DE3130488C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Rohren, mit einem mit Ein- und Auslaßvorrichtungen versehenen Ofen zur Aufnahme einer Mehrzahl von parallel beabstandeten Rohren, im Ofenraum angeordneten, in zu den Rohrachsen senk­ rechter Richtung antreibbaren Transportketten zum Befördern der Rohre im Ofenraum und Vorrichtungen zum Anhalten der dabei gegenüber den Transportketten um die Rohrachse rotierenden Rohre.

Es ist bekannt, gußeiserne Rohre nach dem Abkühlen in einem kontinuierlich durchlaufenen Ofen einige Zeit auf eine vorbe­ stimmte Temperatur zu erhitzen und anschließend mit vorbestimm­ ter Kühlgeschwindigkeit langsam abzukühlen, um die gewünschte Ferritstruktur zu erhalten. Die Rohre durchlaufen dabei im Ofen eine Aufheizzone, eine Zone gleichbleibender Temperatur und eine Zone langsamer Abkühlung. Da die gußeisernen Rohre bei den hohen Temperaturen der Wärmebehandlung zu elliptischer Verformung neigen, müssen sie bei ihrer Bewegung durch den Ofen gedreht werden.

Bei einer aus der DE-AS 11 95 340 bekannten Vorrichtung der ge­ nannten Art sind kontinuierlich in einer Richtung angetriebene Tragketten mit Gleitschuhen zur Aufnahme der Rohre sowie ange­ triebene Vorschubketten mit Zähnen vorgesehen, die intermittie­ rend in entgegengesetzte Richtung oder mit geringerer Geschwin­ digkeit in gleicher Richtung angetrieben werden, so daß alle Rohre durch die Geschwindigkeitsdifferenz jeweils in an den Zähnen anliegender Stellung gedreht werden, um Verformungen zu vermeiden. Bei dieser Konstruktion werden jedoch alle auf den Transportketten befindlichen Rohre zwangsläufig für die gleiche Zeitdauer mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit gedreht.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung zur Wärmebe­ handlung von Rohren der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei unaufwendiger, wartungsfreundlicher Konstruktion eine den zu behandelnden Rohren flexibler anpaßbare Wärmebehandlung er­ möglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung zur Wärmebehand­ lung von Rohren erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 ausgestattet.

Diese Vorrichtung erlaubt mit einfachen Mitteln einen störungs­ armen, energiesparenden Betrieb mit individueller Anpassung der Wärmebehandlung verschiedener Rohre an unterschiedliche Betriebsziele. Durch die getrennt jeweils für eine frei wähl­ bare Zeitdauer in die Transportbahn bewegbaren Anhaltevorrich­ tungen kann jedes einzelne Rohr optimal gedreht und wärmebe­ handelt werden.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Da sich die zu behandelnden Rohre wegen ihres vielfach nicht gleichmäßig über ihre Länge verteilten Gewichts beim Drehen um ihre Rohrachse oft axial verschieben, ist es zweckmäßig, durch solche Verlagerungen verursachte Verformungen der rot­ glühenden Rohre an der Ofenwand ohne zusätzliche Hilfsketten oder unwirtschaftliche Verbreiterung des Ofenraumes zu verhindern, und zwar durch jeweils von Sensoren betätigte Vorrichtungen zur individuellen Steuerung des Anhebeausmaßes der jeweiligen Anhaltevorrichtung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Vorrich­ tung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anhaltevorrichtung,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Anhaltevorrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anhaltevorrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für die Anhaltevorrichtung,

Fig. 6 eine Vorderansicht einer weiteren abgewandelten An­ haltevorrichtung,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Anhalte­ vorrichtung gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren abgewandelten Anhaltevorrichtung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ofen 1 besitzt einen Ofen­ raum A zur Aufnahme von fünf beabstandet parallelliegenden Rohren P mit einem am einen Ende des Ofens angeordneten Einlaß 2 und einem am anderen Ende angeordneten Auslaß 3. Neben dem Einlaß 2 liegt eine Zuführkammer 4, in die jeweils ein aus einer Schleudergußform einer nicht dargestellten Schleuderguß­ maschine entnommenes, rotglühendes Rohr eingebracht und darin vor dem Einführen in den Ofenraum A weitgehend ohne Abkühlung gehalten wird. Zwischen dem Einlaß 2 und der Zuführkammer 4 ist eine anhebbare Tür 5 und am Auslaß 3 eine anhebbare Tür 6 ange­ ordnet. Der Ofenraum A ist ferner durch eine anhebbare mittlere Tür 7 in eine einlaßseitige Erwärmungskammer A 1 und eine Abküh­ lungskammer A 2 unterteilt. Anstelle der Türen 5 bis 7 können auch wärmeisolierende Vorhänge vorgesehen sein.

An der Oberwand der Erwärmungskammer A 1 sind Brenner 8 a und 8 b über den Rohren P angeordnet, um die Oberseite der Rohre P di­ rekt mit Gas hoher Temperatur auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. In einem oberen Abschnitt der Abkühlungskammer A 2 sind nahe der Erwärmungskammer A 1 Kühlrohre 9 angeordnet, um wirkungsvoll das Rohr P mit bestimmter Kühlgeschwindigkeit abzukühlen. Den Kühlrohren 9 wird von einem auf dem Ofen 1 angebrachten Gebläse 10 über einen Schieber 11 und einen Ver­ teiler 12 Kühlluft zugeführt. Die durch diese Kühlrohre 9 strömende, dabei erwärmte Luft wird über einen Sammelkopf 13 und eine Luftleitung 14 den Brennern 8 a und 8 b als Verbren­ nungsluft zugeführt.

Im unteren Bereich des Ofenraumes A bewegt ein Kettenförderer 15 die Rohre P unter Drehung um ihre Achse vom Einlaß 2 zum Auslaß 3. Der Kettenförderer 15 umfaßt mehrere in geeignetem Abstand jeweils quer zu den Rohrachsen auf Kettenrädern 17 und 18 am Auslaß 3 bzw. am Einlaß 2 über obere und untere Ketten­ führungsschienen 19 a und 19 b umlaufende endlose Hauptketten 16, auf denen die Rohre P mit ihrem Außenumfang aufliegen.

In geeigneten Abständen in Transportrichtung der Rohre sind An­ haltevorrichtungen 20 mit jeweils einem Satz in axialer Rich­ tung der Rohre P beabstandeten Rollen 21 angeordnet, die zwi­ schen einer aufwärts in die Transportbahn der Rohre P ragenden Eingriffsstellung und einer zurückgezogenen Stellung unter der Transportbahn bewegbar sind. Somit wird jedes auf dem Ketten­ förderer 15 gegen die in ihre Eingriffsstellung angehobenen Rollen 21 anliegende Rohre durch die Bewegung der Hauptketten 16 um seine Achse gedreht.

Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt jede Anhaltevorrichtung 20 einen an ihrem unteren Ende durch horizontale Schwenkzapfen 24 in La­ gern 23 an einem Ende einer festen Basis 22 verschwenkbar ge­ lagerten Rahmen 25 mit an dessen oberem Ende drehbar gelager­ ten Rollen 21 und einer einen mittleren Abschnitt des Rahmens 25 mit dem anderen Ende der Basis 22 verbindenden Zylinderan­ ordnung 26 zum Verschwenken des Rahmens 25. Die Rollen 21 wer­ den durch Ausfahren bzw. Zusammenziehen der Zylinderanordnung 26 in die Transportbahn der Rohre P bzw. aus dieser heraus be­ wegt.

Im unteren Abschnitt der Zuführkammer 4 ist eine Hubvorrichtung 27 mit einem über ein Scherengestänge anhebbaren Support 27 a und einem darauf neigbar angebrachten Rahmen 27 b angeordnet. Auf den anhebbaren Rahmen 27 b wird in dessen unterer Stellung ein aus der Schleudergußform entnommenes Rohr P aufgebracht, der anhebbare Rahmen 27 b dann durch den Support 27 a auf die Höhe der Transportbahn des Kettenförderers 15 in die in Fig. 1 in durchbrochenen Linien gezeigte Stellung angehoben und dann gekippt, um das Rohr P in die Erwärmungskammer A rollen zu lassen. Neben dem Auslaß 3 ist eine Abführvorrichtung 28 angedeutet. Wenn die durch den Kettenförderer 15 gebildete Transportbahn in der dargestellten Weise leicht abwärts ge­ neigt ist, rollt das Rohr P beim Transport von selbst in Bahnrichtung. Zur Wärmebehandlung des Rohres P wird der Ketten­ förderer 15 ständig in Richtung des Pfeiles angetrieben. Während die Rollen 21 der Anhaltevorrichtung 20 in die Trans­ portbahn des Kettenförderers 15 hineinragen, wird die Tür 5 angehoben, das Rohr P in der Zuführkammer 4 mittels der Hubvor­ richtung 27 durch den Einlaß 2 in den Ofenraum A eingebracht und dann die Tür 5 geschlossen. Das Rohr P wird durch Rollen um sich selbst und durch den Kettenförderer 15 weiterbewegt, durch Anlage an den Rollen 21 in einer ersten Eingriffsstellung angehalten und in dieser durch die Weiterbewegung der Haupt­ ketten 16 um seine eigene Achse gedreht, während jeweils seine obenliegende Fläche durch die darüber angeordneten Brenner 8 a direkt auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. Obwohl das Rohr P durch den Temperaturanstieg leicht deformierbar ist, wird durch seine Drehung eine elliptische Deformation des Rohres P verhindert.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit werden die Rollen 21 der Anhaltevorrichtungen 20 kurzzeitig aus der Transportbahn zurückgezogen und danach wieder in ihre Eingriffsstellung aus­ gefahren, wobei das Rohr durch eigenes Rollen und durch die Bewegung des Kettenförderers 15 in eine an den Rollen 21 der nächsten Anhaltevorrichtung 20 anliegende zweite Eingriffsstel­ lung weiterbewegt wird. Dort wird das um seine Achse rotieren­ de Rohr P in der gleichen Weise durch Brenner 8 b erwärmt und für eine vorbestimmte Zeit auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten.

Dann wird nach Anheben der mittleren Tür 7 und kurzzeitigem Zu­ rückziehen der Rollen 21 das Rohr P zum langsamen Abkühlen aus der Erwärmungskammer A 1 in eine dritte Eingriffsstellung in der Abkühlungskammer A 2 transportiert, wo das Rohr mit einem weite­ ren Satz von Rollen 21 in Eingriff tritt und für eine vorbe­ stimmte Zeitdauer abgekühlt wird, während es sich um seine Achse dreht. Nachfolgend wird das Rohr P in gleicher Weise in einer vierten und fünften Eingriffsstellung abgekühlt. Schließlich wird das Rohr P nach Beendigung der Wärmebehandlung durch den Auslaß 3 auf die Abführvorrichtung 28 ausgetragen. In dieser vorstehend zur Ver­ einfachung nur für ein Rohr P beschriebenen Weise werden in der Praxis natürlich mehrere Rohre in kontinuierlicher Reihenfolge wärmebehandelt.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten, abgeänderten Anhalte­ vorrichtungen sind mit Einrichtungen zur Korrektur von Axial­ verschiebungen des Rohres P versehen. Bei dieser Ausführungs­ form ist der schwenkbare Rahmen 25 durch horizontale Zapfen 24 an einem zweiten Rahmen 29 gelagert, der auf einer festen Basis 22 verschiebbar und an einer von dieser nahe einer Hauptkette 16 aufragenden vertikalen Stange 30 schwenkbar befestigt ist. Eine zweite Zylinderanordnung 31 ist an ihrem unteren Ende mit der festen Basis 22 verbunden und besitzt eine Kolbenstange 31 a, deren vorderes Ende am zweiten Rahmen 29 angebracht ist. Wenn die Kolbenstange 31 a der zweiten Zylinderanordnung 31 ausgefahren oder zurückgezogen wird, dreht sich der zweite Rahmen 29 um die vertikale Stange 30 in einer horizontalen Ebene. Sensoren 32 a und 32 b zum Erfassen der Axialbewegung des Rohres P sind elektrisch mit einer Steuerschaltung C (Fig. 5) verbunden, um die zweite Zylinderanordnung 31 zu steuern. In den Figuren sind jeweils gleiche oder ähnliche Teile, die den gleichen Funktionen dienen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Etwaige Axialverschiebungen des Rohres P werden durch diese abgewandelte Anhaltevorrichtung 20 in folgender Weise korrigiert. Wenn sich das Rohr P in einer Eingriffsstellung um mehr als eine vorbestimmte Strecke axial verschiebt, betätigt es dabei durch Berührung einen der Sensoren 32 a oder 32 b. Wenn sich das Rohr P beispielsweise in Fig. 3 nach rechts verschiebt und den Sensor 32 b betätigt, wird von diesem ein Signal der Steuerschaltung C zugeführt. Diese betätigt die zweite Zylinderanordnung 31, um die Kolbenstange 31 a auszufahren und dadurch den zweiten Rah­ men 29 um die vertikale Schwenkachse 30 in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3 um einen vorbestimmten Winkel zu verdrehen. Dies ver­ schiebt den Berührungspunkt einer Rolle 21 b mit dem Rohr P in zur Transportrichtung des Rohres entgegengesetzter Richtumg um die Axialverschiebung des Rohres P zu korrigieren. Falls sich das Rohr P in Fig. 3 nach links verlagert, zieht sich die Kolbenstange 31 a der zweiten Zylinderanordnung 31 zurück, was den Berührungs­ punkt der Rolle 21 b mit dem Rohr in Transportrichtung verschiebt, um die Axialverschiebung des Rohres P auszugleichen.

Während bei dieser abgewandelten Anhaltevorrichtung 20 Axial­ verschiebungen des Rohres durch Verdrehen des zweiten Rahmens 29 um die vertikale Schwenkachse 30 korrigiert werden, kann alternativ der erste verschwenkbare Rahmen 25 auch durch mehrere (meist zwei) am freien Ende mit jeweils einer Rolle versehene Schwenkarme ersetzt werden, die durch getrennte Zylinderanordnungen zum Ausgleich axialer Verschiebungen des Rohres individuell verschwenkbar sind.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte, abgewandelte Anhaltevor­ richtung 20 besitzt linear beweglich gelagerte Rollen 21 a und 21 b, die jeweils am vorderen Ende eines in einem Führungsteil 33 in gegen die Vertikale geneigter Richtung linear verschiebbaren Schieberteiles 35 angeordnet sind, das durch eine Antriebsvor­ richtung 34, beispielsweise eine über eine Steuerschaltung C (Fig. 5) mit den die Axialverschiebung des Rohres P erfassenden Sensoren 32 a und 32 b verbundene elektrische Hubvorrichtung beweg­ bar ist. Dabei werden Axialverschiebungen des Rohres P durch die Anhaltevorrichtung 20 im wesentlichen in der gleichen Weise wie in den Fig. 3 und 4 korrigiert. Wenn das an den Rollen 21 a und 21 b anliegende Rohr P den Sensor 32 b berührt, wird die Rolle 21 b durch die zugehörige Antriebsanordnung 34 weiter ausgefahren, um die Axialverschiebung zu korrigieren. Wenn das Rohr den Sensor 32 a berührt, wird die Rolle 21 a in gleicher Weise zur Korrektur bewegt. Die Stellung des Rohres kann natürlich auch durch Absenken einer Rolle 21 a oder 21 b oder durch Absenken einer Rolle und Anheben der anderen Rolle korrigiert werden.

Wie insbesondere die Fig. 6 und 7 zeigen, ist an der endlosen Hauptkette 16 mittels nicht dargestellter Teile ein Tragstreifen 36 zum Transport der Rohre P angebracht und die Hauptkette 16 durch eine Führung 37 und der Tragstreifen 36 durch Führungen 38 und 39 geführt. Der Ofenraum A ist durch eine Trennwand 40 aus feuerfesten Steinen oder dergleichen in obere und untere Abschnitte geteilt, wodurch Wärmeverluste in der Ofenkammer vermieden werden.

Die in Fig. 8 dargestellte Abwandlung der Anhaltevorrichtung ent­ spricht der Konstruktion gemäß der Fig. 6 und 7, wobei jedoch jetzt die Rollen 21 a und 21 b vertikal anstatt geneigt bewegbar sind. Hierdurch kann der Spalt in der Trennwand 40 um die Anhaltevorrichtung 20 auf einfache Weise abgedichtet werden.

Da bei den dargestellten Ausführungsformen der Ofenraum A geneigt ist, wird in vorteilhafter Weise die Konvektion von der Erwärmungs­ kammer A 1 zur Abkühlungskammer A 2 verringert, was in einfacher Weise ein für das Erwärmen und das langsame Abkühlen von Rohren im Ofenraum A geeignetes Temperaturgefälle ergibt. Da auch die Transportbahn der Rohre P ebenfalls in entsprechender Weise ab­ fallend geneigt ist, können die Rohre durch Schwerkraft bewegt werden, so daß die Hauptkette 16 in Richtung des Pfeiles vom Auslaß zum Einlaß umlaufen kann, um nur das Drehen der Rohre P um deren Achse zu bewirken.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Rohren, mit einem mit Ein- und Auslaßvorrichtungen versehenen Ofen zur Aufnahme einer Mehrzahl von parallel beabstandeten Rohren, im Ofenraum angeordneten, in zu den Rohrachsen senkrechter Richtung antreib­ baren Transportketten zum Befördern der Rohre im Ofenraum und Vorrichtungen zum Anhalten der dabei gegenüber den Transport­ ketten um die Rohrachse rotierenden Rohre, dadurch gekennzeich­ net, daß

• a) eine Mehrzahl von Anhaltevorrichtungen (20) an geeignet beabstandeten Stellen längs der Transportbahn der Rohre (P) ortsfest angeordnet sind,
• b) die Anhaltevorrichtungen (20) im Ofenraum (A) zum Anhalten eines Rohres (P) in dessen Transportbahn hineinbewegbar und zur Freigabe des Rohres (P) aus dieser herausbewegbar sind und
• c) jeder Anhaltevorrichtung (20) zu ihrer Bewegung in die und aus der Transportbahn gesonderte Antriebsvorrichtungen (26, 34) zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhaltevorrichtung (20) jeweils einen unterseitig mittels horizontaler Schwenklager (23, 24) verschwenkbar gelagerten Rahmen (25) mit an dessen freien Ende drehbar gelagerten Rollen (21) sowie Antriebsvorrichtungen (26) zum Verschwenken des Rahmens (25) zwischen einer in die Transportbahn der Rohre (P) hineinragenden Stellung und eine aus dieser zurückgezogenen Stellung aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Schwenklager (24) an einem auf einer festen Basis (22) um eine vertikale Schwenkachse (30) verschwenkbar gelagerten zweiten Rahmen (29) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anhaltevorrichtung (20) mindestens ein Sensor (32 a, 32 b) zur Erfassung von Axialverschiebungen des Rohres (P) und durch diesen betätigbare Stellvorrichtungen (31, 31 a) zum Verschwenken des zweiten Rahmens (29) um die vertikale Schwenkachse (30) in eine die Axialverschiebung des Rohres (P) beim Transport korri­ gierende Stellung zugeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhaltevorrichtungen (20) jeweils mehrere in Axialrichtung des Rohres (P) beabstandete Rollen (21 a, 21 b) und eine Stellvor­ richtung (33, 34) zum linearen Bewegen der Rollen (21 a, 21 b) zwischen einer in die Transportbahn der Rohre (P) hineinragen­ den Stellung und einer aus dieser zurückgezogenen Stellung aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (21 a, 21 b) jeweils an einem Schieberteil (35) angeord­ net sind, das in einem unter der Transportbahn der Rohre (P) geneigt oder vertikal angeordneten Führungsteil (33) mittels einer Antriebsvorrichtung (34) getrennt linear verschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Anhaltevorrichtungen (20) Sensoren (32 a, 32 b) zum Erfassen von Axialbewegungen des Rohres (P) und durch diese betätigbare Vor­ richtungen zur individuellen Steuerung des Anhebens jeder Rolle (21 a bzw. 21 b) auf ein die Axialverschiebung des Rohres (P) beim Transport korrigierendes Hubausmaß zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß vor dem Einlaß (2) eine Zuführkammer (4) zur Aufnahme des in den Ofenraum (A) einzuführenden heißen Rohres (P) ange­ ordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ofenraum (A) durch eine Trennvorrichtung (7) in eine Erwärmungskammer (A 1) mit verschließbarem Einlaß (2) und eine Abkühlungskammer (A 2) mit verschließbarem Auslaß (3) unterteilt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung und/oder Einlaß und Auslaß als anhebbare Tür (5 bzw. 6 bzw. 7) oder als wärmeisolierender Vorhang ausge­ bildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Erwärmungskammer (A 1) Brenner (8 a, 8 b) zum Abstrahlen von Hitze auf die Oberseite des Rohres (P) vor­ gesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Vor­ richtungen (13, 14) zum Zuführen von durch Wärmetausch an der Auslaßseite des Ofenraumes (A) erwärmter Luft zu dessen Ein­ laßseite bzw. zu den Brennern (8 a, 8 b) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch in der Abkühlungskammer (A 2) angeordnete, mit einem Kühl­ luftgebläse (10) verbundene Kühlrohre (9), die über eine Luft­ leitung (14) mit den Brennern (8 a, 8 b) verbunden sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ofenraum (A) und die Transportbahn der Rohre (P) jeweils vom Einlaß (2) zum Auslaß (3) unter einem spitzen, vorzugsweise zwischen 5° und 20° liegenden Winkel abfallend geneigt sind.