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Verfahren zum Blankglühen von langgestreckten, insbesondere starren Metallkörpern, wie Rohren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zum Blankglühen von langgestreckten. insbesondere starren Metallkörpern, wie Rohren oder Stangen, unter Blankerhaltung der Oberflächen, beim Glühen von Hohlkörpern unter Blankerhaltung der Aussen-und Innenflächen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist vor allem für das Blankglühen von Mitallgut aus Kupfer I und Kupferlegierungen bestimmt, jedoch auch für die Behandlung von Metallkörpern aus andern
Metallen und Legierungen, z. B. Stahl, geeignet.
Die Erfindung zielt darauf ab, den Glühprozess, bei welchem eine Oxyda1ion des Metallgutes hintangehalten werden muss, verfahrenstechnisch zu vereinfachen und zu verbilligen, und ermöglicht vor allem, starre Metallkörper jeder beliebigen Länge in einem kontinuierlichen Arbeitsgange ohne besondere Vorkehrungen dem Blankglühen zu unterwerfen.
Für das Blankglühen von Metallgut ist eine grosse Anzahl von Vorschlägen bekanntgeworden.
Das Ausglühen erfolgt nach einer vielfach angewendeten Arbeitsweise in Glühbehältern bzw. Glüh- töpfen, wobei zur Vermeidung einer Oxydation des zu behandelnden Metalls die Luft aus den Gliih-
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wird. Die Evakuierung wird in der Regel durch Anschluss einer Luftpumpe an den Glühbehälter erzielt. Daneben findet sich im Schrifttum auch der Vorschlag, den gewünschten Unterdruck in Glühtöpfen durch blosses Erhitzen zu bilden, wobei nach dem Erreichen der Höchsttemperatur der Zutritt von Luft in das Gefäss durch Schliessen des Auslassventils verhindert wird. Bei allen bekannten Verfahren dieser Art wird in einem gegen die Aussenatmosphäre gasdicht geschlossenen Raum gearbeitet.
Da die Grössenabmessungen des Raumes bzw. des Aufnahmebehälters für die Grossenabmessung des Gutes bestimmend sind, können nach dieser bekannten Arbeitsweise nur Metallkörper von begrenzter Längenausdehnung der Glühbehandlung unterworfen werden. Überdies kann der Glühprozess bei Verwendung von Glühbehältern nur absatzweise (diskontinuierlich) durchgeführt werden.
Man hat auch schon Glühöfen gebaut, welche eine kontinuierliche Arbeitsweise gestatten. Dabei ist man davon ausgegangen, dass es zur Vermeidung einer Oxydation des Glühgutes nicht nur erforderlich ist, den Glühprozess in einer Schutzgasatmosphäre vorzunehmen, sondern auch durch besondere Vorkehrungen einen Zutritt von Luft in die Glühkammer zu verhindern. So ist z.
B. in der britischen Patentschrift Nr. 222566 eine Ofenbauart vorgeschlagen worden, bei welcher beide Enden der Glühretorte zu nach abwärts gebogenen Rohren ausgestaltet sind, die mit der Eintritts-und Austritts- öffnung für das Metallgut unter das Niveau eines Flüssigkeitsbades reichen ; durch den Flüssigkeitverschluss an beiden Enden der Retorte wird der Luftzutritt in die Glühzone verhindert, in welche ein
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Material, wie von Drähten, Bändern u. dgl. geeignet, die Behandlung langgestreckter, starrer Körper ist jedoch in einem derartigen Ofen nicht möglich.
Nach einer andern in der britischen Patentschrift Nr. 116605 beschriebenen Ofenbauweise ist die Retorte durch Stopfbüchsen abgedichtet, deren Durchtrittsöffnung dem Querschnitt des Gutes entspricht, so dass während des Durchganges des Gutes durch die Eintritts-und Austrittsöffnungen ein Luftzutritt in die Glühzone ausgeschlossen ist, wobei in die Glühzone durch einen entsprechenden Einlass Wasserdampf od. dgl. unter Druck eingeführt wird. Bei der kontinuierlichen Behandlung langgestreckter starrer Metallkörper in diesem Ofen werden die einzelnen nacheinander zu behandelnden Stangen oder Rohre an den Enden fortlaufend miteinander verbunden, um sicherzustellen, dass die Öffnungen der Glühretorte während des kontinuierlichen Arbeitsganges auch beim Aufeinanderfolgen der Einzelstücke nicht freigegeben werden.
Bei der Be-
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handlung von Rohren wird dies mit Hilfe besonderer Verbindungsstücke bewirkt, die mit Bohrungen für die Einführung von Wasser versehen sind, welches sich in der Glühzone in als Schutzgas wirkenden Wasserdampf umwandelt. Ebenso wird nach dem in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1905810 beschriebenen Verfahren das Gut durch abgepasste Stopfbüehsen in die Glühzone eingeführt und in einer Schutzgasatmosphäre, nämlich in einer Atmosphäre von hocherhitzte Wasserstoff, der unter Druck steht, geglüht.
Lediglich für das Glühen von feinen Drähten ist ein Vorschlag bekanntgeworden, bei welchem kontinuierlich ohne Einführung eines Schutzgases in die Glühkammer gearbeitet wird ; doch werden in diesem Falle die Drähte durch eine Düse mit einer ihrem Querschnitt genau angepassten Bohrung in das Glührohr eingeführt und abgezogen, um den Luftzutritt zu verhindern, wobei auch noch eine Bestäubung mit Talk die Abdichtung gegen den Luftzutritt befördern soll.
Zufolge der bei allen diesen Arbeitsweisen auftretenden Schwierigkeiten, die vor allem mit der Abdichtung der Glühzone gegen den Luftzutritt verbunden sind und sich um so mehr bemerkbar machen, je grösser der Querschnitt des zu behandelnden Gutes ist, ist es auch heute in der Hauptsache noch üblich, Metallrohre oder-stangen grosser Länge an der Luft zu glühen und die hiebei gebildete Oxydhaut durch Beizen-ein schwieriger und lästiger Prozess-zu beseitigen.
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nahmen, nämlich Abdichtung der Einführungs- und Ausführungsöffnungen (sei es durch Flüssigkeits- versehlüsse u. dgl., sei es durch Stopfbüchsen usw.
) zu verhindern, nämlich dann, wenn man die Ab- messungen des Glühkanals hinsichtlich Länge und Weite in Abhängigkeit voneinander so abstimmt, dass innerhalb des erhitzten Teiles eine dauernd aufreehtbleibende Zone von verringerter Dichte der Atmosphäre ausgebildet wird, indem in diesem Falle trotz Verbindung mit der Aussenluft diese in die
Glühzone nicht eintritt.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Blankglühen von langgestreckten, insbesondere starren Metallkörpern, wie Rohren, bei welchem das Metallgut eine Glühzone innerhalb eines rohrförmigen Kanals und anschliessend eine Abkühlungszone, vorzugsweise kontinuierlich, durchwandert, besteht demnach im wesentlichen darin, dass man das Gut durch einen in der Glühzone von Feuerungsgasen umspülten Kanal, dessen Länge und Weite in Abhängigkeit voneinander derart bemessen ist, dass im erhitzten Teil eine dauernd aufreehtbleibende Zone von verringerter Dichte der Atmosphäre ausgebildet wird, ohne zusätzliche Einführung von Schutzgas hindurchführt, wobei eine offene Verbindung des Kanals mit der Aussenluft am Eintrittsende oder am Eintritts-und Austrittsende aufrechterhalten wird.
Die Blankerhaltung der Metalloberflächen in Abwesenheit von Schutzgas ist offenbar bei diesem Verfahren dadurch gewährleistet, dass der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre in der Glühzone durch die der Erhitzung entsprechende und dauernd aufrechtbleibende Luftverdünnung so weit herabgesetzt ist, dass praktisch eine Oxydation nicht erfolgt, wobei auch noch der Umstand hinzukommen mag, dass in den Feuerungsgasen enthaltene neutrale oder reduzierende Gase, wie Wasserstoff, die Wandung des Kanals in der Glühzone durchdringen und die Wirkung der Luftverdünnung in der Glühzone
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Inbetriebsetzung der Anlage schon die ersten durchgehenden Rohre usw. blank zu erhalten. Während des Betriebes wird jedoch kein Schutzgas in den Kanal eingeleitet.
Selbstverständlich muss bei diesem Verfahren eine Sehornsteinwirkung in der Glühzone, welche die Zufuhr von Luft bewirken würde, vermieden werden. Wenn daher der Glühkanal gegen die Horizontale geneigt angeordnet wird, so ist es erforderlich, das untere Ende des Kanals in an sich bekannter Weise durch eine Flüssigkeit abzuschliessen.
Auch bei dieser Ausgestaltung der Glüheinrichtung bleibt jedoch das Eintrittsende des Kanals in offener Verbindung mit der Aussenluft ; ebenso ist auch bei
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Zum Ausglühen von Rohren von etwa 25 mm Aussendurchmesser kann beispielsweise ein Kanal benutzt werden, dessen lichte Weite etwa 50 mm bis 100 m ? K bei einer Länge von etwa 6-10 m beträgt, wobei die eigentliche Glühzone eine Länge von etwa 1-2 m betragen kann, während der übrige Teil der Kanallänge in der Hauptsache für die Kühlung des Gutes in Anspruch genommen wird.
Ist der Kanal geneigt angeordnet und an dem Austrittsende durch eine Flüssigkeit abgeschlossen, in welcher das Glühgut abgekühlt wird, so genügen erheblich kürzere Kanäle, mit der Gesamtlänge von etwa 3-4 m ; in diesem Falle ist eine grössere Freiheit für die Wahl des Verhältnisses zwischen Weite und Länge des Kanals gegeben.
Bei konstanter Ofentemperatur kann die Glühtemperatur, welche das Metallgut in der Glühzone annimmt, je nach der Art des Metalls oder der Metallegierung und der Abmessungen des zu behandelnden Gutes mit Hilfe einer Regelung der Durchgangsgeschwindigkeit des Metallgutes durch den Kanal in an sich bekannter Weise eingestellt werden. Beispielsweise kann man bei einer Ofenlänge von nur etwa 2m ein reines Kupferrohr vom Durchmesser 18/20 mm bei einer Temperatur des Ofens von etwa 9000 C mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m pro Minute durch die Glühzone führen, wobei
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die Glühtemperatur des Gutes nur etwa 6500 beträgt.
Will man bei einer geringeren Temperatur glühen, so wird man die Transportgeschwindigkeit entsprechend erhöhen, im umgekehrten Fall die Transportgeschwindigkeit verringern, so dass das Gut eine höhere Temperatur bis zu einer Höchsttemperatur, die nur wenig geringer als die Ofentemperatur ist, annimmt. Will man die Geschwindigkeit des Glühens noch weiter erhöhen, so wird die Glühzone des Ofens entsprechend verlängert.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, Metallkörper jeder beliebigen Längenausdehnung, beispielsweise auch von 20 m und darüber, kontinuierlich dem Glühverfahren unter Blankerhaltung der Oberflächen zu unterwerfen, ohne dass es notwendig wäre, die aufeinanderfolgenden Einzelstücke zu verbinden und die Eintrittsöffnung abzudichten. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, dass auch neben-
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aus einem Ofen, dessen Wandungen von einem Rohr, das aus an sich bekannten hitzebeständigen Materialien, insbesondere hitzebeständigem Stahl, besteht, durchsetzt ist. Mit diesem Rohr, welches die eigentliche Glühzone umfasst, können einseitig oder beiderseitig weitere Rohre fest oder lösbar verbunden sein.
Da die Ansatzrohre nicht der unmittelbaren Wirkung der Ofenhitze ausgesetzt sind, können sie auch aus andern Werkstoffen als hitzebeständigem Material hergestellt sein. Der Kanal kann aber auch durch ein einziges Rohr gebildet sein. Der Kanal weist zweckmässig einen kreisförmigen
Querschnitt auf ; es ist jedoch auch möglich, andere Querschnittsausbildungen zu wählen.
Als Feuerung, welche den Kanal von aussen beheizt, wird man zweckmässig eine Gas-oder Rohölfeuerung wählen. Doch kann der Ofen auch mit festen Brennstoffen, wie Kohlen, Koks usw., geheizt werden.
Nachdem der Ofen auf die erforderliche Temperatur unter Berücksichtigung des Temperatur- unterschiedes im Ofen und in der Glühzone im Kanal gebracht ist, wodurch die entsprechende Veri ringerung der Dichte der Atmosphäre erreicht wird, wird das dem Glühvorgang zu unterwerfende
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Glühzone zu durchwandern und am andern Ende des Kanals kontinuierlich auszutreten. Zweckmässig wird das geglühte Gut unmittelbar bei Verlassen des Kanals in ein Kühlbad geführt, das beispielsweise aus Wasser oder Öl bestehen kann. Es empfiehlt sich, die Anlage derart auszugestalten, dass das Ende des Kanals knapp unter die Oberfläche des Kühlbades reicht, so dass das ausgeglühte Gut unmittelbar in das Kühlbad gelangt.
In diesem Fall wird bei der Verwendung von Wasser zur Kühlung durch Zersetzung des am heissen Metall verdampften Wassers Wasserstoff gebildet, der auf etwa vorhandene Oxyde reduzierend wirkt. Die Kühlung kann aber auch in irgendeiner andern bekannten Weise erfolgen, beispielsweise indem das verlängerte Austrittsende des Kanals über eine geeignete Länge mit einer Kühljacke umgeben ist, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
In der Zeichnung sind zwei Ausbildungen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher der Glüh-
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horizontal verläuft. 1 ist der Ofen, welcher in an sich bekannter Art beheizt wird. Die Ofenwandungen sind von dem Rohr 2 aus hitzebeständigem Stahl durchsetzt, welches die Glühzone bildet. Dieses Rohr ist durch die Rohre 3 und 4 seitlich verlängert. Die Transportvonichtung 5 gestattet die kontinuierliche Einführung des Glühgutes 6. Die Abstützung des Kanals erfolgt durch die Stützen der
Ständer 7.
Der aus den Rohren 3, 2 und 4 gebildete Kanal mündet nach Fig. 1 in ein Kühlbad 8 unterhalb des Niveaus der Kühlflüssigkeit. Nach der Ausführungsform gemäss der Fig. 2 ist das Ende des Rohres 4 mit einer Kühljacke 9 umkleidet. Die Kühlflüssigkeit wird durch den Zulauf 10 zu-und durch denAblauf 11 abgeführt.
Zum ununterbrochenen Blankglühen ist schon früher ein elektrischer Blankglühofen in Vorschlag gebracht worden, bei welchem der Glühraum und die an beiden Enden vorgesehenen Vorwärmund Abkühlungsräume von einem Metallrohr gebildet werden, das von Schutzgas in der Weise durchströmt wird, dass dieses aus dem die Heizwicklung einschliessenden Raum zunächst dem, beispielsweise mit einem Sandversehluss, abgeschlossenen Abkühlungsraum des Glühbehälters zugeführt wird und durch den Glühraum und den offenen Vorwärmeraum abzieht. Das Blankglühen von Glühgut in solchen elektrischen Öfen setzt eine Durchspülung des Glühraumes mit Schutzgas voraus.
Hingegen kann gemäss dem vorliegenden Verfahren, bei welchem die Glühbehandlung in einem von Feuerungsgasen umspülten Kanal von in bestimmter Weise abgepassten Abmessungen durchgeführt wird, eine Mitverwendung von Schutzgas entfallen.
Schliesslich hat man, um beim Glühen von Bändern oder Drähten den Zug, der auf das Band oder den Draht beim Hindurchführen durch den Ofen ausgeübt wird, möglichst zu verringern, den Herd des Ofens derart geneigt angeordnet, dass die auf dem Boden liegenden Bänder oder Drähte im wesentlichen durch ihr eigenes Schwergewicht fortbewegt werden. Für diese Arbeitsweise ist ein geneigter Ofen vorgeschlagen worden, dessen Muffel auf der ganzen Länge von Heizgasen umspült ist, so dass die Bänder und Drähte mit der hohen Glühtemperatur unmittelbar an die Luft gelangen. Wenn
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die Eintritts-und Austrittsöffnungen der Muffel bei einem solchen Ofen freigelassen werden, so kann zwar eine Wärmebehandlung zur Entfernung der Ziehhärte, nicht aber ein Blankglühen durchgeführt werden.
Wird jedoch die Muffel eines solchen Ofens mit einem inerten Gas gefüllt, zu welchem Zwecke rohrförmige Ansätze an den Enden vorgesehen sein können, die unter Wasser tauchen, so wird in üblicher Weise der Glühvorgang zur Vermeidung der Oxydation des Glühgutes in einer inerten durch
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