DE2256978A1

DE2256978A1 - Verfahren zum kontinuierlichen hochgluehen von barren aus nichteisen-metall, insbesondere von aluminium- und/oder magnesiumlegierungen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2256978A1
Application number: DE19722256978
Authority: DE
Inventors: Friedrich Elhaus; Bernhard Hilge-Eberli; Manfred Waeschle
Original assignee: Alusuisse Holdings AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1974-05-30
Also published as: BE807593A; DE2256978B2

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Hochglühen von Barren aus Nichteisen-Metall, insbesondere von Aluminium- und / oder Magnesiumlegierungen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die thermische Behandlung des Gußgefüges von Barren aus NE-Metall, wie Al-Legierungen od. dgl. ist bekannt und wird in der Fachsprache als Barrenhochglühung bezeichnet, da sie in der Regel bei Temperaturen in der Nähe der Solidustemperatur durchgeführt wird, beispielsweise im Temperaturbereich zwischen 500 und 6200 C bei Aluminiumlegierungen. Die thermische Behandlung dient der Vorbereitung der Barren zur Weiterverarbeitung derselben durch Pressen oder Walzen.
Die Anforderungen an eine gute, d. h. zweckdienliche Hochglühung zur metallurgischen Veränderung des Gußgefuges von NE-Metall richten sich nach der angestrebten Qualität des Endproduktes und der anschließenden, möglichst wirtschaftlichen Verarbeitbarkeit der Werkstoffe.
So vielfältig die Werkstoffe selbst, ihre Qualitätsunterschiede und die Stufen ihrer Verarbeitung sind, so unterschiedlich sind auch die Anforderungen an die richtige Barrenhochglühung, die normalerweise aus drei Abschnitten, nämlich der Anwärm-, Halte-und Abkühlperiode besteht. Sämtliche Abschnitte werden bestimmt durch "Temperatur" und "Zeit", so daß sich durch Veränderung dieser Größen ein bestimmter gewünschter Temperatur-Zeitverlauf zur Erzielung des optimalen Hochglüheffektes einstellen läßt.
Sofern die Möglichkeit besteht, die Barren direkt aus der Hochglühwärme heraus weiterzuverarbeiten, entfällt natürlich die Abkühlperiode ganz oder teilweise.
Bei dem bekannten "Barrenhochglühverfahren" werden mehrere Barren zu einer der Größe des jeweiligen Ofens entsprechenden Charge zusammengestellt. Bei dem zur Verwendung gelangenden Ofen handelt es sich in der Regel um einen Kammer- oder Schachtofen mit Zwaqçumwälzung der Ofenatmosphäre. In einem solchen Ofen erfolgt zunächst ein Aufheizen der Barren auf Hochglühtemperatur und alsdann ein Halten bei dieser Temperatur über eine bestimmte Zeitdauer. Dieses bekannte und allgemein angewandte Verfahren zur thermischen Behandlung von NE-Metall weist erhebliche Mängel auf. So dauert die Aufheizung der Charge mit umgewälzter Luft oder Rauchgas, deren Temperatur gleich der Hochglühtemperatur ist oder geringfügig darüber liegt, sehr lange, da die Temperaturdifferenz und die zur Wärmeübertragung vorhandene Oberfläche klein sind. Die ungünstig in der Charge angeordneten Barren erreichen die ochglühteperatur erklärlicherweise sehr viel später als die äußeren und damit günstiger positionierten Barren. Da jedoch alle Barren eine bestimmte Mindestzeit auf Hochglühtemperatur gehalten werden müssen, betragen die in der Praxis angewandten Ofenzeiten beim Hochglühen von beispillsweise Rundbarren aus Al-Legierungen je nach deren Durchmesser 12 bis 20 Stunden. Als eigentliche Haltezeit sind jedoch nur eine halbe bis drei Stunden erforderlich.
Bei dem herkömmlichen Barrenhochglühverfahren erfolgt die sich an die Haltezeit anschließende Abkühlung der Barren (die immer dann erforderlich ist, wenn die Barren nicht sogleich der Weiterverarbeitung unterliegen) wiederum chat eise, entweder im gleichen Ofen, in einer besonderen Kühlkammer oder freistehend. Bei der Abkühlung der Barren - mit Ausnahme der Ofenabkühlung -ergeben sich ähnliche Nachteile und Verhältnisse wie beim Aufheizen: Die Abkühlgeschwindigkeit ist bei den einzelnen Barren unterschiedlich, je nach ihrer Anordnung innerhalb der Charge.
Außerdem entstehen bei schroffer Abkühlung mit Luft und Wasser oder durch Eintauchen in ein Wasserbad Verkrümmungen bei langgestreckten Barren, weil es eben nicht möglich ist, die chargenweise Abkühlung bei allen Barren genügend gleichmäßig durchzuführen. Schließlich ist es bei den bekannten Verfahren wenig torteilhaft, daß die Arbeitsweise bei der Glühung in Chargen ungünstige Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Materialfluß der gesamten Fertigung von Preß- und Walzbarren schafft, weil bei den der Hochglühung vor- und nachgeschalteten Arbeitsgängen die Barren gleichmäßig in wesentlich kleineren Losen und einzeln gehandhabt werden.
Insgesamt gesehen besitzt das herkömmliche Verfahren zur thermischen Behandlung von NE-Metall folgende Nachteile: Unterschiedliche metallurgische Behandlung der einzelnen Barren, nach oben verhältnismäßig eng begrenzte Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit, lange Ofenzeit, Verkrümmung und Oberflächenschäden, kostspielige Handhabung der Barren, ungünstige Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Materialfluß. Darüber hinaus ist das Herrichten der sorgfältig aufzubauenden Chargen aufwendig. Es treten ferner häufig Beschädigungen der Barrenoberfläche an den Auflagestellen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen Hochglühen von Barren aus NE-Metall, insbesondere von Aluminium- und / oder Magnesiumlegierungen anzugeben, welches ermöglicht, daß erstens der gewünschte spezielle Temperatur-Zeitverlauf bei allen glich zu behandelnden Barren gleich ist und zweitens; daß der Temperatur-Zeitverlauf in weiten Grenzen variiert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch, daß die Barren einzeln in einer ersten Einrichtung mittels direkter Flammenbeaufschlagung des Anwärmgutes angewärmt und anschließend in einer zweiten Einrichtung mittels bewegter Heißluft bzw. Heißgas erforderlichenfalls auf die gewünschte Endtemperatur gebracht und gehalt« werden. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird jeder einzelne Barren mit der gleichen Geschwindigkeit auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die Aufheizzeit beträgt dabei beispielsweise 10 bis 30 Minuten bei Aluminium und 500 bis.5700 C Endtemperatur, je nach Barrendurchmesser. Die angewärmten Barren werden anschließend in einem elektrisch- oder brennstoffbeheizten Durchlaufofen mit Zwangsumwälzung der Ofenatmosphäre erforderlichenfalls auf die genau£ Hochglühtemperatur nacherwärmt und dann für die gewünschte Zeitdauer auf Temperatur gehalten.
Anwärmofen oder -öfen und Warmhalteofen arbeiten im gleichen Takt. Die Barren werden zweckmäßigerweise einzeln beschickt und entnommen, so daß bei gleichen Temperaturen und gleicher Blockfolgezeit alle Barren die gleiche thermische Behandlung erfahren.
Zur Verbesserung der Anwärmbedingungen und zur Erzielung eines Richteffektes bei langgestreckten Barren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Barren während ihres Durchlauftraiisportes durch die zweite, die Barren auf ihrer Endtemperatur haltende Einrichtung, um ihre Längsachse gedreht werden.
Erfindungsgemäß können zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der Anlage die Abgase der Anwärmöfen zur Vorwärmung der Barren und / oder zur Beheizung des Warmhalteofens verwendet werden.
Nach einem weiteren Verfahrensmerkmal der ErfiSBng ist ferner vorgesehen, daß die Barren von ihrer Endtemperatur in einer weise teren, vorzugsweise Durchlaufeinrichtung einzeln nacheinander auf eine Weiterverarbeitungs-Temperatur abgekühlt werden. Dabei empfiehlt es sich, die Barren, während der Abkühlung mit Wasser oder mit Wasser / Luft, um ihre Längsache zu drehen, wodurch vermieden wird, daß sich die Barren während des Abkühlungsprozesses verziehen. Die abkühlung im Durchlauf ermöglicht erforderlichenfalls eine sehr schroffe Abkühlung und gewährleistet eine gleichmäßige Abkühlbehandlung aller Barren.
In Ergänzung der Arbeitsfolge kann vorgesehen sein, daß der Hochglühbehandlung der Barren ein Arbeitsgang zur Reinigung der Barrenoberfläche folgt, der mit dem Abkühlvorgang kombiniert sein kann. Selbstverständlich können auch weitere Einrichtungen, z. B. in Form selbsttätig arbeitender Qualitätskontrollen, einer Säge oder Schere zum Einteilen oder Schopfen der Barren, eine Strangpresse, ein Walzwerk od. dgl. vorgesehen werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch zumindest einen Anwärmofen mit darin eingebauten Brennern, deren Flammen das zu erwärmende Gut unmittelbar beaufschlagen, einen elektrisch- oder brennstoffbeheizten Durchlaufwarmhalteofen mit Zwangsumwälzung der Ofenatmosphäre, einer dem Durchlaufwarmhalteofen nachgeschalteten Kühlstation mit vornehmlich Wasserkühlung und durch in der Kühlstation vorgesehene Mittel zur Drehung der Barren um ihre Längsachse.
Gemäß einer Ausführungsart sind die Mittel zur Drehung der Barren um ihre Längsachse Rollenpaarq von denen jeweils eine Rolle angetrieben wird. Zur Säuberung der Barren können erfindungsgemäß rotierende Bürsten dienen.
Die Verfahrensart und die Einrichtung nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung kurz erläutert.
Die Zeichnung zeigt in rein schematischer Darstellungsmanier ein mit Barren 1 gefülltes Magazin 2, von wo die Barren mittels üblicher Trasportmittel in die Anwärmöfen 3 befördert werden.
Die Anwärmöfen 3 sind mit Brenn&reihen ausgerüstet und die sich in den Öfen 3 befindlichen Einzelbarren (es können auch mehrere in Längsrichtung hintereinander liegende Barren in die Öfen eingeschoben sein) werden somit unmittelbar von den Flammen beaufschlagt. Als Anwärmöfen sind vorzugsweise solche der durch die DT-OS 18 07 504 bekanntgewordenen Art vorgesehen.
Nach dem Aufheizen der Barren 1 auf Hochglühtemperatur oder etwas darunter, werden sie einzeln hintereinander dem Warmhalteofen 4 zugeführt. Dieser ist als Durchlaufofen ausgebildet und arbeitet mit bewegter Heißluft bzw. Heißgas und ist so ausgelegt, daß er erforderlichenfalls die noch nicht erreichte Hochglühtemper'atur der Barren 1 vervollständigt und dann diese Temperatur über einen vorbestimmten Zeitraum aufrechterhält.
Innerhalb des Ofens 4 sind Mittel vorgesehen, die die Barren um ihre Längsachse drehen, so daß diese sich infolge ihres Eigengewichts und ihres durch die Glühtemperatur gegebenen plastisch verformbaren Zustandes selbsttätig richten.
Sofern die Möglichkeit gegeben ist, werden die aus dem Ofen 4 heraustretenden Barren 1 mittels geeigneter Transportglieder unmittelbar einer Weiterverarbeitungsvorrichtung 5 (Presse,WalzweEk od. dgl.) zugeführt. Anderenfalls gelangen sie in eine Kühl station 6, die vorzugsweise eine Durchlaufstation ist und Mittel zur Drehung der Barren 1 um ihre Längsachse aufweist.
Durch die beim Kühlvorgang erfolgende Rotation der Barren wird eine unbedingt gleichmäßige Kühlwirkung erzielt und damit gleichzeitig erreicht, daß sich die Barren nicht verziehen.
Von der Kühlstation 6 gelangen die Barren 1 in ein Magazin 7, um von dort aus der Weiterverarbeitung am anderen Ort zugeführt zu werden.
Da die gesamte Anlage kontinuierlich arbeitet, ergibt sich ein günstiger Materialfluß. Aufwand zum Handhaben der Barren vor, hinter und zwischen den Verarbeitungsstufen, wie er beim konventionellen Verfahren erforderlich ist, entfällt. Da die Barren einzeln transportiert und behandelt werden, werden Oberflächenbeschädigungen vermieden, wie sie durch die Gewichtsbelastung bei den unteren Barren durch die darüber befindliche Charge bei chargenweisem Hochglühen entstehen.
Patentansprüche:

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Verfahren zum kontinuierlichen Hochglühen von Barren aus Nichteisen-Metall, insbesondere von Aluminium- und / oder Nagnesiumlegierungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Barren einzeln in einer ersten Einrichtung mittels direkter Flammenbeaufschlagung des Anwärmgutes angewärmt und anschließend in einer zweiten Einrichtung mittels bewegter Heißluft bzw. Heißgas erforderlichenfalls auf die gewünschte Endtemperatur gebracht und gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Barren während ihres Durchlauftransportes durch die zweite, die Barren auf ihrer Endtemperatur haltenden Einrichtung um ihre Längsachse gedreht werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barren von ihrer Endtemperatur in einer-weiteren Einrichtung einzeln nacheinander auf eine Weiterverarbeitungstemperatur abgekühlt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barren während der Abkühlung mit Wasser oder mit Wasser/Luft um ihre Längsachse gedreht werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hochglühbehandlung der Barren ein Arbeitsgang zur Reinigung der Barrenoberfläche folgt, der mit dem Abkühlvorgang kombiniert sein kann.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h 1. zumindest einen Anwärmofen (3) mit darin eingebauten Brennern, deren Flammen das zu erwärmende Gut (1) unmittelbar beaufschlagen, 2. einen elektrisch- oder brennstoffbeheizten Durchlaufwarmhalteofen (4) mit Zwangsumwälzung der Ofenatmosphäre, 3. einer dem Durchlaufwarmhalteofen (4) nachgeschaltetn Kühlstation (6) mit vornehmlich Wasserkühlung und 4. durch in der Kühlstation (6) vorgesehene Mittel zur Drehung der Barren (1) um ihre Längsachse.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Mittel zur Drehung der Barren (1) um ihre Längsachse aus Rollenpaaren bestehen, wobei jeweils mindestens eine Rolle angetrieben wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie mit rotierenden Bürsten äusgerüstet ist.