NL8600314A

NL8600314A - Met poeder gevulde buis alsmede werkwijze voor het continu vervaardigen van een dergelijke buis.

Info

Publication number: NL8600314A
Application number: NL8600314A
Authority: NL
Original assignee: Hoogovens Groep Bv
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-09-01
Also published as: EP0234623B1; GR3000415T3; DE3762050D1; ES2013626B3; ATE51418T1; EP0234623A1; CA1275616C; US4738714A

Description

- 1 - HO 597 NI

« * «fe — *

MET POEDER GEVULDE BUIS ALSMEDE WERKWIJZE VOOR HET CONTINU VERVAARDIGEN VAN EEN DERGELIJKE BUIS

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Ir. Johan DE ZEEUW te WAGENINGEN

De uitvinding heeft betrekking op met poeder gevulde, buis alsmede op een werkwijze voor het continu vervaardigen van een dergelijke buis.

In het Britse octrooischrift 1604X44 is een werkwijze voor het 5 continu vervaardigen van met poeder gevulde gelaste buis beschreven» uitgaande van een strook metaal die tot een open kanaal wordt gevormd, in welk kanaal vulpoeder wordt gebracht, waarna de randen van het kanaal tegen elkaar worden gebracht en onder druk tegen elkaar worden gehouden, waarna door elektrisch lassen een gesloten 10 langsnaad tot stand wordt gebracht. Vervolgens wordt de diameter van de gesloten buis gereduceerd zodanig dat de poedervulling in het inwendige van de buis stevig verdicht wordt en daardoor niet meer kan verschuiven bij verdere handelingen. Deze werkwijze heeft als praktisch bezwaar dat de aard van het poeder de kwaliteit van 15 de gemaakte las negatief kan beïnvloeden onder andere ten gevolge van vervuiling van de bandkanten door magnetische bestanddelen uit het poeder. Tevens zijn er beperkingen gesteld aan de vulverhouding (de gewichtsverhouding tussen de hoeveelheid poeder en de hoeveelheid staal per lengte-eenheid). Ook aan de bereikbare produktie-20 snelheden zijn beperkingen gesteld.

De uitvinding beoogt een nieuw en ander produkt in de vorm van met poeder gevulde buis te verschaffen, waarbij het lassen van de randen niet nodig is en waarbij niettemin een hermetische afsluiting van het vulpoeder is verkregen.

25 Volgens de uitvinding is het produkt, met poeder gevulde buis, daarin nieuw, dat de stalen mantel ervan rondom een overal even ' * * * £ - *w

- 2 - HO 597 NL

dikke wand bezit en uit twee samengewelde lagen bestaat.

De uitvinding heeft mede betrekking op een werkwijze voor het continu vervaardigen van dit nieuwe produkt. Volgens de uitvinding bestaat de werkwijze daarin, dat uitgaande van een strook bandstaal 5 die de mantel gaat vormen, deze strook wordt gebracht in een U-vormige, van boven open goot, waarin tot een zekere hoogte vervolgens poeder wordt gebracht, waarna de gootranden door verdere bewerkingen naar elkaar toe worden gebogen tot een buisvorm met overlappende randen en bij verdere reductie van de buisdiameter tot 10 de situatie waarin de buisvormige mantel in dwarsdoorsnede gezien overal een tweevoudige wand heeft en het poeder juist gecompacteerd is, waarna de mantel van de doorlopende buis kortstondig inductief wordt verhit en onmiddellijk daarop aansluitend in de nog hete toestand wordt gevoerd door althans twee drievoudige strek-reduceer-15 walsen teneinde enerzijds gelijktijdig de dikte van de tweevoudige wand te reduceren en de buisdiameter te verkleinen en anderzijds de beide wanddelen bij de verhoogde temperatuur en uitgeoefende druk aaneen te wellen.

Deze werkwijze biedt een aantal opmerkelijke voordelen. Er 20 zijn geen problemen meer met lassen, met name de mate van bandkant-vervuiling speelt geen enkele rol meer. Er zijn minder bandvorm-problemen, met name is de werkwijze niet zo kritisch ten aanzien van bandkantpositionering. Het vormen van de buis is veel eenvoudiger. De eindsnelheid van het vervaardigde produkt is zeer hoog, 25 terwijl door de hoge materiaalreductie van dikker bandmateriaal kan worden uitgegaan, hetgeen economisch van voordeel is.

Bovendien kunnen nu allerlei soorten van poeders voor de vulling worden gebruikt, uiteraard mits ze goed doseerbaar zijn. Wel dienen de poederdeeltjes een kortstondige temperatuurverhoging 30 zonder bezwaar te kunnen doorstaan. Doordat de verhitting van de buis pas optreedt als de buismantel volledig is gesloten en er alleen een zich over 360° van de omtrek uitstrekkende capillaire spleet is, kunnen er geen giftige dampen in de atmosfeer komen. Het is nu derhalve mogelijk geworden gevaarlijke stoffen voor de poe-35 dervulling te gebruiken, zoals het gasafgevende calciumcarbide, het brandbare magnesium of het giftige tellurium.

Hoewel niet daartoe beperkt, worden ook uitsluitende rechten gevraagd voor toepassing van de met poeder gevulde buis als pandraad voor metallurgische doeleinden, alsmede voor toepassing van - 3 - HO 597 NL ' de met poeder gevulde buis als voormateriaal bij de vervaardiging van gevulde lasdraad. ·

Aan de hand van de bijgaande tekening zal in het navolgende een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding nader 5 worden toegelicht.

Fig. 1 toont in schematisch zijaanzicht een reeks opeenvolgende buisvormstations uit een complete lijn voor de vervaardiging van het produkt; fig. 2 toont schematisch in dwarsdoorsnede een strook metaal 10 in verschillende achtereenvolgende stadia van vorming tot een buis met een tweevoudige wand; fig. 3 toont schematisch een der drievoudige strek-reduceer-walstuigen te gebruiken bij een der laatste stadia van vorming; fig. 4a en 4b tonen in perspectivisch aanzicht, deels in 15 dwarsdoorsnede, een bepaalde vorm van buis voor respectievelijk na het doorlopen van de verhitting en de aansluitende reductiestappen.

Een smalle, platte, enkelvoudige strook 1 van onbekleed staal wordt in één doorlopende langsbeweging gevormd tot een met poeder gevulde buis waarvan de stalen mantel rondom een overal even dikke 20 wand bezit en uit twee samengewelde lagen bestaat. De breedte van de strook 1 is uiteraard gekozen naar de diameter van de te maken buis.

De strook 1 wordt getrokken van een niet in fig. 1 afgeheelde, draaibaar opgestelde voorraadrol. Wanneer zogenaamde "geslitte 25 band" wordt gebruikt, zijn de randen van de strook hoekig, zoals fig. 2 laat zien. Dit heeft voor verdere koude vormgeving van het staal bepaalde bezwaren, en daarom ondergaat de strook 1 als eerste voorkeursbewerking, bijvoorbeeld door onder druk te walsen, een afschuining van de beide langsranden, zodat de in fig. 2 met 1" 30 aangegeven strook ontstaat. Zoals naderhand nog ter sprake zal komen, wordt de strook 1" later over iets meer dan 720° gebogen, waarbij de afgeschuinde randen 4 en 5 (fig. 2) elkaar overlappen.

De vervorming van de strook tot een tweevoudige buis door dit buigen van de strook 1" over iets meer dan 720° wordt uitgevoerd 35 tot een mate vrijwel gelijk aan de breedte van de afschuining. Dit principe is opzichzelf bekend, bijvoorbeeld uit het Amerikaanse octrooischrift 2014983.

Zoals fig. 1 laat zien, wordt de afgeschuinde strook 1" toegevoerd tussen een eerste stel walsrollen 35 van een complete lijn ..... ............. ... — ~ -.--*7" — ^ | •1' >

- 4 - HO 597 NL

van buisvormstations bestaande uit verscheidene stellen aangedreven walsrollen 35 tot en met 41, die in opeenvolgende stadia de strook progressief tot een gesloten meerwandige buis vervormen. In fig. 1 zijn schematisch per stel steeds twee tegenover elkaar gelegen 5 walsrollen weergegeven, maar deze buisvormstations kunnen van meer ingewikkelde constructie zijn.

Aangezien de specifieke constructie van de walsrollen 35 tot 41 die de strook vormgeven als deze in de langsrichting doorloopt, geen deel uitmaakt van de uitvinding, zijn deze walsrollen niet in 10 bijzonderheden getoond noch beschreven.

Allereerst wordt de strook 1" door de walsrollen 35 en 36 tot een U-vormige, van boven open goot 2 (fig. 2) gevouwen, welke in fig. 2 weliswaar als zijnde symmetrisch is getekend, doch ook asymmetrisch kan zijn. De onderste helft van de strook wordt bij dit 15 vouwen in een half-cilindrische vorm gebracht en alle onmiddellijk daarop aansluitende bewerkingen van de strook worden op de bovenste helft uitgevoerd. De uitdrukkingen "onder" en "boven" zijn daarbij uiteraard beschrijvend bedoeld en geen beperkende uitdrukkingen in absolute zin. De buiging van de onderhelft heeft een straal die 20 ongeveer dezelfde (iets groter) is als de straal van de latere gesloten buis (10, fig. 2) voor het reduceren.

Als de strook in een U-vormige dwarsdoorsnede 2 (fig. 2) is gekomen, wordt tot een zekere hoogte een gewenste, berekende hoeveelheid poeder 3 in de goot gebracht, hetgeen in fig. 1 met een 25 pijl P is aangegeven. Dit brengen van poeder in een goot is opzich-zelf bekend en bijvoorbeeld beschreven in de octrooischriften GB 1313292 en SE 312388.

De volgende stellen walsrollen 37-41 (fig. 1) brengen de randen 4 en 5 van de goot in een overlappende toestand (fig. 2) en 30 wordt de buis verder om het poeder 3 dichtgewalst. Eerst worden de randen 4 en 5 naar elkaar toegebogen tot een buis met overlappende randen, bij verdere walsbewerking schuiven de wanden over elkaar tot het stadium waarin de in fig. 2 met het cijfer 10 aangegeven mantel van de buis in dwarsdoorsnede gezien overal een tweevoudige 35 wand heeft. Het poeder 3 is dan reeds in verregaande mate verdicht en gedraagt zich bij verdere vervormingen als een massieve kern.

In het dan volgende stadium doorloopt de gevormde en gevulde buis een inductiespoel 11, hetgeen tot gevolg heeft dat door inductieve verhitting de manteltemperatuur tot circa 700°C stijgt.

• * ·> - -; J 3 -**

- 5 - HO 597 NL

Onmiddellijk daaropaansluitend wordt de buis gevoerd door twee drievoudige strek-reduceerwalsen, waarvan in fig. 2 er slechts ëén schematisch is aangegeven. Een dergelijk walstuig (zie fig. 3) omvat drie holle walsrollen 20, 21, 22 die over 120° versprongen 5 over de omtrek van het buisprodukt 23 liggen, en een verdere reductie van de diameter dl naar d2 teweegbrengen.

Niet alleen neemt in deze beide strek-reduceerwalsen de buitendiameter van dl naar d2 af (fig. 2), ook de dikte van de tweevoudige wand 24, 25 wordt in gelijke mate gereduceerd tot die van 10 de wand 26, 27. De diameter van de 100% verdichte kern neemt eveneens evenredig met de reductie van de buitendiameter af. Het belangrijkste gevolg van de inductieve verhitting van de stalen buis-mantel (onder gebruikmaking van het skin-effect) en het onmiddellijk daaropaansluitend onder hoge druk strek-reduceren van het 15 buisprodukt met aanvankelijk tweevoudige wand is dat de beide wand-delen (26, 27) bij die verhoogde temperatuur en uitgeoefende druk aaneenwellen, zodat de aanvankelijk tussen de beide wanddelen 24, 25 nog aanwezige capillaire spleet over ongeveer 360° tussen de beide wanden 26, 27 geheel verdwenen is.

20 Dit moge blijken uit een vergelijking van fig. 4a en 4b, waar in fig. 4a het buisprodukt nog v6or de verhitting- en strek-redu-ceerstadia en fig. 4b het buisprodukt onmiddellijk daarna weergeeft.

Om deze werking te bewerkstelligen behoeft de strook staal-25 band 1 niet bijzonder schoon of gedesoxydeerd te zijn, het is voldoende indien deze strook vooraf is ontvet. Evenwel mag er vooraf geen aanmerkelijke verontreiniging met het vulpoeder van de tegen elkaar liggende staaloppervlakken zijn.

Na de laatste stap krijgt de buis gelegenheid af te koelen en 30 daarna wordt de aldus verkregen naadloze gevulde buis door middel van ophaspelen geschikt gemaakt voor transport naar eventuele verdere verwerkingsafdelingen of naar de klant.

Doordat nu een van oorsprong dubbelwandige buis door het uitoefenen van walskrachten bij de verhoogde temperatuur wordt omge-35 vormd, ontstaat een nieuw produkt, te weten een naadloze enkelwandige buis, zonder dat gebruik is gemaakt van een soldeer- of ander hechtmiddel. Door het reduceren van de diameter en de wanddikte tijdens het walsen bij verhoogde temperatuur worden de twee wanden voorgoed hermetisch en onlosmakelijk met elkaar verbonden.

’ 1

- 6 - HO 597 NL

Ten opzichte van andere werkwijzen voor het vervaardigen van met poeder gevulde buis heeft de werkwijze volgens onderhavige uitvinding nog als voordelen dat er geen kwaliteitsbexnvloeding optreedt van een las, dat de produktie-snelheid hoger kan zijn dan 5 met de huidige lasmethoden haalbaar is, en dat het heel eenvoudig is om bij het vullen van het poeder een schermgas te gebruiken, waardoor het later verhitten van de gesloten buis geen oxydatie van het vulpoeder onder invloed van ingesloten luchtzuurstof tot gevolg kan hebben.

10 Een getallenvoorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding moge ter illustratie dienen: uitgaande van een ontvette strook bandstaal ter breedte van 400 mm en een dikte van 0,7 mm werd op de aangegeven wijze bij een invoersnelheid van 60 m/min (= 1 m/sec) een gesloten met poeder gevulde buis van 13 mm diameter en 0,3 mm 15 totale wanddikte vervaardigd, die na verhitten en reduceren een uitloopsnelheid van 1400 m/min (= 23,3 m/sec) had.

Dit materiaal is geschikt als pandraad voor metallurgische doeleinden. Het is eveneens bijzonder geschikt als voormateriaal bij de vervaardiging van gevulde lasdraad.

20 25 30 35 ' ‘ » 4

.. ; I

Claims

1. Met poeder gevulde buis waarvan de stalen mantel rondom een overal even dikke wand bezit en uit twee samengewelde lagen be- 5 staat.

2. Werkwijze voor het continu vervaardigen van een met poeder gevulde stalen buis volgens conclusie 1» uitgaande van een strook bandstaal die de mantel gaat vormen, welke strook wordt 10 gebracht in een U-vormige, van boven open goot, waarin tot een zekerehoogte vervolgens poeder wordt gebracht, waarna de goot-randen door verdere bewerkingen naar elkaar toe worden gebogen tot een buisvorm met overlappende randen en bij verdere reductie van de buisdiameter tot de situatie waarin de buisvormige mantel 15 in dwarsdoorsnede gezien overal een tweevoudige wand heeft en de poeder juist gecompacteerd is, waarna de mantel van de doorlopende buis kortstondig inductief wordt verhit en onmiddellijk daarop aansluitend in de nog hete toestand wordt gevoerd door althans twee drievoudige strek-reduceerwalsen teneinde enerzijds 20 gelijktijdig de dikte van de tweevoudige wand te reduceren en de buisdiameter te verkleinen en anderzijds de beide wanddelen bij de verhoogde temperatuur en uitgeoefende druk aaneen te wellen.

3. Toepassing van de met poeder gevulde buis als pandraad voor metallurgische doeleinden.

4. Toepassing van de met poeder gevulde buis als voormateriaal bij de vervaardiging van gevulde lasdraad. 30 35