-
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.
- -