfangsstüok 6a kontinuierlich nach unten abgezogen.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das beim Elektroschlackeumschmelzen der Elektroden innerhalb der Metallform gebildete Metallrohr während seiner Bildung von der Form abgezogen, so daß Innen- und Außenfläche des Metallrohrs konkave und konvexe Unregelmäßigkeiten, d.h. Maßabweichungen in der Größenordnung von + 1 mm sowie anhaftende Schlacke- und Zunderstücke aufweisen. Aus diesem Grund wurden für eine in einem abschließenden Oberflächen-Feinbearbeitungssohritt erfolgende Dickenreduzierung Metallrohre hergestellt, deren Wanddicke etwa 2 mm größer ist als die vorgeschriebene Dicke des angestrebten Metallrohrs. Diese Vorrichtung besitzt daher den Nachteil, daß die Verwendung von Metallwerkstoff nicht sehr wirtschaftlich erfolgt und daß darüber hinaus ein großer Zeit- und Arbeitsaufwand für das Entfernen der Schlacke- und Zunderrückstände erforderlich ist. Das Entfernen von Schlacke und Zunder ist äußerst schwierig, und zwar speziell dann, wenn es sich um vergleichsweise lange Rohre von z.B. etwa 10 m handelt. Im Fall von Pyrolyserohren für petrochemische Vorrichtungen, insbesondere für die Gewinnung von Äthylen, setzt sich beispielsweise bei der Umsetzung mit Naphtha eine große Menge Kohlenstoff an der Rohr-Innenfläche ab, wodurch eine Aufkohlung des Rohrmaterials und auch eine Verringerung der Wanddicke des Rohrs hervorgerufen werden. Dagegen soll eine Feinbearbeitung der Rohr-Innenfläche auf möglichst hohe Oberflächengüte eine wirksame Maßnahme zur Vermeidung dieser Kohleablagerung darstellen. Aus diesem Grund wird die Rohr-Innenfläche nach der Fertigung des Rohrs einer Hon- oder Polierbehandlung unterworfen. Da Je-

3098 31/0423 ₄

doch Pyrolyserohre der genannten Art eine Länge von etwa 10 m und einen Durchmesser von 38 - 150 mm "besitzen können, ist das Honen oder Polieren des Rohrs sehr mühsam und erfordert einen großen Zeit- und Arbeitsaufwand, welche: zu den Fertigungskosten für das Sohr hinzuzurechnen sind. Modifikatorrohre, als Reformerrohre bezeichnet, die für die Gewinnung von Wasserstoff, Ammoniak usw. in der Petrochemie benutzt werden, erfordern ebenfalls eine Schlacke- oder Zunderentfernung von ihren Innenflächen. Aus diesem Grund ist für diesen Arbeitsgang, ähnlich wie im Fall der Pyrolyserohre, viel Zeit und Arbeitsleistung erforderlich. Bezüglich einer neueren Tendenz, diese Rohre mit immer kleinerem Durchmesser und kleinerer Wanddicke herzustellen, wurden zudem das Honen bzw. die vorgenannte Schlacke- oder Zunderbeseitigung immer schwieriger.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallrohren geschaffen, die gekennzeichnet ist durch eine Gießform mit einen Formkern und einer Außenform, in einer Anordnung, in der sie zwischen sich einen Ringraum festlegen, eine Einrichtung zur kontinuierlichen Zufuhr mehrerer Metall-Elektroden in den Ringraum, eine Einrichtung zum Anschluß eines elektrischen Stroms an die Metall-Elektroden, um diese abzuschmelzen und im Ringraum eine Metallschmelze zu bilden, eine Abzieheinrichtung, um aus der Gießform kontinuierlich ein Metallrohr abzuziehen, sobald es sich beim Abkühlen der Metallschmelze in der Gießform bildet, und eine Sohneideinrichtung zum Entfernen von Schlacke, Zunder und Unregelmäßigkeiten von der Innenwand des Metallrohrs unmittelbar nach dem Abziehen desselben aus der Gießform durch die Abzieheinrichtung.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zu anderen Techniken anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

309831/0428 _ ₅ „

_ 5 —

Pig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine bisher eingesetzte Vorrichtung zur Herstellung von Metallrohren,

Pig. 2 eine die Anordnung der Metall-Elektroden zeigende Aufsicht auf die Vorrichtung nach Pig. 1,

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt duroh eine Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung und

Pig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Pig. 3 zur Darstellung der Anordnung der Metall-Elektroden.

Die Pig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

In den Pig. 3 und 4 sind diejenigen Teile, welche den Teilen der in Verbindung mit Pig. 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung entsprechen» mit den gleichen Bezugsziffern wie diese bezeichnet. Die Vorrichtung gemäß Pig. 3 und 4 weist ebenfalls eine Anzahl von Metall-Elektroden 1, einen wassergekühlten Formkern 2, eine wassergekühlte Außenform 3, eine Vorschubeinrichtung 4, eine Abzieheinrichtung 6, ein Anfangsstüok 6a, eine Stromquelle 18 und Bürsten 19 auf, während bei P ein Maschinenrahmen angedeutet ist. Konstruktion, Arbeitsweise und Relativanordnung dieser Teile sind mit Ausnahme der Konstruktion des wassergekühlten Formkerns 2 die gleichen wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2, so daß auf ihre weitere Beschreibung verziohtet werden kann. Der Formkern 2 wird mittig von einer lotrechten Bohrung 2a durchsetzt, duroh welche sioh eine in Lagern 2b drehbare, lotreohte Welle 7 erstreckt. Das obere Ende der Welle 7 ist mittels eines Lagers im Maschinenrahmen 7 gelagert und trägt eine fest daran montierte Riemenscheibe 9. Das untere Ende der lotrechten Welle 7 ragt über die Unterseite des Formkerns 2 hinaus und trägt einen abnehmbar mit ihr verbundenen Sohneidstahl 8, welcher Schlacke, Zunder und Unregel-

309831/0428 - 6 -

— O —

mäßigkeiten an der inneren Mantelfläche eines von der Metallform abzuziehenden Metallrohrs 5 abträgt.

An passender Stelle des Mas ohinenr ahtnens i¹ ist ein Motor 12 montiert, wobei ein Riemen 10 über die Riemenscheibe 9 und über eine an der Antriebswelle des Motors 12 angebrachte Riemenscheibe 11 herumgelegt ist. Ersichtlicherweise wird mithin der Schneidstahl 8 zusammen mit der lotrechten Welle 7 über diese durch den Motor 12 angetrieben. Ein Ringglied 13_f an dessen Außenumfang ein Zahnkranz R ausgebildet ist, ist auf einem feststehenden Sockel L befestigt, der konzentrisch zur Welle 7 angeordnet ist. Auf dem Ringglied 13 ist abrollbar eine laufkatze 14· angeordnet und mit einem Motor 17 versehen, der ein auf seiner Antriebswelle sitzendes Ritzel 16 trägt, das mit dem Zahnkranz R des Ringglieds 13 kämmt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß bei eingeschaltetem Motor 17 die laufkatze 14 um das Ringglied 13 herumläuft. Mit der Laufkatze 14 ist ein Sohneidstahl 15 verbunden, dessen Schneidkante der Schneidkante des Schneidstahls 8 gegenüberliegt und welcher die Außenmantelfläohe des aus der Metallform abgezogenen Metallrohrs 5 abdreht. Die Position der Schneidstähle 8, 15 sind entsprechend einstellbar. Bei 14a ist ein an der Laufkatze

14 vorgesehenes Mhrungsglied angedeutet.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen AxxfitkxxxgxfBX Vorrichtung erläutert. Wenn das in der Metall-Gießform gebildete Metallrohr 5 durch die Abzieheinrichtung 6 kontinuierlich abgezogen wird, bewirkt der durch den Motor 12 angetriebene Sohneidstahl 8 eine spanabhebende Bearbeitung der Innenwand des Metallrohrs 5, woduroh an der Wand anhaftende Schlacke- oder Zundertsilchen entfernt werden und gleichzeitig die Innenwand zu einer flachen, glatten Oberfläche feinbearbeitet wird. Die Außenmantelfläohe des MetDllrohrs 5 wird durch den Sehneidstahl

15 der durch den Motor 17 über das Ringglied 13 angetriebenen

30 9 8 31/0428 -7-

Laufkatze 14 abgedreht und feinbearbeitet. Hierbei werden die Drehzahl des Sohneidstahls θ und die Sohneidgesohwindigkeit des Schneidstahls 15 in Abhängigkeit vom Werkstoff und von den Abmessungen des Metallrohrs 5 sowie von der Abziehgeschwindigkeit entsprechend eingestellt. Die Sohneidposition^der Sohneidstähle 8 und 15 werden unter Berücksichtigung der Temperatur des Metallrohrs 5 und anderer Schneidbedingungen zweckmäßig gewählt.

Durch die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung werden folgende Vorteile gewährleistet:

1. Da Innen- und Außenmantelfläche des kontinuierlich aus der Metall-Gießform abgezogenen Metallrohrs unmittelbar nach der Bildung des Rohre in der Form abgedreht werden, kann der bei den bisher verwendeten Vorrichtungen erforderliche Arbeitsaufwand für das Abtragen der konkaven und konvexen Unregelmäßigkeiten sowie der Schlacke- oder Zunderteilchen fortfallen, so daß die Fertigungskosten für das Rohr gesenkt werden können.

2. Das Abdrehen ist leicht durchführbar, da dieser Arbeitsgang vorgenommen wird, während sich das Metallrohr noch auf hoher Temperatur bzw. in rotglühendem Zustand befindet.

3. Die Feinbearbeitung des Rohrs läßt sich selbst bei beträchtlicher Rohrlänge wesentlich einfacher durchführen als bisher.

4« Durch richtige Auslegung der Metall-Gießform und der Schneidstähle läßt sich die Feinbearbeitung von Rohren kleiner Durchmesser und Wanddicken vergleichsweise einfach erreichen.

- 8 309831/0428

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung zur Herstellung von Metallrohren, gekennzeichnet durch eine Gießform mit einem Formkern (2) und einer Außenform (3)> in. einer Anordnung, in der sie zwischen sich einen Eingraum festlegen, eine Einrichtung (4) zur kontinuierlichen Zufuhr mehrerer Metall-Elektroden (1) in den Hingraum, eine Einrichtung (18, 19) zum Anschluß eines elektrischen Stroms an die Metall-Elektroden, um diese abzuschmelzen und im Ringraum eine Metallschmelze zu bilden, eine Abzieheinrichtung (6), um aus der Gießform kontinuierlich ein Metallrohr (5) abzuziehen, sobald es sich beim Abkühlen der Metallschmelze in der Gießform bildet, und eine Sohneideinrichtung (8) zum Entfernen von Schlacke, Zunder und Unregelmäßigkeiten von der Innenwand des Metallrohrs unmittelbar naoh dem Abziehen desselben aus der Gießform duroh die Abzieheinrichtung.

   2. Vorrichtung naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schneideinrichtung (15) zum Entfernen von Schlacke, Zunder und Unregelmäßigkeiten von der Außenwand des Metallrohrs (5) unmittelbar nach dem Abziehen desselben aus der Gießform durch die Abzieheinrichtung (6).

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung für die Innenwand des Metallrohrs (5) einen sich drehenden Sohneidstahl (8) auf einer das Zentrum des Formkerns (2) durchsetzenden Welle (7) aufweist.

   .4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die-Schneideinriohtung für die Außenwand des Metallrohrs (5) einen Schneidstahl (15) auf einer Lauf-

   309831/0428

   katze (14) aufweist, die um ein Ringglied (13) herum .bewegbar ist, durch welches hindurch sich das Metallrohr (5) im Betrieb bewegt, wenn es durch die Abzieheinrichtung (6) aus der Gießform abgezogen wird.

   5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (2) und die Außenform (3) wassergekühlt sind.

   309831/0428