EP1001856A1 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GESCHWEISSTEN ROHREN AUS Cu UND Cu-LEGIERUNGEN - Google Patents

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GESCHWEISSTEN ROHREN AUS Cu UND Cu-LEGIERUNGEN

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EP1001856A1
EP1001856A1 EP98943664A EP98943664A EP1001856A1 EP 1001856 A1 EP1001856 A1 EP 1001856A1 EP 98943664 A EP98943664 A EP 98943664A EP 98943664 A EP98943664 A EP 98943664A EP 1001856 A1 EP1001856 A1 EP 1001856A1
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing welded pipes made of copper and copper alloys in a combined production line consisting of a primary material casting plant, a hot rolling mill, a pipe forming and welding section and a drawing device for the welded pipe.
  • Seamless tubes are produced, for example, via the process routes: solid continuous casting, extrusion, cold vocationalage and drawing, which can also be omitted. It is also known to punch the solid strand in an oblique roll hole process, cold pilger and then pull it to the finished size. Also to be mentioned are processes in which a hollow strand is cast, which is then subjected to the drawing process after the cold vocationalage. All of the methods described have disadvantages; Extrusion involves high manufacturing costs, while tube casting is inadequate. Seamless pipes also have poor wall thickness tolerances.
  • welded pipes are made from continuously cast slabs, which are pre-rolled in hot plate mills, then cold-rolled, slit and welded. Following the welding process, the pipes are drawn using conventional drawing methods.
  • the disadvantage of the pipe welding process is the high production costs for the strip, which make pipe production uneconomical.
  • the belt is manufactured using various processes. The continuous casting of slabs, the hot rolling of the slabs, the milling of the surfaces and subsequent cold rolling, the coiling of the cold-rolled strip and subsequent slitting into strips, which are passed on for further processing, are customary.
  • the advantage of the cold strip produced in this way is the high achievable capacities of more than 100,000 t / a with good surface quality.
  • the discontinuous process and the high production costs are disadvantageous.
  • a third method is known as the so-called high reduction method.
  • This process can be operated continuously, the surface qualities are good.
  • the disadvantage of the process is the small capacities of around 10,000 t / a with high manufacturing costs.
  • the aim of the present invention is to provide an improved method for producing inexpensive tubes with high dimensional accuracy and surface quality from copper and copper alloys, in which rolled strip is processed into longitudinally welded tubes.
  • the economy is also aimed for the production of small to large quantities (between 10,000 to 100,000 t / a).
  • Claim 1 described by the sequence of process steps a) to j). It has been found that when casting a strip in the specified dimension range and the intended casting speed, a tailor-made production of the strips is possible, so that a longitudinal division of a pre-rolled sheet becomes unnecessary. The strips have good surface quality and cheap material values at low manufacturing costs.
  • the casting of the pre-strip can take place either on a strip caster or on a casting wheel. Both casting processes are characterized by high casting speeds and are therefore particularly suitable for the economical production of the strips with the corresponding dimensions for immediate further processing, with casting wheels previously only being used for wire production.
  • the hot rolling of the pre-strip takes place between 600 ° C and 900 ° C, the method enables grain sizes in the material of 30-40 ⁇ m to be produced which, after cold rolling, give better conditions when the strips are formed Offer welding tubes.
  • Descaling the hot-rolled pre-strip can be carried out in line using conventional descaling processes, for example by chemical pickling.
  • a known high-frequency, TIG or laser welding method with the steps of decoiling, straightening and butt welding of the intermediate strip, shaping, welding, internal and external deburring (if HF-welded) (if HF-welded) is calibrated for welding the longitudinal seam tube , Cutting, coiling and spreading the inner chip.
  • the process according to the invention is advantageous because, in a continuous process, it is economically capable of producing welded copper pipes and pipes made of copper alloys in low to high capacity (10,000 to 100,000 t / a), and even down to 1000 t / a for internally finned pipes and less.
  • the continuous process sequence using casting machines with very high casting speeds enables the high capacity on the one hand without negatively influencing the quality of the pipes on the other hand.
  • the surface of the cast strip corresponds to the conditions for precision cold strips for pipe production, despite the absence of the strip surface being milled in the known prior art.
  • the grain size of 30 to 40 ⁇ m that occurs during hot rolling enables more favorable conditions for forming the strips into welding tubes than was previously possible with soft (annealed) material.
  • a method which can be used in practice for producing welded non-ferrous metal tubes is created for the first time, which, owing to its high capacity, its flexibility and its low cost, does not have the disadvantages described in the prior art.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschweissten Rohren aus Cu und Cu-Legierungen in einer kombinierten Fertigungslinie, bestehend aus einer Vormaterialgiessanlage, einem Warmwalzwerk, einer Rohreinform- und Schweissstrecke sowie einer Zieheinrichtung für das geschweisste Rohr, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Verfahrensschritte: a) Giessen eines quasi endlosen Vorbandes; b) Warmwalzen des gegossenen Vorbandes mit einer Walzgeschwindigkeit = Giessgeschwindigkeit x Streckung zu einem Zwischenband; c) Abkühlen des Zwischenbandes auf </=100 DEG C bis RT und Entzundern der Zwischenbandoberfläche; d) Kaltwalzen des Zwischenbandes zu einem Band; e) Coilen des unbesäumten Bandes zu Bunden vorherbestimmter Bundgewichte, wobei die Schritte a) bis e) als in-line Prozess verlaufen und anschliessend direkt oder über ein Zwischenlager als weitere Arbeitsschritte folgen; f) Abwickeln und Einformen des Bandes zu einem Längsnahtrohr; g) Schweissen der Längsnaht zu einem Längsnahtrohr; h) falls erforderlich Aussen- und Innenentgraten des Rohres; i) Kalibrieren, wobei anschliessend direkt oder über ein Zwischenlager als letzter Arbeitsschritt folgt; j) Ziehen des geschweissten Rohres in mindestens einer Ziehstufe zum Fertigrohr, falls das geschweisste Rohr nicht schon das Fertigrohr darstellt.

Description

Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von geschweißten Rohren aus Kupfer und Kupferlegierungen in einer kombinierten Fertigungslinie bestehend aus einer Vormaterial-Gießanlage, einem Warmwalzwerk, einer Rohreinform- und Schweißstrecke sowie einer Zieheinrichtung für das geschweißte Rohr.
Bei Kupferrohren und Rohren aus Kupferlegierungen unterscheidet man zwischen nahtlosen Rohren und geschweißten Rohren.
Nahtlose Rohre werden beispielsweise über die Prozeßrouten: Massivstranggießen, Strangpressen, Kaltpilgern und Ziehen hergestellt, wobei das Kaltpilgern auch entfallen kann. Ebenfalls bekannt ist es, den Massivstrang in einem Schrägwalzlochverfahren zu lochen, kaltzupilgern und im Anschluß auf Fertigmaß zu ziehen. Zu erwähnen sind auch Verfahren, bei denen ein Hohlstrang gegossen wird, der dann nach dem Kaltpilgern dem Ziehverfahren unterzogen wird. Alle beschriebenen Verfahren haben Nachteile; beim Strangpressen entstehen hohe Herstellkosten, beim Hohlstranggießen sind die Rohrqualitäten nicht ausreichend. Nahtlos hergestellte Rohre haben außerdem schlechte Wanddickentoleranzen.
Geschweißte Rohre werden in der Regel aus stranggegossenen Brammen hergestellt, die in Blechwarmwalzwerken vorgewalzt, anschließend kaltgewalzt, längsgeteilt und geschweißt werden. Im Anschluß an den Schweißvorgang erfolgt ein Ziehen der Rohre nach herkömmlichen Ziehverfahren. Nachteilig bei den Rohrschweißverfahren sind die hohen Bandherstellkosten, die die Rohrherstellung unwirtschaftlich machen. Die Bandherstellung erfolgt nach verschiedenen Verfahren. Üblich ist das Stranggießen von Brammen, das Warmwalzen der Brammen, das Fräsen der Oberflächen und anschließendes Kaltwalzen, das Aufcoilen des kaltgewalzten Bandes und anschließendes Längsteilen in Strips, die der weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Der Vorteil des so erzeugten Kaltbandes liegt in den hohen erreichbaren Kapazitäten von mehr als 100.000 t/a bei guter Oberflächenqualität. Nachteilig sind der diskontinuierliche Prozeß und die hohen Herstellkosten.
Ein anderes Verfahren schlägt vor, dünne Brammen zu gießen, die ein Warmwalzen von Breitband entbehrlich machen. Im Anschluß daran werden auch hier die
Oberflächen des Bandes gefräst, bevor das Band kaltgewalzt, gecoilt und in Strips längsgeteilt wird. Dieses Verfahren ist kontinuierlich ausführbar, mittlere Kapazitäten von weniger als 100.000 t/a sind bei guter Oberflächenqualität erreichbar. Auch dieses Verfahren hat zum Nachteil, daß die Herstellkosten zu hoch sind.
Ein drittes Verfahren ist als sogenanntes Hochreduktions-Verfahren bekannt. Hierbei wird das Band in Graphitkokillen mit einer Gießgeschwindigkeit v = 1 m/min gegossen, die Oberflächen werden gefräst, das Band wird mit hoher Stichabnahme kaltgewalzt, gecoilt und in Strips längsgeteilt. Dieses Verfahren kann kontinuierlich betrieben werden, die Oberflächenqualitäten sind gut. Nachteil des Verfahrens sind die kleinen Kapazitäten um 10.000 t/a bei hohen Herstellkosten.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von kostengünstigen Rohren mit hoher Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität aus Kupfer und Kupferlegierungen zu schaffen, bei dem gewalztes Band zu längsnahtgeschweißten Rohren verarbeitet wird. Dabei wird die Wirtschaftlichkeit auch für die Herstellung kleinerer bis größerer Mengen (zwischen 10.000 bis 100.000 t/a) angestrebt.
Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sind im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 durch die Abfolge der Verfahrensschritte a) bis j) beschrieben. Es hat sich herausgestellt, daß beim Gießen eines Vorbandes im angegebenen Abmessungsbereich und der vorgesehenen Gießgeschwindigkeit ein maßgeschneidertes Herstellen der Strips möglich wird, so daß ein Längsteilen eines vorgewalzten Bleches entbehrlich wird. Die Strips weisen gute Oberflächenqualität und günstige Materialwerte bei niedrigen Herstellungskosten auf.
Das Gießen des Vorbandes kann nach besonderen Merkmalen der Erfindung entweder auf einer Bandgießanlage oder auf einem Gießrad erfolgen. Beide Gießverfahren zeichnen sich durch hohe Gießgeschwindigkeiten aus und sind deshalb zur wirtschaftlichen Herstellung der Strips mit den entsprechenden Abmessungen zur unmittelbaren Weiterverarbeitung besonders geeignet, wobei Gießräder bisher nur bei der Drahtherstellung eingesetzt werden.
Wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen ist, daß das Warmwalzen des Vorbandes zwischen 600°C und 900°C erfolgt, so ermöglicht das Verfahren Korngrößen im Material von 30-40 μm herzustellen, die nach dem Kaltwalzen bessere Bedingungen beim Einformen der Bänder zu Schweißrohren bieten.
Dadurch, daß erfindungsgemäß das Besäumen des Zwischenbandes unmittelbar in der Schweißmaschine erfolgt, entfällt neben dem Längsteilen der Bänder auch ein vorbereitendes Besäumen.
Das Entzundern des warmgewalzten Vorbandes kann in Linie nach konventionellen Entzunderungsverfahren, beispielsweise durch chemisches Beizverfahren erfolgen.
Günstigerweise wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zum Schweißen des Längsnahtrohres ein bekanntes Hochfrequenz-, WIG- oder Laserschweiß-Verfahren mit den Schritten Entcoilen, Richten und Stumpfschweißen des Zwischenbandes, Einformen, Schweißen, Innen- und Außenentgraten (falls HF-geschweißt), Kalibrieren, Ablängen, Coilen und Ausbringen des Innenspans eingesetzt.
Zum Ziehen des Längsnahtrohres kann erfindungsgemäß ein bekanntes
Ziehverfahren mit den Schritten Entcoilen, Trommelziehen oder kontinuierliches Geradeausziehen, gegebenenfalls Zwischenglühen (bei den Gütestufen Weich und Halbhart), Fertigziehen und gegebenenfalls Weichglühen (beispielsweise bei Wärmetauscherrohren) eingesetzt werden. Alternativ ist es auch denkbar, nach den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 9 angegeben sind, innenverrippte Längsnahtrohre herzustellen, und zwar ebenfalls wirtschaftlich mit guten Oberflächenqualitäten in einem kontinuierlichen bzw. teilkontinuierlichen Prozeß.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft, weil es in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf wirtschaftlich in der Lage ist, geschweißte Kupferrohre und Rohre aus Kupferlegierungen in niedriger bis hoher Kapazität (10.000 bis 100.000 t/a) herzustellen, bei innenverrippten Rohren sogar bis hinunter zu 1000 t/a und weniger. Die kontinuierliche Verfahrensabfolge unter Einsatz von Gießmaschinen mit sehr hohen Gießgeschwindigkeiten ermöglicht einerseits die hohe Kapazität, ohne andererseits die Qualität der Rohre negativ zu beeinflussen. Die Oberfläche des gegossenen Bandes entspricht trotz Fehlens des beim bekannten Stand der Technik vorgesehenen Fräsens der Bandoberfläche den Bedingungen für Präzisionskaltbänder für die Rohrherstellung. Die sich beim Warmwalzen einstellende Korngröße von 30 bis 40 μm ermöglicht günstigere Voraussetzungen beim Einformen der Bänder zu Schweißrohren, als dies bei weichem (geglühtem) Material bislang möglich war. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erstmals ein in der Praxis brauchbares Verfahren zum Herstellen geschweißter Ne-Metallrohre geschaffen, das infolge seiner hohen Kapazität, seiner Flexibilität und seinen niedrigen Kosten die beim Stand der Technik beschriebenen Nachteile nicht aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen in einer kombinierten Fertigungslinie, bestehend aus einer Vormaterialgießanlage, einem Warmwalzwerk, einer Rohreinform- und
Schweißstrecke sowie einer Zieheinrichtung für das geschweißte Rohr, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Verfahrensschritte:
a. Gießen eines quasi endlosen Vorbandes im Abmessungsbereich Breite 45 bis 200 mm; Dicke 10 bis 70 mm auf einer Gießmaschine mit hoher
Gießgeschwindigkeit bis zu 22 m/min, b. Warmwalzen des gegossenen Vorbandes mit einer Walzgeschwindigkeit = Gießgeschwindigkeit x Streckung zu einem Zwischenband im Abmessungsbereich Breite 45 bis 200 mm; Dicke 2,0 bis 14 mm, c. Abkühlen des Zwischenbandes auf < 100°C bis RT und Entzundern der Zwischenbandoberfläche, d. Kaltwalzen des Zwischenbandes zu einem Band im Abmessungsbereich Breite 45 bis 200, Dicke 0,9 bis 6,3 mm, e. Coilen des unbesäumten Bandes zu Bunden vorherbestimmter
Bundgewichte, wobei die Schritte a bis e als in-line Prozeß verlaufen und anschließend direkt oder über ein Zwischenlager als weitere Arbeitsschritte folgen, f. Abwickeln und Einformen des Bandes zu einem Längsnahtrohr, g. Schweißen der Längsnaht unmittelbar nach dem Besäumen der Kanten zu einem geschweißten Längsnahtrohr, h. falls erforderlich Außen- und Innenentgraten des Rohres i. Kalibrieren, wobei anschließend direkt oder über ein Zwischenlager als letzter Arbeitsschritt folgt j. Ziehen des geschweißten Rohres in mindestens einer Ziehstufe zum
Fertigrohr, falls das geschweißte Rohr nicht schon das Fertigrohr darstellt.
2. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gießen des Vorbandes auf einer Bandgießanlage (z.B.Hazelett- Caster) erfolgt.
3. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gießen des Vorbandes auf einem Gießrad erfolgt.
4. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmwalzen des Vorbandes zum Erreichen von Korngrößen <40 μm bei Walztemperaturen zwischen 600 und 900°C erfolgt.
5. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Besäumen des Zwischenbandes in der Schweißmaschine erfolgt
6. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entzundern des Warmbandes durch ein chemisches Beizverfahren erfolgt.
7. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Schweißen des Längsnahtrohres ein bekanntes Hochfrequenz-, WIG- oder Laserschweiß- Verfahren mit den Schritten Entcoilen, Richten und
Stumpfschweißen des Zwischenbandes, Einformen, Schweißen, Innen- und Außenentgraten (falls HF-geschweißt), Kalibrieren, Ablängen, Coilen und Ausbringen des Innenspans eingesetzt wird.
8. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu-
Legierungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Ziehen des Längsnahtrohres ein bekanntes Ziehverfahren mit den
Schritten Entcoilen, Trommelziehen oder kontinuierliches Geradeausziehen, ggf. Zwischenglühen, Fertigziehen und ggf. Weichglühen eingesetzt wird.
9. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren aus Cu und Cu- Legierungen in einer kombinierten Fertigungslinie, bestehend aus einer Vormaterialgießanlage, einem Warmwalzwerk, einer Rohreinform- und Schweißstrecke sowie einer Zieheinrichtung für das geschweißte Rohr, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Verfahrensschritte:
a. Gießen eines quasi endlosen Vorbandes im Abmessungsbereich Breite 45 bis 200 mm; Dicke 10 bis 70 mm auf einer Gießmaschine mit hoher Gießgeschwindigkeit bis zu 22 m/min,
b. Warmwalzen des gegossenen Vorbandes mit einer Walzgeschwindigkeit = Gießgeschwindigkeit x Streckung zu einem Zwischenband im Abmessungsbereich Breite 45 bis 200; Dicke 2,0 bis 14 mm,
c. Abkühlen des Zwischenbandes auf < 100°C bis RT und Entzundern der Zwischenbandoberfläche, d. Kaltwalzen des Zwischenbandes zu einem Band im Abmessungsbereich Breite 45 bis 200 mm; Dicke < 0,9 mm,
e. Coilen des unbesäumten Bandes zu Bunden vorherbestimmter Bundgewichte, wobei die Schritte a bis e als in-line Prozeß verlaufen und anschließend direkt oder über ein Zwischenlager als weitere Arbeitsschritte folgen,
f. Abwickeln und Längsteilen,
g. Verrippen des Bandes,
h. Einformen und Schweißen und ggf. Kalibrieren des verrippten Bandes zu einem innenverrippten Längsnahtrohr in Fertigabmessung,
EP98943664A 1997-08-06 1998-07-01 VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GESCHWEISSTEN ROHREN AUS Cu UND Cu-LEGIERUNGEN Expired - Lifetime EP1001856B1 (de)

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