DE1262320B - Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Stahlbloecken - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Stahlblöcken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen von Stahlblöcken, insbesondere aus legiertem Stahl oder 0,35 % Kohlenstoff und mehr enthaltendem unlegiertem Stahl für das Warmverformen (Walzen, Schmieden, Pressen) unter Beseitigung von Gefügeungleichmäßigkeiten, wobei die Stahlblöcke zuerst von außen her durch Gasbrenner oder beliebig beheizte Öfen vorerhitzt werden und die weitere Erhitzung, vornehmlich des Blockinneren, auf Warmverformungstemperatur oder darüber durch elektrische Widerstandserhitzung vorgenommen wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Bei der üblichen Erhitzung der Stahlblöcke von außen her kann kein Ausgleich zwischen Innen- und Außentemperatur auf betriebswirtschaftlich tragbare Weise erzielt werden, wenn der Stahlblock in Öfen üblicher Bauart, z. B. in Stoß- oder Tieföfen, entweder kalt oder mit einer wesentlich unter der jeweils in Frage kommenden Walzaußentemperatur liegenden Innentemperatur eingesetzt und dann erhitzt wird. Dies gilt insbesondere für einen Stahlblock aus legiertem Stahl oder aus mindestens 0,35 % Kohlenstoff und mehr enthaltendem unlegiertem Stahl. Im allgemeinen wird daher die Innentemperatur eines auf diese Weise erhitzten Stahlblockes beträchtlich tiefer liegen als seine Außentemperatur. Hiermit mußte bisher immer gerechnet werden, und daher ist aus Sicherheitsgründen die Außentemperatur eines Stahlblockes bisher auch stets wesentlich höher gehalten worden, als es an sich notwendig wäre, wenn zwischen Außen- und Innentemperatur kein oder ein nur geringfügiger Unterschied bestünde. Außerdem bewirkt die hierdurch nötige längere Einwirkung der sehr hohen Ofentemperatur eine oft weitgehende gütemäßige Beeinträchtigung der Blockoberfläche durch Verzunderungsrißchen usw. Besonders schwerwiegend ist aber, daß dieser Temperaturunterschied am Stahlblock, insbesondere bei einem solchen aus hochlegiertem warmfestem Stahl zwischen außen und innen zu außerordentlichen Schwierigkeiten bei der ersten Verformung am Blockgerüst oder beim Schmieden führen kann, weil bei einem derart gegebenen größeren Temperaturunterschied der Stahl die Verformung oft nicht aushält und die Blockoberfläche dann einreißt.
• Bei dem älteren, allerdings nachveröffentlichten Recht, dem deutschen Patent 1009 331, dessen Inhaberin die Anmelderin selbst ist, wird bei einem Verfahren zur unmittelbaren elektrischen Widerstandserhitzung von stabförmigen Körpern aus Stahl, z. B. Knüppeln und ähnlichem Halbzeug, deren Stabenden während der Erhitzung zur Vermeidung unerwünschter, von den Elektroden herrührenden Anstauchungen unmittelbar mit Wasser beaufschlagt werden, vorgeschlagen, solche Stahlstäbe der elektrischen Widerstandserhitzung zuzuführen, die bereits auf höhere Temperaturen von z. B. 500 bis 600° C vorerhitzt worden sind. Bei der Anwendung dieses Verfahrens kann bei der Vorerhitzung der Stäbe bis in die Nähe der Zundergrenze des jeweiligen Stahls durch Gasbrenner oder gas- oder kohlebeheizte Öfen die Verzunderung der Oberfläche vermindert werden. Mit diesem Verfahren- ist es jedoch nicht möglich, bei der sich anschließenden elektrischen Widerstandserhitzung eine Gefügeverbesserung oder Entzunderung der Stäbe durchzuführen, weil hierfür geeignete Maßnahmen fehlen.
• Grundlage der vorliegenden Erfindung ist nun die Erkenntnis, daß bei einem in üblicher Weise bereits auf höhere Temperatur erhitzten Stahlblock aus den vorher genannten Stählen dieser bisher als naturgegeben angesehene Temperaturunterschied durch eine zusätzliche elektrische Widerstandserhitzung des ganzen Stahlblockes verhältnismäßig rasch und kostenmäßig tragbar beseitigt werden kann. Dabei werden erfindungsgemäß die Blöcke zunächst mittelbar auf eine Temperatur erhitzt, welche die für die Warmverformung benötigte Anfangstemperatur bis zu 1/a ihrer Höhe unterschreitet und bei der weiteren unmittelbaren Erhitzung die gesamte Blockoberfläche mindestens zeitweise mit Wasesr oder Dampf beaufschlagt.
• Es ist hierbei nicht zu befürchten, daß an der Oberfläche Verbrennungserscheinungen auftreten oder eine Neigung zur zusätzlichen Bildung von Verzunderungsrißchen interkristalliner 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, Karbidausseheidungen 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. Gewünschtenfälls kann die den Block umgebende Atmosphäre. "veiändert' werden. Die Blockerhitzung mit Widerstandserhitzung kann mit einem gütemäßig sich günstig auswirkenden Abzundern der Blockoberfläche verbunden werden. Dazu wird entweder freie Luft, gegebenenfalls Preßluft, benutzt oder ein anderes oxydierendes Gas an die Blocköberfläche geführt, - dessen- Oxydationsvermögen äül die gewünschte Intensität der Verzunderung eingestellt werden kann, z. B. durch Sauerstoffanreicherung 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, zweckmäßig während des Erhitzungsvorganges - mit oder ohne Stromabschaltung. Die sich hierbei einstellende Abkühlung der Oberfläche des Rohblockes stellt gleichzeitig auch eine Sicherung gegen die Folg-en einer zu hohen Anhebung- seiner Innentemperatur dar. Das benötigte Druckwasser wird vorteilhafterweise mittels als Druckwasserzuleitung ausgebildeter, mit Spritzwasserdüsen entsprechend ausgestatteter und aus Gründen der Blindstromeinsparung parallel zum Rohblock verlegter Stromzuführungen zur Einwirkung gebracht. Durch eine Abdeckung des Erhitzungs- und Abspritzraumes, welche zweckmäßiger= weise an den Stromzuführungen befestigt ist, entsteht ein halboffener Raum, in welchem 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 Erhitzungszustand für die Formänderung durch Walzen oder Schmieden mit einer weitgehenden gütesteigernden Abzunderung und einer Verbesserung der Gefügeauflösung durch Drucksteigerung in seinem Innern vereinigen-Bei der elektrischen Widerstandserhitzung schwerer Rohblöcke ist es schließlich noch zweckmäßig, daß das Einspannen des Rohblockes und der Stromübergang auf ihn mittels getrennter, gegeneinander isolierter Vorrichtungen erfolgt, und zwar durch beiderseits seiner Enden (z. B. Kopf und Fuß) befindliche, in seiner Längsachse gegen ihn verfahrbare Spanndorne und auf diesen konzentrisch angeordnete bzw. von ihnen getragene, desgleichen bewegbare Kontaktkörper.
• Verfahrensgemäß wird hierbei so vorgegangen, daß der Rohblock in bisher üblicher Weise auf eine Außentemperatur erhitzt wird, deren Höhe etwa 2/s oder auch mehr der bisher bei der in Frage kommenden Stahlmarke bzw. -zusammensetzung angewandten entspricht. Hierauf wird der so erhitzte Rohblock kopf- und fußseitig auf an sich bekannte Weise zwischen mittel- und unmittelbar wassergekühlten Kontaktkörpern zur Widerstandserhitzung eingespannt, wobei unter diesen Umständen auch eine ziemlich weitgehende Abkühlung der an die Kontaktkörper anliegenden Blockteile ohne weiteres in Kauf genom= men werden kann. Gleichzeitig.Ynit dieser Erhitzung, bei welcher die Innentemperatur 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 normalen Erhitzung (auf bisher übliche Weise), der elektrischen Widerstandserhitzung des Rohblockes und der Druckwasserentzunderung so aufeinander abgestimmt sein müssen, daß einerseits die gewünschte Anhebung der Innentemperatur und andererseits die Einhaltung einer gewünschten Außentemperatur sichergestellt werden.
• -teer - urch-dieses neue rrhitzungsz--urid-Entzutrderungsverfahren erzielte technische Fortschritt ist offenkundig und besteht nicht allein aus dem sich ergebenden -Güfefortschritt, sondern auch _ aus dem Umstand, daß bei gegenüber- der Außentemperatur angehobener Innentemperatur auf- eine bisher aus Sicherheitsgründen -gewählte höhere als dann nötige Walz- oder Schmiedeanfangstemperätur und vielfach auf eine besondere andere -.Bearbeitung- der Blockoberfläche verzichtet werden kann. Es entsteht auf diese Weise ein sehr wirtschaftliches Wärm- und Verarbeitungsverfahren, weil auch unter anderem. die auf bisher übliche Weise nur auf _ eine verhältnismäßig niedrige Zwischentemperatur unter weitgehendem Wärmeausgleich zwischen innen und außen. vorgewärmten Rohblöcke dann wesentlich weniger Warmkosten verursachen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung im Schnitt wiedergegeben, mit der- das erfindungsgemäße Verfahren -durchgeführt werden kann. Aus der einzigen Figur ist ersichtlich, wie der Block 1 mit Hilfe von Preßwässer abgespritzt wird: Zu diesem Zweck sind die Stromzuleitungsrohre 7 mit auf die Blockoberfläche gerichteten Spritzwasserdüsen 10 versehen, die durch die Umhüllung-12 durchgreifen. Diese Umhüllung bildet zusammen mit der unten rechts angebrachten Klappe 13 eine- Art oben offenen Schacht. Die Zuführung des Druck-Wassers zu den Stromzuleitungsrohren 7 erfolgt durch Anschlüsse 14. Es können alle Stromzuleitungsrohre gleichzeitig als Zuleitungen für das Druckwasser benutzt werden, oder nur ein Teil davon: In dem von der Umhüllung 12 gebildeten Raum kann zweckmäßig von unten Preßluft, gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichert, oder reiner Sauerstoff zugeführt werden. Es ist hier außerdem noch eine Vorrichtung 15 zum vertikalen Bewegen des Blockes 1 vorhanden sowie eine Verschiebeanordnung 16, um den erhitzten Block auf den Rollgang 17 zubringen. - -

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum -Erhitzen von Stahlblöcken, insbesondere aus legiertem Stahl oder 0,35% Kohlenstoff und mehr enthaltendem unlegiertem Stahl, für das Warmverformen (Walzen, Schmieden, Pressen) unter Beseitigung von Gefügeungleichmäßigkeiten, wobei die Stahlblöcke zuerst von außen her durch Gasbrenner oder beliebig beheizte Ofen vorerhitzt werden und die weitere Erhitzung, vornehmlich des Blockinneren, auf Warmverformungstemperatur oder darüber durch elektrische Widerstandserhitzung vorgenommen--wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke zunächst mittelbar auf eine Temperatur erhitzt werden, welche die für die Warmverformung benötigte Anfangstemperatur bis zu 1/s ihrer Höhe unterschreitet und bei der weiteren unmittelbaren Erhitzung die gesamte Blockoberfläche mindestens zeitweise mit Wasser oder Dampf beaufschlagt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblöcke in kürzester Zeit von der Vorerhitzungstemperatur aus auf höchste Walz- oder Schmiedetemperatur gebracht werden, wie sie in dieser Höhe zum Auflösen von Gefügeungleichmäßigkeiten, Karbidausscheidungen usw. im Innern des Blockes nötig ist.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Widerstandserhitzung an freier Luft erfolgt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Widerstandserhitzung zwecks Abschirmung gegen Wärmestrahlung in einem ganz oder teilweise geschlossenen tunnelartigen Raum erfolgt, aus welchem Kopf und Fuß des Stahlblocks herausragen.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der tunnelartige Raum mit einem geeigneten Schutzgas angefüllt wird.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stahlblock bei seiner elektrischen Widerstandserhitzung umgebende Luft eine Sauerstoffanreicherung erfährt.
7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Stahlblocks ein- oder mehrmals hintereinander mittels Druckwasser von der vorhandenen oder entstehenden Zunderschicht gesäubert wird, wobei dieser Entzunderungsvorgang während der elektrischen Widerstandserhitzung mit oder ohne Stromabschaltung erfolgt. B.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch getrennte, gegeneinander isolierte Einspannvorrichtungen für den durch elektrische Widerstandserhitzung auf Verformungstemperatur zu bringenden, von einer Umhüllung (12) umschlossenen Block (1).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch als Druckwasserleitungen ausgebildete, mit auf die Blockoberfläche gerichteten Spritzwasserdüsen (10) versehene Stromzuleitungsrohre (7), die parallel zur Mantelfläche des Blocks (1) angeordnet sind. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1009 331.