DE2433844B2

DE2433844B2 - Vorrichtung zur gesteuerten temperaturfuehrung von im durchlaufverfahren waermezubehandelndem material

Info

Publication number: DE2433844B2
Application number: DE19742433844
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. 4500 Atter Rottmann
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1974-07-15
Filing date: 1974-07-15
Publication date: 1976-06-24
Also published as: DE2433844C3; DE2433844A1

Description

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem in ein Härtebecken (21) absenkbaren Rollgang (5) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtebecken (21) an eine Kältemaschine angeschlossen ist.

Iungsgut innerhalb der Kammern ein Wärmestau ausbilden kann. Bei den dort verwendeten Spritzdüsen bilden die jeweils austretenden Strahlen einen Spritzkegel, der nicht gewährleistet, daß jeder Teil des kegelförmigen Strahls mit einem ganz bestimmten Aufpreßwinkel auf das Glühgut einwirken kann. Vielmehr trifft hierbei bezogen auf eine Düse jeder Strahl mit

einem anderen Winkel auf das dlühgut auf. Auch können sich hierbei die Strahlen von Spritzdüsen, die senkrecht zur Förderrichtung des Behandlungsguts benachbart zueinander angeordnet sind, gegenseitig durch Überlagerung der Spritzkegel stören, bevor sie das Behandlungsgut erreichen. Eine differenzierte Temperaturführung für verschiedene Wärmebehandlungsarten, Querschnitte und Werkstoffqualitäten, die mit den verschiedensten Geschwindigkeiten die Wärmebehandlungsanlage passieren, kann daher nicht erreicht werden.

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 35 07 712 eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von dünnwandigen Teilen, insbesondere geschweißten Rohren, bekannt, die ebenfalls Kegelstrahldüsen verwendet, »5 die die bereits genannten Nachteile aufweisen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 65 049 ist ferner eine Vorrichtung zum Härten von Blechen bekannt, die wiederum Kegelstrahldäsen verwendet, mitteis derer auch eine Wasser-Luft-Mischung versprüht werden kann, die aber auch mit den genannten Nachteilen behaftet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die vielseitige Verwendung erlaubt und bei der die Oberfläche des Behandlungsguts möglichst gleichmäßig und feinfühlig gekühlt werden kann und die eine kontinuierliche Verfahrensweise erlaubt.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Düsen als Flachstrahldüsen ausgebildet sind, die um ihre Achse gleichsinnig geringfügig schräg zur Förderrichtung des Btnandlungsguts gedreht angeordnet sind.

Auf Grund der vorgeschlagenen Anstellung der Flachstrahldüsen schräg zur Förderrichtung erfolgt keine Überlagerung zwischen den einzelnen aus den Düsen austretenden Strahlen, so daß Beeinträchtigungen der einzelnen Strahlen durch benachbarte vermieden werden und überall eine gleichmäßige Abkühlung gewährleistet wird, so daß Spannungsungleichgewichte ausgeschaltet werden können.

Die Düsen sind vorzugsweise derart angeordnet, daß die austretenden Strahlen mit einem Neigungswinkel unterhalb von 45 auf das Behandlungsgut auftreffen. Die Düsen können insbeondere ober und unterhalb des Behandlungsguts an quer zur Förderrichtung sich erstreckenden Verteilerrohren angeordnet sein, die gegebenenfalls mehrfach hintereinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind die Verteilerrohre vertikal verstellbar und können gegebenenfalls einen Rahmen bilden und einzeln mittels Druckregulierventilen einregulierbar sein. Die Flachstrahldüsen sind insbesondere Zweistoffdüsen, wobei das aus den Düsen austretende Mengenverhältnis zwischen Luft und Wasser mittels Druckregulierventilen steuerbar ist. Hierzu kann in der Zuleitung zu den Verteilerrohren eine Wasser-Luft-Mischeinrichtung angeordnet sein, jedoch läßt sich ein besonders gutes Dosieren der Mengenverhältnisse durch Mischen von Wasser und Luft in den Düsen selbst erreichen.

Die Vorrichtung kann insbesondere an einem in ein Härtebecken absenkbaren Rollgang befestigt sein, wobei das Härtebecken zweckmäßigerweise an eine Kältemaschine angeschlossen ist und mit einer Umwälzpumpe ausgerüstet sein kann, während gegebenenfalls ein von dem Wasser der Kältemaschine gespeister Düsenstock am Boden des Härtebeckens angeordnet ist, dessen Düsen insbesondere schräg zum Behandlungsgut angestellt sind. Ferner kann das Härtebecken mit Wirblern versehen sein, die im gleichen Sinne wie das durch Umwälzpumpen umgewälzte Härtewasser arbeiten.

Eine derartige Vorrichtung ist relativ billig und kann leicht bei vorhandenen Härteanlagen nachträglich eingebaut werden. Sie ermöglicht eine Vergleichmäßigung und Intensivierung der Wasserabschreckung bzw. eine Vermeidung von Fehlern bei der Wasserhärtung, wie Verzug, Risse bzw. Weichfleckigkeit und ermöglicht eine kontinuierliche Verfahrensweise. Sie kann zum Normalisieren, BG-Glühen (wie es beispielsweise in DlN i7210 für die dort erwähnten Stähle beschrieben ist), zum gesteuerten Abkühlen unter Vermeidung von Anlaßsprödigkeit oder zur Wärmeableitung nach dem Rekristallisationsglühen und Lösungsglühen zur Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit von Werkstücken dienen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht.

Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 4 ist eine Frontansicht der in Fig. 3 gezeigten Einzelheit.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Einzelheit.

Fig. 6 ist eine Frontansicht der in Fig. 5 gezeigten Einzelheit.

In Fig. 1 ist ein Rollenherddurchlaufofen 1 (bzw. eine Schweiß'/Glühanlage) mit seinem Austrittsende dargestellt, der mit Rollen 2 ausgerüstet ist, auf denen das wärmezubehandelnde Gut (das in Fig. 1 nicht dargestellt ist), etwa Stabstahl, Rohre od. dgl. kontinuierlich auf einen Abschreckrollgang 5 befördert wird, der Rollen 6 aufweist, die über ein Getriebe 4 angetrieben werden, wobei der Abschreckrollgang 5 an das Getriebe für die Rollen 2 des Ofens 1, beispielsweise ein PIV-Getriebe, angekuppelt werden kann. Der Rollgang 5 ist in einer Rahmenkonstruktion 7 angeordnet, die auch das Getriebe 4 für den Rollgang trägt.

Über die gesamte Länge des Rollgangs 5 sind Verteilerrohre 8 angeordnet, von denen jeweils zwei einen Rahmen 9 bilden können, und die zwischen den Rollen 6 des Rollgangs 5 derart angeordnet sind, daß sich das Behandlungsgut 3 im wesentlichen in der Mitte durch den Rahmen 9 hindurchbewegt (Fig. 4 und 6). Die Verteilerrohre 8 sind mit Flachstrahldüsen 10 ausgerüstet, die eine geringfügige Anstellung um ihre eigene Achse gegeneinander aufweisen, so daß sich die aus den Düsen 10 austretenden Flachstrahlen 11 nicht gegenseitig beeinträchtigen können. Die jeweiligen aus den Verteilerrohren 8 bestehenden Rahmen 9 sind bei Fig. 3 und 4 beidseitig an eine ein Luft-Wasser-Gemisch führende Leitung 12 angeschlossen, wobei die Luft unter Druck in einer Luftvorlage 13 und das Wasser in einer Wasservorlage 14 geführt und vor dem Eintritt in die Zuleitungen 12 zu den jeweiligen Rahmen 9 ein Wasser-Luft-Gemisch in einer Mischeinrichtung erzeugt wird, die bei Fig. 3 bzw. 4 aus einer Injektordüse 15 besteht, die von der Luftvorlage 13 durch die Wasservorlage 14 in die Zuleitung 12

unter Freilassung eines Ringspaltes zu den Wänden der Zuleitung 12 geführt ist. Die einzelnen Rahmen 9 können durch Ventile 16 separat zu- oder abgeschaltet werden. Außerdem können die oberen und unteren Verteilerrohre der jeweiligen Rahmen 9 durch Ventile 17 unterschiedlich entsprechend den individuellen Erfordernissen beaufschlagt werden. Luft- und Wasserdruck werden an der jeweiligen Vorlage 13 bzw. 14 mit einem Luftdruckminderventil 18 bzw. Wasserdruckminderventil 19 einreguliert.

Die sich nicht gegenseitig überlagernden aus den Düsen 10 austretenden Strahlen 11 treffen auf Grund einer entsprechenden Einstellung der Düsen 10 gegenüber dem Behandlungsgut 3 mit einem Winkel von weniger als 45' auf das Behandlungsgut. Spritzwinkel und Spritzdruck sind wichtig für den sich einstellenden Wärmeübergangskoeffizienten und stehen in einer gewissen Wechselwirkung. Der Spritzwinkel muß flach ausgebildet sein, damit kein Wasserrückstau und somit eine Wassererwärmung eintreten kann, während der Spritzdruck so groß sein muß, daß keine Dampfblasen hängenbleiben. Je größer der Spritzwinkel ist, desto kleiner muß der Spritzdruck sein. Wasserrückstau und anhaftende Dampfblasen bedingen ungleiche Wärmeabfuhr und damit ungleiche Gefügeausbildung, Spannungsungleichgewicht und beim Härten Weichfleckigkeit, so daß derartiges vermieden werden muß.

Die Rahmen 9 sind an Halterungen 20 angebracht, mittels derer die Rahmen in ihrer Höhe verstellt werden können, um den Abstand der Düsen von der Oberfläche des Behandlungsguts 3 entsprechend den jeweiligen unterschiedlichen Materialstärken anpassen zu können. Zu diesem Zweck können die Rahmen 9 in den senkrechten Abschnitten flexible Leitungen od.dgl. aufweisen.

Der Rollgang 3 ist oberhalb eines Wasserhärtebeckens 21 angeordnet und kann in dieses beispielsweise hydraulisch mittels entsprechender Kolbenzylindereinheiten, die an dem Rahmen 7 angreifen, abgesenkt werden. Auf dem Boden des Wasserhärtebeckens 21 kann ein Düsenstock 23 mit Düsen 24 fest installiert sein, wobei die Düsen 24 in einem Winkel zur Wasseroberfläche ausgerichtet sind. Das Wasserhärtebecken 21 wird vorzugsweise an eine Kältemaschine angeschlossen, die das Wasser auf eine Temperatur unter 10 C, insbesondere auf 4 C kühlt, während eine ständige Umwälzung des im Wasserhärtebecken 21 befindlichen Wassers mittels einer Umwälzpumpe vor genommen wird. Außerdem können auf der Länge des Wasserbeckens Wirbler angebracht sein, die sich von dem Rahmen 7 in das Wasser erstrecken. Diese Wirbler arbeiten vorzugsweise im gleichen Sinne wie das durch die Umwälzpumpe umgewälzte Härtewasser. Der am Boden des Wasserhärtebeckens 21 angeordnete Düsenstock wird vorzugsweise mit Wasser gespeist, das von der Kältemaschine stammt, wobei dieses Wasser durch die Düsen 24 auf das Behandlungsgut gerichtet wird. Um ein Absenken der Rahmen 9 zu ermöglichen, ist in der Zuleitung 12 zu den Rahmen ein flexibles Leitungsstück 25 vorgesehen.

Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind die Rahmen 9 mit Zweistoffflachstrahldüsen 10 besetzt, wobei die Rahmen aus einer Doppelrohrverbindung bestehen, bei der das eine Verteilerrohr 8' wasserführend und das andere Verteilerrohr 8" luftführend ist. Die Vermischung von Wasser und Luft geschieht in der Düse 10. Die Einstellung des Mengenverhältnisses zwischen Wasser und Luft geschieht mittels der Ventile 16, während Ober- und Unterrahmen mittels der Ventile 17 individuell beaufschlagbar sind.

Eine derartige Vorrichtung kann zur Wasserhärtung, bei der im allgemeinen die Gefahr einer ungleichen Härteverteilung, eines Spannungsungleichgewichts und — in Verbindung mit Oberflächen- und/oder Innenfehlcrn ·— das Risiko der Entstehung von Spannungsrissen besonders groß ist, verwendet werden, indem

ίο der Rollgang 5 vom PIV-Antrieb des Ofens 1 abgekuppelt wird, das Behandlungsgut mit hoher Geschwindigkeit auf den Rollgang 5 gefahren und zusammen mit diesem ins Wasserhärtebecken 21 abgesenkt wird. Die Düsen IO werden in diesem Falle als Einstoffflachstrahldüsen verwendet, die mit hohem Wasserdruck beaufschlagt werden, so daß eine Verkürzung der Dampfmantelphase erreicht und damit Weichfleckigkeit, ungleiche Gefügeausbildung und asymmetrische Spannungszustände, die die Rißbildung begünstigen, weitgehend vermieden werden, zumal die Abschreckung durch das aus den Düsen 24 des Düsenstocks 23 austretende Wasser und durch Wirbler ergänzend unterstützt werden kann. Die Abschreckung kann aber auch nur durch das Wasser im Wasserhärtebecken 21 und durch die Düsen 24 des Düsenstocks 23 gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung der Wirbler erfolgen. Läßt die Länge des Behandlungsguts 3 ein Absenken ins Wasserhärtebecken 21 nicht mehr zu, kann bei nicht zu hoher kritischer Abkühlgeschwindigkeit des jeweiligen Werkstoffs die Härtung außerhalb des Wasserhärtebeckens 21 auf dem Rollgang 5 mittels der Flachstrahldüsen 10 erfolgen.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich ferner beim Rekristallisations- und zum Lösungsglühen verwenden.

So muß beim kontinuierlichen Schweißen von an sich korrosionsbeständigen Werkstücken, insbesondere von Rohren, eine Rekristallisations- und eine Lösungsglühung nachgeschaltet werden, um die durch Kaltverformung (beim Einformen, Kalibrieren und Richten in der Rohrstraße und bei der Schweißgratentfernung nach dem Schweißen) bzw. durch das Schweißen verlorengegangene Plastizität und Korrosionsbeständigkeit wieder herzustellen. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit dieser korrosionsbeständigen Stäh-Ie und zur Vermeidung von Grobkornbildung wird hier zweckmäßigerweise eine Induktionsglühanlage eingesetzt, die die Möglichkeit bietet, die Werkstücke mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit durch die Schweiß- und Glühanlage und anschließend auf den Rollgang 5 zu führen, wo das Behandiungsgut mittels der Düsen 10 die erforderliche schnelle Abkühlung erfährt, so daß die geforderten Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit nicht verlorengehen und der Produktionstakt nicht gestört wird, da kontinuierlich ge-

arbeitet werden kann.

Ferner kann die Vorrichtung zum BG-Glühen verwendet werden, bei dem dem Behandlungsgut ein bestimmtes Gefüge, nämlich Ferrit und (zeilenfreier) lamellarer Perlit, gegeben werden soll. Hierbei werden in vielen Fällen — falls eine kontinuierliche Umwandlung bzw. eine isotherme Umwandlung innerhalb des Durchlaufofens wegen der zu befürchtenden Zeiligkeit und eventuell zu befürchtender Weichglühgefügebestandteile nicht durchgeführt werden können — zwei

öfen benötigt, und zwar ein Austenitisierungsofen und ein Ofen zur Durchführung der isothermen Umwandlung in die Perlitstufe. Nach dem Austenitisieren bzw. vor dem Umchargieren von einem Ofen in den anderen

7 U/8

muß bei einer lagenweisen Abkühlung an ruhender dünneren Querschnitten des Behandlungsgutes unter Luft mit dem Auftreten von unerwünschter Zeiligkeit Umständen notwendig, ein Wasser-Luft-Gemisch zu und mit Anteilen von Glühgefüge gerechnet werden, verwenden, um die isotherme Umwandlungstemperawährend jedoch bei Abkühlung des Behandlungsguts tür zu erreichen. Hierbei hat es sich als vorteilhaft auf dem Rollgang 5 mittels der Düsen 10 dieses nach 5 herausgestellt, wenn der Luftdruck nicht wesentlich dem Hochglühen sehr schnell und gezielt auf die Nach- über dem anstehenden Wasserdruck liegt. Dagegen ist glühtcmperatur überall gleichmäßig abgekühlt werden es beim Normalisieren und beim Anlassen unter Verkann, so daß sowohl Zeiligkeit als auch Härtegefüge meidung von Anlaßsprödigkeit erforderlich, daß Luft vermieden v/erden können, da die Abkühlung durch und Wasser in einer größeren Variationsbreite mitein-Zu- bzw. Abschalten einzelner Rahmen 9 und Steue- io ander vermischt werden können, um die Abkühlwirrung von Menge und Mengenverhältnis des aus den kung den speziellen Erfordernissen anzupassen. Hier-Düsen 10 austretenden Sprühmittels die Abkühlung bei ist auch eine stärkere Rücksichtnahme auf den gesteuert vorgenommen werden kann. Querschnitt des Behandlungsgutes erforderlich. Hierzu

Die Vorrichtung kann auch dazu verwendet werden, eignet sich insbesondere die in den Fig. 5 und 6 dar-

bei Behandlungsgul, das für Anlaßsprödigkeit anfällig 15 gestellte Ausführungsform der Rahmen 9. Nachbe-

ist, wie Mangan- und Nickel-Chrom-haltige Stähle, handlungen des Behandlungsgutes können durch die

ein zu lantisames Abkühlen in einem bestimmten gesteuerte und über den gesamten Umfang gleichmäßig

Temperaturbereich, bei dem mit dem Auftreten von erfolgende Abkühlung vermieden und das Ausschuß-

Sprödigkeit zu rechnen ist, zu vermeiden, indem die risiko erheblich verringert werden.

Stähle im Anschluß an die Wärmebehandlung schroff 20
abgekühlt werden, wobei natürlich die notwendige

Wärmeabfuhr dem Querschnitt des stangen-oder rohr- Beispiel

förmigen Behandlungsgutes und der Beschickungs- Ein Stabstahl mit einem Durchmesser von 170 mm

dichte angepaßt werden sollte, um nicht ein unnötiges und einer Zusammensetzung von 0,17% C, 0,34% Si,

Maß von Abkühlspannungen zu erzeugen. Hierzu 25 1,11% Mn, Rest Fe, soll derart normalisiert werden,

eignet sich zwar prinzipiell eine Abschreckung in daß ein Ferrit-Perlit-Gefüge mit einer Streckgrenze

einem einem Glühofen nachgesc'naltelen Wasserbad, 32 kg/mm² und einer Festigkeit von 52 bis 60 kp/mm²

jedoch wird hierdurch die ansonsten kontinuierliche erhalten wird.

Förderung des Behandlungsgutes unterbrochen und Hierzu wurde das Behandlungsgut in einem Ofen

erlaubt keine Abstimmung der Abschreckgeschwindig- 30 bei 900 C austenitisiert.

keit an die jeweilige Beschickungsdichte, wodurch Bei Abkühlung an ruhender Luft und an einem Kapazitäts- und Qualitätseinbußen erhalten werden einzelnen Stabstahl gemessen, wurde eine Abkühlungsund gegebcnfalls eine zusätzliche Entspannungsbe- geschwindigkeit von 7,0 bis 7,5 C/min erreicht. Charhandlung nachzuschalten ist, wohingegen diese Nach- giert wurden aber fünf Stabstähle nebeneinanderteile mittels der Abkühlung durch die aus den Düsen 10 35 liegend (d. h. pro Lage), so daß die mittlere Abkühlaustretendcn Strahlen 11 vermieden werden. geschwindigkeit an ruhender Luft noch weiter absank.

Auch läßt sich die Vorrichtung beim Normalisieren Hierbei ergab sich ein Ferrit-Perlit-Gefüge mit einer zum Abkühlen des Behandlungsgutes bis unterhalb zu niedrigen Streckgrenze von 30,2 kp/mm² und einer des Umwandlungs- oder Ar,-Punktes verwenden, so ebenfalls zu niedrigen Festigkeit von 49,8 kp/mm². Die daß keine Gcfügeumwandlung mehr erfolgt. Hierbei 40 geforderten Werte konnten also nicht erreicht werden, ist die Abkühlung so zu steuern, daß ein gewisses An- Bei Behandlung mittels der in den Fig. 1 bis 4 darheben der Streckgrenze und Festigkeit erfolgt, ohne gestellten Vorrichtung trat der Stabstahl aus dem Ofen daß die Zähigkeit beeinträchtigt wird und Härtungs- mit einer Geschwindigkeit von 12,85 m/h aus. Um den gefüge auflritt. Insbesondere ist die Vorrichtung vor- gewünschten Effekt zu erzielen, wurden zwischen den teilhaft bei Chargen, die auf Grund ihrer metallurgi- 45 Rollen des Rollgangs vom Ofenaustritt beginnend sehen und verformungstechnischen Vorgeschichte so- über eine Länge von 5 m insgesamt zehn Rahmen bzw. wie hinsichtlich ihrer Analysenbeschaffenheit nicht die zehn Düsenstockpaare in Funktion gesetzt, die mit Voraussetzungen mitbringen, die erforderlich sind, um einem Wasserdruck von 2 atü und einem Luftdruck durch die vorgeschriebene Normalisierungsbehandlung von 2,5 atü beaufschlagt wurden. Hierbei wurden pro an ruhender Luft das gewünschte Gefüge und die not- 50 Düse etwa 52 I Wasser/h und etwa 150 1 Luft/min wendigen mechanischen Eigenschaften einzustellen. So ausgestoßen. Hiermit wurde eine mittlere Abkühlgefallen hierbei z. B. bei Überwiegen der weichen Ge- schwindigkeit von 13°C/min erreicht. Hierdurch ergab fügebestandteile zu niedrige Festigkeiten an, was zum sich ein feinstreifiges Ferrit-Perlit-Gefüge mit folgen-Verwerfen oder Abwerten der Chargen führt. Durch den Eigenschaften:

entsprechende Steuerung der Abkühlung auf dem 55 Streckgrenze 33 6 kp/mm²

Rollgang 5 mittels der Düsen 10 können jedoch das Festigkeit ...................53,1 kp/mm².

gewünschte Gefüge und die notwendigen mechanischen

Eigenschaften eingestellt werden, ohne daß Härte- Außerdem ergaben sich gute Dehnungs- und Ein-

gefüge auftritt. schnürungswerte, d. h. gute Zähigkeitseigenschaften:

Abgesehen vom Wasserhärten ist der eine stufenlose 60 Dehnung 33 0 °/ (I = 5 d) Geschwindigkeitsregelung erlaubende PIV-Antrieb des Einschnürung 70*8 V Ofens an den Rollgang 3 gekuppelt, so daß das Be- ' °"

handlungsgut im Ofentakt durch die Vorrichtung läuft, Reisniel 2

um dort gesteuert abgekühlt zu werden. Beim Rekri- ^p

stallisations- und Lösungsglühen wird vorzugsweise 65 Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1

mit reinem Wasser gearbeitet, das durch die Düsen 10 wurde ein Stabstahl mit einem Durchmesser von

versprüht wird, um Karbidausscheidungen zu unter- 115 mm normalisiert, der eine Zusammensetzung von

drücken. Demgegenüber ist es bei BG-Glühungen bei 0,15% C, 0,33% Si, 1,30% Mn, Rest Fe, besaß. Dieser

Stabstalil sollte derart normalisiert weiden, daß ein Ferrit-Perlit-Gefüge mit einer Streckgrenze 34 kp/ mm² und einer Festigkeit von 52 bis 62 kp/mmerhalten wird.

Hierzu wurde das Bchandlungsgut in einem Ofen bei 880 C austenitisiert.

Bei Abkühung an ruhender Luft und an einem einzelnen Stabstalil gemessen, ergab sich eine Abküh- !ungsgeschwindigkeit von maximal 10 C/min, jedoch wurden zehn Stabstälile pro Lage chargiert, so daß die Abkühlungsgeschwindigkeit an ruhender Luft weiter absank. Hierbei ergab sich ein Ferrit-Perlit-Gefüge mit einer zu niedrigen Streckgrenze von 32,4 kp/mm² und eine ebenfalls zu niedrige Festigkeit von 50,2 kp/mm². Die geforderten Werte konnten also nicht erreicht werden.

Bei Behandlung mittels der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung trat der Stabstahl mit einer Geschwindigkeit von 18 m/h aus dem Ofen aus, während sieben Rahmen bzw. sieben Düsenstockpaare in Funktion gesetzt wurden, die über eine Länge von 7 m gleichmäßig verteilt waren und mit einem Wasserdruck von 3 atü und einem Luftdruck von 3,3 atü beaufschlagt wurden. Hierbei wurden pro Düse etwa 94 1 Wasser/h und 170 1 Luft/min ausgestoßen. Erzielt wurde eine mittlere Abkühlgeschwindigkeit von 13 bis 15 C/min. Heirbei ergab sich ein feinstreifiges Ferrit-Perlit-Gefüge mit folgenden Eigenschaften:

Streckgrenze 35,9 kp/mm²

Festigkeit 52,9 kp/mm².

Auch hier ergaben sich gute Zähigkeitseigenschaften des normalisierten Stabstahls.

Beispiel 3

Ein Siabstahl mit einem Durchmesser von 115 mm und einer Zusammensetzung von 0,13",, C, 0,25 % Si, 0,36% Mn, 0,059% Al, Rest Fe, soll derart behandelt werden, daß ein Ferrit-Perlit-Gefüge mit einer Festigkeit von 35 bis 45 kp/mm² und einer Kerbschlagfähigkeit DVM : 2 mkp/cm² bei —43 C und -2 mkp/cm² bei -f 20 C (gealtert) entsteht.

Das Behandlungsgut wurde in einem Ofen bei 910 C austenitisiert.

Bei Abkühlung an ruhender Luft entsprechend Beispiel 2 wurden folgende Werte erreicht:

Streckgrenze 24,7 kp/mm²

Festigkeit 41,5 kp/mm²

Dehnung 35,9 %

Einschnürung 64,6 % Kerbschlagzähigkeit

+-20 C (gealtert) 3,85 mkp/cm²

—43 C 1,3 mkp/cm².

Die bei dieser üblichen Abkühlung auftretende Sprödigkeit ist vorwiegend durch zu langsames Durchschreiten des Umwandlungsbereichs zu erklären.

Bei Behandlung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden zehn Stangen Stabstahl chargiert, die mit einer Geschwindigkeit von 18 m/h austraten. Es wurden fünf Rahmen bzw. Düsenstockpaare in Funktion gesetzt, die über eine Länge von 4,5 m gleichmäßig verteilt waren und mit einem Wasser- bzw. Luftdruck von je 3 atü beaufschlagt wurden. Hierbei wurden pro Düse etwa 132 l/h und etwa 139 1 Luft/min ausgestoßen. Erizelt wurde eine mittlere Abkühlgeschwindigkeit von 20 C/min, die ausreichte, um die für den Nachweis der Alterungsbeständigkeit geforderten Kerbschlagwerle zu erhalten. (Metallurgische Maßnahmen allein [Erschmelzung als Feinkornstahl] sowie die übliche Art der Wärmehehandlung führten jedoch nicht zum Ziel.) Es wurde ein Ferrit-Perlit-Gefüge mit folgenden Werten erhalten:

Streckgrenze 25,8 kp/mm²

Festigkeit 42,4 kp/mm²

Dehnung 38,8%

Einschnürung 67,6 %

Kerbschlagzähigkcit

-I- 20 C (gealtert) 15.6 mkp/cm²

—43 C 6,5 mkp/cm².

Die Kerbschlagzähigkcitstemperaturkurve wurde auf diese Weise zu niedrigeren Temperaturen verschoben (die angegebenen Werte stellen aus mehreren Messungen gemittelte Werte dar).

Beispiel 4

Ein Stabstahl mit einem Durchmesser von 53 mm und einer Zusammensetzung von 0,17% C, 0,27",, Si, 0,59% Mn, 1,62% Cr, 1,58*"% Ni, Rest Fe, soll einer BG-Glühung unterworfen werden, so daß sich ein Ferrit-Perlit-Gefüge ergibt, dessen Härte HB 30 im Bereich von 152 bis 2θΊ kp/mm² liegt.

Hierzu wurde das Behandlungsgut in einem Ofen bei 870 C austenitisiert und die Nachglühtemperatur (für den nachgeschalleten Ofen) mit 630 C angesetzt. Die Ofenbeschickung bestand aus 22 Stangen Stabstahl pro Lage, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 m/h aus dem Ofen austraten.

Bei Abkühlung an ruhender Luft und an einer einzelnen Stange gemessen, ereab sich eine Abkiihlgcschwindigkeil von etwa 25 t/min, was nahezu ausreichte, um den gewünschten Erfolg zu erzielen. Allerdings ergab sich ein Ferrit-Perlit-Gefüge in zeiliger Anordnung, dessen Härte HB 30 einen Betrag von

164 kp/mm- ergab. Bei einer Ofenbeschickung von 22 Stangen Stabstahl pro Lage konnten jedoch keine befriedigenden Ergebnisse mehr erzielt werben.

Bei Behandlung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden vier Rahmen bzw. Düsenstockpaare

verwendet, die über eine Länge von etwa 3,5 m angebracht waren, wovon die ersten drei Rahmen mit einem Wasserdruck von 4 atü und einem Luftdruck von 4,6 atü beaufschlagt wurden, wobei etwa 102 1 Wasser/h und 220 1 Luft/min ausgestoßen wurden. Der

vierte Rahmen wurde mit 2 atü Wasser und 2,4 atü Luft beaufschlagt, wobei etwa 60 1 Wasser/h und 146 1 Luft/min gefördert wurden. Hierbei wurde eine mittlere Abkühlgeschwindigkeit von 30 C/min erreicht. Hierdurch ergab sich bei dem Behandlungsgut ein

Fernt-Perlit-Gefüge, wobei der Perlit feinlamellar und nicht zeihg war, das eine Härte HB 30 von 174 kp/mm² aufwies. Auf diese Weise konnte der Temperaturbereich von 870 bis 630 C relativ schnell und gleichmäßig durchfahren werden.

Beispiel 5

Ein Stabstahl mit einem Durchmesser von 62 mm o/^lnw ^Zusammensetzung von 0,49 ·/. C, 0,35% Si, /„ Mn, Rest Fe, soll derart gehärtet werden, daß sic" eine Härte HB 30 nach dem Vergüten von 207 bis ^41 kp/mm^z ergibt, wobei eine gleichmäßige Tiefe der Vergasungszone von mindestens 5 mm an jeder Stelle des Umfangs vorhanden ist

Das Behandlungsgut wurde hierzu in einem Ofen bei 810 C auslenitisiert und dann innerhalb rl ρ«; Wasserhärtebeckens der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgeschreckt. Hierbei wurde eine Kühlung des Wassers bei ständiger Umwälzung vorgenommen, so daß das Wasser eine Temperatur unterhalb von 10 C aufwies. Es erfolgte ein mindestens lOfacher Austausch des Wasservolumens pro Stunde mit Umwälzpumpen. Das Wasser wurde in das Härtebecken durch einen Düsenstock eingebracht, der das Wasser gegen das Behandlungsgut stieß und dazu beitrug, daß sich eventuell bildende Dampfblasen, die insbesondere in ruhendem, nicht gekühltem Wasser die Gefahr der Bildung eines Dampfmantels um das Härtegut und dadurch das Auftreten von Härtefehlern bewirken, abgerissen

wurden. Ferner wurden Wasserwirbier verwendet, die über die Länge des Wasserbeckens verteilt angeordnet waren. Die Bewegung des Härtegutes im Wasserbecken erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 18 m/min.
Nach einer sich anschließenden Anlaßbehandlung bei 620 bis 650 C wurden folgende Werte erhalten:

Gleichmäßige Tiefe der Vergütezone (Härtungsgefüge) von 6 bis 8 mm, Härte HB 30 217 bis 219 kp/mm².

ίο Ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Härtung in ruhendem, nicht gekühltem Wasser konnte 7,wi;r die Härte erreicht werden, aber die Vergütungs-7.onc war ungleichmäßig ausgebildet und reichte von 0 bis 5 mm. Reproduzierbare Ergebnisse konnten auf diese Weise nicht erhalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur gesteuerten Temperaturführung zum Behandeln von aus einer Durchlauf-Wärmebehandlungsanlage austretendem, einlagig oder einzeln beschicktem und gestrecktem Behandlungsgut, das insbesondere rotationssymmetrisch ist und einen gleichmäßigen Durchmesser aufweist, wie Stabstahl, Rohre od. dgl., wobei das kontinuierlieh geförderte Behandlungsgut mittels Düsen an Druckwasserverteilerrohren bzw. Preßluftverteilerrohren beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) als Fiachstrahldüsen ausgebildet sind, die um ihre Achse gleichsinnig geringfügig schräg zur Förderrichtung des Behandlungsguts (3) gedreht angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn7eichnet, daß die Düsen (10) derart montiert sind, daß der austretende Strahl (11) mit einem Neigungswinkel unter 45° auf das Behandiungsgut (3) auftrifft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) ober- und »5 unterhalb des Behandlungsgutes (3) an quer zur Förderrichtung sich erstreckenden Verteilerrohren (8) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrohre (8) vertikal verstellbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrohre (8)

einen Rahmen (9) bilden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrohre (8)

einzeln mittels Druckregulierventilen (17) einregu- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung

lierbar sind. zur gesteuerten Temperaturführung zum Behandeln

7. Vorrichtung nach einem der Ansrpüche 1 bis 6, von aus einer Durchlauf-Wärmebehandlungsanlage dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) Zwei- 4° austretendem, einlagig oder einzeln beschicktem und stoffdüsen sind. gestrecktem Behandlungsgut, das insbesondere rota-

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, tionssymmetrisch ist und einen gleichmäßigen Durchdadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) Ein- messer aufweist, wie Stabstahl, Rohre od. dgl., wobei stoffdüsen sind. das kontinuierlich geförderte Behandlungsgut mittels

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 45 Düsen an Druckwasserverteilerrohren bzw. Preßluft- und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu- verteilerrohren beaufschlagbar ist.

leitung (12) zu den Verteilerrohren (8) eine Wasser- Aus der deutschen Auslegeschrift 11 59 480 ist eine

Luft-Mischeinrichtung angeordnet ist. Vorrichtung zum fortlaufenden Abschrecken von lang-

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 gestrecktem Glühgut bekannt, wobei das Glühgut in bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteiler- 5° der an einen Durchlaufglühofen angeschlossenen Abrohre (8) aus einer Doppelrohrverbindung (8' und Schreckvorrichtung in mehreren Stufen mit Kühlflüs-8") bestehen, von denen das Verteilerrohr (8') sigkeit bespritzt wird. Die Abschreckvorrichtung bewasserführend und das Verteilerrohr (8") luftfüh- steht dabei aus einer Reihe von Abschreckkammern, rend ist und bei denen eiiie Vermischung der beiden die hintereinander geschaltet und durch Pendelklappen Medien Wasser und Luft in jeder einzelnen Düse 55 verschlossen sind. Jeder Abschreckkammer ist dabei (10) erfolgt. mit einer Reihe von oberen und unteren Spritzdüsen

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge- versehen, die durch Verbindungsleitungen, die an eine kennzeichnet, daß die Mischeinrichtung aus einer gemeinsame Zuführungsleitung angeschlossen sind, Injektordüse besteht, die von der Luftvorlage (13) miteinander verbunden sind.

Eine derartige Vorrichdurch die Wasservorlage (14) in die Zuleitung (12) 60 tung eignet sich im wesentlichen nur für dünnwandiges unter Freilassung eines Ringspaltes geführt ist.

Bchandlungsgut, da sich bei dickwandigem Behand-

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtebecken (21) mit einer Umwälzpumpe ausgerüstet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder -M, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Wasser der Kältemaschine gespeister Düsenstock (23) am Boden des Härtebeckens (21) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (24) des Düsenstocks (23) schräg zum Behandlungsgut (3) angestellt sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtebecken (21) mit Wirblern versehen ist, die im gleichen Sinne wie das durch Umwälzpumpen umgewälzte Härtewasser arbeiten.

!8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Normalisieren des Behandlungsguts.

19. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 12, nach dem Austenitisieren des Behandlungsguts beim BG-Glühen.

20. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Anlassen des Behandlungsguts unter Vermeidung von Anlaßsprödigkeit.

21. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Wasserhärten des Behandlungsguts.

22. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Abkühlen nach dem Rekristallisationsglühen und Lösungsglühen des Behandlungsguts.