DE2601187B2

DE2601187B2 - Device for quench hardening of steel pipes

Info

Publication number: DE2601187B2
Application number: DE2601187A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5609 Hückeswagen Emde; Herbert Geisel; Rolf 5630 Remscheid Gies; Friedehelm Dr.-Ing. 5630 Remscheid Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE2601187C3; DE2601187A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abschreckhärtung von Stahlröhren, bestehend aus einem Durchlaufofen zur Erwärmung der den Ofen in Röhrenlängsrichtung durchlaufenden Röhren auf eine Wärmtemperatur, aus einer dem Durchlaufofen nachgeschalteten Abschreckstation und aus einer zwischen der Abschreckstation und dem Durchlaufofen angeordneten, als Induktionsofen ausgebildeten Durchlauferhitzerstufe, 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 quench hardening of steel pipes, consisting of a Continuous furnace for heating the tubes running through the furnace in the longitudinal direction of the tubes to a Heat temperature, from a quenching station downstream of the continuous furnace and from one between the Quenching station and the continuous furnace, designed as an induction furnace, in which the continuous furnace, the heating stage and the quenching station of the tubes with little or the lack of a distance are traversed in such a way that the heater stage partial lengths are successive Tubes heated at the same time as they pass through adjacent tubes.

An derartigen Einrichtungen tritt das Problem auf, daß die Enden benachbarter Röhren, die die Einrichtung mit Abstand oder mit unterschiedlicher Wandstärke durchlaufen, in der Erhitzerstufe, die das Röhrenmaterial auf die Härtetemperatur bringt, unterschiedlich beheizt werden. Das Röhrenmat.erial nimmt deshalb an seinen Enden, die gleichzeitig beheizt werden, unterschiedliche Temperaturen an, ohne daß 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.The problem with such devices is that the ends of adjacent tubes which the device pass through at a distance or with different wall thicknesses, in the heating stage, which the tube material brings to the hardening temperature, be heated differently. The Röhrenmat.erial therefore assumes at its ends, which are heated at the same time, at different temperatures without this effect - due to the finite coil length of the induction furnace - can be eliminated by adjusting the heating power at the induction stage of the continuous system. That The result of the quenching is therefore not homogeneous at the tube ends of the affected tubes and, under certain circumstances qualitatively so different that at least one of the two continuous tubes at its end must be shortened by the corresponding tube length to remove the poor quality material.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Anlage mit Röhren unter Zwischenschaltung sogenannter Blindröhren, die die Anlage immer wieder neu durchlaufen, zu beschicken. Die Blindröhren haltenIt has therefore already been proposed that the system with tubes with the interposition of so-called To feed blind tubes that run through the system again and again. Hold the blind tubes

einen ausreichenden Abstand zwischen den zu erhitzenden Röhren, so daß das zu bearbeitende Röhrenmaterial nicht gleichzeitig durch die Induktionsstufe erwärmt wird. Bei diesem Vorgehen ist es möglich, die Heizleistung der Induktionsstufe den jeweiligen Erfordernissen derart anzupassen, daß auch bei Röhren unterschiedlicher Wandstärke stets die gleiche Härtetemperatur und damit ein gleichmäßiges Abschreckergebnis erzielt wird.a sufficient distance between the tubes to be heated so that the tube material to be processed is not heated by the induction stage at the same time. With this approach it is possible to use the Adapt the heating power of the induction stage to the respective requirements in such a way that even with tubes different 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 flow capacity of the heating system is limited and amounts of heat are wasted in heating the dummy tubes.

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 providing a device of the type specified in the introduction specify which allows individual tubes with little or no Distance without the interposition of dummy tubes to a uniform one, even with varying tube wall thickness Final temperature to heat up.

Erfindungsgemäß wird dieses durch eine solche Einrichtung erreicht, die sich dadurch kennzeichnet, daß dem Durchlaufofen eine Vorwärmstufe mit Einstellmitteln 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 a preheating stage with setting means for adjustable continuous heating of the tubes is upstream.

Mit dieser Ausbildung ist es möglich, Röhren, die eine höhere Wandstärke als andere aufweisen jnd 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 design it is possible to produce tubes that have a greater wall thickness than others and one precede thinner tube, preheat to a suitable extent in such a way that their tube jacket upon entry is heated in the downstream induction stage in the same way as the previous tube, whose Coat 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 Heizleistung der Vorwärmstufe jeweils den Erfordernissen angepaßt werden kann.In an embodiment of the invention, it is proposed that the preheating stage also be designed as an induction furnace, so that the heating output of the furnace can be quickly adapted to the respective requirements. In a further embodiment, it is also proposed that a measuring device be used for the preheating stage To determine the tube wall thickness upstream, with the help of which the heating output of the preheating stage in each case can be adapted to requirements.

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

Schließlich ist es bekannt (vgl. DE-GM 16 86 022) zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung im Innern zu erhitzender Werkstücke, die in einem Induktions-Durchlaufofen erwärmt werden, dem Durchlaufofen eine Ausgleichskammer nachzuschalten, in der die Werkstücke — gegebenenfalls unter zusätzlicher Beheizung — für eine gewisse Zeitdauer dem Temperaturausgleich überlassen werden.Finally, it is known (cf. DE-GM 16 86 022) to achieve a uniform temperature distribution workpieces to be heated inside, which are heated in a continuous induction furnace, the Downstream a continuous furnace a compensation chamber in which the workpieces - if necessary under additional heating - can be left to the temperature equalization for a certain period of time.

Ferner ist es bekannt (vgl. »Technische Mitteilungen« 49 (1956), Seite 298/302) Röhren, die einem Streckreduzierverfahren unterworfen sind, in einem Durchlaufofen zu erwärmen, der aus mehreren hintereinandergeschalteten Teilöfen besteht, die das Durchlaufgut auf jeweils unterschiedliche Temperaturen erwärmen.It is also known (see. "Technische Mitteilungen" 49 (1956), page 298/302) tubes that use a stretch reduction process are subjected to heating in a continuous furnace, which consists of several series-connected There are partial ovens that heat the product to different temperatures.

In der Zeichnung bezeichnen 1, 2 einen gasbeheizten Durchlaufofen, der sich z. B. über eine Länge von 50 m erstreckt und den Mantel der jeweils durchlaufenden Röhren von außen umfaßt. 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 HochleisUingsstufe 2 vorgeschaltet ist eine von 'Jen Abgasen dieser Stufe beheizte Stufe 1, in der die RöhrenIn the drawing 1, 2 denote a gas-heated continuous furnace, which z. B. over a length of 50 m extends and includes the jacket of the respective continuous tubes from the outside. The furnace 1, 2 consists of two stages 1 and 2, of which stage 2 via pipes 3 and 4 with a fluid fuel is heated. The high efficiency stage 2 burners are fed so that they are essentially one per Generate a constant amount of heat. Upstream of high-performance level 2 is one of 'Jen Exhaust gases of this stage heated stage 1, in which the tubes

dem Strom der Abgase der Stufe 2 im Gegenstrom beheizt werden.the flow of the exhaust gases from stage 2 are heated in countercurrent.

Der Hochleistungsstufe 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 level 2 is a continuous induction furnace 5 connected immediately afterwards 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 has, is heated to the final temperature, to the hardening temperature of the tube material.

Der Induktionsofenstufe 5 unmittelbar nachgeschaltet ist eine Absxhreckstation 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 an extraction station K, which is supplied with cooling water via cooling water lines 6 and 7. In the cooling station K a number of nozzles are arranged, which feed the cooling water to the outer jacket of the pipes passing through.

Eine zweite Durchlauf-Induktionsofenstufe 8 ist dem Eingang 9 des Ofens 1, 2 vorangeschaltet, so daß ein dem Ofen I, 2 zuzuführendes Rohr 10 in der Induktionsspule der Induktionsstufe 8 auf eine vorgebbare Temperatur vorgewärmt werden kann.A second continuous induction furnace stage 8 is the Upstream input 9 of the furnace 1, 2, so that a tube 10 to be fed to the furnace 1, 2 is in the Induction coil of the induction stage 8 can be preheated to a predetermined temperature.

Die Stahlröhren 10 ... !4 durchlaufen die Ofenanfage in Richtung des Pfeils 15 z. B. auf Rollen 16, wobei sämtliche Röhren durch die Ofenanlage mit untereinander gleicher Geschwindigkeit — ggf. auch um ihre Achse rotierend — transportiert werden.The steel tubes 10 ...! 4 pass through the furnace supply in the direction of arrow 15 z. B. on rollers 16, with all tubes through the furnace with each other at the same speed - possibly also rotating around their axis - are transported.

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

Zur Einstellung der Leistung des Generators t7 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 18S, das die Wandstärke der Röhren, die der Ofenstufe 8 zugeführt werden, anzeigt, eingestellt werden. Hierzu ist das Anzeigegerät 18ß mit einem Meßinstrument 18.4 über die Leitungen WAA verbunden. Das Meßgerät 18/4 ist nach Art eines Ultraschall-Meßwertgebers ausgebildet, der die Wandstärke der durchlaufenden Röhren aus der Laufzeit einer Ultraschallwelle im Röhrenmaterial ermittelt. A setting device 18 is used to set the power of the generator t7, which can be set in stages by hand using pushbuttons 19. The power levels of the generator 17 can be set by the operator by observing a display instrument 18S which indicates the wall thickness of the tubes that are fed to the furnace level 8. For this purpose, the display device 18ß is connected to a measuring instrument 18.4 via the lines WAA . The measuring device 18/4 is designed in the manner of an ultrasonic transducer which determines the wall thickness of the tubes passing through from the transit time of an ultrasonic wave in the tube material.

Die Spule des Induktionsofens 5 wird ebenfalls mit einem Wechselstrom geeigneter Leistung aus einem Generator 22 gespeist Die Leistung des Generators 22 ist über ein Einstellgerät 23 ebenfaüs durch Drucktastenbetätigung einstellbar.The coil of the induction furnace 5 is also with an alternating current of suitable power from a Generator 22 fed The output of the generator 22 is also available via a setting device 23 by pressing a pushbutton adjustable.

Die Anordnung kann auch derart getroffen sein, daß das Anzeigegerät i8B zur selbsttätigen Steuerung der Leistung des Generators 17 benutzt wird, wozu die Anzeige des Gerätes 18ß auf das Einstellgerät 18 übertragen und dort — durch Betätigung einer Drucktaste — zur Wirkung gebracht werden kann.The arrangement can also be such that the display device i8B is used to automatically control the power of the generator 17, for which purpose the display of the device 18ß is transmitted to the setting device 18 and there - by pressing a pushbutton - 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 Grundwert gelegene Wandstärke aufweisen, werden dann mittels der Induktronsstufe 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. B. 10, 13 and 14 of the entire hardening plant directly one after the other, ie if there is no or little distance, can be supplied, even if the wall thicknesses of the individual tubes fluctuate widely within a given tolerance range. Tubes that have a wall thickness above a basic value are then preheated accordingly by means of the inductor stage 8, so that the material of all tubes that are fed to the entrance of the quenching station K has the same target temperature.

Zweckmäßig ist es, vor dem Induktionsofen 8 noch eine Meßvorrichtung anzuordnen, die die Temperatur des Röhrenmaterials ermittelt. Es können so z. B. auch Unterschiede in der Vortemperatur des Röhrenmaterials 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 arrange a measuring device in front of the induction furnace 8, which measures the temperature of the pipe material is determined. It can be B. also differences in the pre-temperature of the pipe material of the tubes that are fed to the system, through appropriate heating by means of the induction furnace stage 8 to be balanced. A corresponding temperature measuring device can also be used at the exit the induction furnace stage 5 can be arranged to control the heating process.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Equipment for 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 warm temperature, from a downstream furnace Quenching station and one arranged between the quenching station and the continuous furnace, designed as an induction furnace continuous heater stage, in which the continuous furnace of the The heating stage and the quenching station from the tubes with little or no distance are traversed in such a way that the heating stage partial lengths of successive tubes when Passage of adjacent tubes heated at the same time, characterized in that the continuous furnace (1, 2, 5) a preheating stage (8) with setting means (18) for adjustable continuous heating the tubes (10,13,14) is connected upstream.

2. Device according to claim 1, characterized in that the preheating stage (8) as an induction furnace is trained.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the preheating stage (8) is preceded by a measuring device (WA) for determining the tube wall thickness.