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Induktionsheizeinrichtung zur Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre
Rohre können bekanntlich unter anderem hergestellt werden, indem einBand erhitzt
undderartum die Längsachse gebogen wird, daß die Längskanten zusammenstoßen und
verschweißend aneinandergedrücktwerden. ZurDurchführung diesesVerfahrens sindvollselbsttätige
Einrichtungen bekannt, bei welchen das Band fortlaufend in einem langen Gasofen
auf Schweißhitze erwärmt und sodann ein Walzwerk durchläuft, welches das Band zum
Rohr verformt und die zu verschweißenden Kanten aneinanderdrückt. Das Verfahren
arbeitet mit einem hohen Durchsatz, so daß die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes
durch die Walz-und Schweißeinrichtung verhältnismäßig hoch ist. Der Nachteil des
Verfahrens besteht darin, daß das Band in einem Ofen beträchtlicher Länge auf Schweißtemperatur
gebracht werden muß. Der Zunderanfall bei dieser Erwärmung ist sehr groß und wird
noch dadurch erhöht, daß die Kanten des Bandes vor dem Eintritt in das Walzwerk
mit Luft angeblasen werden, um durch reine Oxydationswirkung eine Temperatursteigerung
zu erzielen. Der Ofen, der bei manchen Einrichtungen dieser Art bis zu 45 m Länge
aufweist, ist außerordentlich raumgreifend. Die Erfindung hat zum Ziele, die Bänder
für die Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre auf wesentlich einfachere Art zu
erwärmen und dabei zu verhindern, daß Zunder anfällt.
Außerdem soll
der Platzbedarf durch eine solche Einrichtung weitgehend verringert werden.. Hierzu
wird vorgeschlagen, das Band unmittelbar vor Eintritt in das Walzwerk elektroinduktiv
zu erwärmen.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, das Band, aus welchem das
Rohr gebildet werden soll, induktiv zu erwärmen und laufend zum Rohr zu verformen
sowie zu verschweißen. Infolge der Anwendung einer transformatorartigen Einrichtung
konnte das Ziel, nämlich die stärkere Erhitzung der Ränder verglichen mit der Bandmitte,
nicht erreicht werden. Auch der Vorschlag, den einem Leiter in Richtung der Längsnaht
über dieser verlaufen zu lassen und die Rückführung entsprechend im Rohrinnern°
vorzusehen, ist zur Lösung der Aufgabe ungeeignet, weil sich auf diese Weise ein
kontinuierliches Verfahren nicht durchführen läßt, obwohl hierbei die Erwärmung
praktisch auf die zu verschweißenden Ränder beschränkt bleibt.
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Es muß somit dafür gesorgt werden, daß die TemperaturüberdieBandbreitevonSchweißtemperatur
an den Rändern zu niederer Verformungstemperatur in der Bandachse abnimmt, während
das Band kontinuierlich durch die Erhitzungseinrichtung hindurchläuft. Die Erwärmung
muß auf die Fördergeschwindigkeit des Bandes einstellbar sein und so geleitet werden,
daß eine wesentlich höhere Temperatur an den Rändern erreicht ist als im Bereich
der Bandachse, wenn das Material in die ersten Walzenpaare einläuft. Auf diese Weise
wird ein besonders gutes Verschweißen der Rohrnaht gewährleistet.
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Gemäß der Erfindung besteht die Induktionseinrichtung zur Herstellung
lä.ngsnahtgeschweißter Rohre aus einem Band, das auf Schweißtemperatur erhitzt und
laufend zum Rohr verformt sowie verschweißt wird, wobei die zu verschweißenden Ränder
stärker erwärmt werden als die Mitte des Bandes, in einer Heizleiterschleife mit
Stromzuführungen im Bereich der Bandachse mit ungleichförmig eingeschichteten Magnetjochblechen
und Ästen, die sich längs der Bandkanten erstrecken, wobei die Rückleiteräste im
Bereich der Bandkanten diese gegebenenfalls umfassen. Die Induktoren werden von
Maschinenumformern, ruhenden Frequenzwandlern, Umrichtern, Röhrengeneratoren oder
Funkenstreckengeneratoren je nach den vorliegenden Sonderbedingungen mit nieder-,
mittel- oder hochfrequenten Strömen gespeist.
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Im nachfolgenden werden an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele
für derartige Induktoren näher beschrieben.
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Bei einer Heizleiterschleife wird gemäß der Erfindung so vorgegangen,
daß die Stromzuführungen im Bereich der Bandachse liegen. Es sind sodann parallele
Heizleiteräste vorgesehen, die senkrecht zur Bandachse verlaufen und mit ungleichförmig
eingeschichteten Magnetj ochblechenversehen sind. Ferner sind Äste vorgesehen, die
sich längs der Bandkanten erstrecken. Die Rückleiteräste können hierbei gegebenenfalls
die Bandkanten umfassen. Durch einen solchen Induktor wird die Temperatur in dem
Band so verteilt, daß an den Rändern die höchste Temperatur, nämlich Schweißhitze,
erreicht wird, während in der Nähe der Bandachse die niedrigste Temperatur herrscht,
wobei die Temperatur vom Rande zur Achse kontinuierlich abnimmt. Um die Heizwirkung
in der Nähe der Kanten noch zu verstärken, kann der Ast der parallel zu den Kanten
liegenden Schleifenabschnitte mäanderartig verlegt sein.
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Abb. x und 2 stellen eine Ausführungsform und Abb. 3 eine weitere
Ausführungsform von Induktoren dieser Art dar. Die Abb. i ist hierbei ein senkrechter
Schnitt durch einen Induktor nach der Abb.2. Das Band i wird in Richtung des Pfeiles
2 kontinuierlich durch die Heizvorrichtung hindurchbewegt. Die von der Stromquelle
3 zum Induktor führenden Zuleitungen liegen in der Achse des Bandes. Der Induktor
besteht aus zwei Heizleiterästen q.' und q.", die sich senkrecht zur Bandachse erstrecken
und über der Oberfläche des Werkstückes liegen. Im Bereich der auf Schweißhitze
zu erwärmenden Bandkante verlaufen die Heizleiteräste, wie bei 5' und 5" angedeutet,
parallel zu den Kanten. Die Leiteräste 6' und 6" in diesem Bereich sind, wie aus
Abb. i ersichtlich, unter das Band gelegt.
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Die Äste .5' und 5" sind mit an sich bekannten Magnetjochen bestückt,
die aus einzelnen Blechen bestehen. Diese Bleche 8 sind, wie vor allem aus Abb.
i ersichtlich, so geformt, daß sie die über und unter dem Band liegenden Heizleiteräste
umfassen. Auch die Heizleiteräste, die senkrecht zur Bandachse verlaufen, sind mit
Magnetjochen bestückt, wobei jedoch die einzelnen Bleche ungleichförmig eingeschichtet
sind. Die Schichtung ist in der Nähe der Kanten am dichtesten und nimmt in Richtung
auf die Bandachse ab. Auf diese Weise wird ohne Schwierigkeiten die gewünschte Temperaturverteilung
erreicht und sichergestellt, daß die Erhitzungsgeschwindigkeit der Durchlaufgeschwindigkeit
des Bandes durch Walz- und Schweißvorrichtung angepaßt ist. Die Temperaturverteilung
und die Temperaturhöhe kann durch Veränderung der Einschichtung der Jochbleche beeinflußt
werden. Es ist aber auch möglich, durch besondere Formgebung des Induktors hierauf
Einfluß zu nehmen. Wenn z. B. die Kanten im Vergleich zur Bandachse besonders stark
erhitzt werden müssen, so empfiehlt sich eine Ausführungsform gemäß Abb.3. Auch
hier liegen die Stromzuleitungen vom Wechselstromerzeuger3 zum Induktor im Bereich
der Bandachse. Der Induktor io wird mit parallelen Ästen senkrecht zur Bandachse
versehen und besitzt schleifenartige Ausbuchtungen ix' und ix" im Bereich der Kanten.
Je ein Ast der Schleifen ist in diesem Bereich mäanderartig verlegt. Die Mäander
sind mit Magnetj ochen bestückt, bei denen die Bleche i8 parallel zur Kante geschichtet
sind. Die senkrecht zur Bandachse verlaufenden Leiteräste sind mit Magnetjochen
ig versehen, die so angeordnet sind, wie bei g, Abb. 2, beschrieben.
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Bei stärkeren Bändern ist es zweckmäßig, Induktoren zu benutzen, die
das Band spulenförmig umfassen. Auch bei diesen sind die Stromzuführungen in den
Bereich der Bandachse gelegt. Sie besitzen gradlinig verlegte Leiter im Bereich
der Bandteile, die in der Nähe der Bandkanten zu parallel den Kanten verlaufenden
Schleifen ausgezogen sind.
Eir, solcher Induktor ist in Abb. q.
dargestellt. Die Zuführung von der Stromquelle 3 liegt im Bereich der Bandachse
unterhalb des Bandes. Die Heizleiter führen von hier aus senkrecht zu den Kanten,
verlaufen sodann schleifenförmig ausgebuchtet, wie bei 21' und 21" angedeutet, an
den Kanten entlang und erreichen so die Oberfläche des Bandes, wo sie an der Kante
zurückgeführt werden und sodann, wie bei 2o angedeutet, das Band senkrecht überqueren.
Die Temperaturverteilung, die durch einen solchen Induktor erzielt wird, führt zu
hohen Temperaturen im Bereich der Kanten und zu einer verhältnismäßig gleichmäßigen
Temperatur in der Nachbarschaft der Bandachse.
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Um auch bei derartigen Induktoren eine feiner abgestufte Temperaturabnahme
in Richtung auf die Bandachse herbeizuführen, können die Wirkflächen der Heizleiter
im Bereich der Bandachse besonders breit sein und zu den Kanten hin abnehmen. Ein
solcher Induktor ist in Abb. 5 abgewickelt dargestellt. Die breiten Zuführungen
3o liegen unterhalb des Bandes im Bereich der Bandachse. Es schließen sich an diese
Zuführungen dreieckförmig gestaltete Leiter 31' und 31" an. Die Spitze des Dreiecks
befindet sich an der Bandkante. An der Spitze schließt sich ein schleifenförmiger
Leiterabschnitt 33' bzw. 33" an, der parallel zur Kante verläuft und zur oberen
Bandfläche führt. Die beiden Schleifenenden sind verbunden durch ein prismaförmiges
Leiterstück 32, das die Bandbreite überquert. Der breiteste Teil des Prismas liegt
im Bereich der Bandachse.
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Es ist auch möglich, die Induktoren als Kombinationen aus mehreren
Ausführungsformen auszubilden. So können Teile der Leiteräste nach Abb. q. mäanderartig
verlegt werden, oder es können Jochblecheinschichtungen vorgenommen werden, wo sie
in den Beispielen nicht vorgesehen sind. Es können aber auch bei einem Induktor,
beispielsweise nach Abb. 2, die Leiteräste mit Wirkflächen versehen werden, deren
Breite in der Nähe der Bandachse am größten ist und die in Richtung auf die Bandkanten
an Breite abnehmen.