DE2804873A1 - Verfahren und vorrichtung zur hitzebehandlung von metallischem material - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur hitzebehandlung von metallischem materialInfo
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Description
DR. JOACHiM STEFFENS
DIPLOM-CHEMIKER UND PATENTANWALT
D-8032 LOCHHAM/MDNCHEN MOZARTSTRASSE 24 TELEFON: (089) 87 25 51 TELEX: (05J 29830 sfeff d
IHR ZEICHEN:
Nippon Kokan Kabushiki Kaisha
1-2 Marunouchi-1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo/Japan
Verfahren und Vorrichtung zur Hitzebehandlung von metallischem Material
Die Erfindung betrifft Methoden und Vorrichtungen zur Hitzebehandlung
von metallischem Material. Im besonderen betz-ifft
die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung! mit deren Hilfe ein einer Hitzebehandlung zu unterwerfendes metallisches
Material, z.B. ein langgestreckter Metallgegenstand (wie ein Stahlrohr oder Stahlstab, Pormstahl oder eine
Schiene) mit konstanter Geschwindigkeit in ihrer Längsrichtung gefördert wird, wodurch eine ungleichmäßige Hitzebehandlung
verhindert und ein verbesserter Wirkungsgrad der Hitzebehandlung erzielt werden.
Wenn bisher ein langgestrecktes metallisches Material (wie ein Stahlrohr mit großem Durchmesser) über seiner gesamten
Iiäage einer Hitzebehandlung unterworfen wurde, indem das
Material kontinuierlich, durch eine relativ kurze Heizzone
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POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN 1995 20-805 / BANKVERBINDUNG. BAVER. VEREINSBANK MÖNCHEN NR. 905 200 (BLZ-700 20270)
\ 2S04873
befördert wurde» ergriff man gewöhnlich folgende i-id.i5rialiiaei-i:
Das Material wurde soweit wie möglich mit konstanter Geschwindigkeit
zugeführt, um eine ungleichmäßige Erhitzung
der Seile des Materials au verhindern; wo das Erhitzen durch
Induktionserhitüon erfolgte, was zur Gefahr einer Unter erhitzung
der Enden des Materials führte, wurde an jedeia ,Liüo
entweder zuvor ein Slindicörper angebracht oder ein L^n^eiiübermaß
vorgesehen, das nach der Hitzebehandlung abgeschnitten werden konnte; Eichtwalsen wurden vorgesehen, mit deren
Hilfe jegliche im Material während der Wärmebehandlung erzeug
ten Verformungen beseitigt wurden; usw.
Insbesondere bei der Hitzebehandiung von z.B. Stahlrohron
mit hohem Durchmesser mit einer Induktions-Heizspule ist C3
aufgrund der !Tatsache? daß die Länge der Spule im Vergleich
zur Länge des der Hitzebehandlung unterworfenen metallischen
Materials extrem gering ist, unbedingt erforderlich, daß das metallische Material stets mit konstanter Geschwindigkeit
durch die Spule bewegt wird. ¥enn die Geschwindigkeit des
'.transports des metallischen Materials durch die Spule
nämlich an verschiedenen Stellen des Materials unterschiedlich ist, führt dies zu einer unterschiedlichen Heizdauer
an den verschiedenen Stellen. Dies hat zur I?olge» daß selbst
dann, wenn die pro Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge durch die elektrische Heizmethode (d.h. die Induktionserhitzung)
konstant gehalten wird (selbst wenn die gleichmäßige Erhitzung des metallischen Materials in einer auf die Transportrichtung
des Materials normalen Ebene erleichtert wird) das metallische Material zeitlich nicht gleichmäßig erhitzt
werden kann und daher die verschiedenen Teile des dem Ileizprozeß
unterworfenen Materials auf verschiedene Temperaturen erhitzt werden, d.h., die Temperaturen dieser Teile nicht
gleichmäßig sind. Natürlich verstärkt sich diese Tendenz mit einer Erhöhung der vorgegebenen Heiztemperatur der Spule.
Wenn ein der Hitzebehandlung zu unterwerfendes metallisches
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Material lokal (in der Längsrichtung) auf unterschiedliche
Eeizbedingungen trifft» treten folgende Probleme auf. Erstens sind die resultierenden mechanischen Eigenschaften
des hitζeinhandelten Materials nicht innerhalb des gesamten
Materials gleich. Zweitens wird durch die ungleichmäßige Erhitzung eine Formänderung verursacht. Diese Erscheinungen
treten bei einer Erhöhung der Keiztemperatur und bei einer verstärkten Ungleichmäßigkeit der Erhitzung aufgrund der
unregelmäßigen Transportgeschwindigkeit des Materials stärker in Erscheinung, Ferner werden diese Phänomene ausgeprägter»
wenn die ICiihlgeschwindigkeit beim Kühlvorgang im Anschluß an die Erhitzung gesteigert wird. Wenn das liaterial
somit auf eine relativ hohe !Temperatur erhitzt und
dann rasch abgekühlt wird» beispielsweise durch eine- Abschreckbehandlung,
werden die genannten Phänomene noch ijehr
verstärkt. Bisher wurden die nachstehend erläuterten I'üruormethoden
in Verbindung mit der Hitzebehandlung durch Induktionserhitzen
solcher metallischer Materialien, wie von Stahlrohren mit hohem Durchmesser, angewendet:
T) Walzenfördermethode:
Bei dieser Methode wird das Metallmaterial (z.B. ein Stahlrohr)
auf einen Walzenförderer gegeben und mit Hilfe einer oder mehrerer Antriebswalzen transportiert. Während sich diese
Methode für Zwecke mit raschem Vorschub eignet, hat sie den Nachteil, daß es im Falle einer Behandlung, z.B. einer
Hitzebehandlung mit langsamem Vorschub (einige 10 bis 100 ms/
Min.) schwierig ist, den Vorschub konstant zu halten. Dies hat zur Folge, daß die Fördergeschwindigkeit aufgrund eines
Gleiteffekts zwischen dem Material und der Walzenoberfläche unbeständig wird und die Hitzebehandlung somit ungleichmässig
erfolgt.
2) Klemmwalzenmethode:
Bei dieser Methode wird das metallische Material (wie ein
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Stahlrohr) befördert, während ed zwischen, einem Paar auo
einer oberen und einer unteren Klemmwalze oder Ausführungswalze
oder zwischen den Waisen einer Mehrzahl derartiger, im Abstand voneinander angeordneter Kleramv/alzeneinheiten
gehalten wird. Während diese Methode dem vorgenannten Verfahren insofern überlegen ist, als die VorscliubgesciTwiiiüig-Iceit
konstant gehalten wird, besteht im Falle eines metailischen
Materials mit kreisförmigem Querschnitt (z.B., selbst Lei Konstanthaltung der Rotationsgeschwindigkeit der Kleiumwalzen)
ein Unterschied zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten
im Zentrum bzw. in den Ranäbereichen der Walzen. Dadurch
kommt es an einigen Unfangspunkten des Materials zu einem
Gleiteffekt zwischen dem metallischen Material und den Walzen. Die Folge ist, daß die Kontaktstellen zwischen den
Klemmwalzen und dem Material selbst bei einer geringfügigen Änderung der j?orm des metallischen Materials verändert werden,
wodurch sich auch die Vorschubgeschwindigkeit ändert. Wenn das Material andererseits durch die aus Richtwaisen
bestehenden Mörder- bzw. Klennnwalzen transportiert wird,
wird ein langes Material zur Ausrichtung der Krümmungen zwischen mindestens einem Paar von Kalibrierwalzen (caliber
rolls) hindurchgeführt und gleichzeitig durch die Rotation der Richtwalzen mit der gewünschten Geschwindigkeit zur
Heizzone befördert. Während die Vorschubgeschwindigkeit im Vergleich zu einer Beförderung des Materials mit Hilfe von
Speise- bzw. Vorschubwalzen relativ konstant gehalten werden kann, kommt es, wenn das Material irgendeine Schweißnaht
aufweist oder verformt worden ist, beim Kontakt des Materials mit den Kalibrierwalzen an dessen unterschiedlichem
Teil zu einer Änderung der Vorschubgeschwindigkeit der Walzen an diesem Ceil und in dessen Umgebung. Die Vorschubgeschwindigkeit
wird auf diese Weise ungleichmäßig, wodurch es unmöglich wird, gleichzeitig die gewünschte Ausrichtung
und Stabilisierung der Vorschubgeschwindigkeit zu erzielen.
Wenn das Material durch den Antrieb der Vorschubwalzen und/
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oder Sichtwalzen "befördert wird, muß der Antrieb der großen
Zahl solcher Walzen innerhalb eines breiten Bereichs von Pörderbedingungen in gegenseitige Übereinstimmung gebracht
v/erden. Wenn beispielsweise eine Vorschubgeschwindigkeit von
100 bis 600 mm/Min, für den Vorschub des Materials in einer
Sichtung für die Abschreckbehandlung erforderlich ist und
das Material ansehliel3end in der entgegengesetzten Hiclitung
mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 300 min/Min, für die
Eemperbehandlung befördert wird, liegen die Walzengeschwindigkeiten ira breiten Bereich, von 1:12 (50 bis 600 rain/
Min.). Es muß daher ein Antriebssystem mit den erforderlichen
Hilfseinrichtungen bereitgestellt werden, welches kostspielig und kompliziert ist. Sin noch umfangreicheres
Antriebssystem wird benötigt» wenn zusätzlich ein rascher Vorschub zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Beförderung
ohne Behandlung und derSückbeförderungdes Materials erforderlich
ist.
Da die Heizzone keine Material-Stützwalzen oder dergl. aufweist,
krümmen sich die Enden des Materials bei den herkömmlichen Methoden außerdem nach unten, während das Laterial
in die Zone eingeführt und in dieser erhitzt wird. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Erhitzung, einer Verbiegung
oder dergleichen.
3) Pörderwagen-Transportmethode:
Bei dieser Methode fährt ein einzelner Förderwagen mit einem Antriebsmechanismus auf Schienen und befördert ein fest au
Wagen angebrachtes» metallisches Material. Auch bei dieser Methode tritt das Problem der Eeibung zwischen den Schienen
und den Wagenrädern auf, welches ein Gleiten hervorruft und dadurch zu einem ungleichmäßigen Vorschub führt.
Dies sind also die Mangel der herkömmlichen Materialbeförderungsmethoden.
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Andererseits sind zwar Methoden bekannt, mit deren Hilfe
eine ungleichmäßige Erhitzung der Enden des Materials verhindert werden soll. Beispielsweise wird mit jedem Ende deü
Materials durch Schweissen oder dergleichen ein Blindkörper
verl)undsn, v/elcher nach der Kitzebehandlung abgeschnitten
wird. 3ei einer anderen Xethode wird an jedem Materialende
ein Längenüberaaß vorgesehen, welches nach der Eitzebehandlung
abgeschnitten wird. Auch diese Methoden haben jedoch
den Nachteil, daß sie weiteren Aufwand und zusätzliche Kosten erfordern und die Ausbeute herabsetzen. Wenn ein
metallisches Material nach der herkömmlichen Technik ohne Anbringung von Blindteilen an die jeweiligen Enden hitaobehandelt
wird, wird das Kühlwasser (insbesondere das Kühlwasser an der Innenfläche eines Sohres), wenn sich die ünden des
Materials zur Kühlvorrichtung bewegen, von den Mater!alenden
ausgestoßen und in alle Sichtungen versprengt, wodurch die elektrischen Einrichtungen u.dgl. beschädigt und die Umgebung
verunreinigt werden.
Die Erfindung hat sich die Überwindung der vorgenannten liängel
des Standes der !Dechnik zum Ziel gesetzt.
Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, Mittel zur Beförderung eines metallischen Materials mit konstanter Geschwindigkeit
in eine Heizzone, wodurch die gesamte Länge des Materials bei der gewünschten Vorschubgeschwindigkeit gleichmäßig
der Hitzebehandlung unterworfen wird, zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, Mittel zur
möglichst weitgehenden Ausschaltung einer ungleichmäßigen Hitzebehandlung des Materials zu schaffen. Weiterhin ist es
ein Ziel der Erfindung, die Notwendigkeit zu beseitigen, jedes Materialende mit einem Blindkörper (dummy) oder Längenücermaß
auszustatten und diesen bzw. dieses nach der Hitzebehandlung abzuschneiden und zu entfernen und dadurch eine Verbesserung
des Wirkungsgrades der Hitzebehandlung zu erzielen.
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liach dem erfindungsgemäß en Verfahren zur Hitzebehandrurig
eines metallischen Materials wird somit das zu behandelnde Material an seinem Vorderende und seinem Hint er ende durcii
zwei !Förderwagen erfaßt, welche am Einlaßende bzw. Auolaßende
einer Hitzebehandlungszone angeordnet sind, die eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung umfaßt, wodurch
- während das Material auf einer Mehrzahl von frei drehbaren Walzen auflagert - einer der Wagen angetrieben
wird und durch den anderen Wagen eine Brems- bzw. Kerarakraft
ausgeübt wird, so daß das Material durch die iüraerwagen
transport und der Hitzebehandlung unterworfen wiru.
Das Material wird vorzugsweise durch den Antriebswagen von hinten geschoben, während auf es eine Bremskraft durch den
vorderen Bremswagen ausgeübt wird. Ferner wird vorher an jedem der Wagen ein Blindkörper angebracht. Die Blindkörper
werden somit gegen die Enden des Materials gepreßt, so daß es überflüssig ist, daß man vorher auf jedes Ende des Materials
selbst einen Blindkörper aufschweißt oder jedes Materialende mit einem längenübermaß versieht und das betreffende
Element nach der Hitzebehandlung abschneidet und entfernt.
Die Förderwagen lagern durch Räder auf den Schienen und fahren auf diesen aufgrund der Umdrehung der Räder. Die getrennt
an den Wägen montierten Bremsen werden zur Bremsung direkt gegen die Schienen gepreßt. Die Wagen werden vorzugsweise
durch Zahnräder bzw. Ritzel (pinion gears) angetrieben, welche in die längs den Schienen angeordneten Zahnstangen
(rack gears) eingreifen. Daher ist an jedem Wagen ein Antriebssystem montiert, welches Motoren und Zahnräder
umfaßt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, insbesondere im Falle eines kurzen Fahrweges der Wagen,
kann der Wagen mit einer Zahnstange ausgestattet werden, die zum Eingriff mit einem Zahnrad bzw. Ritzel ausgebildet
ist, welches durch einen als stationäre Einrichtung dienenden
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Ko"üor in Rotation versetzt wird, wodurch die Wagen "bewegt
v/erden. Dies hat den Vorteil, daß auf Einrichtungen, wie
Starkstromkabel» Stromabnehmer u.dgl., die mit den Förderwagen
verbunden werden müßten, verzichtet werden kann.
Die vorgenannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung sind aus der nachfolgenden, auf die beigefügten Zeichnungen bezugnehmenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen ersichtlich.
Ss folgt eine kurze Erläuterung der Zeichnungen.
]?ig. 1a ist eine Seitenansicht einer eine erfindungsgemässe
Ausführungsform umfassenden Hitzebehandlungsstraße bzw. -anlage und zeigt die Heiz- und
Kühlzone und die Einrichtung an ihrem Einiaßende;
Pig. 1b ist eine entsprechende Seitenansicht wie Pig. Ia,
welche die Heiz- und Kühlzone und die Einrichtung an deren Auslaßende veranschaulicht;·
Pig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht auf den in Pig.1
gezeigten Einlaßwagen 8;
Pig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie III-III von
Pig. 2;
Pig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie IV-IV von . 3;
Pig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie V-V von Pig. 3;
Pig. 6 ist ein Querschnitt längs der Linie VI-VI von Pig. 3;
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Fig. 7 ist eine vergrößerte Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Auslaßwagens 9;
Fig. 8 ist ein Querschnitt längs der linie VIII-VIII von Fig. 7;
Fig. 9 ist ein Querschnitt längs der Linie IZ-IX von Fig. 7;
Fig. 10 ist ein Querschnitt längs der linie X-X von Fig. 7;
Fig. 11 ist ein Querschnitt längs der linie XI-XI von
Fig. 8;
Fig. 12 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt längs der
linie XII-XII von Fig. 1;
Fig. 13a und 13b sind Teilschnittansichten, welche die Art
und Weise veranschaulichen, mit welcher ein Slindkörper an einem zu behandelnden Rohr angebracht
wird;
Fig. 14 ist eine Draufsicht auf die Einlaßvorrichtung einer Hitzebehandlungsanlage» welche die Förderwagen gemäß
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform beinhaltet; und
Fig. 15 ist eine Seitenansicht der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung
.
Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.
Die Figuren 1a und 1b zeigen ein langes, metallisches Material 1, welches einer Hitzebehandlung unterworfen werden
soll und beim dargestellten Beispiel die Form eines Stahl-
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rulirs mit hohem Durchmesser aufweist. Die Induktionsheizspule
3 ist praktisch in horizontaler Stellung angeordnet. Die Kühleinrichtung 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform
eine derartige Einrichtung mit zwei Ringdüsen zum Abkühlen des Materials von der Innen- und Außenseite. Die Induktionsheizspule
3 und die Kühleinrichtung 4 bilden eine Hitzebehandlungszone. Natürlich ist die Kühleinrichtung 4
nur für den Bedarfsfall vorgesehen, und es gibt Pälle» bei
denen die Kühleinrichtung 4 nicht verwendet wird, obwohl sie
in der Anlage enthalten ist. Wenn das Material 1 einer Abschreckbehandlung unterworfen wird, wird aus den Düsen der
Kühleinrichtung 4 ein Kühlmittel versprüht. Wenn das Material 1 in diesem Pail ein rohrförraiges Gebilde darstelle,
welches einer inneren oder doppelseitigen Abschreckung unterworfen werden soll, wird das Kühlmittel versprüht, indeui man
die Kühldüse in der dem Vorschub des Rohres entgegengesetzten Richtung in das Rohr einführt und das Kühlmittel gegen das
Rohrinnere versprüht. Das Kühlmittel muß daher aus dem vorderen
Ende des Rohres ausfließen, weshalb die gesamte Behandlungsstraße schräg angeordnet ist, damit eine geeignete
Neigung zur G-rundlinie vorhanden ist (vgl. Pig. 1a und 1b).
Dies war auch der Grund für das bei den herkömmlichen Methoden auftretende Gleiten bzw. Rutschen der rohrförmigen Gegenstände.
Die bekannten Methoden, welche mit einem Mechanismus arbeiten, der ein rohrförmiges Gebilde einfach mit Hilfe des
durch die Haftkraft der das Rohr berührenden und stützenden Walzen erzeugten Antriebs befördert, haben daher den Nachteil,
daß aufgrund der vorgenannten Neigung der Behandlungsstraße ein Gleiteffekt zwischen dem behandelten Material und den
es tragenden Walzen bzw. Rollen eintritt, wodurch die Vorschubgeschwindigkeit ungleichmässiger wird. Bei der erfindungsgemäßen
Pördermethode wird dagegen das Material 1 sov/olil
am Einlaß- als auch am Auslaßende der Behandlungsstraße durch zwei !Förderwagen erfaßt, von denen einer durch einen nichtgleitenden Antriebsmechanismus (wie ein Zahnstangengetriebe)
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angetrieben wird» und das Material wird mit der gewünschten Geschwindigkeit "befördert, wobei der andere Wagen eine Brenis-
bzw. Verzögerungsfunktion erfüllt.
Kit 6 werden Vorschubwalzeneinrichtungen bezeichnet* Gemäß
der Erfindung werden die Walzen lediglich angetrieben, uu das Material in die Startposition für die Hitzebehandlung
sowie nach Beendigung der Kitzebehandlung und für den ohne Behandlung erfolgenden Vorschub (wie für den Vorschub des
Materials durch die Hitzebehandlungszone während anderer
Perioden als der liitzebehandlungsperiode) zu befördern;
während der Hitzebehandlungsperioden laufen die Walzen dagegen leer. Kit 7 werden Richtwalzeneinrichtungen bezeichnet,
deren Walzen in ähnlicher Weise wie jene der Vorschubwalzeneinrichtungen 6 arbeiten; d.h., diese Walzen werden
lediglich für den ohne Behandlung erfolgenden Vorschub vei"-wendet
und laufen leer, wenn das Material während der Hitzebehandlung einer Ausrichtung (straightening) unterworfen
wird. 8 und 9 bezeichnen den Einlaß- bzw. Auslaßwagen, welche erfindungswesentliche Merkmale darstellen. Beim Transport
des Materials 1 in die Hitzebehandlungszone zur Hitzebehandlung
werden erfindungsgemäß - wie erwähnt - die Walzen der Vorschubwalzeneinrichtungen 6 und der Richtwal ζ eneim-ichtungen
7 nicht zur freien Rotation angetrieben; ein Schienenmechanismus (nachstehend näher erläutert) ist vorgesehen,
welcher sich geradlinig in der Einlaß- und Auslaßrichtung erstreckt, wobei die Hitzebehandlungszone zentral angeordnet
ist. Durch den Antrieb der Zahnstangen mit Hilfe der am Wagen 8 angebrachten Zahnräder kann dann der Wagen 8 am Schienenmechanismus
gefahren werden, während der Auslaßwagen 9 mit
eine Überschreitung verhindernden Bremsen ausgestattet ist, die zur Hemmung des'Pördervorgangs dienen. Das Material 1 wird
auf diese Weise zur Beförderung zwischen den Wagen 8 und 9 erfaßt. Der Auslaßwagen 9 weist natürlich Zahnräder auf, so daß
der Wagen 9 angetrieben wird und der Wagen 8 für die Bremsung
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sorgt» wenn äas Material 1 in der entgegengesetzten Richtung
Defördert wird, im Einlaßwagen 8 und am Auslaßwagen 9 sind
Blindrohre 10 bzw. 11 angebracht, welche zweckmäßig so ausgebildet
sind, daß sie auf die Enden des Materials 1 passen (vgl. Pig. 13a oder 13b). Wie Pig. 12 zeigt, sollen die
Richtwalzeneinrichtungen 7 vorzugsweise jeweils so ausgebildet sein, daß das Material 1 von allen Seiten mit Hilfe
der Kalibrierwalzen 7a, 7b, 7c und 7d festgehalten werden kann, und daß die Walze 7a eine relativ große Hut bzw. Ausnehmung
70 aufweist (vgl. die Pigur), so daß eine Vertiefung (draft) für die Kalibrierwalze geschaffen wird, welche den
Teil des Materials 1 berührt, der beispielsweise eine bei der Rohrherstellung gebildete vorspringende Schweißnaht aufweist.
Im folgenden sollen die Wagenantriebssysteme und die Wagen 8 und 9 anhand der Figuren 2 bis 11 näher erläutert werden.
In den genannten Figuren bezeichnen 12a und 12b ein Paar von parallelen Balken bzw. !Prägern (girders), die geradlinig in
der Auslaß- und Einlaßrichtung verlaufen, wobei die Hitzebehandlungszone dazwischen angeordnet ist. 12a1, 12b' bzw.
12a", 12b" bezeichnen ein Paar von Pührungsschienen, die fest
an Ort und Stelle parallel zu den Balken 12a und 12b montiert sind. Die Führungsschienen 12a1, 12b1 und 12a", 12b"
sind an beiden Seiten der Hitzebehandlungszone angeordnet und erstrecken sich längs dieser Zone über eine Distanz, die
dem erforderlichen Materialbeförderungsweg des Einlaß- und
Auslaßwagens 8 bzw. 9 entspricht; diese Distanz erlaubt es, daß die Wagen 8 und 9 das Material 1 in der Einlaß- oder
Auslaßrichtung vollständig durch die zentral angeordnete Hitzebehandlungszone transportieren. Die Pührungsschienen
sind vorgesehen, um -zu verhindern, daß die Wagen zum seitlichen Schwanken veranlaßt werden, wenn sie während des Erfassens
und Beförderns des Materials 1 durch unerwartete Stöße erschüttert werden. 13a, 13b bzw. 14a, 14b bezeichnen
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die an aen Wagen 8 und 9 angebrachten Führungsräder, welche
über die Oberfläche der Führungsschienen 12a'» 12b1 und 12a",
12b" rotieren, damit ein gleichmäßiges Fahren der Wagen gewährleistet ist. 15a und 15b bezeichnen Zahnstangen, welche
als eine Form des Wagenantriebsmechanismus vorgesehen und so angeordnet sind, daß sie sich wie die vorgenannten Führungsschienen
über die gesamte Distanz erstrecken; d.h., die Zahnstangen sind fest angebracht und erstrecken sich
über eine Distanz, die dem Materialbeförderungsweg der Wagen 8 und 9 entspricht und dazu parallel verläuft. In diesem
Falle sind die Zahnstangen 15a an den mittleren Oberflächenbereichen der Führungsschienen 12a" angebracht und stehen
von diesen vor, während die Zahnstangen 15b ebenfalls an den
mittleren Oberflächenbereichen der Führungsschienen 12b" montiert sind und von diesen vorstehen. Die Führungsrader
14a und 14t> weisen jeweils eine durch eine vertiefte Ausbildung
des mittleren Bereichs der äußeren Oberfläche gebildete Umfangsnut auf, die der Höhe der Zahnstangen 15a
und 15fr angepaßt ist. Die Führungsräder 14a und 14b werden
daher durch die Oberflächen der Führungsschienen 12a" und 12b" und die entgegengesetzten Seiten der Zahnstangen 15a
und 15b geführt, wodurch verhindert wird, daß die Wagen bei
der Bewegung rollen. Die anderen Räder 15a und 13b sind an den Balken so angebracht, daß sie die Schienen berühren, so
daß sie die Schienen von der oberen und unteren Seite in Verbindung mit den Rädern 14a und 14b halten. Auf diese Weise
kann das vertikale Anschlagen des fahrenden Wagens durch das Einklemmen der Schienen durch die Räder 13a und 14a
oder 13"b und 14b verhindert werden. 16a und 16b bezeichnen
Zahnräder, die an den Wagen 8 bzw. 9 angebracht und zum Eingriff in die Zahnstangen 15a und 15b ausgebildet sind, wodurch
ein einheitliches Zahnstangengetriebe gebildet und die erforderlichen Antriebsmechanismen für die Wagen 8 und 9 geschaffen
werden.
■ ö Wagen 8 und 9 weisen außerdem Gleichstrommotoren 17a und
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17b, Wechselstrommotoren 18a und 18b sowie Reduktionsgetriebe
19a und 19b, welche für den selektiven Anschluß an den betreffenden Gleichstrom- bzw. Wechselstrommotor
ausgebildet sind, auf. Die Zahnräder 16a und 16b werden durch diese Motoren über die Reduktionsgetriebe 19a und
19b in Rotation versetzt. Ferner weisen die Wagen 8 und 9 hydraulische Bremsen 20a und 20b auf, deren Backen bzw.
Schuhe so ausgebildet sind, daß sie direkt gegen die Schienen 12a'bzw. 12b1 gepreßt werden können. Die Bremsen fluchten
vorzugsweise mit den Zahnrädern 16a bzw. 16b.
In den Figuren 2 bis 11 bezeichnen 21a und 21b elektromagnetische
Kupplungsbremsen, die bei normalem Betrieb mit den Achsen der Gleichstrommotoren 17a bzw. 17b verbunden
sind. An den Wagen S und 9 sind Blindrohr-Befestigmgseinrichtungen
22a bzw. 22b angebracht. Die in Verbindung mit den Fig. 1a, 1b, 13a und 13b beschriebenen Blindrohre sind fest
an den unteren !eilen der Befestigungseinrichtungen 22a und 22b angebracht. Die Balken 12a bzw. 12b werden durch Träger
23a bzw. 23b getragen. Die Viagen-Antriebsmechanismen beschränken sich nicht auf die vorgenannten Zahnstangengetriebe;
man kann auch verschiedene andere Antriebsmechanismen mit Ausnahme der Haft-bzw. Kontaktantriebe aufgrund der
Rotation von Rädern, beispielsweise Förderschneckenmechanismen, Kettenzahnradantriebe oder Drahtseilzugtriebe, anwenden.
Auch bei Verwendung eines Zahnstangengetriebes kann dieses in umgekehrter Weise als gemäß Fig. 2 bis 11 angeordnet werden;
d.h. man kann die Zahnstange am Wagen anbringen, so daß dieser durch die Rotation der fest an den Balken montierten
Zahnräder angetrieben wird. Wie in den Fig. 14 und 15 als
beispielhafte Form einer Einlaßeinrichtung für die Induktionsheizspule
3 gezeigt wird, kann man z.B. eine Zahnstange 15' zentral an der unteren Oberfläche eines Wagens 8'
anbringen und ein zum Eingriff in die Zahnstange 15' ausgebildetes
Zahnrad 16'» einen Motor 17' und ein Reduktionsge-
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triebe 19' für den Antrieb des Zahnrades 16' fest über einen
Sockel 24 an den Balken 12a anbringen.
An der in den Figuren 1a und 1b und den Figuren 2 bis 11 dargestellten Ausführungsform soll nun der Abschreckprozeß
an einem Fall erläutert werden, bei dem das Material 1 durch die Hitzebehandlungszone vom Einlaßende zum Auslaßende befördert
wird. Wenn das Material 1 vom Auslaßwagen 9 und Einlaßwagen 8 durch geeignete Vorrichtungen erfaßt wird,
beispielsweise durch Einpassen des Materials 1 in die betreffenden Enden der Blindrohre 11 und 10 der Wagen 9 und 8
in der aus Fig. 13a und 13b ersichtlichen Weise, werden
die Bremsen 20b des Auslaßwagens 9 zur Verhinderung einer Überschreitung betätigt, und der Einlaßwagen 8 wird mit
Hilfe des vorgenannten Zahnstangengetriebes mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegt. Auf diese Weise wird
das Material 1 bei leerlaufenden Vorschubwalzeneinrichtuiigen
6 und Richtwalzeneinrichtungen 7 zur linken Seite gemäß Fig. 1a und 1b befördert. Dieser Vorschub setzt sich
fort, bis sich das Rohrende des Materials 1 über die Hitzebehandlungszone hinausbewegt, wodurch die Abschreckbehandlung
durch die Induktionsheizspule 3 und die Kühleinrichtung 4 abgeschlossen wird. In diesem Falle erstreckt
sich das Blindrohr 11 des Auslaßwagens 9 im anfänglichen
Zustand durch die Induktionsheizspule 3, so daß sich sein Vorderende durch den Spuleneinlaß erstreckt. Wenn sich das
Material 1 über die Hitzebehandlungszone hinausbewegt und somit in die Schlußphase eintritt, erstreckt sich das Blindrohr
10 des Einlaßwagens 8 durch die Induktionsheizspule 3 und die Kühleinrichtung 4>
so daß sich sein Vorderende durch den Auslaß der Kühleinrichtung 4 erstreckt.
Die Beförderung des auf diese Weise abgeschreckten Materials 1 in der umgekehrten Richtung vom Auslaßende zum
Einlaßende und die Temperaturbehandlung finden in folgen-
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der V/eise statt: Im Gegensatz zum vorgenannten Abschreekprozeß werden die Bremsen 20a des Einlaßwagens 8 zur Verhinderung
einer Überschreitung betätigt, und der Auslaßwagen 9 wird durch den Wagenantriebsmechanismus mit der gewünschten
Geschwindigkeit bewegt. Bei leerlaufenden Walzen der Vorschubwalzeneinrichtungen 6 und der Richtwalzeneinrichtungen
7 wird das Material 1 nach rechts gemäß Fig. 1a und 1b befördert. Dieser Iransport wird so lange fortgesetzt,
bis sich das Rohrende des Materials 1 über die Hitzebehandlungszone hinaus bewegt, wodurch die Temperung des
Materials 1 durch die Induktionsheizspule 3 abgeschlossen wird.
Erfindungsgemäß ermöglicht die Tatsache, daß die Wagen 8
und 9 mit Hilfe der nicht-gleitenden Wagenantriebsmechanismen (wie von Zahnstangengetrieben, Kettenantrieben oder
Winden) mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden, die Hin- und Herbewegung der Wagen 8 und 9 durch einfache
Änderung der Verbindungen der Kupplungen. Es besteht ferner keine Gefahr eines zu weitenFahrens bzw. einer Überschreitung, da
das Material unter Betätigung der an einem der Wagen angebrachten Bremsen befördert wird. Da ferner einige Kalibrierwalzen
der Ausrichtungswalzeneinrichtungen 7 mit den zentral ausgebildeten Nuten 70 versehen sind, besteht keine Gefahr
einer schlechten Ausrichtung des rohrförmigen Gebildes aufgrund eines Kontakts zwischen den Schweißnahtvorsprüngen an
der Außenfläche des Materials 1 und den Kalibrierwalzen und damit keine Gefahr der Verursachung einer ungleichmäßigen
Vorschubgeschwindigkeit. Die Richtwalzeneinrichtungen 7 sind vorgesehen, damit das Material 1, das durch die Auswirkung
des Erhitzens oder des Erhitzens und Kühlens in der Längsrichtung und in'den radialen Richtungen verformt wird,
unter den Leerlaufbedingungen ausgerichtet wird. Da das Material
1 ferner für die Hitzebehandlung durch die Wagen 8 und 9 erfaßt und befördert wird, und die Walzen der Vorschubwalz
eneinrichtungen 6 und der Richtwalzeneinrichtungen
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ausschließlich, für den ohne Behandlung erfolgenden Vorschub
angetrieben werden, und da sowohl die Absehreckungsals
auch die Temperungsbehandlung durch Bewegen des Materials
in "beiden Eichtungen längs derselben Linie erfolgen
können, ist es in extremen !"allen nur erforderlich, daß
der Einlaßwagen die Geschwindigkeit für das Abschrecken, der Auslaßwagen die Geschwindigkeit für die Temperung und
die Vorschubwalzeneinrichtungen 6 und Richtwalzeneinrichtungen
7 die für den ohne Behandlung erfolgenden Vorschub geeigneten Geschwindigkeiten bestimmen, so daß lediglich
die für die genannten Zwecke benötigten Vorrichtungen bereitgestellt zu werden brauchen. Wenn außerdem nur die Abschreckbehandlung
erforderlich ist oder wenn sowohl die Abschreck- als auch die Temperungsbehandlung durch wiederholtes
Befördern des Materials in einer Richtung anstatt durch !Transport des Materials in beiden Richtungen erfolgen,
braucht man lediglich einen der Wagen mit einem Antriebsmechanismus und den anderen Wagen mit eine Überschreitung verhindernden
Bremsen auszustatten, wodurch in Jedem Falle der Vorrichtungsaufwand vereinfacht wird. Weiterhin kann aufgrund
der (Tatsache, daß die Wagen 8 und 9 mit den Blindkörpern 10 und 11 versehen werden und das Material 1 für
den Transport durch die Hitzebehandlungszone zwischen den Blindkörpern erfaßt wird, eine ungleichmäßige Erhitzung der
Enden des Materials 1 aufgrund einer üntererhitzung verhindert werden, und auch das Hinunterbiegen der Materialenden
läßt sich vermeiden. Da die Blindkörper 10 und 11 gegen
das Material 1 gepreßt werden, kann ferner das innere Kühlwasser des Materials 1 (im Falle der Abschreckbehandlung)
am Ausströmen und Versprengtwerden gehindert werden. Da das innere Kühlwasser in diesem Falle von einem am Hinterende
der Auslaßendeinriclitung getragenen Auslegerdorn zugeführt
wird, muß der Blindkörper 11 des Auslaßwagens 9 natürlich
eine solche Querschnittsform aufweisen, daß er den Dorn freigibt und sein Träger in der Bewegungsrichtung des Blindkörpers
11 angeordnet ist.
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Als Heizeinrichtung eignet sich erfindungsgemäß auch z.B. ein Heizofen vom Gasbrenner-Typ, während die Kühleinrichtung
mit Gebläseluft und/oder Wasserkühlung arbeiten kann.
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- 23-Leerse ite
Claims (12)
1. Verfahren zur Hitzebehandlung eines metallischen Materials
durch Befördern des Materials in eine eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung umfassende
Hitzebehandlungszone» dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material am vorderen und hinteren Ende
durch zwei am Einlaßende bzw. Auslaßende der Hitzebehandlungszone
angeordnete Viagen erfaßt wird, daß das metallische Material durch mehrere, frei drehbare Walzen
getragen wird und daß das von den Wagen erfaßte metallische Material durch Antreiben eines der Wagen
mit Hilfe eines nicht-gleitenden Antriebsmechanismus und Ausübung eines Bremseffekts mit Hilfe des anderen
Viagens mit der gewünschten Geschwindigkeit befördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Wagen mit Hilfe eines Zahnstangengetriebes angetrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material am vorderen und hinteren
Ende durch ein Paar von an den betreffenden Wagen angebrachten Blindkörpern erfaßt wird, wodurch das metallische
Material in solcher Weise befördert wird, daß sich das Vorderende des Blindkörpers an irgendeinem der
V/agen durch die Hitzebehandlungszone gegen den anderen Wagen an irgendeinem Ende jedes Vorschubtakts
(feeding stroke) erstreckt.
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4. Verfahren nach. Anspruch 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet,
daß ein Br ens effekt durch einen der Y/agen ausgeübt wird,
welcher vor dem Ketallmaterial in dessen Bewegungsrichtung
angeordnet ist, und der hintere Wagen angetrieben wird.
5· Hitzebehandlungsvorrichxung für ein metallisches Material
, enthaltend ein Paar von Einlaßführungsschieneneinrichtungen (12a1, 12a") -und ein Paar von Auslaßführungsschieneneinrichtungen
(12b* , 12b"), die am Einlaßende bzw. Auslaßende einer eine Heizeinrichtung (3) umfassenden
Hitzebehandlungszone angeordnet sind, wobei die Einlaß- und Auslaßführungsschieneneinrichtung Jeweils
von einem Balken (12a, 12b) getragen wird und ein Paar von oberen und unteren Schienenoberflächen
aufweist, einen Sinlaßwagen (8) mit mehreren an der EinlaßSchieneneinrichtung (12a1) angebrachten Rädern
(13a), welche zum Erfassen des Schieneneinrichtungen von deren oberen und unteren Seiten und zur
Rotation an den oberen und unteren Schienenoberflächen ausgebildet sind, einen Antriebsmechanismus zum Antreiben
des Einlaßwagens (8) ohne jegliches Gleiten zwischen dem Einlaßwagen und der Einlaßführungsschieneneinrichtung
(12a1, 12b1)» einen Auslaßwagen (9) mit mehreren
an der Auslaßführungsschieneneinrichtung (12 b") angebrachten Rädern (I4b), welche zum Erfassen der
Schieneneinrichtungen von deren oberen und unteren Seiten und zur Rotation an den oberen und unteren Schienenoberflächen
ausgebildet sind, wobei der Auslaßwagen (9) außerdem mehrere Bremsen (20b) aufweist, die dafür
ausgebildet sind, direkt gegen die Auslaßführungsschieneneinrichtung (-12b") gepreßt zu werden, wenn der
Auslaßwagen (9) durch den Einlaßwagen (8) mit dem zwischen dem Einlaßwagen und dem Auslaßwagen erfaßten, der
Hitzebehandlung zu unterwerfenden metallischen Material
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(i) bewegt wird, sowie mehrere frei drehbare Walzen (6,
7) zur Unterstützung des zwischen den Wagen (8, 9) erfassten metallischen Materials (1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß
der Antriebsmechanismus ein Zahnstangengetriebe ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmechanismus ein Paar von an der Einlaßführungsschieneneinrichtung
(12a1» 12a") angebrachten Zahnstangen (15a), ein Paar von am Einlaßwagen
(8) angebrachten und zum Eingriff in die Zahnstangen (15a) ausgebildeten Zahnrädern (16a) sowie
mehrere Motoren (17a, 18a) und ein Reduktionsgetriebe (19a), welche am Sinlaßwagen (8) zum Antrieb der Zahnräder
(16a) montiert sind, aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,
daß Zahnstangen (15a) jeweils zentral an der Oberfläche
der Einlaßführungsschieneneinrichtung (12a1, 12a") angebracht sind und von dieser vorstehen, wodurch
die Seiten der Zahnstangen (15a) stützende Oberflächen gegen das seitliche Rollen des Einlaßwagens
(8) bereitstellen, wobei die Räder (13a) des Einlaßwagens (8) jeweils im Mittelbereich des
Außenumfangs eine periphere Nut aufweisen, die zur Aufnahme der Zahnstange (12a1) ausreicht, wodurch die
stützenden Oberflächen zwischen den Innenseiten der peripheren Hut gehalten werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßwagen (8) und der Auslaßwagen (9) jeweils
einen Blindkörper (22a, 22b) mit genügender Länge aufweisen, so daß sich der Blindkörper an einem der Magen
über die Hitzebehandlungszone hinaus gegen den anderen
809833/0842
Wagen an irgendeinem Ende jedes näher zur Hitzebehandlungszone
führenden Vorschubtaktes (feeding stroke) erstreckt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9>
dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßwagen (8) eine ähnliche Bremse (20a) wie die Bremse (20"b) aufweist, und daß ein weiterer Antriebsmechanismus
ähnlich dem genannten Antriebsmechanismus zum Antreiben des Auslaßwagens (9) vorgesehen
ist, wobei die andere Bremse (20a) und der andere Antriebsmechanismus zum Bewegen des metallischen Materials
(1) in entgegengesetzter Richtung vom Einlaßende zum Auslaßende betätigt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 10» dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Richtwalzeneinrichtungen (7) unmittelbar vor und nach der Hitzebehandlungszone vorgesehen
sind, wobei jede Richtwalzeneinrichtung ein Paar aus einer oberen und unteren Klemmwalze und ein Paar aus
einer linken und einer rechten Klemmwalze aufweist, wobei mindestens eine der Klemmwalzen im mittleren Bereich
ihrer peripheren Oberfläche eine periphere Nut (70) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzebehandlungszone außerdem eine an der
Auslaßseite der Heizeinrichtung (3) angeordnete Kühleinrichtung
(4) aufweist.
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DE (1) | DE2804873C2 (de) |
FR (1) | FR2379609A1 (de) |
GB (1) | GB1556349A (de) |
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