DE1583338A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlung von Stahlwalzen - Google Patents

Description

Bethlehem Steel Corporation, Bethlehem, Pennsylvania / USA

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Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Stahlwalzen

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Die Erfindung befaßt sich mit der Wärmebehandlung von eisenhaltigen Metallwalzen und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Härten der Randschicht von abschreckhärtbaren Stahlwalzen.

Große Stahlwalzen werden im allgemeinen durch Schmieden in dE gewünschte Form gebracht. Anschließend wird das Schmiedestück wärmebehandelt, um dem Walzenrand einen hohen Härtegrad zu geben. Zur Erzielung der gewünschten Härte ist es notwendig, den Walzenrand oder die Walzenoberfläche auf eine Temperatur zu bringen, die über der oberen kritischen Temperatur liegt, und anschließend die erhitzte Oberflächenschicht der Walze abzuschrecken, um das Peingefüge am Walzenrand in Martensit umzuwandeln. Der Walzenkern soll dabei zäh und geschmeidig sowie frei von Spannungen bleiben. Der Wärmebehandlungsvorgang wird vorzugsweise überwacht, um sicherzustellen, daß der Walzen-

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kern durch das Härten des Walzenrandes weitgehend unbeeinflußt bleibt.

Da das Volumen des Martensit von dem Volumen des nicht gehärteten Feingefüges der Walze verschieden ist, werden durch das Abschrecken Spannungen in der Walze hervorgerufen. Wenn diese Spannungen ungünstig verlaufen,, kann die Walze vorzeitig untauglich werden.

Zusätzlich zu diesen Umwandlungsspannungen, die auf Änderungen im Feingefüge und Volumenänderungen zurückzuführen sind, entstehen in der Walze Wärmespannungen, die eine Folge der Temperaturänderungen im Walzenkörper während der Wärmebehandlung sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Härten der Oberflächenschicht von Stahlwalzen zu schaffen, wobei das Spannungsbild oder die Spannungszustände in der gehärteten Walze günstig verlaufen. Ferner sollen mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung die Stahlwalzen schnell und wirkungsvoll wärmebehandelt werden.

Ferner aollen das Verfahren und die Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Stahlwalzen mit einer Bohrung geeignet sein, wobei die Dehnungs- und Zugspannungen in den an die

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Bohrung angrenzenden Metallteilen der Walze so klein wie möglich gehalten werden sollen.

Dabei ist es gleichgültig, ob diese Spannungen durch Temperaturänderungen oder durch Gefügeumwandlungen hervorgerufen werden.

Ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer abschreckhärtbaren eisernen Metallwalze oder Stahlwalze mit einer Bohrung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Walze zunächst in, die Vertikallage gebracht wird, daß fortschreitend aufeinanderfolgende, ringförmige Randzonen der Walze auf mehr als die obere kritische Temperatur erhitzt und anschließend abgeschreckt werden, und daß während des Erhitzens und Abschreckens ein Kühlmittel durch die Bohrung in der Walze geschickt wird, so daß während des Härtens des Walzenrandes die Temperaturänderungen in den an die Bohrung angrenzenden Metallteilen so klein wie möglich gehalten werden.

Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer abschreckhärtbaren eisernen Metallwalze oder Stahlwalze ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragelement das untere Ende der senkrecht angeordneten Walze unterstützt, daß eine schwenkbare oder verschiebbare Klemmvorrichtung die Walze in ihrer Lage festhält, während sie von dem Trag-

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element unterstützt ist, daß eine verschiebbare Einspannvorrichtung das obere Ende der Walze festhält, daß ein Heizelement eine ringförmige Randzone der Walze erhitzt, daß ein Kühlelement eine andere, bereits erhitzte ringförmige Randzone der Walze abschreckt, und daß eine Antriebsvorrichtung das Tragelement und die Einspannvorrichtung in bezug auf das Heizelement und Kühlelement fortschreitend bewegt, bis die gewünschten Abschnitte der Walze aufeinanderfolgend erhitzt und abgeschreckt worden sind.

Während des Erhitzens und Abschreckens der äußeren Walzenschicht wird vorzugsweise ein Kühlmittel durch die Bohrung der Walze nach oben geschickt. Das Kühlmittel soll größere Temperaturänderungen in den an die Bohrung angrenzenden Metallteilen der Walze während des Härtens der Außenschicht verhindern.

Im folgenden soll an Hand von Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.

Pig. 1 und 2 zeigen die Vorder- bzw. Seitenansicht einer erfindungsgemäß en Vorri chtung.

Pig. 3 und 4 sind Querschnitte längs der Linien 3-3 bzw, längs der Linie 4-4 von Pig. 1.

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Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorderansicht.

Fig. 6 und 7 sind Querschnitte längs der Linien 6-6 bzw. 7-7 von Fig. 5.

Fig. 8 und 9 sind eine Draufsicht bzw. Seitenansicht und zeigen weitere Einzelheiten der erfindungsgemaßen Vorrichtung.

Fig. 10 ist eine Draufsicht und zeigt weitere Einzelheiten der Erfindung.

Fig. 11 zeigt in vergrößertem Maßstab die Vorrichtung zur Halterung der Walze.

Fig. 12 ist eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie 12-12 von Fig. 11.

Fig. 13 zeigt ein Diagramm, in dem idealisierte Spannungsverläufe von wärmebehandelten Walzen mit und ohne Kühlung der Walzenbohrung dargestellt sind.

Wie man insbesondere aus den Fig. 1 und 2 sieht, ist ein Traggerüst 10 über einer Kammer oder einem Behälter 12 angeordnet, der mit einem Kühlmittel 14, beispielsweise

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Wasser gefüllt ist. Das Traggerüst 10 enthält mehrere
Stützen 16, deren obere Enden mit Längsträgern 24 und
Querträgern 28 verbunden sind. Das Traggerüst 10 ist zur besseren Standsicherheit mit mehreren Streben verstrebt, die zur besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigt sind.

Wie Pig. 3 zeigt, befinden sich zwischen den Querträgern 28 mehrere quer verlaufende Tragschienen 34, 36, 38, 40, 42 und 44. Auf den Tragschienen 38 und 40 ist eine horizontale Platte 46 angebracht, auf der ein Antriebsmotor 48, eine Bremsvorrichtung 50 und ein Kegelgetriebe 52 befestigt sind. Das Kegelgetriebe 52 ist über Wellen und Kupplungen mit weiteren Kegelgetrieben 54 und 56 verbunden. Das Getriebe 54 ist auf einer Platte 58 befestigt, die auf den Tragschienen 33 und 36 angeordnet ist. Das Getriebe 56
ist auf einer Platte 60 befestigt, die auf den Tragschienen 42 und 44 angeordnet ist.

An dem vorderen Längsträger 24 sind Tragplatten 62 und
64 befestigt, auf denen Getriebeuntersetzerstufen 66 bzw 68 angeordnet sind. Die TJnterset zerstuf en 66 und 68 sind über geeignete Wellen und Kupplungen mit den Kegelradgetrieben 54 bzw. 56 verbunden. Über die Untersetzerstufen werden Schraubenspindeln 70 baw. 72 angetrieben. Bei ein geschaltetem Motor 48 drehen sich die beiden Schraubenspindeln 70 und 72 synchron.

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Über dem Behälter 12 sind senkrechte Führungsschienen 74 und 76 angeordnet. Ähnliche Führungsschienen 78 und 80 verlaufen im Behälter 12 in senkrechter Richtung. Auf den Führungsschienen 74 und 78 befinden sich abgeschrägte oder konische Laufflächen 82. Die Führungsschienen 76 und 80 haben hingegen flache laufflächen 84. Am Fuß der Führungsschiene 74 und 76 sind Halterungen 86 für Lager 88 angeordnet. In den Lagern 88 laufen die unteren Enden der Schraubenspindeln 70 und 72.

Ein Schlitten 90 kann sich in senkrechter Richtung längs des Traggerüstes 10 bewegen. Der Schlitten 90 enthält mehrere vertikale Träger 92, einen oberen Querkopf 94» einen unteren Querkopf 96 und mehrere Streben, die nicht gezeigt sind. Wie Fig. 4 im einzelnen zeigt, sind am oberen Querkopf 94 zwei feststehende Kugelmuttern 100 angeordnet, die jeweils in eine Schraubenspindel 70 und 72 eingreifen. An den beiden Enden des oberen Querkopfes 94 sind Lager 102 angebracht, die auf den Laufflächen 82 und 84 entlanggleiten.

Auf dem unteren Querkopf 96 ist eine Tragvorrichtung 104 befestigt, die eine senkrecht angeordnete Walze 106 unterstützt. Die Tragvorrichtung 104 enthält ein Gehäuse 108, in dem ein Motor (nicht gezeigt) angeordnet ist. Der Motor kann einen zentrischen Tragzapfen 112 im Gehäuse 108 antreiben.

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Dieser untere zentrische Zapfen 112 hat eine Bohrung und ein konisch zulaufendes Oberteil, das gas- und flüssigkeitsdicht in das untere Ende einer Bohrung 116 in der Walze eingesetzt werden kann. Das untere Ende der Bohrung ist ebenfalls konisch ausgebildet. Der Tragzapfen 112 hat mehrere Öffnungen 118, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Kühlmittels H angeordnet sind. Durch diese Öffnungen kann das Kühlmittel in die Bohrung im Tragzapfen 112 einströmen. An den Enden des unteren Querkopfes 96 sind Lager 117 angeordnet, die auf den Laufflächen 82 und 84 entlanggleiten. Zwischen dem unteren und dem oberen Querkopf 94 und 96 befinden sich ein Querkopf 120, der zur Längeneinstellung dient.

Wie in den Fig. 5 bis 7 im einzelnen gezeigt ist, enthält der Querkopf 120 einen waagrechten Tragrahmen 122, an dem ein Motor 124 befestigt ist. Der Motor 124 ist über geeignete Wellen und Kupplungen sowie Getriebe mit zwei drehbaren Kugelmuttern 126 verbunden, die auf dem Querkopf angeordnet sind. Die Kugelmuttern 126 greifen in die Schraubenspindeln 70 und 72 ein. An den beiden Enden des Querkopfes sind Lager 120 angebracht, die auf den Laufflächen 82 und 84 entlanggleiten. Bei eingeschaltetem Motor 124 bewegt sich der Querkopf 120 in senkrechter Richtung in bezug auf den Schlitten 90.

Auf dem Querkopf 120 ist eine Klemmvorrichtung zum Fest-

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halten des oberen Endes der senkrecht angeordneten Walze vorgesehen. Die Klemmvorrichtung enthält ein nach vorn ragendes Gehäuse 130, an das ein Arm 132 mittels Gelenkbuchsen 134, die auf einem Gelenkzapfen 136 laufen, angelenkt ist. An dem Arm 132 sind Stützplatten 138 "befestigt, an die eine Stange HO mittels eines Gelenkzapfens 141 angelenkt ist. Die Stange 140 ist mit dem Kolben eines hydraulisch betriebenen Zylinders 142 verbunden, der an dem Gehäuse 130 mittels einer Stützplatte 144 und einem Gelenkzapfen 145 verbunden ist. Nahe bei dem unteren Ende des Armes ist eine Platte 146 mit einer Öffnung 148 befestigt. Auf der Bückseite des Querkopfes 120 ist eine hydraulisch betriebene Sperrvorrichtung 150 befestigt, die im einzelnen in Pig. 8 gezeigt ist. Die Sperrvorrichtung enthält eine Stange 152, die in die öffnung 148 eingreift, wenn der Schwenkarm 132 durch Zurückziehen der Stange 140 in seiner angehobenen Lage ist. Die Sperrvorrichtung 150 bildet eine Verriegelungsvorrichtung, die den Arm 132 in seiner angehobenen Lage hält, und zwar für den Pail, daß der hydraulisch betriebene Zylinder 142 versagt.

Am unteren Ende des Armes 132 sind Klemmbacken 154 und 156 angebracht. Der Klemmbacken 154 ist mit dem Arm 132 fest verbunden. Der Klemmbacken 156 hingegen kann sich um einen feststehenden Gele^Txzapfen 158 drehen. Der Klemm-

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"backen 156 ist über Verbindungsglieder 164 und 166 mit der Kolbenstange 160 verbunden. Die Kolbenstange 160 ist an dem Kolben eines hydraulisch betriebenen Zylinders befestigt. Der Zylinder 162 kann sich um einen Zapfen 168 drehen.

Auf dem Querkopf 120 ist ferner eine Vorrichtung befestigt, die in das obere Ende der Bohrung 116 in der Walze 106 eingreift. Diese Vorrichtung enthält ein Befestigungselement 170, das einen hydraulisch betriebenen Zylinder 172 trägt. Eine Kolbenstange 174 verbindet den Kolben des Zylinders 172 mit einem Tragteil 176. Das Tragteil 176 kann längs einer laufschiene 178 entlanggleiten. Das Tragteil 176 weist- eine Platte mit einer Bohrung 182 auf. Auf der Rückseite des Querkopfes 120 ist eine hydraulisch betriebene Sperrvorrichtung 184 angeordnet, die im einzelnen in Pig. 9 gezeigt ist. Die Sperrvorrichtung 184 enthält eine Stange 186, die in die Bohrung 182 eingreifen kann, wenn das Tragteil 176 auf die Walze 106 ausgerichtet ist.

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* An dem Tragteil 176 ist ein zylindrisches Gehäuse 188 befestigt. Innerhalb des Gehäuses ist ein Zylinder 190 verschiebbar angeordnet. Am unteren Ende des Zylinders befindet sich ein weiterer Zylinder 192. Ein rohrförmiges Bauteil 194 erstreckt sich axial durch die Zylinder 190 und 192 und ist mit einem hohlen Einspannkopf 196 verbunden, dessen Ende in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist und der gas- und flüssigkeitsdicht in das obere Ende der. Bohrung 116 der Walze 106 eingreifen kann. Das obere Ende der Walzenbohrung ist ebenfalls konisch ausgebildet. Der Einspannkopf 196 ist mit einem Tragkörper I98 verbunden, der in dem Zylinder I92 drehbar gelagert ist.

Auf der Vorderseite des zylindrischen Gehäuses 188 sind Stützplatten 200 angeordnet, mit denen ein hydraulisch betriebener Zylinder 202 mittels eines Zapfens 203 verbunden ist. Eine Kolbanstange 204 verbindet den Kolben des Zylinders 202 mit einem Befestigungsarm 206, der an einer Platte 208 befestigt ist, die an dem Zylinder 190 angebracht ist. Ein Führungsstab 210 ist an der Platte 208 befestigt und erstreckt sich durch ein Lager 212 in dem Tragteil 176. Der Zylinder 202 wird derart betrieben, daß der konische Einspannkopf 196 einen konstanten Druck auf die Walze 106 während der Wärmebehandlung ausübt.

Das rohrförmige Bauteil 194 erstreckt sich durch die Platte 208 sowie durch die Stütze 206 und ist mit einem

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drehbaren Gelenk 214 verbunden, an dem ein Schlauch 216 angeschlossen ist. Der Schlauch 216 ist mit einer Saugpumpe (nicht gezeigt) verbunden.

Wie man in Mg. 10 sieht, ist über dem Kühlmittel 14 eine Vorrichtung angeordnet, die gleichzeitig einen ersten ringförmigen Umfangsbereich der Walze 106 erhitzt und einen zweiten daran angrenzenden ringförmigen Umfangbereich der Walze abschreckt. Biese Vorrichtung enthält ein ringförmiges Heizelement, beispielsweise eine Induktionsspule 218, die über einem ringförmigen Kühlelement 220 angeordnet ist. Das Heizelement und das Kühlelement sind koaxial zu der Welze mit Hilfe von Stützen 221 befestigt.

In Einschnitten in der einen Wand des Behälters 12 sind Tragplatten 222 befestigt, auf denen jeweils das eine Ende einer Innenschiene 224 und einer Außenschiene 226 angeordnet ist. Die anderen Enden der Schienen sind auf Tragplatten 227 in Einschnitten in der gegenüberliegenden Behälterwand befestigt. Die Schienen 224 und verlaufen zwischen zwei waagrechten Schienenabschnitten in schräger Richtung.

Ein Schlitten 228 kann längs der Schienen 224 und 226 in den Behälter 12 und aus dem Behälter bewegt werden. Der Schlitten

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228 läuft mit seinen Vorderrädern 230 auf den Außenschienen 226 und mit seinen Hinterrädern 232 auf den Innenschienen 224. Die Innenschienen sind gegenüber den Außenschienen versetzt, so daß der Schlitten 228 stets in einer waagrechten Lage bleibt, und zwar unabhängig von der Stelle längs den Schienen. Eine Kolbenstange 234· verbindet das hintere Ende des Schlittens 228 mit dem Kolben eines hydraulisch betriebenen Zylinders 236.

Der Schlitten 228 enthält ein Tragglied 238, das ein TragkupplungsgIied 240 erfassen kann, das über den Hals der Walze 106 geschoben ist. Wie man in den Pig. 11 und 12 sieht, unterstützt das Kupplungsglied 240 einen Flansch 241 am Hals der Walze 106. Das Kupplungsglied 240 enthält einen Ring 242 mit einer Öffnung 244, durch die der Walzenhals hindurchgeht. Der untere Teil des Ringes 242 weist einen nach innen gerichteten Plansch 246 auf. Auf diesen nach innen gerichteten Plansch 246 kann der Walzenflansch 241 aufgesetzt werden. Das Kupplungsglied 240 hat einen weiteren Plansch 250, auf dem zwei Augenbolzen 252 befestigt sind. Im Plansch 250 i* ein federvorgespannter Stift 254 angeordnet, der die öffnung 244 blockiert, sobald der Plansoh 241 der Walze auf dem nach innen gerichteten Plansch des Kupplungsgliedes 240 ordnungsgemäß aufsitzt. Wie in Pig. 10 gezeigt ist, enthält das Tragglied 238 eine Platte 256

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mit einem Einschnitt 258, der derart ausgebildet ist, daß er das Kupplungsglied 240 aufnehmen kann. Die Auflagestelle 260 in der Platte 256 weist eine Schulter auf, auf die sich der Flansch 250 aufsetzen kann. Die Platte 256 ist an einem Stützteil 262 befestigt, das sich unterhalb der Schienen 224 erstreckt.

Im folgenden soll die Betriebsweise der beschriebenen Vorrichtung erläutert werden. Yor fen Einbringen einer Walze 106 in die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Schlitten 90 in eine Stellung gebracht, die ein wenig unterhalb seiner obersten Stellung liegt. Der entsprechend der Länge der Walze einstellbare Querkopf 120 wird im Schlitten 90 in eine vorbestimmte Lage gebracht, die von der Länge der Walze 106 abhängt. Das Tragteil 176 wird in seine zurückgezogene Stellung gebracht und der Zylinder 190 in sein zylindrisches Gehäuse 188 zurückgezogen. Die Sperrvorrichtung 150 hält den Schwenkarm 132 in seiner angehobenen Stellung, und der Klemmbacken 156 wird infolge des zurückgezogenen Kolbens des hydraulisch betätigten Zylinders 162 offen gehalten. Der Schlitten 228 befindet sich in seiner äußersten seitlichen Stellung.

Die Walze 106 wird mit Hilfe eines Kranes zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gebracht. Der Kran greift dabei ar>. den

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Augenbolzen 252 des Kupplungsgliedes 240 an, das über den Walzenhals geschoben ist. Der Kran hält die Walze freischwebend in einem geringen Abstand über dem zentrischen Tragzapfen 112.

Der Hauptantriebsmotor 48 wird eingeschaltet und fährt den Schlitten 90 so weit nach oben, bis der untere Tragzapfen 112 an dem unteren Ende der Bohrung 116 in der Walze 106 flüssigkeits- und luftdicht anliegt. Danach wird die Sperrvorrichtung 150 freigegeben und der Arm 132 um seine horizontale Achse geschwenkt, bis der Klemmbacken 154 das Kupplungsglied 240 berührt. Der Klemmbacken 156 wird dann mittels des hydraulisch angetriebenen Zylinders 162 verstellt, bis er an der gegenüberliegenden Seite des Kupplungsgliedes 240 anliegt.

Nachdem die Walze von dem zentrischen Tragzapfen 112 gestützt wird und von den Klemmbacken 154 und 156 in ihrer senkrechten Lage gehalten wird, kann der Kran aus den Augenbolzen 252 ausgehängt werden. Der Tragteil 176 wird dann in waagrechter Richtung versta.lt, bis der konisch zulaufende Einspannkopf 196 mit der Walze 106 axial ausgerichtet ist. Die Sperrvorrichtung 184 wird dann ausgelöst, so daß sich die Stange 186 in die öffnung 182 in der Platte 180 schiebt, wodurch das Tragteil 176 in seiner Lage gehalten wird.

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Der Zylinder 190 wird dann innerharb seines Gehäuses 188 nach unten ausgefahren, Ms sich der Einspannkopf 196 flüssigkeits- und gasdicht auf das obere Ende der Walzenbohrung 116 anlegt. Nachdem die Walze fest zwischen den unteren Tragzapfen 112 und den konischen Einspannkopf 196 eingespannt ist, können die Klemmbacken gelöst und zurückgezogen werden.Dies wird dadurch erreicht, daß der Klemmbacken 156 geöffnet wird und daß anschließend der Schwenkarm 132 in seine horizontale Lage feebracht und mittels der Sperrvorrichtung 150 dort gehalten wird.

Der Schlitten 90 wird dann soweit nach unten gefahren, bis sich der unterste Teil der Walze in dem Wirkungsbereich der Induktionsspule 218 befindet. Als nächstes wird der Motor in dem Gehäuse 108 eingeschaltet, so daß sich der zentrische Tragzapfen 112 und damit auch die Walze 106 dreht. Dann wird die Ansaugpumpe eingeschaltet, um das Kühlmittel H durch die öffnungen 118 in die Bohrung des zentrischen Tragzapfens 112 und von dort durch die Bohrung 116 in der Walze sowie durch den hohlen Einspannkopf 196, das rohrförmige Element 194, das drehbare Gelenk 214 und den Schlauch 216 anzusaugen. Die Temperatur des Kühlmittels 14 wird mit Hilfe einer Kühlvorrichtung (nioht gezeigt) etwa zwischen 4,4⁰C und 8,3⁰C (40° bis 47° ) gehalten. Während des Erhitzens und Abschreckens wird das Kühlmittel 14 durch die gesamte Länge der Bohrung geschickt. Die

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Temperatur und die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlmittels werden auf solchen Werten gehalten, daß die Temperatur der an die Bohrung angrenzenden Metallteile der Walze unterhalb der Siedetemperatur des Kühlmittels gehalten werden. Die Temperatur dieser Metallteile kann "beispielsweise 37»8⁰C (100°f) betragen. In den an die Bohrung angrenzenden Metallteilen treten daher keine großen Temperaturunterschiede auf, so daß in diesen Teilen auch keine großen Wärmespannungen erzeugt werden.

Anschließend wird der Induktionsspule 218 ein Wechselstrom mit einer Frequenz von beispielsweise 60 Hz zugeführt, und zwar solange, bis die Randschicht der Walze die zum Härten geeignete Temperatur erreicht hat, die oberhalb der oberen kritischen Temperatur liegt. Die dazu benötigte Zeit kann beispielsweise 3 bis 6 Minuten betragen. Diese Zeiten hängen von dem Umfang der Walze und dem Aufbau der Induktionsspule ab.

Der Schlitten 90 wird dann mit einer Geschwindigkeit zwischen 3,8 bis 11,4 om (1,5 bis 4,5 inch) pro Minute nach unten gefahren. Gleichzeitig wird der Abechreokring 220 betätigt, um ein Abschreckmittel auf den vorher erhitzten Teil der Walze zu richten. Während des Absohreokene dieses Walzenteils wird eine daran angrenzende ringförmige Umfangszone der

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Walze von der Induktionsspule 218 erhitzt.

Nachdem der letzte oberste Abschnitt der Walze abgeschreckt worden ist, wird die Drehzahl des Motors 48 erhöht, so daß der Schlitten 90 schnell nach unten fährt und die Walze 106 vollkommen in das Kühlmittel eintaucht. Der Schlitten 90 nimmt in dem Kühlmittel eine derartige Stellung ein, daß das Kupplungsglied 24-0 mit dem Tragglied 238 des Schlittens 228 ausgerichtet ist.

Als nächstes wird der Motor in dem Gehäuse 108 abgeschaltet, so daß die Drehbewegung des unteren Tragzapfens 112 und der Walze 106 aufhören. Ferner wird die Ansaugpumpe abgeschaltet, um den Durchfluß des Kühlmittels 14 durch die Bohrung 116 zu unterbinden.

Die Walze 106 wird anschließend vom Schlitten 90 freigegeben und in seitlicher Richtung vom Schlitten wegbewegt. Die Walze bleibt im Kühlmittel 14,bis die Temperatur des gesamten Walzenkörpers auf eben Wert abgesunken ist, bei dem eine Wärmenachbehandlung oder das Anlassen stattfindet. Vorzugsweise wird die Walze bis auf Raumtemperatur gekühlt. Zum Aushängen der Walze wird zunächst der hydraulisch betriebene Zylinder 236 betätigt, um den Sohlitzen 228 auf den Schienen 225 und 226 nach unten zu fahren, bis sich das

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Tragglied 238 unterhalb des Flansch.es 241 des Kupplungsgliedes 240 "befindet. Die richtige Stellung kann man mittels Endlageschalter auf den Schienen 224 und 226 sicherstellen· Als nächstes wird der Schlitten 90 ein kurzes Stück nach unten gefahren, beispielsweise um 25 cm (10 inch). Dabei wird der zenti?ische Tragzapfen 112 aus der Bohrung 116 der Walze herausgenommen. Gleichzeitig wird der Zylinder 190 in seinem Gehäuse 188 nach oben verscho/ben. Der Zylinder 190 wird dann weiter nach oben gefahren, um den konischen Einspannkopf 196 aus der Bohrung 116 herauszunehmen und ihn über das Kupplungsglied 240 hinaus nach oben zu verschieben. Der Schlitten 228 wird dann durch Zurückziehen der Kolbenstange 234 des hydraulisch betriebenen Zylinders 23o außen gefahren, und die Walze in die "Nachkühlstellung" gebracht. Die Walze, wird nun vom Kupplungsglied 240 getragen und ist immer noch vollkommen im Kühlmittel eingetaucht.

Nachdem die Temperatur der Walze 106 auf Raumtemperatur gefallen ist, was 10 bis 60 Minuten dauern kann, wird der Kran in die Augenbolzen 252 des Kupplungsgliedes 240 eingehängt und die Walze um ein kleines Stück angehoben, beispielsweise um 1,25 cm (0,5 inch), um den flansch 250 von dem Traglied 238 abzuheben. Der Schlitten 228 wird dann in seine äußerste seitliche Stellung gefahren, und die Walze aus dem Kühlmittel 14 herausgezogen.

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Die nach dem beschriebenen Verfahren und mit der beschriebenen Vorrichtung wärmebehandelten Walzen haben günstige Spannungsverläufe. Die 3?ig. 13 zeigt drei Spannungsverläufe, die in drei verschiedenen Walzen infolge von Wärmebehandlungen erzeugt wurden. Dabei ist die Zug- bzw. Druckspannung in der Walze über dem Abstand zwischen dem Walzenrand und der Walzenbohrung aufgetragen. Die Kurve A zeigt den Spannungsverlauf in einer Walze, die vollkommen austenitisiert und dann in ihrer Gesamtheit abgeschreckt wurde, einschließlich der Bohrung. Die Kurve B zeigt den Spannungsverlauf in einer Walze, die entweder vollständig austenitisiert und anschließend arbgeschreckt wurde, jedoch ausschließlich der Bohrung, oder deren Oberflächenschicht austenitisiert und abgeschreckt wurde, ausschließlich der Bohrung. Die Kurve C zeigt den Spannungsverlauf in einer Walze, deren Oberflächenschicht austenitisiert und abgeschreckt wurde und deren Bohrung während der gesamten Wärmebehandlung gekühlt wurde.

Wie man aus dem Diagramm sieht, liegt das Maximum für die Zug- oder Dehnungsspannung der Kurve C niedriger als das Maximum der Kurve A. Weiterhin ist der Spannungswert der Kurve C in den an die Bohrung angrenzenden Metallteilen niedriger als bei der Kurve B. Die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen ühbrauohbarkeit einer Walze, die den in Kurve C gezeigten Spannungsverlauf aufweist, istvesentlich geringer als für wärmebehandelte Walzen, die die in den Kurven A oder B gezeigten Spannungsverläufe haben, λ««««!-

Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung einer abschreckhärtbaren eisenhaltigen Metallwalze oder Stahlwalze mit einer Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze zunächst in die Vertikallage gebracht wird, daß fortschreitend aufeinanderfolgende, ringförmige Randzonen der Walze auf mehr als die obere kritische Temperatur erhitzt und anschließend abgeschreckt werden, und daß während des Erhitzens und Abschreckens ein Kühlmittel durch die Bohrung in der Walze geschickt wird, so daß während des Härtens dee Walzenrandes die Temperaturänderungen in den an die Bohrung angrenzenden Metallteilen der Walze so klein wie möglich gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschreckten landzonen fortschreitend in ein Kühlmittel eingetaucht werden und darin bleiben, bis die Temperatur in dem gesamten Walzenkörper auf weniger eis die AnIaßtemperatür gefallen ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeich net, daß die Temperatur und die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlmittels derart gewählt werden,· daß die Temperatur der an die Bohrung angrenzenden Metallteile der Walze unterhalb der Siedetemperatur des. Kühlmittels bleibt.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragkörper (112) das untere Ende der senkrecht angeordneten Walze (106) unterstützt, daß eine schwenkbare Klemmvorrichtung (132) die Walze (106) in ihrer Lage festhält, während sie von dem Tragkörper (112) unterstützt ist, daß eine verschiebbare Einspannvorrichtung (196) das obere Ende der Walze (106) festhält, daß ein Heizelement (218) eine ringförmige Randzone der Walze erhitzt, daß ein Kühlelement (220) eine andere, bereits erhitzte ringförmige Randzone der Walze abschreckt, und daß eine Antriebsvorrichtung (90) den Tragkörper (112) und die einrückbare Einspannvorrichtung (196) in bezug auf das Heizelement (218) und das Kühlelement (220) fortschreitend bewegt, bis die gewünschten Abschnitte der Walze aufeinanderfolgend erhitzt und abgeschreckt worden sind.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterungsvorrichtung mit einem rohrförmigen Tragkörper (112), der in das untere Ende der Bohrung (116) in der Walze (106) eingreift, und mit einem rohrförmigen Einspannkopf (196), der in das obere Ende der Walzenbohrung (116) eingreift, die Walze (106) senkrecht festhält, daß eine Pumpvorrichtung (216) ein Kühlmittel durch den rohrförmigen Tragkörper (112), die Walzenbohrung (116) und den rohrförmigen Einspannkopf (196) treibt, und daß die Antriebsvorrichtung (90) die Halterungsvorrichtung (112 bis 196) in bezug auf das Heizelement (218) und das Kühlelement (220) fortschreitend bewegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da durch gekenaz eichnet, daß das Kühlmittel eine flüssigkeit oder ein Gas ist und daß die Kühlmittelpumpvorrichtung (216) die Flüssigkeit oder das Gas durch den rohrförmigen Tragkörper (112) sowie durch die Bohrung (116) und den rohrförmigen Einspannkopf (196) nach oben treibt.

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7. Vorrichtung nach. Anspruch 5 oder 6, da durch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Klemmvorrichtung (132) die Walze (106) in ihrer Lage hält, während sie von dem rohrförmigen Tragkörper (112) unterstützt ist, und daß der rohrförmige Einspannkopf (196) in das obere Ende der Walzenbohrung (116) ein- und ausrückbar ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtung (112 - I96) der Walze auf der als Schlitten (90) ausgebildeten Antriebsvorrichtung befestigt ist und daß ein Behälter (12) für das Kühlmittel (H) in der Bahn des Schlittens angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragkupplungsglied (240) mit einer axialen Bohrung abnehmbar an dem oberen Ende der Walze (106) befestigt ist, und daß der rohrförmige Einspannkopf (196) durch die Bohrung des Tragkupplungsgliedes (240) in das obere Ende der Walzenbohrung (116) eingreift.

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10. Vorrichtung nach. Anspruch 8 und 9» da durch gekennzeichnet, daß der Schlitten (90) mit einer verschiebbaren Vorrichtung (188) ausgerüstet ist, die in das. Tragkupplungsglied (240) ein- und ausrückbar ist, um die Walze (106) festzuhalten, während sie von dem rohrförmigen Tragkörper (112) unterstützt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennz eichnet, daß eine in bezug auf das Tragkupplungsglied (240) ein- und ausrückbare Klemmvorrichtung (132) die Walze (160) in ihrer Lage festklemmt, während sie von dem Tragkörper (112) unterstützt ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-11, dadurch gek ennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (132) auf dem Schlitten (90) befestigt ist und daß der rohrförmige Einspannkopf (196), der durch die Bohrung in dem Tragkupplungsglied in das obere Ende der Walzenbohrung ein- und ausrückbar ist, ebenfalls auf dem Schlitten (90) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-12,dadurch gekennzeichnet, daß eine Tragvorrichtung (238) das Kupplungsglied (240) erfaßt, wenn die Walze in das Kühlmittel (14) eingetaucht ist, und die Walze (106) seitwärts bewegt, während sie an dem Kupplungeglied (240) bangt und im Kühlmittel (14) eingetaucht ist.

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