DE2137627A1

DE2137627A1 - Vorrichtung zum innenabschrecken von rohren

Info

Publication number: DE2137627A1
Application number: DE2137627A
Authority: DE
Inventors: John Reginald Hollyer
Original assignee: Ludwig-Ofag-Indugas Ind GmbH
Current assignee: Ludwig-Ofag-Indugas Ind GmbH
Priority date: 1971-07-28
Filing date: 1971-07-28
Publication date: 1973-02-15
Also published as: FR2147058A1; DE2137627C3; CA972148A; JPS5233563B2; JPS4828309A; US3807714A; IT962859B; FR2147058B1; DE2137627B2; GB1347445A

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 36 9ο7Λ" Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 2. Juni 1971 Theaterplatz 3

Patentanmeldung

der Firma Ludwig-Ofag-Indugas
Industrieofenanlagen GmbH
4-3 Essen, Moltkeplatz 1

Vorrichtung zum Innenabschrecken von Rohren.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Innenabschrecken von Rohren im Zuge der Wärmebehandlung von insbesondere niedriglegierten Stahlrohren großen Durchmessers. In Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf beliebige Weise (oder auch nicht) eine Außenabsehreokung durchgeführt werden.

In neuerer Zeit werden in zunehmendem Maße Rohre großen Durchmessers aus niedriglegierten Stählen hergestellt, deren Eigenschaften beachtlich verbessert werden, wenn sie aus dem Austenitbereich zur Erzielung eines Härtegefüges mit hoher AbkUhlungsgeschwindigkeit abgeschreckt werden.

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Dazu sind Vorrichtungen bekannt, die die abzuschreckenden Rohre konzentrisch ν·η außen mit einem aufgeaüsten Abschreckmittel behandeln, wobei das zu behandelnde Rohr und die Vorrichtung kontinuierlich und koaxial zueinander bewegt werden. Zumeist ist die Vorrichtung stationär angeordnet, während das zu behandelnde Rohr durch die Vorrichtung hindurchgeschoben wird. Man achtet stets sorgfältig darauf, daß das Abschreckmittel an dem zu behandelnden Rohr nicht lediglich reflektiert wird, sondern das abzuschreckende Rohr gleichsam aufnimmt, um gute Wärmeübergangswerte zu erreichen, Dazu wird das Abschreckmittel den Vorrichtungen mit verhältnismäßig hohen !»rücken zugeführt, Drücke, die sich in Düsen der Vorrichtung in kinetischer .Energie des Abschreckmittels umsetzen, während der Auftreffwinkel des mit hoher kinetischer .Energie strömenden Abschreckmittels auf die Gutoberfläche genau eingestellt wird. Die so erreichbare Abkühlungsgeschwindigkeit ist zumindest dann und für die innenliegenden Wandbereiche des Rohres nicht ausreichend, wenn es sich um Rohre verhältnismäßig großer Wanddicke handeIt. - Der Ausdruck Rohr umfaßt im Rahmen der Erfindung auch andere zylindrische Hohlkörper, z.B. Behältermäntel; das Abschreckmittel ist im allgemeinen Wasser.

Der Erfindung liegt die Jirkenntnis zugrunde, daß zur optimalen Wärmebehandlung von Rohren eine Innenabschreckung oder zusätzlich eine Innenabschreckung der Rohre, d.h. die Beaufschlagung

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von deren Inneflachen mit einem Abschreckmittel, erforderlich ist. .uazu ist versucht worden, die zu behandelnden Rohre zu tauchen oder das Abschreckmittel durch die zu behandelnden Rohre fließen zu lassen, wiese Maßnahmen führen nicht zu ausreichend definierten Abkühlungsbedingungen, üs kann nicht verhindert werden, daß das Gefüge zumindest zonenweise den Forderungen nicht entspricht, überträgt man Erfahrungen, die beim Außenabschrecken von Rohren entstanden sind, auf das Innenabschrecken, so erreicht man nicht die beschriebene Aufnahme der Rohre durch das Abschreckmittel, was für definierte Wärmeübergangsbedingungen erforderlich ist. uieses Versagen der bloßen Übertragung dürfte darauf beruhen, daß das Abschreckmittel außen auf eine zylindrisch-konvexe, innen jedoch auf eine zylindrisch-konkave Fläche trifft.

uer .Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein Innenabschrecken von Rohren so durchgeführt werden kann, daß definierte AbkUhlungsverhältnisse garantiert werden können.

Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Innenabschrecken von Rohren - im Zuge der Wärmebehandlung von insbesondere niedriglegierten Stahlrohren großen Durchmessers, wobei das zu behandelnde Rohr und die Vorrichtung kontinuierlich und koaxial zueinander bewegt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch

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ein koaxial zum abzuschreckenden Rohr angeordnetes Abschreckmittel-ZufUhrungsrohr,

einen an das Abschreckmittel-Zuführungsrohr koaxial angeschlossenen Verteilerkopf und

einen den Verteilerkopf umgebenden BUndelungsspiegel,

wobei der Verteilerkopf in bezug auf seine Achse rotationssymmetrische Umlenkflächen aufweist« die einen auf den Bündelungsspiegel auftreffenden Abschreckmittelkegel erzeugen, und der BUndelungsspiegel den Abschreckmittelkegel an das Abzuschreckende Rohr lenkt.

In konstruktiver Hinsicht besonders einfach ist eine Ausführungeform, der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der das Abschreckmittel-ZufUhrungsrohr mit seinem Verteilerkopf stationär angeordnet ist und folglich das abzuschreckende Rohr über an sich bekannte Mittel koaxial zur erfindungsgemäßen Vorrichtung bewegt wird, nämlich über den Verteilerkopf geschoben wird. Der Verteilerkopf selbst besteht nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung aus einer Einlaufhülse, die an das Abschreckmittel-Zuführungsrohr angeschlossen ist, und einem Kopfstück, wobei das Kopfstück mit einem Divergenz-

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konus in die Einlaufhülse hineinragt sowie an den Divergenzkonus die Umlenkflächen angeschlossen sind. Zwischen Kopfstück und isinlaufhülse können in üblicher Weise Haltestege oder ähnliche Verbundmittel vorgesehen sein. Zur Montage des Bündelungsspiegels wird man im allgemeinen einen Halteschirm vorsehen, der an den Verteilerkopf angeschlossen ist. Der Bündelungsspiegel selbst ist tunlichst ein Hohlkegelabschnitt. Es kann sich jedoch auch um eine Rotationsfläche handeln, deren Axialschnitt eine Krümmung aufweist.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung von besonderer Bedeutung ' ist die Kombination von Verteilerkopf mit Umlenkflächen plus Bündelungsspiegel. Um zu erreichen, daß das mit hohem -Uruck dem Verteilerkopf zugeführte Abschreckmittel an der Rohrinnenfläche nicht wirkungslos reflektiert wird und das Abschreckmittel die Rohrinnenfläche in der beschriebenen Weise aufnimmt, muß der Auftreffwinkel unter einem bestimmten Grenzwert liegen. Außerdem darf der Abschreckmittelkegel nicht zerflattern. Beide Forderungen lassen sich überraschenderweise erfüllen, wenn mit der beschriebenen Kombination von Verteilerkopf plus Umlenkflächen plus Bündelungsspiegel gearbeitet wird. Hier kann der Abschreckmittelkegel mit verhältnismäßig großem öffnungswinkel den Verteilerkopf verlassen, um nach kurzem Weg und ohne zu zerflattern auf den Bündelungsspiegel aufzutreffen, der eine Umlenkung derart vornimmt, daß das Abschreckmittel die Rohr-

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innenwand in der beschriebenen Weise gleichsam aufnimmt. Dabei tritt zumindest dann noch keinerlei Rückströmung des Abschreckmittels auf schon behandelte Bereiche des Rohres ein (was die AbkUhlungsbedingungen unkontrolliert verändern würde), wenn das Rohr sich gegenüber dem Verteilerkopf in der gleichen Richtung bewegt, wie der Verteilerkopf mit seinen Umlenkflächen das Abschreckmittel umlenkt. Die Abkühlungsbedingungen sind so gleichmäßig und gleichsam homogen, daß Verzug des behandelten Rohres nicht mehr beobachtet wird.

Im Ergebnis besteht im Rahmen der Erfindung funktionell stets die Möglichkeit, die Umlenkflächen des Verteilerkopfes so zu gestalten, daß der Abschreckmittelkegel auf dem Wege bis zum Auftreffen auf den Bündelungsspiegel nicht zerflattert, während nach Umlenkung am Bündelungsspiegel das Abschreckmittel das zu behandelnde Rohr aufnimmt. Handelt es sich um eine Vorrichtung, die ausgelegt ist für Rohre mit einem Durchmesser von etwa 6oo bis 25oo mm, Druck des Abschreckmittels vor dem Verteilerkopf etwa 5 bis 1o, vorzugsweise etwa 7 atU, so lehrt die Erfindung, daß der Abschreckmittelkegel nach seiner Bündelung am BUndelungsspiegel mit einem Winkel von möglichst genau 22° (gemessen im Axialschnitt) auf das Rohr auftrifft, dessen Bewegungsrichtung mit der Umlenkrichtung des Abschreckmittels übereinstimmt.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden schematischen Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfinaungsgemäße Vorrichtung zum Innenabschrecken von Rohren

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Innenabschrecken von Rohren 1 im Zuge der Wärmebehandlung von insbesondere niedriglegierten Stahlrohren großen Durchmessers. ■ Es mag sich im AusfUhrungsbeispiel um ein Rohr 1 mit einem Durchmesser von über 1ooo mm handeln. Das zu behandelnde Rohr und die Vorrichtung werden koaxial und kontinuierlich zueinander bewegt. Im Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung stationär angeordnet, das Rohr 1 bewegt sich In Richtung des Pfeiles 2. Es wird dazu mit Hilfe von nichtgezeichneten Transportmitteln bewegt.

Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem koaxial zum abzuschreckenden Rohr angeordnetem Abschreckmittel-Zuführungsrohr 3, einem an das Abschreckmitte1-ZufUhrungsrohr 3 angeschweißten, koaxial zum Abschreckmitte1-Zuführun gsrohr 3 angeordneten Verteilerkopf 4 und einen den Ver-

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teilerkopf 4 umgebenden BUndelungsspiegel 5. Der Verteilerkopf 4 besitzt in bezug auf seine Achse 6 rotationssymmetrische Umlenkflächen 7, die einen Abschreckmittelkegel 8 erzeugen, der auf den BUndelungsspiegel 5 auftrifft. Der Bündelungsspiegel 5 lenkt den Abschreckmittelkegel 8 auf das abzuschreckende Rohr 1 . Der Verteilerkopf 4 selbst besteht aus einer Einlaufhülse 9 und einem Kopfstück 1o. Das Kopfstück 1o ragt mit einem Divergenzkonus 11 in die Einlaufhülse 9 hinein. An den Divergenzkonus 11 schließen die Umlenkflächen 7 stufenfrei an. In den Figuren erkennbar sind Haltestege 12, die Kopfstück 1o und Einlaufhülse 9 verbinden. Der BUndelungsspiegel 5 ist über einen Halteschirm 13 an den Verteilerkopf 4 angeschlossen, der Haltespiegel I3 verhindert gleichzeitig, daß Spritzwasser nach in der Figur links aus-, * -itt und daß die Innenwandung des zu behandelnden Rohres beaufschlagt.

In der Fig. 1 ist angedeutet, daß die Umlenkflächen 7 des Verteilerkopfes 4 so gestaltet sind, daß der Abschreckmittelkegel 8 auf dem Wege bis zum Auftreffen auf den Bündelungsspiegel 5 nicht zerflattert. Außerdem ist dargestellt, daß der Abschreckmittelkegel 8 nach seiner Bündelung am BUndelungsspiegel 5 mit einem Winkel 14 von sehr genau 22°, gemessen im Axialschnitt, auf das Rohr 1 auftritt, dessen Bewegungsrichtung mit der Umlenkrichtung übereinstimmt. Dieser Winkel führt zu überraschenden Effekten, wenn es sich um Rohre 1

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handelt, deren Durohmesser im Bereich von 6oo bis 25oo mm liegt, während das Abschreckmittel dem Verteilerkopf 4 mit Drücken von etwa 5 bis 1o, vorzugsweise 7 atü, zugeführt wird.' - Zusätzliche Außenabschreckung kann auf beliebige Weise durchgeführt werden.

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Claims

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz - 1o - Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Innenabschrecken von Rohren, wobei das zu behandlende Rohr und die Vorrichtung kontinuierlich und koaxial zueinander bewegt werden, gekennzeichnet durch * ein koaxial zum abzuschreckenden Rohr angeordnetes Abschreckmittel-Zuführungsrohr (j5), einen koaxial angeschlossenen Verteilerkopf (4) und einen den Verteilerkopf (4) umgebenden Bünde lungs spiegel (5), wobei der Verteilerkopf (4) in bezug auf seine Achse (6) rotationssymmetrische Umlenkflächen (7) aufweist, die einen auf den Bündelungsspiegel (5) auftreffenden Abschreckmittelkegel (8) erzeugen, und der Bündelungsspiegel (5) den Abschreckmittelkegel (8) an das abzuschreckende Rohr (1 ) lenkt.

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschreckmittel-Zuführungsrohr (5) mit seinem Verteiler kopf (4) stationär angeordnet ist.

3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkopf (4) aus einer Einlaufhülse (9) und einem Kopfstück (1o) besteht, und das Kopfstück (1 ο) mit einem Divergenzkonus (11) in die Einlauf hülse (8) hineinragt sowie an den Divergenzkonus (11) die Umlenkflächen (7) angeschlossen sind·

3 0 9 8 0 7 /03"8 U

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis J5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bündelungsspiegel (5) über einen Halteschirm (13) an den Verteilerkopf (4) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkflächen (7) des Verteilerkopfes (4) so gestaltet sind, daß der Abschreckmittelkegel (8) auf dem Wege bis zum Auftreffen auf den Bündelungsspiegel (5) nicht zerflattert.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5* in der Ausführungsform für Rohre von 600 bis 2500 mm Durchmesser, Druck des Abschreckmittels vor dem Verteilerkopf etwa 5 bis 1o, vorzugsweise etwa 7 atü, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschreckmittelkegel (8) nach seiner Bündelung am Bündelungsspiegel (5) mit einem Winkel (14) von 22° auf das Rohr (1) auftrifft, dessen Bewegungsrichtung mit der Umlenkrichtung des Abschreckmittels übereinstimmt.

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