DE874008C

DE874008C - Process for tempering and annealing rolled material in a continuous process using an electroinductive method

Info

Publication number: DE874008C
Application number: DEB5462D
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1944-02-27
Filing date: 1944-02-27
Publication date: 1953-04-20

Description

Verfahren zum Anlassen und Glühen von Walzgut im Durchlaufverfahren auf elektroinduktivem Wege Die Weiterentwicklung der Qualitätsstahlwalzwerke strebt dahin, die Erzeugung des Fertigproduktes, also des vergüteten Stahles, im kontitiuierlichen Arbeitsfluß im Walzwerk selbst vorzunehmen. Das Härten aus der Walzhitze gestattet bereits die kontinuierliche Durchführung dieses Teiles der Vergütebehandlung. Das Anlassen wird jedoch noch in diskontinuierlicher Form häufig außerhalb des Walzwerkes durchgeführt: Es lag nun nahe, auch das Anlassen im Arbeitsfluß vornehmen zu können, dieses auf elektroinduktivem Wege durchzuführen. Diese Art .des Anlassens ist besonders geeignet für die Durchführung des Prozesses mit Durchlaufverfahren, denn man braucht ja nur die Stähle mit bestimmter Geschwindigkeit durch entsprechende Spulen, die von Wechselstrom geeigneter Frequenz und Leistung durchflossen sind, durchzuziehen. So einfach und naheliegend dieser Gedanke ist, so stellen sich seiner praktischen Durchführung doch ganz erhebliche Schwierigkeiten in den Weg. Einerseits ist es -dabei notweri:dig, um einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erhalten, Frequenzen anzuwenden, die zu der Ausbildung eines ausgeprägten Skineffektes führen. Durch diesen Skineffekt entsteht im Werkstück eine ungleichmäßige Temperatur, die beim Anlassen absolut unbrauchbar ist. Gerade diese Eigenart des elektroinduktiven Erhitzens führte zur Ausbildung der elektroinduktiven Oberflächenhärtung.Process for tempering and annealing rolling stock in a continuous process by electro-inductive means The further development of quality steel mills is aimed then, the production of the finished product, i.e. the tempered steel, in a continuous manner To carry out the work flow in the rolling mill itself. Hardening from the rolling heat is permitted the continuous implementation of this part of the remuneration treatment. That Tempering, however, is still carried out discontinuously outside the rolling mill carried out: It was now obvious to be able to start in the work flow as well, to do this by electro-inductive means. This kind of starting is special suitable for carrying out the process with continuous flow because one needs yes only the steels at a certain speed through appropriate coils that AC current of suitable frequency and power are flowing through it. This thought is as simple and obvious as it is practical Implementing quite considerable difficulties in the way. On the one hand it is -during this, frequencies are necessary in order to obtain sufficient efficiency to apply, which lead to the development of a pronounced skin effect. By This skin effect creates a non-uniform temperature in the workpiece, which at Tempering is absolutely useless. It is precisely this characteristic of electroinductive heating led to the formation of electroinductive surface hardening.

Es wurde daher :der Weg beschritten, so niedrige Frequenzen anzuwenden, daß eine gleichmäßige Durchwärmung des Anlaßgutes eintreten kann. Die Anwendung ;dieser niedrigen Frequenzen bringt jedech insbesondere bei größeren Anlagen recht beträchtliche Schwierigkeiten beim elektrischen Teil dieser Einrichtung mit sich. Es wurde daher angestrebt, eine Lösung zu finden, welche die Anwendung der aus elektrotechnischen Gründen gegebenen günstigsten Frequenz gestattet und anderseits doch eine gleichmäßige Durchwärmung des Anlaßgutes erreichen läßt.It was therefore: the path taken to use such low frequencies, that a uniform heating of the tempering material can occur. The application ; These low frequencies bring everyone right, especially with larger systems considerable Difficulty with the electrical part of this facility with himself. The aim was therefore to find a solution that would allow the application the most favorable frequency given for electrotechnical reasons and on the other hand, a uniform heating of the tempering material can be achieved.

Es wurden bereits Öfen zur kontinuierlichen Wärmebehanidlung mittels unterteilter Hochfrequenzspulen vorgeschlagen, durch welche das zu behandelnde Gut in fortlaufender Bewegung hin-.durchgeführt wird, wobei die einzelnen Teile der Spule für sich regelbar sind und verschiedene Wirkungsart haben können. Ferner wurde vorgeschlagen, zum Erhitzen von ferromagnetischen Werkstoffen bne zu jener Temperatur, bei der.sie unmagnetisch werden, Wechselfelder niederer Frequenz (etwa 5oo. Perioden) und zur Erreichung höherer Temperaturen Wechselfelder höherer Frequenz (etwa 2o,oo Perioden) zu verwenden. Weitere Vorschläge sehen zur Erwärmung vor allen= von Wärmegut mit ungleichmäßigem Querschnitt und erheblicher Länge metallische Muffeln vor, die elektroinduktiv erhitzt werden und ihre Wärmebein Durchwandern des Gutes an dieses abgeben. In manchen Fällen kann zusätzlich zu dieser Erwärmung auch eine weitere durch direkte Einwirkung der magnetischen Wechselfelder auf das Wärmegut selbst erfolgen.There have already been ovens for continuous heat treatment by means of subdivided high-frequency coils proposed through which the material to be treated is carried out in continuous motion, with the individual parts of the Coil are adjustable by themselves and can have different modes of action. Furthermore, was proposed that ferromagnetic materials be heated to the temperature at which they become non-magnetic, alternating fields of lower frequency (about 500 periods) and to achieve higher temperatures, alternating fields of higher frequency (about 2o, oo Periods). See other suggestions for heating above all = of heat goods with uneven cross-section and considerable length metallic muffles before that are electroinductively heated and their heat legs wander through the goods to this hand over. In some cases, in addition to this heating, another due to the direct action of the alternating magnetic fields on the heating material itself take place.

Aus diesen Vorschlägen und Anordnungen sind jedoch keine Hinweise darüber zu entnehmen, wie auf elektroinduktivem Wege das Anlassen metallurgisch einwandfrei durchgeführt werden soll.However, there are no indications from these proposals and arrangements about how the tempering metallurgically is electro-inductive should be carried out properly.

Ausführliche Untersuchungen führten zu ,der Erkenntnis, daß es möglich ist, in kurzen Zeiten eine gleichmäßige Durchwärmung des Anlaßgutes unabhängig von der Höhe der Frequenz des angeivandten Wechselstromes zu erreichen.Extensive research led to the realization that it was possible is, in short times, a uniform heating of the tempering material regardless of to reach the level of the frequency of the applied alternating current.

Das Wesen des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß die zugeführte Leistung so gesteuert wird, daß die Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes in möglichst kurzer Zeit -die angestrebte Temperatur erreicht, sodann aber nur mehr jene Leistung zugeführt wird, die der von der Oberfläche an das Stückinnere abgegebenen Wärmemenge zuzüglich der Abstrahlungsverluste der Oberfläche entspricht.The essence of the method according to the invention is that the power supplied is controlled so that the surface of the to be treated Workpiece reached the desired temperature in the shortest possible time, then but only that power is supplied that is transferred from the surface to the interior of the piece corresponds to the amount of heat emitted plus the radiation losses of the surface.

Theoretisch wäre es möglich, bei Anwendung besonders hoher Frequenzen und einer im Grenzfall im ersten Augenblick .außerordentlich hohen Leistung die Oberflächentemperatur sofort z: B. auf 65o° C zu bringen. Die weitere Energiezufuhr müßte nun so erfolgen, daß der Oberfläche genau so viel Energie zugeführt wird, als sie durch Wärmeleitung in das Innere des Stückes abgibt und, anderseits durch Abstrahlung und andere Wärmeverluste verliert.' Dieser Grenzfall braucht jedoch bei der praktischen Durchführung des Verfahrens nicht 'eingehalten zu werden, da einmal die angewandten Frequenzen nicht so hoch sind, daß die Erwärmung nur an der Oberfläche vor sich geht, sondern zu einem gewissen, wenn auch kleinen Anteil im Innern des Stückes eintritt. Anderseits wäre es unzweckmäßig, die erste Erwärmung der Oberfläche in einem Zeitraum, der einen sehr kleinen Bruchteil der Gesamtzeit beträgt, mit so hoher Leistung vorzunehmen. Man wird daher einen Mittelweg wählen, der die wirtschaftlich günstigste Lösung verspricht.Theoretically, it would be possible when using particularly high frequencies and an extremely high performance in the first moment in the borderline case Immediately bring the surface temperature, e.g. to 65o ° C. The further supply of energy would have to be done in such a way that the surface is supplied with exactly the same amount of energy, than it gives off through heat conduction into the interior of the piece and, on the other hand, through Loss of radiation and other heat losses. ' However, this borderline case needs not to be complied with in the practical implementation of the procedure, since once the frequencies used are not so high that the warming only occurs at the Surface is going on, but to a certain extent, albeit a small proportion in the Enters inside the piece. On the other hand, it would be inexpedient to do the first warming the surface in a period of time that is a very small fraction of the total time is to do with such high performance. One will therefore choose a middle way, which promises the most economical solution.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens kann man so vorgehen, daß die Steuerung des Stromes in einigen Stufen, innerhalb deren die Leistung gleichbleibt, vorgenommen wird, oder bei Durchführung des Verfahrens im Durchlaufverfahren, ,daß Spulen mit veränderlicher Windungszahl angewandt wenden, wobei die von den Spulen abgegebenen Leistungen den oben angegebenen Bedingungen entsprechen müssen.In the practical implementation of the procedure, one can proceed as follows: that the control of the current in several stages, within which the power remains the same, is carried out, or if the process is carried out in a continuous process, that Turn coils with variable number of turns applied, with those of the coils The services provided must meet the conditions specified above.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens im Durchlaufverfahren bes.teht-darin, -daß zwei oder mehrere Spulen oder Heizleiter von gleicher oder verschiedener Länge hintereinander angeordnet angewandt werden, wobei die Leistungsaufnahme der einzelnen Spulen oder Heizleiter in der Durchlaufrichtung abnehmend ist. Der erste Heizleiter .dient dazu, die Oberfläche des Werkstückes in möglichst kurzer Zeit nahe an die anzustrebende Anlaßtemperatur zu bringen. Die je nach der Abmessung des Werkstückes erforderlichen weiteren Heizleiter werden mit geringerer Leistung je Längeneinheit betrieben, da . sie im wesentlichen nur diejenige Wärme zu liefern haben, .die von der Oberfläche in das Innere des Stückes abgeleitet wird.Another embodiment of the process in a continuous process bes.teht-therein, -that two or more coils or heating conductors of the same or different lengths can be used one behind the other, with the power consumption of the individual coils or heating conductors is decreasing in the direction of passage. Of the first heating conductor. serves to reduce the surface of the workpiece in the shortest possible time To bring time close to the target tempering temperature. Which depending on the dimension of the workpiece required additional heating conductors are with lower power operated per unit of length, there. they essentially only supply that heat that is diverted from the surface into the interior of the piece.

Nähere Einzelheiten für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind aus nachstehendem Beispiel zu entnehmen.Further details for the implementation of the procedure according to Invention can be seen from the following example.

Für eine Abmessung :des Werkstückes von 6o mm Durchmesser und eine Durchlaufgeschwindigkeit von 0,5,m je Minute benötigt man eine Spule mit 7510 mm Länge und einer Leistungsaufnahme von izo kW je Meter Spulenlänge sowie zwei Spulen von 375 mm Länge und einer Leistungsaufnahme von 6o bz-W- 3o kW je Meter Spulenlänge. Die sich daraus ergebenden Leistungsaufnahmen der einzelnen Spulen betragen 9o kW für .die Heizspule und 22 bz-w. ri kW für die beiden Ausgleichspulen.For one dimension of the workpiece with a diameter of 60 mm and a throughput speed of 0.5 m per minute, you need a coil with a length of 7510 mm and a power consumption of izo kW per meter of coil length as well as two coils with a length of 375 mm and a power consumption of 6o bz-W- 3o kW per meter of coil length. The resulting power consumption of the individual coils is 90 kW for the heating coil and 22 or w. ri kW for the two compensating coils.

Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der die Aufheizspülen kürzer gehalten und die Ausgleichspulen dafür etwas verlängert sind; dadurch ist es möglich, die Behandlungszeit etwas abzukürzen.It is also possible to have a version in which the heat-up rinse is shorter held and the compensating coils are slightly longer; this makes it possible shorten the treatment time somewhat.

Bei .der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich bei Frequenzen in dem Bereich von über 5,oo bis 2,o, ooo Hz vollkommen gleichmäßige Durchwärmungen.When using the method according to the invention perfectly uniform at frequencies in the range of over 5, oo to 2, o, ooo Hz Soaking.

Die kurzen Anlaßzeiten bringen in metallurgischer Hinsicht den Vorteil, die bei vielen Stählen auftretendeAnlaßsprödigkeit mitSicherheit vermeiden zu können, was insbesondere bei höheren 'Festigkeitsstufen. bei molybdänfreien Stählen zu erheblichen Verbesserungen .der Kerbzähigkeit führt.From a metallurgical point of view, the short tempering times have the advantage to be able to safely avoid the temper brittleness that occurs in many steels, what especially at higher 'strength levels. to considerable for molybdenum-free steels Improvements in the notch toughness.

Claims

PATENT CLAIM: Process for tempering and annealing rolling stock in a continuous process in an electroinductive way by means of several stages controlled Alternating current of over 500 to 20,000 Hz, characterized in that .the supplied Power is controlled so that the surface of the workpiece to be treated in as possible reached the desired temperature in a short time, but then only that power is supplied, the amount of heat given off from the surface to the inside of the piece plus the radiation losses of the surface.