DE3306496C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Abschrecken der Innen- und Außenfläche von Stahlrohren sowie auf ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.

Zur Erzielung gewünschter metallurgische Eigenschaf­ ten in Stahlrohren ist es erforderlich, die Rohre Wärme­ behandlungen zu unterziehen, welche ein rapides Ab­ schrecken des Rohres von erhöhten Temperaturen auf eine Temperatur unter der unteren kritischen Temperatur (λ r ₃) beinhalten. Ein derartiges Abschrecken kann auf ver­ schiedene Weise durchgeführt werden, etwa dadurch, daß Wasser auf die Außenfläche des Rohres gesprüht wird, daß Wasser auf die Innenfläche des Rohres ge­ sprüht wird, daß das Rohr vertikal in ein Abschreckbad getaucht wird, daß gleichzeitig Wasser sowohl auf die Außen- wie auf die Innenfläche des Rohres aufgesprüht wird, oder daß das Rohr seitlich in ein Abschreckbad eingetaucht wird.

Ein Verfahren zur Wärmebehandlung und Abschreckung von Röhren ist aus der US-PS 33 26 542 bekannt. Die zu behandelnden Rohre werden dabei anfangs in zylin­ derische metallene oder Drahtkörbe eingesetzt und mit diesen Körben in rohrförmige Kammern eingeführt. Die Rohre dieser Kammern sind jeweils mit Abstand voneinan­ der angeordnet, wobei ihre Längsachsen in einer imagi­ nären gemeinsamen zylinderischen Fläche liegen, längs der sich die Kammern bewegen können. Die Kammern werden schrittweise vorbewegt und mit dem rohrförmigen Innenraum der Ofen­ kammer bzw. zu behandelnden Rohren ausgerichtet. Nach raschem Kühlen der Rohre können die Körbe mit den ge­ kühlten Rohren automatisch aus den Kühlkammern entnom­ men werden.

Aus der DE-OS 21 05 886 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschreckhärten von Rohren bekannt, bei denen ein zu behandelndes Rohr schraubenförmig um seine Längsachse bewegt wird und auf dieses Rohr auf die Außen- und Innenoberfläche ein Abschreckmittel aufgebracht wird. Durch das Aufbringen unterschied­ licher Mengen an Abschreckmittel von innen und von außen und durch eine zeitliche Verzögerung zwischen dem Abschrecken von innen und von außen wird eine wei­ tere Verbesserung des Ergebnisses der Abschreckhärtung angestrebt.

Ferner sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt (US-PS 32 94 599), wonach Rohre gleichzeitig auf der Innen- und Außenseite abgeschreckt werden, indem das erhitzte Rohr in horizontaler Richtung zwischen inneren und äußeren Abschreckköpfen geführt wird. Das Rohr wird zuerst in einem horizontalen Ofen erhitzt und dann in horizontaler Richtung über einen von zwei inneren ab­ schreckköpfen geführt, der auf Abschreckdornen montiert ist, die eine ausreichende Länge besitzten, um das Rohr mit seiner Länge aufzunehmen. Der äußere Abschreckkopf wird dann horizontal gegen den Ofen gerückt, um das Rohr freizugeben, und die innere Abschreckeinrichtung wird dann seitwärts bewegt, um den zweiten inneren Ab­ schreckkopf mit dem horizontalen Ofen und dem äußeren Abschreckkopf auszurichten, wodurch das Abschrecken eines zweiten Rohres ermöglicht wird, während das erste abgeschreckte Rohr aus der Vorrichtung entnommen wird. Darin ist ferner eine weitere Vorrichtung beschrieben, wo eine einzelne äußere und innere Abschreckeinrichtung so angeordnet ist, daß sie in eine horizontale Ebene verschwenkbar ist, um die Entnahme des abgeschreckten Rohres vom Abschreckdorn zu ermöglichen.

Weiterhin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Abschrecken der Innen- und Außenseite von Rohren bekannt (US-PS 41 23 301), bei welchem ein feststehender äußerer Abschreckkopf und ein axial beweg­ licher Dorn verwendet werden, auf welchen ein innerer Abschreckkopf montiert ist. Das erhitzte Rohr wird zu­ erst über den inneren Abschreckkopf geführt, wenn sich dieser Kopf in Ausrichtung mit dem äußeren Abschreckkopf befindet. Danach werden der Dorn und der innere Abschreck­ kopf axial bewegt, um das Rohr freizugeben, und wird das Rohr seitwärts zu einem Förderer transportiert, welcher das Rohr entweder zu einem Temperofen oder über ein Kühl­ bett zu einem Abgabeförderer führt. Der Dorn und der in­ nere Kühlkopf werden dann axial zur Ausgangsstellung zu­ rückgeführt, um ein weiteres erhitztes Rohr aufzuneh­ men.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht in der Reduzierung von Zeit und Platzbedarf zum Ab­ schrecken von Rohren unter Verwendung von im wesentli­ chen kontinuierlicher Verfahren und entsprechenden Vor­ richtungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist daher vorgesehen, eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Abschrecken der Innen- und Außenflächen eines Rohres, mit wenigstens einem Dorn, der an einem seiner Enden einen inneren Abschreck­ kopf besitzt, wenigstens einem äußeren Abschreckkopf, der auf einem Rahmen koaxial zum inneren Abschreckkopf angeordnet ist, einem Antrieb zur Hin- und Herbewegung des Rahmens von einer ersten zu einer zweiten Stellung und einer mit dem Dorn und dem äußeren Abschreckkopf zusammenwirkenden Abschreckwasserzuführung so zu ge­ stalten, daß der Rahmen im wesentlichen zylindrisch und um die Rahmenachse um einen Winkel von 180° aus der ersten Stellung in die zweite Stellung hin- und herbewegbar ist, der Dorn parallel und mit Abstand zur Rahmenachse angeordnet ist, eine Reihe von Dornklemmeinrichtungen auf dem Rahmen angeordnet ist, die eine lösbare Verklemmung des Dorns am Rahmen bewirkt, eine zurückziehbare Führungsrolleinheit angrenzend an den äußeren Abschreckkopf angeordnet ist, zurückbare Abschreck­ fördereinrichtungen so angeordnet sind, daß sie das Rohr aufnehmen und über den Dorn führen, wenn sich der Rahmen in seiner ersten Stellung befindet, eine Reihe von Rohrklemmeinrichtungen auf dem Rahmen angeordnet ist, die eine lösbare Verklemmung des Rohrs am Rahmen bewirkt, eine Rohranschlagstation für das vordere Ende des Rohres zurückziehbare Entladefördereinrichtung längs des Dornes zur Rohrübernahme und zur Entladeförderung angeordnet sind.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Verfahren mit folgenden Schritten vorgesehen:

• - das Rohr wird aus dem Ofen durch den äußeren und über den inneren Abschreckkopf geführt, der durch den Dorn mit Abschreck­ wasser versorgt wird, derart, daß das Rohr beim Transport über den Dorn gleichzeitig auf seiner Innen- und Außenfläche abgeschreckt wird,
• - die Dornklemmvorrichtungen werden aufeinanderfolgend entfernt, wenn sich das Rohr längs des Dorns bewegt,
• - der Zustrom von Abschreckwasser von dem inneren und äußeren Abschreckkopf wird unterbrochen, wenn das Rohr diese Abschreckköpfe passiert hat,
• - die Förde­ rung des Rohrs wird beendet und das abgeschreckte Rohr im Rahmen eingeklemmt,
• - der Rahmen wird um seine Achse mit dem eingeklemmten abgeschreckten Rohr über einen Winkel von 180° gedreht, um das Rohr für den Transport aus dem Rahmen nach Aufhe­ ben der Verklemmung zu positionieren,
• - das abgeschreckte Rohr wird aus dem Rahmen zurück über den Dorn und den inneren Abschreckkopf geführt, jedoch in einer um 180° versetzten Stellung gegen­ über der Stellung, in der das Rohr zuerst aus dem Ofen über den inneren Abschreckkopf geführt worden ist.

Allgemein wird hierbei der Abschreckvorgang dadurch beschleunigt, daß Rohre gleichzeitig auf ihrer Innen- und Außenfläche abgeschreckt werden und zwar wäh­ rend einer schraubenförmigen Bewegung des erhitzten Rohres in einem hin- und herdrehbaren Rahmen, der die äußeren und die inneren Ab­ schreckköpfe trägt und um seine Achse über einen Winkel von 180° bewegbar angeordnet ist.

In vorteilhafter Weise trägt der Rahmen zwei Dorne mit jeweils äußerem und innerem Abschreckkopf, die um 180° voneinander auf dem Rahmen montiert sind. In der zweiten Stellung des Rah­ mens befinden sich die zweiten inneren und äußeren Ab­ schreckköpfe in Ausrichtung mit dem Wärmeofen, so daß ein zweites Rohr abgeschreckt werden kann, während das erste Rohr aus der Vorrichtung entnommen wird. Danach werden der zylinderförmige Rahmen und das zweite abge­ schreckte Rohr wieder um 180° geschwenkt, so daß die ersten inneren und äußeren Abschreckköpfe sich in Aus­ richtung mit dem Ofen befinden und das zweite abgeschreck­ te Rohr abgezogen werden kann. Auf diese Weise erfolgt nach Maßgabe der Erfindung ein im wesentlichen konti­ nuierliches Abschrecken von Rohren in einer sehr kurzen Zeit und in einer relativ kompakten Vorrichtung mit ei­ ner Zuführung nur auf der Seite des Wärmeofens.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Schemaansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Rohr bei einer Be­ wegung in die Vorrichtung vom rechten Ende der Zeichnung und bei einer Entnahme aus der Vor­ richtung am rechten Ende der Zeichnung ab­ geschreckt wird,

Fig. 1A eine Ansicht in vergrößerter Darstellung eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur Darstellung bestimmter Abschreckköpfe, Klemmen und Fördereinrichtungen,

Fig. 2 ein schematischer Aufriß der in Fig. 1 darge­ stellten Vorrichtung zur Darstellung der Ab­ schreckseite mit der entsprechenden Führungs­ rolleneinheit, Abschreckfördereinrichtung und -klemmeneinrichtungen,

Fig. 3A eine vertikale Schnittansicht längs der Linien 3A-3A von Fig. 1 zur Darstellung der Führungs­ volleinheit und der Quetschrollenstation in ihren entsprechenden Wirkstellungen,

Fig. 3B eine vertikale Schnittansicht der in Fig. 3A dargestellten Einrichtungen in ihren jeweils zurückgezogenen Stellungen,

Fig. 4A eine vertikale Schnittansicht entlang der Lini­ en 4A-4A von Fig. 1 zur Darstellung der Abschreck­ fördereinrichtung in der Stützlage,

Fig. 4B eine vertikale Schnittansicht der Abschreckfördereinrichtung gemäß Fig. 4A, jedoch in ihrer zurückgezogenen Lage,

Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht längs der Linien 5-5 von Fig. 1, bei der die Dornklemmeinrichtung links in ihrer Wirkstellung und rechts in ihrer ausgerückten Stellung gezeigt ist,

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht längs der Linie 6-6 von Fig. 1, wobei die Rohrklemmeneinrichtungen links in ihrer offenen Stellung und rechts in ihrer geschlossenen Stellung gezeigt,

Fig. 7A eine vergrößerte Ansicht im Aufriß längs der Linien 7A-7A von Fig. 1, in welcher im Detail die äußeren Abschreckköpfe dargestellt sind,

Fig. 7B eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linien 7B-7B von Fig. 1, in welcher im Detail die äußeren Abschreckköpfe dargestellt sind sowie

Fig. 8 eine vergrößerte Teilansicht von einem Dorn und von inneren Abschreckköpfen.

Die in den Fig. 1, 1A und 2 dargestellte Ausführungs­ form einer Vorrichtung besitzt im allgemeinen einen hin- und herschwingbaren (rinförmig vor- und zurückbewegbar) zylindrischen Rahmen 10, der für eine hin- und hergehen­ de Drehbewegung auf Rollen 12 angeordnet ist, die im Sockel 14 gelagert sind. Der Rahmen 10 kann um die Längs­ achse der Vorrichtung über einen Winkel von 180° hin- und hergeschwenkt werden. Dies erfolgt durch Windeein­ richtungen 16, 18 über Antriebskabel 20, 22. Die Winde­ einrichtungen 16, 18 sind auf dem Sockel 14 montiert.

Die Vorrichtung umfaßt eine Führungsrolleneinheit 24 so­ wie eine im Detail näher anhand der Fig. 3A und 3B be­ schriebene Quetschrollenstation 26. Ferner umfaßt die Vorrichtung eine Reihe von Abschreckfördereinrichtungen 28 sowie Entladefördereinrichtungen 30, welche im Detail in den Fig. 4A und 4B dargestellt sind. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Reihe von Dornklemmeinrichtungen 32, die im Detail in Fig. 5 dargestellt sind sowie eine Rei­ he von Rohrklemmeinrichtungen 34, die im Detail in Fig. 6 dargestellt sind.

Die inneren Abschreckköpfe 36 (siehe Fig. 8) sind auf Dornen 38 angeordnet, die parallel zur Achse des Rahmens 10 und innerhalb der äußeren Abschreckköpfe 40 angeordnet sind. Diese Abschreckköpfe 40 sind im Detail in den Fig. 7A und 7B dargestellt und am Eingangsende der Vorrichtung angeordnet, also in Fig. 1 am rechten Ende. Wasser für die außenliegenden Abschreckköpfe 40, wird durch eine parallel zur Achse des Rahmens 10 angeordnete Hauptleitung 42, Verteiler 45 und biegsame Schläuche 43 zugeführt, wohingegen das Wasser für die innenliegenden Abschreckköpfe 36 durch die Dorne 38 und Zuleitungen 44 vom Wasserzuführsystem 46 zugeführt wird.

Die Hauptkomponenten der Vorrichtung umfassen ferner wassergekühlte Einführungswalzen 48 sowie eine Rohran­ schlagstation 50.

Vor einer detaillierten Beschreibung der verschiedenen Einrichtungen und Bestandteile der Vorrichtung wird zweckmäßigerweise der Gesamaufbau der Vorrichtung an­ hand von Fig. 1 beschrieben. Ein in einem benachbarten Ofen, der nicht dargestellt ist, erwärmter rohrförmiger Gegenstand gelangt in die Vorrichtung an dem Punkt und in der Richtung, wie sie durch Pfeil 52 oben rechts in der Zeichnung dargestellt ist. Dort wird das Rohr durch die Einführungswalzen 48 ergriffen, welche so schrägge­ stellt sind, daß sie das Rohr antreiben und drehen. Das Rohr wird zuerst durch die inneren und äußeren Abschreck­ köpfe 36, 40 und über den Dorn 38 geleitet, welcher den inneren Abschreckkopf 36 trägt. Danach wird das Rohr durch die Führungsrolleneinheit 24 ergriffen und schließ­ lich durch die mehreren Abschreckfördereinrichtungen 28 weitergeführt. Wenn der hier als Rohr bezeichnete röhrenförmige Gegen­ stand auf die Anschlagstation so trifft, stoppen die För­ derer und Führungen, ergreifen die Klemmeinrichtungen 34 das Rohr, werden die Fördereinrichtungen 28, 30, die Führungsrolleneinheit 24 und die Quetschrollenstation 26 zurückgezogen und wird der Rahmen 10 um 180° gedreht. Danach werden die Fördereinrichtungen 28, 30 in ihre Stützposition zurückgeführt und wird das abge­ schreckte Rohr aus der Vorrichtung in Richtung des Pfeils 54 abgezogen und entnommen, während ein zweites erwärmtes Rohr in der Vorrichtung abgeschreckt wird. Im Anschluß an die Entnahme des ersten Rohres und dem Abschrecken des zweiten Rohres, werden die Klemmeinrichtungen 32 betätigt, die Fördereinrichtungen 28, 30 und Füh­ rungsrolleneinheit 24 sowie die Quetschrollenstation 26 zurückgezogen und wird der Rahmen 10 in seine ursprüng­ liche Lage zurückgedreht. Schließlich wird dieser Ar­ beitsablauf wiederholt.

Anhand der Fig. 3A und 3B werden die Führungsrollen­ einheit 24 und die Quetschrollenstationen 26 näher beschrie­ ben. Fig. 3A und 3B zeigen im Detail die wasserge­ kühlten Führungsrolleneinheiten 24 an der Eingangssei­ te der Vorrichtung und die Quetschrollenstationen 26 an der Ausgangsseite der Vorrichtung. In dieser Ansicht ist die Zylinderform des Rahmens 10 und dessen Lage­ rung auf den Rollen 12 klar ersichtlich. Der Rahmen 10 kann zweckmäßigerweise aus Kreissegmenten 56 aufge­ baut sein, die an Rohren 58 angeschweißt und durch Längsplatten 60 versteift sind.

Symmetrisch auf jeder Längsseite des zylindrischen Rahmens 10 befindet sich ein Stützrahmen 62, der aus Stahlprofilen hergestellt ist und die Führungsrollen­ einheiten 24, die Abschreckfördereinrichtungen 28, die Entladefördereinrichtungen 30 und die Quetschrol­ lenstationen 26 trägt.

Die Führungsrolleneinheiten 24 umfassen ein schwenk­ bar angeordnetes unteres Klemmelement 64 und ein schwenkbar angeordnetes oberes Klemmelement 66. Die Stellung des unteren Klemmelements 64 wird durch einen Hydraulikzylinder 68 gesteuert. Auf dem unteren Klemm­ element 64 ist ein Antriebsmotor 70 mit veränderlicher Geschwindigkeit sowie eine direkt angetriebene V-Pro­ filwalze 72 angeordnet. Wie aus den Fig. 1 und 1A hervorgeht, sind die Führungsrolleneinheiten 24 in einem spitzen Winkel zur Bewegungslinie der Rohre durch die Vorrichtung angeordnet, so daß sie dem Rohr beim Durchlauf durch den Abschreckabschnitt der Vorrichtung eine Dreh- und Translationsbewegung aufgeben.

Das obere Klemmelement 66 der Führungsrolleneinheit 24 ist schwenkbar am Rahmen 62 angeordnet und seine Lage wird durch einen Hydraulikzylinder 74 gesteuert. Eine V-förmige Führungswalze 76 ist frei auf einer ver­ stellbaren Konsole 78 gelagert, die am oberen Klemm­ element 66 befestigt und so ausgebildet ist, daß sie Rohre mit unter­ schiedlichen Durchmessern aufnehmen kann. Bei Betätigung schlägt das obere Klemmelement 66 auf einen Stoßdämpfer 80. Das obere Klemmelement 66 kann durch ein Schraub­ glied 82 in Verbindung mit einer geeichten Skala 84 eingestellt werden, um den Durchmesser der verschiede­ nen Rohre, die in der Vorrichtung behandelt werden, anzugeben.

Wie in Fig. 3B dargestellt ist, können das obere Klemmelement 66 und das untere Klemmelement 64 mittels zweier Hydaulikzylinder 68 und 74 aus dem Innenbereich des Rahmens heraus­ geschwenkt werden. In dieser zurückgefahrenen Stellung trifft das untere Klemmelement auf einen Stoßdämpfer 86.

Fig. 3A und 3B zeigen ferner die Quetschrollenstation 26 an der Ausgabeseite der Vorrichtung. Die Quetsch­ rollenstationen 26 sind ähnlich aufgebaut wie die Führungsrolleneinheiten 24, sie sind jedoch senkrecht zur Bewegungsbahn des Rohrs angeord­ net, da es für diese Stationen nicht erforderlich ist, dem Rohr eine Drehbewegung zu verleihen, nachdem es abgeschreckt worden ist. Die Quetschrollenstation 26 umfaßt ein schwenkbar angeordnetes unteres Klemmele­ ment 88 und ein schwenkbar gelagertes oberes Klemmele­ ment 90. Die Lage des unteren Klemmelements wird durch einen Hydraulikzylinder 92 gesteuert, welcher zwischen dem unteren Klemmelement 88 und dem Stützrahmen 62 angeordnet ist. Eine V-förmige Walze 94 ist frei auf einer Konsole 95 gelagert, welche am unteren Klemmele­ ment 88 befestigt ist. Die Walze 94 wird durch einen Motor 96 angetrieben, der gleichfalls auf dem unteren Klemmelement 88 montiert ist.

Die Lage des oberen Klemmelements 90 der Quetschrollen­ station 26 wird durch einen Hydraulikzylinder 98 ge­ steuert. In der Wirkstellung trifft das obere Klemmelement auf einen Stoßdämpfer 100. Eine V-förmige Walze 102 ist frei in einer Konsole 103 gelagert, welche im oberen Klemmelement 90 verstellbar montiert ist. Die Vertikallage der V-Walze 102 und der Konsole 103 relativ zum oberen Klemmelement 90 kann durch eine Einrichtung 104 gesteuert werden, welche nachgiebig die obere V-förmige Walze 102 und die Konsole 103 be­ lastet, so daß sich der gewünschte Quetschdruck ergibt, der erforderlich ist, um das Rohr aus der Vorrichtung herauszuführen. Wie aus Fig. 3B hervorgeht, geben die Quetschrollenstationen 26 den Querschnitt des Rahmens 10 frei, wenn das obere und das untere Klemm­ element 90 und 88 zurückgezogen sind, so daß der Rahmen 10 dann in die gewünschte Lage geschwenkt werden kann. In der zurückgefahrenen Position trifft das untere Klemmelement 88 auf einen Stoßdämpfer 106.

Aus Fig. 1 ist eine Reihe von fünf Abschreckförderein­ richtungen 28 auf der Abschreckseite der Vorrichtung und fünf Entladefördereinrichtungen 30 an der Ausgabe­ seite der Vorrichtung ersichtlich. Diese Förderer sind im Detail in den Fig. 4A und 4B dargestellt. Wie im Falle der Führungsrolleneinheiten 24 sind die Abschreckförderein­ richtungen 28 spitzwinklig zur Bewegungslinie des Rohrs durch die Vorrichtung angeordnet, so daß sie während des Abschreckvorgangs dem Rohr eine Drehbewegung ver­ leihen. Die Entladefördereinrichtungen 30 sind wie die Quetschrollenstation 26 senk­ recht zur Förderrichtung des Rohrs angeordnet, da das abgeschreckte Rohr während der Ausgabe nicht gedreht werden muß.

Gemäß Fig. 4A befindet sich die Abschreckseite der Vorrichtung links, wohingegen sich die Ausgabeseite rechts befindet. Die Abschreckfördereinrichtung 28 umfaßt ein Lagerelement 108, welches schwenkbar auf dem Stützrahmen 62 angeordnet ist. Das Lagerelement 108 ist durch einen Hydraulikzylinder 110 gesteuert. In seiner zurückgezogenen Position, wie sie in Fig. 4B dargestellt ist, trifft das Lagerelement 108 auf einen Stoßdämpfer 112. Ein drehzahlveränderlicher An­ triebsmotor 114 für die Abschreckfördereinrichtung ist auf dem Lagerelement 108 angeordnet und treibt eine V-förmige Förderwalze 116 an, welche frei in einer Konsole 117 gelagert ist. Das abgeschreckte Rohr wird über die V-förmige Walze 116 gefördert. Die Entlade­ fördereinrichtung 30 umfaßt ein schwenkbar angeordnetes Lagerelement 118, dessen Stellung durch einen Hydrau­ likzylinder 120 gesteuert wird, welcher zwischen dem Stützrahmen 62 und dem Lagerelement 118 angeordnet ist. Ein Antriebsmotor 122 für die Entladeförderein­ richtung ist auf dem Lagerelement 118 angeordnet und treibt eine V-förmige Walze 124 an, die frei drehbar in einer Konsole 125 gelagert ist, welche am Lagerele­ ment 118 befestigt ist. In seiner zurückgezogenen Stel­ lung trifft das Lagerelement 118 auf einen Stoßdämpfer 126, der am Stützrahmen 62 angeordnet ist. Wie im Fal­ le der Führungsrolleneinheit 24 und der Quetschrollen­ station 26 kann der Rahmen 10 zwischen seinen Extrem­ lagen gedreht werden, wenn die Lagerelemente der Abschreckförderer und der Ausgabefördereinrichtung 28 bzw. 30 sich in ihrer zurückgezogenen Stellung be­ finden.

Fig. 4A und 4B zeigen ferner einen von drei Sätzen von Anschlägen 128, durch welche die Drehbewegung des Rahmens 10 begrenzt wird. Die Anschläge sind an jedem Ende des Rahmens 10 und im mittleren Bereich des Rahmens 10 angeordnet. Der Anschlag 128 umfaßt einen Bügel 130, welcher am Rahmen 10 angeschweißt ist, eine Walze 132 und einen Anschlag 133, welcher am Bügel 130 befestigt ist und jeweils so ausgebildet sind, daß sie auf einen Stoßdämpfer 134 und einen An­ schlag 135 treffen, welche beide auf dem Stützrahmen 62 angeordnet sind. Der Anschlag 128 ist links in den Fig. 4A und 4B in durchgehenden und rechts in den Fig. 4A und 4B in strichlierten Linien darge­ stellt, wo er auf einen zweiten Stoßdämpfer 136 und einen Anschlag 138 auftrifft, die beide auf dem Stütz­ rahmen 62 angeordnet sind, um die äußerste Drehlage des Rahmens 10 zu definieren.

Fig. 5 zeigt die innerhalb des Rahmens 10 angeordneten Dorn­ klemmeinrichtungen 32. Die Dornklemmeinrichtung 32 auf der Abschreckseite der Vorrichtung ist in der geschlossenen Stellung oder Klemmstellung dargestellt, während die Dornklemmeinrichtung der Ausgabeseite bzw. Entladeseite der Vorrichtung in ihrer offenen, also klemmfreien Stellung dargestellt ist. Jede Dornklemm­ einrichtung 32 umfaßt ein Paar von vertikal angeord­ neten Führungsprofilen 140, die am Rahmen 10 befestigt sind. Ein Paar von einstellbaren Klemmanschlägen 142 ist auf jedem Führungsprofil 140 angeordnet, um die Klemmstellung der Dornklemmen zu bestimmen. Jede Dorn­ klemmeinrichtung umfaßt ferner eine obere Klemmbacke 144 und eine untere Klemmbacke 146, welche zwischen Rollelementen 148 angeordnet sind, die so ausgebil­ det sind, daß sie auf den Führungsprofilen 140 abrollen und mit den Klemmanschlägen 142 zusammenwirken. Die Position der oberen Klemmbacken 144 wird durch einen Hydraulikzylinder 150 gesteuert, welcher zwischen dem Rahmen 10 und der oberen Klemmbacke 144 angeordnet ist. In ähnlicher Weise wird die Lage der unteren Klemmbacke 146 durch einen Hydraulikzylinder 152 ge­ steuert, welcher zwischen dem Rahmen 10 und der unteren Klemmbacke 146 angeordnet ist.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, sind drei Sätze von Dorn­ klemmeinrichtungen 32 über die Länge der Vorrichtung angeordnet. Diese sind so ausge­ bildet, daß sie mit den Dornen 38 zusammenwirken, wel­ che die inneren Abschreckköpfe 36 tragen, und die Dor­ ne 38 in genauer Ausrichtung halten, wann immer die Dorne 38 nicht durch ein Rohr abgestützt sind. Somit werden die Dornklemmeinrichtungen 32 aufeinanderfol­ gend geöffnet, wenn ein Rohr in die Abschreckseite der Vorrichtung gelangt und aufeinanderfolgend ge­ schlossen, wenn ein Rohr aus der Vorrichtung ausgegeben wird.

Fig. 5 zeigt ferner den Anschlag 128 für den drehbaren Rahmen 10 und auf der rechten Seite die V-för­ mige Walze 124 einer angrenzenden Ausgabefördereinrich­ tung.

Fig. 6 zeigt eine der fünf Rohrklemmeinrichtungen 34, welche über die Länge der Vorrichtung gemäß Fig. 1 angeordnet sind. Gemäß Fig. 6 sind die Rohrklemmein­ richtungen 34 innerhalb des Rahmens 10 angeordnet und umfassen eine zentrale vertikale Säule 154, welche an jedem Ende am Rahmen 10 befestigt ist. Die verti­ kale Säule 154 trägt ein Paar von feststehenden Klemmele­ menten 156 und ein Paar von schwenkbar angeordneten Klemmelementen 158. Jedes feststehende Klemmelement 156 trägt eine V-förmige Walze 160, die frei drehbar in einer Konsole 162 gelagert ist. Die Stellung der schwenkbar angeordneten Klemmelemente 158 wird durch Hydraulikzylinder 164 gesteuert, die zwischen der vertikalen Säule 154 und den Klemmelementen 158 angeord­ net sind. Jedes Klemmelement 158 ist mit einem An­ schlag 156 versehen, welcher in Kontakt mit einem ein­ stellbaren Anschlag 168 gelangt, dessen Stellung durch einen Hydraulikzylinder 170 kontrolliert wird, welcher zwischen der vertikalen Säule 154 und dem verstellbaren Anschlag 168 angeordnet ist. Der verstellbare Anschlag 168 ist mit einer Skala 127 versehen, die so geeicht ist, daß sie den Durchmesser des durch die Vorrichtung behan­ delten Rohres angibt.

Ersichtlich werden die Rohrklemmeinrichtungen 34 in der offenen Stellung an der Abschreckseite der Vorrich­ tung gehalten, wenn das Rohr abgeschreckt wird. Danach und vor Drehung des Rahmens 10 werden die abschreck­ seitigen Rohrklemmeinrichtungen 34 geschlossen und wird der Rahmen 10 gedreht, um das Rohr zur Abgabeseite der Vorrichtung zu bringen. Vor Beginn des Ausbringens des Rohres werden die Rohrklemmeinrichtungen 34 geöff­ net, um eine Längsbewegung des Rohres längs der Entladefördereinrichtung 30 zu ermöglichen.

Fig. 7A und 7B zeigen jeweils Aufriß- und Quer­ schnittsansichten der außenliegenden Abschreckköpfe 40. Diese Einrichtung umfassen ein Verteilrohr 174, welches durch eine Anzahl von flexiblen Schläuchen 43 versorgt wird, die mit den Verteilern 45 und der Wasserhauptleitung 42 zusammenwirken. Die Innenfläche des Verteilrohrs 174 ist zylinderförmig und koaxial zu den Dornen 38 und mit einer großen Anzahl von Öffnungen 175 versehen, welche vom Eingangsende der Vorrichtung abgewinkelt sind.

Der Innendurchmesser des Verteilrohrs 174 kann von etwa 370 mm (für Rohrdurchmesser von etwa 110 bis 180 mm) über etwa 450 mm (für Rohrdurchmesser von etwa 190 bis 250 mm) bis etwa 530 mm (für Rohrdurchmesser von etwa 270 bis 340 mm) variieren. In jedem Fall be­ sitzen die Öffnungen 175 vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 4 mm und sind mit Zentrumsabständen von etwa 50 mm über die Länge des Verteilrohres 174 angeordnet. Die Linien der Öffnungen 75 können einen peripheren Abstand von etwa 33 mm bis 38 mm besitzen und wahlweise derart versetzt sein, daß jede Öffnung 175 im wesentlichen gleichen Abstand zu allen benachbarten Öffnungen 175 besitzt. Abhängig vom Durchmesser des Verteilrohrs 174 kann die Gesamtzahl der Öffnungen 175 von etwa 525 bis 805 variieren. Da jeder äußere Abschreckkopf 40 zwei Verteilrohre 174 in axialer Ausrichtung auf­ weist, variiert die Gesamtzahl der Öffnungen zwischen etwa 1050 und 1610. Vorzugsweise sind die Öffnungen 175 in einem Winkel von etwa 30° zur Achse des Verteil­ rohrs 174 angeordnet und von der Eingangsseite der Vorrichtung weggerichtet, d. h. in Richtung der Bewegung des Rohres, wenn es abgeschreckt wird.

Die Verteilrohre 174 sind auf einem Hubtisch 176 ange­ ordnet, dessen Lage durch eine hydraulische Hubein­ richtung 178 eingestellt werden kann, um sicherzustel­ len, daß die Verteilrohre 174 genau zum behandelten Rohr ausgerichtet sind. Fig. 7B zeigt ferner den An­ schlag 128, welcher die Grenzen für die Drehung des Rahmens 10 bestimmt.

Fig. 8 zeigt eine teilweise gebrochene Ansicht eines der Dorne 38 und des hinteren Abschreckkopfs 36, wel­ cher an das freie Ende des Dorns 38 angeschweißt ist. Eine Reihe von Schuhen 180 sind an den Dorn 38 in gleichmäßigen Abständen über die Dornlänge ange­ schweißt. Der Außendurchmesser des Dorns an der Stelle der Schuhe ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des zu behandelnden Rohres, so daß der Dorn durch das Rohr im wesentlichen längs der Achse des Rohres geführt wird. Abhängig von der Größe des zu behandelnden Rohres kann die Länge des inneren Abschreckkopfes 36, welcher eine Anzahl von Öffnungen 182 enthält, variieren und zwar von etwa 1,2 m bis 1,8 m. Die Öffnungen, deren Durchmesser von etwa 3,2 mm bis etwa 4 mm variieren können, besitzen vorzugsweise einen Mittenabstand von 25,4 mm in Längsrichtung und zwischen etwa 23 mm und 26 mm in Umfangsrichtung. Vorzugsweise sind die Reihen der Öffnung 182 abwechselnd versetzt, so daß jede Öffnung 182 im wesentlichen gleichen Abstand zu allen benachbarten Öffnungen 182 aufweist. Abhängig von dem Durchmesser des zu behandelnden Rohrgegenstands kann der innere Abschreckkopf zwischen etwa 570 und 1200 Öffnungen besitzen. Ein Wasserdruck an den Abschreck­ köpfen im Bereich von etwa 2 bis 7 bar ist erwünscht, um ein rapides Abschrecken des Rohres zu erzielen.

Die Betriebsweise der Vorrichtung ist wie folgt. Stahl­ rohre werden in einem in der Nähe des Einsatzes der Vorrichtung angeordneten geeigneten Ofen auf eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur etwas oberhalb 845°C erhitzt, um ein austenitisches Stahlgefüge zu erhalten. Zu Betriebsbeginn werden die Dornklemmein­ richtungen 32 in Eingriff mit den Dornen 38 gebracht, so daß die Dorne auf der Achse der Bewegungsbahn des Rohres angeordnet werden. Die Führungsrolleneinheiten 24 und die Abschreckfördereinrichtungen 28 befinden sich in den eingerückten Stellungen und die Rohrklemm­ einrichtungen 34 sind offen. Zusätzlich arbeiten die Motoren der Förderer und strömt das Abschreckwasser. Das Rohr wird dann vom Ofen abgezogen, durch die Ein­ führwalzen 48 ergriffen und zwischen dem inneren Ab­ schreckkopf 36 und dem äußeren Abschreckkopf 40 ge­ führt. Das Rohr wird dann durch die Führungsrollenein­ heiten 24 gegriffen und angetrieben. Wenn das erste Rohr sich der ersten Dornklemmeinrichtung 32 nähert, wird diese geöffnet, um den Dorn 38 freizugeben und eine fortgesetzte Bewegung des Rohres auf den Dorn zu ermöglichen. Das Rohr wird dann aufeinanderfolgend von der ersten und zweiten Abschreckfördereinrichtung 28 weitergefördert. Wenn das Rohr sich der zweiten Dornklemm­ einrichtung 32 nähert, öffnet auch diese und das Rohr passiert aufeinanderfolgend die dritte und vierte Ab­ schreckfördereinrichtung 28. Danach öffnet die dritte Dornklemmeinrichtung 32 und das Rohr rückt weiter vor, wobei es die fünfte und letzte Abschreckförder­ einrichtung 28 durchläuft. Das Rohr trifft dann auf die Rohranschlagstation 50 und kommt zur Ruhe, wobei sein hinteres Ende gerade die Abschreckköpfe 36 und 40 verlassen hat. Wenn das Rohr auf die Rohr­ anschlagstation 50 trifft, stoppen die Führungsrollen­ einheiten 24 und Abschreckfördereinrichtungen 28, wer­ den die Rohrklemmeinrichtungen 34 geschlossen und die Führungsrolleneinheiten 24 und Abschreckfördereinrichtun­ gen 28 in die zurückgezogene Stellung bewegt, so daß der Rahmen 10 um 180° in Gegenuhrzeigersinn, gesehen vom Eingang der Vorrichtung gedreht werden kann, um das Rohr auf der Entladeseite bzw. Abgabeseite der Vorrich­ tung zu positionieren. Die Entladefördereinrichtungen 30 werden dann in die Wirkstellung bewegt, die Rohr­ klemmeinrichtung 34 geöffnet und die Entladeförderein­ richtungen 30 so angetrieben, daß sie das Rohr in Rich­ tung des Pfeils 54 abgeben (Fig. 1). Wenn das Rohr jeweils eine Dornklemmeinrichtung 32 passiert hat, schließt diese so, daß der Dorn 38 an seiner Stelle gehalten wird.

Sobald das Rohr auf der Abgabeseite der Vorrichtung angeordnet ist, kann ein zweites erwärmtes Rohr durch die Abschreckköpfe in der gleichen Abfolge, wie oben beschrieben, behandelt werden. Wenn das zweite Rohr gegen die Rohranschlagstation 50 gelaufen ist und die Fördereinrichtungen zurückgezogen und die Rohr­ klemmeinrichtungen betätigt worden sind, wird der Rah­ men 10 wieder um 180° gedreht, jedoch diesmal im Uhr­ zeigersinn, so daß nach zwei Arbeitszyklen die Vorrich­ tung ihre Ausgangsstellung eingenommen hat.

Es ist erwünscht, die Rohre von einer Temperatur ober­ halb etwa 845°C auf etwa 370°C in einem Zeitinter­ vall von etwa 0,5 Sekunden abzukühlen, um ein im we­ sentlichen martensitisches Gefüge im abgeschreckten Stahl zu erhalten. Dies kann mit einer Geschwindigkeit des Rohrs von etwa 12,2 m/min in der Vorrichtung er­ reicht werden. Wenn Die Rohre eine nominelle Länge von 14,6 m bis 15,2 m besitzen, kann die Abschreckung in etwa 1 Minute durchgeführt werden. Eine zusätzliche Minute oder weniger ist erforderlich, um die Förderein­ richtungen zurückzuziehen, den Rahmen 10 zu drehen und die Förderer wieder in Betriebsstellung zu brin­ gen. Somit ist die Vorrichtung imstande, etwa 30 bis 40 Rohre pro Stunde oder etwa 300 Rohre pro Schicht abzuschrecken.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Abschrecken der Innen- und Außenflächen eines Rohres, mit

• - wenigstens einem Dorn, der an einem seiner Enden einen inneren Abschreckkopf besitzt,
• - wenigstens einem äußeren Abschreckkopf, der auf einem Rahmen koaxial zum inneren Abschreckkopf angeordnet ist,
• - einem Antrieb zur Hin- und Herbewegung des Rahmens von einer ersten zu einer zweiten Stellung und
• - einer mit dem Dorn und dem äußeren Abschreckkopf zusammenwirkenden Abschreckwasserzuführung,

dadurch gkennzeichnet, daß

• - der Rahmen im wesentlichen zylindrisch und um die Rahmenachse um einen Winkel von 180° aus der ersten Stellung in die zweite Stellung hin- und herbewegbar ist,
• - der Dorn (38) parallel und mit Abstand zur Rahmenachse angeordnet ist,
• - eine Reihe von Dornklemmeinrichtungen (32) auf dem Rahmen angeordnet ist, die eine lösbare Ver­ klemmung des Dorns am Rahmen bewirkt,
• - eine zurück­ ziehbare Führungsrolleneinheit (24) angrenzend an den äußeren Abschreckkopf (40) angeordnet ist,
• - zurückziehbare Abschreckförderein­ richtungen (28) so angeordnet sind, daß sie das Rohr auf­ nehmen und über den Dorn (38) führen, wenn sich der Rahmen in seiner ersten Stellung befindet,
• - eine Reihe von Rohrklemmeinrichtungen (34) auf dem Rahmen angeordnet ist, die eine lösbare Verklemmung des Rohrs am Rahmen bewirkt,
• - eine Rohranschlag­ station (50) für das vordere Ende des Rohres an der den Abschreckköpfen (36, 40) gegenüberliegenden Seite des Rahmens (10)
• - zurückziehbare Entladefördereinrich­ tungen (30) längs des Dornes (38) zur Rohrübernahme und zur Entladeförderung angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei zur Rahmenachse symmetrische Dorne (38), von denen jeder an einem Ende einen inneren Abschreck­ kopf (36) besitzt, der von je einem äußeren Ab­ schreckkopf (40) umgeben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zurückziehbaren Abschreck­ fördereinrichtungen (28) gleichmäßig über die Länge des Dornes (38) verteilt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zurückziehbaren Entlade­ fördereinrichtungen (30) gleichmäßig über die Länge des Dornes (38) verteilt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Dornklemmeinrichtungen (32) durch mehrere gleichartige, mit Abstand längs des Rahmens (10) ange­ ordnete Baugruppen gebildet wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Rohrklemmeinrichtungen (34) durch mehrere gleichartige, mit Abstand längs des Rahmens angeordnete Baugruppen gebildet wird.

7. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Abschrecken von sich in Längsrichtung bewegenden Stahlrohren nach deren Entnahme aus einem Ofen, gekennzeichnet durch folgende Reihenfolge:

• - das Rohr wird aus dem Ofen durch den äußeren und über den inneren Abschreckkopf geführt, der durch den Dorn mit Abschreck­ wasser versorgt wird, derart, daß das Rohr beim Transport über den Dorn gleichzeitig auf seiner Innen- und Außenfläche abgeschreckt wird,
• - die Dornklemmvorichtungen werden aufeinanderfolgend entfernt, wenn sich das Rohr längs des Dorns bewegt,
• - der Zustrom von Abschreckwasser von dem inneren und äußeren Abschreckkopf wird unterbrochen, wenn das Rohr diese Abschreckköpfe passiert hat,
• - die Förde­ rung des Rohrs wird beendet und das abgeschreckte Rohr im Rahmen eingeklemmt,
• - der Rahmen wird um seine Achse mit dem eingeklemmten abgeschreckten Rohr über einen Winkel von 180° gedreht, um das Rohr für den Transport aus dem Rahmen nach Aufhe­ ben der Verklemmung zu positionieren,
• - das abgeschreckte Rohr wird aus dem Rahmen zurück über den Dorn und den inneren Abschreckkopf geführt, jedoch in einer um 180° versetzten Stellung gegen­ über der Stellung, in der das Rohr zuerst aus dem Ofen über den inneren Abschreckkopf geführt worden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr vor dem Abschrecken auf eine austeni­ tische Temperatur erwärmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in etwa 0,5 Sekunden auf eine Tempera­ tur von weniger als 370°C abgeschreckt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr auf ein im wesentlichen martensitisches Gefüge abgeschreckt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr um seine Achse gedreht wird, während es durch den äußeren Abschreckkopf und über den inneren Abschreckkopf geführt wird.