Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohlblöcken für die Weiterverarbeitung zu auf der Innenseite plattierten nahtlosen Metallrohren, insbesondere. Stahlrohren, durch Warm- oder Kaltumformung.

Die Herstellung von innenplattierten nahtlosen Stahlrohren wird bisher in der Regel in der Weise vorgenommen, daß ein aus dem Trägerwerkstoff und dem Plattierungswerkstoff zusammengesetzter Hohlblock durch Strangpressen zu einem Rohr umgeformt wird. Das Einsatzmaterial wird zu diesem Zweck in der Weise vorbereitet, daO zunächst ein zylindrischer Block aus einem Trägerwerkstoff (z.B. niedriglegierter Stahl) in axialer Richtung ausgebohrt wird, so daO ein Hohlblock entsteht. In diesen Hohlblock wird dann ein seinem Innendurchmesser entsprechender zylindrischer Block gleicher Länge, der ebenfalls innen ausgebohrt ist und aus dem Plattierungswerkstoff (z.B. hochlegierter Stahl) besteht, eingesetzt.

Rn den Stirnseiten werden die beiden ineinandergesetzten Hohlblöcke derart miteinander verschweiOt, daO der Ringspalt zwischen den beiden Hohlblöcken dicht verschlossen ist, damit die Kontaktflächen der Hohlblöcke beim Erhitzen auf die 5trangpreβtemperatur nicht oxidieren und eine einwandfreie Verbindung zwischen dem Trägerwerkstoff und dem Plattierungswerkstoff verhindern.

Diese Vorgehensweise hat gravierende Nachteile. Die Verschweiβung auf den Stirnseiten stellt eine Schwachstelle dar, die z.B. beim Erwärmen aufreiBen kann, so dafl die Kontaktflächen doch oxidieren können. Darüberhinaus erfordert die Vorbereitung eines einsatzfähigen plattierten Hohlblocks einen erheblichen Aufwand, der einerseits in der notwendigen Bearbeitung (Bohren, Schweiθen) liegt und andererseits auch in dem beträchtlichen Einsatz an teurem Plattierungswerkstoff (Schrottanfall beim Rusbohren) zu sehen ist.

Für die Herstellung von einseitig plattiertem Stahlblech wurde von der Rn elderin bereits ein Verfahren vorgeschlagen (DE-P 39 07 903), bei de der Plattierungswerkstoff in sch elzflüssigem Zustand auf ein Trägerblech aufgebracht wird. Hierzu werden jeweils zwei Trägerbleche mit ihren Flachseiten dicht aufeinander ^' gelegt und in eine Schmelze des Plattierungswerkstoffs so lange eingetaucht, bis sich eine ausreichend dicke Plattierungsschicht durch Rnkristallisieren gebildet hat.

Das Rufbringen einer Plattierungsschicht unmittelbar aus dem schmelzflüssigen Zustand auf den Trägerwerkstoff läOt sich jedoch nicht ohne weiteres auf die Herstellung plattierter Hohlblöcke übertragen. Beim Eintauchen eines Hohlblocks.aus dem Trägerwerkstoff in eine Schmelze des Plattierungswerkstoffs bildet sich sowohl auf der Innen¬ ais auch auf der Ruβenoberfl che eine Plattierungsschicht aus. Letztere ist häufig nicht erforderlich und würde allein schon wegen des unnötige Verbrauchs an Plattierungswerkstoff die Herstellkosten stark belasten.

Um eine Ruβenplattierung zu vermeiden, wäre es möglich, einen Hohlblock des Trägerwerkstoffs mit einer Schmelze des Plattierungswerkstoffs zu füllen oder, um den Verbrauch an Plattierungsschmelze möglichst gering zu halten, mit einer Schicht dieses Materials z.B. auszuschleudern und erstarren zu lassen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daB sich aus Gründen unterschiedlicher thermischer Dehnungen bzw. Schrumpfungen die Plattierungsschicht von dem Trägerwerkstoff wieder ablöst, bevor die Weiterverarbeitung des plattierten Hohlblocks erfolgen kann.

Der Erfindung liegt daher die Rufgäbe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein lediglich auf der Innenseite plattierter Hohlblock herstellbar ist und das die aufgezeigten Mängel vermeidet.

Gelöst wird diese Rufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.

Die erfindungsgemäBe Lösung sieht vor, daB der schmelzflüssige Trägerwerkstoff auflen auf den festen Plattierungswerkstoff aufgebracht wird. Damit ist von vornherein sichergestellt, daB sich die innere Plattierungsschicht nicht infolge thermischer Schrumpfung von der RuOenschicht ablösen kann, da letztere auf jeden Fall wegen ihrer höheren Anfangstemperatur zu stärkerer Schrumpfung neigt und damit praktisch auf die Plattierungsschicht aufschrumpft. Der für das flnkristallisieren der Schicht des Trägerwerkstoffs eingesetzte zylindrische Hohlkörper könnte z.B. durch Warmumformung eines entsprechenden Blocks in einer Lochpresse hergestellt werden und kann, soweit erforderlich, vor dem Einsatz in die Schmelze des Trägerwerkstof s gegebenenfalls innen und auθen mechanisch bearbeitet werden, um saubere und glatte Oberflächen zu erzielen.

Damit ist eine zerspanungslose oder zumindest zerspanungsarme und folglich hinsichtlich des Plattierungswerkstoffs abfallarme Herstellung des für das Verfahren benötigten zylindrischen Hohlkörpers möglich. Die Rbdichtung der Innenoberfläche dieses Hohlkörpers während des Eintauchens in die Schmelze des Trägerwerkstoffs kann z.B. durch VerschluBdeckel erzielt werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, hierfür einen zylindrischen Kern zu verwenden, der dicht an der Innenoberfläche des Hohlkörpers anliegt. Mit ganz besonderem Vorteil wird der Kern bereits für die Erzeugung des zylindrischen Hohlkörpers benutzt, indem man ihn in eine Schmelze des Plattierungswerkstoffs eintaucht und die erforderliche Schicht des Plattierungswerkstoffs ankristallisieren läßt Hierzu muB der Kern aus einem ausreichend hitzebeständigen Material bestehen, z.B. aus einem Baustahl. Die Hitzebeständigkeit muB lediglich erlauben, daB der Kern für die erforderliche Zeit in die Schmelze eingetaucht werden darf, ohne selbst anzuschmelzen. Hierfür ist es besonders zweckmäBig, den Kern mit einer Innenkühlung zu versehen, inde ein Kühlmittel durch diesen hindurchgeführt wird. Damit eine leichte Entfernung des Kerns aus dem Hohlkörper bzw. Hohlblock möglich ist, muß der Kern auf seiner Rußenober lache mit einer gegenüber der Schmelze wirksamen Trennschicht versehen sein. Bei einem Stahlkern kann hierzu beispielsweise eine Rost- oder Zunderschicht ausreichen. Diese verhindert eine unmittelbare Verbindung zwischen Plattierungswerkstoff und dem Werkstoff des Kerns und ermöglicht ein Herausziehen des Kerns aus dem Hohlkörper.

Die mögliche Verweilzeit des Stahlkerns in der Plattierungsschmelze richtet sich, wenn keine gesonderte Innenkühlung des Kerns vorgesehen ist, nach seinem Wärmeaufnahmevermögen. Um dickere Schichten ankristallisieren zu lassen, kann das Eintauchen in die Schmelze auch i Teilschritten durchgeführt werden, wobei jeweils vor dem nächsten Eintauchen in die Schmelze eine Zwischenabkühlung eingelegt wird. Diese Vorgehen ist sowohl bei der Erzeugung der Plattierungsschicht als auch bei der Erzeugung der Trägerschicht möglich.

Soweit die durch das Rnkristallisieren des Plattierungswerkstoffs und/oder des Trägerwerkstoffs entstehenden Oberflächen zu unregelmäßig ausfallen, kann noch im warmen Zustand des Materials und daher mit geringem Rufwand ein Glätten durch Walzen vorgesehen werden. Wenn die Herstellung des aus dem Plattierungswerkstoff bestehenden Hohlkörpers gemäß dem Verfahrensanspruch 3 vorgenommen wurde, muß vor einer Weiterverarbeitung des Hohlblocks zum nahtlosen Rohr eine mechanische Bearbeitung der Innenoberfläche vorgenommen werden, damit eine saubere und glatte Oberfläche sichergestellt ist. Dabei entsteht nur wenig Rbfall aterial. Die Weiterverarbeitung selbst kann z.B. durch Strangpressen in warmem Zustand oder auch durch Warm- oder Kaltpilgern erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in besonderer Weise für Stahlwerkstoffe geeignet, läßt sich jedoch auch bei andersartigen metallischen Werkstoffen verwenden.

Rnhand der nachfolgenden zwei Rusführungsbeispiele zur Herstellung nahtloser innenplattierter Stahlrohre aus 5t37 wird die Erfindung näher erläutert.

Ein stirnseitig durch Deckel verschlossenes Rohr von ca. 1 m Länge, 120 mm Rußendurchmesser und 30 mm Wanddicke aus dem Plattierungswerkstoff 1.4301 (X5 CrNi 1β 9) wurde für ca. 25 sek in eine um 20 K über Liquidustemperatur erhitzte Schmelze aus 5t37 eingetaucht und dann zur Zwischenabkühlung auf etwa Raumtemperatur wieder herausgezogen. Während der Tauchzeit kristallisierte außen an dem Rohr eine Schicht aus St37 von etwa 22 mm Dicke an. Dieser Tauchvorgang mit anschließender Zwischenabkühlung wurde noch zweimal wiederholt bis ein Hohlblock von insgesamt 252- mm Rußendurchmesser entstanden war. Die Rußenoberfl che des Hohlblocks wurde anschließend in warmem Zustand durch Kalibrierwalzen geglättet.

Die gewählte Tauchzeit bei der Herstellung des Hohlblocks führte einerseits zu einer größtmöglichen flnwachsrate des Trägerwerkstoffs St37 und andererseits zu einer sehr guten Verbindung zwischen der Plattierungsschicht und dem Trägerwerkstoff. Der erzeugte Hohlblock wurde anschließend in bekannter Weise in einer Strangpresse warm zu einem nahtlosen Stahlrohr von etwa 21 Länge mit 80 mm Rußendurchmesser und 10 mm Wanddicke ausgepreßt. Die Plattierungsschicht hatte eine Dicke von etwa 2 mm und war einwandfrei mit dem Trägerwerkstoff verbunden.

Im zweiten Rusführungsbeispiel sollte ein Hohlblock von 250 mm Rußendurchmesser, 60 mm Innendurchmesser, einer Plattierungsschichtdicke von etwa 25 mm und wiederum etwa 1 m Länge hergestellt und zu einem nahtlosen Rohr umgeformt werden, wobei für den Plattierungsanteil die Vorgehensweise gemäß Rnspruch 3 gewählt werden sollte. Hierzu wurde eine Stange aus St37 von 60 mm Rußendurchmesser, die mit einer Zunderschicht bedeckt war, in eine um 30 K über Liquidustemperatur erhitzte Schmelze aus dem Werkstoff 1.4301 getaucht. Die Stange wurde nach einer Tauchzeit von ca. 35 sek, in der sich auf der Oberfläche eine Plattierungsschicht von ca. 17 mm gebildet hatte, aus der Schmelze herausgezogen. Nach Zwischenabkühlung auf etwa Raumtemperatur wurde sie erneut in die Schmelze des Plattierungswerkstoffs eingetaucht, um die Plattierungsschichtdicke von insgesamt 25 mm zu erreichen. Hierzu wurde die Tauchzeit auf ca. 47 sek verlängert, d.h. es wurde so lange gewartet, bis die zweite aufgewachsene Plattierungsschicht, die nach etwa 35 sek ihr Maximum erreicht hatte, teilweise wieder abgeschmolzen war. Eine kürzere Tauchzeit als 35 sek zur Erzielung der an der gewünschten Schichtdicke noch fehlenden β mm wäre unzweckmäßig gewesen, da dann die Haftung zur ersten Plattierungsschicht unzureichend gewesen wäre. Nach erfolgter Zwischenabkühlung wurde dann die mit der Plattierungsschicht von 25 mm Dicke versehene Stange entsprechend dem ersten Rusführungsbeispiel in eine um 20 K über Liquidustemperatur erhitzte Schmelze aus 5t37 getaucht.

Nach dreimaligem Tauchen und Zwischenabkühlen hatte sich ein Block von 236 mm Rußendurchmesser gebildet. Um den angestrebten Rußendurchmesser von 250 mm zu erreichen, wurde dann ein letzter Tauchvorgang von 53 sek Dauer ausgeführt. Nach Herausnehmen aus der Schmelze und vollständigem Erstarren der äußeren Oberfläche wurde die als Tauchkern benutzte Stange aus 5t37 auf einer Rusziehvorrichtung aus dem Hohlblock herausgezogen. Wegen der als Trennschicht wirkenden Zunderschicht auf der Stange ließ sich diese Trennung ohne Schwierigkeiten ausführen. Die äußere Oberfläche des Blockes wurde danach in noch warmem Zustand geglättet. Ebenfalls wurde die Innenoberfläche (Plattierungsschicht) des Hohlblocks einer glättend und säubernd wirkenden Bearbeitung unterzogen, um die durch die Zunderschicht hervorgerufenen UnregelmäOigkeiten zu eliminieren. Danach wurde der Block wiederum warm in einer Strangpresse zu einem nahtlosen Rohr verformt. Bei einem Rußendurchmesser von 80 mm, einem Innendurchmesser von 30 mm ergab sich eine Rohrlänge von über 20 m und eine Dicke der Plattierungsschicht von 1,6 mm. Die Verbindung zwischen den beiden Schichten war wiederum einwandfrei.