CH354800A - Verfahren zum Erhitzen von Stahlblöcken für das Warmverformen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zum Erhitzen von Stahlblöcken     für    das     Warmverformen          sowie    Vorrichtung zur     Durchführung    des Verfahrens    Durch die bisher übliche Erhitzung der Roh- oder  Stahlblöcke von aussen her kann kein Ausgleich  zwischen Innen- und Aussentemperatur auf betriebs  wirtschaftlich tragbare Weise erzielt werden, wenn  der     Rohblock    in Öfen üblicher Bauart, z. B. in Stoss  und Tieföfen, entweder kalt oder mit einer wesent  lich unter der jeweils in Frage kommenden     Walz-          aussentemperatur    liegenden Innentemperatur einge  setzt und dann erhitzt wird.

   Dies gilt     insbesondere     für einen Rohblock aus legiertem Stahl oder aus min  destens     0,3511/o    Kohlenstoff und mehr .enthaltendem       unlegiertem    Stahl. Im allgemeinen wird daher die  Innentemperatur eines so auf übliche Weise     ,erhitzten     Rohblockes beträchtlich tiefer liegen als seine Aussen  temperatur. Hiermit musste bisher immer gerechnet  werden, und daher ist aus Sicherheitsgründen die  Aussentemperatur eines     Rohblockes    bisher auch  stets wesentlich höher gehalten worden     als    an sich  notwendig gewesen wäre, wenn zwischen Aussen- und  Innentemperatur kein oder ein nur geringfügiger  Unterschied bestanden hatte.

   Ausserdem bewirkte  die hierdurch nötige längere Einwirkung sehr hoher  Ofentemperatur eine oft weitgehende gütemässige  Beeinträchtigung der Blockoberfläche durch     Verzun-          derungsrisschen    usw. Besonders schwerwiegend ist  aber, dass - und zwar insbesondere bei Rohblöcken  aus hochlegierten, warmfesten     Ställen    - dieser Tem  peraturunterschied am Rohblock zwischen aussen und  innen zu ausserordentlichen Schwierigkeiten bei der  ersten Verformung am Blockgerüst oder beim Schmie  den führen kann, weil bei einem derart gegebenen  grösseren Temperaturunterschied der     Stahl    die Ver  formung oft nicht aushält und die Blockoberfläche  dann     einreisst.     



  Das erfindungsgemässe Verfahren zum     Erhitzen     von Stahlblöcken für das     Warmverformen    ist nun    dadurch gekennzeichnet, dass der Block zunächst von  aussen her auf eine Aussentemperatur erhitzt wird,  welche die für die Warmverformung benötigte An  fangstemperatur bis zu     1/3    ihrer Höhe unterschreitet,  worauf die weitere Erhitzung mindestens auf die       Warmverformungstemperatur    durch unmittelbare  elektrische Widerstandserhitzung vorgenommen wird,  wobei die Kontaktenden mindestens zeitweise mit  einem Medium     beaufschlagt    werden.

   Die erfindungs  gemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfah  rens ist gekennzeichnet durch getrennte, gegenein  ander isolierte Einrichtungen zum Einspannen des  durch elektrische Widerstandserhitzung auf     Verfor-          mungstemperatur    zu bringenden Rohblockes und  durch Einrichtungen zum überführen des Stromes  auf     ihn.     



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel  einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens  nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:       Fig.    1 einen Längsschnitt durch die     Einspann-          und        Kontaktgebungseinrichtung    der Vorrichtung,       Fig.2    einen Schnitt nach der Linie     1-I    der       Fig.    1 in kleinerem Massstab und       Fig.    3 eine Gesamtseitenansicht der Vorrichtung.  Wie aus     Fig.    1 ersichtlich, ist der Block 1     axial     eingespannt zwischen den axial beweglichen Dor  nen 2 bzw. 2'.

   Konzentrisch um den Dorn 2 sind  Kontaktkörper 3 tragende     Einzelzylinder    4 angeord  net. Diese Zylinder 4 sind an das Ende des Blockes 1       andruckbar.    Auf der rechten Seite ist um den Dorn 2'  ein Kontakthalter 5 mit konzentrisch um den Dorn  angeordneten Kontaktkörpern 3' angeordnet. Mit  dem     Kontakthalter    5 steht in leitender Verbindung  eine Kontaktmuffe 6, an die sich Stromleitungs  rohre 7 anschliessen, deren     einer        Teil    parallel. zur      Blockoberfläche verläuft. Die Dornspitzen 8 bzw. 8'  der Dorne 2 bzw. 2' sind gegen Stromdurchgang  isoliert, und zwar durch die Isolierschichten 9 bzw.  9'.

   In der Nähe der Kontakte 3 bzw. 3' sind     Spritz-          wasserdüsen    10     ringförmig    angeordnet, welche die  einzelnen Kontaktstellen von aussen bespritzen kön  nen. Ausserdem sind alle Kontaktstellen von der  Rückseite besonders mit Wasser gekühlt, welches  durch die Hohlräume 11 bzw. 11' fliesst.  



  Aus     Fig.2    ist besonders ersichtlich, wie der  Block 1 mit Hilfe von     Presswasser    abgespritzt werden  kann. Zu diesem Zweck sind die Stromzuleitungs  rohre 7     reit    auf die Blockoberfläche gerichteten  Düsen versehen, welche durch die Umhüllung 12  durchgreifen. Diese Umhüllung 12 bildet zusammen  mit der unten rechts angebrachten     Klappe    13 eine  Art oben offenen Schachtes. Die Zuleitung des. Druck  wassers zu den Rohren 7 erfolgt z. B. durch die  Zuleitungen 14. Es können alle     Stromzuführungsrohre     gleichzeitig als Zuleitungen für das Druckwasser be  nutzt werden oder     ein    Teil davon.

   In den von der  Umhüllung 12     gebildeten    Raum kann zweckmässig  von unten Pressluft, gegebenenfalls mit Sauerstoff  anreicherung, oder reiner Sauerstoff zugeführt wer  den. Es ist hier ausserdem noch eine Vorrichtung 15  zum vertikalen Bewegen des Blockes vorhanden,  sowie eine     Abschiebevorrichtung    16, um den erhitz  ten Block auf den Rollgang 17 zu bringen.  



  In     Fig.    3 sind die in den vorher besprochenen  Figuren gezeigten Teile mit denselben Bezugszeichen  versehen. Es werden hier in dieser Zusammenstellung  vor allem die Antriebsmechanismen für die Dorne 2  bzw. 2' und die     Kontaktkörperführungen    4 bzw. 5, die  feststehende vertikal geteilte Kontaktmuffe 6 sowie  schematisch der     Stromfluss    vom Transformator durch  das     Erhitzungsaggregat    und den Block gezeigt. Für  den Dorn 2 ist ein Druckzylinder 18 vorgesehen. Die       Presszylinder    4, die die Kontaktkörper 3 tragen, sind  in     eine    feststehende Haltevorrichtung 19 eingebaut.

    Der Vorschub der Zylinder 4 erfolgt mit Hilfe fest  stehender Kolben 20, welche ihrerseits     ihren    Fest  punkt an der Haltevorrichtung 19 besitzen.  



  Der Dorn 2' ist auf die gleiche Weise mit Hilfe  des Druckzylinders 18' bewegbar und der Kontakt  halter 5 mit Hilfe eines ringförmigen Kolbens 21.  Das Ganze ist verschiebbar aufgehängt in einem Aus  leger 22, der in eine feste senkrechte Säule 23 über  geht. An dieser Säule 23 befinden sich auch die Fest  punkte 24 des feststehenden Kolbens 21, dem gegen  über sich das als Zylinder     ausgebildete    Ende des  Kontakthalters 5 bewegt. Die Sekundärwicklung 25  des Transformators steht einerseits in Verbindung  mit den einzelnen Kontaktzylindern 4 und ander  seits über die     Rohre    7 und die Kontaktmuffe 6 mit  dem     Kontaktkörperhalter    5.  



  Bei der Durchführung des Verfahrens ist nicht  zu befürchten, dass an der Oberfläche Verbrennungs  erscheinungen auftreten oder eine Neigung zur zu  sätzlichen Bildung von     Verzunderungsrisschen,        inter-          kristalliner    Korrosion usw. besteht. Auch ist es auf    diese Weise möglich, ohne jedwede Schädigung des  Rohblockes oder seiner     Oberfläche    eine höchste und  in kürzester Zeit wirksame     Erhitzungstemperatur     anzuwenden, wie sie z. B. auch sonst in dieser  Höhe zum Auflösen von Gefügeungleichmässigkeiten,       Karbidausscheidungen    usw. im Innern des Blockes  als nötig angesehen wird.

   Die Erhitzung kann im  übrigen an freier Luft oder im     halboffenen    Raum  oder auch im geschlossenen Raum stattfinden.     Ge-          wünschtenfalls    kann die den Block umgebende Atmo  sphäre verändert werden. Die Blockerhitzung mit  direkter Widerstandserhitzung kann mit einem güte  mässig sich günstig auswirkenden     Abzundern    der  Blockoberfläche verbunden werden. Dazu wird ent  weder freie Luft, gegebenenfalls Pressluft, benutzt  oder ein anderes oxydierendes Gas an die Block  oberfläche geführt, dessen Oxydationsvermögen auf  die gewünschte Intensität der     Verzunderung    einge  stellt werden kann, z. B. durch Sauerstoffanreiche  rung der Luft oder auch Aufblasen hochprozentigen  Sauerstoffs.  



  Weiterhin kann zu diesem Zweck ein ein- oder  mehrmaliges Abspritzen der     Blockoberfläche    mit  Druckwasser, z. B. von 100 atü, stattfinden, zweck  mässig während des     Erhitzungsvorganges    - mit oder  ohne Stromabschaltung. Die sich hierbei einstellende       Abkühlung    der Oberfläche des Rohblockes stellt  gleichzeitig auch eine Sicherung gegen die Folgen  einer zu hohen Anhebung seiner Innentemperatur  dar.

   Das benötigte Druckwasser wird vorteilhafter  weise mittels als     Druckwasserzuleitung    ausgebildeter,  mit     Spritzwass.erdüsen    entsprechend ausgestatteter  und aus Gründen der     Blindstrom-Einsparung    parallel  zum Rohblock verlegter Stromzuführungen zur Ein  wirkung gebracht, wie dies in den Zeichnungen dar  gestellt ist. Es ist auch ersichtlich, wie durch eine  Abdeckung des     Erhitzungs-    und     Abspritzraumes,     welche     zweckmässigerweise    an den Stromzuführungen  befestigt ist, ein     halboffener    Raum entsteht, in wel  chem alle diese Vorgänge abgeschirmt gegen aussen  ablaufen können.

   Auf diese Weise kann das zur  Durchführung des Gesamtverfahrens einzusetzende  Aggregat in wirtschaftlicher Weise die Anhebung der  Innentemperatur des Rohblockes bis auf oder über  die Aussentemperatur und auf den angestrebten Er  hitzungszustand für die Formänderung durch Walzen  oder Schmieden mit einer weitgehenden gütesteigern  den     Abzunderung    und einer Verbesserung der Ge  fügeauflösung durch Drucksteigerung in seinem Innern  vereinigen.  



  Bei der elektrischen Widerstandserhitzung schwe  rer Rohblöcke ist es schliesslich noch zweckmässig, dass  das Einspannen des Rohblockes und der Stromüber  gang auf ihn mittels getrennter, gegeneinander isolier  ter Vorrichtungen erfolgt, und zwar durch beiderseits  seiner Enden (z. B. Kopf und Fuss) befindliche, in  seiner Längsachse gegen ihn     verfahrbare    Spanndorn  und auf diesen konzentrisch angeordnete bzw. von  ihnen getragene, desgleichen bewegbare Kontaktkör  per.

             Verfahrungsgemäss    wird hierbei so vorgegangen,  dass der Rohblock in bisher üblicher Weise von aussen  her auf eine Aussentemperatur erhitzt wird, deren  Höhe etwa     =,'3    oder auch mehr der bisher bei der  in Frage     kommenden    Stahlmarke bzw.     -zusammen-          setzung    angewandten, für die Warmverformung be  nötigten Temperatur entspricht.

   Hierauf wird der so  erhitzte Rohblock kopf- und fussseitig auf an sich  bekannte Weise zwischen mittel- und     unmittelbar     wassergekühlten Kontaktkörpern zur Widerstands  erhitzung eingespannt, wobei unter diesen Umständen  auch eine ziemlich weitgehende Abkühlung der an  die Kontaktkörper anliegenden Blockteile ohne wei  teres in Kauf genommen werden kann. Gleichzeitig  mit dieser Erhitzung, bei welcher die Innentempera  tur so lange ansteigt, bis sie die Aussentemperatur des  Rohblockes erreicht oder überschritten hat,     zundert    die  Blockoberfläche in der vorher beschriebenen Weise ab.

    Es ist selbstverständlich klar, dass die Dauer der norma  len Erhitzung (auf bisher übliche Weise), der elektri  schen Widerstandserhitzung des Rohblockes und der       Druckwasserentzunderung    so aufeinander abge  stimmt sein müssen, dass einerseits die gewünschte  Anhebung der Innentemperatur und anderseits die  Einhaltung einer gewünschten Aussentemperatur  sichergestellt werden.  



  Der durch dieses     Erhitzungs-    und     Entzunderungs-          verfahren    erzielte technische Fortschritt ist offen  kundig und besteht nicht allein aus dem sich ergeben  den Gütefortschritt, sondern auch aus dem Umstand,  dass bei gegenüber der Aussentemperatur angehobener  Innentemperatur auf eine bisher aus Sicherheits  gründen gewählte höhere als dann nötige Walz- oder       Schmiedeanfangstemperatur    und vielfach auf eine  besondere andere Bearbeitung der Blockoberfläche  verzichtet werden kann.

   Es .entsteht auf diese Weise  ein sehr wirtschaftliches Wärm- und Verarbeitungs  verfahren, weil auch u. a. die auf bisher übliche  Weise nur auf eine     verhältnismässig    niedrige Zwi  schentemperatur unter weitgehendem Wärmeaus  gleich zwischen innen und aussen vorgewärmten Roh  blöcken dann wesentlich geringere Erwärmungs  kosten verursachen.  



  Das in der vorhergehenden Beschreibung für Roh  blöcke aus Stahl dargestellte Verfahren kann auch  angewendet werden bei solchem Stahl, der sich nicht  mehr im Zustand des Rohblockes befindet,     sondern     bereits eine mehr oder weniger grosse Warmverfor  mung erfahren hat, z. B. Walz- oder Schmiedestäbe,       Brammen,    Platinen, Knüppel und ganze Walzadern.  Daher sollen unter dem Ausdruck Stahlblöcke auch  derartige Ausgangswerkstücke verstanden werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Erhitzen von Stahlblöcken für das Warmverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Block zunächst von aussen her auf eine Aussentem peratur erhitzt wird, welche die für die Warmver formung benötigte Anfangstemperatur bis zu i/3 ihrer Höhe unterschreitet, worauf die weitere Erhitzung mindestens auf die Warmverformungstemperatur durch unmittelbare elektrische Widerstandserhitzung vorgenommen wird, wobei die Kontaktenden minde stens zeitweise mit einem Medium beaufschlagt werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass man auch die gesamte Blockober fläche mindestens zeitweise mit einem Medium be- aufschlagt. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Beaufschlagung mittels Wasser durchführt. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Beaufschlagung mittels Dampf durchführt. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektri sche Widerstandserhitzung durch Einspannen des Rohblockes zwischen mittel- und unmittelbar was sergekühlten Kontaktkörpern erfolgt, welche an sei nen Kopf und Fuss angelegt werden. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektrische Widerstandserhit zung an freier Luft ,erfolgt. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektrische Widerstandserhit zung zwecks Abschirmung gegen Wärmestrahlung in einem mindestens teilweise geschlossenen Raum erfolgt. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhit zung in einem tunnelartigen Raum erfolgt, aus wel chem Kopf und Fuss des Rohblockes herausragen. B. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockum gebung mit Schutzgas angefüllt wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter ansprüchen 5, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Rohblock bei seiner elektrischen Widerstands erhitzung umgebende Luft .eine Sauerstoffanreiche rung erfährt. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter ansprüchen 5, 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass Rohblöcke in derart kurzer Zeit von der Vor erhitzungstemperatur aus auf die Warmverformungs- temperatur gebracht werden, dass im Blockinnern ein Auflösen von Gefügeungleichmässigkeiten erfolgt. 11. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter ansprüchen 5, 6, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Rohblockes mindestens ein mal mittels Druckwasser von der Zunderschicht ge säubert wird, wobei dieser Entzunderungsvorgang während der elektrischen Widerstandserhitzung er folgt.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ge trennte, gegeneinander isolierte Einrichtungen (8, 8') zum Einspannen des durch elektrische Widerstands- erhitzung auf Verformungstemperatur zu bringenden Rohblockes und durch Einrichtungen (4, 5) zum Überführen des Stromes auf ihn. UNTERANSPRÜCHE 12.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen aus je einem beidseits des Blockes angeordneten, in seiner Längs achse gegen den Block fahrbaren Spanndorn (2, 2') und aus um diesen konzentrisch angeordneten von ihm getragenen, bewegbaren Kontaktkörpern (4, 5) bestehen. 13. Vorrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch als Druckwasserzuleitung aus gebildete, mit Spritzwasserdüsen ausgestattete und auf einen Teil ihrer Länge parallel zum Rohblock verlegte Stromzuführungen (7). 14.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie elektrisch isolierte Dorne (8, 8') aufweist, die auf die Enden des Blockes (1) zu bewegbar sind, um den Block zwischen sich festzu klemmen, konzentrische Kontaktkörper (3, 3') um diese Dorne herum, Düsen (10) für Presswasser, die in der Nähe der Kontaktenden des Blockes ange ordnet sind, um die Kontaktzonen periodisch mit Wasser anzuspritzen, Stromleitungsrohre (7) zwi schen den Kontaktkörpern der einen Seite (3') und den Stromzuführungsbändern an einem Ende der Sekundärwicklung (25)

   eines Transformators, wobei diese Stromleitungsrohre parallel zur Blockoberfläche geführt sind bis in die Nähe des anderen Endes des Blockes und mit Düsen für Spritzwasser versehen sind, um Wasser auf die Blockoberfläche zu spritzen, und Leitungen, die das andere Ende der Sekundär wicklung des Transformators mit den Kontaktkör pern (3) am anderen Ende des Blockes verbinden.