DE2542892A1

DE2542892A1 - Verfahren und vorrichtung zum vorhalten eines genauen rohrumfanges waehrend des schraubennahtrohr-schweissprozesses

Info

Publication number: DE2542892A1
Application number: DE19752542892
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Zimmermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1977-03-31
Also published as: DE2542892C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vorhalten eines genauen
Rohrumfangs während des Schraubennahtrohr-Schweißprozesses.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorhalten eines genauen Rohrumfanges während des Schraubennahtrohr-Schweißprozesses beim Legen der ersten schraubenförmigen Schweißnaht unter Berücksichtigung der hierfür erforderlichen Schweißspaltsteuerung, insbesondere in Hinblick auf die Bandsäbeligkeit.
Bei dem Herstellungsprozeß von Schraubennahtrohren wird in bekannter Weise ein Stahlband schraubenlinig geformt und an das bereits bestehende, fertig geformte und geschweißte Schraubennahtrohr kontinuierlich angeschweißt.
Hierbei ist es Sür die Genauigkeit des stets sich bildenden neuen Rohrumfanges und für die Qualität der Schraubennaht von größter Bedeutung, in welchem Lagen-Verhältnis zueinander das sich im Formungsprozeß befindliche, fest eingespannte Band aus Stahl im Bereich des Schweißspaltes und der durch äußere oder innere Führungsmittel vorgehaltene, schon fertige Rohrteil stehen, und wie sich die Steuerbewegungen für den Schweißspalt, sei es durch Verschwenken des Rohrstranges, sei es durch Verschwenken des gesamten Bandzulaufapparates, auf das Lagenverhältnis Rohr zu Band auswirken.
Um dieses Lagenverhältnis Rohr zu Band im Bereich des chweißspaltes, dem Punkt der ersten Verschweißung, konstant zu halten, wird neben der allgemein üblichen festen Einspannung des zulaufenden Bandes zwischen dem Dreiformungswalzen-System das Rohr selbst entweder in äußeren Rollen-oder Hülsenführungen oder auch entsprechenden inneren F~uhrungen gehalten (vorgehalten).
Dieses Vorhalten des Rohres für den Schweißprozeß ist jedoch von ausschlaggebender Bedeutung für die Qualität des sich ständig neu bildender Rohrteiles, besonders in Hinblick auf die b";Ibeligkeit eines Bandes und die erforderlichen Schweißspalt-Steuerbewegungen.
Setzt man voraus, daß es in der Praxis kein säbelfreies Bandmaterial gibt, so bedeutet dieses, daß wechselweise einmal die rechte oder die linke Bandkante länger oder kürzer in Bezug zur neutralen Bandmitte ist. Das ideale und wirklich genaue Maß des Rohrumfanges bzw. -zylinders befindet sich also nur im Bereich der schraubenförmig verlaufenden neutralen Bandmitte. Alle bisher bekannten äußeren oder inneren Rohrabstützungen - in Porm von Käfigen oder auch nur in einer Ebene durch den ersten Schweißpunkt verlaufend - berücksichtigen diesen Umstand nicht, so daß es bei pendelnder Bandsäbeligkeit, Verkürzung oder Verlängerung der vorgehaltenen und zur Verschweißung bestimmten Rohrbandkante zu unregelmäßigem, oft über die zulässige Toleranz hinausgehendem Bandkantenversatz und oft auch zerstörter Schweißnaht kommt. Ganz besonders wirkt sich dieser achteil bei den Schweißspalt-Steuerbewegungen aus, bei denen der Rohrschenkel in üblicher Weise verschwenkt wird, wobei als Drehpunkt der Schwenkbewegung der Punkt der ersten Verschweißung zwischen Rohrteil und zulaufendem Band angenommen wird.
Selbst Vorrichtungen, die die Rohrwandung nur in einer Ebene punkt- oder linienförmig abstützen, wobei die abstützende Ebene durch den Punkt der ersten Verschweißung verläuft, können diesen Nachteil des Pendelns des zur Schweißung vorgehaltenen Rohrteiles und somit zu stark auftretenden Bandkantenversatzes aufgrund der wechselnden Bandsäbeligkeit, d.h. Verkürzung oder Verlängerung der einen oder der anderen Bandkante, nicht verhindern. Eine zur Rohrachse senkrecht stehende Ebene stützt nahezu den gesamten Bereich von linker Bandkante über die neutrale Bandmitte hinaus bis zur rechten Bandkante ab, wobei diese Bandkanten sich in Bezug auf die neutrale Bandmitte wechselweise auf einem kleineren oder größeren Rohrzylinder hin- und herbewegen, d.h. ein ungewolltes und unkontrolliertes Heben oder Senken, Vorlaufen oder Zurückbleiben der zur Verschweißung vorgehaltenen Rohrbandkante auftritt. Verstärkt wird diese nachteilige Auswirkung noch durch die übliche Rohrschwenkung zur Schweißspalt-Regulierung, da sich im Falle einer nicht mitschwenkenden, abstützenden Ebene ein Spalt zwischen letzterer und dem Rohr einstellt, was in der Praxis zum leichten Durchfallen oder zu starkem Anheben des Rohres und nochmals erhöhtem und unkontrolliertem Bandkantenversatz führt. Eine starre abstützende Ebene müßte also bei Rohrsteuerbewegungen zumindest ein jeweils sich änderndes Oval einnehmen, was aber das grundsätzliche Problem dennoch nicht löst.
In Betracht gezogene Druckschriften: DT - PS 972 771 FR - PS 1188 357 DT - AS 1080 241 ER - PS 1222 354 - ~ AS 1075 530 PR - PS 1210 156 DT - AS 1165 787 FR - PS 1177 832 DT - AS 1290 513 FR - PS 1110 276 DT - PS 1752 513 BE - PS 550 693 UdSSR-PS 1031113/22-2 US - PS 1739 774 US - PS 1774 000 US - PS 2766 368 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzuwenden und eine Vorrichtung zu schaffen, welche das durch Bandsäbel hervorgerufene unkontrollierbare Führen und Vorhalten des Rohrendes zum Zwecke der Verschweißung mit dem zulaufenden Band und störende #chweißspaltsteuerbewegungen ausschalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vorzuhaltende Rohrende nur auf seiner neutralen Bandmitte schraubenförmig etwa im Bereich einer Bandwindung abgestützt wird und diese Abstützung sich in einem einstellbaren, konstanten vertikalen Abstand zur zulaufenden, zum Anschweißen bestimmten Bandkante befindet.
Um Deformierungen des vorzuhaltenden Rohrendes durch die schraubenförmige Abstützung beim Schwenken des Rohrschenkels zum Zwecke der Schweißspaltsteuerung auszuschalten, wird durch weitere Ausbildung der Erfindung die schraubenförmige Abstützung analog der Schwenkung des Rohrschenkels, etwa im Bereich der ersten Verschweißung von Rohrende und Band mittels einer Traverse drehbar gelagert, wobei zweckmäßigerweise die Traverse, von der die schraubenförmige Abstützung getragen wird, ihre weitere Führung und Abstützung auf der neutralen Bandmitte des Rohres, möglichst weit entfernt im Bereich des ersten Rohrführungsgerüstes des Rohrauslaufrahmens findet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die nunmehr zwanglos laufende, unmittelbar zur Verschweißung vorgehaltene Bandkante# des Rohrendes durch eine obere und untere Begrenzungsrolle in ihrer Auf- und Abbewegung, bedingt durch unterschiedliche Material-Randspannungen im Verein mit Bandkantenverlängerung oder -verkürzung wegen Bandeäbelbildung, innerhalb der zulässigen Bandkanten-Versatztoleranzen eingeengt werden kann. Hierdurch kann der Schrottanfall von Rohren aufgrund übergroßen Bandkantenversatzes nahezu ausgeschlossen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig 1 eine schematische Seitenansicht einer üblichen Rohrformstation mit auslaufendem Rohrstrang und Rohrauslaufrahmen nebst der erfindungsgemäßen Rohrführung auf der neutralen Bandmitte, Fig 2 ein Schnittbild quer zur Rohrachse mit am Rohrumfang angeordneten, verstellbaren Abstützeinrichtungen, Fig 3 ein schematisches Bild eines Abstützelementes für extreme Axial- und Radialverstellung, Fig 4 und 5 eine mögliche konstruktive Ausbildung einer Traversen-Höhenverst ellung.
Fig 1 zeigt eine übliche Rohrformstation 1, in der ein Stahlband 2 mittels oberem Formungewalzensystem 3 und einem unteren, doppelten Formungswalzensystem 4 schraubenförmig zu einem Rohr 5 geformt wird. Gleichzeitig werden laufend im Berührungspunkt 6 die rechte Bandkante 7, die bereits einen Teil des Rohres 5 darstellt, und die durch das Formungswalzen-System 3,4 in ihrer Höhenlage fixierte linke Bandkante 8 mittels Schweißdraht 9 miteinander verschweißt. Erfindungsgemäß wird hierbei das bereits fertige Rohr 5, möglichst in der Nähe der Verschweißung, dem Berührungspunkt 6, in oder auf seinem Umfang, auf der neutralen Bandmitte 10, etwa über die Länge einer Steigung hin schraubenförmig durch axial und radial einstellbare hbstützeinrichtungen 11 unterstützt und für den Schweißprozeß vorgehalten.
Die Abstützeinrichtungen 11 selbst sind an der Traverse 12 befestigt, diese ist mittels eines Drehzapfens 13 am Träger 14 der Rohrformstation 1 auf der Linie 15, die senkrecht durch den Berührungspunkt 6 verläuft, drehbar gelagert und findet ihre stabilisierende zweite Lagerung und Abstützung einige Windungen entfernt, wieder auf der neutralen Bandmitte 10 im Rohrinneren, bspw. durch drei axial und quer zur Rohrachse einstellbare Stützrollen 16, 17 und 18.
Das ganze System Rohr 5 mit Traverse 12 erhält als Gegenlagerung der Stützrollen 16, 17 und 18 wiederum eine Lagerung auf einer Gegenstützrolle 19 und weiteren, den Stützrollen 16 und 18 gegenüberstehenden Gegenstützrollen, die zur Vereinfachung nicht mitgezeichnet worden sind und selbst, wie auch die Gegenstützrolle 19, im Rohrführungsgerüst 20 befestigt sind. Das Rohrführungsgerüst 20 ist ein Teil des Rohrauslaufrahmens 21, der in üblicher Weise zwecks Schweißspaltsteuerung um einen Zapfen 22 auf der Linie 15 geschwenkt werden kann.
Üblicherweise wird die durch Verschweißung der rechten Bandkante 7 und linken Bandkante 8 entstandene Rohrinnennaht mittels Außenschweißkopf 23 durch eine Außennaht 24 verstärkt.
Um übergroße Höhenschwankungen der freien redhten Bandkante 7 im Berührungspunkt 6 aufgrund von Bandsäbeligkeit und unterschiedlichen Randspannungen im Bandmaterial zu begrenzen, ist entsprechend den zulässigen Bandversatztoleranzen eine einstellbare Begrenzungsrolle 25 in der Nähe des i3erührungspunktes 6 gegen die Rohrinnenwand und eine gleichartige Begrenzungsrolle 26 gegen die Rohraußenwand mit entsprechendem Abstand installiert.
Fig 2 zeigt einen Schnitt durch Rohr 5 und Traverse 12 gegen die Abstützeinrichtungen 11 gesehen, wobei als ein mögliches Ausführungsbeispiel eine axiale Verschiebbarkeit der einzelnen Abstützeinrichtung 11 über ihren T-Nut-Fuß 27 in entsprechender T-Nut der Traverse 12 gezeigt ist und eine Arretierung mittels Mutter 28 erfolgen kann. Eine Radialverstellung karni über die verschraubbare Hülse 29 erfolgen, die ihrerseits mit üblicher Klemmverschraubung 30 befesti#t werden kann.
Fig 3 stellt schematisch die Mölich;eit einer extremen Radialverstellung dar, wobei eine Abstützeinrichtung 11 über ihren T-Nut-Fuß 27 auf einer Keilförmigen Grundplatte 31 befestigt ist und diese wiederum auf eine Keil 33verschoben und mittels T-Nut-Bolzen 32 verschraubt werden kann. Der Keil 33 seinerselts kann entsprechend erforderlicher Steigung des Bandwendels auf der Traverse 12 in Achsrichtung verschoben und mittels T-Nut-Bolzen 34 befestigt werde;.
4 4und 5 zeigen in schematischer Seitenansicht im Schnitt und in vereinfachter Draufsicht die Möglichkeit einer Höhenverstellbarkeit der Traverse 12 gegenüber dem Träger 14 der Rohrformstation 1. Die Traverse 12 ist auch hier schwenkbar im Drehzapfen 13 gelagert, der jedoch seinerseits in einem Supportschieber 35 befestigt ist. Letzterer gleitet vertikal auf einer Schlittenbahn 36 des Trägers 14 und kann über einen Kegelradtrieb 37 mittels seiner Spindelmutter 38 und Spindel 39 von Hand oder motorisch verstellt werden.
Bei dieser Ausführungsart ist es zweckmäßig, die auf der Linie 15 befindliche Abstützeinriclitung 11 mittels Gewindezapfen 40 auf einer Grundplatte 41 zu befestigen, die durch T-Mut-Bolzen 42 an der Traverse 12 gehalten wird. Eine gleichartige Befestigung kann für die Begrenzungsrolle 25 vorgesehen werden. Leerseite

Claims

Patentansprüche: W Verfahren zur Herstellung von Schraubennalitrohren aus Metallband, bei dem das einlaufende Band in dem Bereich, in dem es aus der Ebene heraus in die Rohrkrümmung verformt und mit der Kante des bereits ein Rohr bildenden Bandes verschweißt wird, in seiner Höhenlage fixiert ist und bei dem das bereits ein Rohr bildende und verschweißte Band an seinem Umfang abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandung nur auf der Bandmitte abgestützt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Fcrmungseinrichtung für das Band, Abstützeinrichtungen für die Rohrwandung und einer Schweißeinrichtung im Bereich der Berührungsstelle der zu verschweißenden Bandkanten, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtungen (11) punkt- oder linienförmig ausgebildet sind und das Rohr (5) auf seiner Bandmitte (10) unterstützen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtungen (11) gemeinsam mit dem Rohr (5) um eine senkrechte Achse (13) geschwenkt werden, deren Mittellinie durch den Berührungspunkt (6) verläuft.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch geennzeichnet, daß die Abstützeinrichtungen (11) auf einer Traverse (12) rohraxial verschiebbar angeordnet und höhenverstellbar sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (12) drehbar im Zapfen (13) gelagert ist und eine zweite Abstützung im Rohr (5) erhält.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abstützung der Traverse (12) im Rohr (5) durch Stützrollen (16), (17) und (18) oder ähnliche Abstützeinrichtungen erfolgt, die auf Bandmitte eingestellt sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtungen (11) für extreme Höhenverstellung auf Keilen (33) befestigt sind, die ihrerseits auf der Traverse (12) in Rohrachsrichtung verschoben werden können.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (12) höhenverstellbar eingerichtet ist, indem sie in vertikaler Richtung im Bereich ihres Drehzapfens (13) und ihrer zweiten Abstützung, der Stützrolle (17), verstellt werden kann und ihre seitenstabilisierenden Stützrollen (16) und (18) nachstellbar ausgebildet sind.