DE3841795A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung laengsnahtgeschweisster rohre und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre, vorzugsweise Stahl­ rohre,

• - wobei das vorbereitete Band in einem Vorverformungsge­ rüst zur Erhöhung der Steifigkeit in Längsrichtung quer zur Längsrichtung verformt wird und in einem Anbiegegerüst der Bandkantenbereich mit einer Krümmung versehen wird, die etwa dem Enddurchmesser des erzeugten Rohres entspricht,
• - wobei das Band in einem Rollenkorb von einen Einformtrichter bildenden Rollen zu einem Rohr umgeformt wird und die Unter­ kante des zu bildenden Rohres auf seinem Weg durch den Rollenkorb entlang einer gekrümmten Kontur geführt wird,
• - wobei in einem nachgeordneten Messergerüst die exakte Rohr­ form gebildet wird und in einem Schweißaggregat die beiden Bandkanten mit einer Längsnaht verbunden werden,

sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem zwischen einem Vorverformungsgerüst und einem Kalibier­ gerüst angeordneten höhenverstellbaren, an seinen Enden gelenkig abgestützten Rollenkorb, der aus einem alle form­ gebenden Rollen tragenden Rahmen gebildet ist.

Mit diesem Verfahren und mit einer derartigen Vorrichtung wird aus einem einlaufenden Stahlband durch Umformen des Bandes in Querrichtung und Längsverschweißen der Bandkanten ein längsnahtgeschweißtes Rundrohr erzeugt. Das kontinuier­ liche Umformen des Bandes zum Rohr erfolgt im wesentlichen durch einen Rollenkorb. Dieser besteht aus einer Vielzahl von systematisch auf einem Rahmen angeordneten Rollen, welche das durchlaufende Band außen und innen umschließen und die gewünschte Einformkontur vorgeben. Die Lage dieser Rollen kann durch geeignete Verstelleinrichtungen so verändert werden, daß bei entsprechender Änderung der Bandbreite Rohre mit verschiedenen Durchmessern erzeugt werden können, ohne daß dabei die Rollen selbst auszutauschen sind.

Die kontinuierliche Umformung eines endlosen Bandes wird durch die Bandkantenlängung während des Umformvorganges beein­ trächtigt. Diese reicht bis in den Bereich plastischer Ver­ formung und führt zu Wellungen im Bandkantenbereich. Aus der DE-OS 17 52 560 ist es bereits bekannt, die Wellungen in den Bandkanten durch einen höhenverstellbaren einteiligen Rollen­ korb zu verringern und für verschiedende Rohrdimensionen ver­ schiedene notwendige Höhenkurven einzustellen.

Weitergehende Untersuchungen haben gezeigt, daß bei der Rohr­ einformung vier unterschiedliche, durch die Verformungsstufen charakterisierte etwa gleich lange Bereiche auftreten.

In einem ersten Bereich kommt es, wie bereits bei der Würdi­ gung des Standes der Technik ausgeführt, zu starken Zugspannun­ gen und plastischen Verformungen im Bandkantenbereich. Dies deshalb, weil auf eine Längeneinheit bezogen die Länge der Bandkanten bei der Verformung größer ist als die Länge der Unterkanten des zu bildenden Rohres.

Das einzuformende Rohr versucht elastische und plastische Spannungen auszugleichen und krümmt sich. Beim Stand der Technik wird bereits versucht, dieser Selbstkrümmung im ersten Bereich zu folgen, allerdings nur in grober Annäherung.

In einem zweiten, mittleren Verformungsbereich nehmen die Zugspannungen im Bandkantenbereich zuerst immer mehr ab bis es zum Aufbau von Druckspannungen kommt, die letztlich die Ursache für das Auftreten von Wellungen in dem nachfolgenden Verformungsbereich sind.

Die Druckspannungen und damit die Wellungen können gemindert werden, indem man dem bereits weitgehend eingeformten Rohr die Möglichkeit gibt, die Spannungen durch Selbstkrümmung zu minimieren. Diesem dritten Verformungsbereich wurde bisher keine Bedeutung beigemessen; beim Verhältnis s/D 1/60, d. h. bei dünnwandigen Rohren entstanden trotzdem an den Band­ kanten, infolge großer plastischer Deformationen, Wellungen, die das Rohr unverkäuflich machten.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die das kontinuierliche Einformen eines Rohres aus einem Band auch bei großen Verhältnissen von Wand­ stärke zu Durchmesser, ohne Bildung von Randwellen, er­ möglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Unterkante des zu bildenden Rohres im Rollenkorb in einem ersten Verformungsbereich entlang einer eine konkave Krümmung aufweisenden Kontur geführt wird, wobei die Bandkanten des zu bildenden Rohres innen liegen, in einem zweiten Verformungs­ bereich entlang einer einen Wendepunkt aufweisenden Übergangs­ kurve mit nur geringer Krümmung geführt wird und in einem dritten Verformungsbereich entlang einer eine konvexe Krümmung aufweisende Kontur geführt wird, wobei die Bandkanten des zu bildenden Rohres außen liegen und in einem vierten Verformungs­ bereich entlang einer geraden Kontur geführt und fertig ge­ formt wird.

Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Durch­ führung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkorb aus mehreren hintereinander angeordneten, jeweils einen Rollenkorbabschnitt bildenden, alle formgebenden Rollen tragenden Rahmen zusammengesetzt ist, und daß jedem Rollen­ korbabschnitt, zumindest an den benachbarten Endbereichen, Hubeinrichtungen zugeordnet sind.

Um Versetzungen auszuschließen ist es zweckmäßig, daß benach­ barte Endbereiche der Rollenkorbabschnitte mit jeweils einer gemeinsamen Hubeinrichtung zusammenwirken. Um den charakte­ ristischen Verformungsabschnitten bei der abschnittweisen Gliederung des Rollenkorbes zu folgen, ist es vorteilhaft, zumindest vier Rollenkorbabschnitte aneinanderzureihen.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher erläutert und zeigt in Fig. 1 die Gesamtanordnung einer Anlage zur Her­ stellung von längsnahtgeschweißten Rohren und in Fig. 2 die von der Unterkante des zu bildenden Rohres erzeugte gekrümmte Kontur und die an charakteristischen Stellen erreichte Band­ einformung.

Das Band (1), das die Vorrichtung in Bandlaufrichtung (2) durchläuft, wird in einer nicht dargestellten Abhaspelein­ richtung von einem Bund abgewickelt und einer Bandschweiß­ einrichtung zugeführt. Hier werden die Bandenden nacheinander abgewickelter Bunde zu einem endlosen Band verschweißt. An­ schließend wird das Band zu einer ebenfalls nicht darge­ stellten Bandspeichereinheit und durch eine Bandeinführeinheit (3) einem Vorverformungsgerüst (4) zugeführt, in dem die Erst­ verformung des Bandes erfolgt, wobei durch Formgebung quer zur Bandlaufrichtung (2) die erforderliche Steifheit in Längs­ richtung erreicht wird. Das Band erhält in diesem Gerüst eine Kreisbogenform mit großem Radius. Im nachgeordneten höhenver­ stellbaren Anbiegegerüst (5) erfolgt die Verformung der Band­ kanten, wobei ein Radius angestrebt wird, der zumindest dem größten auf der Anlage erzeugten Rohrradius entspricht. Ange­ strebt wird ein Radius, der dem Radius des Endproduktes ent­ spricht.

Das Band durchläuft im weiteren den Rollenkorb (6), in dem die eigentliche Einformung zum Rohr erfolgt. Der erfindungs­ gemäße Rollenkorb (6) besteht aus vier Rollenkorbabschnitten (6 a, 6 b, 6 c, 6 d), wobei jeder Rollenkorbabschnitt einen Rahmen (7 a, 7 b, 7 c, 7 d) aufweist, in dem alle die Kontur des einzu­ formenden Rohres bildenden Rollen (8) verstellbar befestigt sind. Der grundsätzliche Aufbau des Rollenkorbes und die theoretischen Grundlagen der Einformung sind bereits in der US-PS 33 23 341 dargelegt. Benachbarte Rahmenteile (9 a, 9 b, 9 c) der Rollenkorbabschnitte (6 a, 6 b, 6 c) sind miteinander durch Gelenke (10) verbunden und von Hubelementen (11) unter­ stützt. Die Rahmenteile (9 a, 9 c) sind an den starren Fundamentrahmen (12, 13) schwenkbar angelenkt. Mit den Hub­ elementen (11) ist es möglich, die Rollenkorbabschnitte (6 a, 6 b, 6 c) in ihrer Höhenlage zu verstellen.

Die Kontur (14) der Unterkante des zu bildenden Rohres weicht von der Horizontalen (15) um den Betrag H ab, der von der Rohrdimension abhängt. Bei Wahl einer günstigen Kontur werden die Spannungen und damit die Bandkantenlängung minimiert. Mit Verlassen des Rollenkorbes hat das Rohr fast seine End­ dimension erreicht.

Nachgeordnet sind Messergerüste (17), in denen die für den Schweißprozeß notwendige exakte Form erzeugt wird. Die nach­ folgende Längsschweißeinrichtung, in der die Bandkanten ver­ schweißt werden, ist nicht mehr dargestellt.

Es ist möglich und vorteilhaft, den Rollenkorbabschnitt (6 d) und die Messergerüste (17) zu vereinen. Im Anschluß an die Längsschweißeinrichtung sind nicht dargestellte Kalibrier­ gerüste vorzusehen.

In Fig. 2 ist die einstellbare Kontur der Unterkante des zu bildenden Rohres dargestellt:

Die Horizontale (15) bezeichnet die Durchlauflinie des Bandes, auf die alle Gerüste ausgerichtet sind. Die Kontur (14) weicht im Vorverformungsgerüst (4) bereits von der Horizontalen (15) ab. Gemeinsam mit dem Anbiegegerüst (5) wird die Neigung (23) der Kontur in ihrem Anfangspunkt festgelegt, die von Wand­ stärke und Durchmesser des zu erzeugenden Rohres abhängt. Daran schließen sich die vier Verformungsbereiche (18, 19, 20, 21) an. Im ersten Verformungsbereich (18) wird dem Selbst­ verformungsbestreben des geformten Bandes folgend eine konkave Krümmung eingestellt, wobei die Bandkanten (16) des zu bildenden Rohres innen liegen. Im dritten (20) Verformungs­ bereich (20) wird der Selbstkrümmung des zu bildenden Rohres folgend eine konvexe Krümmung eingestellt, bei der die Band­ kanten (16) des zu bildenden Rohres außen zu liegen kommen. Am Ort (22), wo die Krümmung der Kontur wieder tangential in die Horizontale (15) übergeht, schließt sich die Auslauf­ strecke (21) an.

Weiters ist in Fig. 2 der Grad der Einformung an den Über­ gängen zwischen den Verformungsbereichen dargestellt.

Claims (5)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung längsnahtge­ schweißter Rohre, vorzugsweise Stahlrohre,

• - wobei das vorbereitete Band in einem Vorverformungsge­ rüst (4) zur Erhöhung der Steifigkeit in Längsrichtung quer zur Längsrichtung verformt wird und in einem Anbiege­ gerüst (5) der Bandkantenbereich mit einer Krümmung ver­ sehen wird, die etwa dem Enddurchmesser des erzeugten Rohres entspricht,
• - wobei das Band in einem Rollenkorb (6) von einen Einform­ trichter bildenden Rollen zu einem Rohr umgeformt wird und die Unterkante des zu bildenden Rohres (16) auf seinem Weg durch den Rollenkorb entlang einer gekrümmten Kontur (14) geführt wird,
• - wobei in einem nachgeordneten Messergerüst (17) die exakte Rohrform gebildet wird und in einem Schweiß­ aggregat die beiden Bandkanten mit einer Längsnaht verbunden werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante des zu bildenden Rohres (16) im Rollenkorb (6)

• - in einem ersten Verformungsbereich (18) entlang einer eine konkave Krümmung aufweisenden Kontur (14) geführt wird, wobei die Bandkanten des zu bildenden Rohres innen liegen,
• - in einem zweiten Verformungsbereich (19) entlang einer einen Wendepunkt aufweisenden Übergangskurve mit nur geringer Krümmung geführt wird und
• - in einem dritten Verformungsbereich (20) entlang einer eine konvexe Krümmung aufweisenden Kontur geführt wird, wobei die Bandkanten des zu bildenden Rohres außen liegen
• - in einem vierten Verformungsbereich (21) entlang einer geraden Kontur geführt und fertig geformt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem zwischen einem Vorverformungsgerüst (4) und einem Messergerüst (17) angeordneten höhenverstellbaren, an seinen Enden gelenkig abgestützten Rollenkorb (6), der aus einem alle formgebenden Rollen (8) tragenden Rahmen (7 a, 7 b, 7 c, 7 d) gebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rollenkorb (6) aus mehreren hintereinander angeordneten, jeweils einen Rollenkorb­ abschnitt (6 a, 6 b, 6 c, 6 d) bildenden und alle formgebenden Rollen (8) tragenden Rahmen (7 a, 7 b, 7 c, 7 d) zusammenge­ setzt ist und daß zumindest einigen dieser Rollenkorbab­ schnitte (6 a, 6 b, 6 c, 6 d) an benachbarten Endbereichen (9 a, 9 b, 9 c) dieser Rollenkorbabschnitte Hubelementen (11) zuge­ ordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese benachbarten Endbe­ reiche (9 a, 9 b, 9 c) der Rollenkorbabschnitte (6 a, 6 b, 6 c) mit jeweils einer gemeinsamen Hubeinrichtung (11) zusammen­ wirken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens vier Rollenkorb­ abschnitte (6 a, 6 b, 6 c, 6 c′) aneinander gereiht sind.