DE3032222C2

DE3032222C2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung stumpfnahtgeschweißter Rohre

Info

Publication number: DE3032222C2
Application number: DE3032222A
Authority: DE
Inventors: Kenji Higuchi; Nobuo Kashima Ibaraki Machida; Koji Nishimoto; Toshiyuki Oki
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1987-08-20
Also published as: GB2059320B; DE3032222A1; FR2466306B1; CA1149884A; GB2059320A; FR2466306A1

Description

Aufwand hergestellt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Dadurch, daß zwei rechteckig ausgebildete Spulen zu beiden Seiten des Bandes angeordnet sind und mit ihren Längsseiten unterhalb und oberhalb des Transportweges des Materialbandes in dessen Nähe verlaufen, wird eine gleichmäßige Magnetfelddichte erzeugt Infolge der Permeabilität des Bandmaterials konzentrieren sich die Feldlinien längs der Kanten des Bandmaterials, die somit stärker aufgeheizt werden als der mittlere Bandbereich. Längs der Bandkanten summieren sich die von der oberen und der unteren Spule induzierten Ströme, während sich diese Ströme in Querrichtung des Bandes verteilen. Die hohe Konzentration der Induktionsströme an den Bandkanten hat zur Folge, daß das Materialband sowohl in vertikaler als auch in seitlicher Richtung schwingen kann, ohne daß die Stromverteilung wesentlich beeinträchtigt würde. Es wird also keine starre Führung für das Materialband benötigt Der Verzicht auf Einrichtungen zur Ausrichtung des Bandes in vertikaler und horizontaler Richtung im Bereich der Zusatzheizung hat den Vorteil, daß das Band dort nicht verformt wird und daß auch keine selektive Wärmeableitung erfolgt Dadurch wird die Qualität der herzustellenden Schweißnaht verbessert und vergleichmäßigt

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Spulenquerschnitt nicht an die Breite des jeweiligen Materialtandes angepaßt werden muß. Die Vorrichtung kann vielmehr mit denselben Spulen für verschiedene Bandbreiten benutzt werden.

Die Regelung der Bandtemperatur an den Kanten erfolgt durch Beeinflussung des Spulenstromes oder durch Bewegen mindestens einer der Spulen, ohne daß dabei mechanisch auf das Materialband eingewirkt wird und ohne daß die Bandkanten beschädigt werden können. Ein unsymmetrischer Bandlauf zwischen den rechten und linken Längsseiten der Spulen wird auf diese Weise elektrisch oder durch mechanisches Bewegen der Spulen ausgeglichen, so daß beide Bandkanten gleichmäßig auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden, ohne daß der Abstand zwischen den Längsseiten der Spulen verändert wird.

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Bandkantentemperaturen ist semäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Steuereinrichtung einen in Durchlaufrichtung des Materialbandes vor den Spulen angeordneten ersten Temperatursensor und/ oder einen hinter den Spulen angeordneten zweiten Temperatursensor zur Messung zumindest der Temperaturen in den Bereichen der Bandkanten und eine Steuereinheit aufweist, in der die Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und der Soll-Temperatur für die Stumpfnahtverschwe'ßung und/oder die Differenz zwischen den gemessenen Temperaturen der Kantenbereiche des Materialbandes bildbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung stumpfnahtgeschweißter Rohre,

F i g. 2 in perspektivischer, zum Teil schematischer, Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zusatzheizung mit einer Steuereinrichtung zur Verwendung bei einer Vorrichtung nach F i g. 1,

Fig.3 in perspektivischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zusatzheizung mit einer Steuereinrichtung zur Verwendung bei einer Vorrichtung nach F ig. 1,

Fig.4 einen Teilschnitt durch eine Induktionsspule zur Verwendung bei einer Zusatzheizung nach F i g. 3, und

ίο F i g. 5 einen Vertikalschnitt von F i g. 4 zur Erläuterung seiner Funktionsweise.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf F i g. 1 der Aufbau der gesamten Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung stumpfnahtgeschweißter Rohre erläutert In Fig.2 ist mit dem Bezugszeichen 10 der zu bearbeitende Materialstreifen bezeichnet Der Materialstreifen 10 wird von einer nicht dargestellten Abrollhaspel abgezogen und insgesamt auf eine Temperatur erhitzt, die unter der Schweißtemperatur liegt Diese Temperatur liegt bei etwa 1150 bis 1200⁰C, vorzugsweise bei 1200°C, und wird dadurch erreicht, daß der Materialstreifen 10 durch einen Heizofen 1 geführt wird. Anschließend wird der Materialstreifen 10 durch eine erste Zusatzheizung 2 und eine zweite Zusatzheizung 3 geführt. Die Zusatzheizung 2 heizt ausschließlich beide Kanten El und Er, d. h. einen Bereich der Kanten E/und Er einer vorgegebenen Breite, vorzugsweise etwa 10 mm, auf eine Temperatur gleich oder nahezu gleich der Schweißtemperatur. Durch die zweite Zusatzheizung 3 wird die Temperatur der Kanten E/ und Er so lange korrigiert, bis beide Temperaturen gleich sind und der Schweißtemperatur entsprechen. Anschließend wird der Materialstreifen 10 durch eine Formvorrichtung 4 geführt und in dieser in eine Form von O-förmigem Querschnitt gebracht Die nun einander gegenüberstehenden Kanten E/und Er werden in einer Schweißdruckvorrichtung 5 stumpfnahtverschweißt, um aus dem Materialstreifen 10 ein vollständiges Rohr zu formen. Unmittelbar darauf wird der Schweißnahtbereich des kontinuierlich stumpfnahtgeschweißten Rohres in einer Kühleinrichtung 71 gekühlt, so daß jede Temperaturdifferenz zwischen dem Schweißnahtbereich und dem übrigen Metall verringert oder eliminiert wird. Die Kühleinrichtung 71 ist zwischen ihr in Durchlaufrichtung des Materialstreifens 10 vorgeordneten Maß- und Schwindungswalzen 60 und einer in Durchlaufrichtung nachgeordneten Gruppe von Maß- und Schwindungswalzen 6 angeordnet Nach Durchlaufen der Kühleinrichtung 71 durchläuft das Rohr so demnach die Gruppe von Maß- und Schwindungswalzen 6 und wird auf eine gewünschte Länge zugeschnitten. Die so zugeschnittenen Rohre 100 werden in einer weiteren Kühleinrichtung 72 vollständig abgekühlt und anschließend in einer Nachbearbeitungseinrichtung, wie einem Schlichter oder dergleichen nachbearbeitet.

Der Heizofen 1 weist eine obere Vorheizzone 11 zum Vorheizen des Materialstreifens 10, eine Umlenktrommel 12 am ausgangsseitigen Ende der Vorheizzone 11 und eine Umlenkwalze 13 am einlaßseitigen Ende auf. Der Materialstreifen 10 wird in der Vorheizzone U in Pfeilrichtung bewegt, umläuft die Umlenktrommel 12 und die Umlenkwalzen 13 und wird dann durch einen Einlaß in die Heizzone 15 gelenkt. Während der Materialstreifen 10 die Heizzone 15 durchläuft, wird er vermittels eines Gasbrenners erhitzt. Der Materialstreifen 10 verläßt die Heizzone 15 durch einen Auslaß 16. Daran anschließend wird der Materialstreifen 10 nacheinander durch die erste Zusatzheizung 2 und die

• zweite Zusatzheizung 3 geführt. Beim Verlassen des Heizofens 1 ist die Temperatur des Materialstreifens 10 niedriger als die Schweißtemperatur von 1300⁰C, d.h. sie erreicht etwa 1180⁰C im mittleren Bereich und ungefähr 1200° C an den beiden Kanten £7 und Er. Diese Temperaturverteilung quer zum Materalstreifen 10 ist natürlich nicht zwingend, die Temperaturwerte können ohne weiteres höher oder niedriger als die angegebenen Werte liegen. Wenn die Temperatur im mittleren Bereich des Materialstreifens 10 die untere Grenze des Temperaturbereiches überschreitet, in dem die Temperaturen dazu ausreichen, daß der Materialstreifen 10 ohne Behinderungen in der Formvorrichtung 4 unter der Gruppe von Maß- und Schwindungswalzen 6 geformt bzw. eingeschrumpft werden kann, so wird die Temperatur des mittleren Bereiches des Maierialstreifens 10, da der mittlere Bereich des Materialstreifens 10 zusätzlich noch etwas beheizt wird, während der Materialstreifen 10 durch die Zusatzheizung 2 und die Hilfs-Zusatzheizung 3 läuft, die obere Grenze des Bereiches geeigneter Temperaturen für die Formung sowie die Maß- und Schwindungswalzung erreichen, wodurch dann die Energieersparnis verringert wird. Andererseits erhöht sich die Belastung der Zusatzheiausgebildet. Diese Nuten 211a, 212a haben eine rechteckige Form, mit ihren Längsseiten parallel zu den Längsseiten der entsprechenden Kerne 211 und 221. Die Wicklungskörper 212 und 222 werden von langen Kupferstreifen gebildet, die sich in einem rechteckigen Muster erstrecken und hohl sind, so daß sie von einer Kühlflüssigkeit durchflossen werden können. Die einzelnen Streifen sind lageweise in den Nuten 2Ua und 221a gewickelt und voneinander durch einen Lacküberzug isoliert. Die Wicklungskörper 212,222 passen genau in die Nuten 211a, 221a, während die Enden sich aus den eigentlichen Spulen hinaus durch Bohrungen 21 Xb, 21\b erstrecken, die ihrerseits flach durch die Kerne 211,221 verlaufen.

Das Energieversorgungssystem für die Wicklungskörper 212,222 weist eine Energiequelle 24 üblicher Art, einen Frequenzumsetzer 25, eine Stromeinstelleinheit 26 und einen den Leistungsfaktor verbessernden Kondensator 27 auf. Die entsprechenden elektrischen Ströme werden mit der über den Frequenzumsetzer 25 eingestellten angestrebten Frequenz und dem über die Stromeinstelleinheit 26 eingestellten angestrebten Stromwert über den den Leistungsfaktor verbessernden Kondensator 27, den entsprechenden Wicklungskör-

zung 2, sofern die Temperatur des mittleren Bereiches 25 pern 212,222 zugeführt,

des Materialstreifens 10 zu niedrig ist, da die Mit dem Bezugszeichen 28 ist eine Steuereinheit

Zusatzheizung 2 dann die Temperatur des mittleren bezeichnet, über die der Strom zu den einzelnen

Bereiches auf das angestrebte Niveau zu bringen hat, Wicklungskörpern 212 bzw. 222 steuerbar ist. Die

mit der Folge, daß der Verbrauch an elektrischer Steuereinheit 28 ist mit einem Temperatursensor 29

Energie ansteigt und eine großkalibrige Zusatzheizung 30 verbunden, der sich in Durchlaufrichtung des Material-

2 verwendet werden muß, was dann natürlich nicht zu den angestrebten wirtschaftlichen Vorteilen führt Insgesamt ist es also anzustreben, daß der Heizofen 1 so gesteuert wird, daß der Materialstreifen 10 bei Austritt aus dem Heizofen 1 in seinem mittleren Bereich bis zur unteren Grenze des geeigneten Temperaturbereiches zur Formung sowie zur Maß- und Schwindungswalzung aufgeheizt ist. Zumindest sollte die Temperatur nur so wenig unter dieser unteren Grenze liegen, daß eine Streifens 10 vor den Induktionsspulen 21, 22 über die Breite des Materialstreifens 10 erstreckt. Die Steuereinheit 28 und der Temperatursensor 29 bilden gemeinsam mit dem zuvor erläuterten Energieversorgungssystem eine Steuereinrichtung 24—29. Die vom Temperatursensor 29 gemessene Temperaturverteilung über die Breite des Materialstreifens 10 wird der Steuereinheit 28 eingespeist. Von der Steuereinheit 28 wird ein Stromwert bestimmt, der dazu notwendig ist, die

Aufheizung auf die gewünschte Temperatur durch die 40 Temperatur der beiden Kanten El und Er während der

Zusatzheizung und die Hilfs-Zusatzheizung 3 erfolgen kann.

In F i g. 2 nun ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zusatzheizung 2 gezeigt. Induktionsspulen 21 und 22 sind vorgesehen, um den durchlaufenden Materialstreifen 10 induktiv zu beheizen. Die Induktionsspulen 21,22 weisen rechteckige Kerne 211, 221 und Wicklungskörper 212, 222 auf, die in Nuten 211a, 212a an der Unterseite des Kernes 211 bzw. an der Oberseite des Kernes 221 befestigt sind. Ein Halterahmen 23 hält die Induktionsspulen 21, 22 vertikal übereinander und in einem Abstand voneinander, so daß ein Raum frei bicibi, durch den der Materialstreifen 10 zwischen den Induktionsspulen 21, 22 hindurchlaufen kann. Die Zeit auf die Schweißtemperatur anzuheben, in der der Materialstreifen 10 zwischen den Induktionsspulen 21, 22 hindurch geführt wird. Diesem Strom entsprechende Steuersignale werden der Stromeinstelleinheit 26 zugeführt, so daß diese Stromeinstelleinheit 26 den entsprechenden Wicklungskörpern 212, 222 individuelle, die Induktionsspulen 21, 22 aktivierende Ströme gleicher oder unterschiedlicher Werte zuführt Die Steuerung des Stromes kann natürlich durch Wechseln und Steuern der Frequenz des Stromes, der durch die Wicklungskörper 212,222 fließt, erfolgen.

Der Rahmen 23 weist einer, senkrechten Träger 231 sowie obere und untere horizontal verlaufende Querträger 232, 233, die sich horizontal von dem senkrechten

Wicklungskörper 212, 222 sind mit geraden Bereichen 55 Träger 231 weg erstrecken, auf. Die Induktionsspule 21 212/, 222/ oberhalb und unterhalb der Lage der linken ist an der Unterseite des oberen Querträgers 232

angebracht, während die Induktionsspule 22 an der Oberseite des unteren Querträgers 233 angebracht ist Die Wicklungskörper 212, 222 stehen in senkrechter

angeordnet, wobei sich diese Bereiche in derselben 60 Richtung einander gegenüber und sind dem Raum, Richtung wie die Kanten des Materialstreifens 10 durch den der Materialstreifen 10 hindurchläuft,

zugewandt Die einzelnen Details des Rahmens 23 selbst sind nicht dargestellt aber die gesamte Struktur ist derart, daß die Induktionsspulen 21, 22 auf den Raum

Oberflächen mit im einzelnen nicht dargestellten 65 zwischen ihnen gerichtet sind und von den Oberflächen Wärmeisolatoren, d. h. keramischen Platten, versehen des Materialstreifens 10 durch einen angemessenen sind. Die Nut 211a ist an der Unterseite des Kernes 211 Abstand getrennt sind. Alternativ ist es zur Aufheizung und die Nut 212a ist an der Oberseite des Kernes 212 der Kanten El und Er auf die Schweißtemperatur auch

Kante El des Materialstreifens 10 bzw. mit geraden Bereichen 212r und 222r oberhalb und unterhalb der Lage der rechten Kante Er des Materialstreifens 10

erstrecken. Die Kerne 211 und 212 bestehen aus mehrlagigen, miteinander verklebten Silicium-Stahlplatten, deren den Wicklungskörpern 212,222 zugewandten

möglich, die Induktionsspulen 21 und/oder 22 so an dem Rahmen 23 anzubringen, daß sie aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können. Die Induktionsspulen könnten dann bewegt werden, um die elektromagnetische Kopplung zwischen den Induktionsspulen und den Kanten des Materialstreifens zur adequaten Einstellung der Temperatur, auf die der Materialstreifen erhitzt wird, zu verändern. Schließlich könnte auch der untere Querträger 233 so angebracht sein, daß er in einer vertikalen Ebene um sein inneres Ende schwenkbar wäre.

Damit könnte dann der Raum zwischen den Induktionsspulen 21, 22 und den Kanten El, Er des Materialstreifens 10 zur Einstellung der Beheizung des Materialstreifens 10 verändert werden.

Nach Durchlaufen der Zusatzheizung 2 sind die Kanten El und Er des Materialstreifens 10 auf oder fast auf die Schweißtemperatur aufgeheizt. Der Materialstreifen 10 wird alsdann der zweiten Zusatzheizung 3 zugeführt.

Tabelle 1 zeigt Werte von Ergebnissen von Vergleichstests, und zwar die Prozentzahl der Herstellung fehlerhafter Wülste (das Verhältnis der Anzahl von Rohren mit fehlerhaften Wülsten zur Gesamtzahl der hergestellten Rohre).

Bei diesen Vergleichstests wurden Rohre ein und derselben Größe bei verschiedenen Temperaturdifferenzen zwischen den Kanten und dem mittleren Bereich des Materialstreifens hergestellt, und zwar einmal unter Verwendung der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 und das andere mal unter Verwendung einer konventionellen Verbindung, bei der die Temperatur des gesamten Materiaistreifens in dem ersten Heizofen auf die Schweißtemperatur angehoben wird.

Tabelle 1	Erfindungs gemäße Vor richtung	Konventionelle Vorrichtung
Temperatur- differenz	0,31% 0,47% 0,78%	0,63% 1,36% 5,73%
50PC 100⁰C 200⁰C

Wie Tabelle I zeigt, vermindert die erfindungsgemäße Vorrichtung die Prozentzahl der Herstellung von Rohren mit fehlerhaften Wülsten ganz erheblich im Vergleich zu einer konventionellen Vorrichtung, und zwar für sämtliche Temperaturdifferenzen. Es ist verständlich, daß die Prozentzahl für die (erfindungsgemäße) Vorrichtung bei größeren Temperaturdifferenzen relativ niedriger ist

Nachstehend wird eine veränderte Ausführungsform der Zusatzheizung erläutert, die sowohl als erste Zusatzheizung als auch als zweite Zusatzheizung in der zuvor erläuterten Vorrichtung Verwendung finden kann, oder auch sogar beide Zusatzheizungen zu ersetzen vermag.

In F i g. 3 ist eine solche Zusatzheizung 2' und eine entsprechende Steuereinrichtung 93 bis 99 gezeigt, während in F i g. 4 Induktionsspulen 91,92 dazu gezeigt sind.

Der Materialstreifen 10, der aus dem Heizofen 1 austritt, tritt zwischen den in vertikaler Richtung mit Abstand voneinander angeordneten Induktionsspulen 91 und 92 hindurch und bewegt sich dann in Richtung auf die Formvorrichtung 4 und die Schweißdruckvorrichtung 5.

Wie Fig.4 zeigt, weisen die Induktionsspulen 91, 92 Kerne 911 und 921 sowie Wicklungskörper 912,922 auf, wobei letztere in Nuten 911a bzw. 921a auf der Unterseite der Kenre 911 bzw. der Oberseite des Kernes 921 eingesetzt sind. Die jeweiligen Kerne 911, 921 bestehen aus streifenförmigen Siliciumstahlplatten, die zur Bildung von den Nuten 911a, 921a entsprechen den Ausnehmungen gestampft sind. Die Siliciumstahl platten sind aufeinander geschichtet, so daß sich bei Betrachtung in der Ebene eine rechteckige Form ergibt. Die Platten sind über nicht dargestellte Bänder oder dergleichen miteinander verbunden und auf ihren dem Materialstreifen 10 zugewandten Oberflächen mit Wärmeisolationsmitteln zur Verhinderung von Beschädigungen der Wicklungskörper 912, 922 versehen. Die Nuten 911a, 921a sind im wesentlichen rechteckig mit den einzelnen Bereichen parallel zu den vier Seiten der Kerne 911, 921. Die Wicklungskörper 912, 922 sind gleichfalls von rechteckiger Form und von langen hohlen Kupferbändern gebildet, die lageweise in den Nuten 911 a, 921 a gewunden sind und voneinander durch einen Schutzlack isoliert sind. Die Enden 912a, 922a der entsprechenden Wicklungskörper 912,922 ragen durch Bohrungen 911Z>, 921 b in den Kernen 911, 921 aus den Induktionsspulen 91, 92 hinaus. Durch die Wicklungskörper 912, 922 fließen Ströme einer vorgegebenen Frequenz.

Wie sich aus F i g. 3 ergibt, weist ein Rahmen für die Induktionsspulen 91, 92 einen senkrechten Träger 931 sowie obere und untere Querträger 932,933 auf, die am oberen bzw. unteren Ende des Trägers 931 angeschlossen sind und sich parallel zueinander erstrecken, so daß der Rahmen 93 eine in Frontansicht C-förmige Form bekommt Die Induktionsspule 91 ist an der Unterseite des oberen Querträgers 932 befestigt und ist ihrerseits an der Unterseite mit dem Wicklungskörper 912 versehen. Die Induktionsspule 92 ist an der Oberseite des unteren Querträgers 933 befestigt und weist ihrerseits an der Oberseite den Wicklungskörper 922 auf. Die längeren Bereiche 912/ und 912r des Wicklungskörpers 912 bzw. 922 und 922/- des Wicklungskörpers 922 sind in Richtung der Kanten El und Er des Materialstreifens 10 ausgerichtet

An der Oberseite des oberen Querträgers 932 sind Tragbügel 94 befestigt, die sich von dort vertikal nach oben erstrecken. Räder 941 sind an den oberen Enden der Tragbügel 94 drehbar gelagert und laufen auf einer Schiene 942. Der Rahmen 93 wird von der sich waagerecht und quer zur Durchlaufrichtung des Materialstreifens 10 erstreckenden Schiene 942 getragen und ist in Richtung senkrecht zur Durchlaufrichtung des Materialstreifens 10 bewegbar, so daß der senkrechte Träger 931 seitlich der Kante El bzw. des Materialstreifens 10 eingestellt werden kann bzw. daß die Induktionsspulen 91,92 gegenüber der oberen bzw. unteren Seite des Materialstreifens gehalten werden können. Ein Motor 943 ist auf der Oberseite des Querträgers 932 angebracht Die Abtriebswelle des Motors 943 ist über eine Kette mit einem Zahnrand 944 verbunden, das koaxial auf einem der Räder 941 angebracht ist Der Motor 943 dreht sich in beide Richtungen, so daß der Rahmen 93 senkrecht zur Durchlaufrichtung des Materialstreifens bewegt werden kann. Dadurch können die Abstände Λι, lh, Λ₃ und A₄ zwischen den Kanten El und Er und den längeren Bereichen 912/, 912r, 922/und 922r der Wicklungskörper

912,922 eingestellt werden, wie das in F i g. 5 dargestellt ist Der untere Querträger 933 ist an das untere Ende des senkrechten Trägers 931 über einen horizontal verlaufenden Schaft 933a angelenkt, der mit der Basis des Querträgers 933 fest verbunden ist. Der untere Querträger ist damit in vertikaler Ebene um den Schaft 933a schwenkbar. Der horizontal verlaufende Schaft 933a ist mit einem Zahnrad 933i> an einem seiner Längsenden versehen, das mit einem Zahnrad 933c kämmt, das seinerseits mit einem Zahnrad auf der Abtriebswelle eines Motors 945 kämmt, der am unteren Ende des senkrechten Trägers 931 befestigt ist. Wenn der Motor 945 sich in der einen oder der anderen Richtung dreht, schwenkt somit der untere Querträger 933 um den Schaft 933a, wie sich das aus der gestrichelten Linie aus F i g. 5 ergibt. Dadurch werden die vertikalen Abstände vi und v₂ zwischen den Kanten E/und Erdes Materialstreifens und den Oberflächen der längeren Bereiche 922/ und 922r des Wicklungskörpers 922 verändert.

Mit dem Bezugszeichen 95 ist eine Steuereinheit zur Steuerung der Motoren 943 und 945 bezeichnet. Die Steuereinheit 95, die ein Mikrocomputersystem ähnlich dem der Steuereinheit 28 aufweist, ist mit Temperatursensoren 96/ und 96r verbunden, und zwar über einen Geber 97 zur Erzeugung eines Temperaturdifferenzsignals. Über einen Rückkopplungskreis 99 sind mit der Auswerteeinheit 95 außerdem Temperatursensoren 98/, 98r verbunden. Die Temperatursensoren 96/, 96r sind in Durchlaufrichtung des Materialstreifens 10 vor den Induktionsspulen 91,92 gegenüber den Kanten £/bzw. Erdes Materialstreifens 10 angeordnet. Die Temperaturen, die an den Kanten El und Er gemessen wurden, werden dem Geber 97 zugeführt, indem die Differenz zwischen den Temperaturen der Kanten El und Er festgestellt und an die Steuereinheit 95 weitergegeben wird. Die Steuereinheit 95 ihrerseits gibt Antriebssignale an die Motoren 943 und 945, um dem Motor 943 so anzutreiben, daß der Rahmen 93 entlang der Schiene 942 quer zum Materialstreifen 10 geführt wird, und um den Motor 945 so anzutreiben, daß der untere Querträger 933 in vertikaler Ebene um das untere Ende des Trägers 931 geschwenkt wird. Dadurch werden die Größen der horizontalen Abstände Αι, Λ₂, Λ3 und Λ« zwischen den Bereichen 912/, 912r. 922/ und 922r der Wicklungskörper 912,922 und den Kanten E/und Erdes Materialstreifens 10 sowie die vertikalen Abstände v\ und v₂ zwischen den Bereichen 922 und 922r des Wicklungskörpers 922 und den Kanten El und Er eingestellt, so daß insgesamt die Differenz zwischen den Temperaturen der Kanten E/ und Er eliminiert wird. In Durchiaufrichtung des rviaieriäisireäiens JO hinter den Induktionsspulen 91, 92 angeordnet sind die Temperatursensoren 98/ und 98r, über die die Temperaturen der Kanten El und Er festgestellt werden können, nachdem der Materialstreifen über die Induktionsspulen 91, 92 aufgeheizt worden ist. Diese Temperaturen werden durch den Rückkopplungskreis 99 auf die Steuereinheit 95 zurückgekoppelt. Die Steuereinheit 95 erzeugt kein Steuersignal, sofern die Temperaturdifferenz zwischen E/und Er Null ist. Existiert jedoch eine Temperaturdifferenz, so werden die Motoren 943 und 945 mit Steuersignalen versorgt, um die horizontalen und/oder vertikalen Abstände h\ und A₂, vi und v₂ zur Eliminierung der Temperaturdifferenz einzustellen. Die Temperatursensoren 98/, 98r, die die Temperaturen der Kanten El, Er des Materialstreifens 10 zur Korrektur der Stellung der Induktionsspulen 91,92 ermitteln, können ebenfalls dazu benutzt werden, zu ermitteln, ob die Kanten E/und Er überhaupt auf die angestrebte Schweißternperatur aufgeheizt worden sind.

Das Verhältnis zwischen der Einstellung der Bewegung des Rahmens 93 und der Schwenkbewegung des unteren Querträgers 933 ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Beispielsweise kann aber die Einstellung so ausgeführt werden, daß zunächst die Bewegung des Rahmens 93 quer zur Breite des Materialstreifens 10 grob eingestellt wird und daß anschließend eine

Feineinstellung des in vertikaler Ebene schwenkbaren unteren Querträgers 933 erfolgt. Der Rahmen 93 kann aber auch in Abhängigkeit von der von den Temperatursensoren 96/ und 96r ermittelten Temperaturdifferenz bewegt werden, während der untere Querträger 933 zur

kompensierenden Einstellung in Abhängigkeit von den Temperaturen schwenkbar ist, die von den Temperatursensoren 98/, 98r festgestellt werden. Fließt ein Hochfrequenzstrom einer vorgegebenen Frequenz in den Wicklungskörper 912,922, so wird ein magnetischer Fluß im Materialstreifen 10 erzeugt, über den Wirbelströme im Materialstreifen 10 und insbesondere in den Kanten El und Er zur Aufheizung derselben induziert werden. Jede Änderung der horizontalen oder vertikalen Abstände zwischen den Kanten E/und Erund den Wicklungskörpern 912,922 führt zu einer Änderung des magnetischen Flusses, der im Materialstreifen 10 fließt. Dementsprechend ändern sich auch die induzierten Wirbelströme im Materialstreifen 10 und damit die Energie, mit der die Kanten El und Er aufgeheizt werden. Im Rahmen der Zusatzheizung 2' werden somit die horizontalen Abstände h\ bis Λ4 und vertikalen Abstände vi und v₂ so geändert, daß sich die elektromagnetische Wechselwirkung der Spulen 91,92 mit dem Materialstreifen 10 ändert, um so die Temperaturen der Kanten E/und Er abzugleichen.

Selbstverständlich kann eine der beiden Induktionsspuler. 9! oder 92 lagefest angeordnet sein und nur die andere horizontal bewegbar oder vertikal schwenkbar sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung stumpfnahtgeschweißter Rohre, mit einem Heizofen zum Aufheizen eines kontinuierlich durchlaufenden Materialbandes auf eine vorgegebene Temperatur, einer dem Heizofen in Durchlaufrichtung des Materialbandes nachgeordneten induktiven Zusatzheizung, welche im wesentlichen zu den Bandkanten parallele rechteckige Spulen aufweist, von denen jede mit einem ferromagnetischen Kern magnetisch gekoppelt ist, dessen dem Materialband zugewandte Polflächen annähernd rechteckigen Querschnitts in ihrer einen sich quer zum Materialband erstreckenden Abmessung größer sind als die Breite des Materialbandes, wobei die Kerne jeweils oberhalb oder unterhalb des sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Materialbandes angeordnet sind, zum weiteren selektiven Aufheizen des durchlaufenden Materialbandes im Bereich der Bandkanten auf eine zum Stumpfnahtschweißen ausreichende Temperatur, einer der Zusatzheizung nachgeordneten Formvorrichtung zum Verformen des Materialbandes in einen im wesentlichen rohrförmigen Zustand und einer der Formvorrichtung nachgeordneten Schweißdruckvorrichtung zum Aufbringen eines zur Stumpfnahtverschweißung der Bandkanten ausreichenden Seitendruckes, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Zusatzheizung jeweils oberhalb und unterhalb der Durchlaufbahn des Materialbandes (10) eine im wesentlichen rechteckige Spule (212, 222; 912, 922) mit in der Nähe der Bandkanten parallel zu diesen verlaufenden Längsseiten (212r, 212/, 222r, 222/, 912r, 912/, 922r, 9221) aufweist, die in zu der Oberseite bzw. der Unterseite des Materialbandes hin offenen Nuten (21 la, 212a,91 la,912a^des jeweiligen ferromagnetischen Kernes (211,221; 911,921) angeordnet ist, und daß an der Durchlaufbahn des Materialbandes (10) mindestens ein Temperaturfühler <29; 98r, 98/) angeordnet ist, der über eine Steuereinrichtung (24 bis 29; 93 bis 99) in Abhängigkeit von der Bandtemperatur den Spulenstrom oder die Kopplung zwischen dem Materialband (10) und den Spulen dadurch verändert, daß mindestens eine der Spulen quer zur Bandrichtung bewegt oder in einer Ebene senkrecht zur Bandrichtung verschwenkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24 bis 29:93 bis 99) einen in Durchlaufrichtung des Materialbandes (10) vor den Spulen (212, 222; 912,922) angeordneten ersten Temperatursensor (29; 96, 97) und/oder einen hinter den Spulen (912, 922) angeordneten zweiten Temperatursensor (98, 99) zur Messung zumindest der Temperaturen in den Bereichen der Bandkanten (Er, El) und eine Steuereinheit (28; 95) aufweist, in der die Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und der Soll-Temperatur für die Stumpfnahtverschweißung und/oder die Differenz zwischen den gemessenen Temperaturen der Kantenbereich des Materialbandes (10) bildbar sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung stumpfnahtgeschweißter Rohre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (US-PS 26 47 982) weist eine induktive Zusatzheizung mit Spulen auf, die jeweils um das Joch eines zugehörigen C-förmigen ferromagnetischen Kernes herumgewickelt sind. Das Materialband, dessen Breite geringer ist als die Breite der den Spalt des Kernes begrenzenden Polflächen läuft durch den Spalt hindurch und wird dabei aufgeheizt Durch Erhöhung der Frequenz des in ίο der Spule erzeugten Wechselstroms kann ein größerer Anteil der Induktionswärme auf die Bandkanten konzentriert werden, um die Bandkanten für das nachfolgende Verschweißen auf eine höhere Temperatur aufzuheizen als den Mittelbereich des Bandes, der lediglich verformt werden muß.

Eine besondere Schwierigkeit bei der Herstellung stumpfnahtgeschweißier Rohre besteht darin, daß die Bandkanten nur dann gleichmäßig und mit der erforderlichen Intensität aufgeheizt werden, wenn sie einen vorgegebenen und gleichmäßigen Abstand von der für die Bandkantenaufheizung vorgesehenen Zusatzheizung einhalten. Diese Voraussetzung ist aber in der Praxis normalerweise nicht erfüllt, weil das Bandmaterial einerseits keine konstante Breite hat und weil es andererseits unkontrollierte Querbewegungen ausführt. Es ist bekannt, den Einfluß von Querbewegungen des Bandes dadurch zu verringern, daß das Bandmaterial vor jeder Zusatzheizung ein Walzenpaar durchläuft, von dem jede Walze mit seitlichen Flanschen versehen ist, zwischen denen das vorgebogene Bandmaterial seitlich geführt ist (DE-PS 10 72 578). Aber auch solche Flansche vermögen das seitliche Pendeln des Materialbandes nur unzureichend einzuschränken, denn ihr Abstand muß so bemessen sein, daß er allen zulässigen Breitenabweichungen des Materialbandes Rechnung trägt. Demnach muß also der Abstand ein Übermaß haben, wodurch die Postionen der Bandkanten wiederum nicht genau festgelegt werden. Schließlich erfolgt die erforderliche Deformation des Materialbandes die Qualität der Schweißzone des fertigen Rohres.

Zur selektiven Aufheizung der Bandkanten für die Herstellung stumpfnahtgeschweißter Rohre ist es ferner bekannt, Induktionsheizvorrichtungen einzusetzen, die längs der Bandkanten angeordnet und in Querrichtung des Bandes verstellbar sind (DE-AS 1011842). Die Positionen der Bandkanten werden durch Tastrollen ermittelt und in Abhängigkeit hiervon werden die Positionen der Induktoren eingestellt.

Bei einer bekannten Heizvorrichtung zum induktiven Aufheizen eines Materialbandes unter verstärkter Aufheizung der Bandkanten (DE-PS 9 61 126) sind in der Nähe der Bandkanten elektrische Leiter und zusätzlich noch Magnetjoche angeordnet Die Magnetjoche umgreifen die Bandkanten U-förmig und schlie-Ben sie zusammen mit den elektrischen Leitern ein. Dies erfordert es, die Breite der Heizvorrichtung an die Breite des jeweiligen Materialbandes anzupassen. Die Stärke der Induktionsströme an den Bandkanten hängt ganz entscheidend von dem Luftspalt ab, den die jeweilige Bandkante von der Basis des Joches hat. Die Anwendung dieser bekannten Vorrichtung setzt daher eine exakte Bandkantenregelung voraus, wenn eine gleichmäßige Erwärmung der Bandkanten erfolgen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß stumpfnahtgeschweißte Rohre höherer Qualität hinsichtlich der Gleichmäßigkeit und Güte der Schweißnaht mit möglichst geringem technischem