DE2314077C3 - Vorrichtung zum Transportieren von Rohren durch eine Wärmebehandlungseinrichtung - Google Patents

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren von Rohren durch eine Wärmebehandlungseinrichtung, insbesondere zum Transportieren von dünnwandigen, geschweißten Stahlrohren großen Durchmessers. Solche Rohre dienen meist zum Befördern von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Ihre Wandstärke ist im allgemeinen kleiner als 12,7 mm, während ihr Durchmesser zwischen 0,5 und m liegt.

Im Hinblick auf die genannte Verwendung sucht man den Rohren gute mechanische Eigenschaften mitzugeben, insbesondere eine hohe Elastizitätsgrenze. Zu diesem Zweck schließt man die verschiedenen Behandlungen, die in einer Fertigungsstraße an den Rohren vorgenommen werden, durch eine Wärmebehandlung ab, die eine Erwärmung auf eine Temperatur über 800⁰C einschließt, auf die eine Abschreckung und unter Umständen ein Anlassen folgt

Es ist schon vorgeschlagen worden, diese Erwärmung schnell und durchdringend über eine verhältnismäßig kurze Zone des in Bewegung befindlichen Rohres auszuführen, und zwar durch induktive Erwärmung mittels elektrischer Ströme niedriger Frequenz, um Deformationen zu vermeiden, die durch das Zusammensacken des Rohres unter der Wirkung der Schwerkraft oder durch das Nachlassen der Spannungen im Rohr auftreten können, welches nach den Form- und Schweißvorgängen einer Dehnbehandlung unterzogen worden ist, die dazu dient, das Rohr rund zu machen und es gleichzeitig auf den richtigen Durchmesser zu bringen.

Jedenfalls zeigt die Praxis der Wärmebehandlung dünner, geschweißter Rohre großen Durchmessers, daß es oft schwierig ist, die Verformungen des Erzeugnisses unter der vereinigten Wirkung des Nachlassens der bleibenden Spannungen vom Formen und vom Schweißen und der auf die Schweißnaht zurückgehenden ungleichmäßigen Schrumpfungen vollständig zu vermeiden.

Der Stand der Technik besteht darin, das Rohr in einem oder in mehreren Rollkäfigen starr zu halten, die vor und hinter der Einrichtung zum Erwärmen und zum Abschrecken angeordnet sind, während der übrige Teil des Rohres auf einem Förderer ruht. Die Rollenkäfige sorgen einerseits dafür, daß das Rohr seinen Kreisquerschnitt beibehält und stellen andererseits sicher, daß das Rohr trotz der von der Induktionsspule ausgehenden bedeutenden magnetischen Axialkräfte mit der erwünschten Geschwindigkeit durch die Behandlungsstation hindurchläuft.

Damit sind folgende Nachteile verbunden: Trotz der Starrheit der Anordnung werden die Enden des Rohres während ihres Durchlaufs durch die Heizzone nicht gestützt; daraus folgt eine Anfangsverformung des Querschnitts des Rohres, die sich im Laufe der Behandlung fortsetzt und sich durch einen Mangel an Rundheit offenbart, der auch nach der Behandlung fortbesteht.

Auf Grund der Starrheit der Anordnung wird das Rohr daran gehindert, sich während seiner Erwärmung entsprechend seiner natürlichen Neigung zu krümmen. Daraus ergibt sich nach der Behandlung eine Krümmung des Rohres in einer Ebene, die durch die Rohrachse und durch die Schweißnaht bestimmt ist.

Diese Rundheits- und Geradheitsfehler lassen sich mit den herkömmlichen Kalibrier- und Richtvorrichtungen in der Praxis unmöglich verringern, ohne daß die Qualität des Rohres beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Transportieren von Rohren durch eine Wärmebehandlungseinrichtung zu schaffen, mit der sich Rundheits- und Geradheitsfehler der Rohre vermeiden lassen.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch zwei ein Rohr durch die Wärmebehandlungseinrichtung führende Rollgänge mit paarweise angeordneten, konischen Laufrollen, von denen einer vor und einer hinter der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet ist, durch einen auf den beiden Rollgängen laufenden Wagen, der aus einem unter der Wärmebehandiungseinrichtung durchgehenden Träger und zwei vor bzw.

hinter der Wärmebehandlungseinrichtung am Träger angeordneten Kopfteilen besteht, die jeweils mit einem ein- und ausfahrbaren Ausleger und einem an diesem angeordneten, konischen, auf den Innendurchmesser des Rohres einstellbaren Tragelement versehen sind, das zur Wärmebehandlungseinrichtung weist, und durch einen Antrieb zum Verschieben des Wagens.

Der Wagen transportiert das Rohr durch die Wärmebehandlungseinrichtung, wobei die Tragelemente eine innen und außen wirksame Stütze für die Enden des Rohres bilden und dadurch verhindern, daß Rundheitsfehler auftreten, während sie gleichzeitig die magnetischen Axialkräfte in annehmbaren Grenzen halten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Laufrollen einzeln so einstellbar, daß die beiden Rollgänge in bezug auf die theoretische Rohrachse eine schwache Krümmung aufweisen, um die von den inneren Spannungen herrührenden Verbiegungen des Rohres ausgleichen zu können.

Die bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich auch durch eine im Bereich des vorderen Rollganges angeordnete Dreheinrichtung zum Drehen des Rohres vor dem Eingriff der Tragelemente aus, um die Schweißnaht auf die in der durch die Rohrachse hindurchgehenden Veitikalebene gelegene oberste Stellung einstellen zu können. Es ist ferner zweckmäßig, daß der Wagen wie bei der bevorzugten Ausführungsform eine relativ zum Träger drehbare Winde zum Be- wegen des Auslegers aufweist, weil die Kopfteüe dann vertikale Bewegungen ausführen können, so daß die natürliche Krümmung, die das Rohr infolge der Wirkung der Dehnungen, des Nachlassens der bleibenden Spannungen und der ungleichmäßigen Schrumpfungen hat, durch die Rolle unterstützt werden kann, deren Höhe in geeigneter Weise eingestellt worden ist. Man sorgt mit anderen Worten dafür, daß die Tragelemente keine zusätzlichen Beanspruchungen hervorrufen.

Schließlich ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der Antrieb eine am t nde des hinteren Rollganges angeordnete Motorgruppe und eine mit dieser gekoppelte, län>■<« des hinteren Rollganges angeordnete Schraubenspinde! aufweist, deren Schraube in eine am Träger des Wagens befestigte Mutter eingreift Die Motorgruppe kann einen regelbaren Gleichstrommotor und einen Wechselstrommotor aufweisen, die zum langsamen Vorlauf bzw. schnellen Rücklauf des Wagens abwechselnd mit der Schraubenspindel koppelbar sind. Die Durchlaufgeschwindigkeit im Magnetfeld der Wärmebehandlungseinrichtung ist eine Funktion des Durchmessers und der Wandstärke des Rohres sowie der Art der durchzuführenden Wärmebehandlung. Die erforderliche Variation der Geschwindigkeit wird über den regelbaren Gleichstrommotor vorgenommen. Darüber hinaus sind beim Eintreten des Rohres in das Magnetfeld ebenso wie bei seinem Austreten daraus Einflüsse der Enden des Rohres festzustellen, die dazu zwingen, die voreingestellte Durchlaufgeschwindigkeit im Magnetfeld zu verändern. Eine entsprechende Regelung wird vorzugsweise automatisch durch ein Steuergerät für den Gleichstrommotor vorgenommen, und zwar auf der Grundlage eines vorgegebenen Programms, das beispielsweise auf Lochkarten gespeichert ist

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf die Ausführungsform in Verbindung mit einer Wärmebehandlungseinrichtung,

Fig.2 einen vergrößert dargestellten Querschnitt nach der Linie H-II in F i g. 1 durch die Ausführungsform und

F i g. 3 eine vergrößert dargestellte Seitenansicht der wesentlichen Teile einer Hälfte des Wagens der Ausführungsform.

Die in F i g. 1 insgesamt dargestellte Ausführungsform weist eine Zuführbahn 1 auf, die dazu dient, ein Rohr Γ heranzuführen, das aus einem nicht dargestellten Verteilersystem stammt Die Zuführbahn 1 weist eine gewisse Anzahl von miteinander fluchtenden Rollenpaaren 2 auf, von denen einige, nämlich die Rollenpaare 2a, 2b, 2c aus losen konischen Rollen bestehen, während die anderen, nämlich die Rollenpaare Id, 2e, 2f, aus angetriebenen konischen Rollen bestehen. Das Rohr Γ wird von der Zuführbahn 1 getragen und in seiner Längsrichtung bis zu einem Anschlag 3 bewegt Die Ausführungsform ist außerdem mit einer zweiteiligen (4a, 46) Kippeinrichtung 4 versehen, welche das auf den Roilenpaaren 2 ruhende Rohr Γ anheben und an geneigte Führungen 5 übergeben kann, die es auf einen vorderen Rollgang 6 leiten, der parallel zur Zuführbahn 1 angeordnet ist Der vordere Rollgang 6, der vor einer Wärmebehandlungseinrichtung 7 angeordnet ist, und ebenso ein hinter dieser Einrichtung 7 angeordneter hinterer Rollgang 8 weisen eine gewisse Anzahl Rollenpaare mit konischen, losen Laufrollen 9 auf, die an Stützfußen 10' angeordnet sind.

Ein Wagen 10,11,12, der für die Längsbewegung des Rohres Γ durch die Wärmebehandlungseinrichtung 7 sorgt, ist in der Lage, sich zwischen den Rollen des vorderen und hinteren Rollganges 6 bzw. 8 zu bewegen. Er weist zwei Kopfteile 10 und IiI auf, die durch einen Träger 12 großer Länge miteinander verbunden sind, welcher unter Zwischenschaltung geeigneter Rollen von einer Laufbahn getragen und geführt wird, die beispielsweise durch Winkeleisen gebildet ist, welche die Stützfüße 10' für die Rollen 9 miteinander verbinden. Der vordere Kopfteil 10 und der hintere Kopfteil 11 befinden sich beiderseits der Wärmebehandlungseinrichtung 7. Jeder Kopfteil weist ein Tragelement 13 auf, das in der Höhe verstellbar ist und von dem Ende eines Auslegers 14 großer Länge getragen wird, der ein- und ausfahrbar und durch eine relativ zum Träger 12 drehbare, waagerechte Winde 15 drehbar ist, die vorzugsweise aus Mutter und Schraube besteht Für die Drehung der mit der Schraube 16' in Eingriff stehenden Mutter der Winde sorgt ein Getriebemotor 17. Beide Winden 15 sind auf je einem Support 15' angeordnet, der stets auf einigen der Laufroller 9 des vorderen Rollganges 6 und des hinteren Rollganges 8 ruht und darauf läuft, der aber mit dem Träger 12 durch ein Gelenk verbunden ist, so daß die Tragelemente 13 vertikale Bewegungen ausführen können. Die Tragelemente 13 selbst weisen eine vertikal angeordnete Grundplatte 18 auf, die flügelähnliche, im rechten Winkel zueinander angeordnete Radialelemente 19 trägt, die in das Innere des Rohres T eindringen können, so daß sie einen Abschluß bilden, wenn sie vorn und hinten gerade in die Enden des Rohres eingedrungen sind. Aufgabe der Tragelemente 13 ist es, die Enden des Rohres Γ rund zu erhalten, und zwar während des ganzen Durchlaufs durch die Wärmebehandlungseinrichtung, und gleichzeitig den axialen magnetischen Kräften entgegenzu-

wirken. Wegen des Magnetfeldes ist es nützlich, den magnetischen Kraftfluß durch die Grundplatte 18 zu unterbrechen und außerdem die Erwärmung der Tragelemente 13 zu verhindern, indem beispielsweise eine Wasserkühlung vorgesehen wird. Die Tragelemente 13 verhindern auch das Eindringen von Wasser in das Innere des Rohres T während des Abschreckens und ebenso das Eindringen von Luft während der gesamten Wärmebehandlung.

Der Wagen, der aus den beiden Kopfteilen 10 und 11 und dem Träger 12 gebildet ist, wird mit Hilfe des Trägers 12 verschoben, der sich über den Kopfteil 11 hinaus nach hinten erstreckt und eine Mutter 20 trägt, in welche die Schraube 16 einer Schraubenspindel 21 eingreift, die ihrerseits an ihren hinteren Enden durch eine Motorgruppe 22 in Drehung versetzt werden kann. Die Mutter 20, die Schraubenspindel 21 und die Motorgruppe 22 bilden den Antrieb für den Wagen. Die Motorgruppe 22 ist mit zwei Elektromotoren versehen, und zwar mit einem Gleichstrommotor 26 und mit einem Wechselstrommotor 27. Der Gleichstrommotor 26 mit regelbarer Drehzahl sorgt für die Längsbewegung des Wagens, der das Rohr 7 mit seinen Tragelementen 13 trägt, und zwar in der Richtung vom vorderen Rollgang 6 zum hinteren Rollgang 8, d. h. während der Wärmebehandlung des Rohres T. Der Wechselstrommotor 27 ist ein Asynchronmotor und bewegt den Wagen mit großer Geschwindigkeit dadurch wieder zurück, daß er die Schraubenspindel 21 im umgekehrten Sinne dreht, um den Wagen in seine Ausgangsstellung zurückzuführen, wo er dann bereitsteht, um ein neues Rohr aufzunehmen. Das Drehmoment der Motoren 26 oder 27 wird durch Keilriemen, Ketten und ein Planetuntersetzungsgetriebe auf die Schraubenspindel 21 übertragen. Die Motorgruppe 22 weist natürlich auch herkömmliche hydraulische Bremsen auf.

Dem vorderen Rollgang 6 ist eine zweiteilige Dreheinrichtung 28 zugeordnet, deren Teile 28a und 286 jeweils eine lose Rolle 29 und eine angetriebene Rolle 30 aufweist Diese beiden Rollen können über geeignete Winden in Höhenrichtung verstellt werden. Sie dienen dazu, das Rohr T'zu drehen, bevor die Tragelemente 13 an ihm angreifen, um auf diese Weise die Schweißnaht in die durch die Rohrachse hindurchgehende Vertikalebene einzustellen. Die Schweißnaht fällt dann mit der obersten Mantellinie des Rohres zusammen.

Dem hinteren Rollgang 8 ist ein herkömmlicher, zweiteiliger (31a, 31 ft) Auswerfer 31 zugeordnet, der dazu dient das der Wärmebehandlung bereits unterzogene Rohr T anzuheben, um es an zwei geneigte Führungen 32 zu übergeben, die es auf eine Abführbahn 33 leiten. Die Abführbahn 33 ist im wesentlichen ähnlich der Zuführbahn 1 ausgebildet, d. h, sie weist eine gewisse Anzahl von Rollenpaaren mit aufeinander ausgerichteten konischen Rollen 34 auf, von denen einige, nämlich die Rollenpaare 34a, 346 und 34c; lose sind und von denen die anderen, nämlich die Rollenpaare 344 34e und 34£ angetrieben sind.

Die nicht zum Erfindungsgegenstand gehörende Wärmebehandlungseinrichtung 7 weist ein starres Gerüst 40 auf, das eine nicht dargestellte Induktionsspule aufnimmt. Das Gerüst ist mit Hilfe zweier elektromechanischen Antriebe 41 und 42 sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung einstellbar und weist verschiedene, miteinander gekoppelte Schraubenwinden auf. Das Gerüst 40 ist außerdem mit verschiedenen Düsen versehen, die eine Abschreckbrause bilden.

Der vordere Rollgang 6 und der hintere Rollgang 8 sind mit ihren konischen Rollen auf einem festen Niveau angeordnet, d. h., sie sind nicht in Abhängigkeit vom

ίο Durchmesser der zu behandelnden Rohre in ihrer Höhe einstellbar. Tatsächlich braucht die Vorrichtung auch nicht in Abhängigkeit von diesen Parametern eingestellt zu werden. Es genügt Gerüste 40 und Tragelemente 13 mit verschiedenen Abmessungen vorzusehen, die den unterschiedlichen Durchmessern der Rohre entsprechen.

Da das Rohr T unter der Wirkung der Dehnungen, des Nachlassens der bleibenden Spannungen und der ungleichmäßigen Schrumpfungen sich auf natürliche Weise krümmt, sind die Tragelemente 13 verschiebbar angeordnet, damit sie vertikale Bewegungen ausführen können, um keine Spannungen im Rohr hervorzurufen. Damit das Rohr Γ während dieser Verformung gestützt wird, ist es vorteilhaft die Laufrollen 9 einzeln einzustellen. Indem man eine schwache Krümmung des vorderen Rollganges 6 und des hinteren Rollganges 8 in bezug auf die theoretische Achse des Rohres verwirklicht gleicht man die Krümmung des Rohres in der durch seine Achse gehenden Vertikalebene aus.

Der Träger 12 und die Ausleger 14 haben selbstverständlich ausreichende Längen, damit der Durchlauf des Rohres durch die Wärmebehandlungseinrichtung 7 in einem Zug sichergestellt ist Die Wärmebehandlungseinrichtung kann außer dem Härten durch Abschrecken auch dem Anlassen dienen.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform ist folgende: Das auf der Zuführbahn 1 herangeführte, zu behandelnde Rohr Γ wird dem vorderen Rollgang 6 zwischen den Kopfteilen 10 und 11 des Wagens übergeben. Mit Hilfe der Drehvorrichtung 28 wird das Rohr T passend so ausgerichtet, daß die Schweißnaht mit seiner obersten Mantellinie übereinstimmt Die Winde 15, die den Ausleger 14 bewegt läßt das Tragelement mit seiner Grundplatte 18 und den Radialelementen 19 in das Innere des zugeordneten Rohrendes eindringen. Auf diese Weise wird das zu behandelnde Rohr T durch ein vorderes Tragelement und ein hinteres Tragelement unter Abdichtung gehalten und in geeigneter Weise durch die Laufrollen 9 des vorderen Rollganges 6 getragea Der Gleichstrommotor 26 dreht die Schraubenspindel 21 und veranlaßt dadurch die Verschiebung des Wagens in der Weise, daß das Rohr T mit geregelter Geschwindigkeit durch die Wärmebehandlungseinrichtung 7 läuft Sobald das Rohr durch die Wärmebehandhubeinrichtung 7 gelaufen und der Wagen angehalten worden ist werden die Ausleger 14 zurückgezogen und die Auswerfer 31 übergeben das Rohr T' der Ablaufbahn 33. Der Wechselstrommotor 27 dreht die Schraubenspindel 16 im umgekehrten Sinne und sorgt dadurch für die schnelle Rückkehr des Wagens in seine Ausgangsstellung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Transportieren von Rohren durch eine Wärmebehandlungseinrichtung, ge- s kennzeichnet durch zwei ein Rohr (T)durch die Wärmebehandlungseinrichtung (7) führende Rollgänge (6 und 8) mit paarweise angeordneten, konischen Laufrollen (9), von denen einer vor und einer hinter der Wärmebehandiungseinrichtung (7) angeordnet ist, durch eben auf den beiden Rollgängen (6 und 8) laufenden Wagen (10,11,12), der aus einem unter der Wärmebetiandlungseinrichtung (7) durchgehenden Träger (12) und zwei vor bzw. hinter der Wärmebehandlungseiifrichtung (7) am Träger (12) angeordneten Kopfteilen (10 und 11) besteht, die jeweils mit einem ein- und ausfahrbaren Ausleger (14) und einem an diesem angeordneten, konischen, auf den Innendurchmesser des Rohres (T) einstellbaren Tragelement (13) versehen sind, das zur Wärmebehandlungseinrichtüng (7) weist, und durch einen Antrieb (20, 21, 22) zum Verschieben des Wagens (10,11,12).

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (9) einzeln so einstellbar sind, daß die beiden Rollgänge (6 und 8) in bezug auf die theoretische Rohrachse eine schwache Krümmung aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine im Bereich des vorderen Rollganges (6) angeordnete Dreheinrichtung (28) zum Drehen des Rohres (T) vor dem Eingriff der Tragelemente (13).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (10,11,12) eine relativ zum Träger (10) drehbare Winde (15) zum Bewegen des Auslegers (14) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (20, 21, 22) eine am Ende des hinteren Rollganges (8) angeordnete Motorgruppe (22) und eine mit dieser gekoppelte, längs des hinteren Rollganges (8) angeordnete Schraubenspindel (21) aufweist, deren Schraube (16) in eine am Träger (10) des Wagens (10.11,12) befestigte Mutter (20) eingreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorgruppe (22) einen regelbaren Gleichstrommotor (26) und einen Wechselstrommotor (27) aufweist, die zum langsamen Vorlauf bzw. schnellen Rücklauf des Wagens (10,11,12) abwechselnd mit der Schraubenspindel (21) koppelbar sind.