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Verfahren und Vorrichtung zum Entzundern von Eisenknüppeln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzundern von Eisenknüppeln durch Aufbringen eines trockenen Flussmittels auf die erhitzten Knüppel, auf deren Oberfläche das Flussmittel einen glasartigen Überzug bildet, der vor Oxydation schützt, den Zunder auflockert und samt diesem leicht vom Knüppel entfernbar ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das Vorliegen von Zunder während des Warmverarbeitens eines Eisenknüppels ist immer unzweckmässig, und bei einigen Bearbeitungsformen ist das Nichtvorliegen von Zunder für das Ausbilden eines zufriedenstellenden Fertigproduktes oder Halbfabrikates, wie z. B. beim Strangpressen von Stählen oder Legierungsstählen, wesentlich.
Zwecks Verringerung der Ausbildung von Zunder während des Erhitzens kann der Erhitzungsvorgang unter einer gesteuerten Atmosphäre durchgeführt werden, um so die Ausbildung von Oxyden zu vermeiden, und der Knüppel kann einen schützenden Überzug erhalten, bevor derselbe dem Erhitzungsvorgang unterworfen wird, oder es kann eine Kombination beider Arbeitsgänge angewendet werden. Als Deckmaterial wurde z. B. Borax vorgeschlagen, um während der Erwärmung eines Metallelementes dessen Oberfläche zu behandeln. Wenn überhaupt Zunder auf dem Knüppel ausgebildet wird, ist es zweckmässig, den heissen Knüppel vor dem mechanischen Verarbeiten zu entzundern.
Erfindungsgemäss wird ein Knüppel auf eine unterhalb einer für die spätere Verarbeitung erforderliche Temperatur, etwa in der Grössenordnung von 1040 C, erhitzt, dann der Knüppel mit einer Schicht des trockenen Flussmittels, das vorzugsweise im wesentlichen aus Glas und Salz besteht, überzogen und der überzogene Knüppel auf die Verarbeitungstemperatur erhitzt, worauf der heisse überzogene Knüppel durch Entfernen von Flussmittel und Zunder blank gemacht wird.
Im besonderen schlägt die Erfindung die Verwendung von Glas und, als Salz, Bariumchlorid vor.
Glas verbindet sich mit dem Bariumchlorid bei einer bestimmten Temperatur zu einem halbflüssigen Belag auf einem in gewissen Grenzen erwärmten Knüppel und schützt diesen während der darauffolgenden Erwärmung auf die Arbeitstemperatur. Der Belag aus Glas und Bariumchlorid schützt indes nicht allein den Knüppel, sondern durchdringt auch die sich auf dem Knüppel bildende Schlacke, so dass später sowohl der Belag als auch die Schlacke etwa durch einen Wasserstrahl entfernt werden können. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung eines Wasserstrahles angewiesen, wenngleich gefunden wurde, dass gerade bei der Anwendung von Glas und Salz als Belagmaterial ein Wasserstrahl die beste Wirkung gibt.
Das Erhitzen auf die Verarbeitungstemperatur, z. B. 1260 C, wird vorzugsweise in einem Induktionsofen durchgeführt. Das Induktionserhitzen sollte kurzzeitig durchgeführt werden, etwa 5 bis 15 min. Wird die Induktionsheizung nämlich über einen längeren Zeitraum, etwa 1 bis 2 h, ausgedehnt, so wird jeder Abschnitt des Knüppels, der nicht durch einen Glas-Salzbelag geschützt ist, oxydiert. Weiters kann bei solchen Zeiträumen ein Rinnen der Glas-Salzschmelze eintreten, so dass Oberflächenabschnitte des Knüppels davon entblösst werden. Induktionsöfen haben den Vorteil, dass die Erwärmung des Knüppels rasch und gleichmässig erfolgt.
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Unmittelbar im Anschluss an das Induktionserhitzen wird der heisse Knüppel z. B. durch Hochdruck-Wasserstrahlen entzundert und für das Ausbilden des Endproduktes oder Halbfabrikates den Strangpressvorgängen zugeführt.
Wenn das geeignete Flussmittel angewendet wird, führt das erfindungsgemässe Verfahren zu einem Knüppel, der vollständig entzundert die Entzunderungsvorrichtung verlässt.
Die Flussmittelmasse kann sowohl bezüglich der in Anwendung kommenden Materialien als auch der Anteile derselben unterschiedlich sein. Ein bevorzugtes Flussmittel wird aus einem Gemisch hergestellt, das sich aus einem Teil eines Salzes, wie Bariumchlorid (BaC1,) und drei Teilen pulverisiertem trockenem Glas zusammensetzt.
Es kann Fensterglas oder ein schmierendes Glas angewendet werden, wie es auf dem Gebiet des Strangpressens als 3KB-Glas bekannt ist. Ein typisches 3KB-Glas kann 47% SiOz, 28, 3% Bz O3, 12, 1% CaO, 0, 2% MgO, 3, 8% Al 2 O 3, 8, 4% Na 2 0 und 0, 1% CuO enthalten. Ein typisches Fensterglas kann 71%
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2,BaClz können auch andere Salze, wie Natrium- oder Kaliumchlorid angewendet werden, und die Anteile an Salz : Glas können von einem bevorzugten 1 : 3 Verhältnis bis auf gleiche Anteile 1 : 1 und selbst zwei Teile Glas pro ein Teil Salz abgeändert werden.
Anteile ausserhalb der angegebenen Bereiche sind jedoch nicht so wirksam und werden entweder nicht zu einem nicht vollständigen Entzundern eines Knüppels führen oder können einen mehrfachen Durchsatz des Knüppels durch die Entzunderungsvorrichtung unter Erreichen der gewünschten Sauberkeit des Knüppels erforderlich machen.
Bei Anwendung des Flussmittels in trockener Pulverform ist es notwendig, den Knüppel auf eine erhebliche Temperatur zu erhitzen, so dass beim Rollen des Knüppels über ein Flussmittelbett eine ausreichende Flussmittelmenge unter Ausbildung eines überzuges an demselben anhaftet. Beim weiteren Erhitzen des Knüppels wird das Flussmittelgemisch fliessfähig und benetzt die Oberfläche des Knüppels.
Das Flussmittel neigt nicht nur dazu, eine weitere Oxydation der Knüppeloberfläche durch Abdecken derselben zu verhindern, sondern löst ebenfalls das Oxyd auf. Wenn das fliessfähige Flussmittel der Entzunderungswirkung von Hochdruck-Wasserstrahlen unterworfen wird, wird der Flussmittelüberzug einschliesslich der gelösten Oxyde von der Oberfläche des Knüppels entfernt. Es wurde beobachtet, dass das beschriebene Flussmittel nicht nur den Zunder entfernt, sondern dass auch die Oberfläche des entzunderten Knüppels ungewöhnlich sauber wird.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert, die diagrammförmig den Laufweg eines Knüppels durch eine Erhitzungs- und Entzunderungsvorrichtung im Grundriss zeigt, die in erfindungsgemässer Weise angeordnet ist.
Wie in der Zeichnung dargestellt, werden gesäuberte und geätzte Knüppel-10-von einem Vorrat aus (nicht gezeigt) einem Drehofen --11-- zugeführt, wo dieselben auf eine Temperatur in der Grössenanordnung von 1040 C erhitzt werden. Bei der hier wiedergegebenen Ausführungsform weist der Drehofen herkömmliche Bauart auf und wird durch Verbrennen eines Brennstoffes erhitzt. Beim Brennstoff kann es sich um eine beliebige geeignete und wirtschaftliche Art, wie öl oder Gas handeln, und man arbeitet gewöhnlich unter geringfügig reduzierenden Bedingungen, um so die Oxydation der Knüppeloberfläche während des Erhitzens zu vermeiden oder hintanzuhalten. Gewöhnlich wird der Knüppel im Ofen 1, 5 bis 2 Stunden lang gehalten und im Anschluss hieran aus dem Ofen entfernt.
Bei oder benachbart zu der Abgabetemperatur aus dem Ofen von etwa 1040 C wird der Knüppel --10-- mit Flussmittel für das sich anschliessende Entzundern überzogen.
Der Knüppelüberzug kann vermittels jeder geeigneten Ausrüstung ausgebildet werden. In der gezeigten Weise wird der Knüppel über ein Bett--12--pulverisierten Flussmittels gerollt und nimmt hiebei einen Flussmittelüberzug auf. Der überzogene Knüppel wird sodann durch einen Induktionsofen --13-- unter Erhitzen des Knüppels auf eine Arbeitstemperatur in der Grössenordnung von 12600C gedrückt. Das Induktionserhitzen des Knüppels ist in 5 bis 15 min. abgeschlossen. Nach dem Entfernen aus dem Ofen--13--wird der Knüppel sodann durch einen Wassersprühring--14--nir das Entzundern geführt.
Der entzunderte Knüppel kann sodann direkt Walzen oder Pressen oder andern Verarbeitungseinheiten (nicht gezeigt) für das Warmverarbeiten zugeführt werden.
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auch andere Arten an Entzunderungsvorrichtungen, wie mit umlaufenden Drahtbürsten od. dgl. arbeitende Vorrichtungen angewendet werden können. Es wurde'jedoch gefunden, dass das mit Wasserstrahlen arbeitende Entzundern vollständig zufriedenstellend ist, wenn dasselbe zusammen mit dem erfindungsgemässen Flussmittel und erfindungsgemässer Arbeitsweise angewendet wird.
Bei einem Arbeiten mit einem Sprühstrahlring mit einem Innendurchmesser von 25, 4 cm und Arbeiten unter einem
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Wasserdruck von 130 kg/cm2, sowie einer Wassermenge von 615 11min. erhält man ausgezeichnete Ergebnisse beim Hindurchführen von Knüppeln mit einem Durchmesser von 19 cm durch einen Strahlring mit einer Geschwindigkeit von 18, 3 m/min. Unter den beschriebenen Bedingungen beläuft sich die Entzunderungstemperatur für die Knüppel auf etwa 1250 C, wobei der Kühleffekt der Wasserstrahlen praktisch zu vernachlässigen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Entzundern von Eisenknüppeln durch Aufbringen eines trockenen Flussmittels auf die erhitzten Knüppel, auf deren Oberfläche das Flussmittel einen glasartigen überzug bildet, der vor Oxydation schützt, den Zunder auflockert und samt diesem leicht vom Knüppel entfernbar ist,
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Verarbeitung erforderliche Temperatur, etwa in der Grössenanordnung von 1040 C, erhitzt, dann der Knüppel mit einer Schicht des trockenen Flussmittels, das vorzugsweise im wesentlichen aus Glas und Salz besteht, überzogen und der überzogene Knüppel auf die Verarbeitungstemperatur erhitzt wird, worauf der heisse überzogene Knüppel durch Entfernen von Flussmittel und Zunder blank gemacht wird.
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Method and device for descaling iron billets
The invention relates to a method for descaling iron billets by applying a dry flux to the heated billet, on the surface of which the flux forms a vitreous coating which protects against oxidation, loosens the scale and can be easily removed from the billet along with it. The invention also relates to an apparatus for carrying out this method.
The presence of scale during hot working of an iron billet is always inexpedient, and in some forms of processing, the absence of scale is essential for the formation of a satisfactory finished or semi-finished product, e.g. B. in the extrusion of steels or alloy steels, essential.
In order to reduce the formation of scale during heating, the heating process can be carried out under a controlled atmosphere so as to avoid the formation of oxides, and the billet can be given a protective coating before it is subjected to the heating process, or a combination of both Operations are applied. As a cover material, for. B. Borax proposed to treat the surface of a metal element while it is being heated. If scale is formed on the billet at all, it is advisable to descaling the hot billet before mechanical processing.
According to the invention, a billet is heated to a temperature below a temperature required for subsequent processing, approximately in the order of magnitude of 1040 C, then the billet is coated with a layer of the dry flux, which preferably consists essentially of glass and salt, and the coated billet heated to the processing temperature, whereupon the hot coated billet is made bright by removing flux and scale.
In particular, the invention proposes the use of glass and, as salt, barium chloride.
Glass combines with the barium chloride at a certain temperature to form a semi-liquid coating on a billet that is heated within certain limits and protects it during the subsequent heating to the working temperature. The coating made of glass and barium chloride not only protects the billet, but also penetrates the slag that forms on the billet, so that later both the coating and the slag can be removed using a water jet, for example. However, the invention does not rely on the use of a water jet, although it has been found that a water jet gives the best effect when glass and salt are used as covering material.
The heating to the processing temperature, e.g. B. 1260 C, is preferably carried out in an induction furnace. Induction heating should be carried out for a short time, about 5 to 15 minutes. If the induction heating is extended over a longer period of time, about 1 to 2 hours, every section of the billet that is not protected by a glass salt coating is oxidized. Furthermore, during such periods of time, the glass / salt melt can run down, so that surface sections of the billet are exposed. Induction furnaces have the advantage that the billets are heated quickly and evenly.
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Immediately after the induction heating, the hot billet is z. B. descaled by high pressure water jets and fed to the extrusion processes for the formation of the end product or semi-finished product.
If the suitable flux is used, the method according to the invention leads to a billet which leaves the descaling device completely descaled.
The flux mass can differ both in terms of the materials used and the proportions thereof. A preferred flux is made from a mixture composed of one part of a salt such as barium chloride (BaC1,) and three parts of powdered dry glass.
Window glass or a lubricating glass, known in the extrusion field as 3KB glass, can be used. A typical 3KB glass can contain 47% SiOz, 28.3% Bz O3, 12.1% CaO, 0.2% MgO, 3.8% Al 2 O 3, 8, 4% Na 2 0 and 0.1% Contains CuO. A typical window glass can achieve 71%
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2, BaClz, other salts such as sodium or potassium chloride can be used, and the proportions of salt: glass can be varied from a preferred 1: 3 ratio to equal proportions 1: 1 and even two parts glass per one part salt.
However, proportions outside the specified ranges are not as effective and either will not lead to incomplete descaling of a billet or may require a multiple throughput of the billet through the descaling device to achieve the desired cleanliness of the billet.
When using the flux in dry powder form, it is necessary to heat the billet to a considerable temperature so that when the billet is rolled over a bed of flux, a sufficient amount of flux adheres to the same, forming a coating. As the billet is heated further, the flux mixture becomes fluid and wets the surface of the billet.
The flux not only tends to prevent further oxidation of the billet surface by covering it, but also dissolves the oxide. When the flowable flux is subjected to the descaling action of high pressure water jets, the flux coating including the dissolved oxides is removed from the surface of the billet. It was observed that the flux described not only removes the scale, but also that the surface of the de-scaled billet becomes unusually clean.
The invention is explained in the following, for example with reference to the drawing, which shows the path of a billet through a heating and descaling device in a diagram, which is arranged in the manner according to the invention.
As shown in the drawing, cleaned and etched billets -10- are fed from a supply (not shown) to a rotary kiln --11--, where they are heated to a temperature in the order of magnitude of 1040 C. In the embodiment shown here, the rotary kiln has a conventional design and is heated by burning a fuel. The fuel can be of any suitable and economical type, such as oil or gas, and the operation is usually carried out under slightly reducing conditions so as to avoid or prevent oxidation of the billet surface during heating. Usually the billet is kept in the furnace for 1.5 to 2 hours and then removed from the furnace.
At or near the discharge temperature from the furnace of around 1040 C, the billet --10-- is coated with flux for the subsequent descaling.
The billet cover can be formed using any suitable equipment. In the manner shown, the billet is rolled over a bed of powdered flux and thereby picks up a flux coating. The coated billet is then pressed through an induction furnace --13-- while heating the billet to a working temperature of the order of 12,600C. Induction heating of the billet is in 5 to 15 minutes. completed. After removing from the furnace - 13 - the billet is then passed through a water spray ring - 14 - for descaling.
The descaled billet can then be fed directly to rolling or pressing or other processing units (not shown) for hot processing.
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Other types of descaling devices, such as rotating wire brushes or similar devices, can also be used. However, it has been found that descaling using water jets is completely satisfactory when it is used together with the flux according to the invention and the method of operation according to the invention.
When working with a spray jet ring with an inner diameter of 25.4 cm and working under one
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Water pressure of 130 kg / cm2, as well as a water volume of 615 11min. excellent results are obtained when billets with a diameter of 19 cm are passed through a jet ring at a speed of 18.3 m / min. Under the conditions described, the descaling temperature for the billets is around 1250 C, whereby the cooling effect of the water jets is practically negligible.
PATENT CLAIMS:
1. Process for descaling iron billets by applying a dry flux to the heated billet, on the surface of which the flux forms a vitreous coating that protects against oxidation, loosens the scale and can be easily removed from the billet along with it,
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Processing required temperature, approximately in the order of magnitude of 1040 C, then the billet is coated with a layer of the dry flux, which preferably consists essentially of glass and salt, and the coated billet is heated to the processing temperature, whereupon the hot coated billet made bare by removing flux and scale.
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