CH297918A - Process for tempering metal parts and system for carrying out this process. - Google Patents

Process for tempering metal parts and system for carrying out this process.

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CH297918A
CH297918A CH297918DA CH297918A CH 297918 A CH297918 A CH 297918A CH 297918D A CH297918D A CH 297918DA CH 297918 A CH297918 A CH 297918A
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CH
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coil
induction heating
heating coil
liquid bath
tempering
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German (de)
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Elcalor Ag Fabrik Fue Apparate
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Elcalor Ag
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/60Continuous furnaces for strip or wire with induction heating
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Description

       

      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.


    

Claims (1)

1'ATENTANSPRI-CIIE I. Verfahren zum Vergüten von la.nu- @gestreckten, biegsamen Metallteilen mittels lioelifrequenter Induktionsheizung und nach- rol-endein Abschrecken durch flüssiges Kühl- niit.tel, dadurch -ekennzeichnet, 1'ATENTANSPRI-CIIE I. Process for the quenching and tempering of la.nu- @stretched, flexible metal parts by means of lioelifrequenter induction heating and subsequent quenching by liquid cooling niit.tel, characterized by dass der zu vergütende Metallteil innerhalb eines auf vor- bestimmter Absehreektemperatur gehaltenen Flüssigkeitsbades durch den Wirkbereich einer von einem HF-Generator aus mit Hilfe von hochfrequentem Wechselstrom gespeisten In- ditltiioii"heizspule gezogen. wird. that the metal part to be tempered is drawn through the effective area of an indication heating coil fed by an HF generator with the aid of high-frequency alternating current within a liquid bath kept at a predetermined safe ect temperature. II. Anlage zur Durchführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Flüssigkeitsbad mit Mitteln, um des- ; gen Temperatur auf einem v orbestimmteri Wert zu halten und einer im Flüssigkeitsbad angeordneten, mit einem IIF-Speisegenerator verbundenen Induktionsheizspule sowie durch Mittel zur I>nrehziehung des langgestreck- ; ten, biegsamen Metallteils durch den Wirk bereich der genannten Induktionsheizspule. UNTERANSPRÜCHE 1. II. Plant for carrying out the method according to claim I, characterized by a liquid bath with means to des-; To keep the temperature at a predetermined value and an induction heating coil arranged in the liquid bath, connected to an IIF feed generator and means for tightening the elongated; th, flexible metal part through the active area of said induction heating coil. SUBCLAIMS 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, d.ass eine vorbestimmte Temperaturerhöhung des Metallteils inner halb der Induktionsheizspule durch Einstel lung der Stromstärke des die Induktionsheiz- spule durchfliessenden HF-Stromes erfolgt. ?. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die bewegten Me tallteile nach erfolgter Härtung durch den Wirkbereich einer zweiten Induktionsspule geführt werden, wobei sie auf eine vorbe stimmte Anlasstemperatur erwärmt werden. 3. Method according to patent claim I, characterized in that a predetermined temperature increase of the metal part within the induction heating coil takes place by adjusting the current strength of the HF current flowing through the induction heating coil. ?. Method according to patent claim I, characterized in that the moving metal parts are passed through the active area of a second induction coil after hardening, wherein they are heated to a predetermined tempering temperature. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das unvergütete Material von mindestens einer Umlenkrolle durch das Flüssigkeitsbad geführt und nach erfolgter Vergütung auf eine Speichertrommel gewickelt wird. Anlage nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch ein Anzeigeinstrument für den die Induktionsheizspule durchfliessenden 1=IF-Strom und Mittel zur Einstellung dieses Stromwertes und der Generatorfrequenz auf je einen vorbestimmten Wert. 5. Method according to patent claim I, characterized in that the non-tempered material is guided through the liquid bath by at least one deflection roller and, after the tempering has taken place, is wound onto a storage drum. System according to claim II, characterized by a display instrument for the 1 = IF current flowing through the induction heating coil and means for setting this current value and the generator frequency to a predetermined value each. 5. Anlage nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass mit dem Flüssig keitsbad ein Kühler für die Kühlflüssigkeit verbunden ist. 6. Anlage nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass innerhalb des Flüssigkeitsbades noch eine zum Anlassen des gehärteten. Materials dienende, ebenfalls HF- gespeiste Induktionsheizspule angeordnet ist, durch deren Wirkbereich das zu vergütende Material nach Durchlaufen der Härtespule gezogen wird. 7. Anlage nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Härtespule und die Anlassspule einander seriegeschaltet sind. B. System according to dependent claim 4, characterized in that a cooler for the cooling liquid is connected to the liquid bath. 6. Plant according to dependent claim 5, characterized in that within the liquid bath another for tempering the hardened. Material-serving, also HF-fed induction heating coil is arranged, through whose active area the material to be tempered is drawn after passing through the hardening coil. 7. System according to dependent claim 6, characterized in that the hardening coil and the starting coil are connected in series with one another. B. Anlage nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeiehnet, dass die Härtespule und die Anlassspule einander parallel geschaltet sind. 9. Anlage nach -Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlassspule von einem besonderen Generator aus gespeist wird. System according to dependent claim 6, characterized in that the hardening coil and the starting coil are connected in parallel to one another. 9. System according to sub-claim 6, characterized in that the starting coil is fed from a special generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1234249B (en) * 1960-07-06 1967-02-16 British Iron Steel Research Method and device for the continuous heat treatment of an elongated, flexible metal part, in particular of steel strips

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1234249B (en) * 1960-07-06 1967-02-16 British Iron Steel Research Method and device for the continuous heat treatment of an elongated, flexible metal part, in particular of steel strips

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