专利名称：制造多层金属焊接管的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造多层金属焊接管的装置，带有一个装有多个模轮对的滚压设备，用于平钢带材进行步进式塑性成形加工，经由一圆柱形隙缝到一未焊接的多层管体，其中围绕模轮对的横断面内有一腔径，它夹住所谓浮标，该浮标位于管进给方向的下游处，其自由端固定在从圆柱形隙缝伸出的在空间定位的牵引杆上，并且具有相隔一定轴向间隔安装的带有接触轮的供电点，提供加热区，加热区包括一预热区和紧邻的处于下游的灼热区，接着在管体路径上还有一冷却段，最后是一管输送装置。
EP0036968B1描述了一种这样的装置。
EP0036968B1的公知装置中的多层或两层管坯以进给速度移动，通过连续导电加热区，持续升温到焊接温度，而该加热区的供电点仅限为两个。装在管进给方向的上游的第一供电点由一个平行于管坯的纵轴且沿轴线方向可调节制动的接触靴构成。装在下游的是一个加热室或焊接室，内充有保护气体，这一段也作为焊接区。在每个焊接室内，装有第二供电点，它由一个因管坯进给运动而旋转驱动的工作辊对构成，为了实现良好的电接触性能，这对工作辊在其外圆周环形开槽上各具有部分圆形断面(定径面)，工作辊装在灼热区端部，与传送的管坯共同实现电气接触功能，灼热区内流有焊料，特别是铜焊料，焊接后的多层钢管，特别是双层钢管经冷却后进入稳定状态。
EP0036968公开的装置的重要特征是装在上游的接触靴(第一供电点)是可滑移的，以便调节灼热区的长度。因而两供电点是连接在一个降低的交变电压上。EP0036968还详细介绍了一种滚压设备，用于平钢带材进行步进式塑性成形加工，经由一圆柱形孔型，加工成一未焊接的多层管坯。为此带有一个配有轧制机座的轧管设备，该轧制机座各具有一模辊对。而处于滚压方向下游最远端的模辊对围绕夹住巳完成轧制但尚未焊接的管坯，并且还紧围住在同一断面上的一个内定径器，即所谓浮标。该浮标是一个径向逐渐变化的对称旋转的量规体，它固定到下游处的牵引杆的自由端上，该杆相对于浮标具有小得多的直径。牵引杆在空间固定的一端远离浮标朝上游延伸，该端从管体的圆柱形隙缝区域伸出，并固定在该区域上。
另一个制造多层金属焊接管的装置描述在DE886945中。该装置有三个工作辊对，其中两个装在上游侧的工作辊对相互独立地沿轴线方向滑移(比较图3，4，7，24，27；8，9，23；22，21)。但是DE886945对于钢管轧辊没有涉及，与本文开头所提到的装置(EP0036968B1)相同，DE886945中的供电点也具有用变压器降压的单相交变电压(比较图2项目6)。
EP00369681的装置在实践中证明，与其他已有的同类装置相比，该装置首次以简单方式实现了对未焊接管坯的连续传送焊接方法，尽管存在公差。
但是这种公知装置(EP0036968)不可能提供工率增高的可能，这正是需改进之处。
从EP0036968B1所公知的装置出发，本发明的目的是在尽可能保持该公知装置的简单结构的前提下，提供一种改进了的可显著提高功率的装置。
本发明的目的是这样实现的，夹住未焊接的多层管坯和浮标的模辊对也就是装在上游的第一工作辊时，它们构成作为加热区起点的第一供电点，一个位于第一工作辊对下游的第二工作辊对构成第二供电点，并且还作为加热区的终点，它带有自驱动装置，和具有比第一工作辊更大的转速，管推进装置的输送速度取决于在第二工作辊对区域内控制的管进给速度，该输送速度是可以调整的。
本发明的装置可允许由公知的装置(EP0036968)的几部分组合的综合工作功率。
首先第一个可能性是，夹住未焊接的多层管坯和浮标的模辊对也构成了装在上游的作为加热区起点的第一供电点，本发明的这个特征首先简化了结构，因为位于最远的下游端的已有轧制机座除完成塑性成形功能外，还作为电力供电点使用。本发明的一个明确的特殊性在于由模辊定径断面通过多层管坯在浮标上产生的向内辐射性作用的正常压力也用作将电能引入多层管坯中的接触压力。这种第一供电点为最佳电接触结构提供了前提条件，由此电能最终能贯穿通过多层、特别是双层管坯的整个模截面，提供了增加功率的一个决定性前提条件，并且显示了无可争辩的极好运转效果。
将装在最下游处的轧制机座用作第一供电点是基于这样的知识，被加热的多层管是一个极端不稳定的形成物，它应尽可能少地进行机械接触，以避免变形和所卷住的管体出现缺陷(缺焊剂，尺寸不规格)。利用已有的轧制机座作为电能馈给点是非常有利的，这样使进给的未焊接的多层管坯在浮标和两个模辊间的环形轧制孔型中不会发生径向的滑移。
本发明的一个进一步的特征包括，将第二工作辊对装在第一工作辊对的下游方，这个第二工作辊对构成了加热区的另一端部，它具有自驱动装置，并且其转速大于第一工作辊对的转速，这里“自驱动”的概念指一个由齿轮传动带动的传动装置。并且本发明与迄今为止的现有技术的常规工作辊的区别在于，现有工作辊只通过管进给运动而附带旋转。
第二工作辊对具有较大的转速，使加热管坯时随之而来的热力长度产生明显变化成为可能从而可以避免管坯在电源供电点之间穿过时所引发的不利的横向晃动。沿着这一有益的方向，本发明还采取了一项措施，即管输送装置的输送速度取决于在第二工作辊对区域内控制的管进给速度，而且这一速度是可调的。
DE886945(第4页行44-54)公开了一种可能性，通过一个较快带运转的通电工作辊对，当其速度与管坯的输送速度相对应时，在该管表面上产生与工作辊对的摩擦。这种工作辊对的传动方式在一定的使用情况下是可实现的，但在相当的使用场合，由于工作辊在管表面的摩擦活动，导致出现有害的震动。为适用于绝大多数使用情况，本发明有针对性地提出一个实施例，将工作辊对和管输送无转差率地或基本无滑差地接触管子的外表面，采用这种方式避免管子穿过加热区时产生有害的震荡，保证管子在其内无震动和摇晃地传送。
在本发明的另一实施例中，在第一工作辊对和第二工作辊对之间的双侧间隔内提供一个带有中间供电点的中间工作辊对，它具有自驱动装置，因此在第一和中间供电点之间形成预热区域，并且在中间和第二供电点间形成灼热区。三个相互间隔布置的工作辊对已基本上由DE886945所公开了，这种布置方式的主要优点是电源易于分开接到三个工作辊对上，并且通过改变第一和中间工作辊对间的间距，可得到预热区的最佳值，这种间距的改变只需在初装或第一次组装本装置时进行。与公知的装置(EP0036968B1)相比，本发明的工作不需考虑这行中该间距的改变，因为本发明装置不存在例如由于管子缺陷导致的重心摇摆问题。值得一提的是本发明的又一特征，即所有工作辊对相对于管体的纵向轴是不会滑移的。
由DE886945可知，供电点上加有交流负载，并且并联接通预热区和灼热区。对此为了实现功率增大的目的，本发明又提供了一个优选实施例，即这些供电点加直流负载，并且并联支配预热区和灼热区，本发明的附加特征是相应地调节输入各供电点的电功率，这种调节是通过改变电压或改变电流来实现的。
调整初始相位和校正运行状态所具有的优点已由本发明的实施例所证实，为了使所馈给的电源具有每相可调的电功率，在交流变压器原边先接上一个功率可调的可控硅装置，变压器的付边接有一个整流装置，并且三个直流相接到两个公共接线端子上，以便供电加载。这种上面所述的本发明的电功率调节措施可完全放弃工作辊对的轴向位移，特别是当第一和中间工作辊对之间的预热区关于某一确定的管型号进行第一次一次性调整时，调整工作在首次组装该装置时已完成了。这里功率调节与管子公差和管进给速度有关，而本发明是通过接在变压器原边侧的可调功率的可控硅晶闸管装置实现功率调整的。
根据Broschure1989年登在Rheinisch-westfulischesElektrizitatwerkAktiengesellschaft(第15和16页并结合图37)上的题为“金属的导电加热”一文中所述，结合一种嵌丝连续流的加热体，可通过可控硅和附接的交流变压器及整流装置在强电流侧实现功率调节，但与本发明不同的是，在公知的无定形的嵌丝连续流的加热体被存入该嵌丝加热段，由不同的电压得到不同的电功率。而本发明的三个直流相对应于相互并联开断的两管段(预热区和灼热区)是共同接到两个室上的，用于电源加载。
本发明的其他特征是从属权利要求的主题。
下面结合附图进一步描述本发明的一个推荐实施例，附图为
图1是双层铜焊接的钢管的局部透视图，图2是向上游管推进或传输方向的示意图，图3是有关的在下游装配的制造焊接多层钢管的装置部分，为便于表示，分为多个示意图，以及图4是电源线路图。
图1中用符号10代表铜焊接的双层钢管，两个钢带层用符号11表示，标号12表示铜层或铜焊层(图中粗拉线)。
图1中所示的采用铜焊接的双层钢管的出料构成图2中所示的一个带卷13，该出料是在钢带11的两侧均带有电镀的铜层12。
由图1可明显看出，在点14和15处的带料是在相同规格的管体上各加工出一个例角。
现在参照图2和3说明本装置的结构两个给料辊16将具有铜焊层的钢带11，12从以图中未示出的方式转动支撑的带卷13上脱出，接着这个带铜焊层的带11，12沿推进或送料方向X移动。
具有铜焊层的钢带11，12在轧制机座A和B内经过，冷压力加工成可塑的具有向上指向的沟缝17的圆柱形隙缝。一个其端部18由20空间固定夹持的芯棒19通过该沟缝17与圆柱形隙缝的内部啮合，并且沿进给方向X延伸到轧制机座C，D和E内。
相对于推进方向X而言，在轧制机座E后部存在一个图1中已涉及的管坯RK，但与图1中的管坯的区别在于该管坯尚未焊接。尽管轧制机座A-D的模辊结构具有不同的直径，但在图中均以标号21表示，其旋转方向用U表示。
芯棒19的自由端具有自身的芯棒区域，即称作Kaliberdorn，其上有所谓的浮标22。浮标22是一个旋转对称体，沿着X方向具有延展性地伸展的球形楔体轮廓。此外芯棒19还具有一个牵引杆23，它的处于下游方向的自由端固定到浮标22上。浮标22的直径大于牵引杆23的外直径。
装在最远的下游位置的轧制机座E上的模辊对24，25两个模辊24，25构成一个定径尺寸K，它是在模辊24，25的外圆周上具有半圆形断面的成型槽。
在图3中，提供了一种图2方案的连续性示意图，为了便于理解，图中再次给出了下游最后一个轧制机座E的模辊24，25。用于制造铜焊接的双层钢管10的装置在图中用G表示。
装置G包括一个第一供电点P1，一个第二供电点P2和一个中间供电点PM。
第一供电点P1由轧制机座E的模辊对24，25构成，它们不仅具有可塑成形的功能，而且可作电工作辊使用。这对模辊24，25在双层管坯(主要对应图1)之间顶住浮标22成环形地压在一起，从而在这个位置上实现模辊24，25和支撑在浮标22内部的双层管坯RK之间的最佳电接触。
与第一供电点P1相邻的，且沿方向X向下游侧间隔开的中间供电点PM装有两个电工作辊26，27，它们由适当的如钢类的金属制成，为了实现焊接区域的热膨胀，工作辊26，27各具有与模辊24，25基本上相同的半圆形定径尺寸。这对工作辊26，27与管坯RK的圆形表面无间隙地电接触。
类似于工作辊26，27的结构，工作辊28，29具有一样的构造，它们构成第二供电点P2。
工作辊26，27；28，29位于一个加热或焊接室47内，该室由两个单个焊接室30和一个装在其间的密封连接管46构成。焊接室47的内腔含有一种保护气体，尤其是由氢和氮气的混合构成，以防止管坯RK氧化。焊接室47的一个实施例是将其分成三个单区域30，46，30，这样做的优点是可减少保护气体的容积。
单个焊接室30的入口和出口制成用合适材料构成的套筒31的形式。
在下游与焊接室47衔接的是一个远程冷却液通流的冷却室32，特别是可让水流过，为简化起见，图中用中断的局部示意图表示。
在下游侧的冷却室32后面装有一个管推进设备F，在图示的实施例中，它由两个与工作辊26，27或28，29一样的钢辊33，34构成，它的内径K无间隙地，固定地压在双层钢管10的圆形表面上，并且输送钢管到一个图中未示出的带盘上。
从图3也可看出，在供电点P1和PM之间形成了一个预热区ZV。
灼热区ZG形成在中间供电点PM和第二供电点PZ之间。在这一段流过极亮的灼热流，经过这段的管坯承受约1150℃的高温，并且在焊接室30内被焊接加工。
如在图4中所详细图示的，不仅模辊24，25(如其余的轧制机座A-D的所有模辊21一样)，而且工作辊对26，27及28，29和输送辊对33，34各具有自驱动装置。
这些电效应管区ZV和ZG相互并联连接，如图4中所示。
装置G的电源导线引自三相电网R，S，T，相间的电压为380V。
每一相入口处均有一个功率调节器，由两个反并联的可控硅或可控硅组35构成。三个经功率调节的相R，S，T连接到三角形接法的三相电网变压器36的原边Ⅰ上，该变压器的付边Ⅱ接到对应每相的整流装置37，38上。每个整流装置37，38输出的相互相移的所有直流电压功率均汇总接到两个接线端子39，40上，从这些端子39，40输出一个脉动的具有三相特性的足够平滑的直流电功率，它的平均电压约为50V，该电压即最大电压。
电作用的管段ZV和ZG并联连接到接线端子39，40上。总加热区用符号Z代表。虽然没有单独画出，实际上电源供电点P1，PM和P2的各对辊24，25或26，27或28，29都与接线端子39，40电气连接。辊对24，25以及28，29均通过41点接地。
装在最远的下游轧制机座E上的模辊24，25带有一个单独驱动装置例如通过碾压机传动机构的方向轴带动。因此模辊24，25相互刚性旋转啮合。模辊25例如可驱动一个电转数计42，它经由一根多芯电缆44与一开关柜43相连接。工作辊对26，27；28，29及管输送装置F的输送辊对33，34各与电机45传动连接。每个电机轴上装有一个转数计42。这些电机45或电转数计42均通过多芯电缆44与开关柜43相连接，从而在该电路上产生一个公知的伺服调整过程。
在装置G运行过程中，模辊对24，25的转数经由电转数计42作为主要参比量输送到开关柜43内的计算机内。这些取自工作辊对26，27及28，29和输送辊对33，34的常规电转速计42的电信号在计算机内进行实测值与额定值的比较分析后，对各电机45的转数加以调整，使所有在运送路程中与管体RK相继接合的辊对26，27及28，29和与双层管10接触的钢辊对33，34均能无转差率地运转。
工作辊26，27及28，29和传输辊对33，34以图中未示出的方式同步运转，它们具有一相应相互连接的传动机构，例如采用齿轮皮带传动。
需说明的一个重要环节是，为了对供电点P1，PM和P2加负载，可以在装置G起动运行时调整其电功率，也可以通过单独调整变压器36原边侧的晶闸管装置35，维持相同的运行状态。
对于工作辊对26，27及28，29和输送辊对33，34转速的调节是由开关柜43实现电气联锁的(这一技术是公知技术)，因此若要对辊对26，27；28和29及33、34中任一个辊的转速单独调整，只有通过分别驱动才能实现。
权利要求
1.一种制造多层金属焊接管的装置，带有一个由多个模辊对组成的滚压设备，用于对平钢带材进行步进式塑性成形加工，经由一圆柱形孔型得到一未焊接的多层管坯，其中围绕模辊对的横断面内有一定径断面(Kalibrierkorh)，它夹住所谓浮标，该浮标位于管进给方向的下游处，其自由端固定从圆柱形隙缝伸出的在空间定位的牵引杆上，并且具有相隔一定轴向间距安装的带有工作辊的供电点，提供加热区，该加热区包括一预热区和紧邻接的处于下游的灼热区，接着在管坯路径上还有一冷却段，最后是一管输送装置，其特征在于模辊对(24，25)夹紧未焊接的多层管坯(RK)和浮标(22)，它同时作为装在上游侧的第一工作辊对，构成第一供电点(P1)，该点即加热区(Z)的起点，一个装在第一工作辊对(24，25)下游的第二工作辊对(28，29)构成第二供电点(P2)和加热区(Z)的终点，它具有一自驱动装置(45)，并且其转速比第一工作辊对(24，25)的转速大，管输送设备(F)的传送速度取决于在第二接触轮对(28，29)区域内控制的管进给速度，该速度是可调的。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，在第一工作辊对(24，25)和第二工作辊对(28，29)之间的两侧间距内，还有一个带有自驱动装置(45)的中间工作辊对(26，27)，用作中间供电点(PM)，预热区(ZV)布置在第一(P1)和中间供电点(PM)之间，灼热区(ZG)布置在中间(PM)和第二供电点(P2)之间。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，所有的工作辊对(24，25；26，27；28，29)与管坯(RK)的纵轴(在X处)平行，并且沿该轴向不会滑移。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，中间的工作辊对(26，27)比第一工作辊对(24，25)的转速大，并且其转速又小于第二工作辊对(28，29)的转速。
5.根据权利要求1-4之一的装置，其特征在于，工作辊对(24，25；26，27；28，29)的各个上辊(24、26、28)和各下辊(25、27、29)带有一个单独的传动装置，并且每个工作辊对的上辊和下辊以同一个转速运转。
6.根据权利要求1-5之一的装置，其特征在于，工作辊对(24，25；26，27；28，29)和管进给装置(F)夹住管坯(RK；10)的外表面，且无转差率，至少基本上无滑差。
7.根据权利要求1-6之一的装置，其特征在于，工作辊对(24，25；26，27；28，29)的传动和管输送装置(F)的传动是相互联锁的。
8.根据权利要求1-7之一的装置，其特征在于，各供电点(P1，PM，PZ)加有直流负载，并且预热区(ZV)和灼热区(ZG)相互并联连接。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，为了调节向供电点(P1，PM，P2)输送的电功率，可通过调节电压或电流实现。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，为实现供电点功率的调整，将一可调功率的可控硅装置(35)接到电网变压器(36)每一相(R，S，T)的原边侧(I)，其付边的每一相附接一个整流装置(37，38)，并且将三个直流相共同接到两个接线端子(39，40)上，用于向各供电点(P1，PM，P2)馈电。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，每相(R，S，T)中的可控硅装置由两个反并联连接的可控硅晶闸管(35)构成。
12.根据权利要求10或11的装置，其特征在于，三相变压器(36)采用三角形连接法。
全文摘要
一种制造多层金属管(10)的装置(G)，具有由多个模辊对(21，21；24，25)构成的滚压设备(A-E)，用于对平钢带材(11)进行步进式塑性成型加工，经由一圆柱形孔型(17)得到一未焊接的多层管坯(RK)，多层管坯(RK)在相互具有轴向间距安装的工作辊对(24，25，28，29)内穿过，该工作辊对也作为供电点(P1，P2)，并构成导电加热区(Z)，该加热区包括预热区(ZV)和处于它下游的灼热区(ZG)，紧接着灼热区是一冷却段(32)。
文档编号B23K3/04GK1103611SQ9411648
公开日1995年6月14日 申请日期1994年9月29日 优先权日1993年9月30日
发明者卡尔·海因兹·费尔默, 乌多·曼肯 申请人:卡尔费罗管道工厂股份有限公司