DE2301333C3

DE2301333C3 - Device for machining the surface of a metal pipe

Info

Publication number: DE2301333C3
Application number: DE19732301333
Authority: DE
Inventors: Akira Kobe Hyogo Ujiie (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Jukogyo KJC., Tokio
Priority date: 1972-01-17
Filing date: 1973-01-11
Publication date: 1976-02-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanabhebenden Oberflächenbearbeitung eines aus einer Elektroschlackeumschmeizkokille austretenden Metallrohres, die unmittelbar hinter der Austrittsöffnung der Kokille angeordnet ist und mindestens ein um das austretende Metallrohr umlaufendes, gegen dieses bewegbares Schneidwerkzeug aufweist.The invention relates to a device for machining the surface of a metal tube emerging from an electroslag remelting mold, which is arranged immediately behind the exit opening of the mold and has at least one cutting tool rotating around the emerging metal tube and movable against it.

Bei der Herstellung von Metallrohren durch das Elektroschlackeumschmelzverfahren mit Hilfe einer Rohrgießkokille weist das von der Kokille abgezogene Metallrohr an seiner Innen- und Außenoberfläche Ungleichmäßigkeiten, wie Erhebungen und Vertiefungen, auf, die im allgemeinen Maßabweichungen in der Größenordnung von ± 1 mm bedeuten. Außerdem können an diesen Oberflächen Schlacke- und Zünderstücke anhaften. Für viele Verwendungszwecke der Rohre ist eine glatte Innenoberfläche von großer Wichtigkeit. Beispielsweise setz' sich bei Pyrolyserohren für petrochemische Vorrichtungen, insbesondere für die Gewinnung von Äthylen, eine große Menge Kohlenstoff an der Rohrinnenflache ab, wodurch eine Aufkohlung des Rohrmaterials und auch eine Verringerung der Wanddicke des Rohres hervorgerufen werden. Eine Feinbearbeitung der Rohrinnenfläche auf eine möglichst hohe Oberflächengüte bewirkt eine starke Verringerung dieser Kohleablagerungen. Ähnlich wichtig ist eine glatte Innenoberfläche bei Reformerrohren für die Gewinnung von Wasserstoff, Ammoniak usw. Auf die Wichtigkeit der Bearbeitung der Innenoberfläche von im Stranggießverfahren hergestellten Rohren ist beispielsweise bereits in der DT-PS 8 60 399 hingewiesen. Bisher wurde eine solche Innenbearbeitung der Rohre in der Weise durchgeführt, daß die Metallrohrc mit einer Wandstärke hergestellt wurden, die etwa 2 mm größer als die gewünschte Wandstärke ist. Durch die Bearbeitung der Innen- und Außenoberfläche wurden diese Rohre auf die gewünschte Endwandstärke gebracht. Zur Feinbearbeitung der Rohrinnenfläche wurden spanabhebende Verfahren verwendet, wie z. B. Honen oder Polieren. DieseVerfahren waren sehr mühsam und aufwendig, insbesondere wenn es sich um lange Rohrstücke mit verhältnismäßig geringem Innendurchmesser handelte, wie z. B. um die genannten Pyrolyscrohre, die beispielsweise eine Länge von etwa 10 in und einenIn the manufacture of metal pipes by the electroslag remelting process with the help of a Pipe casting mold, the metal pipe withdrawn from the mold has irregularities on its inner and outer surface, such as elevations and depressions, which generally deviate in size in the order of magnitude of ± 1 mm. In addition, pieces of slag and igniter can adhere to these surfaces. A smooth interior surface is of great importance for many uses of the tubes. For example, settle for pyrolysis pipes for petrochemical Devices, especially for the production of ethylene, a large amount of carbon the inner surface of the pipe, which causes carburization of the pipe material and also a reduction in the wall thickness of the pipe. A finishing touch the inner surface of the pipe to the highest possible surface quality causes a strong reduction in this Carbon deposits. A smooth inner surface is just as important for reformer pipes for extraction of hydrogen, ammonia, etc. On the importance of machining the inner surface of the im Pipes produced by continuous casting are already mentioned in DT-PS 8 60 399, for example. Until now Such an internal machining of the pipes was carried out in such a way that the metal pipes c with a Wall thickness were produced, which is about 2 mm larger than the desired wall thickness. By editing the inner and outer surface, these pipes were brought to the desired end wall thickness. Machining processes were used to finish the inner surface of the pipe, e.g. B. Honing or polishing. These methods were very tedious and expensive, especially when dealing with long lengths of pipe acted with a relatively small inner diameter, such as. B. to the mentioned Pyrolyscrohre, which, for example, have a length of about 10 in and one

Durchmesser von 38 bis 150 mm besitzen können.Can have a diameter of 38 to 150 mm.

Für die Bearbeitung der Außenoberflache ist aus dem »Handbuch des Stranggießens« von -Herrmann eine Vorrichtung bekannt, bei der un- -mittelbar hinter der Austrittsöffnung der SlranggießKokille Schneidwerkzeuge angeordnet sind, die auf einem Drehtisch um den austretenden Metallstrang umlaufen. ■ Diese Vorrichtung ist für die Bearbeitung der Außenoberfläche eines massiven MetaUstranges vorgesehen, so daß diese Vorrichtung selbstverständlich keine Mög lichkeit bietet, die Innenoberfläche eines Metallrohres zu bearbeiten. . For machining the outer surface, a device is known from the "Manual of Continuous Casting" by Herrmann, in which cutting tools are arranged immediately behind the outlet opening of the SlranggießKille and rotate around the emerging metal strand on a turntable. ■ This device is intended for machining the outer surface of a massive metal tube, so that this device of course offers no possibility of machining the inner surface of a metal pipe . .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl die Außenoberflache als auch die Innenoberfläche eines im Elektroschlackeumschmeizverfahren in einer Stranggießkokille hergestellten Metallrohres unmittelbar nach dem Austritt des Rohres aus der Kokille spanabhebend bearbeitet werden können, um eine spätere mühsame und aufwendige Bearbeitung insbesondere der Innenoberfläche zu vermeiden. The invention has for its object to provide a device with both the outer surface of a metal tube produced in Elektroschlackeumschmeizverfahren in a continuous casting mold can be processed directly by machining after the pipe emerges from the mold and the inner surface to a subsequent laborious and expensive machining especially to avoid the inner surface.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bearbeitung der Innenoberfläche des austretenden Metallrohres ein rotierendes Schneidwerkzeug vorgesehen ist, das durch eine den Formkern der Rohrgießkokille durchsetzende Welle antreibbar ist.This object is achieved according to the invention with a device of the type mentioned at the beginning, that for processing the inner surface of the exiting metal pipe a rotating cutting tool is provided, which can be driven by a shaft penetrating the mold core of the pipe casting mold.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht nicht nur d^:e Bearbeitung der Außenoberfläche des aus der Kokille austretenden Rohres, wie dies für einen Metallstrang nach dem Stand der Technik bekannt ist, sondern auch gleichzeitig die spanabhebende Bearbeitung der Innenoberfläche. Die Bearbeitung der Innenoberfläche kann dabei ebenso wie die Bearbeitung der Außenoberfläche unmittelbar nach dem Austritt des Metallrohres aus der Kokille erfolgen, wo das Metallrohr noch rotglühend ist, so daß die Oberflächenverunreinigungen und das Rohrmaterial noch weich sind und eine einfache Bearbeitung zulassen. Außerdem ist für die Bearbeitung der Innenoberfläche unabhängig von der Länge des Rohres nur eine kurze Antriebswelle für das Schneidwerkzeug erforderlich, was die Führung des Schneidwerkzeugs einfach und stabil macht. Die Anordnung der Schneidwerkzeuge unmittelbar an der Austrittsöffnung der Kokille hat weiter den Vorteil, daß die Zentrierung der Schneidwerkzeuge in bezug auf das Rohr äußerst einfach und genau erfolgen kann.The inventive device allows not only ^d: e machining of the outer surface of the emerging from the ingot mold tube, as is known for a metal strand according to the prior art, but also at the same time machining of the inner surface. The machining of the inner surface, like the machining of the outer surface, can be done immediately after the metal tube exits the mold, where the metal tube is still glowing red so that the surface contamination and the tube material are still soft and allow easy machining. In addition, regardless of the length of the pipe, only a short drive shaft for the cutting tool is required for machining the inner surface, which makes guiding the cutting tool simple and stable. The arrangement of the cutting tools directly at the outlet opening of the mold has the further advantage that the cutting tools can be centered with respect to the pipe extremely easily and precisely.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn das Schneidwerkzeug an der Innenseite und das Schneidwerkzeug an der Außenseite des Metallrohres etwa auf gleicher Höhe angeordnet sind. Da sich bei dieser Ausführungsform die beiden Bearbeitungswerkzeuge über die Wandstärke des Rohres hinweg praktisch gegenüberliegen, heben sich ihre radialen Krafteinwirkungen auf das Rohr gegeneinander auf, so daß kein Verbiegen des noch weichen Rohres auftritt, was insbesondere bei dünnwandigen Rohren von großer Bedeutung ist.The device according to the invention proves to be particularly advantageous when the cutting tool is on the inside and the cutting tool on the outside of the metal pipe at approximately the same height are arranged. Since, in this embodiment, the two processing tools over the wall thickness of the pipe are practically opposite, their radial forces on the pipe cancel each other out against each other so that there is no bending of the still soft tube, which is particularly the case with thin-walled ones Pipes is of great importance.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung undF i g. 1 shows a vertical section through a device according to the invention and

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.F i g. 2 shows a plan view of the device according to FIG. 1.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung werden mehrere Metall-Elektroden 1, die jeweils aus dem gleichen Werkstoff wie das herzustellende Metall-In the case of the in FIG. 1 and 2 device shown are a plurality of metal electrodes 1, each made of the same material as the metal to be produced

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rohr bestehen, durch ein nicht dargestelltes Tragglied in lotrechter Lage, in einer praktisch der Querschnittsform des Metallrohrs entsprechenden Anordnung und in zweckmäßigem Abstand voneinander getragen (F i g. 2). Die Metall-Elektroden 1 werden durch eine Vorschubeinrichtung 4, die durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung angetrieben wird, mit zweckmäßiger Vorschubgeschwindigkeit abgesenkt. Eine wassergekühlte Gießkokille weist einen wassergekühlten Formkern 2 mit Kühlwasser-Einlässen und -Auslässen sowie eine wassergekühlte Außenform 3 mit Kühlwasser-Einlässen und -Auslassen auf.pipe exist, by a support member, not shown in a vertical position, in a practically the cross-sectional shape of the metal tube corresponding arrangement and worn at an appropriate distance from one another (Fig. 2). The metal electrodes 1 are through a Feed device 4, which is driven by a drive device, not shown, with expedient Feed speed reduced. A water-cooled one The casting mold has a water-cooled mold core 2 with cooling water inlets and outlets and a water-cooled outer mold 3 with cooling water inlets and outlets.

Die Außenform 3 ist konzentrisch zum Formkern 2 angeordnet und umschließt diesen. Formkern 2 und Außenform 3 legen zwischen sich einen ringförmigen Formkern fest Der Oberteil des ringförmigen Formkerns besitzt die Form eines Füll- und Zwischentrichters, der im Betrieb ein Schmelzschlackebad 3 aufnimmt. Der Mittelbereich des ringförmigen Formkerns bildet einen Abschnitt zur Aufnahme d-τ Metallschmelze. Die waagerechten Querschnittsabmessungen dieses parallelwandigen Mittelbereichs entsprechen den Abmessungen des gewünschten Metallrohrs. Der Unterteil des Fonnraumes erweitert sich auswärts und abwärts. Die Metall-Elektroden 1 sind unmittelbar über dem Oberteil des ringförmigen Formraumes angeordnet, wobei das untere Ende jeder Elektrode in diesen Abschnitt hineinreicht. Außerdem ist eine Zieheinrichtung 6 mit einem Anfangstück 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 Metall-Elektrode 1 kann von einer Stromquelle 18 aus über eine Bürste 19 ein elektrischer Strom zugeführt werden. Bei der Herstellung eines Metallrohrs mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das Anfangsstück 6«? der Zieheinrichtung 6 zunächst in den die Metallschmelze aufnehmenden Mittelbereich aer Form eingeführt, und sobald der das Schmelzschlackebad 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 der Strom den Metall-Elektroden 1 zugeführt, um das Flußmittel zu schmelzen und ein Schmelzschlackebad 5 im Oberteil der Form zu bilden. Sobald das Schmelzschlackebad 5 auf diese Weise gebildet worden ist, werden die Metall-Elektroden 5 jeweils kontinuierlich in das Schlackebad 5 vorgeschoben und darin abgeschmolzen. Die Metallschmelze M sammelt sich im Mittelbereich der Form an und verfestigt sich darin infolge der Kühlung durch die Kokille, so daß ein Metallrohr 5 gebildet wird. Das auf diese Weise gebildete Metallrohr 5 wird durch die Zieheinrichtung 6 mit dem Anfangsstück 6a kontinuierlieh nach unten abgezogen.The outer mold 3 is arranged concentrically to the mold core 2 and surrounds it. The mold core 2 and the outer mold 3 define an annular mold core between them. The upper part of the annular mold core has the shape of a filling and intermediate funnel which receives a molten slag bath 3 during operation. The central area of the annular mold core forms a section for receiving d-τ molten metal. The horizontal cross-sectional dimensions of this parallel-walled central area correspond to the dimensions of the desired metal tube. The lower part of the Fonnraum widens outwards and downwards. The metal electrodes 1 are arranged directly above the upper part of the annular mold space, the lower end of each electrode extending into this section. In addition, a pulling device 6 is provided with an initial piece 6a, which is supported vertically displaceably by a machine frame F, so that it can be introduced into said central region of the annular mold space of the mold. An electrical current can be supplied to each metal electrode 1 from a current source 18 via a brush 19. When producing a metal pipe by means of the device described above, the starting piece 6 «? of the pulling device 6 is first introduced into the central region of the mold receiving the molten metal, and as soon as the upper part receiving the molten slag bath has been filled with a large amount of flux, the metal electrodes 1 are moved downwards by means of the feed device 5. The current is then fed from the current source 18 via the relevant brushes 19 to the metal electrodes 1 in order to melt the flux and to form a molten slag bath 5 in the upper part of the mold. As soon as the molten slag bath 5 has been formed in this way, the metal electrodes 5 are each continuously advanced into the slag bath 5 and melted therein. The molten metal M collects in the central region of the mold and solidifies therein as a result of the cooling by the mold, so that a metal pipe 5 is formed. The metal pipe 5 formed in this way is continuously withdrawn downwards by the pulling device 6 with the starting piece 6a.

Der Formkern 2 wird mittig von einer lotrechten Bohrung 2a durchsetzt, durch welche sich eine in Lagern 2b drehbare, lotrechte Welle 7 erstreckt. Das obere Ende der Welle 7 ist mittels eines Lagers im Maschinenrahmen F gelagert und trägt eine fest daran montierte Riemenscheibe 9. Das untere Ende der lotrechten Weile 7 ragt über die Unterseite des Formkerns 2 hinaus und trägt ein abnehmbar mit ihr verbundenes Schneidwerkzeug, z. B. einen Schneidstahl 8, welcher Schlacke, Zunder und Unregelmäßigkeiten an der inneren Mantelfläche des von der Kokille abgezogenen Metailrohrs 5 abträgt.The mold core 2 is penetrated centrally by a vertical bore 2a, through which a vertical shaft 7 rotatable in bearings 2b extends. The upper end of the shaft 7 is supported by a bearing in the machine frame F and carries a pulley 9 fixedly mounted thereon. B. a cutting steel 8, which removes slag, scale and irregularities on the inner surface of the Metailrohr 5 withdrawn from the mold.

An passender Stelle des Maschinenrahmens Fist 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, 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 Ringgliedes 13 kämmt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß bei eingeschaltetem Motor !7 die Laufkatze 14 um das Ringglied 13 herumläuft. Mit der Laufkatze 14 ist ein Schneidwerkzeug, z. B. ein Schneidstahl 15, verbunden, dessen Schneidkante der Schneidkante des Schneidstahls 8 gegenüberliegt und welcher die Außenmantelfläche des aus der Kokille abgezogenen Metallrohrs 5 abdreht. Die Position der Schneidstähle 8, 15 sind entsprechend einstellbar. Bei 14a ist ein an der Laufkatze 14 vorgesehenes Führungsglied angedeutet. A motor 12 is mounted at a suitable point on the machine frame F, a belt 10 being laid around over the belt pulley 9 and over a belt pulley 11 attached to the drive shaft of the motor 12. As can be seen, the cutting steel 8, together with the vertical shaft 7, is therefore driven by the motor 12 via this. A ring member 13, on the outer circumference of which a ring gear R is formed, is fastened on a stationary base L which is arranged concentrically to the shaft 7. A trolley 14 is arranged in a rollable manner on the ring member 13 and is provided with a motor 17 which carries a pinion 16 which is seated on its drive shaft and which meshes with the ring gear R of the ring member 13. The arrangement is such that when the motor! 7 is switched on, the trolley 14 runs around the ring member 13. With the trolley 14 is a cutting tool, for. B. a cutting steel 15, connected, the cutting edge of which lies opposite the cutting edge of the cutting steel 8 and which turns off the outer surface of the metal tube 5 withdrawn from the mold. The position of the cutting tools 8, 15 can be adjusted accordingly. At 14a a guide member provided on the trolley 14 is indicated.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erläutert. Wenn das in der Gießkokille gebildete Metallrohr 5 durch die Abzieheinrichtung 6 kontinuierlich abgezogen wird, bewirkt der durch den Motor 12 angetriebene Schneidstahl 8 eine spanabhebende Bearbeitung der Innenwand des Metallrohrs 5, wodurch an der Wand anhaftende Schlacke- oder Zunderteilchen entfernt werden und gleichzeitig die innenwand zu einer flachen, glatten Oberfläche feinbearbeitet wird. Die Außenmantelfläche des Metallrohrs 5 wird durch den Schneidstahl 15 der durch den Motor 17 über das Ringglied 13 angetriebenen Laufkatze 14 abgedreht und feinbearbeitet. Hierbei werden die Drehzahl des Schneidstahls 8 und die Schneidgeschwindigkeit des Schneidstahls 15 in Abhängigkeit vom Werkstoff und von den Abmessungen des Mctallrohrs 5 sowie von der Abziehgeschwindigkeit entsprechend eingestellt. Die Schneidpositionen der Schneidsiähle 8 und 15 werden unter Berücksichtigung der Temperatur des Metallrohrs 5 und anderer Schneidbedingungen zweckmäßig gewählt.The operation of the device described above is explained below. If that is in the Casting mold formed metal pipe 5 is continuously withdrawn by the pulling device 6, causes the cutting steel 8 driven by the motor 12 is a machining operation of the inner wall of the Metal pipe 5, whereby slag or scale particles adhering to the wall are removed and At the same time, the inner wall is finely machined into a flat, smooth surface. The outer jacket surface of the metal pipe 5 is driven by the cutting steel 15 which is driven by the motor 17 via the ring member 13 Trolley 14 turned off and finely machined. Here, the speed of the cutting steel 8 and the Cutting speed of the cutting steel 15 depending on the material and the dimensions of the Mctallrohrs 5 as well as the withdrawal speed adjusted accordingly. The cutting positions of the Cutting dies 8 and 15 are made in consideration of the temperature of the metal pipe 5 and others Appropriate cutting conditions selected.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

23 Ol patent claims:

1. Device for the metal removal of the surface of a metal pipe emerging from an electric Schiacke remelting mold, which is arranged immediately behind the outlet opening of the mold and has at least one cutting tool that rotates around the emerging metal pipe and is movable against it that a rotating cutting tool (8) is provided for machining the inner surface of the exiting metal pipe (5) which can be driven by a shaft (7) penetrating the mold core (2) of the pipe casting mold

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cutting tool (8) on the inside and the cutting tool (15) on the outside of the metal tube (5) are arranged approximately at the same height.