DE2300528A1

DE2300528A1 - Verbundmetall-rohr, insbesondere -rohrrohling, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2300528A1
Application number: DE19732300528
Authority: DE
Inventors: Hidesuke Yamamoto
Original assignee: FUJIKOGYOSHO CO
Current assignee: FUJIKOGYOSHO CO
Priority date: 1972-01-10
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1973-01-05
Also published as: FR2167835B1; IT976771B; JPS4874465A; FR2167835A1

Description

PATENTANWÄLTE HENKEL— KERN — FEILER — HÄNZEL— MÜLLER

DR. PHIL. DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

TK..FX: .5 2, k«2 "hnkl ο EDUARD-SCHMID-STRASSEZ

D-BOOO MÜNCHEN 90

Fujikogyosho Co., Ltd.
Tobata-ku, Kitakyushu-shi, Japan

-5. JAN. 1973

Verbundmetall-Rohr, insbesondere -Rohrrohling, und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Verbundraetall-Rohr, insbesondere -Rohrrohling, mit einer Innenmetallschicht und einer durch Schmelzschweißen damit verbundenen Außenmetallschicht. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundmetall-Rohrrohlings bzw. -Rohres.

Die in letzter Zeit gemachten erheblichen Fortschritte in der chemischen Industrie führten zu einem stark anwachsenden Bedarf an Rohren aus legierten Stählen. Da jedoch legierte Stähle sehr teuer sind, ist die Verwendung von Rohren aus legierten Stählen immer noch begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist daher in erster Linie die Schaffung eines weniger aufwendigen Rohrrohlings, bestehend aus einer dünnen Schicht legierten Stahls, wie eines korrosionsfesten Stahls, auf einer Schicht üblichen Stahls, und zwar an der oder den Seiten, wo spezielle Eigenschaften, wie Korrosionsfestigkeit und dgl., erforderlich sind.

Insbesondere bezweckt die Erfindung die liildung eines Rohrrohlings zur Herstellung eines Rohrs, das für solche Verwen-

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dungszwecke eingesetzt wird, bei denen das Rohr an Innen- und Außenseite unterschiedliche Eigenschaften besitzen muß.

Außerdem soll mit der Erfindung ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohrrohlings geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verbundmetall-Rohrrohling dadurch gelöst, daß der Rohling eine Innenschicht aus einem ersten Metall und eine Außenschicht aus einem zweiten Metall aufweist, die durch Schmelzschweißen mit der Innenschicht verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetall-Rohrrohlings geschaffen, der aus einer Innenschicht aus einem ersten Metall und einer Außenschicht eines zweiten, durch Schmelzschweißen mit der ersten Schicht verbundenen Metalls besteht, wobei das zweite Metall durch Schweißen kontinuierlich auf der Außenfläche eines rohrförmigen Körpers aus dem ersten Metall abgelagert wird. Mindestens eines der beiden Metalle kann ein legierter Stahl sein.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine Gießform aus wärmebeständigem Material verwendet wird, die eine offenendige zylindrische Bohrung mit einem dem Außendurchmesser des Rohrrohlings entsprechenden Innendurchmesser aufweist, daß in die Bohrung der Gießform ein Innenmaterial aus dem ersten Metall koaxial eingesetzt wird, dessen zylindrische Außenfläche kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Gießform besitzt, daß der Spalt zwischen der Gießform und dem Innenmaterial am unteren Ende der Gießform durch ein an der Außenfläche des Innenmaterials angebrachtes Dichtglied abgedichtet wird, daß das zweite Metal], in geschmolzenem Zustand in den Raum zv.d.-

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sehen der Gießform und dem Innenmaterial eingegossen wird und daß das Innenmaterial beim Verfestigen der Metallschmelze gegenüber der Gießform nach unten bewegt wird, wodurch ein Verbundmetall-Rohrrohling mit einer Innenschicht aus dem ersten Metall und einer Außenschicht aus dem zweiten Metall gebildet wird, die mit der Innenschicht schmelzverschweißt ist. Der Rohrrohling kann dann einer Feinbearbeitung mittels eines herkömmlichen Verfahrens unterworfen werden, beispielsweise durch Walzen, nach dem Mannesmann-Schrägwalzverfahren o.dgl.; wahlweise kann das Rohr ohne Weiterbearbeitung benutzt werden. Bei diesem Verfahren wird vorzugsweise eine Hochfrequenzspule in der Form vorgesehen, so daß das innere Rohrglied und die Metallschmelze induktionsbeheizt werden. Das Magnetfeld, das durch den in der Spule fließenden Hochfrequenzstrom erzeugt wird, erzeugt außerdem eine Konvektion in der Metallschmelze, so daß in der Metallschmelze enthaltene Unreinheiten und Gase leicht abgeschieden werden können. Anstelle der Hochfrequenzspule kann auch ein Metalldraht zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen ihm und der Metallschmelze verwendet werden, wodurch letztere beheizt wird. Ebenso kann auch neben der Gießform eine Kühlform vorgesehen sein, um das vergossene Metall erstarren zu lassen. Der auf diese Weise gebildete Rohrrohling kann wie bei einem herkömmlichen Verfahren bei Raumtemperatur weiter abgekühlt werden.

Das Eingießen des Metalls bzw. das Aufschmelzen kann unter inerter Atmosphäre erfolgen, um die Qualität des Produkts z'-i verbessern.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur VeransciÄü-ichung einer Ausführungsform des erfindungsge-

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mäßen Verfahrens, "bei welchem ein Rohrglied als das erste Material verwendet wird,

Fig. 2 einen Schnitt zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Vollmaterialstück als das erste Material verwendet wird, und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Gießform 3 dargestellt, die aus einem hitzefesten Material besteht und eine Axialbohrung aufweist. In die Gießform 3 ist eine Hochfrequenzspule 4 eingebettet. Unter der Gießform 3 befindet sich eine KUhlform 5 mit einer Innenbohrung, deren Innendurchmesser demjenigen der Gießform 3 entspricht. Die Kühlform 5 ist mit einem Kühlwassermantel 6 mit Einlaß 7 und Auslaß 8 versehen. Das dem Wassermantel 6 zugeführte Kühlmedium kann zur Änderung des Kühleffekts mengenmäßig variiert werden.

Ein Innenrohr 1 aus einem ersten Metall, wie korrosionsfestem Stahl, ist koaxial in die Gießform 3 eingeführt. Das Innenrohr bzw. Element 1 1st an seinem unteren Ende mit einem ringförmigen Dichtglied 2 zur Abdichtung des Ringspalts zwischen der Gießform 3 und dem Element 1 in der Anfangsphase des Verfahrens versehen. Wenn das Innenrohr 1 bei gleichzeitiger Erregung der Hochfrequenzspule 4 lotrecht nach unten bewegt wird, kann das Innenrohr 1 entsprechend vorgewärmt werden. Hierauf wird das Innenrohr 1 an der Startposition ausgerichtet und wird ein zweites Metall, wie Kohlenstoffstahl, in geschmolzenem Zustand in den Raum zwischen dem Innenrohr 1 und der Gießform 3 eingeschüttet, wie dies durch den Pfeil 9 in Fig. 1 angedeutet ist. Die Metallschmelze wird dabei auch durch Induktionsheizung mittels der erreg-

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ten Spule 4 beheizt. Außerdem wird die Metallschmelze durch das Magnetfeld, das durch den Hochfrequenzstrom in der Spule 4 erzeugt wird, fluidisiert, so daß gegebenenfalls in der Metallschmelze enthaltene Unreinheiten und Gase ohne weiteres abgetrennt werden können. Auf diese Weise wird ein hochqualitatives Metall auf die Außenfläche des Innenrohres 1 aufgeschmolzen.

Sodann wird das Innenrohr 1, wie durch den Pfeil 13 in Fig. 1 angedeutet, abwärts bewegt, so daß die Metallschmelze durch die Kühlform 5 verfestigt und mithin auf dem Innenroh^· 1 eine Außenschicht 11 gebildet wird. Auf diese Weise wird kontinuierlich ein Rohrrohling mit einem Innenrohrelement 1 aus dem ersten Metall und einer Außenschicht 11 aus dem zweiten Metall erzeugt, die durch Schmelzschweißen mit der Außenfläche des Elements 1 verbunden bzw. auf dieses aufgeschmolzen ist. Die Oberfläche der eingeschütteten Metallschmelze -kann mit einer inerten Schutzgasatmosphäre bedeckt sein. Es ist auch möglich, bekannte Einrichtungen zur allmählichen Abkühlung des hergestellten Rohrrohlings zu verwenden.

Der so gebildete Rohrrohling kann ohne weitere Behandlung verwendet oder aber erst einer Walzbehandlung unterworfen werden, um ein Rohr der gewünschten Abmessungen zu liefern. Erfindungsgemäß kann das Innenrohr 1 aus Kohlenstoffstahl bestehen, während die eingeschüttete Metallschmelze ein legierter Stahl, wie ein korrosionsfester Stahl, sein kann. Außerdem können auch beide Metalle jeweils legierte Stähle unterschiedlicher Zusammensetzung sein, und zwar derart, daß sie den verschiedenen Erfordernissen an beiden Flächen des Rohrs entsprechen.

Das in Fig. 2 dargestellte Verfahren entspricht demjenigen gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, daß das Innenelement 1'

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die Form einer Vollmaterialstange besitzt, die nach bekannten Heißwalzverfahren, wie dem Mannesmann-Schrägwalzverfahren,, unter Ausbildung einer Axialbohrung nach dem Anformen der Außenschicht 11 fertigbearbeitet wird.

Bei den genannten Verfahren kann die Hochfrequenzspule 4 weggelassen und durch einen Metalldraht 14 ersetzt werden, so daß eine Lichtbogenentladung zwischen dem Draht 14 und der Metallschmelze 10 des zweiten Metalls erzeugt wird, um letzteres durch die hierbei erzeugte Hitze zu beheizen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben:

Es wurde ein Verbundmetall-Rohrrohling durch Schmelzschweißen bzw. Aufschmelzen eines Kohlenstoffstahls auf die Außenfläche eines Rohrelements aus einem korrosionsfesten Stahl hergestellt. Sodann wurde der Verbundmetall-Rohrrohling auf 1100⁰C erwärmt und unter Bildung eines Zwischenprodukts warmgewalzt, das danach wiederum auf 1100⁰C erwärmt und zur Bildung des fertigen Verbundmetallrohrs warmgewalzt wurde. Das verwendete Rohr besaß folgende Abmessungen:

(a) Korrosionsfestes Stahlrohrelement (rostfreier Stahl 18 : 8):

Außendurchmesser 101,6 mm Wanddicke 8 mm

Länge 1000 mm

(b) Verbundmetall-Rohrrohling mit der aufgeschmolzenen Kohlenstoffstahlschicht auf dem inneren Rohrelement:

Außendurchmesser 125,6 mm

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Wanddicke	- Kohlenstoffstahl	12	IiIlW
	- korrosionsfester
	Stahl	β	ftllH
	Gesamt	20	rom
Länge		1000	HlWl

(c) Zwischenprodukt nach dem Warmwalzen:

AuBendurchmesser	- Kohlenstoffstahl	95	mn
Wanddicke	-korro s ionsfester	7	,2 SEDK
	Stahl
	Gesamt	4	,8 mn
		12	BB
Länge	2100	BB (I

(d) Verbundmetallrohr nach dem zweiten Warmwalzen»

AuSendurchmeaser 76,5 ma

Wanddicke - Kohlenstoffstahl 4,8 m - korrosionsfester

Stahl 3,2 b

Gesamt 8,0 bb

Lange 3830 am (Gewicht 13,5

Obgleich die Erfindung vorstehend in speziellen AuefUhrungsformen dargestellt und beschrieben ist, soll sie keinesfalls auf die offenbarten Einzelheiten beschränkt sein, da dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1." Verbundmetall-Rohr, insbesondere -Rohrrohling, mit einer Innenschicht aus einem ersten Metall und einer Außenschicht aus einem zweiten Metall, gekennzeichnet durch ein Innenmaterial aus dem ersten Metall und ein Außenmaterial aus dem zweiten Metall, das durch Schmelzschwei-.ßen bzw. Aufschmelzen auf die Außenseite des Innenmaterials aufgebracht ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetall-Rohrrohlings oder -Rohrs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Metall in geschmolzenem Zustand in Berührung mit der Außenfläche eines Innenmaterials aus dem ersten Metall gebracht wird, so daß ein durch Schmelzschweißen bzw. Aufschmelzen mit dem Innenmaterial verbundenes Außenmaterial gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießform aus wärmebeständigem Material verwendet wird, die eine offenendige zylindrische Bohrung mit einem dem Außendurchmesser des Rohrrohlings entsprechenden Innendurchmesser aufweist, daß in die Bohrung der Gießform ein Innenmaterial aus dem ersten Metall koaxial eingesetzt wird, dessen zylindrische Außenfläche kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Gießform besitzt, daß der Spalt zwischen der Gießform und dem Innenmaterial am unteren Ende der Gießform durch ein an der Außenfläche des Innenmaterials angebrachtes Dichtglied abgedichtet wird, daß das zweite Metall in geschmolzenem Zustand in den Raum zwischen der Gießform und dem Innenmaterial eingegossen wird und daß das Innenmaterial beim Verfestigen der Metallschmelze gegenüber der Gießform nach unten bewegt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Metalle ein legierter Stahl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gießform eine Hochfrequenzspule zum Vorwärmen und Erwärmen des Inneninaterials und zum Beheizen des geschmolzenen zweiten Materials eingebettet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene zweite Metall durch die bei einer Lichtbogenentladung erzeugte Wärme erhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform mit einer an ihrem Auslaßende angeordneten Kühlform kombiniert ist, die eine Bohrung mit einem dem Außendurchmesser des herzustellenden Rohrrohlings entsprechenden Innendurchmesser aufweist, wodurch das zweite Metall nach dem Aufschmelzen auf das Innenmaterial abgekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmaterial mit zylindrischer Außenfläche ein Rohrmaterial ist.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmaterial mit zylindrischer Außenfläche ein Vollmaterial-Stangenelement ist.

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