DE1021398B - Abschreckvorrichtung und Verfahren zu ihrem Betrieb - Google Patents

Description

• Abschreckvorrichtung und Zierfahren zu ihrem Betrieb Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum härtenden Abschrecken von Stahlstücken, insbesondere von solchen großer Abmessungen, wie gegossenen oder geschmiedeten Stahlwalzen, vornehmlich mit Ballendurchmessern zwischen etwa 300 und 1500 mm.
• Die Vorrichtung soll insbesondere dazu dienen, den schweren Stücken eine einwandfreie Wärmebehandlung zu erteilen und gleichmäßig hohe Härten mindestens in den Oberflächenschichten der Stücke herbeizuführen. Das ist im besonderen dann ein dringendes Anliegen, wenn die großen Stücke aus Stählen bestehen, deren einwandfreie Härtung auf andere Weise schwierig oder gar unmöglich ist.
• Es ist bereits bekannt, hohlgebohrte Walzen nach ihrer Erhitzung in einem Ofen in einen senkrecht stehenden Behälter einzusetzen, der doppelwandig ist und in der Innenwandung eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für Wasser besitzt, welches in die Hohlwandung aus einem Tank eingepumpt wird. Diese bekannte Vorrichtung besitzt zudem eine Wasserdüse, mit der Wasser in solchen Mengen in die Bohrung der Walze eingebracht wird, daß das Wasser nicht nur die Bohrung der Walze füllt, sondern auch nach oben überfließt und sowohl den oberen Walzenzapfen als auch den Walzenballen überflutet. Außerdem besitzt diese bekannte Vorrichtung einen Drehteller, auf dem die erhitzte, senkrecht zentriert aufgesetzte Walze gedreht werden kann.
• Um das besondere Anliegen der Erfindung verwirklichen zu können, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung wesentlich anders gestaltet. Sie besitzt zwar auch einen senkrecht stehenden, mit einem Deckel verschließbaren Behälter, eine Abschreckeinrichtung mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen für das Abschreckmittel sowie eine Einrichtung zur Herbeiführung einer Relativdrehbewegung zwischen Werkstück und Abschreckeinrichtung. Erfindungsgemäß besteht jedoch die Abschreckeinrichtung aus einem in den Behälter einfahrbaren Abschreckkäfig, der aus einer größeren Anzahl in Richtung auf das umschlossene Werkstück gelochter oder geschlitzter Rohre gebildet ist, die gemeinsame Zuleitungen für das Abschreckmittel besitzen. Diese Zuleitungen sind mit einer Wasser-Preßluft-Zerstäubungsdüse verbun den, die vorzugsweise eine Wasserzerstäubung bis zur Aerosolfeinheit (kleiner als 50 [t) bewirken kann. Ferner besitzt die Abschreckeinrichtung eine weitere Zuführung für Preßluft, die zum Transport des Zerstäubungsgemisches der Düse dient. Schließlich ist der Behälter vorzugsweise heizbar, um das abzuschreckende Werkstück darin auf Härtetemperatur erhitzen zu können, um es dann ohne Transport abzuschrecken. Als Zerstäubungsdüse ist vorzugsweise eine solche gewählt, die eine Wasserzerstäubung bis zur Aerosolfeinheit (kleiner als 50 g,) bewirken kann. Zur Erzielung der Relativbewegung zwischen dem Abschreckkäfig und dem Stahlstück ist vorzugsweise eine Drehverbindung zwischen Abschreckkäfig und der Abschreckmittelzuführungsleitung angeordnet. Mit Hilfe dieser Drehverbindung kann entweder eine umlaufende Drehung des Käfigs oder eine Hin- und Herbewegung stattfinden. Die Beheizung des Behälters 1 erfolgt vorzugsweise durch Brenner, welche die Wandung des Behälters 1 in verschiedenen Höhen durchgreifen. Anstatt den Käfig zu drehen, kann auch eine Vorrichtung zum Drehen des abzuschreckenden Stahlstückes vorgesehen sein.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Abschreckvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
• In einem Behälter 1, der durch Brenner 2, welche die Behälterwandung durchgreifen, beheizbar ist, befindet sich eine Stahlwalze 3 senkrecht aufgestellt. Über den Walzenkallen ist der Abschreckkäfig 4 eingefahren, welcher aus einer größeren Anzahl gelochter Rohre 5 besteht, welche oben und unten in je eine gemeinsame Ringleitung 6 bzw. 7 münden. Die obere Ringleitung 6 ist mit den Zuführungsleitungen 8 verbunden, welche sich unterhalb der Drehverbindung 9 vereinigen. In die Drehverbindung 9 greift von oben die feststehende Zuführungsleitung 10 ein, an deren Ende die Zerstäubungsvorrichtung angeordnet ist. Diese besteht aus einer inneren Zerstäubungsdüse 11 mit Zuleitungen für Preßluft 12 und Wasser 13. An dem die Düse umgebenden Gehäuse 14 sind weitere Preßluftanschlüsse 15 und 16 vorhanden. Die Drehvorrichtung für den Käfig besteht aus einem Zahnrad 17 und damit kämmendem Ritzel 18. welches durch einen Motor 19 angetrieben ist. Die dargestellte Vorrichtung wird erfindungsgemäß wie folgt betrieben: In den heizbaren Behälter 1 wird eine Stahlwalze senkrecht eingesetzt und ein (nicht dargestellter) Deckel aufgelegt, worauf die Erhitzung der Walze auf Härtetemperatur vorgenommen wird. Nach Erreichung dieser Temperatur wird der Deckel abgenommen und die Abschreckvorrichtung in den Behälter 1 eingefahren. Alsdann wird unter ständigem Drehen des Käfigs ein Preßluft-Wasser-Gemisch eingeblasen, bis das Stahlstück die gewünschte Abschreckung erfahren hat.
• Auf diese Weise werden vorzugsweise große Stahlstücke, insbesondere geschmiedete oder gegossene Walzen, z. B. solche mit Ballendurchmessern von 300 bis 1500 mm, behandelt, die aus überperlitischem, vorzugsweise etwa 1% und mehr Kohlenstoff enthaltendem Stahl bestehen, mit etwa 1 bis 3% Chrom, 0,5 bis 4% Wolfram, 0,0 bis 4,5% Nickel, 0,3 bis 2, vorzugsweise 0,7 bis 1,2% Silizium, 0,3 bis 2, vorzugsweise 0,3 bis 0,6°/o Mangan.
• Stahlgegenstände, wie `Talzen von etwa 300 bis 1500 mm Ballendurchmesser aus Stählen solcher Zusammensetzung, lassen sich nur unter außerordentlichen Schwierigkeiten - in einem normalen Ofen auf Härtetemperatur erhitzt - in eine Abschreckvorrichtung überführen. Sie lassen sich außerdem auf andere Weise als erfindungsgemäß nicht einwandfrei auf Härten von etwa 60 Shore und darüber - nach den Umrechnungskurven der Firma The Shore Instrumental and MFG Comp. Inc., New York, Model D - bringen (wiedergegeben in »Stahl und Eisen«, 1955, S.411). Solche Härten sind bei Anwendung der Erfindung mit Sicherheit und völliger Gleichmäßigkeit ohne jede Rißbildung zu erzielen.
• Die Wärmebehandlung der Stahlgegenstände gemäß der obengenannten Zusammensetzung und die Zusammensetzung selbst sollen nicht an sich, sondern nur im Zusammenhang mit der geschützten Vorrichtung bzw. dem darin ausgeübten Verfahren geschützt sein.
• Durch Regelung der Wasserzufuhr während des Betriebes der Abschreckvorrichtung ist man in der Lage, das Abschreckgemisch den Erfordernissen des Härtevorganges anzupassen und im Bereich der Zwischenstufe mit einem ungesättigten, trockenen Aerosol zu arbeiten. Sind die Umwandlungstemperaturen in der Zwischenstufe erreicht, so wird die Abschreckung beendet und das Stahlstück erforderlichenfalls in üblicher Weise angelassen.
• Es ist bekannt, beim Patentieren von Stahldraht die Abschreckung des vorher über A3 erhitzten Drahtes durch Anblasen mit Gasen höherer Temperatur und hohem Feuchtigkeitsgehalt vorzunehmen, um unter Vermeidung von Martensit unmittelbar sorbitisches Gefüge zu erhalten. Diese bekannte Maßnahme bezieht sich nicht auf die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, schwere Stahlstücke in besonders wirksamer und gleichmäßiger Weise wärmezubehandeln, und eine für diese andere Aufgabe geeignete Vorrichtung.
• Die Erfindung unterscheidet sich auch wesentlich von einem anderen bekannten Vorschlag, Eisen- und Stahlgegenstände, z. B. in einem Windkanal, durch zwangläufig geführte Gase hoher Geschwindigkeit abzuschrecken. Im Gegensatz zur Erfindung wird nach beiden älteren Vorschlägen ein zusammenhängender Gasstrom benutzt, der das zu behandelnde Werkstück geschlossen -beaufschlagen soll, ein Ziel, welches nur durch Anwendung sehr großer Gasmengen und hoher Gasgeschwindigkeiten erreicht werden kann. Demgegenüber wird erfindungsgemäß mit Hilfe des Abschreckkäfigs eine Feinaufteilung des Abschreckmittels und seine sichere Zuführung an eine «#, ielzahl einzelner nebeneinanderliegender Zonen der Werkstückoberfläche bewirkt, so daß mit großer Sicherheit eine gleichmäßige, geregelte Abschreckung des Stahlstückes erreicht wird.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum härtenden Abschrecken von Stahlgegenständen, insbesondere Walzen, mit einem senkrecht stehenden, durch einen Deckel verschließbaren Behälter einer konzentrisch um das abzuschreckende Stück angeordneten Abschreckeinrichtung mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen für das Härtemittel und einer Einrichtung zur Herbeiführung einer Relativdrehbewegung zwischen dem Werkstück und der Abschreckeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckvorrichtung aus einem in den Behälter einfahrbaren Abschreckkäfig (4-) besteht, gebildet aus einer größeren Anzahl in Richtung auf das umschlossene Stahlstück gelochter oder geschlitzter Rohre (5) mit gemeinsamen Zuleitungen (8) für das Abschreckmittel, und daß die Zuleitungen (8) mit einer Wasser-Preßluft-Zerstäubungsdüse (11) verbunden sind, die vorzugsweise eine Wasserzerstäubung bis zur Aerosolfeinheit kleiner als 50 u) bewirken kann, eine weitere Zuführung (15, 16) für Preßluft besitzt, die zum Transport des Zerstäubungsgemisches der Düse dient.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drehvorrichtung zwischen Abschreckkäfig und Abschreckmittelzuführungsleitung.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) heizbar ist.
4. 4. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein großes Stahlstück, insbesondere eine geschmiedete oder gegossene Walze, senkrecht im Behälter (1) aufgestellt, auf Härtetemperatur erhitzt, sodann nach Abnehmen des den Behälter (1) verschließenden Deckels der Abschreckkäfig (4) um das Stahlstück gebracht und feinzerstäubtes Wasser-Preßluft-Gemisch auf das Stahlstück unter Relativbewegung zwischen ihm und dem Abschreckkäfig geblasen wird bis zur Erreichung der gewünschten Umwandlung, und daß gegebenenfalls schließlich das Stahlstück in üblicher Weise angelassen wird.
5. 5. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 zur Zwischenstufenvergütung von Walzen aus überperlitischen Stählen vorzugsweise folgender Zusammensetzung: 1 bis 3% Chrom, 0,5 bis 4% Wolfram, 0 bis 4,5% Nickel, 0,3 bis 2, vorzugsweise 0,7 bis 1,2% Silizium, 0,3 bis 2, vorzugsweise 0,3 bis 0,6% Mangan, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 767 719; deutsche Patentanmeldung Sch 2947 VI / 18c (bekanntgemacht am 19. 3. 1953) ; USA.-Patentschrift Nr. 2044384.