DD235677A5 - METHOD AND DEVICE FOR ATTACHING WORKPIECES FOR TUBE PRODUCTION - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Verarbeiten von Beizmitteln und insbesondere zum Beizen von auf Walztemperatur von 1 000 bis 1 300C erhitzten Werkstuecken fuer die Rohrherstellung durch Auftragen einer vorbestimmten Beizmittelmenge mittels einer vorbestimmten Gasmenge als homogenes Gemisch auf die Innenwaende, beispielsweise einer Luppe fuer die Herstellung eines nahtlosen Rohres. Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung aus Vorratsbehaelter und Dosiervorrichtung fuer das Beizmittel, Druckbehaelter mit einer Gaszufuehrung und einem Einlass fuer das Beizmittel und Auslass fuer das Gas-Beizmittel-Gemisch, Transportleitung sowie Austragvorrichtung.A process for processing mordants and in particular for pickling heated to rolling temperature of 1000 to 1 300C workpieces for tube production by applying a predetermined amount of seed by means of a predetermined amount of gas as a homogeneous mixture on the Innenwaende, such as a billet for the production of a seamless tube. The invention also includes a device of storage container and metering device for the mordant, pressure vessel with a gas supply and an inlet for the mordant and outlet for the gas-mordant mixture, transport line and discharge.
Description
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Verfahren und Vorrichtung zum Beizen von Werkstücken zur RohrherstellungMethod and device for pickling workpieces for tube production
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beizen von Hohlkörpern, wie Luppen Hohlblöcken oder Rohren.The invention relates to a method and a device for pickling hollow bodies, such as hollow blocks or tubes.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Es ist bekannt, Metalloberflächen und insbesondere Stahloberflächen vor einer Umformung zu beizen. Eine Möglichkeit des Beizens ist die Oberflächenbehandlung mit Säuren, Säuregemischen, Alkalien oder Salzgemischen. Characteristic of the known technical solutions: It is known to stain metal surfaces and in particular steel surfaces before forming. One possibility of pickling is surface treatment with acids, acid mixtures, alkalis or salt mixtures.
Beispielsweise bei der Verarbeitung von Werkstücken aus Eisen und insbesonders Stahl, wie Hohlblöcken oder Rohren und speziell von Luppen zu nahtlosen Rohren in Anlagen wie Stossbankanlagen, Schrittwalzwerken, Asselstrasse, Stopfenwalzwerken, Pilgerstrassen, Kontistrassen, Multiple Pipe Mills, Stauchpressen usw. muss vor dem Einführen der Dornstange das Luppen-, Hohlblock^_oder_Rohrinnere bei Temperaturen im Bereich der Walztemperatur, d.h. bei rund 1000 bis 13000C gebeizt werden. Durch die Komplexität des Arbeitsablaufes in Walzwerken der genannten Art war es bisher nicht möglich, auf rationelle Weise ein vollständiges Beizen zu erreichen, so kann es durchaus vorkommen, dass für das Auftragen des Beizmittels nur so kurze Zeiträume wie ca. 1 Sekunde zur Verfügung stehen.For example, in the processing of workpieces made of iron and especially steel, such as hollow blocks or tubes and especially from lumps to seamless pipes in facilities such as jack-up systems, stepping mills, Asselstrasse, stopper rolling mills, pilgrim roads, Kontistrassen, Multiple Pipe Mills, upsetting presses, etc. must be before inserting the Mandrel the Luppen-, Hohlblock ^ _oder_Rohrinnere be pickled at temperatures in the range of rolling temperature, ie at about 1000 to 1300 0 C. Due to the complexity of the work process in rolling mills of the type mentioned, it has hitherto not been possible to achieve complete pickling in a rational manner, so it may well happen that only as short periods as about 1 second are available for the application of the mordant.
Es wurde schon vorgeschlagen, Luppen zu entzundern, indem Entzunderungsmittel mit Hilfe eines Druckgases in zirkulärer Bewegung an einem Luppene.nde in das Innere der auf WalztemperaturIt has been proposed to descalate lumps by descaling means by means of a pressurized gas in circular motion on a lollipop in the interior of the rolling temperature
erhitzten Luppe einzuführen und am anderen Luppenende durch Absaugen das Restgemisch auszutragen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, grosse Gas- und Entzunderungsmengen zu benötigen. Aus wirtschaftlichen Gründen muss als Gas in der Regel Luft angewendet werden, die, insbesondere in derart grossen Mengen, oxidativ, aber auch stark kühlend auf das Luppeninnere wirkt.Introduce heated billet and at the other Luppenende by sucking out the rest of the mixture. This method has the disadvantage of requiring large amounts of gas and descaling. For economic reasons, as gas usually air must be applied, which, especially in such large quantities, oxidatively, but also has a strong cooling on the Luppeninnere.
Weiters ist ein Absaugen und Filtrieren des Restgemisches von Gas und Salzen nicht unproblematisch. Ziel der'Erfindung: Furthermore, a suction and filtration of the residual mixture of gas and salts is not without problems. Aim of the invention:
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht, im Arbeitsablauf eines Walzwerkes eine Beizung kontinuierlich und möglichst vollständig vorzunehmen und diese Aufgabe bei geringem apparativen Aufwand mit angepassten Beizmittelmengen auszuführen.The object of the present invention is to propose an apparatus and a method which makes it possible to carry out a pickling continuously and as completely as possible in the course of a rolling mill and to carry out this task with a small amount of equipment with adapted quantities of pickling agent.
Erfindungsgemäss wird das mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und einer Vorrichtung nach Patentanspruch 10 erreicht. Darlegung des Wesens der Erfindung: According to the invention, this is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 10. Explanation of the essence of the invention:
Das Verfahren wird derart ausgeführt, dass das Beizmittel, zweckmässig in trockener Form als Pulver, mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 50 bis 1000 Mikrometer oder als Granulat mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 0,5 bis 4 mm in einem Vorratsbehälter eingefüllt wird. In der Regel durch Schwerkraft, nötigenfalls mit Unterstützung beispielsweise eines Rüttlers, eines umlaufenden Rührflügels oder durch Lufteinblasen, um eine Brückenbildung des Pulvers zu vermeiden, wird das-Beizmittel in eine Dosiervorrichtung gespiesen. Gege-The process is carried out in such a way that the pickling agent, suitably in dry form as a powder, with an average particle size of 50 to 1000 micrometers or as granules with an average particle size of 0.5 to 4 mm, is filled in a storage container. As a rule, by gravity, if necessary with the assistance of, for example, a vibrator, a rotating stirring blade or by air injection, in order to avoid bridging of the powder, the pickling agent is fed into a metering device. Gege-
benenfalls kann der Silobehälter als Druckbehälter ausgebildet sein und das Material wird dann durch Druckbeaufschlagung ausgetragen. Als Dosiervorrichtung kommen an sich bekannte Dosiervorrichtungen in Frage, wie Dosierwaagen, Dosierschnecken, Dosierspiralen, Schwingaufgeber oder ein Dosierband.If necessary, the silo container can be formed as a pressure vessel and the material is then discharged by pressurization. As dosing come in known metering devices in question, such as dosing, dosing, Dosierspiralen, Schwingaufgeber or a dosing.
Die Dosierung wird gravimetrisch oder volumetrisch ausgeführt, zweckmässig erfolgt eine volumetrische Dosierung, vorzugsweise wird ein Schneckendosierer eingesetzt.The dosage is carried out gravimetrically or volumetrically, conveniently a volumetric dosing, preferably a screw feeder is used.
Aus der Dosiervorrichtung wird das Beizmittel in einen Druckbehälter eingebracht. Dieser Druckbehälter wird mittels eines Gases unter Druck gesetzt. Als geeignetes Gas kann Luft, Stickstoff, C0„, ein Edelgas oder Gemische davon eingesetzt werden.From the metering device, the mordant is introduced into a pressure vessel. This pressure vessel is pressurized by means of a gas. As a suitable gas, air, nitrogen, C0 ", a noble gas or mixtures thereof can be used.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden 5 bis 100 g Beizmittel pro m2 innere Oberfläche oder Innenwandung des Werkstückes angewendet. Zweckmässig werden 10 bis 60 g, vorteilhaft 25 bis 50 g Beizmittel pro m2 Innenwandung angewendet.According to the process of the invention, 5 to 100 g of mordant per m2 of inner surface or inner wall of the workpiece are used. It is expedient to use 10 to 60 g, advantageously 25 to 50 g of pickling agent per m 2 of inner wall.
Die Gasmenge beträgt-50 bis 750 Normalliter pro Kilogramm Beizmittel. In einer zweckmässigen Ausführungsform werden 100 bis 500 Normalliter, vorzugsweise 100 bis 250 .Normalliter Gas pro · Kilogramm Beizmittel angewendet.The amount of gas is -50 to 750 normal liters per kilogram of pickling agent. In an expedient embodiment, 100 to 500 normal liters, preferably 100 to 250, normal liters of gas per kilogram of pickling agent are used.
Der Druck im Druckbehälter soll 2 bis ^O bar, vorzugsweise 2 bis 10 bar betragen. The pressure in the pressure vessel should be 2 to 0 bar, preferably 2 to 10 bar.
Nach erfolgter Druckbeladung des Druckbehälters kann im Rahmen des Arbeitstaktes.des Walzwerkes das Beizmittel verarbeitet werden. Zu diesem Zweck ist eine Transportleitung vorgesehen, die zu einer Austragvorrichtung führt. Diese Austragvorrichtung kann beispielsweise eine einfache Rohröffnung, ein Austragkonus, gegebenenfalls mit Spirale oder mit einem Diffuser ausgerüstet, sein und es können auch verschiedene Düsenarten eingesetzt werden.After pressure has been applied to the pressure vessel, the pickling agent can be processed as part of the working cycle of the rolling mill. For this purpose, a transport line is provided, which leads to a discharge device. This discharge device, for example, a simple pipe opening, a discharge cone, optionally equipped with a spiral or with a diffuser, and it can also be used different types of nozzles.
Um das Beizmittel gleichmässig im Hohlraum des Werkstückes zu verteilen und aufzutragen, wird auf eine zirkuläre, laminare, turbulente oder pulsierende Strömung des Gas-Beizmittel-Gemisches abgezielt, wobei generell eine zirkuläre oder turbulente Strömung angestrebt wird.In order to distribute and apply the mordant evenly in the cavity of the workpiece, a circular, laminar, turbulent or pulsating flow of the gas-mordant mixture is targeted, with a circular or turbulent flow generally being aimed for.
Unter zirkulärer Bewegung wird verstanden, dass sich das Gemisch unter Ausbildung einer spiralförmigen Bewegung durch die Oeffnung des Werkstückes hindurch bewegt. Die laminare Strömung bedeutet, dass das—Gemi-seh—in--im wesentlich gleichförmiger Bewegung durch die Werkstücköffnung· hindurchströmt, während unter turbulenter Strömung eine Wirbelbildung des strömenden Mediums angestrebt wird. Die pulsierende Strömung umschreibt ein Verfahren, gemäss dem das Gemisch in mehreren Druckstössen durch die Werkstücköffnung geführt wird.Circular motion is understood to mean that the mixture moves through the opening of the workpiece to form a helical motion. The laminar flow means that the mixture flows through the workpiece opening in substantially uniform motion, while turbulent flow tends to induce vortex formation of the flowing medium. The pulsating flow describes a method according to which the mixture is passed through the workpiece opening in several pressure surges.
Die Austragvorrichtung kann im Bereich eines Werkstückendes zentrisch als auch aussermittig zur Werkstücköffnung angebracht sein. Es ist aber auch möglich, mit der Austragvorrichtung in das Werkstückinnere zu fahren oder während des Austragens desThe discharge device can be mounted centrally in the region of a workpiece end and also eccentrically to the workpiece opening. But it is also possible to drive with the discharge into the workpiece interior or during the discharge of the
Gemisches die Austragvorrichtung durch die Werkstücköffnung zu führen.,Mixture to guide the discharge device through the workpiece opening.,
Während der Anwendung des Beizmittels weist das Werkstück in der Regel seine Walztemperatur von etwa 1000 bis 13000C auf, wobei es im Rahmen der technischen Gegebenheiten liegt, dass sich zwischen dem Beizvorgang und dem ersten Walzvorgang noch Temperaturänderungen einstellen können.During the application of the pickling agent, the workpiece usually has its rolling temperature of about 1000 to 1300 0 C, wherein it is within the technical conditions that can still adjust temperature changes between the pickling and the first rolling process.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird mit einer Vorrichtung ausgeführt, die beispielhaft und schematisch in Abbildung 1 dargestellt ist.The inventive method is carried out with a device which is shown by way of example and schematically in Figure 1.
Erfindungsgemäss umfasst die Vorrichtung einen Vorratsbehälter 1 für das Beizmittel, daran angeschlossen eine volumetrische oder gravimetrische Dosiervorrichtung 2} die sich in einen Druckbehälter 3 entleert. Der Druckbehälter 3 ist mit einer Druckgaszuführung 4 und einem Auslass 5 für das Gas-Beizmittel-Gemisch ausgerüstet. Der Auslass 5 wird über ein Oeff-According to the invention, the device comprises a reservoir 1 for the mordant, connected thereto a volumetric or gravimetric metering device 2 which empties into a pressure vessel 3. The pressure vessel 3 is equipped with a compressed gas feed 4 and an outlet 5 for the gas-Seizmittelgemisch. The outlet 5 is opened by an opening
nungsventil 6 gesteuert, wobei nach dem Oeffnen des Ventils das Gas-Beizmittel-Gemisch durch eine Transportleitung 7 zu einer Austragvorrichtung 8 geführt wird.Controlled control valve 6, wherein after opening the valve, the gas-seed mixture is passed through a transport line 7 to a discharge 8.
Die Austragvorrichtung 8 hat die Aufgabe, zugleich Verteilvorrichtung zu sein und einen rundum gleichmässigen Austrag zu gewährleisten.The discharge device 8 has the task at the same time to be a distribution device and to ensure an all-round discharge.
Ein weiteres wesentliches Merkmal des Druckbehälters ist die Gestaltung des Auslasses 5. Dieser muss gewährleisten, dass das Material restlos und ohne zu Entmischen während des Arbeitstaktes ausgetragen wird. Als technische Massnahme kann das beispielsweise durch einen Druckbehälter mit Wänden, die sich sehr steil gegen den Auslass 5 neigen, und/oder einen Konus im Bereich des Auslasses angestrebt werden.Another important feature of the pressure vessel is the design of the outlet 5. This must ensure that the material is discharged completely and without demixing during the power stroke. As a technical measure, this can be achieved, for example, by means of a pressure vessel with walls which incline very steeply against the outlet 5 and / or a cone in the region of the outlet.
Weitere Ausgestaltungsformen sind die Möglichkeiten ,des Vorheizens des Gases und/oder Entzunderungsmittels, entweder vor oder innerhalb des Druckbehälters oder in der Transportleitung. Durch die verhältnismässig kleinen Mengen an Beizmittel und Gas ist das Vorheizen leicht möglich.Further embodiments are the possibilities of preheating the gas and / or Entzonderungsmittels, either before or within the pressure vessel or in the transport line. Due to the relatively small amounts of mordant and gas preheating is easily possible.
Durch Anpassung der Dosiervorrichtung und der Austragvorrichtung ist es auch möglich, das Beizmittel in gleicher Weise in flüssiger Form als Lösung, Suspension oder Schmelze zu verar-—beiten.By adapting the metering device and the discharge device, it is also possible to process the pickling agent in the same way in liquid form as a solution, suspension or melt.
Als Ventile und Steuerorgane für die Dosiervorrichtung 9,10,As valves and control elements for the metering device 9, 10,
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die Druckgaszuführung 11 und den Auslass ßf können an sich bekannte Konstruktionen verwendet werden. Die Steuerung kann beispielsweise mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch erfolgen, wobei eine dem jeweiligen Arbeitstakt des Walzwerkes und dem Programmablauf gerecht werdende Steuerung auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Handsteuerung, mechanisch oder auch elektronisch, erfolgen kann.the pressurized gas supply 11 and the outlet ßf can be used per se known constructions. The control can be effected, for example, mechanically, hydraulically, pneumatically or electromagnetically, whereby a control which is commensurate with the respective working cycle of the rolling mill and the program sequence can take place in a manner known per se, for example by manual control, mechanically or else electronically.
In der Abbildung 1 ist ferner das Werkstück beispielsweise eine Luppe, Hohlblock oder Rohr 12 und der als Werkstückinnenraum 13 bezeichnete Hohlraum erkennbar.In Figure 1, the workpiece, for example, a billet, hollow block or tube 12 and the cavity referred to as the workpiece interior 13 is also recognizable.
Mit dem Verfahren nach vorliegender Erfindung gelingt es, das Beizmittel ohne allfällige Entmischung in gleichmässiger Verteilung im Werkstückinnenraum zu verteilen und die vorhandene Zunderschicht zu modifizieren, resp. chemisch umzusetzen. Idealerweise wird durch die Verwendung des Beizmittels nicht nur eine gleichmässige und gut haftende dünne Oberflächenschicht erhalten, sondern die sich bildenden Produkte auf der inneren Oberfläche des Werkstückes haben idealerweise nichtabrasive oder sogar schmierende Eigenschaften.With the method of the present invention, it is possible to distribute the pickling agent without any segregation in a uniform distribution in the workpiece interior and to modify the existing scale layer, respectively. chemically implement. Ideally, the use of the mordant not only provides a uniform and well adhering thin surface layer, but the forming products on the inner surface of the workpiece ideally have nonabrasive or even lubricating properties.
-Durch die Verwendung von im Vergleich zu bekannten Entzunderungsverfahren kleinen Gasmengen kommen bei der Verwendung von Luft als Druckgas nur verhältnismässig kleine Sauerstoffmengen mit dem auf Walztemp_e_ratur__erhltzten Werkstück in Berührung, was eine stark vermindernde Bildung von neuen Oxidationsprodukten bedeutet.By using small quantities of gas compared to known descaling processes, only comparatively small amounts of oxygen come into contact with the workpiece, which is at high temperature, when compressed air is used as compressed gas, which means a greatly reduced formation of new oxidation products.
Bei den geringen Gasmengen kann es auch schon wirtschaftlich vertretbar werden, Inertgase, wie Stickstoff oder Edelgase anzuwenden. Ein neuerliches Aufoxidieren kann damit vermieden werden.With the small amounts of gas, it can also be economically justifiable to use inert gases, such as nitrogen or noble gases. A renewed Aufoxidieren can be avoided.
Gegenüber bekannten Verfahren zur Entzunderung werden auch pro Flächeneinheit verhältnismässig geringe Mengen an Beizmittel benötigt. i Compared to known methods for descaling relatively small amounts of pickling agent are required per unit area. i
Durch die geringen Gas- und"Beizmittelmengen nach dem Verfahren vorliegender Erfindung wird das früher vorgeschlagene Absaugen des Entzunderungs-Gas-Gemisches überflüssig, ein Zurückschlagen des Gemisches aus der Werkstücköffnung, wie das bei nicht erfindungsgemässen Verfahren leicht möglich ist, beispielsweise durch die momentane starke Aufheizung, tritt nicht oder höchstens in nicht störender Weise auf. Werden nach dem Verfahren vorliegender Erfindung das Gas und/oder das Beizmittel vorgeheizt, können diese Probleme ganz vernachlässigt werden. Die gezielt eingesetzte Strömung bewirkt weiters eine äusserst homogene Verteilung des Beizmittels auf der Oberfläche des Werkstückinnenraumes, so dass kein an sich überschüssiges Beizmittel, das seinerseits wieder abgeschieden oder als Verlust eingerechnet werden muss, für das Verfahren benötigt wird.Due to the low gas and "Beizmittelmengen according to the method of the present invention, the previously proposed aspiration of descaling gas mixture is unnecessary, a repelling of the mixture from the workpiece opening, as is easily possible in non-inventive method, for example, by the current strong heating If the gas and / or the mordant are preheated according to the process of the present invention, these problems can be completely neglected.The specifically used flow furthermore causes an extremely homogeneous distribution of the mordant on the surface of the workpiece interior , so that no in itself excess pickling agent, which in turn must be re-deposited or included as a loss, is needed for the process.
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