DE2714791A1

DE2714791A1 - Verfahren zur durchlauferwaermung eines langgestreckten metallenen werkstuecks, insbesondere zur durchlauferwaermung von stahlroehren

Info

Publication number: DE2714791A1
Application number: DE19772714791
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Emde; Friedhelm Dr Ing Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1977-04-02
Filing date: 1977-04-02
Publication date: 1978-10-05
Also published as: FR2385801A1; JPS53123320A; IT1102559B; IT7848701A0

Description

AEG-Elotherm Gesellschaft mit beschränkter Haftung

o782/77-(o2) Remscheid, οΙ.οΊ.77

Pat/Seiffert/Sw.

Verfahren zur Durchlauferwärmung eines langgestreckten metallenen Werkstücks, insbesondere zur Durchlauf erwärmung von Stahlröhren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchlauferwärmung eines langgestreckten metallenen Werkstücks endlicher Länge, das eine mehrstufige Ofenstrecke in Richtung seiner Längsachse durchläuft und von einer Vor-auf eine Endtempera tür erwärmt wird, bei dem das Werkstück in einer Stufe der Ofenstrecke induktiv mittels einer das Werkstück umfassenden wechselstromgespeisten Induktionsspule erhitzt wird.

Zur Vergütung von Stahlröhren jeden Durchmessers ist es bekannt, die Röhren entlang ihrer Längsachse mit vorgegebener Geschwindigkeit durch eine mehrstufige Ofenstrecke zu transportieren, um sie dabei von einer Vortemperatur auf ihre Austenitisierungstenperatur zu erhitzen und danach abzuschrecken, worauf eine Nachwärmung auf eine Anlaßtemperatur zum Zweck der Vergütung erfolgt.

Die mehrstufigen Ofenstrecken sind dabei entweder als flammenbeheizte Öfen oder als Kombination von flammenbeheizten Ofen mit Induktionsöfen ausgebildet, wobei die flaramenbeheizten Ofenstufen der Ofenstrecke eine Vorwärmung und nachgeschaltete Induktionsstufen eine Erhitzung des Röhrenmaterials auf die Austenitisierungstemperatur bewirken.

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Bekannte Einrichtungen zur Durchlauferwärmung auf dem Wege der Kombination einer Flammen- und Induktionserwärmung leiden unter dem Mangel, daß die der flammenbeheizten Ofenstufe nachgeschaltete Tnduktionsstufe wegen des sogenannten Kanteneffekts nicht in der Lage ist, das die Induktionsspule durchlaufende Werkstück entlang seiner gesamten Länge gleichmäßig zu beheizen. Die Werkstücke werden vielmehr am Beginn und am Ende ihrer Länge stärker beheizt als in ihren Mittelpartien, so daß insgesamt eine ungleichmäßige Erwärmung der Werkstücke auftritt. Diese ungleichmäßige Erwärmung entlang der Werkstücklänge bewirkt Unterschiede in der Wärmebehandlung der Werkstücke, wodurch sich Qualitätsunterschiede ergeben, die eine Kürzung der langgestreckten Werkstücke um ihre jeweiligen Endlängen erforderlich machen.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Werkstücke lückenlos durch die Durchlaufwärmstrecke zu transportieren oder aber ihnen sogenannte Blindröhren vor- und nachzuschalten, so daß das zu erhitzende Werkstück zwischen zwei solcher Blindröhren abstandslos transportiert und damit gleichförmig erwärmt wird.

Auch ist es zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmebedürfnisse an den einzelnen Röhren, die sich aus unterschiedlichen Wandstärken an den Röhren oder durch einen unterschiedlichen Vorwärmeinhalt beim Einführen der Röhren in die Ofenstrecke ergeben können, bereits vorgeschlagen worden, die einzelnen Werkstücke vor ihrer Zuführung zur eigentlichen Ofenstrecke einem entlang ihrer Längsauedehnung gleichförmig verlaufende Vorwärmvorgang zu unterziehen, wobei dieser Vorwärmvorgang in einer Vorwärmstufe unter individueller Anpassung an die Wandstärke des einzelnen Werkstücks entlang seiner Länge gleichförmig vorgenommen werden soll.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, das Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art in der Weise zu verbessern, daß die die Ofenstrecke ggf. unter Einhaltung eines von null verschiedenen Abstands durchlaufenden Werkstücke am Ende der Wärestrecke an einem vorgebbaren Punkt der Länge der Wärmstrecke

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eine in diesem Punkt im wesentlichen konstante Temperatur aufweist, ohne daß es dazu der Verwendung von Blindröhren bedarf.

c-.-findungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, daß das Werkstück in einer Vorstufe der Ofenstrecke mit entlang seiner Längsachse variierender Heizleistung zum Ausgleich des hinter der Induktionsspule variierenden Wärmeergebnisses beheizt wird.

Die Beheizung des Werkstücks wird also z.B. am Beginn einer mehrstufigen Ofenstrecke mit entlang seiner Längsausdehnung variierende Heizleistung in der Weise vorgenommen, daß das entlang der Längsachse des Werkstücks gemessene Temperaturprofil komplementär zum dem Profil ist, welches sich ohne diese variierende Heizleistung hinter der nachgeschalteten Induktionsofenstufe einstellen würde. Die Überlagerung der beiden ungleichförmigen Temperaturprofile führt dahin, daß die Werkstücktemperatur beim Durchlauf durch eine Meßstelle am Ende der Ofenstrecke konstant ist.

Die anliegende Zeichnung dient zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung.

In der Zeichnung bezeichnen 1, 2A, 2B und 3 die Stufen einer dreistufigen Wärmstrecke, wobei 1 eine vorgeschaltete Induktionsstufe, 2A eine abgasbeheizte Ofenstufe, 2B eine flammenbeheizte Durchlaufofenstufe, deren Abgase die Ofenstufe 2A beheizen, und 3 eine nachgeschaltete Induktionsofenstufe bezeichnen. Die Induktionsspulen 1 und 3t die durchlaufende Großröhren aus Stahl umfassen, werden jeweils aus gesonderten Generatoren 4 und 5, deren Leistungen einstellbar sind, mit Wechselströmen von Mittel- und Netzfrequenz gespeist.

Die Ofenstufe 2A, 2B, deren Länge größer als die Länge der zu beheizenden röhrenförmigen Werkstücke 6,7 und 8 ist, dient dazu, die einzelnen röhrenförmigen Werkstücke bis in die Nähe der zum Werkstückstahl gehörigen Austenitisierungs-

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temperatur zu erhitzen. Die Heizleistung der Ofenstufe 2B ist dazu durch Dosierung der über die Rohrleitungen 9 und Io der Stufe dosiert zugeführten gasförmigen Brennstoffmengen so einstellbar, daß die Werkstücktemperatur am Ausgang des Ofens einen vorgegebenen Temperaturwert aufweist. Die Resterwärmung übernimmt die nachgeschaltete Induktionsofenstufe 3t die das Röhrenmaterial auf die erforderliche Austenitisierungstemperatur erwärmt. Dabei werden die Enden der in die Ofenstufe 3 eintretenden Röhren in bekannter Weise stärker erhitzt als die zugehörigen Mittelteile der einzelnen Röhren, wodurch - die Ofenstufe 3 wird mit Netzfrequenz gespeist - die Temperaturverteilung im Röhrenmaterial entlang seiner Längsachse derart ist, daß am Ausgang der Ofenstufe die Werkstücktemperatur beim Durchlauf des Werkstücks nicht konstant ist.

Zum Ausgleich dieser Erscheinung, die beim Durchlauf der Röhren durch eine der Ofenstufe 3 nachgeschaltete Abschreckstufe zu einem entlang der Längsachse der Röhren variierenden Abschreckergebnis am Röhrenmaterial führt, ist die Heizleistung der Wärmstufe 1 durch Eingriff in den Generator k derart steuerbar, daß die durch die Ofenstufe 1 durchlaufenden Röhren an ihren Enden weniger als in ihrem Mittelteil erhitzt werden. Die in die Ofenstufe 2A, 2B eintretenden Röhren sind deshalb an ihren Enden kalter als in ihrem Mittelteil, wodurch die in der Ofenstufe 3 eintretende unterschiedliche Erwärmung mindestens angenähert ausgeglichen wird und die aus der Ofenstufe 3 austretenden Röhren beim Durchlauf einer vorgegebenen Stelle am Ofenavisgang eine im wesentlichen konstante Materialtemperatur aufweisen.

Die Steuerung der Heizleistung der Ofenstufe 1 hängt im wesentlichen von der Durchlaufgeschwindigkeit des Werkst ückmat er i als , seiner in Laufrichtung gemessenen Länge, der Röhrenwandstärke und den Eigenschaften der Ofenstufe 3 ab. Die Anordnung wird dabei z.B. derart getroffen, daß die Heizleistung an der Ofenstufe 1 mittels eines automatischen

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Programmsteuerwerks abhängig von der Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückmaterials oder der durchgelaufenen Materiallänge gesteuert wird.

Ia übrigen ist das Verfahren nach der Erfindung unabhängig von der Ausbildung der Ofenstrecke, den zugehörigen Transportmitteln der Werkstücke und der Ausbildung der Werkstücke selbst. Es lassen sich mit dem Verfahren nach der Erfindung also nicht nur Röhren sondern auch stabförmige oder anderweitig geformte Werkstücke erhitzen. Die Ofenstufe 1 läßt sich auch durch eine flammenbeheizte Stufe ersetzen, sofern deren Heizleistung hinreichend schnell veränderbar ist.

1 Zeichnung

2 Ansprüche

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Claims

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1. Verfahren zur Durchlauferwärmung eines langgestreckten metallenen Werkstücks, das eine mehrstufige Ofenstrecke in Richtung seiner Längsachse durchläuft und von einer Vor- auf eine Endtemperatur erwärmt wird, bei dem das Werkstück in einer Stufe der Ofenstrecke induktiv mittels einer das Werkstück umfassenden wechselstromgespeisten Induktionsspule erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in einer Stufe der Ofenstrecke mit entlang seiner Längsachse variierender Heizleistung zum Ausgleich des hinter der Induktionsspule variierenden Wärmeergebnisses beheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variierende Erwärmung mittels einer Induktionsofenstufe erfolgt.

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