DE2007890C

DE2007890C - Crucible furnace for heating steel samples

Info

Publication number: DE2007890C
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing. Linz Tebbich (Österreich)
Original assignee: Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke AG, Linz (Österreich)

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft einen Tiegelofen zum Auf- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfil so gelöst, heizen von Stahlproben, insbesondere von Proben für daß ein von der Mitte der Deckelwand des Schutzden Stirnabschreckversuch,' mit einem elektrisch be- behälters vertikal bis in die Nähe der Schutzb -hälterheizten Ofenraum, der einen geschlossenen, niit bodenwand reichendes Umlenkrohr vorgesehen ist, einem von unten zugeführten Schutzgaszuleitungs- 5 welches das bis knapp zur Deckelwand reichende rohr versehenen Schutzbehälter umschließt. Schutzgaszuleitungsrohr mit Abstand konzentrisch Der Stirnabschreckversuch, auch Jominy-Probe umgibt, wobei die Deckelwand Bohrungen zum Eingenannt, wird zur schnellen Prüfung der Stähle auf hängen der Proben aufweist. Dadurch, dnß das Gasihre Härteannahme unter verschiedenen Abkühlungs- zuleitungsrohr in das von der Deckehvand herabbedingungen durchgeführt. Eine zylindrische Probe io hängende Umlenkrohr eingeführt ist, muß das mit einer Länge von 10 mm und einem Durchmesser Schutzgas, das von unten zugeleitet wird, bis zur von 25 mm wird auf Härtetemperatur erhitzt und an- Deckelwand und von liort in umgekehrter Richtung schließend nur das Stirnende mit Wasser abge- wieder zum Behälterboden zurückströmen. Dabei schreckt, wodurch je nach der Entfernung vom Stim- wird es natürlich durch die beiden einen Wärmeende die Abkühlungsgcschwindigkeit abnimmt und ent- 15 tauscher bildenden, ineinandergesteckten Rohre aufsprechende Gefügebestandteile und Härten entstehen. geheizt und verkürzt die Aufwärmdauer der Proben Um reproduzierbare und vor allem vergleichbare Das heiße Schutzgas strömt radial aus dem knapp Ergebnisse zu erbJ.ten, müssen beim Stirnabschreck- bis zum Loden reichenden äußeren Umlenkrohr und versuch die Vorschriften für die Versuchsdurchfüh- beaufschlagt die Stirnflächen der in den Behälter einrung genauest eingehalten, zuverlässige Vorrichtun- ao gehängten Proben gleichmäßig, wodurch der Wärmegen verwendet und individuelle Beeinflussungen des Übergang bzw. der Temperaturausgleich im Glüh-Versuchsablaufes beim Bedienen der Vorrichtungen raum verbessert wird. Außerdem wird erreicht, daß möglichst vermieden werden. Eine der größten die beim Einsetzen und Entnehmen der Proben einSchwierigkeiten liegt darin, die Proben so aufzu- fallende Falschluft durch das kontinuierlich einströwärmen, daß der über die Probenlänge gemessene as mende Schutzgas verdrängt wird. Die Stahlprohen Temperaturunterschied nicht mehr als ± 5° C be- werden von oben in den Ofenraum eingebracht und trägt und eine wirklich gleichmäßige Durchwärmung in die Bohrungen des Schutzbehälters eingesetzt und der Probe erreicht wird. Die Gesamtdauer der Er- auf dem gleichen Weg wieder daraus entnommen wärmung und des Haltens der Proben auf Härte- Das Einsetzen bzw. Entnehmen der Proben in den temperatur soll mindestens 50 Mii Jten dauern, wo- 30 bzw. aus dem Behälter und dem Ofen ist hiermit einbei die Härtetemperatur wenigstens 2n Minuten ge- fach und schnell anszuführen.
halten werden soll. Der Zeitraum zwischen dem Erfindungsgemäß weist der Schutzbehälter weitere Herausnehmen der Probe aus dem Ofen und dem Bohrungen zum Gasabzug mit kleinen, im Schutz-Beginn des Abschreckens darf nicht größer als 5 Se- behälter beim Durchströmen des Gases einen Überkunden sein. Auch muß dafür gesorgt werden, d&ß 35 druck von etwa 2 mm WS aufrechterhaltenden Querkeine Verzunderung der Probenstirnfläche und keine schnitten auf. Durch diesen klein τ Überdruck wird Entkohlung der auf Härte zu prüfenden Flächen ein- das Eindringen von Falschluft mit Sicherheit vermietreten. den und die Schutzgasatmosphäre im SchutzbehälterThe invention relates to a crucible furnace for heating steel specimens, in particular specimens, so that the front quenching test from the center of the cover wall of the guard was heated vertically with an electrical container up to the vicinity of the protective container Furnace space, which is provided with a closed deflecting pipe that does not reach the bottom wall, a protective gas feed line 5 which is supplied from below and which encloses the protective container provided with a pipe that extends just up to the top wall. Inert gas supply pipe with concentric spacing The front quenching test, also surrounding the Jominy sample, with the top wall being called bores, is used for quick testing of the steels on the samples. As a result, the gas undergoes its hardness assumption under different cooling supply pipe in the conditions down from the ceiling wall. A cylindrical specimen with a hanging baffle tube is inserted, it must have a length of 10 mm and a diameter of inert gas, which is fed in from below, up to 25 mm, is heated to the hardening temperature and then closed on top wall and from liort in the opposite direction only Drain the front end with water and flow back to the bottom of the container. Thereby, depending on the distance from the end, the cooling rate decreases naturally due to the two heat ends and corresponding structural constituents and hardnesses develop. The hot shielding gas flows radially out of the barely obtained results, the outer deflecting pipe reaching to the loden must be applied to the end faces of the in the container containment adhered to exactly, reliable fixtures ao suspended samples evenly, whereby the heat used and individual influences of the transition or the temperature equalization in the annealing test procedure when operating the fixtures is improved. In addition, it is achieved that are avoided as much as possible. One of the greatest difficulties encountered when inserting and removing the samples is the continuous warming of the samples, which is so conspicuous, that the protective gas measured over the length of the sample is displaced. The steel samples do not have a temperature difference of more than ± 5 ° C. They are brought into the furnace chamber from above and carry and a really even heating is inserted into the bores of the protective container and the sample is achieved. The total duration of the heating on the same way removed from it and of holding the samples to hardness. The insertion or removal of the samples in the temperature should last at least 50 million, which is 30 or from the container and the oven with this, the hardening temperature must be stated quickly and easily for at least 2n minutes.
should be held. According to the invention, the protective container has further removal of the sample from the furnace and the holes for gas extraction with small, in the protective beginning of the quenching must not be greater than 5 Se- containers when the gas flows through one over customer. Care must also be taken to ensure that the transverse pressure of about 2 mm water column is maintained and that there is no scaling of the front surface of the specimen and no cuts. Due to this small τ overpressure, decarburization of the surfaces to be tested for hardness and the ingress of false air is definitely prevented. den and the protective gas atmosphere in the protective container

Bisher werden die Probekörper vorwiegend in dichter.So far, the test specimens have mainly been denser.

Muffelöfen aufgeheizt, deren Glühraum eine Scha- 40 In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel vermottemuffel bildet. Dabei wird Schutzgas verwendet, einfacht im Vertikalschnitt dargestellt,
oder die abzuschreckende Probenstirnfläche auf eine Der Tiegelofen 1 ist vorzugsweise zylindrisch aus-Graphitplatte, in Gußeisenspäne od. dgl. gestellt. Da- gebildet und besteht aus einer feuerfesten Isoliemit vermeidet man zwar eine Verzunderung und Ent- rung 2, die außen mit einem Blechmantel .3 verkleidet kohlung der zu härtenden Flächen, doch wird eine 45 ist und innen einen zylindrischen Ofenraum 4 freigleichmäßige Erwärmung über die Länge und den läßt, der von einem nochfeuerfesten Tragkörper 5 Querschnitt der Proben nicht erreicht. Die aufgenom- zur Aufnahme einer Heizwicklung 6 umgeben ist. menen Härtekurven zeigen starke Abweichungen und Der Ofenraum ist mit einem Deckel 7 aus ebenfalls sind nicht miteinander vergleichbar. feuerfestem Material abgeschlossen, der mit feuer-Es ist weiter vorgeschlagen worden, die einer 50 festen Stopfen 8 verschließbare Durchlässe 9 auf-Wärmebehandlung zu unterziehenden Gegenstände weist. Im Ofenraum selbst befindet sich ein geschlosin einen Schutzbehälter einzusetzen, der die stärkere sener Schutzbehälter 10, in den Stahlproben 11 oder Erwärmung der den Heizwicklungen zugekehrten mit einer Bohrung 12 ausgestattete, ein Pyrometer 13 Seiten der Einsatzgegenstände verhindert. Das tragende Stahlproben Ha eingesetzt werden können. Schutzgas wird dabei von unten direkt in diesen ss Das Schutzgaszuleitungsrohr 14 durchstößt die Mitte Schutzbehälter eingebracht. Aber auch diese mit des Schutzbehälterbodens 15 und ragt bis knapp zur Schutzbehälter!! versehenen Ofen sind für Proben, Deckelwand 16 des Behälters in diesen hinein. An insbesondere für Proben für den Stirnabschreck' dieser Deckelwand ist ein Umlenkrohr 17 größeren versuch, nicht geeignet, da in diesen öfen keine ge- Durchmessers befestigt, über das Zuleittungsrohr 14 nUgend gleichmäßige Erwärmung der Proben erreicht 60 gestülpt und reicht seinerseits bis fast zum Behälterwerden kann. boden 15 hinunter. In der Behalterdecketwnd 16 Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen sind zum Einsetzen der Stahlproben deren Durch· Tiegelofen zu schaffen, der den Versuchsvorschriften messer entsprechende Bohrungen 18 vorgesehen und genügt, einfaches Bedienen und rasches Entnehmen solche Bohrungen 19 für den Oasabzug mit kleinem bzw. Einsetzen der Proben erlaubt, eine Entkohlung «s Querschnitt. Beim Einsetzen der Stahlproben in den und Verzunderung verhindert, die Aufheizzeit ver- Ofenraum 4 bzw. in den Schutzbehälter 10 werden kürzt und ein gleichmaßiges Durchwärmen der Pro* die Stopfen 8 im Deckel 7 herausgenommen, die ben gewährleistet. Stahlproben in den Schutzbehälter hinuntergelassen Muffle furnaces are heated, the annealing chamber of which forms a shell. Inert gas is used, shown simply in vertical section,
The crucible furnace 1 is preferably made of a cylindrical graphite plate, placed in cast iron chips or the like. It is formed and consists of a refractory insulation, which avoids scaling and deburring 2, which is clad on the outside with a sheet metal jacket and leaves that which does not reach the cross-section of the samples from a still refractory support body 5. The aufgenom- to accommodate a heating coil 6 is surrounded. Menen hardness curves show strong deviations and the furnace chamber with a cover 7 are also not comparable with one another. Refractory material terminated with fire-It has further been proposed that a 50 solid stopper 8 closable passages 9 on objects to be subjected to heat treatment. In the furnace space itself there is a closed protective container to be inserted, which prevents the thicker protective container 10, in the steel samples 11 or heating of the one facing the heating coils with a hole 12, a pyrometer 13 sides of the insert objects. The load-bearing steel samples Ha can be used. Protective gas is introduced directly into this from below. The protective gas supply pipe 14 penetrates the middle of the protective container. But also this with the protective container bottom 15 and protrudes up to just about the protective container !! provided oven are for samples, lid wall 16 of the container into this. In particular for samples for the front quenching of this top wall, a deflection tube 17 is not suitable, because no larger diameter is attached in these ovens, the samples are not heated evenly over the feed pipe 14 and can in turn reach almost as far as the container . floor 15 down. In the Behalterdecketwnd 16 The invention therefore has the task of creating a through-crucible furnace for inserting the steel samples, which provides bores 18 corresponding to the test specifications and is sufficient, simple operation and quick removal of such bores 19 for the oasis vent with small or . Insertion of the specimens allows a decarburization «s cross section. When inserting the steel samples into the and scaling prevents the heating time in the furnace chamber 4 or in the protective container 10 and a uniform heating of the pro * the plugs 8 in the cover 7 are removed, which guarantees ben. Steel samples lowered into the protective container

und an ihren Bünden 20 in diesen eingehängt, Der Schutzbehälter ist so hoch ausgebildet, daß die Stirnflächen 21 der eingesetzten Proben zwischen 8 und 30 mm vom Boden entfernt sind. An den Bünden 20 der Proben sind Drähte 22 befestigt, die das Einsetzen und Entnehmen der Proben ermöglichen. Nach dem Einsetzen der Proben 11, 11a wird der Ofenraum 4 durch die Stopfen 8 im Deckel 7 wieder verschlossen. Während des Aufheizens und während des Haltens der Härtetemperatur strömt Schutzgas durch den Schutzbehälter 10. Es wird zuerst bis zur Deckelwand 16 geleitet, dann muß es die Richtung ändern und strömt nun durch das Umlenkirohr 17 wieder zum Boden 15, wobei es durch die Wärmetauschenvirkung der beiden ineinandergeführten Rohrs 14, 17 aufgeheizt wird. Knapp über dem Boden 15 strömt das Schutzgas dann radial aus dem Umlenkrohr 17 und beaufschlagt die Stirnflächen 21 der Proben 11,11 a, wodurch der Wärmeübergang und der Temperaturausgleich im G.ühraum4a ver- ao bessert wird. Durch die Bohrungen 19 verläßt es den Schutzbehälter 10 wieder. Diese Bohrungen 19 haben einen so kleinen Querschnitt, daß beim Durchströmen des Gases im Schutzbehälter ein Überdruck von etwa 2 mm WS aufrechterhalten wird. Dieser Überdruck verstärkt die Wirkung des Schutzgases. Die von den Heizspiralen 6 erzeugte Hitze strahlt konzentrisch auf den Schutzbehälter 10, der in seinem Innern eine voUkommen g e.chmUß.g verte He Temperatur besitzt und, durch das durchslrömend« Schutzgas unterstützt, die Proben U, Wa optimal and hung in them at their collars 20. The protective container is so high that the end faces 21 of the samples used are between 8 and 30 mm from the floor. Wires 22 are attached to the collars 20 of the specimens to enable the specimens to be inserted and removed. After the samples 11, 11a have been inserted, the furnace space 4 is closed again by the stopper 8 in the cover 7. During the heating up and while maintaining the hardening temperature, protective gas flows through the protective container 10. It is first passed to the cover wall 16, then it has to change direction and now flows through the deflection pipe 17 back to the bottom 15, whereby it is caused by the heat exchange effect of the two nested tube 14, 17 is heated. Just above the bottom 15, the protective gas then flows radially out of the deflecting tube 17 and acts on the end faces 21 of the samples 11, 11 a, whereby the heat transfer and the temperature equalization in the G.ühraum4a is improved. It leaves the protective container 10 again through the bores 19. These bores 19 have such a small cross section that an overpressure of about 2 mm water column is maintained when the gas flows through the protective container. This overpressure increases the effectiveness of the protective gas. The heat generated by the heating coils 6 radiates concentrically onto the protective container 10, which has a perfect temperature inside and, thanks to the protective gas flowing through, optimally supports the samples U, Wa

Schutzgas
erwärmt.Protective gas
warmed up.

Claims

Patent claims:

1 crucible furnace for heating steel samples, especially before. Samples for the test run with an electrically heated furnace chamber, which encloses a closed protective container provided with a protective gas supply pipe from below. 10) vertically in the vicinity of the protective container bottom wall (15) reaching deflection tube (17) is provided, which concentrically surrounds the protective gas supply pipe (14), which is just up to the cover wall, at a distance, the cover wall having bores (18) for hanging the samples. 2. Crucible furnace according to claim 1, characterized in that the top wall (16) of the protective gas container (10) has bores 19) for gas extraction with small cross sections which maintain an excess pressure of about 2 mm water column in the shoe holder when the gas flows through.

1 sheet of drawings