DE2804873A1

DE2804873A1 - Verfahren und vorrichtung zur hitzebehandlung von metallischem material

Info

Publication number: DE2804873A1
Application number: DE19782804873
Authority: DE
Inventors: Ken-Ichi Hirata; Nobuhiro Takahashi
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1978-02-04
Publication date: 1978-08-17
Also published as: CA1110196A; DE2804873C2; JPS5945732B2; IT7820055A0; GB1556349A; IT1092430B; JPS5397913A; US4188243A; FR2379609B1; US4240616A; FR2379609A1

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:

MEIN 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

809833/0842

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

8 0 9833/0842

BAD ORIGINAL

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

809833/0842

BAD ORIGINAL

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/

809833/0842

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.

809833/0842

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.

809833/0842

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

809833/0842

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;

809833/0842

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-

809833/0842

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)

809833/0842

- yC-

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

809833/0842

tä 26Q4873

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

809833/0842

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

809833/0842

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-

809833/0842

-Vt-

M 2604873

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-

809833/0842

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

809833/0842

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.

809833/0842

Als Heizeinrichtung eignet sich erfindungsgemäß auch z.B. ein Heizofen vom Gasbrenner-Typ, während die Kühleinrichtung mit Gebläseluft und/oder Wasserkühlung arbeiten kann.

809833/0842

- 23-Leerse ite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

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.

8OS833/0842 ORIGINAL INSPECTED

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

809833/0842

(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.

809833/0842