Vom Bandstahl zum Stahlrohr

Wie werden Stahlrohre hergestellt?

Wir finden Stahlrohre überall um uns herum. Denken Sie an den Auspuff eines Autos, das Zentralheizungsrohr, Gartenstühle, den Rahmen eines Zeltes, Gerüste und Zäune. Das sind alles Dinge, in denen Stahlrohre verarbeitet werden. Und dann haben wir nicht einmal alle Rohre erwähnt, die nicht sichtbar sind, wie unterirdische Rohre, die Gas, Wasser und andere Medien transportieren. Wie werden Stahlrohre hergestellt?

Die Herstellung von Stahlrohren

Rohstoffe für die Stahlrohrproduktion bestehen aus Rollen aus Bandstahl, die aus Stahlwerken eingebracht werden. Für die Produktionsrohre werden die Rollen nacheinander gerollt und mit den Enden verschweißt. Dadurch entsteht ein endloses Band aus Bandstahl. Die Schweißnaht wird anschließend nachgeschliffen, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erhalten, so dass der endgültige Umformprozess nicht gestört wird.

Formabteilung Walzrollen

n der Formabteilung der Produktionslinie wird über einen Lagerkreislauf der Bandstahl zugeführt. Es werden mehrere Walzwerke mit horizontalen und vertikalen Walzen eingesetzt. Zwischen diesen Rollen wird der flache Bandstahl allmählich in ein Rundrohr umgewandelt. Diese haben noch eine offene Naht, die aber später auf der Schweißplatte geschlossen wird. Die Kanten des Bandes werden mit Hilfe von hochfrequenten elektrischen Strömen auf eine Schweißtemperatur von 1500° C erhitzt.

Stumpfschweißen

Durch starkes Zusammendrücken der Kanten mit Hilfe von Andruckrollen und ohne Zusatzstoffe entsteht eine sogenannte Stumpfnaht. Beim Stumpfschweißen werden Verunreinigungen im Material nach außen gedrückt, um eine gute und saubere Schweißverbindung zu gewährleisten.

Abhobeln

Das nach außen gedruckte Material bildet sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite des Rohres eine Schweißbahn, die sofort auf der Außenseite abgehobelt wird. In einigen Fällen geschieht dies auch im Inneren, z.B. bei Rohren für den Gastransport.

Kalibrierrollen

Nach dem Hobeln werden die Stahlrohre entlang der Kalibrierrollen geführt. Dort werden die Rohre auf den richtigen Durchmesser eingestellt. Der Stahl wird vom Band zum Rohr durch die Form- und Schweißteile gezogen.

Qualitätskontrolle

Nach dem Kalibrierabschnitt wird die Schweißnaht mit einer speziell entwickelten Vorrichtung auf etwaige Fehler in der Schweißnaht überprüft. Diese Fehler werden auf einem Bildschirm sichtbar gemacht. Diese Vorrichtung überprüft auch die Festigkeit des beweglichen Rohres. Ein Rohrteil, der nicht den Kontrollanforderungen entspricht, wird automatisch aus der Produktionslinie ausgestoßen. Das elektronisch betriebene Kontrollgerät wird als sogenannter Discomat bezeichnet.

Das gewünschte Stahlprofil

Es geht nicht immer darum, ein perfektes Rundrohr herzustellen. Es ist auch möglich, Rohre mit einer anderen Querschnittsform herzustellen. In der Profilieranlage wird das produzierte Rundrohr dann durch Rollensätze in das gewünschte Profil eingebracht. Zum Beispiel ein quadratischer oder rechteckiger, flacher oder elliptisch-ovaler, Tunnel- oder Trapezquerschnitt.

Nach dem Schweißen wurde ein endloses Rundrohr oder Profilrohr hergestellt. Dieses kann noch auf die gewünschte Länge für den Kunden zugeschnitten werden. Zu diesem Zweck wird eine fliegende Säge verwendet. Das ist eine mitbewegende Säge, die den Befehl „Sägen“ erhält, wenn das Aggregat diesen sendet. Die Längen können von 5 bis 12 Metern variieren. Die gesägten Rohre werden durch den Auswerfer, der elektronisch mit dem Discomat verbunden ist, mechanisch aus der Schweißmaschinenlinie entfernt. Der Discomat wählt dann die Röhren nach Qualität aus und wirft sie bei Bedarf aus.

Stahl im Glühofen

Ein Teil des produzierten Rohres muss noch einem Glühprozess unterzogen werden, um die entstandenen Spannungen auszugleichen. Dazu gleitet das Ausgangsrohr in 12 Meter langen Stücken zu einem 60 Meter langen Glühofen. Dabei werden die Rohre auf eine Temperatur von 960° C erhitzt. In einem solchen Durchlaufofen gibt es 35 Kammern von runder Form, diese sind hintereinander angeordnet. In jedem Raum gibt es wiederum 280 Brenner, die mit Erdgas befeuert werden und bei denen jeder Brenner etwa 7 m³ Gas pro Stunde verbrennen kann. Ziel ist es, diesen Gasverbrauch durch Vorwärmung der Verbrennungsluft mit der vorhandenen Wärme aus den Verbrennungsgasen zu reduzieren. Normalerweise würden diese den Raum verlassen, aber in vielen Fällen kann man sie vorteilhafter nutzen. Nach dem Glühofen wird das Rohr in einer Streckreduzierrolle auf den gewünschten Durchmesser gebracht. Nach dem Abkühlen auf einem fast unerschöpflichen Kühlbett erfolgt das Schneiden auf Handelslängen von 6 Metern.

Inspektion von Stahlrohren

Am Auswerfer stehen eine Kaltsäge und eine Probenpresse für den Probenehmer zur Verfügung. Damit wird die Qualität der Rohre vom Inspektionsbrenner geprüft. Nach Genehmigung durch den TÜV können die Rohre mit sehr hohen Qualitätsanforderungen geliefert werden. Wir sprechen von Rohren mit einem Schweißfaktor von 0,9 oder 1. Das bedeutet, dass das Rohr die Festigkeit eines nahtlosen Rohres von 90 bis 100% hat. Dazu muss jedes zehnte Rohr (und manchmal sogar jedes Rohr) überprüft werden.

Ausrichten von Profilrohren

Die aus der Produktion stammenden zugelassenen Rohre müssen vor dem Verkauf kerzengerade ausgerichtet werden. Dies geschieht in der Richtmaschine, die für alle Längen geeignet ist. Die Richtmaschine ist mit sechs kalten Ausrichtrollen ausgestattet. Dies geschieht nach dem gleichen Prinzip wie bei der Profilausrichtmaschine. Zur Weiterverarbeitung werden die Langrohre zu einer Adjustagelinie transportiert. An den Langrohren im Quertransport müssen mehrere Endbearbeitungen durchgeführt werden.

Bei diesem Verfahren passieren die Rohre zunächst (wieder) eine Kaltsäge und eine Probenpresse. Dort können die Rohre noch geprüft werden, wenn dies am Auswerfer der Schweißmaschine noch nicht geschehen ist.
Nach der Inspektion werden die Rohre auf dem Flachband abgeflacht. Dort werden die Rohre von Graten befreit (die beim Sägen entstehen) und senkrecht gestellt. Auf Kundenwunsch kann der Durchschnitt der Rohre dann auf einer Seite aufgeweitet werden. Wenn ein Rohr aufgeweitet wird, wird das Ende des Rohres erwärmt und mit einem Dorn aufgeweitet.

Nach dem Flachband und ggf. dem Aufweiten erreichen die Rohre die Prüfpresse. Dort werden sie mit einer Flüssigkeit unter einem Druck von 700 bar abgepresst. In der Prüfpresse werden auch die inneren Späne mittels Spülen entfernt.

Der Flachband, die Prüfpresse und die Spülstrecke können auf einer Seite bewegt werden. Dadurch sind sie für die Endbearbeitung von Rohren von 7 bis 14 Metern geeignet.

Die ausgesonderten Rohre fallen in eine Ausleitungsverbrennung. Die zugelassenen Rohre werden zunächst über einen Rollentransport an einer Stanzmaschine und anschließend zum Freigabebrenner transportiert. Am Standort der Stanzmaschine ist auch eine Ultraschallprüfung durch die Qualitätsabteilung möglich.

Die Veredelung von Rohren bis zu einer Länge von ca. 7 Metern erfolgt an anderen Anlagen und besteht nach dem Richten auch aus Oberflächen und Extrudieren bis zu einem Druck von 100 bar. Es ist auch möglich, die Enden des Rohres mit einem Gewinde zu versehen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Rohre zu schützen. Es kann eine Zinkschicht aufgebracht oder Rohre mit einer Polyethenschicht abgedeckt werden.

Verzinkung von Stahlrohren

Vor dem Verzinken werden die Rohre zunächst in einem Säurebad gebeizt, um die gebildeten Eisenoxide zu entfernen. Die Eisenoxide binden an Salzsäure zu FeC12 (FeC1₂) . Ein Inhibitor in der Salzsäure sorgt dafür, dass keine Wasserstoffversprödung stattfindet. Nach dem Beizbad werden die Rohre mit warmem Wasser sauber gespült und anschließend in einem Trockenofen getrocknet. Nach dem Trockenschrank werden die Rohre in ein Flussbad gestellt. Auf der Stahloberfläche muss eine Schicht aus Flussmittel vorhanden sein, da sonst die Reaktion des Zinks mit dem Eisen nicht gut verläuft. Das Flussmittel besteht aus einer wässrigen Lösung von Doppelsalz in Wasser. Doppelsalz ist ein Mischkristall aus einem Teil ZnC12 und zwei Teilen NH4C12, daher der Name Doppelsalz. Beide Salze können in fast allen Verhältnissen zusammen kristallisieren.

Die Verzinkung wird in flüssigem Zink mit einer Temperatur von etwa 450° C durchgeführt, das heißt bei einer Temperatur, die etwa 30° C höher ist als der Schmelzpunkt von Zink. Wenn ein Stahlgegenstand in dieses flüssige Zink eingetaucht wird, treten an der Stahloberfläche unterschiedliche Reaktionen auf.

Bei der Trockenverzinkung wird das relativ kalte Stahlobjekt direkt in das flüssige Zink eingebracht. Der Schmelzpunkt des Flussmittels beträgt etwa 230° C und das Schmelzflusssalz übt einen schwachen Beizeffekt auf die Stahloberfläche aus. Dadurch wird das verbleibende Eisenoxid entfernt. Der Fluss löst sich von der Oberfläche und schwimmt nach oben, so dass eine saubere Oberfläche entsteht. Das flüssige Zink reagiert spontan auf das Eisen im Stahl und bildet Zink/Eisenlegierungsschichten. Bei dieser Reaktion wird eine Blasenbildung an der Zinkoberfläche beobachtet, die auch als Sieden bezeichnet wird.
Wenn dieses Sieden aufgehört hat, hat das Objekt die Temperatur des Zinks angenommen. Das Objekt kann nun vom Zink entfernt werden. Die Erwärmungsdauer, die sogenannte Eintauchzeit, ist stark vom Wärmeinhalt des zu verzinkenden Objekts abhängig.