Verfahren zum Vergüten von Metallteilen und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vergüten von langge- streckten, biegsamen Metallteilen, beispiels weise Stahlbändern oder -drähten, wobei das bekannte Verfahren der induktiven Heizung durch Hoelifrequenzstrom und ein nachfolgen des Abschrecken mit Hilfe von meistens flüs sigen Kühlmitteln verwendet wird.
Es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung der bisherigen Verfahren ein relativ grosser Teil des behan delten Materials fehlerhaft wird und deshalb als Aussehuss weggeworfen werden muss. Das ergibt sieh vor allem deshalb, weil das be handelte Material von der Induktionsspule aus, wo es auf die vorgeschriebene Temperatur erwärmt wird, einen gewissen Weg bis zu der Stelle zurücklegen muss, wo es abgeschreckt wird.
Weil bei verhältnismässig dünnen band förmigen und drahtförmigen Metallteilen die Wärmeableitung infolge der relativ grossen Oberfläche sehr stark ist, konnte kaum ver mieden werden, da.ss gewisse Teile des behan delten Materials nicht mit der vorgeschrie benen Temperatur in. den Wirkbereich des flüssigen Abschreekinittels gebracht wurden. ;.ltisserdem bewirkt eine Erwärmung des Ma terials in Luft eine unerwünschte Oxydation der Oberfläche, unter Umständen ja sogar eine teilweise oder vollständige Verzunderung des Materials.
Es wurden deshalb spezielle Appa raturen geschaffen, die eine Sehutzgasatmo- sphäre im Wirkbereich der Induktionsspulen schaffen. Meistens werden hinzu sogenannte Tunnelöfen verwendet, die eine Länge von etwa einem Meter haben und üblicherweise Strahlungsheizmittel enthalten, welche dem durchgezogenen Band die erforderliche Tem peratur erteilen und durch welche Schutzgas geblasen wird. Diese Tunnelöfen können zwar so ausgebildet werden, dass das Material am Ausgang derselben eine vorbestimmte Tem peratur aufweist und dann direkt in das Ab schreckbad eingeführt werden kann.
Es ist aber praktisch unmöglich, zu kontrollieren, welche Temperatur das zu vergütende Band während des Transportes durch den Tunnelofen an nimmt und welchen besonderen Bedingungen das Band auf diesem Durchgangsweg jeweils ausgesetzt ist. So können sich Verbiegungen des Bandes, Veränderungen der Schutzgas stromgeschwindigkeit und ungleiche Strah lungsbedingungen ergeben, wobei alle diese Veränderungen sich schädlich auf die Qualität des Erzeugnisses auswirken. Gerade solche kleine Veränderungen bewirken oft die Not wendigkeit, ganze Teile der Produktion als Ausschuss wegzuwerfen. Ausserdem sind diese Anlagen verhältnismässig teuer in' der Her stellung und auch sonst im Betrieb oft unzu- verlässig.
Nach der vorliegenden Erfindung ist vor gesehen, dass der zu vergütende Metallteil innerhalb eines auf vorbestimmter Absehreck- temperatur gehaltenen Flüssigkeitsbades durch den Wirkbereich einer durch einen HF- Generator mit hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktionsheizspule bewegt wird.
Weil auf diese Weise erreicht wird, dass inner- halb des Wirkbereiehes der Induktionsheiz- spule das Material auf die erforderliche Tem peratur erhitzt wird und gleichzeitig sieh in dem auf der Abschreektemperatur gehaltenen Flüssigkeitsbad sieh befindet, so wird das er hitzte Material beim Austreten aus dein "ir- kungsbereieh der Spule sofort abgeschreckt, und es kann deshalb mit Sieherheit erreielit werden, dass die vorbestimmten Vergütungs bedingungen genau eingehalten werden.
Ausserdem ist jeder Zutritt von Luft zum er hitzten Material dusgesehlossen, und es tritt keinerlei sichtbare Veränderung der Material oberfläche auf. Weil beim erfinditngsgeniäl3en Verfahren es nicht gut möglich sein wird, die Temperatur, auf welehe das zu behandelnde Material in der Induktionsheizspule erhitzt wird, durch Pvrometer oder dergleiehen opti sche Geräte festzustellen, ist es vorteilhaft, als Kriterium für die erreichte Temperatur den Stromwert,
des dureh die Spule fliessenden HF-Stromes durch ein Instrument anzuzeigen. Auf Grund von empirischen Messungen kann nämlieh, unter Voraussetzung einer vorbe stimmten Flüssigkeit, einer vorbestimmten Temperatur derselben, einer vorbestimmten Generatorfrequenz,
einer vorbestimmten Quer schnittsform des zit vergütenden Metallteils und einer vorbestimmten Durchzugsgeschwin- digkeit des Hetalles eine eindeutige und repro- duzierbare Relation zwisehen der erreiehten Temperatur und dem Wert des hochfrequen- ten Speisestromes ermittelt werden, so dass es auf diese Weise möglich ist,
in Tabellenform für bestimmte Bedingungen den notwendigen Anzeigewert des Strommessinstrumentes ztx bestimmen.
Eine ebenfalls Gegenstand der vorliegen den Erfindung bildende Anlage zur Dureh- führung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Flüssigkeitsbad mit Mitteln, um dessen Temperatur auf einem vorbestimmten Wert zu halten und eine im Flüssigkeitsbad angeordnete und mit.
einem HF-Speisegenerator verbundene Induktions- heizspule sowie durch Mittel zum Durehziehen des langgesireckten, biegsamen Metallteils dureh den Wirkbereich der genannten In- duktionsheizspule. #,
orzitg"sweise sind ein An zeigeinstrument für den die Spule dureliflie- ssenden IIF-Sirom und -Mittel zur Einstellun < # dieses Stromwertes und der 1.enera orfreduenz auf einen vorbestimmten \V ert c-or-eselien. Zweekmii13i#,)-erweise ist mit dem I'lüssig11:eits- bad ein.
Kühler für die Kiihlfliissi-keit ver bunden. Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn innerhalb des Flüssigkeitsbades noeh eine zum Anlassen des _,@ehä rteten Materials dienende, ebenfalls IIF-g-(,speiste Induktions spule angeordnet ist,
dureh deren ZV irlzbereieli das zu verg@iitende Material naeli Durehlaufen der Härtespule geführt wird, wobei die Anlass spule der Härtespule Serie- oder parallel Ie- schaltet sein kann oder aueb von einem beson deren Generator aus gespeist werden kann.
Die beiliegende Zeicbnun- zeigt. in selieina- tischer Dax:stellungs- <B>.</B> %eise ein @usführung:sbei- .spiel einer zur Durchführung des erfindungs- geniässen Verfahrens dienliehen V er;ütunus- anlage.
Ein Trog 1 enthält ein Flüssigkeitsbad ?, beispielsweise öl, und ist mit einem Kühler :3 verbunden, welchem über die Leitung 1 das erwärmte öl zugeführt wird, während das im Kühler abgekühlte öl über die Leitung 5 in den Trog zurüekgeleitet wird. Ein Ther mometer 6 möge zur 1'berwaehung der Bad temperatur dienen, wobei selbstverständlieh atieh noch hier nieht dargestellte Rührmittel vorgesehen sein können.
Eine HF-Induktions- heizspule 7 (Härtespule), deren Zuleitungen isoliert dureh die Trogwände geführt sind, befindet sieh im Innern des Flüssigkeitsbades. Sie wird von einen, Iloelifrequenzf#,enerator 8 über die Leitungen 9 und 1.0 gespiesen, welehe Doppelleitunggen naeli bekannten Regeln. der Hoehfreqttenzteehnik zweckniässigerweise so ausgebildet.
ist, dass sie als verhistlose Über- tra@-ungsleitung, arbeitet. Schematisch ist hier ein Anzeigeinstrument 1.1 für den die Spule speisenden Strom angedeutet, das dureh den Übertrager 1? lose an die Leitung 9 ange koppelt \ist.
Der Hoebfrequenzgenerator ist mit Mitteln zur Veränderung der Frequenz und des erzeugten Stromwertes versehen, so dass es möglieh ist, den Speisesti oin, der dureh das Instrument 11 angezeigt wird, auf einen vor- hc"@timmten Wert einzustellen.
Eine weitere lnduktionsheizspule 13 (Anlassspule) ist über eine verlustlose I'bertragungsleitung 14, 15 iii derselben Weise mit einem weiteren in Fre- (luenz- und Stromwert veränderbaren HF- Generator 16 verbunden und befindet sich elienf:alls innerhalb des Plüssigizeitsbades ?.
_lncb hier ist ein Anmigeinstruinent 17 mit Hilfe der Ankopplungsspule 18 so an die Lei- l ring, l:> angekoppelt, dass es den in der Spule 1a fliel.@enden '-#,ti,-oin anzeigt.
Auf einer Vor- i-atstronin)el 19 ist das unvergütete Material, beispielsweise ein Stahlband oder ein Stahl draht '0, aufgewickelt und wird über Um- l(#iii#i-ollen .'.11" auf eine angetriebene Auf- wiekeltrommel '213 geführt,
wobei es zuerst dhnieli den Wirkbereich der Härtespule 7 und iaaebher durch den Wirkbereich der Anlass- spule 13) gezogen wird.
Für ein bestimmtes Material 'von bestimmter Querselinittsform, eine bestimmte Abschreekflüssigkeit und eine bestinmite Temperatur derselben sowie eine vorbestimmte Frequenz der erzeugten Ströme können auf eanpirisehem Wege genaue Rela tionen zwischen den an den Instrumenten 11 und 1 7 abgelesenen Stromwerten und der in den Spulen 7 bzw.
13 erzeugten Materialtem peraturen für bestimmte Durehzugsgesehwin- di < gl@eiten des Materials ermittelt werden, so da1, nach Feststellung dieser Beziehungen mit eindeutiger Sicherheit die für eine einwand freie Vergütung des Materials erforderlichen Betriebsbedingungen eingestellt werden kön- n en.
Process for tempering metal parts and system for carrying out this process. The present invention relates to a method for quenching and tempering elongated, flexible metal parts, for example steel strips or wires, the known method of inductive heating by hoelifrequency current and a subsequent quenching with the aid of mostly liquid coolants being used.
It has been shown that when the previous methods are used, a relatively large part of the treated material becomes faulty and therefore has to be thrown away as scrap. This results mainly because the material being treated has to travel a certain distance from the induction coil, where it is heated to the prescribed temperature, to the point where it is quenched.
Because the heat dissipation is very strong in relatively thin band-shaped and wire-shaped metal parts due to the relatively large surface, it could hardly be avoided that certain parts of the treated material were not brought into the effective range of the liquid sealing agent at the prescribed temperature . In addition, if the material is heated in air, it will cause undesired oxidation of the surface, possibly even partial or complete scaling of the material.
For this reason, special equipment was created that create a protective gas atmosphere in the effective area of the induction coils. In addition, so-called tunnel ovens are usually used, which have a length of about one meter and usually contain radiant heating means, which give the required temperature to the drawn band and through which protective gas is blown. These tunnel ovens can be designed so that the material at the exit of the same has a predetermined temperature and can then be introduced directly into the quenching bath.
However, it is practically impossible to control what temperature the strip to be tempered assumes during transport through the tunnel furnace and what special conditions the strip is exposed to on this passage. This can result in bending of the belt, changes in the inert gas flow rate and unequal radiation conditions, all of these changes having a detrimental effect on the quality of the product. It is precisely such small changes that often make it necessary to discard entire parts of the production as scrap. In addition, these systems are relatively expensive to manufacture and otherwise often unreliable in operation.
According to the present invention, it is provided that the metal part to be tempered is moved within a liquid bath kept at a predetermined temperature through the active area of an induction heating coil fed by an HF generator with high-frequency alternating current.
Because in this way it is achieved that within the effective range of the induction heating coil the material is heated to the required temperature and at the same time is in the liquid bath, which is kept at the quenching temperature, so that the heated material is released when it exits your " area of the coil is immediately quenched, and it can therefore be achieved with certainty that the predetermined remuneration conditions are precisely adhered to.
In addition, any access of air to the heated material is closed and there is no visible change in the material surface. Because with the inventive method it will not be possible to determine the temperature to which the material to be treated is heated in the induction heating coil by means of a photometer or similar optical devices, it is advantageous to use the current value as a criterion for the temperature reached,
to display the HF current flowing through the coil through an instrument. On the basis of empirical measurements, given a predetermined liquid, a predetermined temperature of the same, a predetermined generator frequency,
a predetermined cross-sectional shape of the zit-remunerating metal part and a predetermined passage speed of the metal a clear and reproducible relation between the temperature reached and the value of the high-frequency feed current can be determined, so that it is possible in this way,
Determine the necessary display value of the current measuring instrument ztx in table form for certain conditions.
A system for carrying out the method according to the invention, which is also the subject of the present invention, is characterized by a liquid bath with means to keep its temperature at a predetermined value and one arranged in the liquid bath and with.
an induction heating coil connected to an HF supply generator and by means for pulling the elongated, flexible metal part through the active area of the induction heating coil mentioned. #,
Orzitg "s wise a display instrument for the IIF sirom flowing through the coil and means for setting this current value and the 1st energy reduction to a predetermined value are provided. Zweekmii13i #,) - prove is with the I'lüssig11: eits- bad a.
Connected cooler for the coolant. It can also be advantageous if an IIF-g - (, powered induction coil, which is also used to temper the hardened material, is arranged within the liquid bath.
through whose mixing area the material to be hardened is guided through the hardening coil, whereby the tempering coil of the hardening coil can be connected in series or in parallel or can also be fed by a special generator.
The accompanying drawing shows. in selective Dax: positional <B>. </B>% an @execution: example .play of a waste management system useful for carrying out the method according to the invention.
A trough 1 contains a liquid bath?, For example oil, and is connected to a cooler: 3, to which the heated oil is fed via line 1, while the oil cooled in the cooler is fed back into the trough via line 5. A thermometer 6 may serve to monitor the bath temperature, it being understood that stirring means, which have not yet been shown here, can be provided.
An HF induction heating coil 7 (hardening coil), the feed lines of which are insulated and led through the trough walls, is located inside the liquid bath. It is fed by an Iloelifrequencyf # enerator 8 via lines 9 and 1.0, which are known as double lines. of the high frequency technology appropriately trained in this way.
is that she works as a whistle-free transmission line. A display instrument 1.1 for the current feeding the coil is indicated schematically here, which is carried out by the transformer 1? is loosely coupled to the line 9 \.
The high frequency generator is provided with means for changing the frequency and the generated current value so that it is possible to set the feeder, which is displayed by the instrument 11, to a predetermined value.
Another induction heating coil 13 (starting coil) is connected in the same way via a lossless transmission line 14, 15 to a further HF generator 16, which can be changed in terms of frequency and current value, and is located within the plus-time pool.
_lncb here a registration instruction 17 is coupled with the help of the coupling coil 18 to the liner, l:>, that it indicates the "ends" - #, ti, -oin in the coil 1a.
The non-tempered material, for example a steel strip or a steel wire '0, is wound on a pre-attronin) el 19 and is rolled onto a driven reeling drum over uml (# iii # i-ollen.'. 11 " '213 led,
where it is first drawn through the active area of the hardening coil 7 and more generally through the active area of the starting coil 13).
For a certain material with a certain cross-line shape, a certain sealing liquid and a certain temperature of the same, as well as a predetermined frequency of the generated currents, precise relationships between the current values read on the instruments 11 and 17 and the values in the coils 7 or
13 generated material temperatures can be determined for certain draft speeds of the material, so that, once these relationships have been established, the operating conditions required for perfect remuneration of the material can be set with unambiguous certainty.