DD153559A1

DD153559A1 - DEVICE FOR PRODUCING AN ABLEADING SPRAY FOR HEAT-TREATED OBJECTS

Info

Publication number: DD153559A1
Application number: DD22458580A
Authority: DD
Inventors: Rolf Zenker
Original assignee: Rolf Zenker
Priority date: 1980-10-16
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1982-01-13
Also published as: DD153559B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sprays fuer die Abkuehlung von waermebehandelten Gegenstaenden. Die Erfindung hat das Ziel, ueber eine Steuerung der Abschreckintensitaet im Rahmen von Waermebehandlungszyklen die Werkstoffeigenschaften zu beeinflussen. Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine Vorrichtung die Abkuehlgeschwindigkeit in weiten Bereichen zu verlieren, in dem die Abschreckwirkung des Sprays veraendert wird. Das wird dadurch erreicht, dass ein Spray, erzeugt durch Vermischen eines Gasees und einer Fluessigkeit, die mit getrennt variierbarem dRuck durch in einem bestimmten einstellbaren Winkel zueinander angeordneten Duesenpaares aufeinandertreffen. Durch dieMoeglichkeit der Regelung des Druckes bei je einer Duese des Duesenpaares zusaetlich zur zentralen Einstellung des Druckes von Gas und Fluessigkeit wird erreicht,dass der gesamte Gegenstand gleichmaesig oder gezielt bestimmte Teile unterschiedlich rasch abgekuehlt werden.Die Erfindung findet Anwendung in der Metallurgie, im Maschinenbau, in der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere bei Waermebehandlungsprozesses, die eine gesteuerte Abkuehlung erfordern.The invention relates to a device for generating a spray for the Abkuehlung of heat-treated articles. The aim of the invention is to influence the material properties by controlling the quenching intensity during heat treatment cycles. The object of the invention is to lose by a device, the Abkuehlgeschwindigkeit in wide areas in which the quenching effect of the spray is changed. This is achieved by a spray produced by mixing a gas and a liquid, which meet with separately variable pressure by nozzle pairs arranged at a certain adjustable angle to each other. The possibility of regulating the pressure in each case of a nozzle of the nozzle pair in addition to the central adjustment of the pressure of gas and liquid ensures that the entire object is uniformly or specifically cooled at different speeds. The invention has application in metallurgy, in mechanical engineering, in the metalworking industry, especially in heat treatment processes requiring controlled cooling.

Description

2 2 4 5 8 5 -4-2 2 4 5 8 5 -4-

Vorrichtung zur Erzeugung eines Abkühlsprays für wärmebehandelte GegenständeApparatus for producing a cooling spray for heat treated articles

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung findet Anwendung in der Metallurgie, im Maschinenbau, in der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere bei Wärmebehandlungsprozessen, die eine gesteuerte Abkühlung erfordernThe invention finds application in metallurgy, engineering, metalworking industry, especially in heat treatment processes requiring controlled cooling

Charakteristik der technischen LösungCharacteristic of the technical solution

Zur Beeinflussung zahlreicher Werkstoffeigenschaften ist es in vielen Fällen erforderlich, im Rahmen eines Temperatur-Zeit» Regimes bestimmte Abkühlungsgeschwindigkeiten zu realisieren. Die Qualität des behandelten Gegenstandes und damit der erreichbare Effekt hängt dabei wesentlich davon ab, wie genau die Steuerung und Einhaltung der geforderten Abkühlungsgeschwindigkeit erfolgt· Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird u.a. von der Form und den Abmessungen das Körpers, dessen Zusammensetzung, der Art der Abkühlung und der Kühlmitteltemperatur bestimmt. In der Regel erfolgt die Abkühlung durch ruhendes Gas oder im Gasstrom, vorwiegend Luft, in Flüssigkeitsbädern, insbesondere Wasser mit und ohne Zusätze, öl oder im Flüssigkeitsstrom. Die Abkühlungsgeschwindigkeiten nehmen in der Reihenfolge ruhendes Gas, Gasstrom, Ölbad, Wasserbad wobei bei Flüssigkeitsbädern noch von Einfluß ist, ob und wie stark die Körper bewegt werden, und schließlich Wasserstrom (Abschreckbrause, Druckwasser) zu.To influence numerous material properties, it is often necessary to realize certain cooling rates in the context of a temperature-time regime. The quality of the treated article and thus the achievable effect depends essentially on how exactly the control and compliance with the required cooling rate occurs · The cooling rate is u.a. the shape and dimensions of the body, its composition, the type of cooling and the temperature of the coolant. In general, the cooling is carried out by static gas or in the gas stream, mainly air, in liquid baths, especially water with and without additives, oil or in the liquid stream. The cooling rates take in the order quiescent gas, gas flow, oil bath, water bath whereby liquid baths still influence whether and how strongly the bodies are moved, and finally water flow (quenching shower, pressurized water).

Für iedes Abschreckmedium ergeben sich bestimmte Bereiche der Abkühlungsgeschwindigkeiten, die bai den flüssigen Madien, insbesondere Tissaer durch Zusätze, wie flüssige organische Substanzen oder gelöste Salze erweitert werden können, aber dennoch stets nur den Anforderungen für einen Teil der insgesamtFor each quench medium, there are certain ranges of cooling rates which may be extended to the liquid Madien, in particular Tissaer by additives such as liquid organic substances or dissolved salts, but always only the requirements for a part of the total

2 2458 52 2458 5

auftretende Fälle genügen· D.h·, daß für verschiedene Anforderungen verschiedene Arten der Abkühlung zur Verfügung stehen müas©n· Das wird umso komplizierter und kostspieliger .1e unterschiedlicher und vielseitiger die Anforderungen und .ie differenzierter die Forderungen bzgl· der zu erzielenden Eigenschaften und deren Streubreite sind* Bei Wasserabkühlung kommt es in bestimmten Temperaturbereichen während des Abkühlνorganges zur Ausbildung einer Dampfhaut an der Oberfläche des Körpers, die sich ungünstig auf den gesamten Abkühlverlauf auswirkt· Desweitern ist bei allen o.g· Verfahren keine differenzierte Abkühlung einzelner Bereiche der Gegenstände möglich« Eine Regelung bzw· Steuerung der Abkühlprozesse und damit eine Automatisierung ist gar nicht oder bedingt möglich·This means that different types of cooling must be available for different requirements. This makes the requirements more complex and costly During water cooling, during certain cooling periods, the formation of a vapor skin on the surface of the body, which has an unfavorable effect on the entire cooling process, is prevented. In all of the above mentioned methods, no differentiated cooling of individual areas of the objects is possible · Control of the cooling processes and thus an automation is not at all possible or only partially possible ·

Eine teilweise Beseitigung der o.g« Hachteile wird dadurch er reicht _f daß Gegenstände mit einem Gas-Flüssigkeitsgemisch abgekühlt werden·A partial elimination of the above mentioned "Geesthacht parts is thereby it is sufficient that _f articles are cooled with a gas-liquid mixture ·

Gemäß DE OS 2818727 wird das GaS-⁵¹IUssigkeitsgemisch in Düsen erzeugt, in denen durch seitliche Zuführungen dem zentralen Druckluftstrom Wasser zugemischt wird· Die Einstellung der Abkühlintensität erfolgt durch Druckregulierung von Gas und Wasser· ^Die Vorrichtung besteht aus mehreren Düsen, die gemeinsam gespeist werden· Nachteile dieser Erfindung sind, daß die Herstellung derartiger Düsen recht kompliziert und kaum die Möglichkeit zur Variation der Form des-Sprühkegels gegeben ist· Außerdem ist durch die zentrale Regelung keine Möglichkeit zur differenzierten Abkühlung einzelner Werkstückbereiche gegeben.According to DE OS 2818727 the gas is generated ⁵¹ IUssigkeitsgemisch in nozzles in which admixed through lateral inlets to the central compressed air flow water is · The adjustment of the cooling intensity is carried out by pressure regulation of gas and water · ^T he device comprises a plurality of nozzles, which are fed together Disadvantages of this invention are that the production of such nozzles is quite complicated and the possibility of varying the shape of the spray cone is scarcely given. In addition, the central control does not give any possibility for a differential cooling of individual workpiece areas.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zu entwickeln, die mit relativ einfachen Mitteln«? eine weitere Automatisierung von technologischen Prozessen, insbesondere Wärmebehandlungsprozessen ermöglicht und zur gezielten Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften, insbesondere der mechanischen Eigenschaften beiträgt·The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned and to develop a device which can be produced with relatively simple means. enables a further automation of technological processes, in particular heat treatment processes, and contributes to the targeted influencing of the material properties, in particular of the mechanical properties.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestattet_s die Abkühlgeschwindigkeit in weiten -Bereichen zu variieren, die speziell bei der Wasserabkühlung auftretende Ausbildung einer Dampfhaut an der Oberfläche des ab-The invention has for its object to provide a device which allows to vary the cooling rate in _s wide -regions, specifically occurring in the cooling water forming a vapor skin on the surface of the waste

. 3 - ^{2 2458 5} , 3 - ^{2 2458 5}

zukühlenden Gegenstandes zu vermeiden, die Regelung bzw» Steuerung und damit die Einstellung der gewünschten Abkühlungsgeochindigkeit und des abzukühlenden Bereichs des Gegenstandes über Größen zu realisieren, die eine Automatisierung des Prozesses gestattet, und die Fertigung komplizierter Düsen einzusparen. Die Vorrichtung soll sowohl im stationären als auch im Durchlaufverfahren anv/endbar sain.to avoid zukühlenden object to implement the control and thus the setting of the desired Abkühlungsgeochindigkeit and the cooled portion of the article over sizes that allows automation of the process, and to save the production of complicated nozzles. The device is intended to be operated both in the steady state and in the continuous process.

Erfindungsgeniäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus einer Anzahl von Düsengruppen aus zwei und mehr Düsen besteht, bei denen die Einzeldüsen in einem Wechselbereich von paralleler bis senkrechter Anordnung zueinander einstellbar und einzeln in ihrer Lage zueinander verstellbar sind· Dadurch kann die Form des Sprühkegels und damit die abgekühlte Fläche des Gegenstandes variiert werden. Die Düsen sind an Ver~ sorgungsrohren angeschlossen, durch die getrennt ein Gas und eine Flüssigkeit den Düsen zugeführt wird. Ventile in den zentralen Versorgungsrohren gestatten eine Regelung des Druckes des Gases und der Flüssigkeit· Zur Erzielung einer differenzierten Abkühlung einzelner Bereiche der Gegenstände können mindestens die Düsen durch die ein Medium strömt mit zusätzlichen Regelventilen versehen sein»Erfindungsgeniäß the object is achieved in that the device consists of a number of nozzle groups of two or more nozzles in which the individual nozzles in a change range from parallel to vertical arrangement to each other adjustable and individually in position to each other are adjustable Sprühkegels and thus the cooled surface of the object can be varied. The nozzles are connected to supply pipes through which a gas and a liquid are supplied separately to the nozzles. Valves in the central supply pipes permit regulation of the pressure of the gas and the liquid. In order to achieve a differentiated cooling of individual areas of the objects, at least the nozzles through which a medium flows can be provided with additional control valves.

Die Düsengruppen können entsprechend der geometrischen Gestalt dor Teile unterschiedlich, inabesondere ringförmig um das abzukühlende Teil bei Stäben, Drähten, Profilen, Wellen u,a, bzw, in Ebenen bei Blechen, Bändern, Platten u,a_# angeordnet sein» Ein Zwischenbehälter im System des Flüssigkeitsversorgungsrohres sorgt dafür, daß ständig Abkühlflüssigkeit an den Düsenöffnungen zur Verfügung steht und gegebenenfalls die Abkühlflüssigkeit durch den Gasstrom angesaugt wird und ein Spray entsteht, ohne daß die Flüssigkeit unter Druck steht.The nozzle groups can be arranged differently according to the geometric shape of the parts, in particular ring around the part to be cooled in bars, wires, profiles, waves u, a, or, in planes in sheets, strips, plates u, a _# »An intermediate container in the system the liquid supply pipe ensures that cooling liquid is constantly available at the nozzle openings and, if appropriate, the cooling liquid is sucked through the gas stream and a spray is produced without the liquid being under pressure.

Erfindungsgemäß ist die Abkühlvorrichtung für verschiedene Anwendungsfälle ausgelegt· Sie kann sowohl im stationären Betrieb, bei dem der abzukühlende Gegenstand feststehend angeordnet ist oder im Durchlaufverfahren, bei dem sich der abzukühlende Gegenstand durch die Vorrichtung bewegt, betrieben werden,According to the invention, the cooling device is designed for various applications. It can be operated either in stationary operation, in which the article to be cooled is stationary or in a continuous process, in which the article to be cooled moves through the device.

Ausführungsbeispielembodiment

^ie Erfindung soll nachstehend an einem AuafÜhrungsbeisDiel erläutert werden· Die Zeichnung zeigt die schematische DarstellungThe invention will be explained below with reference to an accompanying example. The drawing shows the schematic representation

Abkühlung flacher schmaler Teile,Cooling of flat parts,

2 2 4 5 8 52 2 4 5 8 5

Die Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel besteht aus drei Düsenpaaren, bei denen Gasdüsen 1 und Flüssigkeitsdüsen 2 in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. In den Zuleitungen zu je einer Düse des Düsenpaares sind Regelventile 3 angebracht. Zusätzlich sind in den Versorgungsrohren für das Gas 4» und die Flüssigkeit 5 Regelventile für die Gaszufuhr 6 und die Flüssigkeitszufuhr 7 vorhanden. Im Versorgungsrohr für die Flüssigkeit 5 ist ein zusätzlicher Zwischenbehälter für die Flüssigkeit 8 enthalten.The device according to the embodiment consists of three pairs of nozzles, in which gas nozzles 1 and liquid nozzles 2 are arranged at an angle of 90 ° to each other. In the leads to each nozzle of the nozzle pair control valves 3 are attached. In addition, in the supply pipes for the gas 4 »and the liquid 5 control valves for the gas supply 6 and the liquid supply 7 are present. In the supply pipe for the liquid 5, an additional intermediate container for the liquid 8 is included.

Die Erzeugung eines Sprays 9 erfolgt durch die Vermischung des Gasstromes, der über das Versorgungsrohr für das Gas 4 der Gasdüse 1 zugeführt v/ird, mit einer Flüssigkeit, die durch das Versorgungsrohr für die Flüssigkeit 5 der Flüssigkeitsdüse 2 zugeführt v/ird.The generation of a spray 9 is effected by the mixing of the gas stream supplied via the supply pipe for the gas 4 of the gas nozzle 1, with a liquid which is supplied through the supply pipe for the liquid 5 of the liquid nozzle 2.

Entsprechend dem Gasdruck und dem Flüssigkeitsdruck, entsteht ein mehr oder weniger feuchtes Spray. Die Tröpfchengröße und der Flüssigkeitsanteil im Spray und somit die Abkühlwirkung können damit variiert werden. Die Einstellung des Gas- und Flüssigkeitsdruckes erfolgt über die Regelventile für die Gaszufuhr 6 und die Flüssigkeitszufuhr 7 in den Versorgungsrohren für das Gas 4 und die Flüssigkeit 5· Mit den Regelventilen 3 ist eine unterschiedliche Abkühlwirkung der einzelnen Düsenpaare einstellbar. Durch den Zwischenbehälter für die Flüssigkeit 8 wird gewährleistet, daß Abkühlflüssigkeit durch den Gasstrom angesaugt v/erden kann und das Spray 9 entsteht, ohne daß die Flüssigkeit unter Druck steht.According to the gas pressure and the liquid pressure, a more or less moist spray is created. The droplet size and the liquid content in the spray and thus the cooling effect can thus be varied. The adjustment of the gas and liquid pressure via the control valves for the gas supply 6 and the liquid supply 7 in the supply pipes for the gas 4 and the liquid 5 · With the control valves 3, a different cooling effect of the individual nozzle pairs can be adjusted. By the intermediate container for the liquid 8 ensures that cooling liquid can be sucked by the gas flow v / ground and the spray 9 is formed without the liquid is under pressure.

Claims

2 2Λ58 5

invention claim

A device for producing a cooling spray for heat-treated articles in which in a nozzle system the quenching effect of a liquid-gas mixture is varied by separate central regulation of the liquid and gas pressure in wide ranges, characterized in that the generation of the spray (9) by mixing a Gas flow is carried out with a liquid flow, wherein the gas stream via a gas nozzle (1) which is arranged at a certain angle to another, preferably a liquid nozzle (2), impinges on the liquid flow and both the distance and the angle of the gas nozzle ( 1) and the liquid nozzle (2) are adjustable to each other ·

2. Device according to 1 funct. Characterized in that mainly in each case a nozzle of the nozzle pair regardless of

the regulation in the central supply pipe of the nozzle group, the pressure of the medium is adjustable separately and thus both a uniform cooling of the objects on the gesainte surface, as well as a differentiated cooling of individual areas is possible.

3. Device according to item 1 and 2, characterized in that in the supply pipe for the liquid (5), an intermediate container for the liquid (8) is present, which ensures that cooling liquid can be sucked by the gas flow W earth and a spray (9) arises without the fluid is under pressure.

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