DE2461293B2

DE2461293B2 - Verfahren zum kuehlen von gussteilen

Info

Publication number: DE2461293B2
Application number: DE19742461293
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1977-12-08
Also published as: DE2461293C3; DE2461293A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen von Gußteilen aus Normalglühtemperatur bis auf übliche Weiterverarbeitungstempe.-atur mit einer Kühlanlage nach Patentanmeldung P 24 32 765.9-24 bei der eine erste Kühlzone vorgesehen ist, in welcher die Gußteile zunächst an der Luft durch Abstrahlungskühlung und natürliche Konvektion auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur, insbesondere auf 720⁰C, abgekühlt werden, bei der die Gefügeumwandlung beendet ist, wobei anschließend mindestens zwei weitere Kühlzonen vorgesehen sind, in welchen die Gußteile einer Luft- und danach einer Konvektions- und/oder einer kombinierten Luft- und Wassersprühabkühlung mit erzwungenem stark beschleunigten Abkühlvorgang unterworfen sind, und wobei eine endlose Transportvorrichtung zur Aufnahme und zum Transport der Gußteile verwendet wird.

Aus der DT-AS 12 44 821 ist bereits eine Anlage zum Abkühlen von flachen, gegossenen Stahlstücken mit Verdickungen bekannt, und zwar wird hier das betreffende abzukühlende Gußstück zunächst an Luft auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur, in diesem speziellen bekannten Fall auf eine Temperatur unter 693°C, abgekühlt, worauf eine Luft- und anschließend eine kombinierte Luft- und Wassersprühabkühlung erfolgt. Die bekannte Anlage ist auf ganz spezielle Gußteile abgestimmt, die der Abkühlung unterworfen werden, um nachträglich eine Gefügeumwandlung zu bewirken, was in der Fachsprache mit »Glühen« bezeichnet wird. Darüber hinaus handelt es sich um formmäßig besondere Stahlgußteile, und zwar sind flache gegossene Stahlstücke mit Verdickungen angesprochen, wie insbesondere scheibenartige Gußstücke mit einem verdickten Nabenteil für Wagonräder. Demgemäß ist in dieser Auslegeschrift eine besondere Vorrichtung beschrieben, deren Kühlteil ausschließlich auf die Verdickung des Gußstückes gerichtet ist. Aus diesem Grunde ist in der bekannten Vorrichtung jedes einzelne Gußstück für sich in einer ι besonderen, wenn auch endlos arbeitenden Fördervorrichtung gehalten und wird schrittweise zu den beiden einzigen nacheinander wirkenden Kühlvorrichtungen transportiert, wobei diese Kühlvorrichtungen in Form von gebogenen Rohren auf die Verdickung geschwenkt ι werden, wenn das Gußstück während des Kühlvorganges seine Ruhestellung eingenommen hat. Selbst wenn in Spalte 4, Absatz 1, dieser Auslegeschrift von einem stark beschleunigten erzwungenen Abkühlvorgang der Nabe die Rede ist, so ist diese stufenweise Kühlung in zwei Stufen nur im Verhältnis zu einer vorausgegangenen Kühlung an Luft zu sehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches die weiteren Kühlzone.i derart abgestimmt sind, daß unzulässige Eigenspannungen (Gitterverzerrungen) innerhalb des Gußteiles vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abkühlvorgang in den der ersten Kühlzone folgenden weiteren Kühlzonen unter Einhaltung einer konvexen Abkühlkurve im Bereich von Wärmeübergangszahlen von etwa 20 bis etwa 4000 kcal/m² h° C verläuft. Während sich bei bisher bekannten Abkühlungsverfahren stets eine konkave Abkühlungskurve ergab, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine konvexe Abkühlungskurve erreicht und damit in einfacher Weise und mit Sicherheit vermieden, daß die oben erläuterten Schwierigkeiten auftreten, wobei dennoch insgesamt eine wesentlich kürzere Abkühlungszeit und damit die Möglichkeit eines kontinuierlichen Betriebes erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Die Erfindung sei anhand der nachfolgend erläuterten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm mit Darstellung des Temperaturverlaufes in Abhängigkeit von der Zeit, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Anlage mit aufeinander folgenden Vorrichtungen zur Erzielung eines Produktionsablaufes im kontinuierlichen Betrieb.

Fig. 1 veranschaulicht im Diagramm den prinzipiellen Temperaturverlauf während des gesamten Abkühlungsvorganges in den einzelnen aufeinander folgenden Kühlzonen, und zwar ist die Temperatur Tin ⁰C über die Zeit t in Minuten aufgetragen. Die konkav verlaufende Kurve 1 veranschaulicht im Prinzip die bisherigen Abkühlungsverfahren nach dem Stand der Technik, wobei ersichtlich ist, daß trotz schneller Abkühlung im Anfangsteil, woraus sich die zu Anfang erläuterten Schwierigkeiten ergeben, der gesamte Abkühlungsvorgang einen verhältnismäßig langen Zeitraum in Anspruch nimmt. Nach dem erfindungsgemäßen Abkühlungsverfahren verläuft die Abkühlkurve nach der ausgezogen gezeichneten Linie 2, wobei jedoch eine Regelung in Anpassung an die Größe und die Art der zu kühlenden Metallteile innerhalb des schraffiert gezeichneten Bereiches 3 zwischen den gestrichelten Linien 4 und 5 möglich ist. Im einzelnen erkennt man aus diesem Diagramm, daß zufoige der Mehrstufenkühlung mit stark ansteigenden Wärmeübergangszahlen im ersten Abkühlungsbereich nur eine sehr schwache Temperaturabnahme des betreffenden Gußstückes erfolgt, die der natürlichen Abkühlung sehr

nahe kommt, um die oben erläuterten Nachteile, wie z. B. Bildung eines Hartegefüges, zu vermeiden. Der nachfolgende Kurvenbereich entspricht einer Dreistufenkühlung mit Luftschlitzdüsen und gesteuerter Mehrstoffdüsung. Die Kühlstrecke schließt ab mit einer Zweistufenkühlung mit gestaffelter Eindüsung eir.es flüssigen Mediums.

Um optimale Bedingungen im Te.nperaturverlauf bei konstanten Transportgeschwindigkeiten zu schaffen, ist erfindungsgemäS die Möglichkeit der Steuerung oder Regelung der Abkühlkurven in den besagten Grenzen vorgesehen. Eine solche Regelung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Größe und das Gewicht der zu kühlenden Gußteile in der Produktion schwankt, wie es meist in Gießereibetrieben der Fall ist. Bestimmend ist hier der spezifische Kennwort, d.h. das Gewicht des Gußteiles bezogen auf die Warme austauschende Fläche.

Es läßt sich durch Berechnung nachweisen, daß für eine festgelegte Produktionsleistung mit bestimmten Anfangstemperaturen und gewünschten Endtemperaturen des Gußteiles als wesentlicher Proportionalitätsfaktor die Wärmeübergangszahl bestimmend ist, die dann den Temperaturverlauf in den bestimmten Zeitabschnitten im Gußteil festlegt. Dieser Verlauf muß auf den Gefügeaufbau des Guteiles abgestimmt sein. Um diesen Bedingungen Rechnung zu tragen, ist erfindungsgemäß die Möglichkeit der sehr starken Variation der bestimmenden Wärmeübergangszahl vorgesehen, die zu Beginn des Abkühlungsvorganges von etwa 20 kcal/ m²h°C je nach Gußteil und Gußart beispielsweise auf etwa 4000 kcal/m² h°C am Schluß des Abkühlungsvorganges gesteigert werden kann. Durch diese Regelmöglichkeit wird erreicht, daß selbst die empfindlichsten Gußteile, ob Massengüter oder einzelne große Gußstükke, auch mit dicken Wandstärken so gekühlt werden können, daß Gefügeänderungen oder -verschiebungen und schädigende Spannungen während des Kühlvorganges nicht auftreten. In der Praxis ist es z. B. möglich, das Nachglühen von Sphäroguß bei etwa 90% der Produktion einzusparen und die gesandstrahhen Gußteile aus der Putztrommel direkt der weiteren spanabhebenden Bearbeitung zuzuleiten.

Allgemein kann folgendes festgestellt werden. Mit dicker werdenden Wandstärken müssen die Gußteile, wenn ein Härtegefüge durch Gefügeveränderungen oder Gefügeverschiebungen (Spannungen) vermieden werden soll, eine immer stärker konvex gekrümmte Abkühlkurve durchlaufen.

Es wurde weiter oben bereits angedeutet, daß die Kühlzeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren außerordentlich kurz sind. Die Kühlzeiten liegen beispielsweise bei Sphäroguß ohne Bildung eines Härtegefüges im Gußstück bei etwa 10 Minuten und können je nach Wandstärke oder je nach Gußqnalität nach oben oder unten hin variieren. Durch die Regelmöglichkeit ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, daß nämlich die einmal eingestellte Abkühlungskurve nahezu konstant bleibt und unabhängig davon ist, ob nur stoßweise oder nur mit 10% oder 100% der maximalen Produktionsleistung gefahren wird. Die Temperatur der gekühlten Gußteile bleibt an der Oberfläche im Bereich des Auslaufes, d. h. vor den Trenntischen einer Produktionsanlage praktisch konstant, d. h. sie ist unabhängig vom Durchsatz. Das gleiche gilt auch für den Temperaturverlauf im Guüteil während der Abkühlung.

F i g. 2 zeigt in schematiseher Darstellung den Produktionsablauf in der gesamten Mehrstufenkühlanlage. Hiernach gelangen die zu kühlenden Gußteile aus der hydraulischen Ausdrückstation 15 über eine Sonderrüttelvorrichtung 16 auf nacheinandergeschaltete Transportbänder 18, 19. während der Sand in Richtung des Pfeiles 17 zurückgeführt wird. Nach Durchlauf dieser ersten Kühlzone gelangen die Gußteile beispielsweise in eine Dreistufen-Kühlzone 20, von hier aus in eine Zweistufen-Kühlzone mit gestufter Eindüsung 22 und über Putz- und Trenntische 23 zu einer Putztrommel 24, so daß bei 25 das gesandstrahlte fertige Gußteil entnommen werden kann. An die Dreistufen-Kühlzone 20 ist ein Ventilator 21 angeschlossen. Weiterhin sind gemäß F i g. J Ableitungen 26 bis 30 vorgesehen, die zu einem Naßcntstauber 31 führen, an den ein weiterer Ventilator 33 angeschlossen ist. und aus welchem der unten abgesetzte Schlamm bei 32 entnommen werden kann.

Eine solche Anlage kann beispielsweise für einen stündlichen Durchsatz von 7 Tonnen bei einer Abkühlung von etwa 700 C auf etwa 2Ü0X ausgelegt werden. Bei den meisten auslaufenden Gußteilen ergeben sich Oberflächentemperaturen von weniger als 100'C. Insgesamt ergibt sich bei einer solchen Auslegung eine Durchlaufzeit von etwa 50 Minuten, gerechnet von der hydraulischen Ausdrückstation bis zur Stelle 25, an welcher das gesandstrahlte fertige Gußteil entnommen werden kann. Die Gesamtlänge der etwa 1 Meter breiten Produktionsstraße betragt nur etwa 50 Meter.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von Gui -j\i aus Normalglühtemperatur bis auf übliche W tierverarbeitungstemperatur mit einer Kühlanlage nach Patentanmeldung P 24 32 765.9-24 bei der eine erste Kühlzone vorgesehen ist, in welcher die Gußteile zunächst an der Luft durch Abstrahlungskülilung und natürliche Konvektion auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur, insbesondere auf 720⁰C, abgekühlt werden, bei der die Gefügeumwandlung beendet ist, wobei anschließend mindestens zwei weitere Kühlzonen vorgesehen sind, in welchen die Gußteile einer Luft- und danach einer Konvektions- und/oder einer kombinierten Lud- und Wassersprühabkühlung mit erzwungenem stark beschleunigten Abkühlvorgang unterworfen sind, und wobei eine endlose Transportvorrichtung zur Aufnahme und zum Transport der Gußteile verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkühlungsvorgang in den der ersten Kühlzone folgenden weiteren Kühlzonen unter Einhaltung einer konvexen Abkühlkurve im Bereich von Wärmeübergangszahlen von etwa 20 bis etwa 4000 kcal/m' h° C verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmedium zur Verdampfungskühlung in Tropfengrößen kleiner als etwa 50 μ aufgesprüht wird.