DE2100407A1 - Verfahren und Vorrichtung zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmetrischen Werkstücken - Google Patents

Description

Vereinigte österreichische Eisen-

und Stahlwerke Aktiengesellschaft

Linz (Österreich)

Verfahren und Vorrichtung zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmetrischen

Werkstücken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmetrischen Werkstücken, d ie einen freien Rand bzw. Plansch aufweisen, insbesondere von Kesselboden und ähnlichen gewölbten Blechpreß- bzw. Gußteilen, mittels einer Abschreckflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bisher wurden rotationssymmetrische Werkstücke, wie Kesselboden und dgl., die im Vergleich zu ihrem Durchmesser eine verhältnismäßig kleine Wanddicke aufweisen, nach der Entnahme aus einem Härteofen d irekt in ein mit einer Abschreckflüssigkeit gefülltes Becken getaucht. Bei dieser Art der Abschreckung kpmmt es zu einem mehr oder weniger starken Verziehen der Kesselboden, was sich insbesondere durch eine Veränderung des Durchmessers im Bereich des Randes bzw. Flansches bemerkbar macht. Dieser Verzug ist bedingt durch

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die ungleichmäßige Abkühlung über die Wanddicke und - soweit es sich um legierten Stahl als Werkstoff handelt - durch die Gefügeumwandlung während der raschen Abkühlung des Stahles. Der am abgeschreckten Werkstück feststellbare Verzug kann aber auch von schon vor dem Härten erfolgten Bearbeitungsvorgängen herrühren, beispielsweise durch im Härteofen beim Aufheizen sich auflösende Spannungen verursacht sein, die beim Pressen und nachfolgenden Abkühlen des Werkstückes entstehen. Es kann auch beim Transport der Werkstücke vom Härteofen zur Abschreckeinrichtung zu einem Verziehen derselben kommen. Je nach Größe und Art des Verzuges müssen die Werkstücke nachbearbeitet werden und/oder stellen Ausschuß dar. Es ist bisher nicht gelungen, Kesselböden und ähnliche rotationssymmetrische dünnwandige Blechpreß- oder Gußteile verzugfrei abzuschrecken.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum verzugfreien Abschrecken von rotationssymmetrischen Werkstücken mittels einer Abschreckflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zu schaffen; dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß während des Abschreckens des Werkstückes durch Aufspritzen der Abschreckflüs sigkeit zumindest der Rand bzw. Plansch des Werkstückes durch anstellbare, um den Umfang des Werkstückes verteilt angeordnete Rollen abgestützt bzw. gerichtet wird, wobei eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Rollen erzeugt wird.

Die Relativbewegung wird vorzugsweise durch Rotieren des Werkstückes um seine Symmetrieachse erzeugt.

Außer dem freien Rand bzw. Plansch des Werkstückes kann auch die daran anschließende Ringzone des gewölbten Teiles des Werkstückes z. B. des Kesselbodens abgestützt werden.

Die Rollen können unter Überwindung eines konstanten Gegendruckes beispielsweise gegen die Wirkung einer Peder an- bzw. nachgestellt werden.

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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Gruppe von um eine Achse ortsfest angeordneten Rollen, deren waagrechte Drehachsen zwecks Bildung eines Auflagers für das Werkstück zur Achse sternförmig zusammenlaufen und durch eine weitere Gruppe von kranzförmig·um die Achse angeordneten und zu dieser verstellbaren, d. h. gegen den Rand bzw. Plansch des Werkstückes anstellbaren Rollen, und durch Einrichtungen zum Aufspritzen der Abschreckflüssigkeit auf das Werkstück.

Eine weitere Gruppe von kranzförmig um die Achse an- m geordneten und zu dieser verstellbaren Rollen zum Abstützen der an den freien Rand bzw. Plansch anschließenden Ringzone des gewölbten Teiles des Werkstückes kann vorgesehen sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ortsfesten Rollen in einem inneren und in einem äußeren Stützring drehbar gelagert und an ihren gegeneinander laufenden Enden mit je einem Kegelrad verbunden und alle Kegelräder stehen mit einem zentral innerhalb der Vorrichtung gelagerten Stirnrad mit vertikaler Drehachse in Eingriff, wobei eine der Rollen durch einen Motor antreibbar ist.

Die in Richtung der Achse verstellbaren Rollen sind zweckmäßig in durch Rollbahnen geführten Wagen gelagert, wobei jeder Wagen mindestens eine Rolle mit vertikaler Drehachse und mindestens eine Rolle mit geneigter Drehachse aufweist und die Rolle mit geneigter Drehachse in einem am Wagengestell verschiebbaren Support federnd gelagert ist.

Zum gleichmäßigen Verschieben der Wagen in Richtung der Achse ist zweckmäßig eine in der Mitte des inneren Stützringes angeordnete Verstelleinrichtung vorgesehen, welche aus einem hydraulischen Zylinder und einem nach unten ausschiebbaren Kolben mit einem an diesem befestigten plattenför-

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migen Körper besteht, an welchem plattenförmigen Körper Zugstangen angelenkt sind, die mit dem Wagengestell der einzelnen Wagen gelenkig verbunden sind.

Zwischen dem inneren Stützring und dem äußeren Stützring und auf den verschiebbaren Wagen sind zweckmäßig Spritzwasserbehälter und Spritzrohre mit Düsen angeordnet, welche an eine Ringleitung für die Zufuhr der Abschreckflüssigkeit angeschlossen sind, wobei vorzugsweise die auf dem Wagen befestigten Spritzrohre um eine waagrechte Achse schwenkbar sind.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Pig. 1 ist ein Grundriß der Vorrichtung in vereinfachter Darstellung. Pig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Hälfte der Vorrichtung nach der Linie II-II in Pig. 1 in vergrößertem Maßstab. Pig. 3 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie III-III der Pig. 2.

In Pig. 1 sind mit 1 zwölf ortsfeste angetriebene Rollen bezeichnet, deren horizontale Drehachsen sternförmig verlaufen. Die Rollen 1 sind in aus Segmenten bestehenden Stützringen 2, 3 gelagert. Durch den Sternpunkt, in dem sich die Drehachsen der Rollen 1 schneiden, verläuft die vertikale Symmetrieachse 4 der Vorrichtung. Eine der Rollen 1 wird durch einen Motor 5 angetrieben. Die Rollen 1 sind an ihren einander zugekehrten Enden mit Je einem Kegelrad 6 verbunden. Die Kegelräder 6 stehen in Eingriff mit einem innerhalb des Stützringes 3 zentral gelagerten, um die vertikale Achse 4 drehbaren Stirnrad 7j es braucht daher nur eine der Rollen 1 angetrieben zu werden, um auch die übrigen Sollen zu bewegen. Die Stützringe 2, 3 sind durch Rollbahnen 8 verbunden; auf je

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einem Rollbahnenpaar ist ein Wagen 9 horizontal entlang einer Rolle 1 verschiebbar. Die Anzahl der Rollbahnenpaare entspricht beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Anzahl der horizontalen Rollen 1; es ist jedoch zur besseren Übersichtlichkeit in Pig. 1 nur ein einziger Wagen 9 dargestellt. In jedem Wagen 9 sind zwei um eine vertikale Achse drehbare, nicht angetriebene Rollen 10, gelagert, deren Umrisse in Pig. 1 dargestellt sind und deren vertikale Drehachsen auf einer Kreisbahn mit dem Mittelpunkt in der Achse 4 liegen (vgl. auch Fig. 2). Mit 11 ist eine weitere, an jedem Wagen 9 federnd gelagerte Rolle bezeichnet, welche um eine zur Horizontalen geneigte Achse drehbar und nicht angetrieben ist. Jeder Wagen 9 weist zwei um eine horizontale Achse 30 schwenk bare Spritzrohre 12 auf,die an einen Wasserbehälter 13 angeschlossen sind (Pig· 2). Der Wasserbehälter 13 ist durch einen Schlauch 14 mit einer Ringleitung 15 für die Zufuhr der Abschreckflüssigkeit (des Wassers) verbunden. Mit 16 sind Anschlußstellen für die zu den einzelnen Wagen 9 führenden Schläuche 14 bezeichnet. In der vertikalen Symmetrieachse 4 ist eine hydraulisch betätigbare Verstelleinrichtung 17 zum gleichmäßigen Verschieben der Wagen 9 angeordnet; der Aufbau und die Punktion dieser Verstelleinrichtung werden an Hand von Pig. 2 näher erläutert. Mit 18 sind in Pig. 1 horizontal verlegte, ortsfeste Spritzrohre bezeichnet, die zwischen den Rollen 1 angeordnet und an die Ringleitung 15 angeschlossen sind. Mit 19 sind nach oben gerichtete Düsen für den Austritt der Abschreckflüssigkeit (des Wassers) bezeichnet.

In Pig. 2 ist mit K ein Kesselboden bezeichnet, der - je nach Stahlqualität - bei einer Temperatur von 800 bis 1100° C aus einem nicht dargestellten Herdwagen- oder Kammerofen mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Vorrichtung entnommen, und auf die Rollen 1 aufgelegt worden ist. Die Bodenmitte M fällt mit der vertikalen Achse 4, in welcher der Schnittpunkt der Achsen der Rollen 1 sowie der Mittelpunkt

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der Kreisbahn liegt, auf der sich die Drehachsen der Rollen 10 befinden, zusammen. Die Hollen 10 werden an den Plansch R des Kesselbodens angestellt, indem die Verstelleinrichtung betätigt wird. Die Verstelleinrichtung 17 besteht aus einem hydraulischen Zylinder 20, der durch eine Platte 21 sowie durch Rippen 22 am Stützring 3 befestigt ist und aus einem innerhalb des Zylinders verschiebbaren Kolben 23; der Stützring 3 ist seinerseits auf einem nicht dargestellten Fundament gelagert. Am unteren Ende des Kolbens 23 ist ein plattenförmiger Körper 24 befestigt. An diesem sind zwölf Zugstangen angelenkt, welche ihrerseits durch eine Halterung 26 mit je einem Wagengestell 27 der Wagen 9 gelenkig verbunden sind. Jedes Wagengestell 27 ist mittels der Laufräder 28 auf den Rollbahnen 8 in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Doppelpfeiles verschiebbar. Bei Betätigung der Verstelleinrichtung 17 werden alle Wagen 9 gleichmäßig entlang der Rollbahnen 8 verschoben. Mit 29 ist eine öffnung im Wagengestell 27 bezeichnet, die von einer Rolle 1 durchsetzt wird. (Fig. 3)« Der Oberteil des Wagengestells 27 enthält einen Support 31» an welchem die Rolle 11 federnd bzw. begrenzt nachgiebig gelagert ist; die federnde Lagerung ist nicht dargestellt. Der Support 31 ist durch eine Gewindespindel 32 in vertikaler Richtung verstellbar, so daß die Rolle 11 an beliebig geformte Kesselboden, d. h. an deren an den Flansch R anschließende Ringzone anstellbar bzw. elastisch nachgiebig anpreßbar ist. Mit 33 ist ein am Stützkörper 3 befestigter Spritzwasserbehälter bezeichnet, der durch eine nicht dargestellte Leitung an die Ringleitung 15 angeschlossen ist. Durch das aus den Düsen 19 des Spritzwaaserbehälters 33 sowie der ortsfesten Spritzrohre 18 austretende Wasser wird der Kesselboden K an seiner Innenseite und durch das aus den Düsen 19 der schwenkbaren Spritzrohre 12 austretende Wasser wird der Kesselboden an seiner Außenseite gleichzeitig und gleichmäßig abgeschreckt.

Die Funktion der Vorrichtung ergibt sich aus der

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Darstellung: Nachdem der Kesselboden K auf den Rollen 1 aufliegt und die Hollen 10, 11 an den Flansch R bzw. die daran anschließende Ringzone des Kesselbodens angestellt sind, wird der Motor 5 zum Antrieb aller Rollen 1 eingeschaltet, so daß der Kesselboden K um die vertikale Achse 4 rotiert. Gleichzeitig wird mit dem Abschrecken des Kesselbodens K durch Zufuhr von Wasser begonnen, welches aus den Diisen 19 der ortsfesten Spritzrohre 18, des Wasserbehälters 33 und der verstellbaren Spritzrohre 12 austritt. Die Stellung der Rollen 10 kann auf einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung abgelesen werden, die mechanisch und elektrisch mit der Verstelleinrichtung 17 bzw. mit den Wagen 9 verbunden ist und auf einer Uhr oder einem Zeigerband direkt den Außendurchmesser des Flansches R anzeigt, auf den die Rollen 10 eingestellt sind. Mit Hilfe dieser Anzeigevorrichtung ist es möglich, den Durchmesser des Kesselbodens K während des Abschreckvorganges durch Verschieben der Rollen 10 zu korrigieren; mit den Rollen 10 kann gegebenenfalls also auch eine gewisse Verformungsarbeit geleistet werden, weshalb diese auch angetrieben sein können. Die Rollen 11 sind vorgesehen, damit der Flansch R infolge des durch die Rollen 10 aufgebrachten seitlichen Druckes nicht nach oben ausweichen kann; sie sind durch Betätigung der Gewindespindel 32 höhenverstellbar. Infolge ihrer federnden, begrenzt nachgiebigen Lagerung kann der durch sie aufgebrachte Anpreßdruck nicht zu einer unerwünschten Verformung der Kesselboden führen.

Die Vorrichtung kann auch noch weitere Rollen bzw« an eine oder mehrere Ringzonen des Kesselbodens K anstellbare Rollengruppen aufweisen; beispielsweise können zum Abstützen von Kesselboden mit besonders geringer Wanddicke an die Innenseite der Böden anstellbare Stützrollen vorgesehen

sein, welche ebenfalls auf den Wagen 9 gelagert sein können. Man kann auch eine zentrale, innen im Bereich der Kesselbodenmitte M wirksame Stützrolle vorsehen, d ie durch einen hydrau-

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lischen Hubzylinder in Richtung der Achse 4 verschiebbar ist, womit die Wölbung (die Wölbungstiefe) des Kesselbodens K in gewissen Grenzen veränderbar ist; dieser Hubzylinder kann oberhalb der Verstelleinrichtung 17 gelagert sein und den Spritzwasserbehälter 35 durchsetzen. Schließlich ist grundsätzlich eine Umkehr des beschriebenen Bauprinzips möglich, welche darin besteht, den Kesselboden K feststehend zu belassen und die Rollen 10, 11 um diesen - also um die Achse 4 - rotierend anzuordnen; wichtig ist, daß eine Relativbewegung zwischen dem Kesselboden und den Rollen erzeugt wird.

Die Vorrichtung kann ohne großen Aufwand umgestellt und für verschieden geformte (gewölbte) rotationssymmetrische Werkstücke mit unterschiedlichem Außendurchmes.ser verwendet werden. Selbstverständlich können die Rollen 11 sowie die schwenkbaren Spritzeinrichtungen 12 auch durch ferngesteuerte Verstellelemente gleichzeitig angestellt bzw. bewegt werden, so daß ein voll mechanisierter, automatischer Betrieb möglich ist· Es kann auch ein nicht dargestelltes, auf die gewünschte Abschreckdauer eingestelltes Zeitrelais vorgesehen sein, womit die Wasserzufuhr automatisch ein- und abβehaltbar ist.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Verfahren zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmetrisehen Werkstücken, die einen freien Hand bzw. Plansch aufweisen, insbesondere von Kesselböden und ähnlichen gewölbten Blechpreßbzw. Gußteilen, mittels einer Abschreckflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abschreckens des Werkstückes durch Aufspritzen der Abschreckflüssigkeit zumindest der Rand bzw. Flansch des Werkstückes durch anstellbare, um den Umfang des Werkstückes verteilt angeordnete Rollen abgestützt'bzw. gerichtet wird, wobei eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Rollen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung durch Rotieren des Werkstückes um seine Symmetrieachse erzeugt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem freien Rand bzw. Flansch des Werkstückes auch die daran anschließende Ringzone des gewölbten !Feiles des Werkstückes, z. B. des Kesselbodens, abgestützt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen unter Überwindung eines konstanten Gegendruckes beispielsweise gegen die Wirkung einer Feder an- bzw. nachgestellt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Gruppe von um eine Achse (4) ortsfest angeordneten Rollen (1), deren waagrechte Drehachsen zweoks Bildung eines Auflagers für

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das Werkstück (K) zur Achse (4) sternförmig zusammenlaufen und durch eine weitere Gruppe von kranzförmig um die Achse (4) angeordneten und zu dieser verstellbaren, d. h. gegen den Hand bzw. Flansch (H) des Werkstückes anstellbaren Hollen (10), und durch Einrichtungen (12, 18, 19, 33) zum Aufspritzen der Abschreckflüssigkeit auf das Werkstück (K).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine weitere Gruppe von kranzförmig um die Achse (4) angeordneten und zu dieser verstellbaren Rollen (11) zum Abstützen der an den freien Rand bzw. Plansch (R) anschließenden Ringzone des gewölbten Teiles des Werkstückes (K).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Rollen (1) in einem inneren und in einem äußeren Stützring (3 bzw. 2) drehbar gelagert und an ihren gegeneinander laufenden Enden mit je einem Kegelrad (6) verbunden sind und alle Kegelräder (6) mit einem zentral innerhalb der Vorrichtung gelagerten Stirn-, rad (7) mit vertikaler Drehachse (4) in Eingriff stehen, wobei eine der Hollen (1) durch einen Motor (5) antreibbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Achse (4) verstellbaren Rollen (10, 11) in durch Rollbahnen (8) geführten Wagen (9) gelagert sind, wobei jeder Wagen (9) mindestens eine Rolle (10) mit vertikaler Drehachse und mindestens eine Rolle (11) mit geneigter Drehachse aufweist und die Rolle (11) mit geneigter Drehachse in einem am Wagengestell (27) verschiebbaren Support (31) federnd gelagert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum gleichmäßigen Verschieben der Wagen (9) in Richtung

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der Achse (4) eine in der Mitte des inneren Stützringes (3) angeordnete Verstelleinrichtung (17) vorgesehen ist, welche aus einem hydraulischen Zylinder (20) und einem nach unten ausschiebbaren Kolben (23) mit einem an diesem befestigten plattenförmigen Körper (24) besteht, an welchem plattenförmigen Körper (24) Zugstangen (25) angelenkt sind, die mit dem Wagengestell (27) der einzelnen Wagen (9) gelenkig verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Stützring (3) und dem äußeren Stützring (2) und auf den verschiebbaren Wagen (9) Spritzwasserbehälter (33, 13) und Spritzrohre (18, 12) mit Düsen (19) angeordnet sind, welche an eine Ringleitung (15) für die Zufuhr der Abschreckflüesigkeit angeschlossen sind, wobei vorzugsweise die auf dem Wagen (9) befestigten Spritzrohre (12) um eine waagrechte Achse (30) schwenkbar sind.

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