DE2601187A1 - Quenching hardening system for steel tubes - has additional induction furnaces ensuring uniform tube temp. without blank tubes - Google Patents

Quenching hardening system for steel tubes - has additional induction furnaces ensuring uniform tube temp. without blank tubes

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DE2601187A1 DE19762601187 DE2601187A DE2601187A1 DE 2601187 A1 DE2601187 A1 DE 2601187A1 DE 19762601187 DE19762601187 DE 19762601187 DE 2601187 A DE2601187 A DE 2601187A DE 2601187 A1 DE2601187 A1 DE 2601187A1
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Abstract

System for quenching and hardening of steel tubes has a continuously operating furnace for tube heating. The tubes pass through the furnace in longitudinal direction and through a quenching station downstream of the furnace. An induction furnace between the furnace and the quenching station heats successive tubes to quenching temperature. The successive tubes with slight or no gap between them are heated without interposing blank tubes to a uniform temperature even if the tube wall thickness varies. The furnace has a preheating stage for the adjustable heating of the tube. This upstream connected preheating stage can be also an induction furnace. The preheating stage has a measuring system for analysing the tube wall thickness.

Description

Einrichtung zur Abschreckhärtung von Stahlröhren Device for the quench hardening of steel pipes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abschreckhärtung von Stahlröhren, bestehend aus einem Durchlaufofen zur Erwarmung der den Ofen in Röhrenlä.ngsrichtung durculaufenden Röhren auf eine Wärmtemperatur, aus einer dem Durchlaufofen nachgeschalteten Abschreckstation und aus einer zwischen der AbschrecT:-station und dem Durchlaufofen angeordneten, als Induktionsofen ausgebildeten Durchlauferhitzerstufes bei der der Durchlaufofen, die Erhitzerstufe und die Abschreckstation von den Röhren mit geringem oder fehlendem Abstand derart durchlaufen werden, daß die Erhitzerstufe Teillängen aufeinanderfolgender Röhren beim Durchlauf benachbarter Röhren gleichzeitig erhitzt.The invention relates to a device for the quench hardening of steel pipes, consisting of a continuous furnace for heating the furnace in the length of the tube through tubes to a warm temperature, from a downstream furnace Quenching station and one between the quenching station and the continuous furnace arranged, designed as an induction furnace flow heater stage in the Continuous furnace, the heating stage and the quenching station from the tubes with low or if there is no distance so that the heater stage partial lengths successive tubes heated at the same time when passing through adjacent tubes.

An derartigen Einrichtungen tritt das Problem auf, daß die Enden benachbarter Röhren, die die Einrichtung durchlaufen, in der Erhitzerstufe, die das Röhrenmaterial auf die IIärtetemperatur bringt, unterschiedlich beheizt werden. Das Röhrenmaterial nimmt deshalb an seinen Enden, die gleichzeitig beheizt werden, unterschiedliche Temperaturen an, ohne das dieser Effekt - infolge der endlichen Spulenlänge des Induktionsofens -durch Einstellung der Heizleistung an der Induktionsstufe der Durchlaufanlage beseitigt werden kann. Das Abschreckergebnis ist deshalb an den Röhrenenden betroffener Röhren nicht homogen und unter Umständen qualitativ derart unterschiedlich, daß mindestens eine der beiden durchlaufenden Röhren an ihrem Ende zur Beseitigung des qualitativ schlechten Materials um die entsprechende Röhrenlänge gekürzt werden muß.In such devices, the problem arises that the ends of adjacent Tubes passing through the facility in the heater stage containing the tubing material brings to the hardening temperature, be heated differently. The pipe material therefore takes different ends at its ends, which are heated at the same time Temperatures without this effect - due to the finite coil length of the Induction furnace - by setting the heating power on the induction level of the continuous system can be eliminated. The quenching result is therefore more affected at the tube ends Tubes not homogeneous and under certain circumstances qualitatively so different that at least one of the two continuous tubes at its end to remove the poor quality material can be shortened by the corresponding tube length got to.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Anlage mit Röhren ute Zwischenschaltung sogenannter Blindröhren, die die Anlage immer wieder neu durchlaufen, zu beschickn. Die *)mit Abstand oder mit mit unterschiedlicher Wandstärke Blindröhren 11alten einen aiisrcichenden Abstand ?A'I 3 sclien deir zu erhitzenden Röhren, so daß das zu bearbeitende Röhrenninterial nicht gleichzeitig durch die Induktionsstufe erwärmt wird. Bei diesem Vorgehen ist es möglich, die 1Ieizleistu11g der Induktionsstufe den jeweiligen Erfordernissen derart anzupassen, daß auch bei Röhren unterschiedlicher Wandstärke stets die gleiche Härtetemperatur und damit ein gleichmäßiges Abschreckergebnis erzielt wird.It has therefore already been proposed to use the system with tubes ute interposition of so-called dummy tubes, which run through the system again and again, to charge. The *) at a distance or with different wall thicknesses Blind tubes Do you have a sufficient distance? A'I 3 include the tubes to be heated, so that the tube interior to be processed does not go through the induction stage at the same time is heated. With this procedure it is possible to use the heating power of the induction stage to adapt to the respective requirements in such a way that different tubes are also used Wall thickness always the same hardening temperature and thus an even quenching result is achieved.

Dieses Vorgehen weist jedoch den Mangel auf, daß die Durchlaufkapazität der Wärmanlage eingeschränkt und Wärmemengen zur Erhitzung der Blindröhren vergeudet werden.However, this approach has the disadvantage that the throughput capacity the heating system is restricted and the amount of heat wasted in heating the blind tubes will.

Die Erfindung befaßt sich daher mit der Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs näher bezeichneten Art anzugeben, die es gestattet, unmittelbar aufeinanderfolgend einzelne Röhren mit geringem oder fehlendem Abstand ohne Zwischenschaltung von Blindröhren auch bei variierender Röhrenwandstärke auf eine einheitliche Endtemperatur zu erwärmen.The invention is therefore concerned with the object of a device of the type specified at the beginning, which allows them to be carried out in immediate succession individual tubes with little or no spacing without the interposition of dummy tubes to be heated to a uniform final temperature even with varying tube wall thicknesses.

Erfindungsgemäß wird dieses durch eine solche Einrichtung erreicht, die sich dadurch kennzeichnet, daß dem Durchlaufofen eine Vorwärmstufe zur einstellbaren Durchlaufbeheizung der Röhren vorgeschaltet ist.According to the invention this is achieved by such a device, which is characterized in that the continuous furnace has an adjustable preheating stage Continuous heating of the tubes is connected upstream.

Mit dieser Ausbildung ist es möglich, Röhren, die eine höhere Wandstärke als andere aufweisen und einer dünneren Röhre vorausgehen, in geeignetem Umfang derart vorzuwärmen, daß ihr Rohrmantel beim Eintritt in die nachgeschaltete Induktionsstufe in gleicher Weise erwärmt wird wie die vorausgelaufene Röhre, deren Mantel eine geringere Wandstärke aufweist.With this training it is possible to produce tubes that have a higher wall thickness than others and preceded by a thinner tube, to an appropriate extent preheat in such a way that their pipe jacket when entering the downstream induction stage is heated in the same way as the previous tube, the jacket of which is a has a smaller wall thickness.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Vorwärmstufe ebenfalls als Induktionsofen auszubilden, so daß die Heizleistung des Ofens insoweit schnell den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. In weiterer Ausgestaltung wird weiterhin vorgeschlagen, der Vorwärmstufe eine Messvorrichtung zur Ermittlung der Röhrenwandstärke vorzuschalten, mit deren Hilfe die Heizeistung der Vorwärmstufc jeweils den Erfordernissen angepaßt werden kann.In an embodiment of the invention, it is proposed that the preheating stage also to be designed as an induction furnace, so that the heating power of the furnace to that extent can be quickly adapted to the respective requirements. In further development it is also proposed that the preheating stage be a measuring device for determining upstream of the tube wall thickness, with the help of which the heating output of the preheating stage respectively can be adapted to requirements.

Die anliegende Zeichnung dient zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.The attached drawing serves to explain a preferred exemplary embodiment.

In der Zeichnung bezeichnen 1,2 einen gasbeheizten Durchlaufofen, der sich z.B. über eine Länge von 50 m erstreckt und den Mantcl der jeweils durchlaufenden Röhren von außen umfaßt.In the drawing, 1, 2 denotes a gas-fired continuous furnace, which extends, for example, over a length of 50 m and the shell of the respectively passing through Includes tubes from the outside.

Der Ofen 1,2 besteht aus zwei Stufen 1 und 2, von denen die Stufe 2 über die Rohrleitungen 3 und 4 mit einem fluiden Brennstoff beheizt wird. Die Hochleistungsbrenner der Stufe 2 werden derart gespeist, daß sie im wesentlichen eine pro Zeiteinheit konstante Wärmemenge erzeugen. Der llochleistungsstufe 2 vorgeschaltet ist eine von den Abgasen dieser Stufe beheizte Stufe 1, in der die Röhren dem Strom derlAbgase der Stufe 2 im Gegenstrom beheizt werden.The furnace 1,2 consists of two stages 1 and 2, of which the stage 2 is heated via the pipes 3 and 4 with a fluid fuel. the High efficiency stage 2 burners are fed such that they are essentially generate a constant amount of heat per unit of time. Upstream of hole performance level 2 is a stage 1 heated by the exhaust gases of this stage, in which the tubes are connected to the current derlAbgase the stage 2 are heated in countercurrent.

Der Iiochleistungsstufe 2 ist ein Induktions-Durchlaufofen 5 unmittelbar mit geringem Abstand derart nachgeschaltet, daß die aus dem Ofen 1,2 austretenden Röhren, deren Röhrenmaterial eine unterhalb der Härtetemperatur des Materials gelegene Temperatur aufweist, auf die Endtemperatur, auf die Härtetemperatur des Röhrenmaterials, aufgeheizt wird.The high-performance stage 2 is a continuous induction furnace 5 directly connected downstream at a small distance in such a way that the exiting from the furnace 1,2 Tubes whose tube material is below the hardening temperature of the material Temperature, to the final temperature, to the hardening temperature of the tube material, is heated.

Der Induktionsofenstufe 5 unmittelbar nachgeschaltet ist eine Abschreckstation K, der über Kühlwasserleitungen 6 und 7 Kühlwasser zugeführt wird. In der Kühlstation K sind eine Reihe von Düsen angeordnet, die das Kühlwasser dem Außenmantel der passierenden Röhren zuführen.Immediately downstream of the induction furnace stage 5 is a quenching station K, which is supplied with cooling water via cooling water lines 6 and 7. In the cooling station K are a series of nozzles that the cooling water passing through the outer jacket of the Feed tubes.

Eine zweite Durchlauf-Induktionsofenstufe 8 ist dem Eingang 9 des Ofens 1,2 vorangeschaltet, so daß ein dem Ofen 1,2 zuzuführendes Rohr Io in der Induktionsspule der Induktionsstufe 8 auf eine vorgebbare Temperatur vorgewärmt werden kann.A second continuous induction furnace stage 8 is the input 9 of the Oven 1,2 upstream, so that a furnace 1.2 to be fed tube Io in the Induction coil of the induction stage 8 preheated to a predetermined temperature can be.

Die Stahlröhren .... .14 durchlaufen die Ofenanlage in Richtung des Pfeils 15 z.B. auf Rollen 16, wobei sämtliche Röhren durch die Ofenanlage mit untereinander gleicher Geschwindigkeit - ggf.The steel tubes .... .14 run through the furnace in the direction of the Arrow 15 e.g. on rollers 16, with all tubes through the furnace system with one another same speed - possibly

auch um ihre Achse rotierend - transportiert werden.also rotating around its axis - be transported.

Die Induktionsspule des Ofens 8 wird mit einem Wechselstrom von z.B. Netzfrequenz aus einem Generator 17 gespeist, dessen Leistung einstellbar ist.The induction coil of the furnace 8 is supplied with an alternating current of e.g. Mains frequency fed from a generator 17, the power of which is adjustable.

Zur Einstellung der Leistung des Generators 17 dient ein Einstellgerät 18, das über Drucktasten 19 von Hand stufenweise einstellbar ist. Die Leistungsstufen des Generators 17 können dabei durch den Bedienungsmann durch Beobachten eines Anzeigeinstruments 18B, das die Wandstärke der Röhren, die der Ofenstufe 8 zugeführt werden, anzeigt, eingestellt werden.A setting device is used to set the output of the generator 17 18, which can be set in stages by hand using pushbuttons 19. The performance levels of the generator 17 can be done by the operator by observing a display instrument 18B, which indicates the wall thickness of the tubes fed to furnace stage 8, can be set.

Hierzu ist das Anzeigegerät 18B mit einem Meßinstrument 18A über die Leitungen 18AA verbunden. Das Meßgerät 18A ist nach Art eines Ultraschall-Meßwertgebers ausgebildet, der die Wandstärke der durchlaufenden Röhren aus der Laufzeit einer Ultraschallwelle im Röhrenmaterial ermittelt.For this purpose, the display device 18B with a measuring instrument 18A via the Lines 18AA connected. The meter 18A is in the form of an ultrasonic transducer formed, the wall thickness of the continuous tubes from the term of a Ultrasonic wave detected in the pipe material.

Die Spule des Induktionsofens 5 wird ebenfalls mit einem Wechselstrom geeigneter Leistung aus einem Generator 22 gespeist.The coil of the induction furnace 5 is also supplied with an alternating current Suitable power fed from a generator 22.

Die Leistung des Generators 22 ist über ein Einstellgerät 23 ebenfalls durch Drucktastenbetätigung einstellbar.The output of the generator 22 is also available via a setting device 23 adjustable by pushbutton actuation.

Die Anordnung kann auch derart getroffen sein, daß das Anzeigegerät 18B zur selbsttätigen Steuerung der Leistung des Generators 17 benutzt wird, wozu die Anzeige des Gerätes 18B auf das Einstellgerät 18 übertragen und dort - durch Betätigung einer Drucktaste - zur Wirkung gebracht werden kann.The arrangement can also be made such that the display device 18B is used to automatically control the power of the generator 17, for which purpose the display of the device 18B transferred to the setting device 18 and there - through Pressing a push button - can be brought into effect.

Die beschriebene Einrichtung weist den Vorzug auf, daß die Röhren, z.B. 10,13 und 14 der gesamten Härteanlage unmittelbar aufeinanderfolgend, d.h. bei fehlendem oder geringem Abstand, zugeführt werden können, auch dann, wenn die Wandstärken der einzelnen Röhren innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs stark schwanken. Röhren, die eine über einen Grund wert gelegene Wandstärke aufweisen, werden dann mittels der Induktionsstufe 8 entsprechend vorgewärmt, so daß das Material aller Röhren, die dem Eingang der Abschreckstation K zugeführt werden, die gleiche Soll-Temperatur aufweist.The device described has the advantage that the tubes, e.g. 10, 13 and 14 of the entire hardening plant in direct succession, i.e. in the absence or short distance, can be fed, even if the Wall thickness of the individual tubes within a specified tolerance range vary. Tubes that have a wall thickness greater than a basic value, are then preheated accordingly by means of the induction stage 8, so that the material of all tubes that are fed to the entrance of the quenching station K, the same Has target temperature.

Zweckmäßig ist es, vor dem Induktionsofen 8 noch eine Mcßvorrichtung anzuordnen, die die Temperatur des Röhrenmaterials ermittelt. Es können so z.B. auch Unterschiede in der Vortemperatur des Röhronmaterials der Röhren, die der Anlage zugeführt werden, durch entsprechende Beheizung mittels der Induktionsofenstufe 8 ausgeglichen werden. Eine entsprechende Temperatur-Meßvorrichtung kann auch am Ausgang der Induktionsofenstufe 5 zur Kontrolle des Wärmvorganges angeordnet werden.It is useful to have a measuring device in front of the induction furnace 8 to be arranged, which determines the temperature of the pipe material. E.g. also differences in the pre-temperature of the tubular material of the tubes, that of the plant are supplied by appropriate heating by means of the induction furnace stage 8 to be balanced. A corresponding temperature measuring device can also be used on Output of the induction furnace stage 5 can be arranged to control the heating process.

Abweichend von dem erläuterten Ausführungsbeispiel kann die Anordnung auch derart getroffen sein, daß die Vorwärmstufe 8 als brennstoffbeheizter Ofen kurzer Baulänge mit einstellbarer Heizleistung ausgebildet ist.Deviating from the illustrated embodiment, the arrangement also be made such that the preheating stage 8 as a fuel-heated furnace short overall length is designed with adjustable heating power.

3 Ansprüche 1 Zeichnung3 claims 1 drawing

Claims (3)

A n 5 p r ü c h e 1. Einrichtung zur Abschreckhärtung von Stahlröhren, bestehend-aus einem Durchlaufofen zur Erwärmung der den Ofen in Röhrenlängsrichtung durchlaufenden Röhren auf eine Wärmtemperatllr, aus einer dem Durchlaufofen nachgeschalteten Abschreckstation und aus einer zwischen der Abschreckstation und dem Durchlaufofen angeordneten, als Induktionsofen ausgebildeten Durchlauferhitzerstufe, bei der der Durchlaufofen der Erhitzerstufe und die Abschreckstation von den Röhren mit geringem oder fehlendem Abstand derart durchlatifen werden, daß die Erhitzerstufe Teillängen aufeinanderfolgender Röhren beim Durchlauf benachbarter Röhren gleichzeitig erhitzt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Durchlaufofen (1,2,5) eine Vorwärmstufe (8) zur einstellbaren Durchlaufbeheizung der Röhren(lo, 13,14) vorgeschaltet ist. A n 5 p r ü c h e 1. Equipment for the quench hardening of steel pipes, consisting of a continuous furnace for heating the furnace in the longitudinal direction of the tube continuous tubes to a heat temperature, from a downstream furnace Quenching station and from one between the quenching station and the continuous furnace arranged, designed as an induction furnace flow heater stage, in which the Continuous furnace of the heating stage and the quenching station of the tubes with low or lack of spacing in such a way that the heater stage is partial lengths successive tubes heated at the same time when passing through adjacent tubes, characterized in that the continuous furnace (1,2,5) has a preheating stage (8) for adjustable flow heating of the tubes (lo, 13,14) is connected upstream. 2. Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet,.2. Device according to claim l, characterized in that. daß die Vorwärmstufe (8) als Induktionsofen ausgebildet ist. that the preheating stage (8) is designed as an induction furnace. 3. Einrichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmstufe (8) eine Meßvorrichtung (18A) zur Ermittlung der Itöhrenwandstärke vorgeschaltet ist.3. Device according to claim l or 2, characterized in that the preheating stage (8) a measuring device (18A) for determining the tube wall thickness is upstream.
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