DE1107175B - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen durch zwei Kaltbearbeitungsvorgaenge verfestigter Nahtrohre - Google Patents

Description

Es ist bekannt, durch Aufweiten von Rohren deren Festigkeitseigenschaften zu verbessern, insbesondere deren Streckgrenze zu erhöhen. Bei bisher dazu angewendeten Verfahren werden Rohre begrenzter Länge Stück für Stück in einem von der eigentlichen Rohrherstellung getrennten Arbeitsgang aufgeweitet. Eine Verfestigung von Rohren durch Aufweiten in kontinuierlicher Arbeitsweise ist dabei nicht möglich. Außerdem sind in Aufbau und Unterhaltung verhältnismäßig aufwendige hydraulische oder mechanische Aufweiteinrichtungen erforderlich, die getrennt von den Rohrherstellungsanlagen aufgestellt sind. Beim hydraulischen Aufweiten wird das Rohr durch Wasserdruck aufgeweitet, der auf die innere Wandfläche des Rohres wirkt. Bei diesem hydraulischen Verfahren ist es schwierig, das Rohr über seine ganze Länge gleichmäßig aufzuweiten. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, nach Rundheit, Durchmesser und Geradlinigkeit exakte Rohrformen zu erhalten. Es besteht zudem stets die Gefahr, daß Ventile im hydraulischen Drucksystem Störungen verursachen, zumal zur Erzeugung untereinander gleicher Rohre ein stets gleicher Wasserdruck aufgebracht und während jedes Aufweitvorganges aufrechterhalten werden muß. Schließlich ist es beim hydraulischen Aufweiten von Rohren, die nicht mit der Standardlänge übereinstimmen, schwierig, die Rohrenden abzudichten; eine Arbeit, die mindestens mit beträchtlichen Zeitverlusten verbunden ist.

Die Verwendung besonderer mechanischer Aufweitoder Aufdorneinrichtungen ist hinsichtlich der Herstellung von geraden und genauen Rohren problematisch. Die Schwierigkeit, das Rohr festzuhalten, während der Dorn hindurchgezogen oder -gestoßen wird, ist offensichtlich; es muß sehr sorgfältig gearbeitet werden, um das Krummwerden der Rohre zu vermeiden. Beim Aufweiten deformierte Rohre nachträglich zu richten, ist besonders schwierig, zumal keine marktgängige Maschine bekannt ist, mit der Rohre über ihre ganze Länge gerichtet werden können. Dies gelingt insbesondere nicht an den Rohrenden, wo die Rohre auf eine Länge von zwei, drei oder mehr Durchmessern gehalten werden müssen. Das Richten von einzelnen aufgeweiteten Rohren wird weiter dadurch kompliziert, daß die Rohre beim Aufweiten keineswegs immer in gleicher bestimmter Weise gekrümmt werden. Außerdem kann bei den meisten bekannten Rohrherstellungsverfahren, bei denen das mechanische Aufweiten getrennt erfolgt, das Richten erst am Schluß durchgeführt werden, was besonders teuer und unbefriedigend ist.

Es sind weiter Vorrichtungen zum Herstellen von

zum kontinuierlichen Herstellen

durch zwei Kaltbearbeitungsvorgänge

verfestigter Nahtrohre

Anmelder:

Alberta Phoenix Tube & Pipe Limited,
Edmonton, Alberta (Kanada)

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf 10, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität:
Kanada vom 8. Mai 1958

Ernest William Gommel jun., Edmonton, Alberta

(Kanada),
ist als Erfinder genannt worden

Längsnahtrohren bekannt, bei welchen das aus der Schweißanlage austretende Rohr mittels einer am Rohrende angreifenden Zieheinrichtung über einen Dorn gezogen wird, um es zu richten und zu kalibrieren. Diese Vorrichtungen haben sich aber nicht bewährt, da die Zieheinrichtung jeweils nach Abtrennen der gewünschten Rohrlänge an dem neuen Rohrende befestigt werden muß und infolgedessen ein kontinuierliches Arbeiten nicht möglich ist.

Ferner ist es bekannt, einen in einer Strangpresse hergestellten Rohrstrang über einen die Matrize durchsetzenden kegeligen Dorn aufzuweiten.

Weiterhin hat man schon Rohre nach dem KaItpilgern oder Hohlziehen über einen Dorn aufgeweitet, um die beim Pilgern bzw. Ziehen auftretenden unerwünschten Oberflächen- bzw. Gefügeveränderungen teilweise wieder aufzuheben.

In kontinuierlich arbeitenden Rohrschweißstraßen wird bisher der Rohrstrang nach dem Schweißen im allgemeinen in einem Walzwerk reduziert. Auf diese Weise kaltverfestigte Rohre weisen also einen kleineren Durchmesser auf als das geschweißte Rohr. Das gleiche ist auch der Fall bei einer gleichfalls bekannten Vorrichtung, bei der am geschweißten Rohr in einer dem Reduzierwalzwerk vorgeschalteten Arbeitsstation der Querschnitt spanlos dadurch ver-

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ändert wird, daß die innere Schweißraupe mit Hilfe den, nahtgeschweißten Rohres abgestimmt ist. Das

von gegen einen als Amboß dienenden Dorn von von der Rolle abgespulte Band wird den Biege-,

außen auf das Rohr wirkenden Hämmern flach- Schweiß- und Verformungsstrecken zugeführt, die in

geklopft wird. Fig. 1 zu erkennen sind. Zur Bildung des Schlitz-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus 5 rohrs 11 wird der abgespulte Stahlstreifen in bekanneinem geschweißten Rohrstrang mit gegebenem ter Weise zwischen geeignet ausgebildeten Rollen Durchmesser kontinuierlich mit dessen Herstellung oder Walzen 12 hindurchgeführt, die in ihren richtigen kaltverfestigte Rohre eines anderen, und zwar auch Lagen zueinander in einem (nicht gezeichneten) Gegrößeren Durchmessers herzustellen. rüst gelagert sind. Von den formgebenden Rollen 12

Zu diesem Zweck geht sie von dem mit Hilfe der io wird das Schlitzrohr 11 kontinuierlich der Schweiß-

zuletzt erwähnten Vorrichtung durchführbaren Ver- vorrichtung 13 zugeführt, in der die Ränder des

fahren aus, setzt jedoch an die Stelle des Flach- Spalts — z. B. im elektrischen Widerstandsschweiß-

hämmerns der inneren Schweißraupe das Aufweiten verfahren — miteinander verschweißt werden. Die

des Rohrs über einen ortsfesten Dorn. Widerstandsschweißmaschine ist an sich bekannt und

Demgemäß ist Gegenstand der Erfindung ein Ver- 15 deshalb nicht im einzelnen dargestellt,

fahren zum kontinuierlichen Herstellen von durch Fig. 1 zeigt weiter eine Aufweiteinrichtung mit

zwei Kaltbearbeitungsvorgänge verfestigten, maß- einem Dorn 16, der über die Dornstange 14 von einer

genauen Nahtrohren, bei dem der aus Band gefaltete ortsfesten Befestigungseinrichtung 15 in seiner Lage

und anschließend geschweißte Rohrstrang ein dem gehalten wird. Der Dorn 16 hat einen in Ziehrichtung

Rohrschweißwerk nachgeschaltetes Reduzierwalzwerk 20 zunehmenden Durchmesser und weist eine Längsnut

und unter dessen Zugausübung eine vor diesem an- 17 für die Schweißnaht auf, wie aus Fig. 3 zu ersehen

geordnete Arbeitsstation durchläuft, die seinen Quer- ist. Der Reduzier- und Kalibrierteil, durch den das

schnitt vor dem Reduzieren spanlos umformt, die Rohr 11 nach dem Verlassen des Aufweitkopfes 16

sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der hindurchläuft, ist in Fig. 1 im ganzen mit S bezeichnet.

Rohrstrang unter Aufweiten über einen dem Redu- 25 Über den Aufweitdorn 16 wird das Rohr 11 zunächst

zierwalzwerk vorgeordneten ortsfesten Dorn gezogen nur durch die Rollen 12 des Biegeteils gedrückt,

wird. Während des kontinuierlichen Ablaufs des Verfahrens

Dieses Verfahren bietet gegenüber den bekannten übernehmen sowohl die Biegerollen 12 als auch der Verfahren, bei denen der geschweißte Rohrstrang Kalibrierteil S die Vorschubarbeit, so daß während nach dem Reduzieren stets einen kleineren Durch- 30 des größten Teils des Arbeitsablaufs ein gleichförmesser aufweist, den Vorteil, daß infolge des Auf- miges und weiches Arbeiten gewährleistet ist. Die weitens auch solche durch Reduzieren kaltverfestigte Aufweiteinrichtung kann an beliebiger Stelle zwischen Rohre hergestellt werden können, die einen größeren Schweiß- und Kalibriereinrichtung angebracht sein, Durchmesser haben als das aus dem Schweißwerk die günstigste Lage ist jedoch nahe vor dem Kaliausgetretene Rohr. Außerdem sind infolge der ₃₅ brierteil S. Zwischen Schweiß- und Aufweitungszweifachen Querschnittveränderungen, vor allem vorrichtung ist ein von außen gegen die Schweißnaht aber infolge des mit dem Aufweiten verbundenen anstellbares Abgrat- oder Ausputzwerkzeug angeord-Reckens des Werkstoffs, die Festigkeitseigenschaften net, das in Fig. 1 im ganzen mit T bezeichnet ist und des fertigen Rohres wesentlich besser als bei Rohren den äußeren Schweißwulst entfernt. Der innere mit nur durch Reduzieren veränderter Weite. ₄₀ Schweißwulst kann durch ein Werkzeug 18 ein-

Im Gegensatz zu den üblichen Verfahren zum Her- geschnitten oder durchgetrennt werden, das schemastellen aufgeweiteter Rohre mittels gesonderter tisch in Fig. 1 dargestellt ist, so daß, wenn das mit hydraulischer oder mechanischer Aufweitvorrichtun- der Dornstange 14 verbundene Schneidwerkzeug 19 gen können mit dem den Gegenstand der Erfindung den Wulst abnimmt, dieser in kleine Stücke zerbricht, bildenden Verfahren Rohre unbegrenzter Länge her- ₄₅ Die innere Schweißnaht kann entweder vor oder nach gestellt werden; die Erfindung schafft ihnen gegenüber dem Aufweiten nachbearbeitet werden. Wenn dies also eine kontinuierliche und damit schnellere Arbeits- — wie in Fig. 1 dargestellt — vor dem Aufweiten geweise, schieht, müssen abgetrennte Werkstoffteile vom

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung Aufweitkopf zurückgehalten werden, um Beschädi-

des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeich- 50 gungen der inneren Wandfiäche des Rohrs 11 beim

nung beispielsweise veranschaulicht und sei nach- Aufweiten zu vermeiden. Dies kann mit HiKe einer

folgend im einzelnen erläutert, es zeigt Anzahl von Abstreifern 20 erreicht werden, die ge-

Fig. 1 schematisch in Seitenansicht den Gesamt- lenkig an der Dornstange 14 befestigt sind und von

aufbau einer Einrichtung, die zur Verwirklichung der dieser herabhängen. Fig. 4 zeigt vergrößert einen

Erfindung geeignet ist, 55 Abstreifer 20, dessen Platte 22 über ein Gelenk 21

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Seitenansicht des mit der Dornstange 14 verbunden ist. Der untere

Kopfes der Aufweiteinrichtung, Rand der Platte ist der Krümmung der inneren Rohr-

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der wand angepaßt. Ein Gegengewicht 23, das auch inner -

Fig. 2 durch den Kopf der Aufweiteinrichtung und halb der Platte 22 liegen kann, wirkt den auf den

Fig. 4 in perspektivischer Ansicht einen gelenkig 60 Abstreifer wirkenden Schubkräften entgegen. Die zu

an der Dornstange aufgehängten Abstreifer, der zu- mehreren hintereinander angeordneten Abstreifer

sammen mit der Aufweiteinrichtung verwendet wer- halten die gröberen, abgetrennten Werkstoffteile zu-

den kann. rück. Haben sich vor einem Abstreifer so viel Späne

Das für die Herstellung der Rohre verwendete angesammelt, daß er um sein Gelenk 21 geschwenkt

Rohmaterial wird nachstehend mit Rohrstreifen be- 65 wird, läßt er einen Teil dieser Späne durch, der dann

zeichnet. Es wird der Einrichtung in Form von zu vom nächsten Abstreifer aufgenommen wird,

einer Rolle aufgewickeltem Stahlband zugeführt, An Stelle ausschwenkbarer Abstreifer oder neben

dessen Breite auf dem Durchmesser des herzustellen- ihnen können auch starr mit der Dornstange ver-

bundene Abstreifstangen 25 Verwendung finden, die mit ihrem Außenumfang die Innenwand des Rohres 11 berühren. Derartige Scheiben können auch aus Filz, Gummi oder einem anderen Werkstoff bestehen.

In den noch nicht aufgeweiteten Rohrteil kann durch eine Leitung 27 ein kräftiger Strom eines gasförmigen oder flüssigen Spülmittels eingeleitet werden, das alle feinen Teilchen, die von den Abstreifern nicht zurückgehalten werden, vom Kopf des Domes rückwärts nach außen spült. Eine Absaugpumpe 29 saugt das Spülmittel aus dem Rohr 11 ab und unterstützt die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Strömung innerhalb des Rohres 11.

Hinter der Schweiß- und Abgratvorrichtung durchläuft das Rohr eine Kühlstrecke C, die so bemessen ist, daß die Schweißnaht sich, ohne abgeschreckt zu werden, abkühlen kann; anschließend wird dann dem Rohr die restliche Wärme durch Kühlwasser entzogen.

Über dem Aufweitdorn 16 wird das Rohr auf diese vorbestimmte Abmessung aufgeweitet. Einzelheiten des Aufweitdorns 16 sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Längsnut 17 ermöglicht den freien Durchgang der Schweißnaht. Die Mutter 24 hält den Aufweitdorn 16 in seiner Lage auf der Dornstange 14 fest. Der Aufweitdorn 16 besteht aus dem das Aufweitmaß bestimmenden Teil 26 und dem Auflaufteil 31.

Der Teil 26 des Aufweitdorns 16 ist mit einer rings um seinen Umfang verlaufenden Nut 30 versehen, die in die Längsnut 17 mündet oder — wie gezeichnet — nahe vor dieser endet. In die Ringnut 30 mündet eine radiale Bohrung, die mit einer Längsbohrung in der Dornstange 14 verbunden ist. Diese Längsbohrung kann sich durch die gesamte Länge der Dornstange 14 erstrecken oder an eine neben der Dornstange von außen in das Rohr 11 eingeführte Leitung 28 angeschlossen sein. Der sich von der Leitung 28 bis zur Ringnut 30 erstreckende Kanal dient in erster Linie zum Einführen von Schmiermittel zwischen Aufweitdorn 16 und Rohr 11, kann — vornehmlich in zeitliehen Abständen — aber auch zum Einleiten eines Spülmittels in das Rohr 11 dienen, um in diesem angesammelte Späne zu entfernen. Selbstverständlich kann die Leitung 28 auch bis zum Aufweitdorn 16 neben der Dornstange 14 verlaufen. Dies würde jedoch die Gefahr einer Beschädigung der Leitung 28 unnötig vergrößern. Dem Aufweitdorn 16 nachgeordnet ist der Reduzier- und Kalibrierteil S; dieser verleiht dem aufgeweiteten Rohr genaue Rundheit und Geradlinigkeit sowie seine endgültigen Abmessungen. Der Teil5 enthält in üblicher Weise vier angetriebene Rollen- oder Walzenpaare und vier Paar Leerlaufwalzen, die ebenso wie die angetriebenen Walzen um die Rohrachse gegeneinander versetzt angeordnet sind. Im Kalibrierteil S entsteht ein Rohr, dessen Abmessungen zwischen denjenigen liegen, die das Rohr unmittelbar nach dem Schweißen und nach dem Aufweiten hat. Durch die doppelte Querschnittverformung am kalten Rohr hat es erhöhte Festigkeit erhalten.

Der Kalibrierteil S kann jedoch auch nur zum Runden und Richten des Rohres verwendet werden.

In diesem Fall wird der Rohrdurchmesser nicht unter das Aufweitmaß verringert, und die Walzen dienen dazu, das Rohr über den Aufweitdorn zu ziehen.

Selbstverständlich wird das Rohr nach dem Verlassen des Kalibrierteils weiteren, üblichen Behandlungen ausgesetzt, die jedoch nicht Gegenstand der Erfindung sind. Beispielsweise kann das Rohr mit einer fliegenden Säge auf Längen geschnitten und zum Prüfen, Wiegen und Messen weiterbewegt werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen durch zwei Kaltbearbeitungsvorgänge verfestigter, maßgenauer Nahtrohre, bei dem der aus Band gefaltete und anschließend geschweißte Rohrstrang ein dem Rohrschweißwerk nachgeschaltetes Reduzierwalzwerk und unter dessen Zugausübung eine vor diesem angeordnete Arbeitsstation durchläuft, die seinen Querschnitt vor dem Reduzieren spanlos umformt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstrang (11) unter Aufweiten über einen dem Reduzierwalzwerk vorgeordneten ortsfesten Dorn (31, 26) gezogen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Rohrschweißwerk, einer diesem nachgeordneten spanlosen Umformungsstation und einem dahinter angeordneten Reduzierwalzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rohrschweißwerk (12, 13) und Reduzierwalzwerk (S) ein ortsfester Aufweitdorn (31, 26) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die an ihrem freien Ende den Aufweitdorn (31, 26) tragende sowie im Bereich des noch nicht fertiggefalteten Bandes befestigte (15) Dornstange (14) durch das Rohrschweißwerk (12, 13) hindurch bis vor das Reduzierwalzwerk (S) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstange (14) und der Aufweitdorn (31, 26) einen Schmiermittelkanal (28) aufweisen, der vor dem größten Querschnitt des Aufweitdorns (26) in dessen Umfangsfläche einmündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dornstange (14) zwischen der Schweißstation (13) und dem Aufweitdorn (31, 26) bekannte Mittel (19, 20, 25) zum Beseitigen des inneren Schweißgrats und zum Zurückhalten der abgetrennten Werkstoffteile von der Aufweitestelle befestigt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 9Al 695, 870 235, 896, 835 590, 699 184;

deutsche Patentanmeldung P 48375 Ib/7b (bekanntgemacht am 7. 9. 1950);

schweizerische Patentschriften Nr. 277 391,
743;

britische Patentschrift Nr. 632 627;

USA.-Patentschrift Nr. 2 712 249.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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