DE2256978B2 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen hochgluehen von barren, stangen, rohren o.dgl. aus nichteisen- metall - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen hochgluehen von barren, stangen, rohren o.dgl. aus nichteisen- metall

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DE2256978B2 DE19722256978 DE2256978A DE2256978B2 DE 2256978 B2 DE2256978 B2 DE 2256978B2 DE 19722256978 DE19722256978 DE 19722256978 DE 2256978 A DE2256978 A DE 2256978A DE 2256978 B2 DE2256978 B2 DE 2256978B2
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Description

Die thermische Behandlung des Gußgefüges von Barren aus NE-Metall, wie Al-Legierungen od. dgl , ist bekannt und wird in der Fachsprache als »Banenhochglühung« bezeichnet, weil sie in der Regel bei Temperaturen in der Nähe der Solidustemperatur durchgeführt wird, beispielsweise im Temperaturbereich zwischen 500 und f>20J C bei Aluminiumlegierungen. Die thermische Behandlung dient der Vorbereitung der Barren zur Weiterverarbeitung derselben durch Pressen oder Walzen.
Die Anforderungen an eine Hochglühung zur metallurgischen Veränderung des Gußgefüges 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 Barrenhocligluhung, die normalerweise aus drei Abschnitten, nämlich der Anwärm-, Halte- und Abkühlpeiiodc besteht. Sämtliche Abschnitte werden bestimmt durch »Temperatur« und »Zeit«, so daß sich durch Veränderung dieser Größen ein bestimmter gewünschter Temperatur-Zeit-Verlauf 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 einem 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 Zwangsiimwälzung 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 Mangel 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 Hochglühtemperatur erklärlicherweise sehr viel später als die äußeren und damit günstiger positionierten Barren. Da jedoch alle Bariren eine bestimmte Mindestzeit auf Hochglühtemperatur gehalten werden müssen, betragen die in der Praxis angewandten Ofenzeiten beim Hochglühen von beispielsweise Rundbarren ils Al-Legierungen je nach deren Durchmesser 12 bis 20 Stunden. Als eigentliche HaI-lezcit 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 chargenweise, entweder im gleichen Ofen, in einer besonderen Kühlkammer oder freistehend. Beider 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 nicht möglich ist. die chargenweise
Abkühlung bei allen Barren genügend gleichmäßig durchzuführen. Schließlich ist es bei den bekannten Verfahren wenig vorteilhaft, 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 Arbeitsgangen die Barren gleichmäßig in wesentlich kleineren Losen bzw. einzeln gehandhabt werden.
Insgesamt gesehen besitzt das herkömmliche Verfahren zur thermischen Behandlung von NE-Metallen folgende Nachteile: Unterschiedliche metallurgische Behandlung der einzelnen Barren, nach oben verhältnismäßig 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.
Es ist ferner ein Verfahren zum kontinuierlichen Hochglühen von Barren aus Aluminium und Aluimimuinlegierungen bekannt (DT-OS 1558788), bei dem die Barren zunächst ohne Berührung mit Verbrennungsgas und anschließend in Berührung mit Verbrennungsgas angewärmt werden wobei während des zweiten Anwärmschrittes die Verbrennungsgase nicht direkt auf die Barrenfläche auftreffen. Das An wärmen der Barren ohne Berührung mit Verbrenniingsgasen im ersten Anwärmschritt ist erforderlich, weil das Anwärmen in Temperaturbereichen stattfindet, die unterhalb des Taupunktes des in der Anwärmatmosphäre enthaltenen Wasserdampfes liegen, was zu Korrosionscrscheinungen durch Adsorption des Wasserdampfes an der Oberfläche der Barren führen kann.
Die Anwärmzeit ist bei dem bekannten Verfahren verhältnismäßig lang, was die Flexibilität des Verfahrens beeinträchtigt und nicht in allen Anwendungsfällen einen kontinuierlichen Materialfluß zuläßt, wie er durch die Erfindung angestrebt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen Hochglühen von Barren, Stangen, Rohren od. dgl. aus NE-Metall, insbesondere von Aluminium- und/oder Magnesiumlegierungen, anzugeben, wobei die Barren einzeln zunächst angewärmt und anschließend erforderlichenfalls auf die gewünschte Hochglühtemperatur gebracht und darauf gehalten werden. Dadurch wird ermöglicht, daß erstens der gewünschte spezielle Temperatur-Zeit-Verlauf bei allen gleich zu behandelnden Barren gleich ist und zweitens der Temperatur-Zeit-Verlauf in weiten Grenzen variiert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt ausgehend von einem Verfahren der erwähnten Art dadurch, daß die Barren mittels direkter Flammenbeaufschlagung angewärmt und auf der Hochglühtemperatur in einer gesonderten Atmosphäre mit Zwangsumwälzung von Heißgas gehalten werden. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird jeder einzelne Barren mit der gleichen Geschwindigkeit auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die Aufhei/.zjit beträgt dabei beispielsweise 10 bis 30 Minuten bei Aluminium und 500 bis 570° C Endtemperatur, je nach Barrendurchmesser. Die angewärmten Barren werden anschließend '<<·> iMnein elektrisch- oder brennstoffbeheizten Durchlaufofen mit Zwangsumwälzung der Ofenatmosphäre erforderlichenfalls auf die genaue 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 daßbeigleichenTemperaturen 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 Durchlauftransportes 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 Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Barren von ihrer Endtemperatur vorzugsweise im Durchlauf einzeln nacheinander auf eine Weiterverarbeitungs-Temperatur abgekühlt werden. Dabei empfiehlt es sich, die Barren während der Abkühlung mit Wasser oder mit Wasser und Luft, um ihre Längsachse zu drehen, wodurch vermieden wird, daß sich die Barren während des Abkühlungsprozesses verziehen. Die Abkühlung im Durchlauf ermöglicht erforderlichenfalls eine sehr schroffe A.bkühlungund 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 Schöpfen der Barren, eine Strangpresse, ein Walzwerk od. dgl. vorgesehen werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch mindestens einen Anwärmofen mit darin eingebauten Brennern, deren Flammen die zu erwärmenden Barren unmittelbar beaufschlagen, und einen elektrisch oder mit Brennstoff beheizten Durchlaufwarmhalteofen mit Zwangsumwälzung der Ofenatmosphäre. Falls erwünscht, kann dem Durchlaufwarmhalteofen eine Kühlstation mit vornehmlich Wasserkühlung nachgeschaltet sein und Mittel zur Drehungder Barren um ihre Längsachse aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsart sind die Mittel zur Drehung der Barren um ihre L ängsachse Rollenpaare, von denen jeweils eine Rolle angetrieben wird. Zur Säuberung der Barren können erfindungsgemäß rotierende Bürsten dienen.
Die Verfahrensweise und die Vorrichtung nach der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert.
Die Zeichnung zeigt in sehematischer Darstellung ein mit Barren 1 gefülltes Magazin 2, von wo die Barren mittels üblicher Transportmittel in die Anwärmöfen 3 befördert werden. Die Anwiirrnoicn 3 sind mit Brennerreihen ausgerüstet und die sich in den Ofen 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 1 807 504 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 Hochglühtemperatur 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 Transportgliedcr unmittelbar einer Weiterverarbeitungsvorrichtung 5 (Presse, Walzwerk od. dgl.) zugeführt. Anderenfalls gelangen sie in eine Kühistation 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 gleichmäßige Kühlwirkung erzielt und damit 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
i'' 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, werder Oberflächenbeschädigungen vermieden, wie sie durch
-1" die Gewichtsbelastung der unteren Barren durch die darüber befindliche Charge bei chargenweisem Hochglühen entstehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

It- Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Hochglühen von Barren, Stangen, Rohren od. dgl. aus Nichteisen-Metall, insbesondere aus Aluminium- und/ oder Magnesiumlegierungen, wobei die Barren einzeln zunächst angewärmt und anschließend erforderlichenfalls auf die gewünschte Hochguihtemperatur gebracht und darauf gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Barren mittels direkter Flammenbeaufschlagung angewärmt und auf der Hochglühtemperatur in einer gesonderten Atmosphäre mit Zwangsumwälzung von Heißgas gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Barren während des im Durchlauf erfolgenden Glühvorganges in der Heißgasatmosphäre um ihre Längsachse gedreht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harren von Hochglühtemperatur in einer weiteren Vorrichtung einzeln nacheinander auf eine Weiterbehandlungstemperatur abgekühlt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Barren während der Abkühlung mit Wasser oder mit Wasser/Luft um ihre Längsachse gedreht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrenoberflächen nach dem Hochglühen gleichzeitig mit oder getrennt von dem Abkühlvorgang gereinigt werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
- mindestens einen Anwärmofen (3) mit darin eingebauten Brennern, deren Flammen die zu erwärmenden Barren (1) unmittelbar beaufschlagen, und
- einen elektrisch oder mit Brennstoff beheizten Durchlaufwarmhalteofen (4) mit Zwangsumwälzung der Ofenatmosphäre.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
- eine dem Durchlaufwarmhalteofen (4) nachgeschaltete Kühlstation (6) mit vornehmlich Wasserkühlung und
- Mittel zur Drehung der Barren (1) um ihre Längsachse an der Kühlstation.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Drehung der Barren (1) um ihre Längsachse aus Rollenpaaren bestehen, wobei jeweils mindestens eine Rolle angetrieben ist.
l). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch .5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit rotierenden Bürsten ausgerüstet ist.
DE19722256978 1972-11-21 1972-11-21 Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen hochgluehen von barren, stangen, rohren o.dgl. aus nichteisen- metall Withdrawn DE2256978B2 (de)

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DE2706345A1 (de) * 1977-02-11 1978-08-17 Mannesmann Ag Ofenanordnung zum erwaermen von brammen

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