WO2008028638A1 - Verfahren zur herstellung eines betonförderrohrs - Google Patents

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WO2008028638A1
WO2008028638A1 PCT/EP2007/007726 EP2007007726W WO2008028638A1 WO 2008028638 A1 WO2008028638 A1 WO 2008028638A1 EP 2007007726 W EP2007007726 W EP 2007007726W WO 2008028638 A1 WO2008028638 A1 WO 2008028638A1
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WO
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tube
induction
hardening
inner layer
pipe
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PCT/EP2007/007726
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Reinhold Erner
Karsten MÖHRING
Gerhard Schacht
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Schneiders, Servatius
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • F16L57/06—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against wear
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C21D2221/10—Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a conveying pipe for concrete or other thick materials, wherein first coupling flanges are welded to the ends of a tube made of hardenable steel and then an inner layer of the conveying tube is generated by curing, in such a way that the inner layer of an uncured, impact-resistant outer layer is surrounded.
  • the hardened inner layer is required because the material to be conveyed (concrete or other thick matter) has strong abrasive properties.
  • the hardened inner layer results in a correspondingly high wear resistance, which is a prerequisite for a sufficient service life of the delivery line.
  • the inner layer is surrounded by an uncured, impact-resistant outer layer. This outer layer is necessary to protect the highly fracture-hardened hardened inner layer, against the bending, impact and impact stresses acting on the outside of the pipe.
  • the concrete conveyor lines consist of a plurality of interconnected conveyor tubes.
  • Pipe sections have a length of two to three meters.
  • connection of the delivery pipes are respectively at the ends of a pipe
  • Coupling flanges welded.
  • the coupling flanges make it possible to connect the individual delivery pipes to one another in a sealing and pressure-resistant manner via corresponding tightening or screwing means. In this way, the individual
  • Delivery pipes assembled to form a delivery line of the concrete pump.
  • the hardening is carried out by induction hardening by means of an induction head inserted into the tube, wherein the induction head and the tube during curing are moved relative to each other in the axial direction and wherein the Einhärttiefe 5 induction hardening function of the current position of the induction head is controlled in the tube.
  • the coupling flanges are welded to the pipe ends before hardening. Hardening then takes place by induction hardening. In this case, the tube and the induction head inserted into the tube are relatively lo moved to each other.
  • the process parameters are varied (for example, by means of a suitable CNC control) to specifically control the hardening depth of the induction hardening as a function of the instantaneous position of the induction head in the pipe. In this way, a defined hardening can be achieved in the particularly wear-prone end portions of the tube i5, despite the different wall thicknesses in the central portions of the tube and in the end portions where the coupling flanges are located.
  • the non-uniform heat dissipation due to the different wall thicknesses is compensated by appropriate control of the process parameters, so that the desired
  • the end portions of the tube form the transitional areas between the 3o sections of the multi-tube conveyor line.
  • the individual tubes as explained above, connected to each other via suitable clamping or screw means.
  • the pipes are particularly susceptible to wear.
  • the Einhärttiefe should be greater in the end portions of the tube than in the middle section.
  • the increased thickness of the inner layer in the end portions and the consequent reduced thickness of the outer layer does not affect the resistance of the tube to external bending, impact or impact stresses because the inner layer is additionally protected in the end portions by the externally welded coupling flanges.
  • Hardening be rotated at a constant rotational speed about the longitudinal axis of the tube. By this measure, a defined uniform compliance with the inner pipe surface in the circumferential direction is achieved.
  • the control of the depth of hardening can be done particularly easily by varying the induction current and / or the induction frequency and / or the relative speed of the induction head and tube and / or the rotational speed depending on the instantaneous position of the induction head in the tube during curing.
  • the mentioned process parameters are easily controllable and have a defined and reproducible effect on the hardening depth.
  • the thickness of the heated inner layer of the tube decreases as a result of the skin effect.
  • hardening depth of a few millimeters hardening should therefore take place in the inventive method by high-frequency induction hardening, wherein the frequency of the induction current is at least 5 kHz, preferably at least 10 kHz, more preferably at least 20 kHz.
  • the welding of the coupling flanges with the tube should be carried out at a defined heat input.
  • the cooling rate during welding must not be too high, so that in the area of the welded joint, the resistance of the uncured, impact-resistant outer layer does not suffer.
  • care should be taken during welding that the mixing of the welding filler used with the material of the coupling flanges and the material of the pipe in the region of the welded joint is as low and flat as possible.
  • the inner layer of the conveyor pipe must not be reached by the filler metal. Otherwise, there would be a reduction in the carbon content in the area to be subsequently produced by curing inner layer. This would result in an undesirable loss of hardness in the weld area.
  • a weld filler material should be used in the production of the weld joint, which forms a concave and notch-free surface geometry. Possibly. can be an aftertreatment of
  • the result of the method according to the invention is a delivery pipe for concrete or other thick materials, with end-welded coupling flanges, wherein the one-piece tube has an inner layer generated by curing, which is surrounded by an uncured, impact-resistant outer layer.
  • the hardening is carried out by induction hardening, wherein the hardening depth of the induction hardening is controlled selectively along the longitudinal extent of the pipe, a conveying pipe can be produced in which the layer thickness of the inner layer in the regions of the welded connection between pipe and coupling flanges is substantially equal to the layer thickness in the middle section of the pipe.
  • the method of the invention over the prior art method has the particular advantage that the serving as wear protection inner layer is affected by the welded joint of the pipe with the coupling flanges in any way.
  • the method according to the invention even makes it possible to carry out the curing in such a way that the layer thickness of the inner layer in the end sections of the pipe is greater than in the middle section in order to ensure increased wear protection in the end sections which are particularly prone to wear.
  • a particular advantage of the conveyor pipe according to the invention also results from the one-piece.
  • a hardened inner tube is inserted into an uncured outer tube
  • the tube according to the invention is formed in one piece, the hardened inner layer and the surrounding outer layer are connected to each other without a gap.
  • the tube according to the invention is therefore ultrasonically testable.
  • a low-alloyed steel preferably of steel grade 60 Si Cr 7 or 58 Cr V 4 is particularly suitable since these steel grades have a higher elongation at break than steel grade C 60. Too small an elongation at break will result in explosive pressure escaping with dangerous splintering when the permissible bursting pressure is exceeded.
  • the production method according to the invention makes it possible to produce a delivery tube in which the thickness of the inner layer in the middle section of the tube is 0.1 to 4 mm, preferably 1 to 2 mm.
  • the thickness of the outer layer in the central portion of the tube may be 1 to 6 mm, preferably 2 to 4 mm. 5 With such small wall thicknesses, the conveyor tube advantageously has a low weight, so that it is well suited for truck-mounted concrete pumps.
  • Fig. 1 vertical partial longitudinal section in the region of a lo end portion of an inventive
  • Fig. 2 is a schematic representation of the manufacturing process of the invention.
  • FIG. i5 The delivery pipe is used to transport concrete or other thick materials.
  • Several similar conveying pipes 1 are connected to each other via a clamping or screwing means not shown in the figure to a delivery line.
  • annular coupling flange 2 an attached in the region of the end portion E of the tube 1, annular coupling flange 2.
  • the coupling flange 2 has
  • the one-piece tube 1 has an inner layer 5 produced by hardening, which is surrounded by an uncured, impact-resistant outer layer 6.
  • the hardened inner layer 5 is produced by induction hardening in the production of the conveying tube 1.
  • the hardening depth is controlled in such a way that the layer thickness of the inner layer 5 in the regions of the welded joint 4 between pipe 1 and coupling flange 2 is essentially the same Layer thickness in the central portion M of the tube 1 is.
  • the tube 1 is particularly susceptible to wear. For this reason, the hardening depth in the production of the tube 1 is controlled so that the layer thickness of the inner layer 5 in the end portion E is greater than in the middle section M. As can be seen in Fig. 1, corresponds to the thickness of the inner layer 5 in the end section E. substantially the total thickness of the tube 1. In the region of the end portion E, the fracture-sensitive inner layer 5 is sufficiently protected by the outer coupling flange 2.
  • the thickness of the inner layer 5 increases continuously, so that a uniform leakage of the outer layer 6 results towards the coupling flange 2. 1 that the welded connection 4 is designed in such a way that the inner layer 5 of the conveying tube 1 is not reached by the welding filler material used. In this way it is ensured that no reduction of the carbon content occurs in the region of the inner layer 5 when welding the coupling flange 2. Thus, no impairment of the hardness of the inner layer 5 after the subsequent induction hardening is to be feared.
  • the coupling flange 2 is welded to the delivery tube 1.
  • the inner layer 5 is generated by curing.
  • an induction head 7 is inserted into the tube 1.
  • the induction head is moved relative to the tube 1 in the axial direction shown by the arrow.
  • the hardening depth of the induction hardening is controlled as a function of the instantaneous position of the induction head 7 in the tube 1 in order to produce the layer profile shown in FIG.
  • the quenching of the heated by means of the induction head 7 inner layer of the tube 1 by means of a likewise inserted into the tube first water shower 8.
  • the water shower 8 is connected directly to the induction head 7 and follows this in the movement of the induction head 7 in the tube l as it were.
  • a supplementary cooling of the tube 1 takes place from the outside by means of a second, annular water shower 9, which is moved parallel to the induction head 7.
  • the tube 1 becomes constant during curing Rotation speed rotated about the longitudinal axis 10 of the tube 1.
  • the induction head 7 and the water showers 8 and 9 are moved in the direction of the arrow at a constant feed rate. In this way, a hardened inner layer 5 of uniform and defined thickness is produced.
  • the process parameters are controlled by varying the induction current and / or the induction frequency and / or the speed of the feed movement and / or the rotational speed such that the layer profile shown in FIG. 1 results.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Förderrohrs (1) für Beton oder andere Dickstoffe mit stark abrasiven Eigenschaften, wobei zunächst Kupplungsflansche (2) an den Enden eines Rohres (1) aus härtbarem Stahl angeschweißt werden und dann eine Innenschicht (5) des Förderrohrs (1) durch Härten erzeugt wird, und zwar derart, dass die Innenschicht (5) von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht (6) umgeben ist. Die Erfindung schlägt vor, dass das Härten durch Induktionshärten mittels eines in das Rohr (1) eingeführten Induktionskopfes (7) erfolgt, wobei der Induktionskopf (7) und das Rohr (1) während des Härtens relativ zueinander in axialer Richtung bewegt werden und wobei die Einhärttiefe der Induktionshärtung in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes (7) in dem Rohr (1) gesteuert wird. Vorzugsweise ist die Einhärttieve in den Endbereichen grösser als im Mittelbereich, wodurch eine hohe Verschleissfestigkeit des Rohres erreicht wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Betonförderrohrs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Förderrohrs für Beton oder andere Dickstoffe, wobei zunächst Kupplungsflansche an den Enden eines Rohres aus härtbarem Stahl angeschweißt werden und dann eine Innenschicht des Förderrohrs durch Härten erzeugt wird, und zwar derart, dass die Innenschicht von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht umgeben ist.
Der Einsatz von Betonpumpen, die zumeist als mobile Autobetonpumpen ausgebildet sind, ist auf Baustellen seit langem üblich. Bei Autobetonpumpen sind sämtliche Komponenten auf einem Fahrgestell eines Lastkraftwagens angeordnet. Der Beton wird mittels einer Förderpumpe gefördert, die in der Regel als Kolbenpumpe mit zwei linearen Förderzylindern ausgebildet ist. Aus einem Betonaufgabebehälter wird der Beton mittels der Förderpumpe in eine Förderleitung gefördert. Über die Förderleitung wird der Beton zu der jeweils gewünschten Stelle auf der Baustelle transportiert, wo er in eine entsprechende Schalung eingebracht wird. Die Förderleitung wird dabei von einem meist als Knickmast ausgebildeten Verteilermast der Autobetonpumpe getragen, wobei mehrere Mastarme über Knickgelenke miteinander verbunden sind. Aufgrund des Gewichts müssen vergleichsweise dünnwandige Stahlrohre verwendet werden, bei denen die nur wenige Millimeter dicke Wand eine durch Härten erzeugte Innenschicht aufweist. Die gehärtete Innenschicht ist erforderlich, weil das zu fördernde Material (Beton oder andere Dickstoffe) stark abrasive Eigenschaften hat. Durch die gehärtete Innenschicht ergibt sich eine entsprechend hohe Verschleißfestigkeit, die Vorraussetzung für eine ausreichende Lebensdauer der Förderleitung ist. Die Innenschicht ist von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht umgeben. Diese Außenschicht ist erforderlich, um die äußerst bruchempfindliche gehärtete Innenschicht zu schützen, und zwar gegen die von außen auf das Rohr einwirkenden Biege-, Stoß- und Schlagbeanspruchungen.
Bei den bekannten Betonpumpen bestehen die Betonförderleitungen aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Förderrohren. Die einzelnen
Rohrabschnitte haben dabei eine Länge von zwei bis drei Metern. Zur
Verbindung der Förderrohre sind jeweils an den Enden eines Rohres
Kupplungsflansche angeschweißt. Die Kupplungsflansche ermöglichen es, die einzelnen Förderrohre über entsprechende Spann- oder Schraubmittel dichtend und druckfest miteinander zu verbinden. Auf diese Weise werden die einzelnen
Förderrohre zu einem Förderleitungsstrang der Betonpumpe zusammengesetzt.
Aus der DE 44 21 696 C1 ist es bekannt, bei der Herstellung eines Förderrohrs die Kupplungsflansche entweder vor oder nach dem Härten der inneren Rohroberfläche an den Enden des Rohrs anzuschweißen. Werden die Kupplungsflansche vor dem Härten angeschweißt, so ergibt sich das Problem, dass in den besonders verschleißgefährdeten Endabschnitten des Rohrs keine definierte gleichmäßige Einhaltung der Innenschicht erzielt werden kann. Die Ursache hierfür ist, dass das Rohr im Bereich der Kupplungsflansche eine andere Wanddicke hat, als in dessen Mittelabschnitt, so dass die Wärmeabfuhr beim Härten ungleichmäßig stattfindet. Wird das Rohr demgegenüber vor dem
Anschweißen der Kupplungsflansche gehärtet, so kann zwar zunächst eine relativ gleichmäßige Einhärtung erreicht werden. Diese wird dann aber teilweise wieder aufgehoben, wenn die Kupplungsflansche angeschweißt und dadurch das Rohr im Bereich der Schweißverbindung einer erneuten Wärmebehandlung ausgesetzt wird. Beim Schweißvorgang wird das Härtegefüge der Innenschicht im Bereich der Schweißverbindung teilweise zerstört. Dies führt in der Praxis entweder zu einem vorzeitigen Verschleiß des Förderrohrs oder, wenn die Schweißverbindung zur Schonung des Härtegefüges mit zu geringem Wärmeeintrag herstellt wurde, zum Abreißen der Kupplungsflansche.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung eines Förderrohrs für Beton bereitzustellen. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass das Härten durch Induktionshärten mittels eines in das Rohr eingeführten Induktionskopfes erfolgt, wobei der Induktionskopf und das Rohr während des Härtens relativ zueinander in axialer Richtung bewegt werden und wobei die Einhärttiefe der 5 Induktionshärtung in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes in dem Rohr gesteuert wird.
Gemäß der Erfindung werden die Kupplungsflansche vor dem Härten an den Rohrenden angeschweißt. Das Härten erfolgt dann durch Induktionshärten. Dabei werden das Rohr und der in das Rohr eingeführte Induktionskopf relativ lo zueinander bewegt. Während des Härtvorgangs werden die Verfahrensparameter (beispielsweise mittels einer geeigneten CNC-Steuerung) variiert, um gezielt die Einhärttiefe der Induktionshärtung in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes in dem Rohr zu steuern. Auf diese Weise kann in den besonders verschleißgefährdeten Endabschnitten des Rohrs i5 eine definierte Einhärtung erzielt werden, und zwar trotz der unterschiedlichen Wanddicken in den Mittelabschnitten des Rohrs und in den Endabschnitten, wo sich die Kupplungsflansche befinden. Die aufgrund der unterschiedlichen Wanddicken ungleichmäßige Wärmeabfuhr wird durch entsprechende Steuerung der Verfahrensparameter kompensiert, so dass sich die gewünschte
2o Einhärttiefe zuverlässig einstellen lässt. Da gemäß der Erfindung die Kupplungsflansche vor dem Härten an die Enden des Rohrs angeschweißt werden, muss beim Anschweißen nicht auf das Härtegefüge Rücksicht genommen werden. Somit kann eine ausreichend sichere und feste Verbindung der Kupplungsflansche mit dem Rohr gewährleistet werden, und zwar ohne
25 Beeinträchtigung der Verschleißfestigkeit des Rohrs.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Steuerung der Einhärttiefe in der Weise, dass die Einhärttiefe in den Endabschnitten des Rohres größer ist als im Mittelabschnitt. Die Endabschnitte des Rohres bilden die Übergangsbereiche zwischen den 3o Abschnitten der aus mehreren Rohren zusammengesetzten Förderleitung. In diesen Übergangsbereichen sind die einzelnen Rohre, wie oben erläutert, über geeignete Spann- oder Schraubmittel miteinander verbunden. In den Endabschnitten sind die Rohre besonders verschleißgefährdet. Um eine möglichst hohe Lebensdauer zu gewährleisten, sollte daher die Einhärttiefe in den Endabschnitten des Rohres größer sein als im Mittelabschnitt. Die erhöhte Dicke der Innenschicht in den Endabschnitten und die demzufolge reduzierte Dicke der Außenschicht beeinträchtigt die Widerstandsfähigkeit des Rohrs gegen äußere Biege-, Schlag- oder Stoßbeanspruchungen nicht, da die Innenschicht in den Endabschnitten durch die außen angeschweißten Kupplungsflansche zusätzlich geschützt ist.
Aufgrund der geringen Wandstärke des Rohres wird ein sehr schroffer Übergang zwischen der gehärteten Innenschicht und der ungehärteten Außenschicht benötigt. Der Wärmeeintrag beim Härten muss daher sehr präzise "fokussiert" werden. Außerdem muss die Erhitzung und die anschließende Abschreckung der zu härtenden Innenschicht sehr schnell erfolgen, damit nicht die Wärmeleitfähigkeit des Stahls verhindert, dass sich ein definierter Übergang zwischen der Innenschicht und der Außenschicht in der gewünschten Tiefe beim Härten ausbildet. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Abschreckung der mittels des Induktionskopfes erhitzten Innenschicht mittels einer ebenfalls in das Rohr eingeführten ersten Wasserbrause erfolgt, welche während des Härtens mit festem Abstand zu dem Induktionskopf relativ zu dem Rohr bewegt wird. Die erste Wasserbrause wird innerhalb des Rohres mit festem Abstand zu dem Induktionskopf nachgeführt. Dies führt zu einer Abschreckung der zuvor mittels des Induktionskopfes erhitzten Bereiche der Innenschicht nach einer definierten Zeit. Diese Zeit ist durch die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Rohr und Induktionskopf vorgegeben. Um das gewünschte schroffe Erhitzungsprofil innerhalb der Wand des Rohres zu erzielen, erfolgt zweckmäßigerweise zusätzlich eine unterstützende Kühlung des Rohres von außen mittels einer zweiten Wasserbrause, welche ebenfalls mit festem Abstand zu dem Induktionskopf relativ zu dem Rohr bewegt wird.
Zweckmäßigerweise sollten das Rohr oder der Induktionskopf während des
Härtens bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit um die Längsachse des Rohres gedreht werden. Durch diese Maßnahme wird eine definierte gleichmäßige Einhaltung der inneren Rohroberfläche in Umfangsrichtung erzielt. Da gemäß der Erfindung das Härten der Innenschicht des Rohrs durch Induktionshärten erfolgt, kann die Steuerung der Einhärttiefe besonders einfach durch Variation des Induktionsstroms und/oder der Induktionsfrequenz und/oder der Geschwindigkeit der Relativbewegung von Induktionskopf und Rohr und/oder der Rotationsgeschwindigkeit erfolgen, und zwar in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes in dem Rohr während des Härtens. Die genannten Verfahrensparameter sind einfach steuerbar und wirken sich in definierter und reproduzierbarer Weise auf die Einhärttiefe aus.
Mit zunehmender Frequenz des Induktionsstroms wird in Folge des Skin-Effekts die Dicke der erhitzten Innenschicht des Rohrs geringer. Zur Erreichung von Einhärttiefen von wenigen Millimetern sollte daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Härten durch hochfrequentes Induktionshärten erfolgen, wobei die Frequenz des Induktionsstroms wenigstens 5 kHz, vorzugsweise wenigstens 10 kHz, besonders bevorzugt wenigstens 20 kHz beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte die Verschweißung der Kupplungsflansche mit dem Rohr bei definiertem Wärmeeintrag durchgeführt werden. Außerdem darf die Abkühlgeschwindigkeit beim Verschweißen nicht zu hoch sein, damit im Bereich der Schweißverbindung die Widerstandsfähigkeit der ungehärteten, schlagfesten Außenschicht nicht leidet. Weiterhin sollte bei der Verschweißung darauf geachtet werden, dass die Aufmischung des verwendeten Schweißzusatzwerkstoffes mit dem Material der Kupplungsflansche und dem Material des Rohres im Bereich der Schweißverbindung möglichst gering und flach ist. Die Innenschicht des Förderrohres darf von dem Schweißzusatzwerkstoff nicht erreicht werden. Andernfalls würde es zu einer Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes im Bereich der nachfolgend durch Härten zu erzeugenden Innenschicht kommen. Dies hätte einen unerwünschten Härteverlust im Bereich der Schweißverbindung zur Folge. Es sollte ein Schweißzusatzwerkstoff bei der Herstellung der Schweißverbindung verwendet werden, der eine konkave und kerbfreie Oberflächengeometrie bildet. Ggf. kann eine Nachbehandlung der
Schweißverbindung nach der Fertigstellung des Rohres erfolgen. Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Förderrohr für Beton oder andere Dickstoffe, mit endseitig angeschweißten Kupplungsflanschen, wobei das einteilige Rohr eine durch Härten erzeugt Innenschicht aufweist, die von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht umgeben ist. Da gemäß der Erfindung das Härten durch Induktionshärten erfolgt, wobei die Einhärttiefe der Induktionshärtung entlang der Längserstreckung des Rohrs gezielt gesteuert wird, kann ein Förderrohr hergestellt werden, bei dem die Schichtdicke der Innenschicht in den Bereichen der Schweißverbindung zwischen Rohr und Kupplungsflanschen im Wesentlichen gleich der Schichtdicke im Mittelabschnitt des Rohrs ist. Somit hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den vorbekannten Verfahren vor allem den Vorteil, dass die als Verschleißschutz dienende Innenschicht durch die Schweißverbindung des Rohres mit den Kupplungsflanschen in keiner Weise beeinträchtigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es sogar, das Härten so durchzuführen, dass die Schichtdicke der Innenschicht in den Endabschnitten des Rohres größer ist als im Mittelabschnitt, um in den besonders verschleißgefährdeten Endabschnitten einen erhöhten Verschleißschutz zu gewährleisten.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Förderrohrs ergibt sich zudem aus dessen Einteiligkeit. Bei aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannten mehrteiligen Rohren, bei denen ein gehärtetes Innenrohr in ein ungehärtetes Außenrohr eingesetzt ist, besteht das Problem, dass das Rohr aufgrund des verbleibenden Zwischenraums zwischen Innenrohr und Außenrohr nicht ultraschallprüfbar ist. Da das erfindungsgemäße Rohr einteilig ausgebildet ist, sind die gehärtete Innenschicht und die umgebende Außenschicht ohne Zwischenraum miteinander verbunden. Das erfindungsgemäße Rohr ist daher ultraschallprüfbar.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Förderrohrs eignet sich ein unlegierter Qualitätsstahl, vorzugsweise der Stahlsorte C 60. Besonders geeignet ist allerdings ein niedriglegierter Stahl, vorzugsweise der Stahlsorte 60 Si Cr 7 oder 58 Cr V 4, da diese Stahlsorten eine höhere Bruchdehnung haben als die Stahlsorte C 60. Eine zu geringe Bruchdehnung führt bei Überschreitung des zulässigen Berstdruckes zu explosionsartiger Druckentweichung mit gefährlicher Splitterbildung. Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren lässt sich ein Förderrohr herstellen, bei welchem die Dicke der Innenschicht im Mittelabschnitt des Rohrs 0,1 bis 4 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm beträgt. Die Dicke der Außenschicht im Mittelabschnitt des Rohrs kann 1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm betragen. 5 Bei derartig geringen Wandstärken hat das Förderrohr vorteilhafterweise ein geringes Gewicht, so dass es sich gut für Autobetonpumpen eignet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 vertikaler Teillängsschnitt im Bereich eines lo Endabschnitts eines erfindungsgemäßen
Förderrohrs;
Fig. 2 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
Mit 1 ist in der Fig. 1 ein einteiliges Förderrohr gemäß der Erfindung bezeichnet. i5 Das Förderrohr dient zum Transport von Beton oder anderen Dickstoffen. Mehrere gleichartige Förderrohre 1 werden über in der Figur nicht näher dargestellte Spann- oder Schraubmittel zu einer Förderleitung miteinander verbunden. Hierzu dient ein im Bereich des Endabschnitts E des Rohrs 1 aufgesetzter, ringförmiger Kupplungsflansch 2. Der Kupplungsflansch 2 weist
20 eine umlaufende Nut 3 auf. In diese Nut greifen die nicht dargestellten Spannmittel zur Verbindung des Rohrs 1 mit einem weiteren Rohr ein. Der Kupplungsflansch 2 ist durch eine Kehlnaht 4 mit dem Rohr 1 verschweißt. Das einteilige Rohr 1 weist eine durch Härten erzeugte Innenschicht 5 auf, die von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht 6 umgeben ist. Die gehärtete 5 Innenschicht wird bei der Herstellung des Förderrohrs 1 durch Induktionshärten erzeugt. Dabei erfolgt das Härten nach dem Verschweißen des Kupplungsflansches 2 mit dem Förderrohr 1. Beim Induktionshärten wird die Einhärttiefe in der Weise gesteuert, dass die Schichtdicke der Innenschicht 5 in den Bereichen der Schweißverbindung 4 zwischen Rohr 1 und Kupplungs- o flansch 2 im Wesentlichen gleich der Schichtdicke im Mittelabschnitt M des Rohrs 1 ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der sich durch die gehärtete Innenschicht 5 ergebende Verschleißschutz des Förderrohrs 1 im Bereich der Schweißverbindung 4 nicht beeinträchtigt ist. Im Endabschnitt E ist das Rohr 1 besonders verschleißgefährdet. Aus diesem Grund wird die Einhärttiefe bei der Herstellung des Rohrs 1 so gesteuert, dass die Schichtdicke der Innenschicht 5 im Endabschnitt E größer ist als im Mittelabschnitt M. Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, entspricht die Dicke der Innenschicht 5 im Endabschnitt E im Wesentlichen der Gesamtdicke des Rohrs 1. Im Bereich des Endabschnitts E ist die bruchempfindliche Innenschicht 5 durch den äußeren Kupplungsflansch 2 ausreichend geschützt. Im Übergangsbereich zwischen Mittelabschnitt M und Endabschnitt E nimmt die Dicke der Innenschicht 5 kontinuierlich zu, so dass sich zum Kupplungsflansch 2 hin ein gleichmäßiges Auslaufen der Außenschicht 6 ergibt. In der Fig. 1 ist weiterhin zu erkennen, dass die Schweißverbindung 4 in der Weise ausgeführt ist, dass die Innenschicht 5 des Förderrohres 1 von dem verwendeten Schweißzusatzwerkstoff nicht erreicht wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass keine Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes im Bereich der Innenschicht 5 beim Anschweißen des Kupplungsflansches 2 auftritt. Somit ist keine Beeinträchtigung der Härte der Innenschicht 5 nach dem anschließenden Induktionshärten zu befürchten.
Die Fig. 2 illustriert das Verfahren zur Herstellung des Förderrohrs 1. Zunächst wird im Endabschnitt E der Kupplungsflansch 2 an das Förderrohr 1 angeschweißt. Dann wird die Innenschicht 5 durch Härten erzeugt. Hierzu wird ein Induktionskopf 7 in das Rohr 1 eingeführt. Beim Härten wird der Induktionskopf relativ zum Rohr 1 in der durch den Pfeil dargestellten axialen Richtung bewegt. Dabei wird die Einhärttiefe der Induktionshärtung in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes 7 in dem Rohr 1 gesteuert, um das in der Fig. 1 dargestellte Schichtenprofil zu erzeugen. Die Abschreckung der mittels des Induktionskopfes 7 erhitzten Innenschicht des Rohrs 1 erfolgt mittels einer ebenfalls in das Rohr eingefügten ersten Wasserbrause 8. Die Wasserbrause 8 ist direkt mit dem Induktionskopf 7 verbunden und folgt diesem bei der Bewegung des Induktionskopfes 7 in dem Rohr l gleichsam nach. Während des Härtens erfolgt zusätzlich eine unterstützende Kühlung des Rohres 1 von außen mittels einer zweiten, ringförmigen Wasserbrause 9, welche parallel zum Induktionskopf 7 bewegt wird. Damit eine gleichmäßige Härtung des Rohrs 1 von innen auch in Umfangsrichtung erfolgt, wird das Rohr 1 während des Härtens bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit um die Längsachse 10 des Rohrs 1 gedreht. Während des Härtens des Rohrs 1 im Mittelabschnitt M werden der Induktionskopf 7 und die Wasserbrausen 8 und 9 mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit in Pfeilrichtung bewegt. Auf diese Weise wird eine gehärtete Innenschicht 5 gleichmäßiger und definierter Dicke erzeugt. Im Endabschnitt E werden die Verfahrensparameter durch Variation des Induktionsstroms und/oder der Induktionsfrequenz und/oder der Geschwindigkeit der Vorschubbewegung und/oder der Rotationsgeschwindigkeit derart gesteuert, dass sich das in der Fig. 1 dargestellte Schichtenprofil ergibt.
- Ansprüche -

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Förderrohrs (1) für Beton oder andere Dickstoffe, wobei zunächst Kupplungsflansche (2) an den Enden eines
5 Rohres (1) aus härtbarem Stahl angeschweißt werden und dann eine Innenschicht (5) des Förderrohrs (1 ) durch Härten erzeugt wird, und zwar derart, dass die Innenschicht (5) von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht (6) umgeben ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , lo dass das Härten durch Induktionshärten mittels eines in das Rohr (1 ) eingeführten Induktionskopfes (7) erfolgt, wobei der Induktionskopf (7) und das Rohr (1 ) während des Härtens relativ zueinander in axialer Richtung bewegt werden und wobei die Einhärttiefe der Induktionshärtung in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes (7) in dem Rohr (1 ) gesteuert i5 wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Einhärttiefe in der Weise erfolgt, dass die Einhärttiefe in den Endabschnitten (E) des Rohres (1 ) größer ist als im Mittelabschnitt (M).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 20 die Abschreckung der mittels des Induktionskopfes (7) erhitzten Innenschicht (5) mittels einer ebenfalls in das Rohr (1 ) eingeführten ersten Wasserbrause (8) erfolgt, welche während des Härtens mit festem Abstand zu dem Induktionskopf (7) relativ zu dem Rohr (1) bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 25 während des Härtens eine unterstützende Kühlung des Rohres (1) von außen mittels einer zweiten Wasserbrause (9) erfolgt, welche ebenfalls mit festem Abstand zu dem Induktionskopf (7) relativ zu dem Rohr (1 ) bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1 ) oder der Induktionskopf (7) während des
5 Härtens bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit um die Längsachse des Rohres (1 ) gedreht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Einhärttiefe durch Variation des Induktionsstroms und/oder der Induktionsfrequenz und/oder der Geschwin- lo digkeit der Relativbewegung von Induktionskopf (7) und Rohr (1 ) und/oder der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt, und zwar in Abhängigkeit von der momentanen Position des Induktionskopfes (7) in dem Rohr (1 ) während des Härtens.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch i5 gekennzeichnet, dass das Härten durch hochfrequentes Induktionshärten erfolgt, wobei die Frequenz des Induktionsstroms wenigstens 5 kHz, vorzugsweise wenigstens 1O kHz, besonders bevorzugt wenigstens 20 kHz beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 20 gekennzeichnet, dass die Verschweißung der Kupplungsflansche (2) mit dem
Rohr (1) in der Weise ausgeführt wird, dass die Aufmischung des Schweißzusatzwerkstoffes mit dem Material der Kupplungsflansche (2) und dem Material des Rohres (1) im Bereich der Schweißverbindung (4) möglichst gering und flach ist.
25 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verschweißung in der Weise ausgeführt wird, dass die Innenschicht (5) des Förderrohres (1 ) von dem Schweißzusatzwerkstoff nicht erreicht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird, der eine konkave und kerbfreie Oberflächengeometrie der Schweißverbindung (4) bildet.
11. Förderrohr für Beton oder andere Dickstoffe, mit endseitig 5 angeschweißten Kupplungsflanschen (2), wobei das einteilige Rohr (1 ) eine durch Härten erzeugt Innenschicht (5) aufweist, die von einer ungehärteten, schlagfesten Außenschicht (6) umgeben ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schichtdicke der Innenschicht (5) in den Bereichen dero Schweißverbindungen (4) zwischen Rohr (1) und Kupplungsflanschen (2) im Wesentlichen gleich der Schichtdicke im Mittelabschnitt (M) des Rohrs (1 ) ist.
12. Förderrohr nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Innenschicht (5) in den Endabschnitten (E) des Rohres (1 ) größer ist als im Mittelabschnitt (M). 5
13. Förderrohr nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Rohrs (1 ) ein unlegierter Qualitätsstahl, vorzugsweise der Stahlsorte C 60 ist.
14. Förderrohr nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Rohrs (1) ein niedriglegierter Stahl, vorzugsweise dero Stahlsorte 60 Si Cr 7 oder 58 Cr V 4 ist.
15. Förderrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Innenschicht (5) im Mittelabschnitt (M) des Rohrs (1 ) 0,1 bis 4 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm beträgt.
16. Förderrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch5 gekennzeichnet, dass die Dicke der Außenschicht (6) im Mittelabschnitt (M) des
Rohrs (1 ) 1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm beträgt.
17. Förderrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (4) in der Weise ausgeführt ist, dass die Innenschicht (5) des Förderrohres (1 ) von dem verwendeten Schweißzusatzwerkstoff nicht erreicht wird.
- Zusammenfassung -
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