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Verfahren zum Blankglühen von langgestreckten Metallkörpern Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Glühen von langgestreckten Metallkörpern,
insbesondere Rohren. Das Verfahren gemäß der Etfindung ist vor allem für das Glühen
von Metallgut aus Kupfer und Kupferlegierungen bestimmt, jedoch auch für die Behandlung
anderer Metalle und Legierungen, z. B. Stahl, geeignet. Die Erfindung zielt darauf
ab, den Glühvorgang verfahrenstechnisch zu vereinfachen und zu verbilligen, und
ermöglicht vor allem, starre Metallkörper jeder beliebigen Länge in einem ununterbrochenen
Arbeitsgang ohne besondere Vorkehrungen der Glühbehandlung zu unterwerfen.
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Fürdas Blankglühen von Metallgut ist eine große Anzahl von Vorschlägen
bekanntgeworden. Das Ausglühen erfolgt nach einer vielfach angewendeten Arbeitsweise
in Glühbehältern bzw. Glühtöpfen, wobei zur Vermeidung einer Oxydation des zu behandelnden
Metalles die Luft aus den Glühbehältern entweder durch ein Schutzgas verdrängt oder
durch Evakuierung der Glühbehälter entfernt wird. Die Evakuierung wird in der Regel
durch Anschluß einer Luftpumpe an den Glühbehälter erzielt. Daneben findet sich
irn Schrifttum auch der Vorschlag, den gewünschten Unterdruck in Glühtöpfen durch
bloßes Erhitzen zu bilden, wobei nach dem 1?rreichen der Höchsttemperatur der Zutritt
von Luft in das Gefäß durch Schließen des .Auslaßventils verhindert wird. Bei allem
diesen bekannten Verfahren wird in einem gegen die Außenatmosphäre gasdicht geschlossenen
Raum gearbeitet. Da die Größenabmessungen des Raumes bzw. des Aufnahmebehälters
für die Gräßenabmessung des Gutes bestimmend sind, können nach dieser bekannten
Arbeitsweise nur Metallkörper von begrenzter Längenausdehnung der Glühbehandlung
unterworfen werden. Überdies kann der Glühprozeß bei Verwendung von Glühbehältern
nur absatzweise (diskontinuierlich) durchgeführt werden.
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Man hat auch schon Glühöfen gebaut, welche eine ununterbrochene Arbeitsweise
gestatten und die insbesondere für die Behandlung langgestreckter Metallkörper,
wie von Drähten, Bändern, Stangen und Rohren, Anwendung finden sollen. Diesen Glühöfen
ist gemeinsam, daß sie unter Anwendung einer Schutzgasatmosphäre betrieben werden
und daher besondere Anordnungen aufweisen, welche einesteils die Zu- und Abfuhr
von Schutzgas, das während des Glühvorganges die Glühkammer erfüllt, ermöglichen
und andernteils den Zutritt von Luft in die Glühkammer verhindern. So ist z. B.
in der englischen Patentschrift 222 566 eine Ofenbauart vorgeschlagen worden,
bei welcher die Enden der Glühretorte zu nach abwärts gebogenen Rohren ausgestaltet
sind, die mit der Eintritts- und Austrittsöffnung für das Metallgut unter die Oberfläche
eines Flüssigkeitsbades reichen; durch einen Flüssigkeitsverschluß
beider
offenen Enden der Retorte wird der Luftzutritt in die Glühzone verhindert; gleichzeitig
wird in die Glühzone ein Schutzgas eingeführt. Dieser Blankglühofen ist lediglich
für die Glühbehandlung von biegsamem Gut, wie von Drähten oder Bändern, geeignet,
wogegen die Behandlung langgestreckter starrer Körper in einem derartigen Ofen nicht
möglich ist. Nach einer anderen Ofenbauweise, die in der englischen Patentschrift
1166o5 beschrieben ist, ist die Retorte durch Stopfbüchsen abgedichtet, deren Durchtrittsöffnung
dem Querschnitt des Gutes entspricht, so daß während des Durchganges des Gutes durch
die Eintritts-und Austrittsöffnungen ein Luftzutritt in die Glühzone ausgeschlossen
ist, wobei gleichfalls in die Glühzone durch entsprechende Ventile Wasserdampf o.
dgl. unter Druck eingeführt wird. Dieser Ofen ist für die ununterbrochene Behandlung
langgestreckter starrer Metallkörper bestimmt, wobei die einzelnen nacheinander
zu behandelnden Stangen oder Rohre an den Enden fortlaufend miteinander verbunden
werden, um sicherzustellen, daß die Öffnungen der Glühretorte während des ununterbrochenen
Arbeitsganges auch beim Aufeinanderfolgen der Einzelstücke nicht freigegeben werden.
Bei der Behandlung von Rohren wird dies mit Hilfe besonderer Verbindungsstücke bewirkt,
die mit Bohrungen für die Einführung von Wasser versehen sind, welches sich in der
Glühzone in als Schutzgas wirkenden Wasserdampf umwandelt. Ebenso wird bei dem in
der amerikanischen Patentschrift I 9o5 8ro beschriebenen Verfahren in einer Schutzgasatmosphäre,
nämlich in einer Atmosphäre von hocherhitztem Wasserstoff, der unter Druck steht,
geglüht und das Gut durch abgepaßte Stopfbüchsen zugeführt. Auch bei Anwendung des
elektrischen Glühofens nach der österreichischen Patentschrift 112 112 wird ein
Schutzgas in die Glühzone eingeführt; der Luftzutritt in die Glühzone wird an dem
einen Ende der Glühkammer durch einen Sandverschluß, an dem anderen Ende durch den
austretenden Strom des eingeführten Schutzgases verhindert.
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Zufolge der Schwierigkeiten, die mit der Zuführung von Schutzgas in
die Glühkammer und der Abdichtung dieser gegen den Luftzutritt verbunden sind und
sich um so mehr bemerkbar machen, j e größer der Querschnitt des zu behandelnden
Gutes ist, ist es auch heute häufig noch üblich, Metallrohre oder -stangen großer
Länge an der Luft zu glühen und die hierbei gebildete Oxydhaut durch Beizen, eine
schwierige und lästige Arbeitsweise; zu beseitigen.
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Es ist schließlich schon ein Glühverfahren für Metallrohre bekanntgeworden,
die durch Kaltbiegen eines Metallbandes zu rohrförmigem Querschnitt und Verschweißen
der Naht hergestellt sind. Hiernach soll das Rohr unmittelbar im Anschluß an den
Rohrform- und Schweißvorgang in ununterbrochenem Zuge mit der Geschwindigkeit des
Schweißvorganges durch ein Heizrohr hindurchgeführt werden. Das Metallrohr soll
das Glühgut in derart geringem Abstand umschließen, daß die Außenluft von dem Metallrohr
abgehalten wird, so daß also bei diesem bekannten Verfahren ohne zusätzliches Schutzgas
gearbeitet werden kann. Vorteilhafterweise ist aber bei diesem bekannten Verfahren
dem Heiz- und Schutzrohr ein Abkühlungsrohr nachgeschaltet, durch welches ein indifferentes
Gas geleitet wird. Das bekannte Verfahren ermöglicht lediglich das Glühen einer
bestimmten Rohrtype in einem Ofen, da jeweils Querschnitt des zu glühenden Rohres
und Durchmesser des Glührohres genau aufeinander abgepaßt sein müssen. Zudem@bereitet
das Durchbringen eines erhitzten Rohres mit sehr geringem Abstand vom Heizrohr bedeutende
Schwierigkeiten. Bei der Erfindung besitzt hingegen das Glührohr einen erheblich
größeren inneren Querschnitt, als der äußere Querschnitt des Glühgutes ausmacht,
so daß die zu glühenden Metallkörper leicht durch das Glührohr hindurchgebracht
und überdies Metallkörper verschieden großen und verschieden ausgebildeten Querschnittes
im gleichen Glührohr b;-handeitwerden können.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Blankglühen von langgestreckten
Metallkörpern, wie Rohren, besonders aus Kupfer oder seinen Legierungen, -wird in
einem rohrförmigen, von außen durch Feuergase beheizten Ofen mit anschließender
Kühlzone in ununterbrochenem Arbeitsgange, wobei der innere Querschnitt des Glührohres
erheblich größer ist als der äußere Querschnitt des Glühgutes, verwirklicht. Es
besteht im Wesen darin, daß durch Verlängerung des rohrförmigen Glühofens über-
den beheizten Teil hinaus sowie durch Aufrechterhaltung einer Temperatur von mindestens
goo° C im beheizten Teil in der Glüh- und Kühlzone eine verdünnte Atmosphäre geschaffen
-wird, die ohne Verwendung von Schutzgas bei offener Verbindung des Eintritts- und
gegebenenfalls auch des Austrittsendes des Ofens mit der Außenluft eine Oxydation
des Glühgutes ausschließt, wobei durch Regelung der Durchgangsgeschwindigkeit eine
Überhitzung des Gutes verhindert wird.
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Die Erfindung beruht auf der überraschenden Beobachtung, daß man beim
Glühen von Metallgut innerhalb eines rohrförmigen
Kanals, z. B.
einer Retorte, mit erheblich größerem innerem Querschnitt, als dem äußeren Querschnitt
des Glühgutes entspricht, unter den angeführten Bedingungen davon absehen kann,
den Zutritt von Außenluft durch zusätzliche Maßnahmen, nämlich Abdichtung der Einführungs-
und Ausführungsöffnungen (sei es durch Flüssigkeitsverschlüsse u. dgl., sei es durch
Stopfbüchsen usw.), zu verhindern, und daß sich unter diesen Bedingungen die Anwendung
von Schutzgas erübrigt.
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Die Blankerhaltung der Metalloberflächen ist bei diesem Verfahren
.offenbar durch ähnliche physikalische Bedingungen gewährleistet wie bei dem bekannten
Glühen von Metallgut in einem evakuierten Glühgefäß, indem der Sauerstoffgehalt
der Atmosphäre in der Glühzone durch die der hohen Erhitzung entsprechende und dauernd
aufrecht bleibende Luftverdünnung so weit herabgesetzt ist, daß praktisch eine Oxydation
nicht erfolgt, wobei auch noch der Umstand hinzukommen mag, daß in den Feuerungsgasen
enthaltene neutrale oder reduzierende Gase, wie Wasserstoff, die Wandung des Kanals
in der Glühzone durchdringen und die Wirkung der Luftverdünnung in der Glühzone
unterstützen, allenfalls auch selbst eine reduzierende Wirkung ausüben. Im Gegensatz
zu dem Glühtopfverfahren ist jedoch die Möglichkeit gegeben, die Luftverdünnung
durch bloßes Erhitzen weit genug zu treiben, ohne ein Überglühen oder gar Verbrennen
des Gutes hervorzurufen, da die Temperatur, welche die Luftverdünnung bewirkt, nicht
wie beim Glühtopfverfahren mit der Glühtemperatur übereinstimmt. Die Glühtemperatur,
welche das Metallgut in der Glühzone annimmt, wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
durch die Durchgangsgeschwindigkeit des Metallgutes durch die Glühzone und daher
unabhängig von der Temperatur geregelt, die zur gehörigen Verdünnung der Atmosphäre
im Glühkanal notwendig ist. Die Durchgangsgeschwindigkeit des Metallgutes durch
die Glühzone nach dem vorliegenden Verfahren ist ferner an die Geschwindigkeit außerhalb
des Glühverfahrens liegender Vorgänge, beispielsweise eine Schweißprozesses, nicht
gebunden.
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Selbstverständlich muß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eine
Schornsteinwirkung in der Glühzone, welche die Zufuhr von Luft bewirken würde, vermieden
werden. Wenn daher der Glühkanal gegen die Waagerechte geneigt angeordnet wird,
so ist es erforderlich, das untere Ende des Kanals in an sich bekannter Weise durch
eine Flüssigkeit abzuschließen. Auch bei dieser Ausgestaltung des Glühofens bleibt
jedoch das Eintrittsende des Kanals in offener Verbindung mit der Außenluft; ebenso
ist auch bei dieser Ausgestaltung eine zusätzliche Einführung von Schutzgas in die
Glühzone nicht erforderlich.
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Zum Ausglühen von Rohren von etwa 25 mm Außendurchmesser kann beispielsweise
ein Kanal benutzt werden, dessen lichte Weite etwa 5o bis ioo mm bei einer Länge
von etwa 6 bis io m beträgt. Ist das Rohr geneigt angeordnet und an dem Austrittsende
durch eine Flüssigkeit abgeschlossen, so ist es möglich, mit erheblich kürzeren
Kanälen, etwa von 3 bis q. m, zu arbeiten; in diesem Fall ist eine größere Freiheit
für die Wahl des Verhältnisses zwischen Weite und Länge des Kanals gegeben.
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Bei gleichbleibender Ofentemperatur kann die Glühtemperatur, welche
das Metallgut in der Glühzone annimmt, je nach der Art des Metalls oder der I4fetallegierung
und der Abmessungen des zu behandelnden Gutes mit Hilfe einer Regelung der Durchgangsgeschwindigkeit
des Metallgutes durch den Kanal in an sich bekannter Weise eingestellt werden. Beispielsweise
kann man bei einer Länge der Glühzone von nur et«,-a 2 m ein reines Kupferrohr v
om Durchmesser i 8/2o mm bei einer Temperatur des Ofens von etwa goo° C mit einer
Geschwindigkeit von etwa i m je Minute durch die Glühzone fiihren, wobei die Glühtemperatur
des Gutes nur etwa 650° C beträgt. Will man bei einer geringeren Temperatur glühen,
so wird man die Durchgangsgeschwindigkeit entsprechend erhöhen, im umgekehrten Fall
die Durchgangsgeschwindigkeit verringern, so daß das Gut eine höhere Temperatur
bis zu einer Höchsttemperatur, die nur wenig geringer als die Ofentemperatur ist,
annimmt. Will man die Geschwindigkeit des Glühens noch weiter erhöhen, so wird die
Glühzone des Ofens entsprechend verlängert.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, Metallkörper jeder beliebigen
Längenausdehnung, beispielsweise auch von 2o m und darüber, ununterbrochen dem Glühverfahren
unter Blankerhaltung der Oberflächen zu unterwerfen, ohne daß es notwendig wäre,
die aufeinanderfolgenden Einzelstücke zu verbinden und die Eintrittsöffnung abzudichten.
Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß auch nebeneinander mehrere Einzelstücke
gleichzeitig geglüht werden können, wenn der Glühkanal entsprechenden Platz bietet.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
besteht beispielsweise aus einem Ofen, dessen Wandungen von einem Rohr, das aus
an sich bekannten hitzebeständigen Werkstoffen, insbesondere hitzebeständigem Stahl,
besteht, durchsetzt ist. Mit diesem Rohr können allenfalls
beiderseitig
weitere Rohre fest oder lösbar verbunden sein, die den rohrförmigen Kanal nach der
einen oder anderen oder beiden Seiten verlängern. Da die Ansatzrohre nicht der unmittelbaren
Wirkung der Ofenhitze ausgesetzt sind, können sie auch aus anderen Werkstoffen als
hitzebeständigem Material hergestellt sein. Der Kanal kann aber auch durch ein einziges
Rohr gebildet sein. Der Kanal weist zweckmäßig einen kreisförmigen Querschnitt auf;
es ist jedoch auch möglich, andere Querschnittsausbildungen zu wählen.
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Als Feuerung, welche den Kanal von außen beheizt, wird man zweckmäßig
eine Gas- oder Rohölfeuerung wählen. Doch kann der Ofen auch mit festen Brennstoffen,
wie Kohle, Koks usw., geheizt- werden.
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Nachdem der Ofen auf die erforderliche Temperatur unter Berücksichtigung
des Temperaturunterschiedes im Ofen und in der Glühzone im Kanal gebracht ist, wodurch
die entsprechende Verringerung der Dichte der Atmosphäre erreicht wird, wird das
dem Glühvorgang zu unterwerfende Metallgut ununterbrochen durch eine beliebige Transportvorrichtung
in den Kanal eingeführt, um die Glühzone zu durchwandern und am anderen Ende des
Kanals kontinuierlich auszutreten. Zweckmäßig wird das geglühte Gut unmittelbar
bei Verlassen des Kanals in ein Kühlbad geführt, das beispielsweise aus Wasser oder
Öl bestehen kann. Es empfiehlt sich, die Anlage derart auszugestalten, daß das Ende
des Kanals knapp unter die Oberfläche des Kühlbades reicht, so daß das ausgeglühte
Gut unmittelbar in das Kühlbad gelangt. In diesem Fall wird bei der Verwendung von
Wasser zur Kühlung durch Zersetzung des am heißen Metall verdampften Wassers Wasserstoff
gebildet, der auf etwa -vorhandene Oxyde reduzierend wirkt. Die Kühlung kann aber
auch in irgendeiner anderen bekannten Weise erfolgen, beispielsweise indem das verlängerte
Austrittsende des Kanals über eine geeignete Länge mit einer Kühljacke umgeben ist,
die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
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In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausbildungen einer Vorrichtung
zur Durch führung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Abb.
i zeigt eine Vorrichtung, bei welcher der Glühkanal gegen die Horizontale geneigt
ist. Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Glühkanal horizontal verläuft.
- i ist der Ofen, welcher in an sich bekannter Art beheizt wird. Die Ofenwandungen
sind von dem Rohr 2 aus hitzebeständigem Stahl durchsetzt, welches die Glühzone
bildet. Dieses Rohr ist durch die Rohre 3 und q. seitlich verlängert. Die Transportvorrichtung
5 gestattet die kontinuierliche Einführung des Glühgutes 6. Die Abstützung des Kanales
erfolgt durch die Stützen der Ständer Der aus den Rohren 3, 2 und 4. gebildete Kanal
mündet nach Abb. z in ein Kühlbad 8 unterhalb des Niveaus der Kühlflüssigkeit. Nach
der Ausführungsform gemäß der Abb. 2 ist das Ende des Rohres 4. mit einer Kühljacke
9 umkleidet. Die Kühlflüssigkeit wird durch den Zulauf i o zu- und durch den Ablauf
i i abgeführt.