Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung geschweisster Rohre. Zur Herstellung geschweisster Rohre sind bis jetzt die im nachfolgenden angeführten Verfahren bekannt geworden.
Nach einem ersten Herstellungsverfahren wird ein Metallstreifen im kalten Zustand in der Längsrichtung zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogen und die Kanten des Strei fens werden nachträglich mittelst einer Gas flamme, beispielsweise einer Sauerstoff- Azetylenflamme, auf Schweisshitze gebracht. Solche kalt geformte und nachträglich nur teilweise erhitzte Rohre sind jedoch für viele Zwecke ungeeignet; auch lässt sich dieses Verfahren nur anwenden für Rohre bis zu einer Wandstärke von etwa drei Millimeter. Dieses Verfahren ist übrigens kostspielig, da viel Gas gebraucht wird, um den Werkstoff vom kalten Zustand auf Schweisshitze zu er wärmen.
Nach einem zureiten Verfahren wird der Streifen im kalten Zustand zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogen, wonach dessen Kanten zwecks Herstellung des fertigen Rohres mittelst einer elektrischen Schweiss- vorrichtung zusammengeschweisst werden. Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, dass sich die elektrische Schweissung mir dann mit Erfolg anwenden lässt, wenn die zu ver schweissenden Kanten vollständig rein sind. Uni, dies zu erreichen, müssen die Kanten "geschlitzt" werden, um den ursprünglichen Rand des Streifens zu entfernen, und der Streifen muss. zudem noch gebeizt und der Wirkung eines Sandstrahls ausgesetzt oder geschliffen werden.
Infolgedessen ist auch dieses Verfahren teuer, und es eignet sich nur zur Herstellung dünnwandiger Rohre.
Nach einem dritten Verfahren zur Her stellung von Rohren -wird der Streifen da durch auf Schweisshitze gebracht, dass er durch einen langen Ofen, in welchem die Temperatur wesentlich über der Schweiss temperatur liegt, hindurchgeführt wird, wo bei der Streifen gleichzeitig zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogen wird. Die Kan ten dieses Rohres werden dann entweder nachträglich zusammengepresst, um ohne weitere Zufuhr von Wärme miteinander ver schweisst zu werden, oder die Kanten werden dadurch noch auf eine etwas höhere Tempe ratur gebracht, dass ein Luftstrahl gegen sie gerichtet wird.
Dieses dritte Verfahren zur Herstellung von Rohren weist jedoch fol gende erhebliche Nachteile auf a) Um eine zuverlässige Schweissverbin dung zu erhalten, muB der ganze Metall streifen mindestens auf Schweisstemperatur erwärmt werden, und zwar selbst dann, wenn ein Teil der Wärme den Kanten des Streifens dadurch zugeführt wird, dass Luftstrahlen gegen sie gerichtet werden. Infolgedessen findet eine erhebliche Oxydierung des Me- talles statt, was entsprechend grosse Abfall verluste bedingt.
b) Da das geschlitzte Rohr zur Zeit des Schweissvorganges auf seinem ganzen Quer schnitt auf Schweisstemperatur erwärmt ist, kann auf dasselbe zwecks Zusammen schweissens der Kanten nur ein geringer Druck ausgeübt werden, so dass die herge stellte Schweissverbindung nicht so gut ist, wie man es gerne hätte.
c) Zufolge der hohen Temperatur, auf die der Metallstreifen zu erwärmen ist, können nach diesem Verfahren nur Rohre kleineren Durchmessers hergestellt werden, das heisst Rohre von höchstens fünfzig Millimeter Durchmesser bei nicht zu grosser Wandstärke. Wollte man versuchen, Rohre von einem grösseren Durchmesser als angegeben herzu stellen, so würden die Wandungen solcher Rohre während des Schweissvorganges ein knicken.
d) Infolge der hohen, zur Anwendung kommenden Temperaturen ist die Anlage für einige Stunden stillzusetzen, wenn der Durch messer der herzustellenden Rohre verändert werden soll, damit sich die für das Auf biegen und Schweissen benötigten Walzbn auf eine Temperatur abkühlen können, bei der sie sich leicht auswechseln lassen.
e) Die Temperatur des Ofens ist eine derart hohe, dass im Falle, wo es aus irgend einem Grunde erforderlich wird, den Röhren- herstellungsvorgang zu unterbrechen, dem Ofen vorerst Zeit gegeben werden muss, sich abzukühlen, da sonst der Werkstoff, wenn dessen Vorschub bei der hohen Ofentempe ratur unterbrochen würde, sofort infolge Oxydierung unbrauchbar würde. Infolge dessen ist es nicht möglich, die Vorrichtung stillzusetzen, um das Rohr in dem Augen blick untersuchen zu können, wo es die Stelle der Vorrichtung verlässt, an der die Verschweissung vor sich geht.
Sollte daher irgend ein Fehler vorhanden sein, so wird sich dieser erst längere Zeit nach der Schweissang des Rohres feststellen lassen, so dass mit der Möglichkeit eines grossen Metallverlustes zu rechnen ist, ehe der be treffende Fehler entdeckt und behoben wer den kann.
Zweck vorliegender Erfindung ist, bei der Herstellung geschweisster Rohre die oben erwähnten Mängel zu vermeiden und bessere Rohre als die bisher bekannten herzustellen.
Die Erfindung betrifft ein. Verfahren zur Herstellung geschweisster Rohre, bei welchem ein Metallstreifen in kontinuierlichem Ar beitsgang zu einem Schlitzrohr verformt und zur Erhitzung seines ganzen Querschnittes durch einen langgestreckten Heizraum hin durchgeführt wird, worauf die Kanten des Streifens unter Druck zusammengeschweisst werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden die Kanten des Metallstreifens hinter dem Heizraum zur Erhitzung auf Schweiss temperatur einer -weiteren Wärmequelle aus gesetzt, während auf von den Kanten abge kehrte Teile des Streifens mit einem Kühl medium eingewirkt wird, zum Zwecke, diese Teile unter Schweisstemperatur zu kühlen, damit sie den Schweissdruck aushalten kön nen.
Die Erfindung betrifft ausserdem eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfah rens, welche einen langgestreckten Ofen mit Heizraum zum Erhitzen eines Metallstrei fens auf seinem ganzen Querschnitt, Mittel zum ununterbrochenen Vorwärtsschieben des Streifens durch den Ofen, Mittel, um den Streifen vor dem Ofen zu einem geschlitz ten Rohr zu verformen, und Mittel, um die Kanten des geschlitzten Rohres hinter dem Ofen unter Druck zu verschweissen, aufweist, und sich dadurch auszeichnet,
dass hinter dem Ofen Mittel zum Aufheizen der Kanten des Streifens auf Schweisstemperatur und in der Nähe der letzteren 1Vllttel zum Auf spritzen eines Kühlmediums auf von den Kanten abgekehrte Teile des Streifens vor gesehen sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss vorliegender Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 schematisch die vollständige Vor richtung im Längsschnitt; Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach der Linie 2-2 bezw. 3-3 der Fig. 1, wobei Fig. 2 die Mittel zeigt, die zur Führung des zu einem Rohr mit offener Naht aufgeboge nen Arbeitsstückes dienen, während Fig: 3 die Einrichtung zum Zusammenschweissen der Kanten des Arbeitsstückes zeigt;
Fig. 4 ist ein wagrechter Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3; Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten, und zwar veranschaulichen sie in einer End- bezw. Seitenansicht eine abgeänderte Aus führungsform der Schweisseinrichtung.
Bei der gezeigten Vorrichtung zur Her stellung geschweisster Stahlrohre wird ein kalter Streifen aus Stahl von einem Haspel 1f) abgewickelt und einer Schweisseinrich tung 11 zugeführt, in welcher der Anfang des von dem Haspel abgewickelten Streifens zur Vermeidung eines Unterbruches mit dem Ende des vom vorher benutzten IIa.spel ab gewickelten Streifens verschweisst werden kann. Als Schweisseinrichtung kann eine solche üblicher Bauart, wie sie gewöhnlich zum elektrischen Schweissen benutzt wird, verwendet sein.
ITm den kalten Streifen auf eine Tem peratur vorzuwärmen, bei der er .dann ohne weiteres zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogen werden kann, ist ein Vorwärme- ofen 12 von beträchtlicher Länge vorgesehen, der einen verhältnismässig kleinen Innenquer schnitt aufweist.
Sind zum Beispiel Rohre von 1" und 2" Durchmesser herzustellen, so wird der Vor wärmeofen 12 zweckmässig etwa. 16 bis 17 Meter lang bemessen bei einem Querschnitt von 0,093 m2. Je nach der Grösse der herzu stellenden Rohre sind .diese Abmessungen ent sprechend zu vergrössern bezw. zu ver kleinern.
Der Querschnitt des Vorwärmeofens kann kreisrund oder rechteckig sein, oder es kann auch eine Kombination dieser zwei Quer schnittsformen in Betracht kommen, wobei dann für den untern Teil des Ofens eine rechteckige Form gewählt und dem Dach eine gewölbte Querschnittsform gegeben ist.
Der Ofen 12 kann mit Gas oder 01 be trieben werden; diese beiden Brennstoffarten können auch gleichzeitig verwendet werden, falls ein Gas von nur geringem Heizwert zur Verfügung steht.
Die Brenner des Ofens 12 sind mit 13 be zeichnet und sie sind im untern Ofenteil, nahe der Austrittsstelle 14 des Streifens angeord net. Der Teil 15 des Ofens auf der Eintritts seite des Streifens wird zufolge der Zirkula tion des Gases geheizt, und er ist mit einem Abzug 16 versehen, so dass sich die heissen Gase in entgegengesetzter Richtung zur Vor schubrichtung des Streifens bewegen. Die im Vorwärmeofen 12 zu erzeugende Temperatur hat etwa 800 C zu betragen.
Zur Stützung des Streifens sind im Ofen 12 einige wagrecht angeordnete, freibeweg liche Rollen 17 vorgesehen. die vorzugsweise aus hitzebeständigem Stahl hergestellt sind und gewiinschtenfälls gekühlt sein können, wenn auch im allgemeinen deren Kühlung nicht erforderlich ist.
Um den Streifen zu einem Rohr mit offener Naht aufbiegen zu können, sind hin ter dem Austrittsende des Vorwärmeofens 1.2 einige Walzen 18 zu Paaren aufgestellt. Diese Walzen 18 sind um senkrechte Achsen drehbar angeordnet. Jedes Walzenpaar wird zwangsläufig von einem elektrischen Motor oder einer ähnlichen Einrichtung angetrieben, und es ist vorzugsweise von einem eigenen Ständer getragen, obgleich auch alle Walzen ge- wünschtenfalls in einem gemeinsamen Rah men untergebracht sein können.
Die Distanz der Walzen nimmt in den verschiedenen Walzenpaaren mit ihrer Ent fernung vom Austrittsende des Vorwärme ofens fortwährend ab, so dass der Streifen an fänglich zu einer offenen Kanalform und schliesslich zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogen wird; deren Nahtkanten nur wenige Millimeter voneinander abstehen. Die Grösse der Walzen hängt lediglich vom vor geschriebenen Durchmesser des fertigen Roh res und der Dicke des zur Verwendung kom menden Werkstoffes ab. Gewünschtenfalls können die Walzen mittelst Gebläsewind oder Wasser gekühlt werden.
Für das Erhitzen des eine offene, Naht aufweisenden Rohres ist ein Hauptofen 19 vorgesehen, dessen Querschnitt demjenigen des Vorwärmeofens 12 entspricht.
Der Ofen 19 ist jedoch in zwei Abschnitte 20 und 21 verschiedener Länge unterteilt; von denen der erstere Abschnitt 20 etwa 20 m lang ist und das Rohr nach dessen Ilin- durchtritt durch die Walzen 18 aufnimmt, während der zweite Abschnitt 21 etwa 6 m lang ist und das Austrittsende des Ofens bildet.
In ähnlicher Weise, wie in bezug auf den Ofen 12 beschrieben wurde, sind im Ofen 19 Gas- und/oder '01-Brenner 2'2, vorgesehen, die jedoch in diesem Falle über die ganze Länge des Ofens verteilte und in solcher Entfer nung voneinander angeordnet sind, dass der Abschnitt 20 auf eine mässige Temperatur von etwa<B>1100'</B> C erhitzt wird, während der Abschnitt 21 am Austrittsende des Ofens stärker erhitzt wird, das heisst etwa auf 1300 C,
weshalb dieser Teil des Ofens vor zugsweise aus garborundumsteinen herge stellt ist.
Indem dafür gesorgt ist, dass die höchste Temperatur des Ofens nur in einem ver- hältnismässig kleinen Abschnitt desselben herrscht, werden die Erneuerungskosten in er heblichem Masse vermindert. Um an Aus besserungen weiter zu sparen, kann der Ofen auch aus wärmebeständigem Metall herge stellt, und es können Teile desselben auch wassergekühlt sein.
Die oben angegebenen Temperaturen kom men in Betracht, wenn es sich um Stahl han delt, dessen Schweisstemperatur bei etwa 1450 bis 1ss00 C liegt. Selbstverständlich können aber sowohl die Temperaturen als auch die Abmessungen der beiden Ofenab- schnitte von den angegebenen Werten ab weichen, wenn andere Metalle verwendet wer den und die Geschwindigkeit, mit der die Rohre hergestellt werden, geändert wird.
Zur Stützung des Arbeitsstückes im Ofen 19 sind Rollen 23 vorgesehen, ähnlich wie es in bezug auf den Vorwärmeofen 12 beschrie ben wurde. In diesem Falle sind jedoch die Rollen 22 zwangsmässig von einem elek trischen Motor oder einer ähnlichen Vorrich tung angetrieben, damit das Arbeitsstück sicher in der verlangten Weise durch den Ofen hindurchbewegt wird. Mit Rücksicht auf die im Ofen herrschende, verhältnismässig hohe Temperatur empfiehlt es sich, die Rollen 23 aus wärmebeständigem Material herzu stellen und sie mittelst Wasser zu kühlen.
Gewünschtenfalls können auch die Rollen 17 des Vorwärmeofens 12 in entsprechender Weise angetrieben werden, um zusätzliche Mittel für das Vorwärtsbewegen des Arbeits stückes zu haben.
Zur Führung des eine offene Naht auf weisenden Rohres und um dessen Drehung um seine Längsachse zu verhindern, sind an grenzend an den Austrittsabschnitt 21 des Ofens 19 obere und untere Rollen 24 bezw. 25 vorgesehen. Diese Rollen sind drehbar um wagrechte Achsen angeordnet, wobei das Rohr zwischen diesen Rollen hindurchge führt wird. Die obere Rolle 24 ist am Um fange mit einem Flansch 26 versehen, der in die offene Naht hineinragt und mit den Kan ten des Rohres in Berührung kommt, so dass die Naht senkrecht über der Längsachse des Rohres gehalten wird.
Hinter den Rollen 24 und 25 ist eine Schweisseinrichtung 27 angebracht, die in den Fig. 3 und 4 in grösserem Massstab gezeigt ist.
Die Schweisseinrichtung ? 7 weist zwei in einer bestimmten Entfernung voneinander angeordnete Schweisswalzen 28, die lose dreh bar auf senkrechten Achsen sitzen, sowie ein Paar Sauerstoff-Azetylenbrenner 29 auf.
Die Umfangskanten 30 der Schweisswalzen 28 stehen vorzugsweise um einige Millimeter voneinander ab und die Brenner 29 sind etwas vor der senkrechten Ebene durch die Achsen der Walzen 28 angeordnet, damit die Kanten des eine offene Naht aufweisenden Rohres erhitzt werden können, bevor letzteres zwischen die Walzen 28 gelangt.
Jeder der Brenner 29 ist so angeordnet. dass er nur eine Kante des Arbeitsstückes er hitzt, und jeder weist eine Anzahl Düsen f31 auf, die sich über einen Teil des Arbeits stückes erstrecken und von denen jede die Kante nur über eine kurze Strecke von wenigen Millimetern erhitzt.
Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, kann auch nur ein einziger Brenner 2.9 vorgesehen sein, der zwei in einer gewissen Entfernung von einander angeordnete Reihen von Düsen 31 aufweist, wobei jede dieser Reihen eine der Kanten des Arbeitsstückes erhitzen kann.
Die Anzahl Flammenstrahlen, die jeder Brenner zu erzeugen hat, hängt lediglich von der Rohrabmessung und der Arbeitsge schwindigkeit ab, wobei bis zu zwanzig sol cher Strahlen vorgesehen werden können. Bei der Herstellung grösserer Rohre kann jede Kante durch zwei oder mehrere Brenner er hitzt werden, wobei dann jeder dieser Bren ner die angegebene Anzahl von Flammen strahlen zu erzeugen hat.
Gewünschtenfalls kann eine selbsttätig wirkende Einrichtung zur Regulierung des Gasdruckes an den Brennern vorgesehen sein. Die Schweisstemperatur wird zweckmässig ausschliesslich mit Hilfe dieser Brenner beein flusst, also ohne da,ss zu ihrer Änderung die in dem Ofen 19 erzeugte Temperatur ge ändert wird.
Um das Arbeitsstück während des Schweissens zu kühlen, sind Einrichtungen 32 mit Düsen zur Erzeugung von Dampfstrahlen zwischen den Führungsrollen 24, 25 und der Schweisseinrichtung 27 vorgesehen. Diese Einrichtungen 32 richten Dampfstrahlen nach denjenigen Stellen des Querschnittes des zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogenen Streifens, welche von seinen erhitzten Kan ten abgekehrt sind. Diese Dampfstrahlen be wirken gleichzeitig ein Entzundern des Roh res. An Stelle von Dampf, oder auch zusätz lich dazu, können andere geeignete. Kühl und Entzunderungsmittel, wie zum Beispiel Wasser, durch die Einrichtungen 32 zuge leitet werden.
Nach .dem Schweissen wird das Rohr durch ein Paar galibrierwalzen 3:3 hindurch geführt, wobei es auf eine einheitliche Grösse gebracht wird. Hierauf wird es mittelst eines Polierrades 34 noch geschliffen und poliert.
Endlich ist eine verschiebbare Säge 35 üblicher Bauart angeordnet, um das Rohr in Stücke gewünschter Länge zu zerschneiden; die Säge 35 kann von einem Elektromotor oder einer andern geeigneten Einrichtung an getrieben sein.
Der Metallstreifen bildet zwischen der Schweissvorrichtung 11 und dem Vorwärme ofen 12 eine .grosse Schleife 36, um einen Vor rat an zuzuführendem Streifenmaterial zu haben, so dass der Streifen durch den Vor wärmeofen 12 fortlaufend vorgeschoben wer den kann, selbst während sein Ende mit dem Anfang eines von einem neuen Haspel 10 kommenden Streifens zusammengeschweisst wird.
Normalerweise wird der Streifen mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 30 m je Minute vorwürtsbewegt. Das Verfahren lässt sich je doch bei höheren Geschwindigkeiten oder auch bei Geschwindigkeiten von nur 5 m je Minute ausführen, wobei die Erhitzungs- temperaturen entsprechend einzustellen sind.
Bei einer Temperatur von 800 C im Vor wärmeofen 12 und bei der normalen Vor- schubgeschwindigkeit des Streifens wird letz terer über seinen ganzen Umfang auf eine Temperatur von 600 bis<B>800,'</B> C erwärmt, die genügt, damit er durch die Walzen 18 zu einem Rohr mit offener Naht aufgebogen werden kann.
Das eine offene Naht aufweisende Rohr wird dann fortlaufend mit Hilfe der Treib- rollen 23 durch den Ofen 19 hindurchbewegt, wobei die weiter oben angeführten Höchst temperaturen der zwei Abschnitte dieses Ofens bei. der normalen Vorschubgeschwin- digkeit des Arbeitsstückes hinreichen, um eine Erhitzung des letzteren über seinen gan zen Querschnitt zu bewirken und die Tempe ratur seiner Kanten auf einen solchen Wert zu bringen, dass sie anschliessend mit Hilfe der Brenner 29 auf Schweisshitze gebracht werden können.
Es sei jedoch ausdrücklich erwähnt, dass für alle Werkstoffe und Vorschubgeschwin- digkeiten die Ofentemperatur eine solche ist, dass die vom Werkstoff im Ofen angenom mene höchste Temperatur vorzugsweise wenigstens 125 C unterhalb der Schweiss temperatur des betreffenden Werkstoffes liegt; zweckmässig liegt sie 125 bis<B>150'</B> C unter der Schweisstemperatur, damit jede Ge fahr einer Überhitzung und Oxydierung des Werkstoffes vermieden wird. Die Erniedri gung der Ofentemperatur bringt eine merk liche Verminderung an Metallverlust mit sich.
Endlich liegt die Temperatur des zur Kühlung des Rohres verwendeten Dampfes bezw. Wassers erheblich unter der Schweiss temperatur, so dass bei genügender Zufuhr von Dampf bezw. Wasser das Rohr mit Aus nahme seiner Kante wesentlich unter Schweiss temperatur abgekühlt wird.
Dadurch, dass das Rohr mit Ausnahme seiner Kanten gekühlt wird, kann der von den Schweisswalzen ausgeübte Druck wesent lich grösser sein als bisher, .da das Arbeits stück zufolge seiner wesentlich unter seiner Schweisstemperatur liegenden Temperatur in der Lage ist, den Schweissdruck auszuhalten und seine Form zu bewahren. Gegebenenfalls kann der Schweissdruck so gross gewählt wer den, dass er das Rohr beim Schweissen defor miert, derart, dass die Kanten fest aufein ander gedrückt werden, so dass das fertige Rohr an der Schweissstelle eine Festigkeit be sitzt, die gleich der des übrigen Teils des Querschnittes ist.
Auch kann zufolge der niedrigeren Tem peratur des Arbeitsstückes der von den Kali- brierwalzen ausgeübte Druck wesentlich grö sser, als es bisher üblich war, bemessen wer den, so dass ein Rohr von ausserordentlich genauen Abmessungen erzeugt wird und des sen äussere Form praktisch über seine ganze Länge dieselbe ist.
Diesem Umstand kommt besondere Bedeutung in dem Falle zu, wo die Enden der Rohre mit Gewinde zu versehen sind, da sich :dann der Arbeits- und der Zeitaufwand für die Herstellung der Gewinde wesentlich herabsetzen lassen, wobei die Ge winde erst noch wesentlich besser ausfallen.
Infolge der Kühlung lassen sich die Kan ten auf eine sehr hohe Temperatur erhitzen, ohne dass eine Gefährdung der-Rohre zu be fürchten ist oder eine wesentliche Oxydierung eintritt, was weiter dazu beiträgt, die Ge fahr, dass eine unbrauchbare Schweissung er halten werden könnte, zu vermindern.
Eine Vorrichtung der beschriebenen Art lässt sich in Verbindung mit einem Werk zum Ziehen, Herunterkalibrieren, Schleifen, Polieren oder Ausweiten der Rohre verwen den, so dass die Abmessung der hergestellten Rohre und auch ihre Wandstärke, sowie Oberflächenbeschaffenheit nach Erfordernis geändert werden können. Das ist infolge der sehr feinen Schweissung möglich, die sich in einer derartigen Vorrichtung zur Herstellung von Rohren erzielen lässt.
Die Kanten des zur Verwendung kom menden Streifens werden vorzugsweise nicht abgegratet, da dies bei der Schweissung mit Sauerstoff-Azetylenflamme nachteilige Fol gen haben könnte, während keine solche zu befürchten sind, wenn ein Abgraten nicht er folgt. Zur Herstellung der Rohre kann Siemens- Martinstahl oder weicher Thomastahl verwen det werden; nach dem beschriebenen Ver fahren können aber auch Rohre aus den ver schiedensten Legierungen, wie sie für die Erhöhung der Festigkeit, Wärmebeständig keit, Säurebeständigkeit usw. in Betracht kommen, hergestellt werden.
In gewissen Fällen wird es möglich sein, ohne Vorwärmeofen auszukommen und das Rohr mit offener Naht aus einem Streifen aufzubiegen, der sich im kalten Zustand be findet. Die besonderen Kosten, die durch das Aufstellen einer Vorrichtung zum Kaltbiegen des Rohres erwachsen, heben jedoch bis zu einem gewissen Masse, wenn überhaupt nicht ganz, die Ersparnis wieder auf, die durch das Weglassen des Vorwärmeofens entstehen.
Gewünschtenfalls kann die Ofentempera tur automatisch reguliert werden, so dass sie sich mit der Geschwindigkeit ändert, mit wel- eher der Streifen vorgeschoben wird, oder diese Regulierung kann in jeder andern ge eigneten Weise bewirkt werden.
Alle Rollen und Walzen, sowie Metall teile der Vorrichtung können verchromt sein, um deren Abnutzung und Rosten unter der Einwirkung der Wärme und des Druckes, denen sie ausgesetzt sind, zu vermindern.
Die beschriebene Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Herstellung dünnerer Rohre und solcher grösserer Durchmesser, als dies bisher möglich war, sondern lässt sich schnel ler zur Herstellung eines Rohres anderer<B>Ab-</B> t' umstellen als bisher, weil die ver hältnismässig niedrige Temperatur, auf die der Streifen erhitzt wird, dem Arbeitsstück selbst in dem Falle nicht viel schaden kann, wo letzteres zum Stillstand kommt.
Process and device for the production of welded tubes. For the production of welded tubes, the methods listed below have become known up to now.
According to a first manufacturing process, a metal strip is bent in the cold state in the longitudinal direction to form a tube with an open seam and the edges of the strip are subsequently heated by means of a gas flame, for example an oxygen-acetylene flame. Such cold-formed and subsequently only partially heated pipes are unsuitable for many purposes; this process can also only be used for pipes with a wall thickness of up to about three millimeters. Incidentally, this process is expensive because a lot of gas is needed to warm the material from cold to welding heat.
After a second process, the strip is bent open in the cold state to form a pipe with an open seam, after which its edges are welded together by means of an electric welding device for the purpose of producing the finished pipe. This process has the disadvantage that electrical welding can be used successfully when the edges to be welded are completely clean. Uni to achieve this, the edges must be "slit" to remove the original edge of the strip, and the strip must. can also be pickled and exposed to the action of a sandblast or sanded.
As a result, this process is also expensive and it is only suitable for the production of thin-walled pipes.
According to a third method for the manufacture of pipes, the strip is brought to the welding heat by passing it through a long furnace in which the temperature is significantly above the welding temperature, where the strip simultaneously becomes a pipe with an open Seam is bent open. The edges of this pipe are then either pressed together afterwards so that they can be welded together without the need for additional heat, or the edges are brought to a slightly higher temperature by directing an air jet against them.
However, this third method of manufacturing tubes has the following significant disadvantages: a) In order to obtain a reliable welded joint, the entire metal strip must be heated to at least the welding temperature, even if some of the heat is applied to the edges of the strip is supplied that air jets are directed against them. As a result, there is considerable oxidation of the metal, which causes correspondingly large waste losses.
b) Since the slotted tube is heated to welding temperature over its entire cross-section at the time of the welding process, only a slight pressure can be exerted on it for the purpose of welding the edges together, so that the welded joint that is made is not as good as one would like would have.
c) As a result of the high temperature to which the metal strip is to be heated, this process can only be used to produce pipes with a smaller diameter, i.e. pipes with a maximum diameter of fifty millimeters and wall thicknesses that are not too great. If one wanted to try to produce pipes with a larger diameter than specified, the walls of such pipes would buckle during the welding process.
d) Due to the high temperatures used, the system must be shut down for a few hours if the diameter of the pipes to be produced is to be changed so that the rolling mills required for bending and welding can cool down to a temperature at which they are can be easily replaced.
e) The temperature of the furnace is so high that in the event that it becomes necessary for any reason to interrupt the tube-making process, the furnace must first be given time to cool down, otherwise the material when it is advanced would be interrupted at the high furnace temperature, would immediately become unusable as a result of oxidation. As a result, it is not possible to shut down the device in order to examine the pipe in the moment where it leaves the point of the device where the welding is going on.
If there is any fault, it will only be possible to detect it a long time after the pipe has been welded, so that there is the possibility of a large loss of metal before the fault in question can be discovered and rectified.
The purpose of the present invention is to avoid the above-mentioned deficiencies in the production of welded pipes and to produce better pipes than those previously known.
The invention relates to a. Process for the production of welded tubes, in which a metal strip is continuously deformed into a slotted tube and is carried out through an elongated heating chamber to heat its entire cross-section, whereupon the edges of the strip are welded together under pressure.
According to the inventive method, the edges of the metal strip are set behind the heating room for heating to welding temperature of another heat source, while parts of the strip turned away from the edges are acted on with a cooling medium, for the purpose of cooling these parts below the welding temperature so that they can withstand the welding pressure.
The invention also relates to a device for carrying out this procedural rens, which fens an elongated furnace with a heating chamber for heating a Metallstrei on its entire cross-section, means for continuously pushing the strip forward through the furnace, means to th the strip in front of the furnace to a slit To deform tube, and means to weld the edges of the slotted tube behind the furnace under pressure, and is characterized by,
that behind the furnace means for heating the edges of the strip to welding temperature and in the vicinity of the latter 1Vllttel for spraying a cooling medium on parts of the strip facing away from the edges are seen.
In the accompanying drawing, an apparatus for carrying out the method according to the present invention is shown, for example. It shows: Fig. 1 schematically the complete device in longitudinal section; Figs. 2 and 3 are cross sections along the line 2-2 respectively. 3-3 of FIG. 1, FIG. 2 showing the means used to guide the work piece bent into a tube with an open seam, while FIG. 3 shows the device for welding the edges of the work piece together;
Figure 4 is a horizontal section taken on line 4-4 of Figure 3; 5 and 6 show details, namely illustrate them in an end BEZW. Side view of a modified embodiment of the welding device.
In the device shown for the manufacture of welded steel pipes, a cold strip of steel is unwound from a reel 1f) and fed to a welding device 11, in which the beginning of the unwound from the reel strip to avoid an interruption with the end of the previously used IIa .spel can be welded from the wound strip. A conventional type of construction such as that commonly used for electrical welding can be used as the welding device.
In order to preheat the cold strip to a temperature at which it can then be easily bent into a tube with an open seam, a preheating oven 12 of considerable length is provided, which has a relatively small internal cross section.
If, for example, pipes of 1 "and 2" diameter are to be produced, the pre-heating furnace 12 is useful for example. 16 to 17 meters long with a cross-section of 0.093 m2. Depending on the size of the pipes to be produced, these dimensions are to be enlarged accordingly. to shrink.
The cross section of the preheating furnace can be circular or rectangular, or a combination of these two cross-sectional shapes can be considered, in which case a rectangular shape is selected for the lower part of the furnace and a curved cross-sectional shape is given to the roof.
The furnace 12 can be operated with gas or 01; these two types of fuel can also be used at the same time if a gas with only a low calorific value is available.
The burners of the furnace 12 are marked with 13 be and they are net angeord in the lower part of the furnace, near the exit point 14 of the strip. The part 15 of the furnace on the entry side of the strip is heated according to the circulation of the gas, and it is provided with a vent 16 so that the hot gases move in the opposite direction to the direction of advance of the strip. The temperature to be generated in the preheating furnace 12 must be around 800 ° C.
To support the strip 12 some horizontally arranged, freely movable rollers 17 are provided in the furnace. which are preferably made of heat-resistant steel and, if desired, can be cooled, although in general their cooling is not necessary.
In order to be able to bend the strip into a tube with an open seam, some rollers 18 are set up in pairs behind the exit end of the preheating furnace 1.2. These rollers 18 are arranged to be rotatable about vertical axes. Each pair of rollers is inevitably driven by an electric motor or similar device, and it is preferably carried by its own stand, although all rollers can also be accommodated in a common frame if desired.
The distance between the rollers in the different roller pairs decreases with their distance from the exit end of the preheating furnace, so that the strip is initially bent into an open channel shape and finally into a tube with an open seam; whose seam edges are only a few millimeters apart. The size of the rollers depends only on the prescribed diameter of the finished tube and the thickness of the material to be used. If desired, the rollers can be cooled by means of a fan wind or water.
A main furnace 19, the cross section of which corresponds to that of the preheating furnace 12, is provided for heating the tube, which has an open seam.
The furnace 19 is, however, divided into two sections 20 and 21 of different lengths; of which the first section 20 is about 20 m long and takes up the tube after it has passed through the rollers 18, while the second section 21 is about 6 m long and forms the outlet end of the furnace.
In a manner similar to that described with reference to the furnace 12, gas and / or '01 burners 2'2 are provided in the furnace 19, but in this case they are distributed over the entire length of the furnace and at such a distance are arranged from each other that the section 20 is heated to a moderate temperature of about <B> 1100 '</B> C, while the section 21 is heated more strongly at the outlet end of the furnace, that is to about 1300 C,
which is why this part of the furnace is preferably made from garborundum stones.
By ensuring that the highest temperature of the furnace only prevails in a relatively small section of it, the replacement costs are reduced to a considerable extent. In order to save on improvements, the furnace can also be made of heat-resistant metal, and parts of it can also be water-cooled.
The temperatures given above come into consideration when it comes to steel with a welding temperature of around 1450 to 100 ° C. Of course, both the temperatures and the dimensions of the two furnace sections can deviate from the specified values if other metals are used and the speed at which the tubes are manufactured is changed.
To support the work piece in the furnace 19, rollers 23 are provided, similar to how it was described ben with respect to the preheating furnace 12. In this case, however, the rollers 22 are inevitably driven by an electric motor or a similar Vorrich device so that the work piece is safely moved through the furnace in the required manner. In view of the relatively high temperature prevailing in the furnace, it is advisable to make the rollers 23 made of heat-resistant material and to cool them with water.
If desired, the rollers 17 of the preheating furnace 12 can be driven in a corresponding manner in order to have additional means for moving the work forward.
To guide the tube facing an open seam and to prevent its rotation about its longitudinal axis, 19 upper and lower rollers 24 respectively are on adjacent to the outlet section 21 of the furnace. 25 provided. These rollers are rotatably arranged about horizontal axes, the tube being passed between these rollers. The upper roller 24 is at the beginning provided with a flange 26 which protrudes into the open seam and comes into contact with the Kan th of the pipe so that the seam is held perpendicularly above the longitudinal axis of the pipe.
A welding device 27, which is shown on a larger scale in FIGS. 3 and 4, is attached behind the rollers 24 and 25.
The welding device? 7 has two welding rollers 28 which are arranged at a certain distance from one another and which sit loosely rotatable on vertical axes, and a pair of oxygen-acetylene burners 29.
The peripheral edges 30 of the welding rollers 28 are preferably a few millimeters away from each other and the burners 29 are arranged somewhat in front of the vertical plane through the axes of the rollers 28 so that the edges of the tube having an open seam can be heated before the latter between the rollers 28 got.
Each of the burners 29 is so arranged. that he only heats one edge of the work piece, and each has a number of nozzles f31 which extend over part of the work piece and each of which heats the edge only over a short distance of a few millimeters.
As shown in FIGS. 5 and 6, only a single burner 2.9 can be provided, which has two rows of nozzles 31 arranged at a certain distance from one another, each of these rows being able to heat one of the edges of the workpiece.
The number of flame jets that each burner has to generate depends only on the tube size and the speed of the Arbeitsge, up to twenty such jets can be provided. When producing larger tubes, each edge can be heated by two or more burners, in which case each of these burners has to generate the specified number of flame rays.
If desired, an automatically operating device for regulating the gas pressure can be provided on the burners. The welding temperature is expediently influenced exclusively with the aid of this burner, that is to say without changing the temperature generated in the furnace 19 to change it.
In order to cool the work piece during welding, devices 32 with nozzles for generating steam jets are provided between the guide rollers 24, 25 and the welding device 27. These devices 32 direct steam jets to those points of the cross section of the strip bent open to form a tube with an open seam, which are turned away from its heated edges. These steam jets be simultaneously a descaling of the raw res. Instead of steam, or in addition to it, other suitable ones can be used. Cooling and descaling agents, such as water, are fed through the devices 32.
After the welding, the pipe is passed through a pair of 3: 3 leveling rollers, whereby it is brought to a uniform size. It is then ground and polished by means of a polishing wheel 34.
Finally, a sliding saw 35 of conventional design is arranged to cut the pipe into pieces of the desired length; the saw 35 can be driven by an electric motor or other suitable device.
The metal strip forms a large loop 36 between the welding device 11 and the preheating furnace 12 in order to have a supply of strip material to be supplied so that the strip can be continuously advanced through the preheating furnace 12, even during its end with the beginning a strip coming from a new reel 10 is welded together.
Normally the strip is advanced forward at a speed of 20 to 30 meters per minute. The process can, however, be carried out at higher speeds or at speeds of only 5 m per minute, the heating temperatures being set accordingly.
At a temperature of 800 C in the preheating furnace 12 and at the normal feed speed of the strip, the latter is heated over its entire circumference to a temperature of 600 to 800 C, which is sufficient for it can be bent up by the rollers 18 to form an open seam tube.
The tube with an open seam is then continuously moved through the furnace 19 with the aid of the drive rollers 23, the maximum temperatures of the two sections of this furnace being at the above-mentioned maximum temperatures. the normal feed speed of the workpiece is sufficient to cause the latter to be heated over its entire cross-section and to bring the temperature of its edges to such a value that they can then be heated to welding heat with the aid of the torch 29.
It should be expressly mentioned, however, that the furnace temperature for all materials and feed speeds is such that the highest temperature assumed by the material in the furnace is preferably at least 125 C below the welding temperature of the material in question; it is expediently 125 to 150 C below the welding temperature so that any risk of overheating and oxidation of the material is avoided. The lowering of the furnace temperature brings about a noticeable reduction in metal loss.
Finally, the temperature of the steam used to cool the pipe is BEZW. Water considerably below the welding temperature, so that with sufficient supply of steam respectively. Water the pipe with the exception of its edge is cooled significantly below the welding temperature.
Because the tube is cooled with the exception of its edges, the pressure exerted by the welding rollers can be significantly greater than before, because the work piece is able to withstand the welding pressure and its shape due to its temperature, which is significantly below its welding temperature to preserve. If necessary, the welding pressure can be chosen to be so high that it deforms the pipe during welding, in such a way that the edges are pressed firmly against each other, so that the finished pipe at the weld point has a strength that is equal to that of the rest of the Cross section is.
Also, due to the lower temperature of the work piece, the pressure exerted by the calibration rollers can be made much greater than was previously the case, so that a tube of extremely precise dimensions is produced and its outer shape practically over its entire length Length is the same.
This fact is of particular importance in the case where the ends of the tubes are to be provided with a thread, since: Then the work and time required for the production of the thread can be reduced significantly, with the Ge thread being even better.
As a result of the cooling, the edges can be heated to a very high temperature without risking the pipes being endangered or significant oxidation occurring, which further contributes to the risk of an unusable weld being obtained, to diminish.
A device of the type described can be used in conjunction with a work for pulling, calibrating down, grinding, polishing or expanding the pipes so that the dimensions of the pipes produced and also their wall thickness and surface properties can be changed as required. This is possible due to the very fine weld that can be achieved in such a device for producing pipes.
The edges of the strip coming to use are preferably not trimmed, since this could have disadvantageous consequences when welding with an oxygen-acetylene flame, while none are to be feared if trimming does not follow. Siemens-Martin steel or soft Thomas steel can be used to manufacture the pipes; According to the process described, however, pipes made of the most varied of alloys, such as those for increasing strength, heat resistance, acid resistance, etc., can be made.
In certain cases it will be possible to do without a preheating furnace and to bend the pipe with an open seam from a strip that is found in the cold state. The particular costs that arise from the installation of a device for cold bending the pipe, however, up to a certain extent, if not entirely, offsets the savings made by omitting the preheating furnace.
If desired, the oven temperature can be automatically regulated so that it changes with the speed at which the strip is advanced, or this regulation can be effected in any other suitable manner.
All rollers and cylinders, as well as metal parts of the device can be chrome-plated to reduce their wear and tear and rust under the action of the heat and pressure to which they are exposed.
The device described is not only suitable for the production of thinner tubes and those larger diameters than was previously possible, but can also be converted more quickly to the production of a tube of different types than before, because the ver the relatively low temperature to which the strip is heated cannot do much harm to the work piece even in the event that the latter comes to a standstill.