DE69111393T2 - Verfahren zur herstellung eines rohres mit geriffelter wandung. - Google Patents

Description

• Das Verfahren, das Gegenstand der Erfindung ist, betrifft die Herstellung geriffelter Metallrohre, die hauptsächlich, aber nicht ausschließlich in Wärmetauschern eingesetzt werden, um die Wärmeübertragungsbedingungen und somit die Wärmeleistung zu verbessern, wobei ansonsten alle Voraussetzungen identisch sind, und wobei die Rohre gleichzeitig die notwendigen Antikorrosions- und Reißfestigkeitseigenschaften haben.
• Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem Stücke geriffelter Rohre und eine Verwendung dieser Stücke entsprechend den Ansprüchen 16 bzw. 17.
• Bei der Herstellung von Wärmetauschern werden gewöhnlich Rohre mit kreisförmigem Querschnitt aus geeigneten rostfreien Stahlsorten oder hitzebeständigen Stählen oder hitzebeständigen oder Spezialmetallen oder -legierungen verwendet, deren Wärmeleitfähigkeit häufig mittelmäßig ist. Man stellt fest, daß der Wärmeaustausch zwischen den in den Rohren enthaltenen Fluiden und denen, die um diese herum zirkulieren, durch mehrere Faktoren wie insbesondere eine ungenügende Durchwirbelung der Fluide, feste Ablagerungen an den Rohrwänden und auf diesen Wänden entstehende Oxidschichten eingeschränkt ist.
• Die Möglichkeit, diesen Wärmeaustausch durch Einsatz geriffelter Rohre zu erhöhen, ist bekannt. Diese Riffelungen erhöhen für einen gegebenen Rohrdurchmesser die Austauschfläche und verringern gleichzeitig den thermischen Kontaktwiderstand zwischen den Fluiden und der Rohrwand durch Schaffung einer Verwirbelung, welche die Bildung einer mehr oder minder statischen Fluidschicht im Kontakt mit dieser Wand verhindert.
• Es sind unterschiedliche Methoden zur Herstellung geriffelter Rohre für derartige Anwendungen bekannt.
• Insbesondere können glatte geschweißte oder ungeschweißte Rohre mit kreisförmigem Querschnitt mit Hilfe geeigneter Rundwalzen geriffelt werden.
• Die Ausführung derartiger Bearbeitungen ist jedoch schwierig, insbesondere bei rostfreien oder hitzebeständigen Stählen, die relativ schlecht für das Kaltziehen geeignet sind. Häufig sind mehrere aufeinanderfolgende Zugvorgänge mit Schmierung notwendig, die sich zur Herstellung geriffelter Rohre großer Einheitslänge und mit ausreichend tiefen Riffelungsprofilen wenig eignen, wobei die Herstellungskosten immer noch sehr hoch sind.
• Das Patent AT-A-238 670 beschreibt ein Formverfahren durch Kaltwalzen von Metallstreifen zum Erhalt von Profilen mit Riffelungen, die bessere mechanische Eigenschaften aufweisen als die durch Heißwalzen hergestellten. Diese so geriffelten Streifen können anschließend mit Hilfe von Formzylindern entsprechender Form geformt werden, um beispielsweise einem U-förmigen Querschnitt zu erhalten. Diese U-Profile können paarweise aneinander geschweißt werden, um Rohre mit rechteckigem Querschnitt zu bilden. Das Herstellen der Riffelungen kann mittels einer Quartostraße mit Walzzylindern, die auf ihrer ganzen Breite mit umlaufenden Riffelungen versehen sind, und ebenfalls geriffelten Andrückzylindern erfolgen. Solche geriffelten Streifen können rundgebogen und zusammenschweißt werden, so daß daraus Rohre mit kreisförmigem Querschnitt entstehen. Das Schriftstück sagt nichts über die Bedingungen der Streifenführung, des Rundbiegens und der gegenüberliegenden Anordnung der Ränder im Hinblick auf das Schweißen aus. Ebenso fehlen Angaben über die Möglichkeiten der Breitensteuerung des Streifens und seines geraden Laufs.
• Es wurde nach der Möglichkeit gesucht, Rohre für Temperaturtauscher herzustellen, die ein- oder beidseitig geriffelt sind, eine Einheitslänge aufweisen, die bis zu etwa zehn Meter oder mehr betragen kann und Riffelungen haben, die relativ tief sein können, und zwar mit einem kontinuierlichen Verfahren, mit dem mehrere Rohrstücke einer solchen Einheitslänge aus ein und demselben Rohr hergestellt werden können. Ebenso wurde nach der Möglichkeit gesucht, Wärmezwischenbehandlungen während der Herstellung der Riffelungen zu vermeiden, sowie nach der Möglichkeit, sehr genaue Abmessungen zu erzielen, was die Tiefe der Riffelungen, ihr Profil, ihre Teilung, die Wanddicke des Rohrs und seine Geradheit betrifft.
• Mit Hilfe des Verfahrens, das Gegenstand der Erfindung und in Anspruch 1 definiert ist, können diese Ergebnisse erzielt werden.
• Es besteht in der Herstellung eines Rohres großer Länge, das auf mindestens einer Seite geriffelt ist und aus Metall oder einer Legierung besteht, die zu der aus den rostfreien oder hitzebeständigen Stählen, Titan oder Titanlegierungen gebildeten Gruppe gehören, wobei die Legierungen in ihrer Zusammensetzung an Legierungselementen zusammengenommen mindestens 40 Gew.% eines oder mehrerer der nachfolgenden Metalle aufweisen: Cr, Ni, Mo, Co, Ta, Nb, Ti, Zr, Al und Hf. Nach diesem Verfahren durchläuft ein Streifen aus einem Metall oder einer Legierung aus der so definierten Gruppe mit rechtwinkligem Querschnitt nacheinander folgende Schritte: Einführung des Streifens entlang einer Umformungsachse durch mindestens ein Paar Formzylinder, von denen zumindest einer eine Reihe Riffelungen aufweist, wobei der Spanndruck dieser Zylinder ausreicht, um entsprechende Riffelungen auf dem Streifen herzustellen, wobei ein nichtgeriffelter Randbereich nahe jeder der beiden Seitenkanten erhalten bleibt, anschließend Einführung des geriffelten Streifens in Wölbungs- bzw. Krümmungsvorrichtungen, die ihn quer umbiegen, bis er einen insgesamt kreisförmigen Querschnitt hat, wobei die Seitenkanten einander auf diese Weise angenähert werden, anschließend Durchlaufen von Schweißvorrichtungen, welche die beiden Kanten des Streifens kontinuierlich aneinanderschweißen, dann Führung durch Schneidvorrichtungen, die das Rohr in Stücke einer bestimmten Länge trennen. Nach der Erfindung wird die präzise Führung des Streifens entlang der Umformungsachse durch die Kombination zweier Führungsvorrichtungen sichergestellt: die erste, den Formvorrichtungen vorgeschaltete Führungsvorrichtung umfaßt ein Paar glatter Zylinder, zwischen denen der Metallstreifen eingeführt wird, wobei einer dieser Zylinder Führungsrandleisten aufweist, zwischen denen der Streifen geführt wird, und der Abstand zwischen diesen Randleisten gleich der Breite des Streifens mit einem geringen Spiel und ihre Höhe im wesentlichen gleich der Stärke des Streifens ist, damit der Durchtrittsquerschnitt zwischen diesen beiden Zylindern, wenn sie einander angenähert werden, im wesentlichen gleich dem Querschnitt des Streifens ist und so eine präzise Führung dieses Streifens entlang der Umformungsachse gewährleistet, wobei der Streifen anschließend durch die erste Formvorrichtung geführt wird.
• Die zweite Führungsvorrichtung ist nach Herstellung der Riffelungen auf einer oder beiden Seiten eines Metallstreifens durch Durchlaufen mindestens eines Zylinderpaares, von denen mindestens einer geriffelt ist, angeordnet. Diese Vorrichtung umfaßt ein Zylinderpaar, durch das der Metallstreifen geführt wird. Mindestens einer der beiden Zylinder ist geriffelt, und mindestens einer ist mit seitlichen Führungsleisten versehen, deren Abstand der Breite des geriffelten Streifens mit einem geringen Spiel entspricht. Die Höhe dieser Führungsleisten ist vorteilhafterweise so bestimmt, daß die Durchtrittsbreite beim Anschlagen an den gegenüberliegenden Zylinder so bemessen ist, daß das Profil der auf dem Streifen geformten Riffelungen dem der Riffelungen des oder der jeweiligen Zylinder(s) entspricht. Vorzugsweise sind beidseits jedes geriffelten Bereichs eines Zylinders dieses Führungszylinderpaars auf der Breite des Randbereichs Schultern einer bestimmten Höhe vorgesehen, damit dieser Randbereich die angestrebte Stärke bekommt.
• Soll der Metallstreifen beidseitig geriffelt werden, wird er durch mindestens ein Zylinderpaar geführt, von denen einer eine Reihe erhabene und der andere eine entsprechende Reihe vertiefter Riffelungen aufweist.
• Diese Riffelungen auf den Zylindern sind vorzugsweise umlaufend, damit zur Umformungsachse parallele Wellungen entstehen.
• Soll der Metallstreifen nur auf einer seiner beiden Seiten geriffelt werden, wird dieser durch mindestens ein Zylinderpaar geführt, von denen einer eine gerade Erzeugende, die parallel zu seiner Drehachse ist, und der andere eine geriffelte Erzeugende aufweist. Diese Riffelungen sind vorzugsweise umlaufend. Um nur eine Seite eines Metallstreifens mit Riffelungen zu versehen, führt man diesen ebenfalls vorzugsweise durch mindestens zwei und vorteilhafterweise 3 bis 4 Reduktionszylinderpaarre, die jeweils einen geriffelten Zylinder aufweisen.
• Der Spanndruck des oder der Riffelungsformzylinderpaare(s) kann so eingestellt werden, daß man nach Herstellung der Riffelungen einen geriffelten Streifen erhält, dessen Breite gleich der ursprünglichen Breite des glatten Streifens ist. Indem man so mit einer konstanten Streifenbreite arbeitet, kann man an ein und demselben Rohr ohne Veränderung der Einstellung der Strecke der Krümmungs- und Schweißvorrichtungen in regelmäßigen Abständen glatte, d.h. riffellungslose Rohrabschnitte herstellen, die den gleichen Außendurchmesser haben wie das Rohr in seinem geriffelten Bereich, indem man die geriffelten Zylinder in gleichmäßigen Abständen für eine gegebene Zeit voneinander entfernt, so daß der Streifen nun frei durchlaufen kann. Derartige glatte Abschnitte, die den gleichen Außendurchmesser wie die geriffelten Abschnitte haben und sich nach dem Abtrennen derselben auf Länge am Ende der Rohre befinden, können nützlich sein, um geriffelte Rohre an einer Rohrwand, beispielsweise einer Rohrwand eines Wärmeaustauschers, zu montieren oder zusammenzusetzen.
• Nach einer besonderen Ausführungsform von Riffelungen auf einer oder beiden Seiten eines Metallstreifens weist der oder weisen die verwendete(n) geriffelte(n) Zylinder bezüglich den Erzeugenden um einen beliebigen Winkel, der kleiner oder gleich 90 Grad ist, geneigte Riffelungen auf.
• Vor dem allgemeinen Wölben bzw. Krümmen des geriffelten Streifens werden die beiden Randbereiche durch Führung derselben durch Walzen geformt, damit jeder dieser Randbereiche im Hinblick auf das Schweißen eine bestimmte Krümmung erhält.
• Das erste Krümmen des geriffelten Streifens erfolgt vorteilhafterweise mit Formwalzen mit konvexen oder konkaven Erzeugenden, die den Streifen beim Durchlaufen quer umbiegen, wobei das endgültige Krümmen mit einer Rundwalze oder Walzen mit umlaufender Rille erfolgen kann.
• Die verwendeten Schweißvorrichtungen zum kontinuierlichen Aneinanderschweißen der beiden Kanten des Metallstreifens werden vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Lichtbogenschweißen mit einer selbstverzehrenden oder nichtselbstverzehrenden Elektrode in neutraler Atmosphäre, Plasma-, Laser-, Elektronenstrahlschweißen, unter Berücksichtigung der Art des Metalls oder der Legierung des Metallstreifens. Bei zahlreichen Anwendungen wird nach dem Schweißen vor oder nach dem Zerschneiden des geriffelten Rohres je nach Art des Metalls oder der Legierung des Streifens kontinuierlich mindestens eine Wärmebehandlung vorgenommen.
• Nachfolgende Beispiele und Abbildungen beschreiben besondere Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung.
• Fig. 1 ist ein Gesamtschema des Verfahrens zur Herstellung geriffelter Rohre nach der Erfindung.
• Fig. 2 stellt ein Paar glatter Führungszylinder für den Einsatz des Verfahrens der Erfindung dar.
• Fig. 3 stellt ein Paar geriffelter Zylinder für den Einsatz des Verfahrens der Erfindung dar.
• Fig. 4 zeigt vergrößert die Riffelungen der Zylinder der Fig. 3.
• Fig. 5 zeigt vergrößert die Riffelungen eines Führungszylinderpaars für den Einsatz des Verfahrens der Erfindung.
• Fig. 6 zeigt die Krümmungsvorrichtungen für den geriffelten Streifen beim Einsatz des Verfahrens der Erfindung.
• Fig. 7 zeigt die Schweißvorrichtungen, mit denen man ein geriffeltes Rohr nach dem Verfahren der Erfindung erhält.
• Fig. 8 stellt schematisch eine Walzenstraße mit 6 Zylinderpaaren zur Herstellung eines nur auf einer Seite geriffelten Rohres nach dem Verfahren der Erfindung dar.
• Fig. 9 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Formung der Randbereiche eines geriffelten Streifens anhand des Verfahrens der Erfindung.
• Beispiel 1: Man setzt das Verfahren der Erfindung ein, um ein Rohr herzustellen, das auf beiden Seiten Riffelungen in Form von zu seiner Achse parallelen Wellungen aufweist, und zwar aus einem auf eine Spule gewickelten Streifen aus rostfreiem Stahl Type 304L (AISI) entsprechend der Norm AFNOR Z2CN18-10.
• Fig. 1 ist ein nicht detailliertes Gesamtschema, das die aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrens zeigt.
• Der aufgerollte Metallstreifen 1 wird auf eine nicht dargestellte Abwickelvorrichtung montiert, mit deren Hilfe sein Ende in Pfeilrichtung F1 entlang der Umformungsachse Xo-Xo eingeführt werden kann. Der Streifen 1 wird zunächst in eine Walzenstraße 2 mit drei hintereinander angeordneten Zylinderpaaren 3, 10, 13 eingeführt. Das erste Paar 3, das Führungspaar, weist glatte Zylinder 4, 5 auf, die in Fig. 2 vergrößert dargestellt sind, deren Achsen X1-X1 und X2-X2 auf der Ebene dieser Zeichnung liegen. Der obere Zylinder 5 weist eine zu seiner Achse X2-X2 parallele, glatte Erzeugende auf; der ebenfalls glatte untere Zylinder 4 weist an jedem Ende eine umlaufende Randleiste 6, 7 einer Radialhöhe "e" bezüglich der zur Achse X1-X1 parallelen Erzeugenden 9 auf. Diese Höhe "'e" ist im wesentlichen gleich der Stärke des zu walzenden Streifens, und der innere Abstand "l1" zwischen den Leisten 6, 7 ist im wesentlichen gleich der Breite des Streifens zuzüglich eines geringen Spiels. Man stellt vorzugsweise den Abstand zwischen den Zylindern 4, 5 so ein, daß die Randleisten 6, 7 an den Zylinder 5 anstoßen. Das zweite Zylinderpaar 10 umfaßt, wie in Fig. 3 zu sehen ist, zwei geriffelte Zylinder 11 und 12, deren Achsen X3-X3 und X4-X4 auf der Ebene dieser Figur 3 liegen. Der untere Zylinder 11 ist vertieft und der obere Zylinder 12 erhaben geriffelt. Fig. 4 zeigt vergrößert und im Schnitt die Arbeitserzeugenden der Zylinder 11, 12 auf einem kleinen Teil ihrer Länge. Diese Fig. 4 zeigt umlaufende Riffelungen, die so angeordnet sind, daß die erhabenen Stellen wie A1, A2 des oberen Zylinders 12 den vertieften Stellen wie B1, B2 des unteren Zylinders 11 mit einer bestimmten Teilung entsprechen. Die doppelten Riffelungen, die auf diese Weise auf den Wänden des Streifens l entstehen, geben diesem eine wellige Form. Zwischen den beiden Zylindern 11, 12 ist gestrichelt der Abschnitt des Metallstreifens 1 dargestellt, der durch Annäherung der Zylinder auf dem größten Teil seiner Breite gewellt wird. Beidseits des gewellten Bereichs bleibt ein der Kante benachbarter Randbereich wie la des Streifens l ausgespart, der nicht gewellt wird. Beim Formen der Riffelungen stellt man beispielsweise den Spanndruck der Zylinder so ein, daß die Breite des Streifens konstant gehalten wird, und das Herstellen der doppelten Riffelungen geht mit einer Stärkenverringerung und einer leichten Verlängerung des Streifens einher. Beim Durchlaufen 1 des letzten Paars 13 Zylinder 14 und 15 wird die Riffelungsbildung am Streifen 1 abgeschlossen; gleichzeitig wird die Führung des geriffelten Streifens 1 gesichert. Die zu Fig. 4 analoge Fig. 5 zeigt im Schnitt einen Abschnitt der Länge der geriffelten Erzeugenden der Zylinder 14, 15, die im Eingriff mit dem Streifen 1 stehen, um diesem das/die endgültige gleichmäßige Profil und Stärke zu geben. Man sieht den Randbereich 17 nahe der Randleiste 16 sowie die Schulter 16-1, mit der die Stärke dieses Randbereichs bestimmt werden kann. An der nicht dargestellten gegenüberliegenden Kante des Streifens ist der gleiche Randbereich nahe der Kante mittels einer zweiten Randleiste und einer zweiten Schulter gleicher Abmessungen vorgesehen. Der Innenabstand zwischen diesen Randleisten ist so gewählt, daß der geriffelte Streifen l mit leichtem Spiel hindurchlaufen kann, um eine gute Führung desselben zu gewährleisten.
• Jenseits der Walzenstraße erfolgt die Krümmung des geriffelten Streifens mit Anfangskrümmungs- 18, 19, 20 und anschließenden Endkrümmungsvorrichtungen 21, wie in Fig. 1 dargestellt. Diese Vorrichtungen sind in ihrer Funktionsweise genauer in Fig. 6 zu sehen, auf der jede dieser entlang der Umformungsachse Xo-Xo dargestellten Vorrichtungen um 90º gedreht wurde, damit man ihre Wirkung auf den geriffelten Streifen 1 erkennen kann. Die Vorrichtung 18 ist eine Walze mit konvexer Erzeugender 18-1, gegen welche die Seite des geriffelten Streifens 1 gedrückt wird, welche die Innenseite des Rohrs bilden wird. Vorrichtung 19 ist eine Walze mit konkaver Erzeugender 19-1, die gegen die Seite des Streifens drückt, welche die Außenseite des Rohrs bilden wird. Durch Steuerung der Spannung dieses Streifens und des Abstands zwischen den beiden Walzen kann auf diesen Streifen ein ausreichender Druck ausgeübt werden, damit er die Krümmung der Erzeugenden dieser Walzen annimmt. Mit der Vorrichtung 20, die aus zwei Walzen 20-1, 20-2 mit konkaver Erzeugender besteht, kann die Krümmung noch erheblich verstärkt werden. Die Rundwalze 21 schließlich dient dazu, dem Streifen 1 den gewünschten runden Querschnitt zu geben, damit aus ihm ein Rohr wird, dessen beiden Enden miteinander Verbindung haben, wobei diese Rundwalze auch durch ein Paar Walzen mit kreisförmiger Rille ersetzt werden kann. Im Anschluß an diese Rundwalze 21 ist eine Schweißvorrichtung 22 angeordnet (Fig. 7), die nur schematisch dargestellt ist. Diese Schweißvorrichtung kann eine beliebige Schweiß Vorrichtung sein, mit der eine kontinuierliche, dichte Naht hergestellt werden kann. Insbesondere ist das Lichtbogenschweißen in neutraler Atmosphäre mittels einer verzehrbaren oder nichtverzehrbaren Elektrode anwendbar (MIG- oder TIG-Verfahren). Bei Bedarf kann ein (nicht dargestellter) Dorn in dem Rohr im Bereich der Schweißzone vorgesehen werden, der davor mit einer äußeren, nicht dargestellten Haltevorrichtung verbunden ist. Dieser Dorn sorgt für den Schutz der Schweißnaht innerhalb des Rohrs durch Spülen der Schweißzone mit einem neutralen Gas. Jenseits der Schweißzone wird das zusammengeschweißte Rohr mittels nicht dargestellter Mitnehmervorrichtungen in Pfeilrichtung F2 zu ebenfalls nicht dargestellten Schneidvorrichtungen mitgenommen. Vor oder nach dem Schneiden können Vorrichtungen zur kontinuierlichen Wärmebehandlung eingesetzt werden, um dem geriffelten und geschweißten Rohr 1 besondere Eigenschaften zu verleihen.
• Als Zahlenbeispiel stellt man mit dem so beschriebenen Verfahren ein beidseits geriffeltes Rohr aus einem Streifen aus rostfreiem Stahl Z2 CN 18-10 einer Breite von 109,5 mm und Stärke von 0,7 mm her. Nach Herstellen der Riffelungen ist der Streifen nur noch 0,62 mm stark, wobei die Stärke über alles des Streifens einschließlich der Riffelungen nun 1,58 mm erreicht. Dieser Streifen weist 34 Wellungen und auf jeder Seite einen 2 mm breiten Randbereich auf. Nach Krümmung und Schweißung erhält man ein Rohr mit einem Außendurchmesser über alles von 35 mm.
• Beispiel 2: Man stellt mit dem Verfahren der Erfindung ein nur einseitig geriffeltes Rohr her.
• Man verwendet einen aufgespulten Streifen aus rostfreiem Stahl Type 430 Ti (AISI) her, der der Norm AFNOR Z2 CTlB entspricht. Dieser Streifen muß eine Stärke aufweisen, die über der liegt, die für doppelte Riffelungen gleicher Höhe, welche Wellen bilden, nötig wäre, da im Fall des vorliegenden Beispiels die Höhe der Riffelungen aus der Stärke des Streifens genommen wird. Es muß somit eine größere plastische Verformung erfolgen, und im Fall des vorliegenden Beispiels umfaßt die eingesetzte Walzenstraße 6 statt 3 Paar Zylinder, wie dies das Schema der Fig. 8 zeigt. Wie im Falle der Fig. 1 wird der aufgerollte Metallstreifen 1 auf eine nicht dargestellte Abwickelvorrichtung montiert, mit der sein Ende in das erste Zylinderpaar 32 der Walzenstraße 31 eingeführt werden kann. Dieses erste Paar, das ein Führungspaar ist, umfaßt glatte Zylinder mit den gleichen Merkmalen wie die Zylinder 4 und 5 des ersten Führungspaars 3 der Fig. 1. Die vier folgenden Zylinderpaare 33, 34, 35, 36 weisen jeweils einen oberen glatten und einen unteren geriffelten Zylinder auf. Die Breite des geriffelten Bereichs ist auf die gleiche Weise bestimmt wie die des geriffelten Bereichs des Zylinders 11 der Fig. 3 und 4, damit auf jeder Seite des Metallstreifens ein nicht geriffelter Bereich bestehen bleibt. Das Profil der Riffelungen und die Spannung jedes Zylinderpaares sind so bestimmt, daß der geriffelte Streifen bei seinem Austritt aus dem Paar 36 fast seine angestrebten endgültigen Maße erreicht hat. Das letzte Zylinderpaar 37 hat die Funktion eines Führungspaars zur Führung zu den Krümmungs- und schließlich Schweißvorrichtungen für den Streifen, wie das Zylinderpaar 13 der Fig. 1. Der untere Zylinder dieses Paars 37 ist in gleicher Weise geriffelt wie der untere Zylinder 14 aus Fig. 5. Wie im Fall des Zylinders 14 weist dieser untere Zylinder des Paars 37 beidseits des geriffelten Bereichs einen Randbereich auf, der sich bis zu einer Führungsleiste erstreckt, analog zu der Randleiste 16 der Fig. 5, sowie eine Schulter, analog zu der Schulter 16-1, mit der im Zusammenwirken mit dem oberen glatten Zylinder die Stärke des Randbereichs gesteuert werden kann. Anfangsund Endkrümmungs- und dann Schweißvorgang erfolgen anhand der in Beispiel 1 verwendeten, vergleichbaren Vorrichtungen. Zusätzliche Vorrichtungen nach dem Schweißen können eingesetzt werden, um die Spannung des Streifens insbesondere beim Krümmen und Schweißen zu sichern, und um diesen, wenn erforderlich, vor dem endgültigen Zuschneiden auf die gewünschte Länge auf ein genaues Maß zu bringen und wärmezubehandeln.
• Als Zahlenbeispiel stellt man mit dem beschriebenen Verfahren ein einseitig geriffeltes Rohr aus einem Streifen aus Z2 CT 18-Stahl einer Breite von 108 mm und Stärke von 1,75 mm her. Nach dem Walzen hat der entstandene geriffelte Streifen eine Stärke über alles von 1,75 mm und eine Riffelungstiefe von 0,65 mm. Die Längung, die hauptsächlich vom Querschnitt der Riffelungen abhängt, erreicht im vorliegenden Beispiel etwa 30 %. Im Falle dieses Beispiels erfolgt das Krümmen so, daß die glatte Seite des Streifens innerhalb des Rohrs und folglich die geriffelte Seite außen liegt. Hierzu braucht die glatte Seite des Streifens nur gegen die Walze mit konvexer Erzeugender 18-1 der Krümmungsvorrichtung 18 gedrückt zu werden, wobei die geriffelte Seite anschließend gegen die konkave Erzeugende 19-1 der Krümmungsvorrichtung 19 gedrückt wird.
• Vor dem ersten Krümmen der auf einer oder beiden Seiten geriffelten Streifen kann man in vorteilhafter Weise mittels einer Formvorrichtung 38 der Randbereiche eine örtlich begrenzte Krümmung derselben vornehmen. Fig. 9 zeigt eine solche Vorrichtung 38, die man der ersten Krümmungsvorrichtung 18 vorschalten kann. Wie dies Fig. 9 zeigt, umfaßt diese Vorrichtung zwei Walzenpaare, die so angeordnet sind, daß sie jeweils von einem Randbereich eines geriffelten Streifens wie 1 durchlaufen werden. Jedes Walzenpaar umfaßt eine Walze mit konvexer Erzeugender 39, 41 und die andere mit konkaver Erzeugender 40, 42, so daß die Kanten des Streifens an der Seite hohl umgebogen werden, welche die Innenfläche des Rohrs schließen wird, wobei der Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem Radius des herzustellenden Rohrs ist.
• Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, problemlos eine dichte, druck- und temperaturbeständige Verbindung zwischen den Enden jedes geriffelten Rohrs und den anderen Bestandteilen der Fluidkreisläufe herstellen zu können, in welche sie eingefügt werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, diese Rohre an ihren Enden mit nichtgeriffelten Bereichen auszustatten, wodurch verbindungsvorrichtungen verwendet werden können, die sich für nichtgeriffelte Rohre eignen, beispielsweise im Falle von mit Rohrwänden verbundenen Rohren.
• Hierzu erfolgt die Riffelung des Metallstreifens mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wobei man den Spanndruck des oder der Riffelungsformzylinderpaars/e so einstellt, daß der geriffelte Streifen eine konstante Breite behält, die gleich der ursprünglichen Breite ist. Man stattet dieses oder diese Zylinderpaar/e mit Regulierungsvorrichtungen aus, die mit beispielsweise computerisierten Fernbedienungsvorrichtungen verbunden sind, so daß regelmäßig wiederkehrend und wiederholbar in bestimmten Zeitabständen in Höhe jedes Zylinderpaares folgende Schritte ablaufen können: Entfernung der Zylinder voneinander, um eine dauerhafte Verformung des Streifens zu unterbrechen, Halten der entfernten Zylinder während einer bestimmten Zeit mit Präzision, Annäherung der Zylinder aneinander zur Wiederaufnahme der Riffelung mit der gleichen Spannungshöhe, mit der vor Beginn des Zyklus gearbeitet wurde.
• Als Zahlenbeispiel erhält man einen Satz Rohre aus rostfreiem Z2CT18-Stahl für Wärmeaustauscher. Diese 4 m langen Rohre mit einem Außendurchmesser von 35 mm haben eine Wandstärke von etwa 0,65 mm und weisen Riffelungen auf, die an einem 113 mm breiten Streifen vorgenommen wurden, und zwar in einer Walzenstraße mit zwei Riffelungsgehäusen wie der der Fig. 1, deren Gehäuse 10 und 13 die Riffelung vornehmen. Jedes dieser Gehäuse wird mit Regulierungsvorrichtungen ausgerüstet, mit denen mittels geeigneter Steuerungsvorrichtungen ein ausreichendes Entfernen der Zylinder von etwa 3 mm voneinander in etwa einer Sekunde und die Rückkehr zur ursprünglichen Spannung in der gleichen Zeit bewerkstelligt werden kann. Mit einem achtsekündigen Halten in getrennter Position kann ein nichtgeriffelter Bereich von etwa 500 mm Länge hergestellt werden. Man sieht, daß die achtsekündige Zyklusdauer dem Durchlaufen einer Streifenlänge von etwa 500 mm entspricht. Mit Hilfe der computerisierten Steuerungsvorrichtungen kann dieser Zyklus nach dem Zusammenrollen und Schweißen des Streifens in solchen Zeitabständen durchgeführt werden, daß sich die Mitten der nichtgeriffelten Bereiche des entstandenen Rohres in einem Abstand von ungefähr 4 m voneinander befinden. Auf diese Weise kann man das Rohr in Höhe dieser Mitten zerschneiden, um Stücke von 4 m Länge zu erhalten, die an jedem Ende jeweils einen nichtgeriffelten Bereich von etwa 150 mm Länge aufweisen.
• Mit den computerisierten Steuerungsvorrichtungen kann der Trennungs- und Zusammenführzyklus jedes Zylinderpaares zeitlich so versetzt werden, daß das Zylinderpaar 13 im Fall beispielsweise der Fig. 1 erst in dem Moment getrennt wird, in dem der Anfang des Bereichs, der eine geringere Höhe der Riffelungen, die in Höhe des Zylinderpaars 10 hergestellt wurde, aufweist, in diese Walzenstraße eintritt.
• Vorteilhafterweise sieht man jenseits des letzten Zylinderpaars 13 ein zusätzliches Paar mit fester Trennung vor, das wie das erste Führungspaar 3 glatte Zylinder aufweist, wobei einer der beiden Zylinder mit Führungsrandleisten versehen ist. Der Abstand zwischen diesen Randleisten und ihrer Höhe ist so bestimmt, daß das Querspiel gering ist, damit eine gute Führung gewährleistet ist, wenn die anderen Gehäuse getrennt werden, wobei die feste Trennung der Zylinder ein Durchlaufen der geriffelten oder nichtgeriffelten Bereiche ohne Verformung ermöglicht.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines Rohres, das auf mindestens einer seiner Seiten geriffelt ist und aus Metall oder einer Legierung besteht, die zu der aus den rostfreien oder hitzebeständigen Stählen, Titan oder Titanlegierungen gebildeten Gruppe gehören, wobei die Legierungen in ihrer Zusammensetzung an Legierungselementen zusammengenommen mindestens 40 Gew.% eines oder mehrerer der folgenden Metalle aufweisen: Cr, Ni, Mo, Co, Ta, Nb, Ti, Zr, Al und Hf, bei dem man einen Streifen (1) aus einem Metall oder einer Legierung aus der so definierten Gruppe mit rechtwinkligem Querschnitt durch mindestens ein Paar (10; 33) Formzylinder führt, von denen zumindest der eine (11, 12) eine Riffelungsreihe aufweist, wobei der Spanndruck dieser Zylinder (11, 12) ausreicht, um entsprechende Riffelungen auf dem Streifen (1) zu bilden, wobei eine nichtgeriffelte Randzone (17) nahe jeder der beiden Seitenkanten (la) erhalten bleibt, bei dem man anschließend den geriffelten Streifen (1) durch Wölbungsvorrichtungen (18 bis 21) führt, welche ihn quer umbiegen, bis sich die beiden Seitenkanten (1a) einander annähern, wobei Schweißvorrichtungen (22) für eine Nahtschweißung der beiden Kanten (1a) sorgen und anschließend Abtrennvorrichtungen das Rohr in Abschnitte einer bestimmten Länge zerteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Metallstreifen (1) vor seinem Einführen durch mindestens ein Paar (10; 33) Formzylinder (11, 12) durch ein erstes Paar (3; 32) glatter Führungszylinder (4, 5) führt, von denen einer (4) Führungsrandleisten (6, 7) aufweist, die zwischen sich eine Durchtrittsbreite "l1" begrenzen, die im wesentlichen gleich der Breite des Streifens (1) zuzüglich eines geringen Spiels ist, wobei die Höhe "e" dieser Randleisten im wesentlichen gleich der Dicke des Streifens (1) ist, damit der Durchtrittsquerschnitt zwischen diesen beiden Zylindern (4, 5), wenn diese einander angenähert werden, bis die Leisten (6, 7) des einen (4) an der Wand des anderen (5) anliegen, im wesentlichen gleich dem Querschnitt des Streifens (1) ist, damit dieser präzise entlang der Umformungsachse geführt wird, sowie dadurch, daß der geriffelte Streifen nach der Herstellung von Riffelungen durch Durchlaufen mindestens eines Paars (10; 33) von Formzylindern (11, 12) vor dem Einführen durch die Wölbungsvorrichtungen (18 bis 21) ein zweites Paar (13; 37) von Führungszylindern (14, 15) durchläuft, von denen mindestens einer geriffelt ist und von denen mindestens ein Zylinder (14) Führungsleisten (16) aufweist, deren Abstand im wesentlichen der Breite des geriffelten Streifens (1) mit einem geringen Spiel entspricht, um eine sehr genaue Führung des so in Richtung der Wölbungsvorrichtungen (18 bis 21) geriffelten Streifens (1) zu gewährleisten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Führungsleisten (16) so bestimmt ist, daß beim Anschlagen gegen den gegenüberliegenden Zylinder (15) die Durchtrittsbreite derart ist, daß das Profil der auf dem Streifen (1) gebildeten Riffelungen dem der Riffelungen des oder der entsprechenden Zylinder(s) entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (16-1), die eine bestimmte Höhe haben, auf beiden Seiten des geriffelten Bereichs eines Zylinders (14) des Paars (13; 37) von Führungszylindern (14, 15) auf der Breite jeder Randzone (17) vorgesehen sind, um diesen die angestrebte Dicke zu geben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Herstellen einer Rifffelungsreihe auf jeder der beiden Seiten des Streifens (1) mindestens ein Paar Zylinder (10) einsetzt, von denen der eine (12) nach außen weisende Riffelungen und der andere (11) entsprechende, nach innen weisende Riffelungen aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Riffelungen umlaufend sind, damit zur Umformungsachse (xº-xº) parallele Riffelungen erhalten werden, oder nicht umlaufend sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man, um den Metallstreifen (1) nur auf einer seiner Seiten zu riffeln, diesen durch mindestens ein Paar Zylinder (33) führt, von denen nur einer eine geriffelte Oberfläche aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Riffelungen umlaufend oder nicht umlaufend sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Streifen durch mehrere Paare (33, 34, 35, 36) Formzylinder führt und daß ein Paar (37) Führungszylinder jeweils einen geriffelten Zylinder umfaßt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die geriffelte(n) Zylinder Riffelungen aufweist, die bezüglich den Erzeugenden um einen beliebigen Winkel geneigt sind, der niedriger oder gleich 90 Grad ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem allgemeinen Wölben des geriffelten Streifens (1) die beiden Randzonen (17) desselben geformt werden, indem sie durch Rollen geführt werden (39, 40, 41, 42), damit jeder dieser Randbereiche (17) im Hinblick auf das Schweißen eine bestimmte Wölbung erhält.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß das allgemeine Wölben des geriffelten Streifens (1) mittels Formrollen mit konvexen (18- 1) oder konkaven (19-1) Erzeugenden erfolgt, welche den Streifen (1) quer zu seiner Durchlaufrichtung umbiegen, wobei die endgültige Wölbung durch eine Ziehdüse (21) oder Rollen mit kreisförmiger Rille erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rand-an-Rand-Nahtschweißung des geriffelten und gewölbten Streifens (1) mit einem Verfahren erfolgt, das zu der Gruppe gehört, zu der Neutralgasschweißen mit selbstverzehrender oder nichtselbstverzehrender Elektrode, Plasmaschweißen, Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen gehören.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schweißen oder vor dem Zerschneiden das geschweißte Rohr fortlaufend mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndruck des Paares oder der Paare (10, 33, 34, 35, 36) von Riffelungsformzylindern so geregelt ist, daß man nach dem Formen einen geriffelten Streifen (1) erhält, dessen Breite gleich der ursprünglichen Breite des glatten Streifens (1) ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man bei immer noch gleicher Streifenbreite und ohne Veränderung der Einstellung an der Strecke der Wölbungseinrichtungen (18 bis 21) und der Schweißvorrichtungen (22) in gleichmäßigen Abständen glatte, d.h. riffellose Rohrteile herstellt, die den gleichen Außendurchmesser haben wie das Rohr in seinem geriffelten Bereich, indem man die geriffelten Zylinder in gleichmäßigen Abständen für eine bestimmte Zeit voneinander entfernt, so daß der Streifen (1) dann frei weiterläuft.

16. Stücke geriffelter Rohre mit bestimmter Länge, die an jedem Ende einen glatten Bereich aufweisen, mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des geriffelten Bereichs ist, die durch Zerteilen von Rohren großer Länge hergestellt werden, die mit dem Verfahren nach Anspruch 15 erhalten werden.

17. Verwendung von Stücken geriffelter Rohre nach Anspruch 16 zur Herstellung von Wärmetauschern, wobei die glatten Enden dieser Stücke durch Rohrwände verbunden werden.