DE1758839C2 - Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Rohren o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Rohren od. dgl., bei der dem Induktor eine Abschreckvorrichtung nachgeschaltet ist und das im wesentlichen lotrecht transportierte Rohr an seinem oberen Ende von einer Hängevorrichtung gehalten und an seinem unteren Ende von einer Stützvorrichtung getragen ist.

Induktive Rohrhärtungsanlagen sind in mannigfacher Ausführung bekannt; ein besonders Problem stellt dabei immer die Abschreckung des erhitzten Rohres, vor allem bei w aagerechtem Vorschub, dar, da es hier leicht zu ungleichmäßigen Verteilungen des Abschreckmediums kommt und die Abschreckflüssigkeit unter Umständen in den Induktor eindringt. Gleichmäßigere Verhältnisse würden sich bei einem senkrechten Vorschub des Rohres ergeben. Bei gro-

g_en Rohren (über 10m Länge und über 10 t Gewicht) tritt jedoch ein besonderes Transportproblem •uf Wird nämlich das von einer Hängevorrichtung Betragene Rohr in den Induktor abgesenkt, so muß fjji weiteren Verlauf der Erwärmung das Gewicht des bereits abgeschreckten Rohiteils von der gerade erwärmten Rohrzone getragen werden. Da der Stahl bei der zur Härtung notwendigen Temperatur normalerweise keine ausreichende mechanische Festigkeit mehr besitzt, wird das Rohr plastisch deformiert.

Ferner ist bereits eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Rohren bekannt, die einen Induktor und eine diesem Induktor nachgeschaltete Abschreckvorrichtung sowie Mittel zum lotrechten Transport der Rohre aufweist. Hierbei wird das zu härtende Rohr zwischen zwei Einspannvorrichtungen eingespannt, die zwischen Traversen befestigt sind. Zusätzlich sind noch besondere Führungsmittel vorgesehen, die ein Durchbiegen des Rohres bei der Erwärmung verhindern (vgl. USA.-Patentschrift

23 82 826).

Weiterhin ist eine Erhitzungsvorrichtung für Rohre bekannt, bei der das senkrecht stehende Rohr an einer verfahrbaren Aufhängung hängt. Während der Aufheizung ist das Rohr auf einem Dorn abgesetzt und wird mittels dieses Domes in Rotation versetzt (vgl. deutsche Patentschrift 8 64 402).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich die induktiv erhitzten Rohre gleichmäßig abkühlen lassen ohne daß es zum Eindringen von Feuchtigkeit in den Induktor kommt, bei der jedoch auch eine mechanische Oberbeanspruchung der erwärmten Rohrzone vermieden wird. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Hängevorrichtung und Stützvorrichtung nut einem gesonderten Antrieb versehen sind, daß der Sollwert für den Antrieb der Hängevorrichtung abhängig vom Vorschub des Rohres selbsttätig verminderbar und der Sollwert für den Antrieb der Stützvorrichtung selbsttätig erhöhbar ist, derart, daß die Summe aus Zugkraft und Stützkraft bei entlasteter Glühzone konstant bleibt, und daß über dem im Rohrinneren liegenden Teil der Abschreckvorrichtung zusätzliche scheiben- oder ringförmige Abweisbleche angeordnet sind.

Hierbei wird die Hängevorrichtung vorteilhafterweise so ausgebildet sein, daß sie sich selbsttätig vor der Einfahrt des oberen Rohrendes in den Induktor löst, während dagegen die Stützvorrichtung erst zweckmäßigerweise nach dem Austritt des unteren Rohrendes aus dem Induktor das Rohr unterstützt.

Auf diese Weise läßt sich eine Erwärmungsvorrichtung schaffen, bei der jederzeit dafür gesorgt ist, daß die Glühzone mechanisch nicht überbeansprucht wird, jedoch auch gleichzeitig die Aufgabe gelöst ist, unerwünschtes Eindringen von Feuchtigkeit in den Induktor zu verhindern.

Zusätzlich zur Führung durch Hänge- und Stützvorrichtung kann es auch noch vorteilhaft sein, wenn das Rohr vor und hinter dem Induktor durch federnd gelagerte Stützrollen geführt wird, da hierdurch mit Sicherheit ein Verbiegen und Verziehen des Rohres ausgeschlossen wird. ⁶S

Der zur Erwärmung dienende Induktor kann mit konstanter Spannung oder mit konstantem Strom betrieben werden; bei Betrieb mit konstanter Spannung

müssen die Rohrenden mit Kupferringen vor Überhitzung geschützt werden.

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten eines senkrecht geführten Stahlrohres,

Fig. 2 eine Abänderung der Vorrichtung nach F i g. 1 für kontinuierlichen Betrieb und

F i g. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 2.

Das von einer zangenartigen Hängevorrichtung 1 gehaltene Stahlrohr 2 ruht auf einem als Stützvorrichtung dienenden Stützkorb 9 und wird in Richtung des Pfeiles 11 durch, einen Induktor 3 transportiert. Seitlich wird das Rohr durch federnd gelagerte Stützrollen 7 und 8 geführt. Der auf dem Boden 14 angeordnete Induktor 3 besteht — von innen nach außen gesehen — aus Führungstrichter 6 a für das Rohr 2 sowie einer Ausmauerung 6. Daran schließt sich -— wie nicht näher dargestellt — ein hochtemperaturempfindlicher Filz mit geringer Wärmeleitfähigkeit und eine Schicht aus Siliziumtetrafluorid als Feuchtschutz an. Die Wicklung 5 des Induktors 3 ist mit der gleichen Masse überzogen, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen.

Der Induktor 3 kann, wie dargestellt, von einem Eisenrückschluß 4 umgeben sein.

Unterhalb des Bodens 14 ist eine äußere, das Rohr 1 umgebende Abschreckbrause 15 angeordnet; ferner in etwa gleicher Höhe eine innere ringförmige Abschreckbrause 16, der das Abschreckwasser durch eine Zuleitung 17 zugeführt wird.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit in den Induktor 3 zu verhindern, sind über der inneren Abschreckbrause 16 zwei Abweisbleche (Scheiben oder Ringe) 21 und 22 vorgesehen, die das Schwallwasser abweisen. Zwischen den Abweisblechen 21 und 22 wird Wasser und Dampf durch eine konzentrisch in der Zuleitung 17 angeordnete Absaugleitung 18 abgesaugt.

Das sich über der äußeren Abschreckbrause 15 und unterhalb des äußeren Abweisbleches 20 bildende Dampf-Wasser-Gemisch wird durch eine Leitung 19 abgesaugt.

Damit kein Stau des Abschreckwassers an der Wand des Rohres 2 auftritt, sind die Düsen in den Abschreckbrausen 15 und 16 schräg nach unten gerichtet; dabei können die unteren Düsen einen geringeren Winkel gegen die Horizontale als die oberen einnehmen. Um einen besseren Wasserabfluß zu erhalten, können die Düsen in der Abschreckbrause 16 zusätzlich in der Radialebene schräg zur Rohrwandung gerichtet sein, so daß ein schraubenförmiger Abfluß des Wassers zustande kommt.

Der Induktor 3 kann mit konstantem Spulenstrom — wegen der gleichmäßigen Erwärmung der Rohrenden — oder mit konstanter Spulenspannung betrieben werden. In einem solchen Fall müssen die Enden des Rohres 2 durch feldverdrängende Kupferringe 52 und 53 vor Überhitzung geschützt werden. Der obere Kupferring 53 kann dabei an der Hängevorrichtung 1 befestigt sein.

Wie schematisch gezeigt, hängt der in der Art eines Förderkorbes bewegbare Stützkorb 9 an einem Seil oder einer Kette 10, die über ein von einem Motor angetriebenes Rad zu einem Gegengewicht 12 läuft. Bevor die Arbeitsweise der Vorrichtung näher be-

schrieben wird, seien noch einige Zahlenangaben zur Verdeutlichung der hier anstehenden Probleme gemacht.

Bei einer Vorrichtung, wie sie z. B. in F i g. 1 dargestellt ist, wird z. B. gefordert, daß Rohre von 12 m Länge und 141 Gewicht bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 40 mm/sec induktiv gehärtet werden. Hierzu ist eine Anschlußleistung des Induktors 3 von 10 MW bei 50 Hz erforderlich. Die innere und die äußere Abschreckbrause benötigen jeweils 200 m³ Wasser/h. Die Höhe der Halle über dem Boden 14 beträgt etwa 17 m, die Tiefe des darunterliegenden Abschreck- und Abkühlschachtes nochmals etwa 15 m.

Der Arbeitsvorgang spielt sich in der Weise ab, daß auch die Hängevorrichtung 1 das zu härtende Rohr 2 von oben in den Induktor 3 mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit abgesenkt wird. Das gesamte Rohr 2 hängt dabei noch an der Hängevorrichtung 1. Sobald das untere Ende des Rohres 2 die Abschreckbrausen 15 und 16 passiert hat, beginnt der Stützkorb 9 das untere Ende des Rohres 2 zu stützen. Der Antrieb der Hängevorrichtung 1 und der Antrieb des Stützkorbes 9 sind nun so aufeinander abgestimmt, daß die gerade erwärmte Zone des Rohres 2 — die Glühzone — weitgehend vom Zug entlastet ist.

Diese Regelung kann z. B. in der Weise ausgeführt werden, daß das Drehmoment der Hängevorrichtung zunächst auf einen dem Gewicht des Rohres entsprechenden Sollwert eingestellt wird. Sobald der Stützkorb 9 das Rohr 2 unterstützt, wird abhängig von der Absenkung des Rohres der Sollwert für den Antrieb der Hängevorrichtung 1 entsprechend verringert und das Drehmoment des Motors 13 — gegebenenfalls auch noch abhängig vom Drehmoment der Hängevorrichtung 1 — entsprechend der verlangten Stützkraft erhöht, und zwar in der Weise, daß die. Summe aus der vom Stützkorb 9 aufgebrachten Stützkraft und der Zugkraft der Hängevorrichtung 1 konstant bleibt.

Bevor das obere Ende des Rohres 2 in den Induktor 3 einfährt, wird die Hängevorrichtung 1 gelöst, und das Rohr 2 wird allein vom Stützkorb 9 getragen.

In der umgekehrten Richtung wird das Rohr 2 im Schnellvorschub gehoben, und zwar zunächst allein vom Stützkorb 9, dann zusammen von Stützkorb 9 und Hängevorrichtung 1 und schließlich allein von der Hängevorrichtung.

Wegen der verhältnismäßig großen Rohrlängen sind die Pausenzeiten für das Chargieren (Rüstzeiten) an einer Arbeitsstelle verhältnismäßig lang. Man kann daher mit dem Induktor 3 und der ihm zugeordneten Kondensatorbatterie zwei Arbeitsstellen bedienen, z. B. in der Weise, daß Induktor und Kondensatorbatterie auf einen Wagen montiert werden.

ίο Strom- und Kühlwasseranschlüsse müssen dabei natürlich flexibel sein.

Eine für den kontinuierlichen Betrieb geeignete Vorrichtung zeigen F i g. 2 und 3.
Das von der nicht gezeigten Hängevorrichtung getragene Rohr 23 wird durch den Induktor 24 in Richtung des Pfeiles 50 abgesenkt. Sobald das untere Rohrende die innere pilzförmige Abschreckbrause 32 passiert hat und in das durch die BezugszifEer 27 angedeutete öl- bzw. Wasserbad eintaucht, greift,

ao wie bei der Anordnung nach Fig. 1, ein vom Antrieb 34 bewegter Stützkorb 29 ein, der einen Teil des Gewichtes des Rohres 23 übernimmt. Der Stützkorb 29 hängt am Antrieb 34 in einem auf Rollen 35 und 36 in Richtung des Doppelpfeiles 51 auf dem Boden

as 26 verfahrbaren Traggestell 25. Das Traggestell 25 trägt an seinem unteren Ende außerdem eine Pumpe 38, mit der öl bzw. Wasser aus dem Bad 27 angesaugt und in die Abschreckbrause 32 gedrückt wird.

Hat das gesamte Rohr 23 den Induktor 24 passiert, so wird das gesamte Traggestell 25 in einer Richtung des Doppelpfeiles 51 verfahren, und zwar so, daß eine neue Aufnahmevorrichtung für ein neues Rohr betriebsbereit ist. Diese Aufnahmevorrichtung ist ebenfalls im Traggestell 25 untergebracht und in gleicher Weise wie die vorher beschriebene Tragvorrichtung aufgebaut; besteht also ebenfalls aus Stützkorb 28, Antrieb 33, Abschreckbrause 31 und Pumpe 37.

Während das Rohr 23 durch den Induktor 24 in das Bad 27 auf dem Stützkorb 28 abgesenkt wird, kann gleichzeitig das auf dem Stützkorb 29 ruhende Rohr 30 in Richtung des Pfeiles 49 im Schnellgang emporgezogen werden.

♦5 Diese Arbeitsweise ist in F i g. 2 angedeutet. Hier wird gerade ein Rohr 30 in Richtung des Pfeiles 49 emporgezogen, während das Rohr 23 gerade abgesenkt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Rohren od. dgl., bei der dem Induktor eine an der Rohraußen- und -innenwand einwirkende Abschreckvorrichtung nachgeschaltet ist und das im wesentlichen lotrecht transportierte Rohr an seinem oberen Ende von einer Hängevorrichtung gehalten und an seinem unteren Ende von einer Stützvorrichtung getragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Hängevorrichtung (1) und Stützvorrichtung (9) mit einem gesonderten Antrieb versehen sind, daß der Sollwert für den Antrieb der Hängevorrichtung abhängig vom Vorschub (11) des Rohres (2) selbsttätig verminderbar und der Sollwert für den Antrieb der Stützvorrichtung (9) selbsttätig erhöhbar ist, derart, daß die Summe aus Zugkraft und Stützkraft bei entlasteter Glühzone konstant bleibt, und daß über dem im Rohrinneren liegenden Teil der Abschreckvorrichtung (16) zusätzliche scheiben- oder ringförmige Abweisbleche (21, 22) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) zusätzlich durch vor und hinter dem Induktor (3) angeordnete und federnd gelagerte Stützrollen (7, 8) geführt ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch eine vor der Einfahrt des oberen Rohrendes in den Induktor (3) sich selbsttätig lösende Hängevorrichtung (1).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Stützvorrichtung (9), die nach dem Austritt des unteren Endes des Rohres (2) aus dem Induktor (3) am Rohr angreift.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung (9) nach Art eines Förderkorbes mit Ausgleich durch ein Gewicht (12) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fördermechanismus der Stützvorrichtung (9) außerhalb des Bereiches der Abschreckflüssigkeit angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor an seinem oberen Ende mit einem Führungstrichter (6a) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Ende des Rohres (2) je ein Kupferring (52, S3) anbringbar ist und der obere Kupferring (53) an der Hängevorrichtung (1) befestigbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil der Abschreckvorrichtung (16) als Abschreckbrause ausgebildet ist, deren Zuleitung (17) durch die Stützvorrichtung (9) verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den oberhalb der inneren Abschreckbrause (16) zugeordneten Doppelabweisblechen (21, 22) ein koaxial zur Zuleitung (17) der Abschreckbrause (16) laufendes Absaugrohr (18) mündet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge

kennzeichnet, daß die Düsen der Abschreckbrausen (15,16) schräg nach unten gerichtet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Düsen stärker gegen die Horizontale geneigt sind als die unteren Düsen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen der inneren Abschreckbrause (16) schräg zur Rohrwandung — bezogen auf die Radialebene — gerichtet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (3) über eine zusätzliche benachbarte, mit einer Stützvorrichtung versehene Arbeitsstelle fahrbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (3) samt Kondensatorbatterie auf einem Wagen montiert ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Stützvorrichtung (29) ruhende Rohr (23) seitlich zu einer Entnahmestelle verfahrbar ist (Fig. 2,3).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere in einem Tragrahmen (25) angeordnete Stützvorrichtungen (28, 29), die wechselweise unter den Induktor (24) bzw. die Entnahmestelle fahrbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch zwischen Induktor und äußerer bzw. innerer Abschreckbrause angeordnete Luftduschen zur Abdichtung des Induktors gegen das Abschreckmedium.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch schräg zur Wandung des Rohres verlaufende Düsen der Abschreckbrausen zwecks Erzeugung einer Rotationsströmung.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein öl- oder Wasserbad unterhalb des Induktors (24).

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch eine beim Einlauf des jeweiligen Rohrendes in dem Induktor auskuppelbare mechanische Verbindung der gemeinsam an einer Schienenführung entlang bewegbaren Hänge- und Stützvorrichtungen (1, 9).