DE2630818A1

DE2630818A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE EXTENT OF HEAT TREATMENT OF A MATERIAL

Info

Publication number: DE2630818A1
Application number: DE19762630818
Authority: DE
Inventors: Roger Charles Hudd
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1976-07-08
Publication date: 1977-01-27
Also published as: SE7607812L; JPS5228413A; FR2317706A1; FR2317706B3; BE843847A; NL7607659A; IT1063196B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckePatent attorneys Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN8 MUNICH 86, DEN

POSTFACH 860 820PO Box 860 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22MDHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 98 39 21/22

Case P 7744 HtM/thCase P 7744 HtM / th

BRITISH STEEL CORPORATION,BRITISH STEEL CORPORATION,

33 Grosvenor Place, London S.W. 1, England33 Grosvenor Place, London S.W. 1, England

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Ausmaßes der Wärmebehandlung eines Materials.Method and apparatus for determining the extent of the heat treatment of a Materials.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ausmaßes der Wärmebehandlung, das ein Material bzw. ein Massengut (Bulkmaterial) und insbesondere ein metallisches Material während eines Wärmebehandlungs-Verfahrens erfährt.The invention relates to a method and an apparatus for determining the extent of the heat treatment, which is a Material or a bulk material and in particular a metallic material during a heat treatment process learns.

Es hat sich gezeigt, daß bei verschiedenen Wärmebehandlungsverfahren, wie dem Glühen, dem Anlassen, dem Tempern, dem Einsatzhärten durch Karburieren oder Nitrieren, etc., die beiden wichtigsten Faktoren, die das Ausmaß oder den Umfang der Wärmebehandlung, der ein Material unterworfen wird, beeinflussen, erstens die Temperatur, bei der die Wärmebehandlung erfolgt, und zweitens die Zeit, während der dieIt has been shown that in various heat treatment processes, such as annealing, tempering, tempering, case hardening by carburizing or nitriding, etc., the two main factors that determine the extent or extent of heat treatment to which a material is subjected, influence, firstly the temperature at which the heat treatment takes place, and secondly the time during which the

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Wärmebehandlung durchgeführt wird, sind. Dies trifft insbesondere auf das Glühen oder Anlassen zu, da es gut bekannt ist, daß wenn man kaltgewalztes Material, beispielsweise kaltgewalzten kohlenstoffarmen Stahl, absatzweise glüht oder kistenglüht, eine Rekristallisation des Materiales während des Erhitzens auf die Glühtemperatur bzw. Anlaßtemperatur erfolgt, worauf das Material während der Beibehaltung der Glühtemperatur nach und nach erweicht.Heat treatment is carried out are. This is especially true of annealing or tempering as it is well known that when cold rolled material such as cold rolled low carbon steel is intermittently annealed or box annealed, recrystallization of the material during heating to the annealing temperature or tempering temperature, whereupon the material while maintaining the annealing temperature gradually softened.

Bei der üblichen Durchführung in der Praxis werden bei der Wärmebehandlung eine bestimmte Zeitdauer und eine bestimmte Temperatur ausgewählt, so daß man ein Endprodukt mit zufriedenstellenden Eigenschaften erhält. Bei für großtechnischen Maßstab ausgelegten Glühofen ist es unmöglich, die Temperatur genau zu steuern, so daß die Temperatur über die minimal erforderliche Temperatur hinaus ansteigen kann. Dies führt zu Änderungen im Ausmaß, in dem das Erweichen oder Erhärten eintritt. Hinzu kommt, daß bei für die Massenherstellung geeigneten öfen unkontrollierbare Variable auftreten, wie der Wartungszustand, wodurch sich Veränderungen in der Aufheizgeschwindigkeit ergeben können, wobei die Temperaturen gelegentlich während längerer Seitdauern geringfügig unterhalb der minimal erforderlichen Temperatur liegen können. Dies ist sehr häufig bei öfen mit mehreren Ebenen, die für das Glühen eingesetzt werden. Als Gesamtergebnis ergibt sich eine weitere Schwankung der Eigenschaften des Endprodukts.In the usual practice in practice, a certain length of time and a certain amount of time are used in the heat treatment Temperature is selected so that an end product with satisfactory properties is obtained. At for large-scale designed annealing furnace, it is impossible to precisely control the temperature so that the temperature is above the minimum required Temperature can rise beyond. This leads to changes in the extent to which softening or hardening occurs. In addition comes that uncontrollable ovens suitable for mass production Variables occur, such as the maintenance status, which can result in changes in the heating rate, the temperatures occasionally being slightly below the minimum required temperature for longer periods of time can lie. This is very common in multi-level furnaces used for annealing. The overall result is There is a further variation in the properties of the end product.

Normalerweise wird ein Produkt als zufriedenstellend angesehen, wenn es der Behandlung während mehr als einer gegebenen Zeitdauer unterzogen worden ist. Da die Temperatur und damit das Ausmaß der Wärmebehandlung aus den oben angegebenen Gründen nicht stets genau gesteuert werden können, muß die Hauptmenge des Materials einer weitergehenden Wärmebehandlung unterzogen werden, als es eigentlich notwendig ist, damit das am wenigsten wärmebehandelte Material eine ausreichende Wärmebehandlung erfährt. Demzufolge sind die Kosten der Wärmebehandlung höher als eigentlich notwendig wäre.Usually a product is considered satisfactory if it has been treated for more than a given length of time has been subjected. Since the temperature and thus the extent of the heat treatment for the reasons given above, not can always be precisely controlled, the majority of the material must be subjected to a more extensive heat treatment, than is actually necessary for the least heat treated material to receive adequate heat treatment. As a result, the costs of the heat treatment are higher than would actually be necessary.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Wirkung der obigen Nachteile der herkömmlichen Wärmebehandlungsmethoden auf ein Minimum zu bringen.The object of the invention is thus to eliminate the effect of the above disadvantages of the conventional heat treatment methods to bring it to a minimum.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Ausmaßes der Wärmebehandlung, das ein Material bzw. Massengut während eines Wärmebehandlungsverfahrens erfährt, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein für die Wärmebehandlungstemperatur repräsentatives Signal gemäß der folgenden FormelThis object is achieved by the method according to the invention Determination of the degree of heat treatment that a material or bulk product undergoes during a heat treatment process, solved, which is characterized in that one for the heat treatment temperature representative signal according to the following formula

N=N =

K.,f (T)dtK., f (T) dt

über die Zeit integriert, in derintegrated over time in the

N die Zahl der Wärmebehandlungseinheiten, t die Wärmebehandlungszeit in Stunden, Κ., eine Konstante,N is the number of heat treatment units, t is the heat treatment time in hours, Κ., A constant,

T die Wärmebehandlungstemperatur in ⁰K und f (T) die relative Geschwindigkeit des Erweichens oder ErhärtensT is the heat treatment temperature in ⁰ K and f (T) the relative speed of softening or hardening

bei verschiedenen Temperaturen
bedeuten,at different temperatures
mean,

die Werte von N während des Wärmebehandlungsverfahrens aufsummiert undthe values of N are summed up during the heat treatment process and

das Ausmaß der Wärmebehandlung, das das Material erfahren hat, bestimmt.determines the amount of heat treatment the material has undergone.

Das Signal kann während des Wärmebehandlungsverfahrens kontinuierlich integriert werden, obwohl man als Alternative dazu einzelne Signale nach ausgewählten Intervallen während des Wärmebehandlungsverfahrens integrieren kann.The signal can be continuous during the heat treatment process can be integrated, although as an alternative, individual signals can be used at selected intervals during the heat treatment process can integrate.

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Vorzugsweise wird die Zahl der Wärmebehandlungseinheiten, die dem Material bzw. Massengut während der Wärmebehandlung zugeführt werden, derart eingestellt, daß die Wärmebehandlung des sich auf der niedrigsten Temperatur befindenden Teiles des Materials in dem gewünschten Ausmaß erfolgt. Geeigneterweise ist dieser Teil ein Coil (Rolle) einer Anzahl von aufgestapelten Coils, wobei die Temperatur die Temperatur-des kältesten Teils des Coils ist. Geeigneterweise wird auch der Wert von N, der dem Material während des Abkühlens zugeführt wird, aufsummiert. Der Wert von N, der dem Material während des Aufheizens zugeführt wird, wird wünschenswerterweise ebenfalls aufsummiert.The number of heat treatment units which are supplied to the material or bulk product during the heat treatment is preferably used are adjusted so that the heat treatment of the lowest temperature part of the Material is done to the extent desired. Suitably this part is a coil of a number of piled up Coils, where the temperature is the temperature of the coldest part of the coil. Suitably also the value of N, added to the material during cooling. The value of N supplied to the material during heating also desirably becomes summed up.

Vorzugsweise wird die Brennstoffzufuhr zur Erhitzung besonderer Abschnitte des Wärmebehandlungsofens in Abhängigkeit von der in jenen besonderen Abschnitten des Ofens aufgezeichneten Temperatur derart gesteuert, daß die Temperatur auf einer solchen Höhe gehalten wird, daß die besonderen Anforderungen an die Wärmebehandlung in jenen besonderen Abschnitten des Ofens etwa zur gleichen Zeit erfüllt werden.Preferably, the fuel supply for heating particular sections of the heat treatment furnace is dependent on the recorded in those particular sections of the furnace Temperature controlled in such a way that the temperature is kept at such a level that the special requirements of the Heat treatment in those particular sections of the furnace can be carried out at about the same time.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ausmaßes der Wärmebehandlung, das ein Material während eines Wärmebehandlungsverfahrens erfährt, die gekennzeichnet ist durchAnother object of the invention is a device for Determination of the amount of heat treatment that a material undergoes during a heat treatment process, which is characterized is through

Einrichtungen zum Integrieren eines für die Wärmebehandlungstemperatur repräsentativen Signals über die Zeit gemäß der folgenden FormelMeans for integrating one for the heat treatment temperature representative signal over time according to the following formula

f (T) dtf (T) dt

in derin the

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N die Zahl der Wärmebehandlungseinheiten, t die Wärmebehandlungszeit in Stunden, K- eine Konstante,N is the number of heat treatment units, t is the heat treatment time in hours, K- a constant,

T die Wärmebehandlungstemperatur in ⁰K und f(T) die relative Geschwindigkeit des Erweichens oder Erhärtens bei verschiedenen TemperaturenT is the heat treatment ^{temperature in 0} K and f (T) the relative rate of softening or hardening at different temperatures

bedeuten, und Einrichtungen zum Aufsummieren der Werte von N während des Wärmebehandlungsverfahrens, um das zu bestimmende Ausmaß der Wärmebehandlung, das das Material erfahren hat, aus der Summation zu ermitteln.mean, and means for adding up the values of N during the heat treatment process to determine the amount of heat treatment that the material has undergone to determine the summation.

Die Integrationseinrichtung kann derart ausgelegt sein, daß das Signal kontinuierlich während des Wärmebehandlungsverfahrens integriert wird, obwohl sie auch so ausgelegt sein kann, daß Proben des Signals an ausgewählten Intervallen während des Wärmebehandlungsverfahrens integriert werden.The integration device can be designed in such a way that the signal is continuous during the heat treatment process is integrated, although it can also be designed to sample the signal at selected intervals during the Heat treatment process can be integrated.

Wenn Proben des Signals an ausgewählten oder nach ausgewählten Intervallen integriert werden, kann die Integrationseinrichtung derart ausgelegt sein, daß das integrierte Signal in optischer Form wiedergegeben wird, wobei geeigneterweise weitere Einrichtungen vorgesehen sind, die das optische Signal während der ausgewählten Intervalle in Form einer Gruppe von verstärkten Impulsen der Summiereinrichtung zuführen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Summiereinrichtung einen durch das Signal angetriebenen Motor, dessen Winkelverdrehung der Motorwelle proportional ist dem aufsummierten Wert von N. Der Motor kann dann derart ausgelegt sein, daß er eine digitale Anzeigevorrichtung erregt oder daß er alternativ eine analoge Ausgangseinrichtung (Steuer- oder Regeleinrichtung) antreibt.When samples of the signal are integrated at selected or after selected intervals, the integrator can be designed so that the integrated signal is reproduced in optical form, with further means suitably provided that the optical signal during the selected intervals in the form of a group of amplified pulses feed the summing device. According to one embodiment of the invention, the summing device comprises a through the signal driven motor whose angular rotation of the motor shaft is proportional to the summed value of N. The The motor can then be designed to energize a digital display device or, alternatively, to energize an analog one Output device (control or regulating device) drives.

Alternativ können die Integrier- und Summier-Einrichtungen einen Rechner oder Computer umfassen. In diesem Fall sind vorzugsweise Einrichtungen vorgesehen, mit denen der Rechner mit Informationen versorgt und Informationen von dem Rechner abgefragt werden können, so daß der aufsummierte Wert von N gesteuert und überwacht werden kann.Alternatively, the integrating and summing devices can comprise a calculator or computer. In this case are preferred Facilities are provided with which the computer is supplied with information and information is requested from the computer can be controlled so that the accumulated value of N is controlled and can be monitored.

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Geeigneterweise sind mit der Summiereinrichtung Einrichtungen verbunden, die die Brennstoffzufuhr zu bestimmten Abschnitten des Wärmebehandlungsofens in Abhängigkeit von der Temperatur
steuern, die in jenen besonderen Abschnitten des Ofens aufgezeichnet wurden, so daß die Temperatur auf einer solchen Höhe gehalten werden kann, daß die unterschiedlichen Wärmebehandlungsanforderungen in den verschiedenen Abschnitten des Ofens etwa zur gleichen Zeit befriedigt sind.Devices are suitably connected to the summing device, which the fuel supply to certain sections of the heat treatment furnace as a function of the temperature
controls recorded in those particular sections of the furnace so that the temperature can be maintained at such a level as to satisfy the different heat treatment requirements in the different sections of the furnace at about the same time.

Weitere Ausführungsformen, Gegenstände und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen ist. Die Zeichnungen zeigenFurther embodiments, objects and advantages emerge from the following description, in which the attached
Drawings is referred to. The drawings show

in Fig. 1 eine schematische Ansicht der verschiedenen
Bestandteile der Vorrichtung zum Integrieren von Proben von
Signalen nach ausgewählten Intervallen während des Wärmebehandlungsverfahrens ,in Fig. 1 is a schematic view of the various
Components of the device for integrating samples from
Signals at selected intervals during the heat treatment process,

in Fig. 2 ein Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung,FIG. 2 is a block diagram of that shown in FIG
Contraption,

in Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die einen Mikro-Rechner umfaßt undin Fig. 3 is a block diagram of an apparatus comprising a micro-computer and

in Fig. 4 ein Blockschaltbild für eine mit einem Mini-Rechner ausgerüstete Vorrichtung.4 shows a block diagram for a device equipped with a mini-computer.

Bevor auf die obigen Zeichnungen näher eingegangen wird, ist es notwendig, die Formel weiter zu erläutern und ihre Anwendung zu erklären.Before going into the above drawings in more detail, it is necessary to explain the formula further and to explain its application explain.

In der FormelIn the formula

muß f(T) experimentell bestimmt werden. Im allgemeinen hat es sich gezeigt, daß die Geschwindigkeit der meisten während derf (T) must be determined experimentally. In general it has has been shown to be the speed of most during the

' 809884/088«'809884/088 «

Wärmebehandlung bei einer gegebenen Temperatur ablaufenden metallurgischen Prozesse mit der Zeit bei der Temperatur abnehmen. So erfolgt beispielsweise das Erweichen während des Glühens schnell bei kurzen Glühzeiten, wenn das Erweichen in geringem Umfang erfolgt ist, läuft jedoch bei langen Glühzeiten langsam ab, wenn das Erweichen in erheblichem Umfang eingetreten ist. Wenn die Änderung der Erweichungsgeschwindigkeit mit der Temperatur abgeleitet werden soll, ist es daher wesentlich, daß die Geschwindigkeiten dann verglichen werden, wenn das Erweichen in gleichem Umfang erfolgt ist. Wenn dies auf das Glühen eines unberuhigten Stahls angewandt wird, so zeigt sich in nicht überraschender Weise, daß sich die Geschwindigkeit proportional zu dem Exponentiellen der absoluten Temperatur ändert, so daß die folgende Gleichung gilt:Heat treatment at a given temperature, metallurgical processes taking place over time at the temperature decrease. For example, softening occurs quickly during annealing with short annealing times when softening occurs in has taken place to a small extent, but proceeds slowly with long annealing times when the softening has occurred to a considerable extent is. Therefore, if the change in softening rate with temperature is to be derived, it is essential to that the speeds are compared when the softening has occurred to the same extent. If this is on If the annealing of a non-killed steel is used, it is not surprisingly found that the speed changes proportionally to the exponential of the absolute temperature, so that the following equation holds:

Geschwindigkeit = K₁ exp - K₂ Speed = K ₁ exp - K ₂

T~T ~

worin T für die Temperatur in ⁰K steht und K.. und K₂ Konstanten darstellen.where T stands for the temperature in ⁰ K and K .. and K _{2 represent} constants.

Die relative Geschwindigkeit des Erweichens kann durch Auftragen der Abnahme der Zugfestigkeit (UTS) oder der Härte gegen die Zeit bei verschiedenen ausgewählten Temperaturen bestimmt werden, worauf man K₂ aus diesen Ergebnissen ermittelt. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Wärmebehandlungseinheiten N der folgenden Gleichung:The relative rate of softening can be determined by plotting the decrease in tensile strength (UTS) or hardness versus time at various selected temperatures and determining K ₂ from these results. In this case, the number of heat treatment units N corresponds to the following equation:

N =N =

exp - K₂ dtexp - K ₂ German

Bequemerweise wird K^ derart definiert, daß der Wert K- exp - K₂ bei einer geeigneten Temperatur = 1 ist.Conveniently, K ^ is defined such that the value K-exp - K ₂ = 1 at a suitable temperature.

T
Die Werte von K₁ und K₂ können natürlich in Abhängigkeit von der besonderen Qualität des der Glühbehandlung zu unterziehen-T
The values of K ₁ and K ₂ can, of course, depend on the particular quality of the annealing treatment.

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den Materials variieren. Als ausgewählte Temperatur würde man hierbei die am häufigsten als Minimaltemperatur angewandte Temperatur ansehen.Die Einheit N wird dann "den Stunden bei der ausgewählten Minimaltemperatur äquivalent".the material vary. The selected temperature would be the one most frequently used as the minimum temperature View temperature. The unit N will then be "equivalent to the hours at the selected minimum temperature".

Es ist somit zu ersehen, daß N in Beziehung steht zu der Änderung der Eigenschaften des Materials während der Wärmebehandlung und daß es im wesentlichen unabhängig ist von dem genauen Zeit-Temperatur-Zyklus, der zu der Änderung der Eigenschaften notwendig ist.It can thus be seen that N is related to the change in properties of the material during the heat treatment and that it is essentially independent of the precise time-temperature cycle which leads to the change in properties necessary is.

In der Praxis kann die Temperatur irgendeines Ofens während eines längeren Wärmebehandlungsverfahrens in statistischer Weise schwanken. Im Fall solcher Umstände ist die Erfindung besonders vorteilhaft und ermöglicht Einsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahrensweisen.In practice, the temperature of any furnace during an extended heat treatment process can be random vary. In such circumstances, the invention is particularly advantageous and enables savings compared to conventional ones Procedures.

Ganz allgemein ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet zum Glühen bzw. Anlassen und insbesondere zum Glühen oder Anlassen von Stahl in Form von Coils (Rollen etc.) in öfen mit mehreren Etagen. In diesem Fall entspricht N natürlich mehr der Anzahl der Glüheinheiten.In general, the method according to the invention is particularly suitable for annealing or tempering and especially for annealing or tempering steel in the form of coils (rolls etc.) in multi-tier ovens. In this case, of course, N corresponds more to the number of annealing units.

Die Anzahl der Glüheinheiten N, die erforderlich sind, um den angestrebten Erweichungsgrad in einer Probe des Stahls bekannter Härte herbeizuführen, wird experimentell unter Anwendung der weiter unten beschriebenen Vorrichtung ermittelt. Diese Zahl N kann dann zur Bestimmung des Zeitpunkts verwendet werden, nach dem ein Coil aus dem gleichen Material mit der gleichen Härte unter den angewandten Verfahrensbedingungen bis zu dem angestrebten Erweichungsgrad geglüht worden ist.The number of annealing units N required to achieve the desired degree of softening in a sample of the steel is known To bring about hardness is determined experimentally using the device described below. These Number N can then be used to determine the point in time after which a coil of the same material with the same Hardness has been annealed under the process conditions used to the desired degree of softening.

Gewisse Abschnitte von Glühofen sind kälter als andere Abschnitte, so daß in diesem Fall bestimmte Coils oder Teile von Coils, die in diesen Abschnitten des Ofens vorliegen, eine niedrigere Temperatur aufweisen als andere Coils. Daher solltenCertain sections of the annealing furnace are colder than other sections, so that in this case certain coils or parts of coils which are present in these sections of the furnace, a have a lower temperature than other coils. Therefore should

£09884/088$£ 09884 / $ 088

die Untersuchungen in jenen Abschnitten des Ofens durchgeführt werden, die sich auf den niedrigsten Temperaturen befinden, so daß die Anzahl der Glüheinheiten N vollständig dazu ausreicht, sämtliche behandelten Coils zu glühen bzw. anzulassen.the tests are carried out in those sections of the furnace that are at the lowest temperatures, so that the number of annealing units N is completely sufficient to anneal or anneal all treated coils.

Unter geeigneten Umständen kann die scheinbare Zahl der gegebenen Glüheinheiten N, die aus einer Thermoelementablesung errechnet wurde , in Abhängigkeit von der Geometrie und dem Gewicht der Coils einer Beschickung derart variiert werden, daß die von dem Inneren der Coils, das heißt jenen Bereichen, denen die kleinste Anzahl der Einheiten zugeführt wird, zugeführte tatsächliche Anzahl von Einheiten für das Wärmebehandlungsverfahren ausreicht.In appropriate circumstances, the apparent number of glow units given may be N calculated from a thermocouple reading was, depending on the geometry and the weight of the coils of a charge varied so that the of the Inside the coils, that is to say those areas to which the smallest number of units are fed, actually fed Number of units is sufficient for the heat treatment process.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Integriereinrichtung einen Nocken 1 aufweist, der an der Welle 2 des Servomotors (Servometers) einer (nicht dargestellten) potentiometrischen Temperaturaufzeichnungsvorrichtung, die ihrerseits mit einem (nicht dargestellten) Thermoelement des Ofens verbunden ist, befestigt ist. Die Welle 2 verdreht sich bis zu einer von der aufgezeichneten Temperatur abhängigen Position. Eine mit dem Pfeil 3 in der Fig.1 dargestellte Lichtquelle ist derart angeordnet, daß sie Licht auf die Oberfläche einer Linse 4 wirft. Das durch die Linse 4 gebrochene Licht wird dann dazu verwendet, die hinteren Enden 5 von 200 optischen Glasfaserleitern 6 zu beleuchten. Die Enden 5 sind linear in vertikaler Richtung angeordnet. Die Vorderenden 7 der optischen Leiter 6 sind in Form eines Kreises angeordnet. In unmittelbarer Nähe der Vorderenden 7 der Lichtleiter 6 ist eine lichtelektrische Photozelle 8 angeordnet, die mit konstanter Geschwindigkeit längs des Kreises rotiert. Die Photozelle 8 sendet immer dann einen Impuls aus, wenn sie mit einem beleuchteten Vorderende 7 eines Faserleiters 6 übereinstimmt. Der Nocken 1 unterbricht das Licht zwischen der Lichtquelle und den Fasern 6 in der Weise, daß die Zahl der zu einem gegebenen Zeitpunkt beleuchteten Fasern 6 direkt proportional ist der Anzahl der bei der bestimmten aufgezeichneten Temperatur zugeführten Glüheinheiten N. Daher muß der Nocken 1 entsprechend geformt sein.Referring to Fig. 1 it can be seen that the integrating device has a cam 1 which is attached to the shaft 2 of the servomotor (servometer) of a (not shown) potentiometric temperature recording device that is in turn connected to a (not shown) thermocouple of the furnace, is attached. The shaft 2 twists up to a position dependent on the recorded temperature. A light source shown by the arrow 3 in FIG is arranged to cast light on the surface of a lens 4. The light refracted by the lens 4 is then used to illuminate the rear ends 5 of 200 optical fiber guides 6. The ends 5 are linear in arranged in the vertical direction. The front ends 7 of the optical conductors 6 are arranged in the form of a circle. In the immediate Near the front ends 7 of the light guide 6, a photoelectric photocell 8 is arranged, which with constant Rotates speed along the circle. The photocell 8 always sends out a pulse when it is illuminated with one Front end 7 of a fiber conductor 6 matches. The cam 1 interrupts the light between the light source and the Fibers 6 in such a way that the number of illuminated fibers 6 at a given point in time is directly proportional to the number of annealing units N supplied at the particular recorded temperature. Therefore, the cam 1 must be shaped accordingly.

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Die von der Photozelle 8 gebildeten und ausgesandten Impulse werden mit einem Verstärker 9 verstärkt und dann über eine Summiereinrichtung in Form eines Schrittmotors 10 aufsummiert und schließlich einem Aufzeichnungsinstrument 11 zugeführt.The pulses formed and emitted by the photocell 8 are amplified with an amplifier 9 and then via a Summing device in the form of a stepping motor 10 is added up and finally fed to a recording instrument 11.

In der Fig. 2 sind die verschiedenen Einzelheiten der Vorrichtung genauer wiedergegeben. Es ist zu erkennen, daß das Aufzeichnungsinstrument 11 acht Kanäle besitzt, vier Kanäle 12,In Fig. 2, the various details of the device are shown in more detail. It can be seen that that Recording instrument 11 has eight channels, four channels 12,

14, 16 und 18 zur Aufzeichnung der Tempratur und vier Kanäle 13,14, 16 and 18 for recording the temperature and four channels 13,

15, 17 und 19 zur Aufzeichnung der aufsummierten Zahl der Glüheinheiten. Die aufgezeichneten Temperaturen entsprechen den Temperaturen in vier verschiedenen Abschnitten des Ofens, in dem die Wärmebehandlung erfolgt. Jeder Temperatürkanal besitzt einen entsprechenden Kanal für die gesammelten bzw. zugeführten Glüheinheiten. Jeder Kanal wird alternierend während 1/8 der gesamten Abtastzeit oder Zykluszeit des Aufzeichnungsinstruments 11 eingeschaltet, wozu eine Schalteinheit 20 verwendet wird. Somit zeichnet der Temperaturkanal 12 die Temperatur während 1/8 des Zyklus auf, worauf der Glüheinheitenkanal während eines weiteren Achtels des Zyklus eingeschaltet wird, um die Anzahl der dieser Temperatur entsprechenden Glüheinheiten N aufzuzeichnen. Im Anschluß daran wird der Kanal 14 eingeschaltet usw.15, 17 and 19 to record the total number of Glow units. The recorded temperatures correspond to the temperatures in four different sections of the furnace, in which the heat treatment takes place. Each temperature channel has a corresponding channel for the collected or supplied annealing units. Each channel is alternating during 1/8 of the total scanning time or cycle time of the recording instrument 11 is switched on, for which purpose a switching unit 20 is used will. Thus, the temperature channel 12 records the temperature during 1/8 of the cycle, after which the glow unit channel is switched on during a further eighth of the cycle, to record the number of annealing units N corresponding to this temperature. Then the channel 14 switched on etc.

Die verstärkten Impulse werden, wie bereits erläutert, über die Lichtquelle 3, den Faseroptik-Funktionsgeber (Faseroptik und Photozelle 8) und den Verstärker 9 gebildet, wobei die beiden letzteren Einrichtungen mit einem gemeinsamen Netzgerät 21 versehen sind. Diese Impulse werden dann über die Schalteinheit 20 einem von vier Schrittmotoren 10 zugeführt, die jeweils den vier Giüheinheitenkanälen 13, 15, 17 und 19 entsprechen. Jeder Motor 10 wird während eines Achtels der gesamten Zykluszeit des Aufzeichnungsgerätes 11 betrieben. Die Winkelverdrehung der Welle eines jeden Motors ist daher direkt proportional der gesamten Zahl der Glüheinheiten. Ef, die von dem der Wärmebehandlung unterworfenen Material aufgenommenAs already explained, the amplified pulses are transmitted via the light source 3, the fiber optic function generator (fiber optic and photocell 8) and the amplifier 9, the latter two devices having a common power supply 21 are provided. These pulses are then fed via the switching unit 20 to one of four stepper motors 10, each of which the four Giüheinheitenkanäle 13, 15, 17 and 19 correspond. Each motor 10 is operated for one eighth of the total cycle time of the recorder 11. the Angular rotation of the shaft of each motor is therefore directly proportional to the total number of glow units. Ef that of added to the material subjected to the heat treatment

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wurden. Es wird angenommen, daß die in dieser Weise angegebene Zahl von Einheiten repräsentativ für die Einheiten ist, die von dem besonderen Thermoelement während eines vollständigen Zyklus des Aufzeichnungsgerätes 11 aufgenommen wurden. Jeder Schrittmotor 10 treibt über geeignete Getriebe und Kupplungen 22 eine (nicht dargestellte) digitale Anzeigevorrichtung und auch ein Ausgangspotentiometer 23 an, das eine Spannung abgibt, die proportional ist der Zahl der Einheiten. Diese Spannung wird während jeder alternierenden Aufzeichnungsperiode aufgezeichnet. Die gesamte Anzahl von Glüheinheiten, die von jedem Thermoelement aufgenommen wurde, ist natürlich achtmal so groß wie die auf dem Aufzeichnungsgerät 11 abgelesene. Das mit üblichen VielkanalaufZeichnungsgeräten in Reihe geschaltete Aufzeichnungsgerät 11 tastet alle paar Minuten sämtliche Thermoelementeingänge ab. Die Temperaturvergleichseinheit 24 und der Spannungskonstanthalter 25 ermöglichen die Unterdrückung eines Teils der ursprünglichen Thermoelementspannung, so daß der Temperaturbereich, in dem ein wesentliches Glühen (oder eine wesentliche Wärmebehandlung) erfolgt, mit größerer Genauigkeit aufgezeichnet '■/erden kann. Die Berechnung der auf summierten Zahl der Glüheinheiten ist daher ebenfalls genauer.became. It is assumed that the specified in this way The number of units is representative of the units used by the particular thermocouple during a complete cycle of the recording device 11 were recorded. Each stepping motor 10 drives via suitable gears and clutches 22 a (not shown) digital display device and also an output potentiometer 23 which outputs a voltage that is proportional to the number of units. This voltage is recorded during each alternate recording period. The total number of glow units taken up by each thermocouple is, of course, eight times that read on the recorder 11. That with usual Multi-channel recorder recorder connected in series 11 probes all thermocouple inputs every few minutes away. The temperature comparison unit 24 and the voltage stabilizer 25 enable part to be suppressed the original thermocouple voltage, so that the temperature range in which a substantial anneal (or heat treatment) occurs, recorded with greater accuracy '■ / can ground. The calculation of the total number of annealing units is therefore also more accurate.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Ausgangsspannungen der vier Thermoelemente 26 bis 29 über einen Multiplexer 31 und einen Analog-Digital-Umwandler 32 einem Mikro-Rechner 30 zugeführt werden. Zu bestimmten Zeitintervallen (geeigneterweise jeweils nach 10 Minuten) verursacht der Taktsignalgeber 33, daß der Rechner 30 sämtliche Thermoelementeingangs spannungen abtastet. Der Rechner 30 berechnet dann die Zahl N der Glüheinheiten, die ein jedes Thermoelement aufgenommen hat.. Diese Zahl wird dann über das Interface 34 einem Digitaldrucker 35 zugeführt, der die kumulative Gesamtzahl einer jeden Thermoelementeingangsspannung ausdruckt. Nach jedem Glühzyklus wird der Rechner durch die Rückstellung 36 gelöscht.Referring to Fig. 3 it can be seen that the output voltages of the four thermocouples 26 to 29 via a multiplexer 31 and an analog-digital converter 32 to a microcomputer 30 are supplied. At certain time intervals (suitably every 10 minutes) the clock signal generator 33 causes the computer 30 to input all thermocouples scans voltages. The computer 30 then calculates the number N of glow units that each thermocouple will accommodate has .. This number is then fed to a digital printer 35 via the interface 34, which the cumulative total number of each thermocouple input voltage. The computer is cleared by the reset 36 after each glow cycle.

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Es ist ersichtlich, daß bei der Anwendung der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Vorrichtung die Wärmebehandlung oder das Glühen bzw. Anlassen dann beendet ist, wenn die bekannte Zahl von Wärmebehandlungs- oder Glüheinheiten N von den Thermoelementen aufgenommen worden ist.It can be seen that in the application of the FIGS and FIG. 3, the heat treatment or annealing is finished when the known number from heat treatment or annealing units N from the thermocouples has been recorded.

Aus .der Fig. 4 ist zu ersehen, daß die Eingangsspannungen von vier Thermoelementen 37 bis 40 dem Computer 41 über einen (nicht dargestellten) Analog-Digital-Umwandler zugeführt werden, wie es bei der in der Fig. 3 wiedergegebenen Vorrichtung der Fall ist. Jedoch ermöglicht ein Eingabegerät 42 in Form eines Fernschreibers bzw. Streifenschreibers die Zuführung von Informationen in den Rechner 41 und zur Aufnahme von Informationen aus dem Rechner 41. Dieser Fernschreiber versetzt das die Anlage betreibende Personal in die Lage, dem Rechner 41 die Anzahl von Glüheinheiten N mitzuteilen, die für die in dem Ofen vorhandenen verschiedenen Coils erforderlich sind, Zu bestimmten Zeitintervallen verursacht der Taktsignalgeber 43, daß der Computer 41 die Thermoelementeingangsspannungen abtastet.Wie im Fall der in der Fig. 3 gezeigten Vorrichtung berechnet der Rechner 41 die Zahl N der Glüheinheiten, die von jedem Thermoelement aufgenommen wurden. Der Rechner druckt dann Warnungshinweise für das Personal aus, und zwar zunächst einen Hinweis darauf, wann die in jedem Ofen vorliegende Beschickung voraussichtlich die erforderliche Zahl der Glüheinheiten aufgenommen haben wird und gegebenenfalls darauf, wann eine ausreichende Anzahl von Glüheinheiten zugeführt worden ist. Die Warnungshinweise ermöglichen es dem Personal, das Glühen derart zu steuern, daß eine minimale Verzögerung der Beendigung des Glühprozesses erreicht werden kann. Während des Glühvorganges zeigt die Anzeigevorrichtung 44, die in diesem Fall in Form eines Fernsehmonitors vorliegt, die kumulative Gesamtzahl N der Glüheinheiten. Nach dem Ende eines jeden Glühvorganges druckt der Rechner 41 über den Digitaldrucker 45 ein Datenblatt aus, das dann als permanente Aufzeichnung für die Beschickung jedes Ofens aufbewahrt werden kann. Zusätzlich ist der Rechner 41 derart ausgelegt, daß er die Brennstoffzuführung zu besonderenFrom .der Fig. 4 it can be seen that the input voltages four thermocouples 37 to 40 are fed to the computer 41 via an analog-digital converter (not shown), as is the case with the device shown in FIG. However, an input device 42 in the form of a Telegraph or strip recorder feeds information into the computer 41 and records information from the computer 41. This teleprinter enables the personnel operating the system to send the computer 41 to communicate the number of annealing units N required for the different coils present in the furnace, At certain time intervals, the clock signal generator 43 causes that the computer 41 samples the thermocouple input voltages. How in the case of the device shown in FIG. 3, the computer 41 calculates the number N of glow units that can be used by each thermocouple were recorded. The computer then prints Warning notices for the personnel, first of all an indication of when the load in each furnace is present presumably will have added the required number of annealing units and, if necessary, when a sufficient number Number of annealing units has been supplied. The warning labels allow the staff to stop the glow to be controlled so that a minimal delay in the completion of the annealing process can be achieved. During the annealing process the display device 44, which in this case is in the form of a television monitor, shows the cumulative total number N of Glow units. After the end of each annealing process, the computer 41 prints out a data sheet via the digital printer 45, which can then be kept as a permanent record for the loading of each furnace. In addition, the computer 41 is such designed to specialize the fuel supply

Abschnitten des Ofens steuert, indem er ein Signal abgibt, das das öffnen oder das Schließen der Brennstoffeinlaßventile verursacht, wie es in der Fig. 4 mit der Bezugsziffer 46 für ein Einlaßventil dargestellt ist. Dieses Signal wird in Abhängigkeit von der Temperatur und der Anzahl der in diesem besonderen Abschnitt des Ofens aufgezeichneten Glüheinheiten abgegeben, so daß die Temperatur auf einer solchen Höhe gehalten wird, daß die verschiedenen Wärmebehandlungsanforderungen in unterschiedlichen Abschnitten des Ofens etwa zur gleichen Zeit befriedigt sind.Controls sections of the furnace by emitting a signal that causes the fuel inlet valves to open or close, as shown in FIG. 4 with the reference numeral 46 for an inlet valve. This signal is dependent given by the temperature and the number of annealing units recorded in that particular section of the furnace, so that the temperature is maintained at such a level that the various heat treatment requirements in different Sections of the oven are satisfied at about the same time.

Der in der Fig. 4 dargestellte Rechner 41 ist besonders gut geeignet zur Steuerung des Glühens mit vielen öfen, die in einer großen Glühanlage vorgesehen sind. In den oben beschriebenen Beispielen ist angenommen worden, daß die von den Thermoelementen angezeigten Temperaturen den Temperaturen des Materials in den verschiedenen Abschnitten des Ofens entsprechen. Dies kann beispielsweise wenn Coils oder Bleche geglüht werden, nicht der Fall sein, da die inneren Teile des Materials sich auf einer niedrigeren Temperatur befinden können, als angegeben wird. In diesem Fall kann der Rechner dazu benützt werden, aus der angegebenen Temperatur diese niedrigere Temperatur zu berechnen, so daß der Rechner dann diese Temperatur dazu verwenden kann, einen noch genaueren Hinweis auf die Zahl der Glüheinheiten, die von dem Material als Ganzem aufgenommen wurden,· zu berechnen.The computer 41 shown in FIG. 4 is particularly well suited for controlling the annealing with many furnaces that are used in a large annealing plant are provided. In the examples described above, it has been assumed that the Temperatures displayed by thermocouples correspond to the temperatures of the material in the various sections of the furnace. This may not be the case, for example, when coils or sheets are annealed, because the inner parts of the Material may be at a lower temperature than indicated. In this case the computer can be used for this will be to calculate this lower temperature from the specified temperature, so that the computer then this temperature can use this to give an even more precise indication of the number of annealing units taken up by the material as a whole were to · calculate.

Alternativ kann die gegebene scheinbare Zahl von Glüheinheiten N, wie sie aus einer Thermoelementablesung berechnet wurde, in Abhängigkeit von der Geometrie und dem Gewicht der Coils einer Beschickung variieren, so daß die tatsächliche Anzahl der von dem Inneren der Coils, das heißt jenen Abschnitten, denen die geringste Zahl von Einheiten zugeführt wird, aufgenommen wurde, für das Wärmebehandlungsverfahren ausreicht.Alternatively, the given apparent number of glow units N, as calculated from a thermocouple reading, can be depending on the geometry and weight of the coils of a load, so the actual number of from the interior of the coils, i.e. those sections to which the fewest number of units are fed is sufficient for the heat treatment process.

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Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere beim Glühen oder Anlassen darin, daß es den Fachmann in die Lage versetzt, Änderungen der Glühtemperaturen zu berücksichtigen, wenn er feststellen soll, ob eine Beschickung in ausreichendem Ausmaß geglüht oder angelassen worden ist oder nicht. Zusätzlich kann das Ausmaß des Glühens, das einer Beschickung zugeführt wird, wenn diese auf die erforderliche Glühtemperatur aufgeheizt und von dieser Temperatur wieder abgekühlt wird, berücksichtigt werden, so daß die Erfindung erhebliche Brennstoffeinsparungen ermöglicht.The great advantage of the method according to the invention is there particularly in the case of annealing or tempering, in that it enables those skilled in the art to change the annealing temperatures to be taken into account when determining whether a charge has been sufficiently annealed or tempered is or not. In addition, the amount of annealing that is added to a charge can be adjusted if that is to the required level Annealing temperature is heated and cooled again from this temperature, are taken into account, so that the invention enables significant fuel savings.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf das Glühen oder Anlassen beschrieben wurde, versteht es sich jedoch, daß sie auch auf andere Wärmebehandlungsformen angewandt werden kann, beispielsweise das Karburieren, das Nitrieren etc.Although the invention with reference to annealing or tempering however, it is to be understood that it can be applied to other forms of heat treatment, for example carburizing, nitriding etc.

Wenngleich die Erfindung in Bezug auf das Glühen von in öfen gestapelten Coils oder Rollen bzw. Blechrollen beschrieben wurde, versteht es sich, daß sie ebenso gut anwendbar ist auf das absatzweise Glühen oder Anlassen von bewegten Coils oder das Glühen oder Anlassen von Endlosbändern.Although the invention relates to the annealing of furnaces stacked coils or rolls or sheet metal rolls has been described, it is understood that it is equally applicable to the intermittent annealing or tempering of moving coils or the annealing or tempering of endless strips.

Claims

1. Procedure for determining the extent of heat treatment, that a material undergoes during a heat treatment process, characterized in that, that a signal representative of the heat treatment temperature is obtained according to the following formula

N =

ft

f (T) dt

integrated over time,

in the

N is the number of heat treatment units, t is the heat treatment time in hours, K- a constant,

T is the heat treatment temperature in ⁰ K and f (T) the relative rate of softening or

Hardening at different temperatures mean

the values of N are summed up during the heat treatment process and

determines the amount of heat treatment the material has undergone.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the signal is continuously integrated during the heat treatment process.

3. The method according to claim 1, characterized in that that samples of the signal are integrated at selected intervals during the heat treatment process will.

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— ι b —- ι b -

4. The method according to claim 1, characterized in that that the number of heat treatment units supplied to the material during the heat treatment is set to the number required to heat treat the part of the material that is on the lowest Temperature is to the extent desired is required. ■

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the part is a coil of a Number of stacked coils, where the temperature is the temperature of the coldest part of the coil.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the value of N, which the material absorbs during cooling, is also added up.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the value of N, which is added to the material during heating, is also added up.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fuel supply for heating certain sections of the heat treatment furnace depending on the particular in these Sections of the furnace measured temperature is controlled so that the temperature is at such a level it is held that the various heat treatment requirements in those particular sections of the furnace are met around the same time.

9. Apparatus for determining the amount of heat treatment applied to a material during a heat treatment process experiences, characterized by means (1, 30, 41) for integrating one for the Heat treatment temperature representative signal with respect to time according to the following formula

N =

f (T) dt

in the

N is the number of heat treatment units, t is the heat treatment time in hours, K _{1 is} a constant,

T is the heat treatment temperature in ⁰ K f (T) the relative rate of softening or

Hardening at different temperatures mean

and means (10/30, 41) for adding up the values of N during the heat treatment process to determine the amount of heat treatment to be determined, the learned the material.

10. The device according to claim 9, characterized in that that the integrating device (1, 30, 41) is designed such that it sends the signal continuously integrated during the heat treatment process.

11. The device according to claim 9, characterized in that that the integrating device (1, 30, 41) is designed such that it samples the signal during selected intervals during the heat treatment process.

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12. The device according to claim 11, characterized in that that the integrating device (1, 3, 5) is designed such that it converts the integrated signal into optical form.

13. The device according to claim 12, characterized in that that additional devices (8, 9) are provided, which the optical signal of the summing device (10) Deliver in the form of a series of amplified pulses during selected intervals.

14. Device according to claims 9 to 13, characterized in that the summing device (10) comprises a motor (10) driven by the signal, the angular rotation of the motor shaft being proportional is the accumulated value of N.

15. The device according to claim 14, characterized in that that the motor (10) is designed so that it drives an analog output device (23).

16. Apparatus according to claim 9 to 13, characterized in that the integrating and summing devices (30, 41) are in the form of a computer (30, 41).

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that means (42) for feeding of information in the computer (41) and for taking information from the computer (41) are provided, to control the accumulated value of N.

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18. Device according to claims 9 to 17, characterized in that with the summing device (41) connected devices (46) are provided, which the fuel supply to certain sections of the heat treatment furnace depending on the temperature recorded in those particular sections of the furnace control that the temperature is maintained at such a level that the different heat treatment requirements are met in the different sections of the furnace at about the same time.

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