DE2601187C3 - Device for quench hardening of steel pipes - Google Patents

Device for quench hardening of steel pipes

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Description

Die Erfindung betrifft eine F:nrichtung zur Abschreckhärtung von Stahlröhren, bestehend aus einem Durchlaufofen zur Erwärmung f'?r 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 an F: nrichtung for quench hardening of steel pipes, consisting of a continuous furnace for heating f 'r of the furnace in the tube longitudinal direction passing through tubes to a heating temperature, from a the continuous furnace downstream quenching and arranged from a between the quenching and the continuous furnace, as Induction furnace formed flow heater stage, in which the continuous furnace, the heater stage and the quenching station of the tubes with little or no distance are passed through such that the heater stage heats partial lengths of successive tubes when passing through adjacent tubes at the same time.

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 Röhrenmaterial 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 tube material 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 halten einen ausreichenden Abstand zwischen den zu erhitzen-It has therefore already been proposed to load the system with tubes with the interposition of so-called dummy tubes, which run through the system again and again. The blind tubes maintain sufficient distance between the to erhitzen-

den 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.the tubes, 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 a'if, daß die Durchlaufkapazität der Wärmanlage eingeschränkt und Wärmemengen zur Erhitzung der Blindröhren vergeudet werden.However, this approach shows the deficiency a'if that the throughput capacity of the heating system is limited and the amount of heat required to heat the blind tubes to be wasted.

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 (see. DE-GM 16 86 022) for Achieving a uniform temperature distribution inside to be heated workpieces, which in a Induction continuous furnace are heated, the continuous furnace is followed by a compensation chamber, in which the workpieces - possibly with additional heating - for a certain period of time can be left to temperature compensation.

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.

Die Erfindung befaßt sich daher mit des 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 Specify device of the type specified at the beginning, which allows it to be carried out in immediate succession Individual tubes with little or no spacing without the interposition of dummy tubes as well to be heated to a uniform final temperature with varying tube wall thicknesses.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der gattungsgemäßen Einrichtung dem Durchlaufofen eine als Induktionsofen ausgebildete Vorwärmstufe mit Einstellmitteln zur einstellbaren Durchlaufbeheizung der Röhren vorgeschaltet ist.According to the invention, this object is achieved by that in the generic device the continuous furnace has a preheating stage designed as an induction furnace is connected upstream with adjustment means for adjustable continuous heating of the tubes.

Mit dieser Ausbildung ist es möglich, Röhren, die eine höhere Wandstärke als andere aurweisen 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 nachlaufende Röhre, deren Mantel eine geringere Wandstärke aufweist. Das gleiche gilt, wenn einer Röhre mit dünner Wandstärke eine Röhre mit größerer Wandstärke folgt. Durch Regelung der Heizleistung des Induktionsofens ist eine schnelle Anpassung an die jeweiligen Erfordernissen möglich.With this training it is possible to produce tubes that have a higher wall thickness than other tubes 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 downstream tube, whose Coat has a smaller wall thickness. The same is true if a tube with a thin wall thickness a tube with a greater wall thickness follows. By regulating the heating power of the induction furnace is a quick adaptation to the respective requirements possible.

In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, der Vorwärmstufe eine Meßvorrichtung zur Ermittlung der Röhrenwandstärke vorzuschalten, mit deren Hilfe die Heizleistung der Vorwärmstufe jeweils den Erfordernissen angepaßt werden kann.In a further embodiment, it is 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 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 Mantel der jeweils durchlaufenden Röhren von außen umfaßt Der Ofen I1 2 besieht 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 Hochleistungsstufe 2 vorgeschaltet ist eine von den Abgasen dieser Stufe beheizte Stufe 1, in der die RöhrenIn the drawing 1, 2 denote a gas-heated continuous furnace, which z. B. extends over a length of 50 m and includes the jacket of the respective continuous tubes from the outside. The furnace I 1 2 consists of two stages 1 and 2, of which stage 2 is heated via the pipes 3 and 4 with a fluid fuel. The high-performance burners of stage 2 are fed in such a way that they generate essentially a constant amount of heat per unit of time. The high-performance stage 2 is preceded by a stage 1 heated by the exhaust gases of this stage, 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 s Röhren, deren Röhrenmaterial eine unterhalb der Härtetemperatur des Materials gelegene Temperatur aufweist, auf die Endtempeiatur, auf die Härtetemperatur des Röhrenrnaterials, 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 s Tubes whose tube material is below the hardening temperature of the material has, to the Endtempeiatur, to the hardening temperature the tube material, is heated.

Der Induktionsofenstufe 5 unmittelbar nachgeschal- in tet ist eine Abschreckstiition K, der über Kühlwasserleitungen 6 und 7 Kühlwasser zugeführt wird. In der Kühlstation K sind eine Reihe von Düsen angeordnet, die das Kühlwasser denn Außenmantel der passierenden Röhren zuführen.Immediately downstream of the induction furnace stage 5 is a quenching position K, which is supplied with cooling water via cooling water lines 6 and 7. A number of nozzles are arranged in the cooling station K , which supply 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 1, 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 Input 9 of the furnace 1, 2 upstream, so that a the furnace 1, 2 to be fed pipe 10 in the induction coil of the induction stage 8 to a predeterminable Temperature can be preheated.

Die Si^ihlröhren 10... 14 durchlaufen die Ofenanlage in Richtung des Pfeils 15 z. B. auf Rollen *6, wobei sämtliche Röhren durch die Ofenanlage mit untereinander gleicher Geschwindigkeit — ggf. auch um ihre Achse rotierend — transportiert werden.The Si ^ ihlröhren 10 ... 14 run through the furnace in the direction of arrow 15 z. B. on rolls * 6, where all tubes through the furnace system at the same speed as each other - possibly also around theirs Rotating axis - to be transported.

Die Induktionsspule des Ofens 8 wird mit einem Wechselstrom von z. B. Netzfrequenz aus einem Generator 17 gespeist, dessen Leistung einstellbar istThe 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 17 dient ein Einstellgerät 18, das fiber 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 185 mit einem Meßinstrument 18-4 über die Leitungen 18.4/* verbunden. Das Meßgerät MA ist nach Art eines Ultraschall-Meßwertgebers ausgebildet, der die Wandstärke der durchlaufenden Röhren aus der Laufzeit einer Ultraschallwelle im Röhrenmaterial ermittellLTo set the output of the generator 17, an adjusting device 18 is used, which can be adjusted in steps 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 185 is connected to a measuring instrument 18-4 via the lines 18.4 / *. The measuring device MA 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 ebenfalls durch Druckta- 4S stenbetätigung einstellbar.The coil of the induction furnace 5 is also fed with an alternating current of suitable power from a generator 22. The power of the generator 22 can also be adjusted via a setting device 23 by pressing a 4S push button.

Die Anordnung kann auch derart getroffen sein, daß das Anzeigegerät 18ß zur selbsttätigen Steuerung der Leistung des Generators 17 benutzt wird, wozu die Anzeige des Gerätes WB auf das Einstellgerät 18 5() übertragen und dort — durch Betätigung einer Drucktaste — zur Wirkung gebracht werden kann.The arrangement can also be such that the display device 18ß is used to automatically control the power of the generator 17, for which the display of the device WB is transmitted to the setting device 18 5 () and there - by 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 Grundwert gelegene Wandstärke aufweisen, 6(l 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. 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 with a wall thickness above a basic value 6 (1 are then appropriately preheated 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 has the same setpoint temperature.

Zweckmäßig ist es, vor dem Induktionsofen 8 noch ()i eine Meßvorrichtung anzuordnen, die die Temperatur des Röhrenmaterials er rvittelt. Es können so z. B. auch Unterschiede in der Vortemperatur des Röhrenrnaterials der Röhren, die der Anlage zugeführt werden, durch entsprechende Beheizung mittels der Induktionsofenstufe 6 ausgeglichen werden. Eine entsprechende Temperatur-Meßvorrichtung kann auch am Ausgang der Induktionsofenstufe 5 zur Kontrolle des Wärmvorganges angeordnet werden.It is expedient to arrange in front of the induction furnace 8 nor () i a measuring device, which he rvittelt the temperature of the tube material. It can be B. Differences in the pre-temperature of the tube material of the tubes that are fed to the system can be compensated for by appropriate heating by means of the induction furnace stage 6. A corresponding temperature measuring device can also be arranged at the output of the induction furnace stage 5 to control the heating process.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur Abschreckhärtung von Stahlröhren, bestehend1. Equipment for quench hardening of steel pipes, existing — aus einem Durchlaufofen zur Erwärmung der den Ofen in Röhrenlängsrichtung durchlaufenden Röhren auf eine Wärmetemperatur,- from a continuous furnace for heating the furnace running through the tube in the longitudinal direction Tubes to a heating temperature, — aus einer dem Durchlaufofen nachgeschalteten Abschreckstation und- from a quenching station downstream of the continuous furnace and — 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 dadurch gekennzeichnet, daß dem Durchlaufofen (1,2,5) eine als Induktionsofen ausgebildete Vorwärmstufe (8) mit Einstellmitteln (18) zur einstellbaren Durchlaufbeheizung der Röhren (10, 13, 14) vorgeschaltet ist.- from an induction furnace arranged between the quenching station and the continuous furnace trained flow heater stage, in which the continuous furnace, the heater stage and the quenching station are traversed by the tubes with little or no spacing in such a way that the heater stage Partial lengths of consecutive tubes when passing through adjacent tubes at the same time heated, characterized in that the continuous furnace (1,2,5) is an induction furnace trained preheating stage (8) with setting means (18) for adjustable continuous heating the tubes (10, 13, 14) is connected upstream. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmstufe (8) eine Meßvorrichtung (18A) zur Ermittlung tar Röhrenwandstärke vorgeschaltet ist2. Device according to claim 1, characterized in that the preheating stage (8) has a measuring device (18A) to determine tar pipe wall thickness is upstream
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