DE3630625C2

DE3630625C2 -

Info

Publication number: DE3630625C2
Application number: DE19863630625
Authority: DE
Inventors: Gert Dr.Rer.Nat.Habil. 3531 Warburg De Vaubel; Stefan Dipl.-Ing. 4790 Paderborn De Klatzer
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-07-28
Also published as: DE3630625A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innen mit einer Metallschicht versehenen Rohres gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing a inside with a metal layer pipe according to the Features in the preamble of claim 1.

Die DE-OS 24 32 336 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einseitig beschichteten Rohren im Durchlauf verfahren, bei welchem durch elektrische Widerstandserhit zung im Bereich der Berührungsflächen der Schlitzkanten ein zwischen die Schlitzkanten eingebrachter Einsatz aus dem die Beschichtung des Rohrs bildenden Material mit der Beschichtung und mit dem Rohrmaterial verschweißt werden soll.DE-OS 24 32 336 discloses a method of manufacture of tubes coated at least on one side during the pass procedure in which by electrical resistance heating tion in the area of the contact surfaces of the slot edges an insert inserted between the slot edges the material forming the coating of the pipe with the Coating and welded to the pipe material should.

Hier wird dem Fachmann die Lehre vermittelt, als Beschich tungsmaterial einen nur mit Hilfe des Hochfrequenz-Preß schweiß-Verfahrens verschweißbaren Werkstoff zu verwenden. Würde nicht ein solcher Werkstoff und nicht das Hochfrequenz- Verfahren angewendet, bei welchem die Bandkanten aufgrund des Stromflusses über eine Länge von 200 mm und mehr stark erwärmt werden, könnte keine Verbindung des Einsatzes mit den Bandkanten erfolgen. Here the teaching is imparted to the specialist, as Beschich tion material only with the help of the high-frequency press welding process to use weldable material. Wouldn't such a material and not the high frequency Process applied in which the band edges due of current flow over a length of 200 mm and more could be heated, no connection of the insert with the band edges.

Die DE-PS 7 19 351 lehrt es, einen beidseitig galvanisch verkupferten Stahlstreifen zu verschweißen, wobei die Naht mit Hilfe des Kupfers verschweißt werden soll.DE-PS 7 19 351 teaches it to galvanically on both sides to weld copper-plated steel strips, the seam to be welded with the help of copper.

Aus der DE-PS 4 84 494 ist es bekannt, Eisen- und Stahlteile vor dem Verlöten mit einer auf elektrolytischem Wege erzeug ten Metallschicht zu versehen, und zwar speziell dahingehend, daß die Teile vorerst mit einer Nickelschicht überzogen und danach mittels eines aus Kupfer bestehenden oder Kupfer enthaltenden Lots verlötet werden.From DE-PS 4 84 494 it is known iron and steel parts prior to soldering with an electrolytically generated one th metal layer, specifically in that that the parts are initially covered with a nickel layer and then using a copper or copper containing solder are soldered.

Der DE-PS 8 78 504 ist mit Bezug auf Rohre nur zu entnehmen, solche Rohre unmittelbar nach der Schweißung einer Ausgleichs wärmebehandlung durch eine Induktionsvorrichtung zu unter werfen.DE-PS 8 78 504 can only be seen with reference to pipes, such pipes immediately after welding an equalizer heat treatment by an induction device to under throw.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebe nen Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses so auszugestalten, daß auch solche Rohre mit einer innenseitigen Zinkschicht versehen werden können, die einen vergleichsweise kleinen Innendurchmesser aufweisen, d. h. also Rohre, wie sie insbesondere in der Kälte- und Automobil industrie verwendet werden.Starting from that described in the preamble of claim 1 NEN method, the invention has for its object to design this so that such pipes with a can be provided on the inside zinc layer, the one have a comparatively small inner diameter, d. H. that is, pipes, such as those used in refrigeration and automobiles industry.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk malen.According to the invention, this object is achieved in the in the characterizing part of claim 1 listed to paint.

Danach wird ein Blechband aus einem Kohlenstoffstahl zunächst einseitig galvanisch verzinkt und anschließend zu einem Schlitzrohr verformt. Die Bandkanten liegen hierbei unmittel bar aneinander. Im Anschluß daran wird das Schlitzrohr unter Einsatz von Gleichstrom oder niederfrequentem Strom zwischen einer Schweißrolle und einer ebenfalls rotierenden Schweiß elektrode bei ausreichender Spülung der Schweißzone mit Inertgas geschlossen, und zwar ohne jeglichen Zusatzwerk stoff.After that, a sheet of carbon steel is first made galvanized on one side and then into one Slotted tube deformed. The band edges lie directly here cash to each other. Subsequently, the slotted tube is under Use of direct current or low frequency current between a welding roller and a rotating sweat electrode with sufficient rinsing of the welding zone Inert gas closed, without any additional work material.

Die Verwendung des Gleichstrom- oder Niederfrequenz-Wider standspreß-Schweißens hat den besonderen Vorteil, daß das Schweißgut nur kurzzeitig und nur in einem eng begrenzten Bereich erwärmt wird. Dieser Bereich ist in der Regel nicht größer als ca. 20 mm.The use of the direct current or low frequency counter static welding has the particular advantage that Weld metal only for a short time and only in a limited area Area is heated. This area is usually not larger than approx. 20 mm.

Durch diese gezielte - gewissermaßen punktuelle - Erwärmung des Schweißguts kann jetzt sichergestellt werden, daß beim Schweißen nur so wenig Zink aus der Zinkschicht mit einer Dicke 8 µ verdampft, daß nach Beendigung des Schweißpro zesses auch im Schweißnahtbereich, wo beim Schweißvorgang Material aus dem Schweißschlitz nach innen vorgepreßt wird, noch eine geschlossene, ausreichend dicke Zinkschicht vor handen ist. Wichtig ist es hierbei, daß an den Bandkanten kein Zink vorhanden sein darf, damit die Nahthaltbarkeit nicht beeinträchtigt wird. Interne Versuche haben gezeigt, daß der sich beim Schweißen nach innen herausgebildete Wulst etwa einem Drittel der Gesamtwanddicke entspricht. Die Zink schicht ist mithin überall ausreichend dick, daß sie den geforderten Korrosionsschutz im Innern des Rohrs gewähr leistet.Through this targeted - to some extent selective - warming of the weld metal can now be ensured that at Weld only as little zinc from the zinc layer with one Thickness 8 µ evaporates that after the welding pro Process also in the area of the weld seam, where during the welding process Material is pressed inwards from the welding slot, a closed, sufficiently thick zinc layer is there. It is important here that on the belt edges no zinc may be present, so that the seam durability is not affected. Internal tests have shown that the bulge formed inward during welding corresponds to about a third of the total wall thickness. The zinc layer is therefore sufficiently thick everywhere that it the required corrosion protection inside the pipe accomplishes.

Das Spülen der Schweißzone mit Inertgas beim Schweißen dient dem Zweck, Oxidationen des Zinks im Bereich der Schweißnaht möglichst zu vermeiden.The purge of the welding zone with inert gas serves for welding the purpose of oxidizing the zinc in the area of the weld to avoid if possible.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist der, daß nunmehr Rohre mit einer Innenzinkschicht unbegrenzt im Durchlaufverfahren hergestellt werden können. Hierdurch werden die Gestehungskosten im Vergleich zu der Fertigung von Einzelrohren erheblich reduziert. Das Durchlaufverfahren ermöglicht es, Rohre beliebiger Länge und beliebigen Durch messers ohne wesentlichen Schnittverlust herzustellen. Auch ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Materialverlust (Verschnitt) zur Fertigung des letztlich gewünschten Endpro dukts bedeutend gesenkt werden kann. Another significant advantage of the invention is that that now pipes with an inner zinc layer unlimited in Continuous processes can be produced. Hereby are the production costs compared to the production of single pipes significantly reduced. The continuous process allows pipes of any length and any diameter knife without significant loss of cut. Also there is the further advantage that the loss of material (Waste) for the production of the end product that is ultimately desired products can be significantly reduced.

Das Durchlaufverfahren gestattet es darüber hinaus, nunmehr auch innen verzinkte Rohre mit den kleinsten, in der Praxis noch sinnvollen Innendurchmessern dadurch herzustellen, daß entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 das fertig geschweißte Rohr sowohl im Außendurchmesser als auch im Innendurchmesser reduziert wird.The continuous process also allows now also the smallest galvanized pipes in the In practice, we can still produce sensible inner diameters by that according to the features of claim 2 finished welded pipe both in outer diameter and in Inner diameter is reduced.

Steht als Ausgangsmaterial für das mit Zink zu be schichtende Blechband ein Material mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt zur Verfügung (C-Gehalt gleich oder kleiner 0,005%), so kann ein fertiggeschweißtes Rohr ohne jede weitere Nachbehandlung allen herkömmlichen bekannten Anwendungszwecken und Anforderungen gerecht werden. Um aber auch Ausgangsmaterialien mit einem vergleichsweise hohen Kohlenstoffgehalt in der erfindungsgemäßen Weise zu längsnahtgeschweißten Rohren verarbeiten zu können, sieht die Erfindung die Merkmale des Anspruchs 3 vor. Bei einem derarti gen Grundmaterial ist nämlich nach dem Schweißen und gegebenen falls nach dem Reduzieren besonders der Nahtbereich stark aufgehärtet. durch eine kurzzeitige Wärmebehandlung im Durchlauf können jedoch Spannungen abgebaut und die Härtewerte deutlich vermindert werden.It is the starting material for zinc layering sheet metal a material with a low Carbon content available (C content equal to or less than 0.005%), a finished welded Pipe without any further post-treatment all conventional known application purposes and requirements. But also around raw materials with a comparatively high carbon content in the manner according to the invention that sees being able to process longitudinally welded pipes Invention the features of claim 3 before. With such a basic material is namely after welding and given if especially after the reduction the seam area is strong hardened. by a brief heat treatment in the However, tensions can be relieved and the Hardness values can be significantly reduced.

In diesem Zusammenhang wird eine besonders vorteil hafte Ausführungsform in den Merkmalen des Anspruchs 4 gesehen. Bei derartigen Temperaturen wird die Reinzinkauflage im gesamten Rohrbereich durch den Aufbau der Legierungszwi schenschichten in ihrer Verformbarkeit nicht beeinträchtigt.In this context, a particular advantage stick embodiment in the features of claim 4 seen. At such temperatures, the pure zinc coating in the entire pipe area by the construction of the alloy layer layers are not impaired in their deformability.

Nach der Erfindung ist es gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 zweckmäßig, das Rohr vor der Wärmebehandlung mit Inert- bzw. Formiergas zu befüllen.According to the invention, it is according to the features of Claim 5 useful, the tube before the heat treatment to be filled with inert or forming gas.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on in the Drawings shown embodiments closer explained. It shows

Fig. 1 im Schema, teilweise im Schnitt, eine Vor richtung zum Besäumen eines einseitig galvanisch verzinkten Blechbands, Fig. 1 in the diagram, partly in section, a sub direction for trimming a single-sided galvanized sheet metal bands,

Fig. 2 im vertikalen Längsschnitt im Schema eine Vorrichtung zum Längsnahtschweißen eines Schlitzrohres, Fig. 2 in the vertical longitudinal section in the diagram a device for longitudinal seam welding of a slotted tube,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung im vertikalen Querschnitt einen Umfangsbereich eines längs nahtgeschweißten, innenverzinkten Rohres, Fig. A longitudinally welded 3 in an enlarged view in vertical cross section a peripheral portion inside galvanized pipe,

Fig. 4 im vertikalen Längsschnitt eine Vorrichtung zur Durchmesserreduzierung eines längsnaht geschweißten, innenverzinkten Rohres und Fig. 4 in vertical longitudinal section a device for reducing the diameter of a longitudinally welded, internally galvanized pipe and

Fig. 5 in der Ansicht, teilweise im vertikalen Längsschnitt eine Vorrichtung zur Wärme behandlung eines längsnahtgeschweißten, innenverzinkten, gegebenenfalls im Durchmesser reduzierten Rohres. Fig. 5 in the view, partially in vertical longitudinal section, a device for heat treatment of a longitudinally welded, internally galvanized, possibly reduced in diameter tube.

Die in der Fig. 1 veranschaulichte Vorrichtung 1 zum Besäumen eines einseitig galvanisch verzinkten Blech bands 2 umfaßt zwei um eine Achse 3 umlaufende Untermesser 4 sowie zwei um eine zu der Achse 3 parallel verlaufende Achse 5 umlaufende Obermesser 6. Die Achsen 3, 5 der Messer 4, 6 sind zueinander relativ beweglich gelagert, so daß auf grund des Abschereffektes die Breite B des mit einer Zinkschicht 7 versehenen Blechbandes 2 durch den Abstand der Innenschneid kanten 8 der Untermesser 4 bzw. den Abstand der Außenschneid kanten 9 der Obermesser 6 zwecks späterer Verformung im Durchlauf zu einem Schlitzrohr 10 (siehe auch Fig. 2) exakt vor bestimmbar ist.The illustrated in the Fig. 1 apparatus 1 for trimming a single-sided galvanized sheet metal bands 2 comprises two revolving around an axis 3 lower blade 4 and two rotating around a to the axis 3 parallel axis 5 upper blade 6. The axes 3, 5 of the knives 4, 6 are mounted so as to be relatively movable with respect to one another, so that, due to the shearing effect, the width B of the sheet metal strip 2 provided with a zinc layer 7 by the spacing of the inner cutting edges 8 of the lower knives 4 or the spacing of the outer cutting edges 9 of the upper knife 6 for later deformation in the passage to a slotted tube 10 (see also FIG. 2) can be determined exactly before.

Der nach dem Besäumen anfallende Besäumabfall außenseitig der Schneidkanten 9 der Obermesser 6 ist mit 11 bezeichnet.The trimming waste occurring after trimming on the outside of the cutting edges 9 of the upper knives 6 is designated by 11 .

Von der Besäumstation 1 aus wird das beschichtete Blechband 2 einer nicht näher dargestellten Umformstation kontinuierlich zugeführt, in welcher das Blechband 2 zu einem Schlitzrohr 10 umgeformt wird, bei welchem die Zinkschicht 7 auf der Innenseite liegt.From the trimming station 1 , the coated sheet metal strip 2 is continuously fed to a forming station, not shown, in which the sheet metal strip 2 is formed into a slotted tube 10 , in which the zinc layer 7 lies on the inside.

Dieses Schlitzrohr 10 wird dann in der aus Fig. 2 erkennbaren Weise zwischen die umlaufende Schweißrolle 12 und die ebenfalls umlaufende Schweißelektrode 13 einer Vorrichtung 14 zum Gleichstrom- und Niederfrequenz-Widerstandspreß- Schweißen eingeführt. In dieser Vorrichtung 14 wird das Schlitzrohr 10 in einer kurzen, maximal ca. 20 mm langen Wärmeeinflußzone WEZ verschweißt. Beim Schweißen wird das Schlitzrohr 10 im Bereich der Schweißzone in nicht näher veranschaulichter Weise ständig mit Inertgas gespült, um Oxydationen des Zinks im Bereich der Schweißnaht zu vermeiden.This slotted tube 10 is then inserted in the manner shown in FIG. 2 between the rotating welding roller 12 and the likewise rotating welding electrode 13 of a device 14 for direct current and low-frequency resistance welding. In this device 14 , the slotted tube 10 is welded in a short, maximum 20 mm long heat affected zone WEZ . During welding, the slotted tube 10 in the area of the welding zone is constantly flushed with inert gas in a manner not illustrated in order to avoid oxidation of the zinc in the area of the weld seam.

Beim Schweißen wird von der Zinkschicht 7 (siehe auch Fig. 3) in einer Dicke gleich oder größer 8 µm nur so wenig Zink verdampft, daß auch im Schweißnahtbereich SNB, wo beim Schweißvorgang Material aus dem Schweißschlitz nach innen vorgepreßt wird, noch eine ausreichend dicke geschlossene Zinkschicht 7 a vorhanden ist. Interne Versuche haben gezeigt, daß der sich beim Schweißen nach innen herausbildende Wulst 15 etwa ein Drittel der Gesamtwanddicke D des Rohrs 16 ent spricht. Bei einer Gesamtwanddicke D von etwa 0,7 mm beträgt die Höhe dieses Wulstes 15 dann maximal 0,25 mm einschließ lich der Zinkschicht 7 a.When welding, the zinc layer 7 (see also FIG. 3) with a thickness equal to or greater than 8 μm evaporates only so little zinc that even in the weld seam area SNB , where material is pressed inward from the welding slot during the welding process, is still sufficiently thick closed zinc layer 7 a is present. Internal tests have shown that the bulge 15 which forms when welding inwards speaks about one third of the total wall thickness D of the tube 16 . With a total wall thickness D of about 0.7 mm, the height of this bead 15 is then a maximum of 0.25 mm including the zinc layer 7 a .

Mit Hilfe der in der Fig. 4 veranschaulichten Vor richtung 17 kann ein fertiggeschweißtes Rohr 16 mit einer Innenzinkschicht 7 auf einen beliebigen Innen- und Außen durchmesser reduziert werden. Zu diesem Zweck wird das Rohr 16 ebenfalls im Durchlaufverfahren durch wenigstens eine Ziehmatrize 18 auf die gewünschten Durchmesserrelationen gebracht.With the help of the device 17 illustrated in FIG. 4, a finish-welded pipe 16 with an inner zinc layer 7 can be reduced to any inner and outer diameter. For this purpose, the tube 16 is also brought to the desired diameter relations in a continuous process by at least one drawing die 18 .

Ist es bei einem Blechausgangsmaterial mit einem vergleichsweise hohen Kohlenstoffgehalt oder auch gege benenfalls nach einer Durchmesserreduzierung zu einer Aufhärtung besonders im Schweißnahtbereich SNB gekommen, so können mit Hilfe der in der Fig. 5 schematisch veranschau lichten Vorrichtung 19 Spannungen abgebaut und die Härtewerte deutlich vermindert werden.Is at a sheet metal starting material having a comparatively high carbon content or where appropriate come to a hardening particularly in the weld area SNB by a diameter reduction, so can the reduced 19 voltages in the Fig. 5 schematically illustrated apparatus with the aid, and the hardness values are significantly reduced.

Dazu wird das längsnahtgeschweißte und gegebenenfalls im Innen- und/oder Außendurchmesser reduzierte Rohr 16 im Bereich einer Induktionsspule 20 auf eine Temperatur zwischen 500°C und 750°C bei einer Haltezeit von etwa 0,5 bis 5 Sekunden gebracht. Bevorzugt sollte die Haltezeit etwa 2 Sekunden betragen.For this purpose, the longitudinally welded tube 16, which may have a reduced inside and / or outside diameter, is brought to a temperature between 500 ° C. and 750 ° C. in the region of an induction coil 20 with a holding time of approximately 0.5 to 5 seconds. The holding time should preferably be about 2 seconds.

Im Anschluß daran wird das derart induktiv ge glühte Rohr in einer Kühleinheit 21 an einem Düsensystem 22 vorbeigeführt und hier heruntergekühlt. Das Düsensystem 22 ist mit Wasser gespeist. Der Wasserzulauf ist mit 23 und der Wasserablauf mit 24 bezeichnet.Following this, the inductively annealed tube is passed in a cooling unit 21 past a nozzle system 22 and cooled down here. The nozzle system 22 is fed with water. The water inlet is designated 23 and the water outlet 24 .

Claims

1. A method for producing an inside provided with a metal layer tube, in which a sheet metal strip provided with a metal layer from a carbon steel is continuously deformed into a slotted tube with an inner metal layer and that the slotted tube is then passed through by means of electrical resistance Press welding is closed, characterized in that in the application for the manufacture of a tube ( 16 ) for the refrigeration and automotive industries, a sheet metal strip ( 2 ) is galvanized on one side and then deformed into a slotted tube ( 10 ) with an internal zinc layer and that this slotted tube ( 10 ) is then closed using a direct current or low-frequency current between a welding roller ( 12 ) and a likewise rotating welding electrode ( 13 ) with sufficient purging of the welding zone with inert gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the longitudinally welded tube ( 16 ) is reduced in outer diameter and / or inner diameter.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the longitudinally welded, optionally reduced in outside diameter and / or inside diameter tube ( 16 ) is subjected to a brief heat treatment with subsequent cooling.

4. The method according to claim 3, characterized in that the longitudinally welded, if appropriate in the outer diameter and / or the inner diameter reduced pipe ( 16 ) inductively brought to a temperature between 500 ° C and 750 ° C and after a holding time of about 0 , 5 to 5 seconds, preferably about 2 seconds, is subjected to a cooling process.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the longitudinally welded tube ( 16 ) is filled with inert or forming gas before the heat treatment.