DE2931993A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen herstellen von halb-hartem kupferrohr - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen herstellen von halb-hartem kupferrohrInfo
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Description
CRANE ENFIELD METALS PTY., LIMITED, Castlereagh Road,
Penrith, New South Wales, Australien
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von halb-hartem Kupferrohr
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen. Herstellen von halb-hartem Kupferrohr , sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich also auf die Herstellung von Kupferrohren und insbesondere auf die Herstellung von
Kupferrohren verschiedener Härtegrade. Der Terminus "Kupfer-Rohr" ist so zu verstehen, daß auch Rohre aus
Kupferlegierungen eingeschlossen sind.
Kupferrohre werden im allgemeinen in den folgenden Härte-
85
üro Bremen / Bremen Office:
ostfach / P. O. Box 10 7127
;ldstraße 24, D-2800 Bremen 1
ilephon: (0421) »74044
;lekopierer /Telecopier: Rank Xerox 400
;legr. / Cables: Diagramm Bremen
;lex:244 958bopatd
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Konten / Accounts Bremen: Bremer Bank, Bremen (BLZ 290 80010) 1001449
Deutsche Bank, Bremen (BLZ 290 700 50) 1112002 PSchA Hamburg (BLZ 200 100 20) 1260 83-202
D-8000 München 5
Telephon: (089) 65 23
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graden hergestellt und verkauft: 1. hart gezogen
2 minimale Dehbarkeit 380 N/mm
minimale Härte 90 MV5
Diese Rohre werden im allgemeinen extrudiert und auf die Endgröße ausgezogen und mit dieser Härte verkauft.
2. vollständig getempert
minimale Dehnbarkeit 210 N/mm
maximale Härte 70 MV5
Diese Rohre werden wie oben hergestellt, werden jedoch vollständig in einem konventionellen Glocken- und
Walzengefäßofen anschließend an die letzte Kalt-Zieh-Straße getempert.
3. halb hart
minimale Dehbarkeit 250 N/mm
Härtebereich 80 - 100 MV5
Derartige Rohre werden bis zum vorletzten Zieh-Verfahrensschritt
wie hart gezogene hergestellt. Das Produkt wird anschließend vollständig im einem Glocken- oder Walzengefäßofen
getempert und anschließend durch ein leichtes Ziehen auf endgültige Größe gebracht.
Durch den Gebrauch moderner Metallblöcke großen Durchmessers und kombinierten Zug- und Fertigstell-Straßen ist die Pro-
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duktion von hart gezogenem Rohr bei einem minimalen Arbeitsaufwand am effektivsten. Die Produktion von halb
hartem/ vollständig getempertem oder getempertem, gezogenem Rohr nach diesen oben beschriebenen Verfahren
führt dazu, daß das Produkt vor dem letzten Zieh-Schritt von der üblichen Herstellungsstraße zum Tempern heruntergenommen
werden muß. Aufgrund des großen Durchmessers sowie des Gewichts der Rohrrollen von Blöcken im Durchschnitt
mit 200 kg und 2.400 mm Durchmesser treten für das Tempern nach konventionellen Verfahren schwierige Handhabungsprobleme
auf. Normalerweise ist ein neues Aufwickeln auf kleinere Durchmesser und Paketgrößen notwendig,
um diese Probleme zu vereinfachen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und
ein Temper-Verfahren zu liefern, das in-line mit konventionellen Zieh-Einrichtungen und Ausrüstungen für
die Endbearbeitungen ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
gelöst, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Zuführen gezogenen Kupferrohrs von einer Rolle zu einem
Rohrrollenzwischenspeicher, in dem eine ununterbrochene Rohrlänge in einer oder mehreren Windungen derart gespeichert
ist, daß das Vorderende des Rohrs sehr schnell von dem Zwischenspeicher abgezogen werden kann, während
das letzte Ende des Rohrs stationär bleibt; Festhalten des hinteren Endes des Rohres; Anfügen des vorderen Endes
einer zweiten Rohrrolle an das stationäre Ende der ersten Rohrrolle in dem Zwischenspeicher, während das vordere
Ende dieses Rohrs nach vorne weggeführt wird, und Wiederanfahren des hinteren Endes des ersten Rohres,
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wobei die vorstehenden Schritte ausgeführt worden sind, während das Rohr vom Zwischenspeicher kontinuierlich
aufeinanderfolgend durch einen Induktions-Härte-Ofen, durch Abschreckmittel und durch eine abschließende Zugoder
Aufwickelstraße geführt worden ist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
wird gekennzeichnet durch Rollenhalterungen zum Halten einer ersten und einer zweiten Rolle Kupferrohr; überführungseinrichtungen
zum überführen der Seitenrolle auf die Stelle, die vorher durch die erste, abgewickelte
Rolle eingenommen wurde; erste Abwicke!vorrichtungen zum
Abwickeln und Übertragen der ersten Rohrrolle auf einem Rohr-Zwischenspeicher; zweite Abwicke !vorrichtungen zum
Herausziehen des Rohrs aus dem Rohr-Zwischenspeicher; Führen des Rohrs in einen Induktions-Härteofen, anschließend
zu Abschreckmitteln und danach in eine abschließende Zugoder Wickelstraße, wobei der Rohrzwischenspeicher so
ausgebildet ist, daß das Rohr durch die zweite Abwickelvorrichtung abgezogen werden kann, während die erste
Abwickelvorrichtung steht; und Einrichtungen zum bedarfsweisen Anfahren und Anhalten der ersten Abwickelvorrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann Gesellschaften, die
halb-harte Rohre herstellen, folgende Vorteile anbieten:
1. Einsparungen von Arbeit durch Eliminieren -
der Handhabungs- "und Lagerverfahrensschritte der Rohre,
die generell mit einem diskontinuierlichen Temperverfahren verbunden sind.
2. Erhöhte Ausbeute aufgrund höherer Paketgewichte sowie die Vermeidung von Schädigungen bei der Behandlung von
weichen Rohren.
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3. Erhöhter Ausstoß aufgrund der kontinuierlichen Verfahrensweise,
die durch das Verbinden von Rollenenden ohne Anhalten der Straße möglich geworden sind.
4. Einsparungen an Bodenfläche aufgrund der kleineren Dimensionen der Temper-Ausrüstung.
5. Gleichbleibendes Tempern der Rohre, das durch ständige Temperaturkontrolle ermöglicht wird.
6. Einsparungen an Energie sowie Schutzgas, aufgrund des gegenüber konventionellen öfen verminderten Gebrauchs
von Schutzgas.
7. Gleichzeitiges Anfahren und Abschalten der Produktionseinheit ohne Aufheiz- oder Abkühlperioden.
8. Temperaturänderungen können mit sofortiger Wirkung durchgeführt werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Verwirklichung sind weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung in den Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung erläutert ist, beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht der Rolle für Kupferrohr mit einer Vorrichtung zum Geradeziehen
des Rohrs;
Fig. 2 eine Darstellung des Rohr-Zwischenspeichers;und
Fig. 3 eine Darstellung der Temper-Vorrichtung nit Induktionsheizrollen, einem
Abschrecktank und einer kleinen, diesen vorgeschalteten Zugvorrichtung.
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Eine Rolle von gezogenem Kupferrohr wird direkt vom Block an der vorletzten Zieh-Straße (nicht gezeigt) abgenommen
und auf einer Ablauftrommel oder Trommel A angeordnet. Die Trommel A besteht aus einem Tisch 10,
in den drei Arme 11, drehbar um horizontale Achsen an Drehpunkten in der Nähe des Umfangsbereichs des Tisches
10 einglassen sind. Diese Arme 11 können entweder in der gezeigten Horizontallage festgesetzt werden oder um
eine horizontale Achse in eine Vertikallage geschwenkt werden, wobei sich die unteren Ende der Arme nach unten
bewegen. Die Bewegung wird durch drei Elektromotoren hervorgerufen, von deren einer durch das Bezugszeichen 12
bezeichnet, dargestellt ist, die den jeweiligen Arm durch einen Treibriemenantrieb wie 13 antreiben.
Unterhalb des Tisches 10 ist ein Satz Rollen wie 14 angeordnet, die auf radialen Armen angebracht sind, die sich
von einem Hauptträger 15 aus erstrecken.
Wenn eine Rolle gezogenen Kupferrohrs auf die Trommel A gelegt wird, liegt sie zuerst auf den Armen 11 auf.
Wenn die Arme dann in die Vertikallage gedreht werden, fällt die Rolle auf die Rollen 14 und wird auf einem
tieferen Niveau gestützt. Die Arme 11 sind so angeordnet, daß sie sich weiterdrehen, bis sie sich um 180 gedreht
haben, um derart eine für die Aufnahme einer weiteren Rohrrolle vorbereitete Stellung einzunehmen.
Im normalen Verfahrensablauf liegt eine Rohrrolle auf den Armen 11 und eine zweite Rohrrolle auf den Rollen
unterhalb dieser ersten, wobei das vordere Ende der zweiten Rolle mit dem hinteren Ende der Rohrlänge 16
verbunden ist, das dargestellt ist, wie es durch die
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Vorrichtung B läuft. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die beiden Rollen auf der Rolle A nicht dargestellt.
Am Anfang des Verfahrens wird eine Rohrrolle auf den Arm 11 gestützt und eine zweite Rolle auf den Rollen 14.
Ein Arbeiter nimmt das vordere Ende der zweiten Rolle, reduziert dessen Durchmesser auf ungefähr 150 mm seiner
Länge auf einer Rotationsgesenk-Drückmaschine oder einer Druck-Anspitz-Vorrichtung, woraufhin das vordere Ende
des Rohres in eine Vorrichtung zum Geradeziehen mittels Rollen B geführt wird, die dazu dient, das Rohr geradezuziehen
und durch einen Entfettungstank C zu führen, mit dem eine motorbetriebene Pumpe verbunden ist, um
irgendwelches restliches Öl vom Zieh-Prozeß zu entfernen. Anschließend wird das Rohr in den Zwischenspeicher
D geführt, der als Speichervorrichtung für einige Lagen oder ungefähr 45,72 m (150 ft.) Rohr dient.
Anschließend wird das Rohr in eine kleinere Rollen-Zug vor richtung E geführt, die dazu dient, das Rohr durch
die Induktionsheizrollen F, durch den Wasser-Abschrecktank G und anschließend durch die Zugform einer kombinierten
Zug- und Fertigstell-Straße H zu drücken, die z.B. eine "Lomatic Line", nichtsdestoweniger kann jegliche andere
Produktionsstraße dieses Typs, wie z.B. eine solche, wie sie durch Schumag hergestellt wird, verwendet werden.
Dann stattet der Arbeiter die letzte Zug- und Fertigstellstraße gleichzeitig mit dem Anschalten der Induktionsheizrollen
F und das Rohr wird wie üblich gezogen.
Die Induktionsheizrollen F und der Wasser-Abschrecktank G
sind derart ausgebildet, daß während dem Durchlaufen des
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Rohrs durch die Induktionsheizrollen F mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,016 m/sec (200 ft./min.) die Temperatur
des Rohrs sich auf beispielsweise 475 bis 500°Cf erhöht,
anschließend wird es schockartig zu Umgebungstemperatur im Abschrecktank G abgekühlt, den das Rohr mit der
gleichen Geschwindigkeit durchläuft.
Da eine herkömmliche kombinierte Zug- und Fertigstellstraße eingesetzt wird, ist es nicht notwendig, diese
hier zu beschreiben. Das fertige Rohr wird nach Durchlaufen der Zug- und Fertigstellstraße H in die gewünschten
Längen, üblicherweise etwa 6,096 m (20 ft.) geschnitten. Bevorzugt werden zusätzlich Vorrichtungen
zum Auffinden von Verbindungen im Rohr eingesetzt und um die Rohrlängen, die eine derartige Verbindung enthalten,
herauszuschneiden. Es soll insbesondere darauf hingewiesen
werden, daß das gesamte Verfahren kontinuierlich, "in line" mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird.
Während die erste Rohrrolle gezogen wird, fährt der Arbeiter fort, die nächste Rolle auf dem oberen Bereich
der Rolle A durch Anspitzen oder Reduktion des Durchmessers des vorderen Endes vorzubereiten, so daß dieses
glatt in das letzte Ende des gerade im Ziehen befindlichen Rohrs paßt. Wenn das letzte Ende der Rolle, die gerade
gezogen wird, von der Rolle freikommt, wird die Vorrichtung zum Geradeziehen mittels Rollen B angehalten
und das angespitzte vordere Ende der nächsten Rolle, der sich auf dem Arm 11 der Rolle A befindet, in das
hintere Ende des angehaltenen Rollenendes eingefügt und mechanisch verbunden. Dieses Einsetzen des vorderen
Endes der nächsten Rolle in das letzte, festgehaltene Ende der gerade in der Behandlung befindlichen Rolle kann
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stattfinden, während die Arme 11 gedreht werden, um die Rohrrolle auf die Rollen 14 zu bringen.
Während der Verfahrensschritt stattfindet, wird weiterhin getempert und gezogen, wobei Rohr von dem
Zwischenspeicher D verwendet wird. Der Zwischenspeicher D besitzt eine Tragevorrichtung, die allgemein durch
das Bezugszeichen 17 angedeutet wird. Diese unterstützt eine ringförmige Ablage 18, die um den Großteil
ihres ümfangs bogenförmige Randbleche 19 aufweist, die mit einem Satz von 10 vertikalen Rollen 20 ausgerüstet
sind. Im Zentrum des Zwischenspeichers D befindet sich ein System von sieben Schwingarmen 22, die drehbar mit
einem Satz Vertikalrollen 2 3 verbunden sind und federbelastet radial nach außen gedrückt werden.
Der Zweck des Zwischenspeichers D besteht darin, eine Rohrrolle zu speichern, damit, wenn das hintere Ende
Rohr links von der Vorrichtung zum Geradeziehen mittels Rollen B gehalten wird, das Rohr weiterhin von dem
Speicher mit Hilfe einer Rollenzugvorrichtung E weiterhin
kontinuierlich aus dem Zwischenspeicher abgezogen werden kann. Dieses ist möglich, da, wenn Rohr aus dem
Zwischenlager herausgezogen wird, der Radius der Rohrwicklungen, die in ihm gelagert sind, abnimmt, wodurch
die Rollen 23 und die ihnen zugeordneten Arme nach innen schwingen. Die Speicherkapazität des Zwischenspeichers
ist derart ausgelegt, daß genügend Rohr vorhanden ist, um herausgezogen zu werden, während das letzte Ende des
Rohrs 16 fesgehalten wird, um es zu erlauben, daß die nächste Rolle an dieses letzte Ende des Rohres angeschlossen
wird, woraufhin dann die Vorrichtung zum Geradeziehen mittels Rollen B wieder gestartet wird. Um den Zwischenspeicher
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wieder aufzufüllen ist eine Lage-Detektionsvorrichtung
24 mit einer der vertikalen Rollen 2 3 verbunden und elektrisch mit der Vorrichtung zum Geradeziehen mittels
Rolle B verbunden, so daß,nachdem die Rollen 23die innerste Lage erreicht haben, die Vorrichtung zu Geradeziehen
mittels Rollen B dazu veranlaßt wird, so lange mit einer größeren als der üblichen Geschwindigkeit
zu laufen, bis das Rohrlager in dem Zwischenspeicher aufgefüllt worden ist. Dieses ist möglich, da die
Geschwindigkeit, mit der das Rohr in den Zwischenspeicher unter diesen Bedingungen eingebracht wird, die Geschwindigkeit
übertrifft, mit der es durch die Rollen-Zugvorrichtung E herausgezogen wird..
Nach Vollendung des Verbindes des vorderen Endes der neuen Rolle mit dem festgehaltenen Ende der Rolle im
Zwischenspeicher, das ungefähr 10 Sekunden braucht, wird die Vorrichtung zum Geradeziehen mittels Rollen B mit
einer Geschwindigkeit oberhalb der der Produktionsstraße, wie oben beschrieben, gestartet und füllt schnell den
Zwischenspeicher wieder auf, woraufhin sie wieder zur normalen Geschwindigkeit der Produktionsstraße von
1,016 m/sec zurückkehrt, bis diese Rolle wieder zuende ist, woraufhin der oben beschriebene Vorgang wiederholt
wird. Die mechanische Verbindung dient nur als Kupplung und wird anschließend herausgeschnitten und automatisch
mit Hilfe einer Wirbelstromdetektionsvorrichtung, die an der kombinierten Zug- und Fertigstellungsstraße angebracht
ist, verworfen.
Um sicherzustellen, daß keine Oxidation/weder innerlich
noch äußerlich stattfindet, kann eine Schutzgasatmosphäre
in der Temper-Station eingesetzt werden.
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Es ist jedoch auch möglich, das Produkt ohne Verwendung eines derartige Schutzes herzustellen. Bei Entwurf der
Ausrüstung ist es notwendig, sicherzustellen, daß das Rohr hoher Temperatur weder großem Zug oder Kompression
ausgesetzt wird und die Planung des Akkumulators oder des Zwischenspeichers D ist derart, daß dieses verhindert
wird.
Die maximale Energie für Induktionsöfen ist 4OO KWatt (400 KVA), nichtsdestoweniger wird für normalen Betrieb
mit Rohren bis zu 22 mm Außendurchmesser nur etwa 75% dieses Bedarfs benötigt. Nichtsdestoweniger kann die
eingesetzte Energie natürlich anderen Geschwindigkeiten und Rohrgrößen gegebenenfalls angepaßt werden.
Nach dem anfänglichen Einlegen kann die Produktionsstraße kontinuierlich arbeiten, wodurch erhebliche
Produktionsvorteile gegenüber dem konventionellen Verfahren mit einer kombinierten Zug- und Zuschneidestraße
erreicht werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung sowie in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale
und Vorteile der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Erfindung in ihren
verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Akte: C
-AS*
BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF RSFERSNCE NUMERALS)
1 | Tisch | 1 |
2 | Arm | ? |
5 | Elektromotor | 5 |
4 | Treibriemenantrieb | 4 |
5 | Rolle | 5 |
6 | Hauptträger | 6 |
7 | KuDferrohr | 7 |
8 | Tragevorrichtung | 8 |
9 | ringförmige Ablage | 9 |
10 | bogenförmige Randbleche | 10 |
11 | vertikale Randrollen an 19 | 11 |
12 | radiale, horizontale Rollen | 12 |
15 | Schwinqarme | 15 |
14 | vertikale, horizontale Rollen | 14 |
15 | La qe de tek t i ons vo r r i ch tun q | 15 |
16 | motoraetriebäne .Pumpe | 16 |
17 | 17 | |
18 | 18 | |
19 | 19 | |
20 | 20 | |
21 | 21 | |
22 | 22 | |
2? | 25 | |
24 | 24 | |
25 | 25 | |
26 | ||
27 | 27 | |
28 | 28 | |
29 | 29 | |
30 | 50 | |
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A = Rolle für Kupferrohr B = Vorrichtung zum Geradeziehen mittels Rollen
C = Entfettungs-Tank D = Zwischenspeicher E = kleinere Rollen-Zugvorrichtung F = Induktionsrollen
G = Abschrecktank
H = kombinierte Zug- und Fertigstellungsstraße
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Claims (6)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von halbhartem Kupferrohr , gekennzeichnet durch folgende
Schritte: Zuführen gezogenen Kupferrohrs von einer Rolle zu einem Rohrrollenzwischenspeicher, in dem eine ununterbrochene
Rohrlänge in einer oder mehreren Windungen derart gespeichert ist, daß das Vorderende des Rohrs
sehr schnell von dem Zwischenspeicher abgezogen werden kann, während das letzte Ende des Rohrs stationär bleibt;
Festhalten des hinteren Endes des Rohres; Anfügen des vorderen Endes einer zweiten Rohrrolle an das stationäre
Ende der ersten Rohrrolle in dem Zwischenspeicher, während das vordere Ende dieses Rohrs nach vorne weggeführt
wird; und Wiederanfahren des hinteren Endes des ersten Rohres, wobei die vorstehenden Schritte ausgeführt
worden sind, während das Rohr vom Zwischenspeicher kontinuierlich aufeinanderfolgend durch einen Induktions-Härte-Ofen,
durch Abschreckmittel und durch eine abschließende Zug- oder Aufwickelstraße geführt worden
ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr durch den Induktions-Härte-Ofen mit einer
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Geschwindigkeit von etwa 1,016 m/sec geführt wurde,
während die Temperatur des Rohrs in dem Härteofen auf etwa 475 bis 500 C erhöht und es anschließend sehr
schnell in einem Abschreckmittel auf Umgebungstemperatur
abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der zweiten Rolle mit einer größeren
Geschwindigkeit als die, mit der das Rohr vom Zwischenspeicher weitergeführt wird, wieder aufgenommen wird
und daß diese größere Geschwindigkeit so lange aufrechterhalten wird, bis der Speicher wieder aufgefüllt ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rollenhalterungen
(15, 17) zum Halten einer ersten und einer zweiten Rolle Kupferrohr; Uberführungseinrichtungen zum Überführen
der Seitenrolle auf die Stelle, die vorher durch die erste, abgewickelte Rolle eingenommen wurde; erste
Abwickelvorrichtungen zum Abwickeln und Übertragen der ersten Rohrrolle auf einen Rohr-Zwischenspeieher
(D); zweite Abwiekelvorrichtungen zum Herausziehen des
Rohrs aus dem Rohr-Zwischenspeicher (D); Führen des Rohrs in einen Induktions-Härteofen (F), anschließend zu
Abschreckmitteln (G) und danach in eine abschließende
Zug- oder Wickelstraße (H), wobei der Rohrzwischenspeicher so ausgebildet ist, daß das Rohr durch die zweite Abwickelvorrichtung
abgezogen werden kann, während die erste Abwickelvorrichtung steht; und Einrichtungen zum
bedarfsweisen Anfahren und Anhalten der ersten Abwickelvorri
chtung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Steuern der Abwickelgeschwindigkeiti
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mit der die erste Abwickelvorrichtung die erste Rohrrolle abwickelt, einschließt, durch die die Geschwindigkeit
zum Wiederaufwickeln des Rohr-Zwischenspeichers erhöht wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrrollen-Zwischenspeicher (D) eine
Vielzahl von sich radial erstreckenden horizontalen Rollen (21) aufweist, die zum Halten einer Rohrrolle
zwischen ihnen angeordnet sind; daß eine Vielzahl von sich vertikal erstreckenden Rollen (23) jeweils auf
Einrichtungen zum Nach-Außen-Drücken dieser vertikalen Rollen gegen die Rohrrolle angebracht sind, wodurch es
ihnen möglich ist, sich so weit nach innen zu bewegen, wie der Durchmesser des Rohrs (16) durch das schnellere
Herausziehen des Rohrs aus dem Speicher als das Transpor tieren in den Speicher, verringert wird.
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