DD247621A5

DD247621A5 - Verfahren und einrichtung zur kontinuierlichen herstellung von gusseisernen rohren mit sphaeroilitischen graphit mit (kontrollierter) gestempelter struktur

Info

Publication number: DD247621A5
Application number: DD85285711A
Authority: DD
Inventors: Claude Bak; Rio Bellocci; Yves Gourmel; Michel Pierrel
Original assignee: ��`�`��@�K�Kk��
Priority date: 1985-01-04
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1987-07-15
Also published as: ES550663A0; YU200685A; IN166932B; YU44943B; FR2575683A1; MX164846B; YU44536B; EP0190458B1; KR860005666A; RO93864A; GB2169230B; US4800949A; YU51687A; FR2575683B1; HRP930763B1; KR900001325B1; GB2169230A; FI860009A0; BR8600005A; JPS61177324A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Gusseisenrohren mit Kugelgraphit einer kontrollierten Struktur mit dem Ziel, eine gleichmaessige Gefugestruktur zu erhalten, ohne besondere veredelnde Verfahrensschritte vorzunehmen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Gusseisenrohren mit Kugelgraphit einer kontrollierten Struktur zu schaffen, ausgewaehlt unter den Bainit, Bainit und Ferrit oder Ferrit und Perlit umfassenden Strukturen, von dem Typ, bei dem ein Rohr mittels eines Stranggussverfahrens im Inneren einer gekuehlten rohrfoermigen Duese ausbildet, ausgehend von einem Gusseisen mit der folgenden gewichtsmaessigen Zusammensetzung: Kohlenstoff 2,5 bis 4,0%, Silicium 2 bis 4%, Mangan 0,1 bis 0,6%, Molybdaen 0 bis 0,5%, Nickel 0 bis 3,5%, Kupfer 0 bis 11%, Magnesium 0 bis 0,5%, Schwefel hoechstens 0,1%, Phosphor hoechstens 0,06%, den Rest bildet Eisen, welches eine homogene Struktur ueber die gesamte Wandung des Rohres aufweist, wobei das Verfahren trotz der geringen Eignung von Gusseisen mit Kugelgraphit zur Haertung industriell reproduzierbar ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass am Ausgang der gekuehlten rohrfoermigen Duese das soeben erzeugte Rohr durch ein fluidisiertes Bad mit festen und feuerfesten Teilchen leitet, die auf eine Temperatur gekuehlt sind, die deutlich unterhalb der des Rohres, bei seiner Entstehung am Ausgang der gekuehlten rohrfoermigen Duese, liegt. Fig. 1

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisenrohren mit Kugelgraphit durch Stranggießen und nachfolgender thermischer Behandlung im Hinblick auf die Ausbildung einer für die Verwendung des Rohres geeigneten Struktur, beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, einer bainitischen Struktur, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik des Standes der Technik

Aus der FR-Patentanmeldung 8400382, vom 10. Januar 1984, ist die Herstellung eines Metallrohres aus Gußeisen durch aufsteigenden Strangguß in vertikaler Richtung ohne Verwendung eines Kernes bekannt.

Aus der FR-Patentmeldung -A-2415501 ist die Herstellung eines Gußeisenrohres durch absteigenden vertikalen Strangguß unter Verwendung eines Kernes zur Ausbildung des Hohlraumes im Rohrschaft bekannt.

Außerdem ist aus der FR-PS -A-25 22 291 die Herstellung eines zentrifugierten Gußeisenrohres mit Kugelgraphit und bainitischer Struktur durch eine auf die Gießzentrifuge folgende thermische Behandlung bekannt.

Nach der FR-PS 2522291 wird die thermische Behandlung einerseits in sehr vorteilhafter Weise realisiert, indem man die Abschreck-Phase direkt an der Zentrifugierungs-Kokille beginnt, was einen bedeutenden Zeitgewinn und eine Einsparung an Heizenergie für die thermische Behandlung ermöglicht, andererseits wird für eine vorteilhafte bainitische Struktur im Gegensatz zu der üblichen ferritischen Struktur bei den Gußeisenrohren erzielt. Tatsächlich erlaubt es die bainitische Struktur des Rohres aus Gußeisen GS, die elastische Grenze und die Reißfestigkeit gegenüber Gußeisenrohre mit gewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, um den gleichen Dehnungswert bedeutend zu verbessern. Weiterhin ist eine bemerkenswerte Gewichtseinsparung durch die Verringerung der Dicke des Gußeisenrohres mit einer bainitischen Struktur, in bezug auf bekannte Rohre mit ferritischer Struktur zu erreichen.

Das erläuterte Verfahren zur Hersteilung von Gußeisenrohren durch Zentrifugenguß ist ein diskontinuierliches Herstellungsverfahren. Es weist den Vorteil auf, eine austenitische Härtung in situ zu ermöglichen, das heißt, im Inneren der Zentrifugierungs-Kokille, wie es die FR-PS-A-2522291 zeigt.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Gußeisenrohren mit Kugelgraphit einer kontrollierten Struktur zur Anwendung zu bringen, das eine gleichmäßige Gefügestruktur ermöglicht ohne besondere veredelnde Verfahrensschritte vorzunehmen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gußeisenrohren mit Kugelgraphit, einer homogenen und kontrollierten Struktur, ausgewählt unter den Bainit, Bainit und Ferrit oder Ferrit und Perlit umfassenden Strukturen, von dem Typ, bei dem man ein Rohr mittels eines Stranggußverfahrens im Inneren einer gekühlten rohrförmigen Düse ausbildet, ausgehend von einem Gußeisen mit der folgenden gewichtsmäßigen Zusammensetzung: Kohlenstoff 2,5 bis 4,0%, Silicium 2 bis 4%, Mangan 0,1 bis 0,6%, Molybdän 0 bis 0,5%, Nickel 0 bis 3,5%, Kupfer 0 bis 11 %, Magnesium 0 bis 0,5%, Schwefel höchstens 0,1 %, Phosphor höchstens 0,06%, den Rest bildet Eisen sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche eine homogene Struktur über die gesamte Wandung des Rohres aufweist, wobei das Verfahren auch bei einer geringeren Eignung des Gußeisens mit Kugelgraphit zu härten industriell mit gleichmäßigem Erfolg reproduzierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisenrohren mit Kugelgraphit gelöst, bei dem am Ausgang einer gekühlten rohrförmigen Düse das soeben erzeugte Rohr durch ein fluidisiertes Bad mit festen und feuerfesten Teilchen geleitet wird, die Tunnelofen geleitet, in dem das Rohr bei einer konstanten isothermischen Temperatur zwischen isothermen Grenzen gehalten wird, um eine homogene bainitische oder austenitisch-bainitische Strukturzu erhalten. Schließlich wird in der letzten Phase das Rohr anderfreien Luft abgekühlt.

Es ist eine Ausgestaltung der Erfindung, daß in dem fluidisierten Bad in der ersten Phase eine Temperatur zwischen 10O⁰C und 200°C aufrechterhalten wird. Am Ausgang des Verfahrens wird dann ein Rohr (T) mit einer mindestens teilweise bainitischen Struktur erhalten.

Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung ist es, wenn um ein Rohr mit Ferrit/Perlit-Struktur zu erhalten, in einer ersten Phase von einem Rohr ausgegangen wird, das am Ausgang des Tigels bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1100°C entsteht. Dann können dieses Rohr bis auf eine Temperatur in der Größenordnung von 850⁰C abkühlen. Anschließend kühlt das Rohr gleichmäßig und mit konstanter Geschwindigkeit über seine gesamte Länge bis auf eine Temperatur von höher als 600°C ab, indem man es durch ein fluidisiertes Bad mit festen und feuerfesten Teilchen geleitet und dann in einer zweiten und letzten Phase in natürlicher Art und Weise an der freien Luft abkühlt.

Es ist vorteilhaft im Sinne der Erfindung, daß um eine Ferrit/Perlit-Struktur mit vorbestimmten prozentualen Verhältnissen der Ferrit- und Perlit-Phasen zu erhalten, in dem fluidisierten Bad eine Temperatur aufrechtzuerhalten wird, wie sie der Durchgang des eutektischen Umwandlungsgebietes des Gußeisens darstellt. Das bedeutet, ein sogenannter „triphasischer" Bereich (α + y + G), wo die drei Phasen; Austenit und Graphit des Diagramms „Eisen, Kohlenstoff, Silizium" nebeneinander existieren, anstelle einer konstanten Abkühlungsgeschwindigkeit wird erhalten.

In Ausübung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn Mittel zur Zuführung von flüssigem Gußeisen und eine gekühlte rohrförmige Düse zur Erzeugung eines Rohres (T) durch ein Stranggußverfahren vorgesehen sind, wobei sie stromabwärts von der gekühlten Strangguß-Düse eine Fluidisations-Wanne mit festen und feuerfesten Teilchen umfassen, wobei in der Wanne eine Rohrschlange zur Zirkulation von Wasser vorgesehen ist, die in dem fluidisierten Bad versenkt ist, und die Wanne, die mindestens eine Eintritts- oder Austrittsöffnung für das Rohr aufweist, vor diesem von dem fluidisierten Bad der genannten Teilchen in der Wanne durchströmt wird.

Es ist eine Ausführungsform der Erfindung, daß in dem Fall, wo sich die gekühlte rohrförmige Düse in einer vertikalen Achse befindet, die Fluidisations-Wanne eine einzige Öffnung in der vertikalen Achse an ihrem unteren Ende aufweist und an ihrem oberen Teil offen ist und mit der freien Luft in Verbindung steht. Im Sinne der Erfindung ist es sinnvoll, daß in dem Fall, wo die gekühlte rohrförmige Düse der vertikalen Achse von unten durch flüssiges Gußeisen gespeist wird, die Fluidisations-Wanne oberhalb des gekühlten Tigels angeordnet ist und die einzige Öffnung der Wanne eine Eintrittsöffnung für das Rohr darstellt. Vorteilhaft ausgestaltet ist die Erfindung in dem Fall, wo die gekühlte rohrförmige Düse der vertikalen Achse von oben durch flüssiges Gußeisen gespeist wird, und mit einem Kern kombiniert ist, die Fluidisations-Wanne unterhalb der gekühlten Düse angeordnet ist und die einzige Öffnung der Wanne eine Austrittsöffnung für das Rohr darstellt.

Es ist eine Ausführungsform der Erfindung, daß nach der Fluidisations-Wanne und einer Abzugsvorrichtung ein Zylinder umschlossen von einer wärmeisolierenden Hülse angeordnet ist, durch die das Rohr koaxial und zwar im Hinblick auf die endgültige Herstellung eines Rohres (T) mit einer mindestens teilweise bainitischen Struktur hindurchgeht. Erfindungsgemäß sinnvoll ist es, daß der Zylinder in seinem Inneren mit Rollen zum Führen, Tragen und Mitnehmen des Rohres und an seinem Äußeren mit einer Tragöse um die horizontale Achse herum, hinsichtlich des Kippens des Zylinders mit Hilfe von Kippvorrichtungen von der vertikalen Stellung der Achse zur horizontalen Stellung (X1-X1) in koaxialer Lage mit dem Eingang eines Tunnelofens der horizontalen Achse, um das Rohr (T) auf der Bainitisierungs-Temperatur zu halten ausgerüstet ist. Und weiterhin hinsichtlich der endgültigen Herstellung eines Rohres mit Ferrit/Perlit-Struktur das Rohr direkt am Ausgang der Fluidisations-Wanne in die freie Luft austritt, wobei die Anlage dann keinen Kamin aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Ausgang des rohrförmigen Tigels das soeben erzeugte Rohr durch ein fluidisiertes Bad mit festen und feuerfesten Teilchen leitet, die auf eine Temperatur gekühlt sind, die deutlich unterhalb der des Rohres (T), bei seiner Entstehung am Ausgang des gekühlten rohrförmigerWigels liegt.

Es ist im Sinne der Erfindung, daß in einer ersten Phase (a, b, c) von einem Rohr (T) ausgegangen wird, das am Ausgang des Tigels bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1100⁰C entsteht und mit einer austenitischen Struktur versehen ist, und dieses Rohr bis auf eine Temperatur in der Größenordnung von 850°C (b) abgekühlt wird. Dann wird dieses Rohr energisch und gleichmäßig über seine gesamte Länge gekühlt, indem es durch ein fluidisiertes Bad mit feuerfesten Teilchen (c) geleitet wird, um die Temperatur schnell auf ungefähr 500°C abzusenken (Bainitisierungs-Härtung) und auf diese Weise eine bainitische Struktur auszubilden. Anschließend wird dann im Verlauf einer Zwischenphase der langsamen Abkühlung von 500°C auf einen Wert zwischen 250°C und 45O⁰C das Rohr in vorbestimmte Längen zertrennt. Anschließend in einer zweiten Phase, welche die Aufrechterhaltung der Bainitisierung ist, wird das zerschnittene Rohr durch einen Tunnelofen geleitet, indem das Rohr (T) bei einer konstanten isothermischen Temperatur (ef) zwischen den isothermen Grenzen elf I (450°C) und e2f2 (250⁰C) gehalten wird, um eine homogene bainitische oder austenitisch-bainitische Struktur zu erhalten, um schließlich in einer letzten Phase (fl oder f2 g h) das Rohr an der freien Luft abgekühlt wird.

Dank dieses Verfahren und dieser Anlage ist die thermische Behandlung der Abkühlung, der das Gußeisenrohr mit Kugelgraphit kontinuierlich am Ausgang der Strangguß-Düse unterzogen wird, völlig gleichmäßig und reproduzierbar. Es ermöglicht es, eine sehr genaue und homogene Struktur des Rohres zu erhalten. Insbesondere gestattet die unmittelbare Folge von Guß des Rohres und dessen thermischer Behandlung im fluidisierten Bad der feuerfesten Teilchen eine Härtbarkeit des Gußeisens zu erreichen, die besser ist, die, welche man erhalten würde, wenn man das gegossene Rohr sich abkühlen läßt und für die anschließende Härtung wieder erwärmt. Die Lösung nach der Erfindung ermöglicht es somit tatsächlich, direkt von einer noch nicht behandelten Struktur auszugehen, das heißt, von dem gerade entstandenen Gußeisenrohr, das die Guß-Düse verläßt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Einrichtung zum aufsteigenden Strangguß eines Rohres ohne Überlappung, im

Schnitt; Fig. 2: eine die Fig. 1 ergänzende schematische Darstellung, um die Einrichtung zur thermischen Behandlung besser

veranschaulichen zu können, im Schnitt; Fig. 3: eine vergrößerte Ansicht eines mechanischen Details;

Fig.4: eine teilweise Ansicht eines Teiles der Einrichtung gemäß Schnitt 4-4 in Fig. 2; Fig. 5: ein Diagramm der thermischen Behandlung das die Linie des Temperaturverlaufes eines Gußeisenrohres während der

Zeit der thermischen Behandlung für das Erreichen einer bainitischen Struktur darstellt; Fig. 6: eine teilweise Ansicht einer Variante der Einrichtung mit absteigendem Strangguß eines Gußeisenrohres ohne

Überlappung; Fig.7: ein zu Fig. 5 analoges Diagramm einer Variante derthermischen Behandlung für das Erreichen einerferritisch-perJitischen Struktur.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit aufsteigendem Strangguß eines Gußeisenrohres.

Die Einrichtung umfaßt:

Eine Zuführung von flüssigem Gußeisen durch Blocksiphon.

Ein Blocksiphon 1 aus feuerfestem Werkstoff, beispielsweise aus Tonerde-Silikat, umfaßt im wesentlichen eine Gießleitung in Form eines I mit einem Gießtrichter 2 am oberen Ende, der eine chargenweise Zuführung zuläßt, und an seinem unteren Ende eine Gießöffnung 3 zur Speisung der Basis eines Tiegels zur Bildung des Rohres T.

Einen von außen gekühlten Tiegel oder eine Düse.

In der Achse X-X der Gießöffnung 3 ist ein gekühlter rohrförmiger Tiegel angeordnet, der eine Verkleidung A aus Graphit in Richtung der Achse X-X aufweist, deren innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser des zu erhaltenden Rohres T entspricht, und eine Hülle 5, beispielsweise aus Kupfer, mit einem Kühlwasserkreislauf, der durch eine Leitung 6 eingeleitet, die Hülle 5 durch eine Leitung 7 wieder verläßt. Die Verkleidung 4 ruht direkt auf dem Blocksiphon 1. Die um die Verkleidung 4 herum und in Kontakt mit dieser, auf fast ihrer gesamten Höhe angeordnete Hülle 5 hat keinen direkten Kontakt mit dem Blocksiphon 1, sondern ist von diesem durch einen ringförmigen, feuerfesten Sockel 8 als Zwischenraum getrennt. Der obere Teil der Hülle 5 befindet sich über dem oberen Bereich der Verkleidung 4. Diese Einheit Verkleidung 5—Hülle 5 bildet den gekühlten Tiegel oder die Düse.

Eine Vorrichtung in drei Teilen zur thermischen Behandlung.

a) Eine Fluidisations-Wanne zum Eintauchen des Rohres T in ein fluidisiertes Medium mit kontrollierter Temperatur,

b) eine wärmeisolierende Hülle oder Hülse für das Rohr T, um dessen Abkühlung zu verlangsamen,

c) einen an sich bekannten Tunnelofen, um das Rohr T auf einer bestimmten Temperatur zu halten.

zu a) Die Fluidisations-Wanne 9ist in der Achse X-X des Tiegels und des zu erhaltenden RohresT angeordnet, d. h. oberhalb des Tiegels und daher stromabwärts von dieser. Sie umfaßt einen Behälter oder eine Wanne 9, die an ihrem oberen Teil offen mit der freien Luft in Verbindung stehen und beispielsweise auf dem oberen Bereich der Hülle 5 oder auf einer nicht dargestellten Stütze oder einem Rahmen ruhen. Die Wanne 9 besitzt einen ringförmigen Boden in der Achse X-X, der eine kreisförmige Öffnung entsprechend dem äußeren Durchmesser des Rohres T aufweist, das frei durch ihn hindurchgeht. Oberhalb des ringförmigen Bodens mit Öffnung 10 und parallel zu diesem Boden ist eine poröse Platte 11, einen Zwischenraum zu dem Boden bildend so befestigt, daß eine Eintritts-Kammer 12 für Druckluft entsteht, beispielsweise mit einem Druck zwischen 2 und 8 bar. Die Druckluft wird durch eine Leitung 13 unter Kontrolle eine Einrichtung 14, die beispielsweise ein nicht dargestelltes Druckminderventil und ein Manometer umfaßt, in die Kammer 12 geführt. Oberhalb der porösen Platte 11 befindet sich die zur freien Luft offene Fluidisations-Kammer 12, die eine bestimmte Menge an zu fluidisierenden festen, vorzugsweise feuerfesten Teilchen enthält, beispielsweise Sand 15 Kieselerde, oder auch Tonerde. In dieser Fluidisations-Kammer 12 befindet sich eine Anzahl von Rohrwindungen 16, die schraubenförmig mit einem Durchmesserzwischen dem äußeren Durchmesser der Wanne 9 und dem der Öffnung 10 gewunden sind. Die Rohrwindungen 16 werden von Kühlwasser durchströmt, das durch eine Leitung 17 ein und durch eine andere Leitung 18 austritt.

Oberhalb der Wanne 9 und in der gleichen Achse X-X ist ein Zylinder 33 mit einem größeren inneren Durchmesser, als es der äußereDurchmesserdeszu bildenden Rohres T ist, angeordnet. Der Zylinder 33 umschließt eine wärmeisolierende Hülse 34, die beispielsweise aus einem Filz von Mineralfasern besteht. Es handelt sich hierum einen Zylinder 33 zur Verlangsamung der natürlichen Abkühlung des Rohres T. Die Abkühlung des Rohres T erfolgt um so langsamer, je dicker die wärmeisolierende Hülse 34 ist. Die Höhe des Zylinders 33 ist mindestens ebenso groß wie die Länge des zu zertrennenden Rohres T. zu b) Der Zylinder 33 umfaßt im Inneren Walzen oder Rollen 35 zur Führung und zum Tragen des Rohres T. Diese Rollen 35 sind als innerer Vorsprung in bezug auf die wärmeisolierende Hülse 34 parallel zu den Erzeugenden des Zylinders 33 der Achse X-X und zu den des Rohres T ausgerichtet. Mindestens ein Teil der Rollen 35 ist motorisch angetrieben, um das Rohr T schrittweise zu bewegen. Der Zylinder 33 und die von diesem umhüllte wärmeisolierende Hülse 34, sind „kippbar" angeordnet. Der Zylinder 33 kann um einen Winkel von 90° gekippt werden. Dabei wird er an seinem unteren Teil, an der Kipp-Seite, von einer Tragöse gehalten. (Fig. 2-3). Mit der Tragöse 36 ist ein horizontaler Drehzapfen 37, rechtwinklig zur Achse X-X, verbunden. Hinsichtlich seines Ankippens trägt der Zylinder 33 oberhalb der Tragöse 36 eine Kippöse 38, an der das Ende einer Stange 39 eines bekannten Hubzylinders 40 zum Kippen angeordnet ist, der an dem der Kolbenstange 39 gegenüberliegenden Ende an einer Stütze 41 befestigt ist (Fig. 3). Der Hubzylinder 40 arbeitet beispielsweise hydraulisch mit doppelter Wirkung, in diesem Beispiel (Fig. 3) befindet sich der Zylinder 33 bei ausgefahrener Stellung der Stange 39 (volle Linie) in vertikaler Lage Achse X-X und bei eingezogener Stellung der Stange 39 (Strichpunktlinie) in horizontaler Lage Achse X-X, in der Verlängerung des Eintritts in einen weiter unten beschriebenen Warmhalteofen 44. Der Hubzylinder 40 kippt daher den Zylinder 33 in Richtung des Pfeiles AR.

zu c) Wie bereits dargestellt, ist ein Tunnelofen 44 (Fig. 2 und 4) zum Warmhalten des Rohres Tin derVerlängerung der Hülse 34 und des Zylinders 33 vorgesehen, wenn dieser entsprechend der Achse X-X liegt, und sich gemäß einer Richtung AR 2 senkrecht zur Achse X-X, oder in einer Richtung ARI, parallel zur Achse X-X, erstreckt. Der an seinen zwei Enden offene Tunnelofen 44 umfaßt eine seitliche Eintrittsöffnung 42 der Achse X-X und eine Austrittsöffnung 43 der zur Richtung AR 2 parallelen horizontalen Achse X-X. Für den Durchgang jedes Rohres T mit einem Wechsel der Richtung um 90° zwischen der Achse X-X (oder der Richtung ARI) und der Richtung AR 2, umfaßt der Tunnelofen 44 folgende Mittel zum Tragen und zur schrittweisen Vorwärtsbewegung des Rohres T:

Es umfaßt einziehbare Rollen 45 zum Tragen und zur Vorwärtsbewegung des Rohres T entsprechend der zur Achse X-X parallelen Richtung ARI. Im Hinblick auf die Vorwärtsbewegung wird mindestens ein Teil der Walzen 36 der Hülse 34 und der Rollen 45 des Tunnelofens 44in bekannter und nicht dargestellter Weise durch Motorkraft angetrieben. Die Rollen 45 werden von den vertikalen Hubzylindern 47 getragen, die dazu bestimmt sind, die Rollen 45 an unterhalb der Rollwege 48 der Richtung AR 2 zurückzuziehen. Die Rollwege 48, welchedie Rohre tragen, befinden sich senkrecht zu den Erzeugenden jeden Rohres T, das in Tunnelofen 44 eintritt. Um die Rohre T im Tunnelofen 44 entsprechend der Richtung AR2 vorwärts zu bewegen, sind zwei zusammengekoppelte endlose Ketten 49 vorgesehen, die von Rädern 50 getragen werden, die ihrerseits durch Motorkraft angetrieben sind, was nicht dargestellt ist. Schließlich umfaßt der Tunnelofen 44 eine bestimmte Anzahl von Brennern 46 (beispielsweise Gasbrenner), die im Inneren eine geheizte Atmosphäre zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Rohres T erzeugen.

Eine Abzugsvorrichtung für das Rohr T ist genau am Ausgang der Fluidisations-Wanne 9, jedoch stromaufwärts von der Schneidevorrichtung K angeordnet. Sie besteht beispielsweise aus einem Zylinderabschnitt 33a mit wärmeisolierender Hülse 34a analog zum Kamin 33 und zur Hülse 34 und umfaßt im wesentlichen motorgetriebene Rollen 35 zum Mitnehmen des Rohres T nach oben hin.

Bei einer Schneidevorrichtung für das Rohr T ist stromabwärts von der Fluidisations-Vorrichtung mit Wanne 9 und von der Abzugsvorrichtung eine an sich bekannte Schneidevorrichtung K angeordnet, die in symbolischer Weise durch zwei gegenüberliegende Messer dargestellt ist. Die Schneidevorrichtung K ist beispielsweise zwischen der Abzugsvorrichtung K 33a und dem Zylinder 33 angeordnet.

Funktionsweise und Durchführung der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung (Fig. 1,2 und 4).

Bevor das flüssige Gußeisen in die Anlage eingetragen wird, um die Herstellung eines Rohres T zu beginnen, wird eine Puppe oder eine Rohrschablone (nicht dargestellt), gebildet durch eine Rohrhülse aus Stahl mit gleichem äußeren Durchmesser und gleicher Dicke wie das zu erhaltende Rohr T, von oben in den Tiegel durch die Wanne 9 der Fluidisation und der thermischen Behandlung bis zu einem Niveau unterhalb von dem des oberen Endes der Graphitverkleidung 4eingebracht. Anschließend wird das flüssige Gußeisen entsprechend dem Pfeil f in den Gießtrichter 2 bis zu einem Niveau etwas unterhalb des oberen Teiles der Verkleidung 4 des Tiegels eingefüllt. Dieses flüssige Gußeisen besitzt die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung: Kohlenstoff 2,5 bis4%, Silicium 2 bis 4%, Mangan 0,1 bis 0,6%, Molybdän 0 bis 0,5%, Nickel 0 bis 3,5%, Kupfer 0 bis 11 %, Magnesium 0 bis 0,5%, Schwefel höchstens 0,1 %, Phosphor höchstens 0,06%, den Rest bildet Eisen. Die anfangs leere Wanne 9 wird vordem Einbringen der Puppe in den Tiegel mit Sand 15, in derFluidisations-Kammer 12, gefüllt, sobald sich die Puppe unterhalb des Niveaus N befindet. Tatsächlich bietet sich die Puppe als innere Rohrwandung an, die für das Eintragen der Sandmasse fehlen würde, was jetzt aber erfolgen kann. Das Kühlwasser für die Hülle 5 und der Leitung 17 und 18 sowie die Rohrwindungen 16 wird über die Leitungen 6; 7 eingebracht.

Wie bekannt, kühlt sich das Gußeisen in Kontakt mit der Verkleidung 4 gemäß einer Verfestigungsfront in annähernd Kegelstumpfform ab und bleibt an der Puppe hängen, die durch die motorgetriebenen Walzen 35 des Abschnittes 33a nach oben hochgezogen wird, wonach der Zylinder 33 dann schrittweise das verfestigte Gußeisen als Anfang des Rohres T mit sich nimmt. Während die Puppe noch die Wanne 9 im Sinne des Pfeiles f 1 durchläuft, wird spätestens in diesem Moment Druckluft oder komprimierter Stickstoff durch die Leitung 13 in die Kammer 12 des Gaseintritts für die Fluidisation eingeleitet. Der Sand 15 wird dann um die Rohrwindungen 16 herum fluidisiert, die in dem Fluidisations-Bad 9 untergetaucht sind, und zwar bis zu einem

wenn diese noch nicht in Betrieb ist. Wenn der Anfang des Rohres T den Platz der Puppe im Inneren der Fluidisations-Wanne 9 unter Aufsteigen gemäß dem Pfeil f1 einnimmt, beginnt die thermische Behandlung des Rohres T und setzt sich kontinuierlich in dem Maße fort, wie seine Aufwärtsbewegung im Sinne des Pfeiles f 1 erfolgt.

Die thermische Behandlung der Bainitisierung des Rohres T wird unter den Temperatur-Bedingungen durchgeführt, wie sie in Fig. 5 veranschaulicht.

1. Erste Phase a; b; c. Härtung der Bainitisierung

Bei der Kurve der Fig. 5 sind die Temperaturen T°C auf der Ordinate, sowie die Zeit t auf der Abszisse aufgetragen. Die Kurve a... h der Fig. 5 veranschaulicht die Entwicklung der Temperatur bei einem Gußeisenrohr mit Kugelgraphit in der Zeit, wenn es der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung unterzogen wird.

In der Fluidisations-Wanne 9 befindet sich der fluidisiert^ Sand 15 bei einem geregelten Temperatur-Wert, beispielsweise zwischen 100⁰C und 200⁰C, der zum Erreichen der gewünschten Struktur für eine bainitische Struktur erforderlich ist, was in der ersten Phase der thermischen Behandlung erfolgt und die ihrerseits eine Bainitisierung-Härtung ist, ohne Erhitzung und unter Ausnutzung der Wärmemenge des den Tiegel verlassenden Rohres T. Die Temperatur des Sandbades beträgt zwischen 10OX und 200⁰C und wird dank des Kühlwasserkreislaufes durch die Leitungen 17; 18 in der Größenordnung von 20⁰C konstant gehalten. Die Durchsatzmenge der durch die Leitung 13 eintretenden Fluidisations-Luft und die Geschwindigkeit des Wasserkreislaufes hängen von der Intensität der Kühlung des Sandbades ab. Sowohl die Durchsatzmenge der Fluidisations-Luft als auch die Geschwindigkeit des Wasserkreislaufes sind regelbar. Es wird von einem soeben gebildeten und verfestigten Rohr Tausgegangen, das noch eine Temperatur von 1100⁰C im Punkt a (Ausgang des Tiegels 4) besitzt. Zwischen den Punkten a und b, im Bereich der porösen Platte 11 sinkt die Temperatur des Rohres T schnell von etwa 1100⁰C auf etwa 850⁰C oder auf eine leicht höhere Temperatur ab. Bei den Punkten a und b ist die Struktur des Rohres T austenitisch. Vom Punkt b (Eintritt in das Fluidisations-Bad 15) bis zum Punkt c, dem Austritt aus dem Fluidisations-Bad ist der Temperaturabfall des Rohres T sehr stark (von 850⁰C auf ungefähr 500⁰C) und erfolgt in einer sehr kurzen Zeit während des Durchlaufes durch die Fluidisations-Wanne 9, wo das Rohr T über seine gesamte Oberfläche von fluidisierten Sand 15 des Bades umspült wird, das durch die Rohrschlange 16 auf einer Temperatur in der Größenordnung von 100⁰C bis 200⁰C gehalten wird. Das ist die Härtung der Bainitisierung. Das fluidisierte Bad bewirkt daher eine wirklich intensive Entfernung von Wärmeenergie von gebildeten Rohr T weg, und das in einer gleichmäßigen Weise über die gesamte Wandung des Rohres T, die sich in dem Sand 15 befindet, so daß jeder Punkt des Rohres T der gleichen thermischen Behandlung unterzogen wird.

2. Zwischenphase ede des Ausgangs der Wanne 9 und des Durchgangs durch die Abzugsvorrichtung im Abschnitt 33 a und den Zylinder 33

Hat das Rohr T die Fluidisations-Wanne 9 verlassen, so tritt es in die Abzugsvorrichtung im Abschnitt 33a ein, die es gegen Abkühlung schützt, durch seine motorgetriebenen Rollen 35 zum Zylinder 33 hin mit natürlicher und langsamer Abkühlung mitnimmt, wobei sich der Zylinder 33 in der Stellung der vertikalen Achse befindet, quer durch die Schneidevorrichtung K. Auf den Temperaturkurven der Fig. 5 entspricht der Eintritt in den Zylinder 33 dem Punkt d. Deshalb entspricht das Durchgangsintervall durch die Abzugsvorrichtung im Abschnitt 33a zwischen der Wanne 9 und dem Zylinder 33, wo sich die Schneide- oder Trennvorrichtung K befindet, dem Abschnitt der Kurve c d, mit einem leichten Absinken der Temperatur an der äußeren Wandung des Rohres T. Der Punkt d besitzt eine Temperatur von nahe 480⁰C. Die Abkühlung des Rohres T im Zylinder 33 erfolgt aufgrund der wärmeisolierenden Hülse 34 des Zylinders 33 langsam. Am Ausgang des Zylinders 33, beim Punkt e, weist das Rohr T eine Temperatur in der Größenordnung von 350°C auf.

Die Zertrennung des Rohres T erfolgt mit Hilfe der Schneidevorrichtung K, wenn sich die gewünschte Länge des Rohres T im Inneren des Zylinders 33 befindet.

3. Zweite Phase der thermischen Behandlung mit Aufrechterhaltung der Temperatur (Zone zwischen den Bereichen elfl und e2f2 der Kurve von Fig. 5)

Um die zuvor erhaltene bainitische Struktur zu konsolidieren, wird das zerschnittene Rohr T in das Innere eines Tunnelofens 44 gebracht, wo es entsprechend der Richtung AR 1 parallel zur horizontalen Achse X1-X1 des gekippten Zylinders 33 angeordnet wird. Um das zu erreichen, (Fig.2 und 3) wird nach dem Zertrennen des Rohres T auf die gewünschte Länge durch die Schneidvorrichtung K, der Hubzylinder in Aktion gesetzt, so daß er den Zylinder 33 und das in ihm befindliche und von ihm getragene Rohr T in einem Winkel von 9O⁰C kippt, im Sinne der Richtung AR und um die Achse X1-X1 des Drehzapfens 37 herum. Der Zylinder 33 kippt bis zum Ende des Hubweges der Stange 39 des Hubzylinders 40 (Teil in Strichpunkten bei Fig. 3). Er bewegt sich daher von der Stellung in der vertikalen Achse X-Xzur Stellung in der horizontalen Achse Xi-Xi in der Verlängerung und in der Nähe des Eintritts 42 des Tunnelofens 44. Das Rohr T, getragen von den Rollen 35 im Verlauf des Kippens sowie in der neuen Stellung X1-X1, ist jetzt bereit, in den Tunnelofen 44 einzutreten. Die motorgetriebenen Rollen 35 und anschließend die motorgetriebenen Rollen 45 nehmen das RohrT durch ihre Drehung mit und führen es in den Tunnelofen 44 ein. Im Inneren des Tunnelofens 44 erfährt das Rohr T, während es kontinuierlich horizontal vorwärtsbefördert wird, einen Richtungswechsel um 90° in die neue Richtung AR₂, die das Rohr T bis zum Ausgang 43 des Tunnelofens 44 führt. Dieser Richtungswechsel erfolgt in der folgenden Art und Weise: Die Hubzylinder 47 ziehen die Rollen 45 bis unterhalb der Rollwege 48 ein, so daß das Rohr T auf den Rollwegen 48 und den motorgetriebenen endlosen Ketten 49 ruht, die es in die neue Richtung AR₂ bis zum Ausgang 43 des Tunnelofens 44 mitnehmen. Der Tunnelofen 44 wird durch Gasbrenner 46 so aufgeheizt, wie sich das Rohr T längs des Tunnelofens 44 mit einer regelbaren Geschwindigkeit, durch Regelung der Geschwindigkeit der motorgetriebenen Mitnehmer-Ketten 49 vorwärtsbewegt und wird dann auf einer isothermen konstanten Temperatur zwischen zwei Grenzen (zwei Isothermen) gehalten: einerseits einer oberen Grenze, Bereich elfl oder Isotherme von 450⁰C der Fig. 5 und andererseits einer unteren Grenze Bereich e2f2 oder Isotherme von 250⁰C. Zwischen den Grenzen elfl und e2f2 erfolgt die Aufrechterhaltung der Temperatur des Rohres T gemäß einem Zwischenbereich oder dem isothermen Bereich ef, zwischen 250°C und 450⁰C (Fig. 5). Das geschieht in dem Zylinder 33, den das Rohr T von der Temperatur d = Eintritt in den Zylinder 33 bis zur Temperatur e. Austritt aus dem Zylinder 33 und Eintritt in den Tunnelofen 44 zwischen den Temperaturen el und e2, bzw. 45O⁰C und 250⁰C durchläuft. Diese Phase der thermischen Behandlung im Tunnelofen 44 sichert die Stabilität des Bainits und gegebenenfalls des restlichen Austenits in der Grundstruktur. Das ist die Erhaltung der Bainitisierung die eine bainitische Struktur oder eine homogene bainitisch-austenitische Struktur gewährleistet. Jenseits der Punkte fl oder f2 ist das Rohr T abgekühlt, wie weiter unten im Abschnitt 4 beschrieben.

Das Rohr T verläßt den Tunnelofen 44 bei einer Temperatur zwischen 450⁰C und 250⁰C, zwischen den Punkten f2 und f1, um in der dritten und letzten Phase, wie weiter unten beschrieben wird, abgekühlt zu werden. Das geschieht demzufolge im Inneren der schraffierten Zone von Fig. 5 zwischen den Bereichen elfl und e2f2 (Bereiche fin gestrichelter Linie), wo die konstante Aufrechterhaltung der Temperatur des Rohres T erfolgt. Die bainitische oder gegebenenfalls bainitisch-austenitische Struktur ist homogen und bietet optimale mechanische Eigenschaften.

4. Dritte und letzte Phase der Abkühlung an freier Luft (Bereich fl gh oder f2 gh)

Am Ausgang des Tunnelofens 44 kühlt sich das Rohr T anderfreien Luft bis auf eine gewöhnliche Temperatur zwischen 5⁰C und 25°C, gemäß dem Bereich flg in Kürze ab und behält schließlich diese Temperatur bei, die der Außenluft entspricht (Bereich gh).

Das Gußeisenrohr T mit Kugelgraphit besitzt damit eine bainitische Struktur oder eine gemischte bainitische-austenitische Struktur.

Man kann auf diese Weise Gußeisenrohre, vorzugsweise Rohre für die Wasserversorgung, mit Nominal-Durchmessern von bis 2500mm, und insbesondere von 1000 bis 1600mm mit Dicken zwischen 5 und 20mm herstellen und thermisch behandeln.

Dieses Verfahren und diese Anlage sind daher insbesondere vorteilhaft für die Herstellung von Gußeisenrohren T mit großen Durchmessern und relativ geringen Dicken bzw. Wandstärken.

Die erste Phase der Härtung beginnt am Punkt b der Kurve von Fig. 2 unter Ausnutzung der Wärmemenge des gebildeten Rohres T ohne Zufuhr von Wärme, um das Rohr T auf eine Temperatur von etwa800°Cbis850°Czu bringen.

Dank der Kombination „Tiegel + Wanne 9" wird ein sehr viel größeres Härtungsvermögen beim Gußeisenrohr T mit Kugelgraphit erhalten, als wenn sich ein Gußeisenrohr T mit Kugelgraphit sich abkühlt und es dann wieder bis auf eine Temperatur von 800⁰C bis 85O⁰C erhitzen würde, um eine bainitische Härtung zu erreichen.

Die Verwendung der Wanne 9 mit fluidisiertem Bad aus Sand 15 sichert die Gleichmäßigkeit der Temperatur des Rohres T über seine gesamte Länge und über seine gesamte zylindrische Wandung und gewährleistet die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der thermischen Behandlung.

Außerdem stellt die Verwendung des Bades auf fluidisiertem Sand 15 oder aus anderen geeigneten Teilchen eines festen Materials, anstelle von Wasser, als Mittel zur Abführung oder Entfernung von Wärmeenergie vom RohrT nach außen hin, einen Sicherheitsfaktor wegen der Nähe des Gußeisen-Bades F dar.

Wie man schon einleitend dargestellt, wird Dank der unmittelbaren Aufeinanderfolge oder der Verkettung von Tiegel und Wanne 9, das heißt. Dank der Kombination von Tigei und Fluidisations-Wanne 9, die es ermöglicht, eine unmittelbar auf die Erzeugung des Rohres T erreicht, das heißt, am Ausgang des Tiegels, eine Bainitisierungs-Härtung zu erreichen, ein sehr viel größeres Härtungsvermögen zu erreichen, als wenn ein Rohr T sich auf eine Temperatur unterhalb der eutektischen (700⁰C bis 750⁰C) abkühlen lassen und dann anschließend wieder bis auf eine Temperatur von 850⁰C erhitzt würde, um eine bainitische Härtung zu realisieren. Die Erfindung gestattet daher zuverlässig, die gewünschte bainitische Struktur zu erhalten. Wie noch weiter zu sehen ist, wird eine ebenfalls zuverlässig andere Strukturen erhalten, die von der Temperatur des fluidisierten Sandes 15 abhängen. Wegen der Unkompliziertheit der Temperatur-Regelung des fluidisierten Bades, durch Regelung der Temperatur und der Durchflußmenge des in den Rohrwindungen 16 zirkulierenden Wassers und wegen der Gleichmäßigkeit der Temperatur des in dem fluidisierten Sand 15 behandelten Rohres über seine gesamte Länge, ist diese thermische Behandlung völlig zuverlässig und industriell reproduzierbar

Varianten

Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 wird das Verfahren und die Einrichtung zur thermischen Behandlung beim absteigenden vertikalen Strangguß eines Rohres Taus Gußeisen eingesetzt. Eine derartige Einrichtung wird um die Strangguß-Achse X-X herum realisiert. Sie umfaßt:

— eine Zuführung für flüssiges Gußeisen

— Mittel zur Bildung eines Gußeisenrohres

— eine Anlage zur thermischen Behandlung des Gußeisenrohres

Für die Zuführung des flüssigen Gußeisens (teilweise dargestellt) ist eine Gießgrube 19 am oberen Teil der Einrichtung vorgesehen und gehört zu einer nicht dargestellten Gießpfanne unter niedrigem Druck, oder gegebenenfalls zu einem Reflektor-Elektroofen, dessen Volumen unter dem Druck eines neutralen Gases wie z. B. Stickstoff oder Argon steht. Die Gießgrube 19 weist an ihrem unteren Teil eine Gießöffnung 20 der Achse X-X auf.

Als Mittel zur Bildung eines Gußeisenrohres geht durch die Gießöffnung 20 axial ein Gießkern 21 aus Graphit, der dem zu erhaltenden RohrTdie innere Form verleiht. Das Kopfstück 22 einer Düse 23, ebenfalls aus Graphit, geht gleichfalls hindurch, die ihrerseits dem zu erhaltenden Rohr T die äußere Form verleiht. Der Gießkern 21 ist ein Hohlzylinder, der in seinem Inneren eine Heizvorrichtung enthält, beispielsweise einen Induktor 24 in Form einer wassergekühlten Rohrschlange. Die Düse 23 bildet mit dem Gießkern 21 einen ringförmigen Raum 25, der den inneren und äußeren Abmessungen des zu erhaltenden Rohres T entspricht und seinerseits im Inneren das Gußeisen F enthält, das sich schrittweise gemäß einer Verfestigungsfront, ausgehend von der Wandung der Düse 23, verfestigen soll. Das Kopfstück 22 der Düse 23 bildet mit der Gießöffnung 20 ebenfalls einen ringförmigen Raum, der mit einer isolierenden feuerfesten Hülse 26 ausgefüllt dazu bestimmt ist, ein Hindernis für die mögliche Abkühlung des aus der Gießgrube 19 austretenden flüssigen Gußeisens Fzu bilden. Die rohrförmige Düse 23, deren unterer Teil sich in der gleichen Höhe wie der untere Teil des Gießkernes 21 befindet, wird mit einem ringförmigen Spiel von einem rohrförmigen Mantel 27 aus einem gut wärmeleitenden Metall, wie Kupfer, oder aus einer Metall-Legierung umgeben. Der Mantel 27 erweitert sich in seinem oberen Teil zur Wanne 28, die ihrerseits als Behälter für eine Umhüllung 29 aus flüssigem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt (beispielsweise Blei oder Zinn) in innigem Kontakt mit der Düse 23 über deren gesamter Höhe mit Ausnahme des Kopfstückes 22 dient. Die Umhüllung 29 aus flüssigem Metall eines niedrigen Schmelzpunktes wird entweder von oben durch eine Leitung 30 oder von unten durch eine Leitung 31 gespeist, die gleichfalls zum Abzug des zur Kühlung vorgesehenen flüssigen Metalls 29 dient, wenn dies erforderlich ist. Der Mantel 27 selbst ist eng von einer hohlen Muffe 32 zur Abkühlung mittels Wasserkreislauf umschlossen, deren innere Wandung sich in Kontakt mit der äußeren Wandung des Mantels 27 befindet.

Wie bekannt, ist am Ausgang des ringförmigen Raumes 25 zwischen dem Kern 21 und der Düse 23 ein Rohr Tfertig gebildet und völlig verfestigt.

Die Anlage zur thermischen Behandlung ist so ausgebildet, daß unterhalb der Düse 23 in ihrer Achse X-X und in einem geeigneten Abstand von dem unteren Teil der Düse 23 eine Fluidisations-Wanne 9 mit ringförmigem Boden vorgesehen, die eine Öffnung 10 für den Durchgang des Rohres T aufweist, und mit ringförmiger poröser Platte 11 angeordnet, die ihrerseits ebenfalls eine Öffnung für den Durchtritt des Rohres T besitzt. Die Wanne 9 enthält oberhalb der porösen Platte 11 ein Badmitfluidisiertem Sand 15, wassergekühlt durch eine Rohrwindung 16 mit schraubenförmigen Windungen. Die Fluidisations-Wanne 9 erhält das thermisch behandelte Rohr T durch ihren oberen Teil, im Gegensatz zum vorstehenden Beispiel, wo sie es durch ihre Öffnung 10 erhält. Jedoch erfolgt die Temperatur-Entwicklung beim Rohr T vor und während des Durchganges durch die Fluidisations-Wanne 9 entsprechend der gleichen Kurve, die durch die Punkte a, b, c der Fig.5 entsprechend der Behandlung der Bainitisierungs-Härtung läuft.

Eine Abzugsvorrichtung 33 b mit wärmeisolierender Umhüllung 34b und motorgetriebenen Mitnehmer-Rollen 35 und dann ein Zylinder 33 mit wärmeisolierender Hülse 34 folgen auf die Wanne 9 und liegen vor einem Tunnelofen mit Gasbrennern zur Aufrechterhaltung der Temperatur, der zwar nicht dargestellt, aber auch nicht anders ist, als der Tunnelofen 44 in Fig. 2 und 4. Zwischen der Abzugsvorrichtung 33 b und dem Zylinder 33 ist eine Schneidevorrichtung K für das Rohr T angeordnet. Wie in den Fig. 1 bis 3 besitzt der Zylinder 33 an seinem unteren Teil eine Tragöse 36 und eine Drehachse 37 der Kipp-Achse sowie eine Kipp-Öse 38 und Mittel zum Kippen um einen Winkel von 90°, die nicht dargestellt sind. Die vollständige thermische Behandlung findet unter den gleichen Bedingungen statt, wie in dem Beispiel der Fig. 1,2,3,4 und 5, entsprechend der drei Phasen, die in Fig. 5 veranschaulicht sind, das heißt, zuerst die Härtungsphase der Austenitisierung-Bainitisierung gemäß dem Bereich a, b zwischen der Düse 23 und der Fluidisations-Wanne 9, dann gemäß dem Bereich b, c des starken Temperaturabfalls für die Bainitisierung beim Durchgang durch die Fluidisations-Wanne 9 und schließlich erfolgt nach dem Zerschneiden des Rohres T gemäß einem horizontalen Bereich ef (oder Isotherme ef), gelegen in der schraffierten Zone zwischen der oberen Isotherme elfl (von 450°C) und der unteren Isotherme (25O⁰C), eine Stabilisierung der Temperatur im Inneren des Warmhalte-Tunnelofens 44. Die thermische Behandlung geht dann mit der Schlußphase fl oder f2, g, h der Abkühlung des Rohres T, das den Warmhalte-Ofen 44 der Bainitisierung verläßt, an freier Luft zu Ende.

Die Vorteile sind die gleichen wie zuvor genannt, was die thermische Behandlung betrifft, der einzige Unterschied zu dem vorangegangenen Beispiel bleibt die Art und Weise der Herstellung des Rohres T unter Verwendung des Gießkernes 21 und die Vorwärtsbewegung des RohresT nach unten hin, gemäß dem Pfeil f2.

Wenn eine andere als die bainitische Struktur zu erhalten gewünscht wird, beispielsweise eine Struktur Bainit + Perlit oder Ferrit + Perlit mit vollkommen kontrollierten prozentualen Anteilen von Perlit, so ermöglicht es möglich, diese in zuverlässiger Weise und industriell reproduzierbar zu erhalten, während es die früheren thermischen Behandlungen weder gestatteten, das Prozentverhältnis an Perlit von einer Behandlung zur anderen, noch von einem Rohrende zum anderen zu reproduzieren. Im Fall der Ferrit/Perlit-Struktur wird der Zylinder 33 weggelassen.

Ebenso gestattet es die vorliegende Behandlungsweise, eine Bainit/Ferrit-Struktur zu reproduzieren. Für eine Bainit/Ferrit-Struktur muß die Temperatur des fluidisierten Bades 15 zwischen 100⁰C und 200⁰C betragen, wie für Bainit allein. Für eine Ferrit/Perlit-Struktur mit vorbestimmten prozentualen Anteilen für jede der Phasen Ferrit und Perlit müssen die Temperatur des fluidisierten Bades sowie die Abkühlungsgeschwindigkeit des Rohres T, das durch dieses Bad hindurchgeht, konstant gehalten werden. Mit anderen Worten, die konstante Abkühlungsgeschwindigkeit des Rohres T durch einen triphasischen Bereich alpha + gamma + Graphit hindurch, im thermischen Diagramm der Fig. 7 schraffiert dargestellt (der Bereich a + y + G wird so genannt, damit er das Gebiet der eutektoiden Umwandlung des Gußeisens veranschaulicht, wo die drei Phasen Ferrit, Austenit und Graphit des ternären Diagrammes „Eisen, Kohlenstoff, Silicium" nebeneinander existieren), ergibt die Bildung ausgewählter Verhältnisse von Ferrit und.Perlit.

Die konstante und regelbare Geschwindigkeit des Durchlaufes des Rohres T durch das fluidisierte Bad ergibt eine konstante Abkühlungsgeschwindigkeit durch den triphasischen Bereich (α + y + G) hindurch und garantiert somit ein konstantes und vorwählbares Verhältnis von jeder der Phasen Ferrit und Perlit. Die Intensität der Abkühlung kann wie im Fall der bainitischen Härtung durch Wahl der Durchsatzmenge der Fluidisations-Luft (Leitung 13) oder der Zirkulationsgeschwindigkeit des Wassers in der Rohrschlange 16 geregelt werden. Wenn es gewünscht wird, die Abkühlungsintensität zu verringern, so kann der Wasserkreislauf in der Rohrschlange 16 unterbunden oder sogar die Rohrschlange 16 durch-ein Mittel zur Heizung ersetzt werden. Dieses Mittel zur Heizung kann beispielsweise ein elektrischer Heizwiderstand sein, der in das fluidisierte Bad 15 eintaucht oder die Metall-Wanne 9 umschließt, oder auch in der Weise angeordnet sein, daß es die Fluidisations-Luft aufheizt (Leitung 13). Als derartiges Heizmittel können ebenfalls Gasbrenner Verwendung finden. Um diese Ferrit/Perlit-Struktur zu erhalten, wird gemäß dem Temperatur-Zeit-Diagramm von Fig.7 verfahren

Erste Phase (abc)

Auf diesem Diagramm entspricht der Punkt a der Entstehung des Rohres Taußerhalb des Tiegels. Er ist der gleiche wie im ersten Beispiel (Fig. 5): die Temperatur beträgt 1100⁰CAm Eingang des fluidisierten Bades beträgt die TemperaturdesRohresT850°C im Punkt b, wie in Fig. 5. Am Ausgang des fluidisierten Bades, beim Punkt c, ist die Temperatur des Rohres T auf einen Wert von höher als 600⁰C abgesunken. Es ist festzustellen, daß das Absinken der Temperatur gemäß dem Diagramm von Fig. 7 zwischen den Punkten bunde viel weniger stark und mehr allmählich erfolgt, als bei der Behandlung gemäß dem Diagramm von Fig. 5. Zwischen den Punkten bunde befindet sich der triphasische Bereich« + γ + G (Zone der eutektoiden Umwandlung des Gußeisens) in einem Temperatur-Intervall zwischen 770°C und 81O⁰C, wo die Abkühlungsgeschwindigkeit des Gußeisens konstant ist. Der Bereich (a + γ + G) ist schraffiert

Zweite und letzte Phase (c k)

Das Rohr T, das am Ausgang des fluidisierten Bades in die freie Luftaustritt und keinen Zylinder 33 zum Durchlaufen mehr besitzt, erfährt eine natürliche Abkühlung an der freien Luft, wie es durch den Bereich c k der Kurve veranschaulicht ist. Die kontinuierliche thermische Behandlung gestattet eine genaue Regelung des Gehaltes jeder anwesenden Phase (Ferrit- und Perlit-Phase) aufgrund der Konstanz folgender Parameter:

— Geschwindigkeit des Abzuges des Rohres T,

— Geschwindigkeit der Abkühlung desgleichen Rohres T, «.

— Temperaturen in allen Punkten der Anlage, die sich zwischen den Punkten a (Entstehung des Rohres T außerhalb des Tiegels

und c (Austritt des Rohres T aus dem fluidisierten Bad) befinden.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gußeisenrohren mit Kugelgraphit, einer homogenen und kontrollierten Struktur, ausgewählt unter den Bainit, Bainit und Ferrit oder Ferrit und Perlit umfassenden Strukturen, von dem Typ, bei dem man ein Rohr mittels eines Stranggußverfahrens im Inneren einer gekühlten rohrförmigen Düse ausbildet, ausgehend von einem Gußeisen mit der folgenden gewichtsmäßigen Zusammensetzung: Kohlenstoff 2,5 bis 4,0%, Silicium 2 bis 4%, Mangan 0,1 bis 0,6%, Molybdän 0 bis 0,5%, Nickel 0 bis 3,5%, Kupfer0 bis 11 %, Magnesium 0 bis 0,5%, Schwefel höchstens 0,1 %, Phosphor höchstens 0,06%, den Rest bildet Eisen, gekennzeichnet dadurch, daß am Ausgang einer gekühlten rohrförmigen Diegels das soeben erzeugte Rohr (T) durch ein fluidisiertes Bad (15) mit festen und feuerfesten Teilchen geleitet wird, die auf eine Temperatur gekühlt sind, die deutlich unterhalb der des Rohres (T), bei seiner Entstehung am Ausgang des gekühlten rohrförmigen Tiegels, liegt.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in einer ersten Phase (a, b, c) von einem Rohr (T) ausgegangen wird, das am Ausgang des Tiegels bei einer Temperatur von 1100⁰C entsteht und mit einer austenitischen Struktur versehen ist, und man dieses Rohr (T) bis auf eine Temperatur von 85O⁰C (b) abkühlen läßt, dann dieses Rohr (T) energisch und gleichmäßig über seine gesamte Länge kühlt, indem man es durch ein fluidisiertes Bad mit feuerfesten Teilchen (c) leitet, um die Temperatur schnell auf ungefähr 500⁰C abzusenken (Bainitisierungs-Härtung) und auf diese Weise eine bainitische Struktur ausgebildet wird, wobei anschließend im Verlauf einer Zwischenphase der langsamen Abkühlung von 500⁰C auf einen Wert zwischen 250°C und 450⁰C (c, d, e) das Rohr in vorbestimmte Längen zertrennt wird, dann in einer zweiten Phase (e, f), genannt Aufrechterhaltung der Bainitisierung, das zerschnittene Rohr (T) durch einen Tunnelofen umgeleitet wird, in dem das Rohr (T) bei einer konstanten isothermischen Temperatur (ef) zwischen den isothermen Grenzen elfl (450⁰C) und e2f2 (250⁰C) gehalten wird, um eine homogene bainitische oder austenitisch-bainitische Struktur zu erhalten, um schließlich in der letzten Phase (fl oder f2 g h) das Rohr an der freien Luft abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in dem fluidisieren Bad in der ersten Phase eine Temperatur zwischen 100⁰C und 200⁰C aufrechterhalten wird und am Ausgang des Verfahrens ein Rohr (T) mit einer mindestens teilweise bainitischen Struktur erreicht wird.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Rohr (T) mit Ferrit/Perlit-Struktur erhalten wird, wenn einer ersten Phase (a b c) ein Rohr (T) vorliege, das am Ausgang des Tiegels bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1100⁰C entsteht, dann dieses Rohr (T) bis auf eine Temperatur in der Größenordnung von 850⁰C (b) abgekühlt wird, anschließend das Rohr (T) zwischen bunde gleichmäßig und mit konstanter Geschwindigkeit über seine gesamte Länge bis auf eine Temperatur von höher als 600⁰C kühlt, indem es durch ein fluidisiertes Bad mit festen und feuerfesten Teilchen geleitet und dann in einer zweiten und letzten Phase (ck) das Rohr (T) in natürlicher Art und Weise an der freien Luft abgekühlt wird.
5. Verfahren nach den. Punkten 1 bis 4, zur Erzielung einer eine Ferrit/Perlit-Struktur mit vorbestimmter prozentualen Verhältnissen der Ferrit- und Perlit-Phasen, gekennzeichnet dadurch, daß in einem fluidisieren Bad eine Temperatur aufrecht erhalten wird, wie sie. der Durchgang des eutektischen Umwandlungsgebietes des Gußeisens darstellt, das heißt, ein sogenannter „triphasischer" Bereich (a + γ + G), in den die drei Phasen Ferrit, Austenit und Graphit des Diagramms „Eisen, Kohlenstoff, Silicium" nebeneinander existieren, anstelle einer konstanten Abkühlungsgeschwindigkeit.
6. Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Gußeisenrohren mit Kugelgraphit nach Punkt 1,das Mittel zur Zuführung von flüssigem Gußeisen und eine gekühlte rohrförmige Düse zur Erzeugung eines Rohres (T) durch ein Stranggußverfahren umfaßt, gekennzeichnet dadurch, daß stromabwärts von der gekühlten Strangguß-Düse ein Fluidisations-Wanne (9) mit festen und feuerfesten Teilchen vorgesehen ist, wobei in der Wanne (9) eine Rohrschlange (16fzur Zirkulation von Wasser vorgesehen ist, die in dem fluidisieren Bad versenkt ist, und die Wannn (9), die mindestens eine Eintritts- oder Austrittsöffnung (10) für das Rohr (t) aufweist, vor diesem von dem fluidisieren Bad der genannten Teilchen in der Wanne (9) durchströmt wird.
7. Einrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Fall wo sich die gekühlte rohrförmige Düse (4-5-21-23) in der verikalen Achse (X-X) befindet, die Fluidisations-Wanne (9) eine einzige Öffnung (10) in der verikalen Achse an ihrem unteren Ende aufweist, an ihrem oberen Teil offen ist und mitderfreien Luft in Verbindung steht.
8. Einrichtung nach Punkt 7, in der gekühlte rohrförmige Tiegel der verikalen Achse (X-X) von unten durch flüssiges Gußeisen gespeist wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluidisations-Wanne (9) oberhalb des gekühlten Tiegels angeordnet ist und die einzige Öffnung (10) der Wanne (9) eine Eintrittsöffnung für das Rohr (T) darstellend ausgebildet ist.
9. Einrichtung nach Punkt 6, in der die gekühlte rohrförmige Düse (23) der verikalen Achse (X-X) von oben durch flüssiges Gußeisen gespeist und mit einem Kern (21) kombinier ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluidisations-Wanne (9) unterhalb der gekühlten Düse (29) angeordnet ist und die einzige Öffnung der Wanne (9) eine Austrittsöffnung für das Rohr (t) darstellt.
10. Einrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß nach der Fluidisations-Wanne (9) und einer Abzugsvorrichtung (33a, 33 b) ein Zylinder (33) angeordnet ist, der von einer wärmeisolierenden Hülse (34), durch die das Rohr (T) koaxial hindurchgeht, im Hinblick auf die endgültige Herstellung eines Rohres (T) mit einer mindestens teilweise bainitischen Struktur, umschlossen ist.
11. Einrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Zylinder (33) in seinem Inneren mit Rollen (35) zum Führen, Tragen und Mitnehmen des Rohres (T) und an seinem Äußeren mit einer Tragöse (36) um die horizontale Achse (Y-Y) herum ausgerüstet ist, hinsichtlich des Kippens des Zylinders (33) mit Hilfe von Kippvorrichtungen (39-40) von der vertikalen Stellung der Achse (X-X) zur horizontalen Stellung (X 1 -X1) in koaxialer Lage mit dem Eingang (42) eines Tunnelofens (44) der horizontalen Achse (X₁-X₁), um das Rohr (T) auf der Bainitisierungs-Temperaturzu halten.
12. Einrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß zur endgültigen Herstellung eines Rohres (T) mit Ferrit/Perlit-Struktur das Rohr (T) direkt am Ausgang der Fluidisations-Wanne (9) in die freie Luft austritt.