DE890804C - Verfahren und Vorrichtung zum Haerten und Vergueten von Metallbaendern und -blechen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Härten und Vergüten von Metallbändern und -blechen Es ist bekannt, Bleche oder Bänder aus Metall, in Sonderheit aus Stahl, vorwiegend solche mit höherem Kohlenstoffgehalt, im Durchziehverfahren in 01, oder Wasser zu härten und darauf anzulassen, wobei Härteöfen, Öl- oder Wasserbecken und AnlaBstrecke hintereinander angeordnet sind.
• Da nun der durch Werkstoffersparnis. bedingte Austausch von: GuB- und Schmiedestücken durch Bleche und Bänder zur Herstellung von Geräten, Maschinen und ihren Teilen besonders. hohe Anforderungen an die Güte undOberflächenbeschaffenheit des Werkstoffes stellt, genügen diese bekannten C51- und Wasserhärteeinrichtungen keineswegs mehr, denn neben erhöhten, nur durch Vergütung oder Sonderwärmebehandlung zu erzielenden Festigkeiten wird beste PreB-, Zieh- bis Tiefziehfähigkeit verlangt. Außerdem werden völlige Planheit, enge Toleranz sowie eine vollkommen; blanke Oberfläche gefordert. Diese bekannten Eigenschaften müssen, besonders aus Gründen eines guten, sauberen und genauen Verschwei.Bens vorliegen.
• Auch durch das bekannte Anlassen in Blei lassen sich die geforderten blanken Bänder nicht herstellen, es sei denn., daB die Bänder oder Bleche hinterher zusätzlich noch geschliffen, und poliert werden, was jedoch zeitraubend und umständlich ist und den Werkstoff obendrein verteuert.
• Die größten Schwierigkeiten ergeben. sich, wenn es sich zudem noch um breite Bänder über aoo mm oder gar um Bleche in Tafelform von, 5oo bis z.otoo mm Breite -und darüber handelt, da bei diesen Bändern oder Blechen infolge der Verschiedenartigkeit der Spannungen ein Welligwerden mit den bekannten Härteeinrichtungen. nicht zu vermeiden ist. -Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zum Abschrecken, und Vergüten, solcher Bänder und Bleche unter Verwendung von Abschreckmitteln oder A:bschreck- und Anlaßmi.tteln vorgeschlagen, bei ,dem die Abschreckmittelströme oder aber die Abschreckmittel- undAnlaßmittelströme in einzelne Ströme unterteilt werden, die über die Breite des Bandes oder Bleches verschiedene Temperaturen haben. Dabei ist es vorteilhaft, die zu härtenden und zu vergütenden Bänder und Bleche im Durchziehverfahren an denKühlr undAnlaßmittelströmen vorbeizuführen.
• Um eine gleichmäßige und abgegrenzte Unterteilung der einzelnen Temperaturgebiete zu erzielen, ist es zweckmäßig, ein sogenanntes trockenes Abschrecken zu verwenden. Zu diesem Zweck können entweder Abschreckplatten oder -kästen, einzeln oder -in Reihen neben- oder neben- und hintereinander angeordnet werden, wobei die Kühl- oder Anlaßmittelströme in verschiedenen Temperaturen unterteilt .durch die einzelneu Kästen geleitet werden, oder aber die Platten oder Kästen sind bezüglich ihrer Wanddicke so ausgebildet, daß an Stellen der größten Wärmestauung beim zu behandeln"den Gut die Wanddicken der Platten entsprechend dünner gehalten werden als an: den übrigen Stellen. In diesem Fall kann mit einem Kühl- oder Anl.aßmi.ttel von gleichmäßigen Temperaturen gearbeitet werden. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, die Platten mit Kühlrippen an den Stellendes - größten: Wärmeabzuges zu versehen.
• Als Kühlmittel kommt entweder Wasser in Frage oder aber auch andere Kühlmittel, wie Dampf oder Gase. Je nach Art des zu behandelnden Werkstoffes können die Kühlmittel noch zusätzlich unterkühlt, @d. h. auf Temperaturen unter o° C gebracht werden. Hierbei. kann bei, Verwendung von Wasser beispielsweise eine Salzlösung genommen werden.
• Die Temperaturabstufungen .der Kühlmittel sind so -zu wählen, da.ß nach .dem Abschrecken. das Band oder Blech in allen Zonen gleiche Festigkeiten besitzt. Gleichfalls sind die Querschnittsabmessungen der Kühlplatten auf ein spannungsloses Abschrecken .der Platten oder Bänder abzustimmen.. Um eine inrnige Berührung des zu behandelnden Werkstoffes zu gewährleisten, ist es von Vorteil, die Kühlmittel-oder Vergütungsmittelträger einseitig oder doppelseitig senkrecht zum Bandlauf unter Druck, insonderheit unter elastischem Druck zu halten.
• An Stelle der Kühlplatten können ohne weiteres Kühlzylinder oder Kühlwalzen, Anlaßzyli.nder oder Anlaßwalzen verwendet werden, die in ähnlicher Weise mit Kühlströmen 'oder Anlaßströmen beschickt sind oder .deren Mäntel bezüglich ihrer Ausbildung und ihrer Wanddicke den Kühlplatten gleichen. Die Verwendung von, Walzen oder Zylindern, die gleichfalls zweckmäßig unter Druck stehen, hat .den Vorteil, .daß Bänder oder Bleche mit empfindlichen Oberflächen beim Durchziehverfahren nicht beschädigt bzw. verkratzt werden können.
• Damit ein Überspringen der Anlaßwärme zwischen der Abschreckzone und der Anlaßzone vermieden wird., ist hier eine Wärmesperre zwischengeschaltet, die entweder nach Art der Kühlkästen oder Kühlplatten oder nach Art der Kühlzylinder ausgebildet ist. Während der ganzen Behandlung, d. h. vom Glühofen, bis hinter den Anlaßofen, der zweckmäßigerweise als Haubenofen ausgebildet ist, ist .das zu behandelnde Gut unter Schutzgas zu halten.
• Durch .den Gegenstand der Erfindung wird vor allen Dingen ein Wellig ,werden der Bänder oder Bleche vollkommen vermieden, .da durch die- Unterteilung der Kühlmittelströme Spannungen vollkommen ausgeschaltet werden. Außerdem bleiben die Bänder vollkommen blank und sind frei von Oxyd-schichten.
• In :der Zeichnung sind einige Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. In der Abb. z wird schematisch eine solche unter Verwendung von Kühlkästen und Abschreckplatten gezeigt, und in Abb. 2 sind diese Kühlkästen und A:bschreckplatten .durch Walzen oder Zylinder ersetzt worden. Die Abb. 3 bis 7 zeigen einige Beispiele von Kühlkästen, Abschreckplatten und Anordnungen .derselben.
• Gemäß. Abb. r wird das aufgehaspelte Band :2 von dem Haspel t vermittels eines Schleppwalzenpaares 3 in Pfeilrichtung durch :den Glühofen 4 geleitet. Darauf wandert das auf Abschrecktemperatur gebrachte Band 2 zwischen unter Druck stehenden, Kühlkästen 5 und wird hier abgeschreckt. Die Kühlkästen 5 werden. mit einer Kühlflüssigkeit oder mit einem Kühlgas durchspült. Es hat sich gezeigt, daß, das Kühlkasten- oder auch Abschreckplattensystem nicht einheitlich aus einer zusammenhängenden Kühlfläche, sondern aus einer Reihe in Durchzugrichtung des Bandes hintereinanderliegender, beweglich angeordneter Kühltaschen bestehen muß, :die je nach Art der zu vergütenden Abmessung veränderlich und unterteilt kühlbar sein müssen.
• Bei Verwendung nur einer zusammenhängenden Kühlfläche ist ein Werfen und Verziehen derselben sowie des zu vergütenden Bandes auf große Längen unvermeidlich. Hand in, Hand damit geht, daß dann vor allem :dünne Bänder nicht mehr satt an die Kühlflächen zum Anliegen kommen und die dazwischenliegende Luftschicht den Härtevorgang stark stört, so daß sich in den so behandelten Bandzonen verschiedene Härten bilden und die dünnen Bänder wellig werden. Durch die Anordnung von schmalen durch Gewicht oder Federkraft belasteten Kühltaschen werden. diese Übelstände vermieden:.
• Nach Verlassen .der Abschreckzone wind das Band 2 zwischen einer Wärmesperre 6 hindurchgeführt, die beim nachträglichen Vergüten eine Rückwarnderung der Anlaßwärme durch Wärmeleitung verhindert. Diese Wärmesperre besteht gleichfalls aus einer Reihe von I"'-#i@ihlkästen. oder Kühlplatten. Das Band 2 durchwandert hierauf einen Anlaßofen 7, der vorteilhaft als Haubenofen, d. h. geschlossen ausgebildet ist. In diesem Anlaßofen wird das Band auf die nötige Anlaßtemperatur gebracht, wobei entweder eine Bolzenbelastung vorgesehen ist, oder aber es können ähnliche Kästen 8 oder Platten wie in der Abschreckzone verwendet werden, die anstatt der Kühlung eine Aufheizung erfahren, und zwar derart, daß durch Ausbildung der Wanddicken oder durch Temperaturunterteil-ung des Anlaßmittelstromes an Stellen der größten Wärmestauung weniger Wärme zugeführt wird als an den anderen Stellen. Hierauf wird das angelassene Band 2 vermittels eines Haspels g und io aufgewickelt.
• An Stelle von Kästen und Platten können, wie in Abb. 2 gezeigt wird, Kühlzylinder i z oder Kühlzylinderpaare 11, 12 in der Abschreckzone, Kühlzylinder 13 in der Wärmesperre und Anlaßzylinderpaare 14, 15 in der Anlaßzone Verwendung finden. Die Glühzone, die Abschreckzone, die Wärmesperre und die Anlaßzone sind je nach Art des Bandgutes von der Außenluft abzuschließen und unter Schutzgas zu halten, damit blanke und zunderfreie, abgeschreckte und vergütete Bänder erzeugt werden können.
• In den Abb. 3, 4 und 5 sind einige Beispiele von Kühlkästen dargestellt. Über,die Breite des Bandes 2 sind gleichmäßig die Kühlkästen 5 verteilt. Diese Kühlkästen 5 sind mit zwei Stutzen versehen, durch die das Kühlmittel ein- und austritt. Die Temperaturen der einzelnen Kühlströme sind so bemessen, daß in der Mitte des Bandes, d. h. an der Stelle der größten Wärmestauung, beispielsweise Kühlströme von -I- 3° C durchgeleitet werden. Anden benachbarten Stellen dagegen werden beispielsweise Kühlströme von -I- io° C und an den Enden Kühlströme von -L 20° C eingeführt. Es kann selbstverständlich je nach Art des Werkstoffes eine beliebige andere Temperaturunterteilung stattfinden. In Abb. 4 sind über der Breite des zu behandelnden Bandes drei Kästen verteilt angeordnet, und zwar ein langer Kasten in der Mitte, .durch den ein Kühlmittel von +8' C eingeleitet wird, und an den Enden zwei schmalere Kühlkästen mit einem Kühlmittelstrom von -h 15° C. Das Kühlsystem gemäß Abb. 5 besteht aus einzelnen Kästen, die über die ganze Breite des Bandes gehen. Hier wird in der Mitte des Kühlkastens beispielsweise ein: KühlmittelstrOm von -h 3° C eingeleitet, der zu den beiden Seiten der Kästen hinströmt und durch seitlich angebrachte Stutzen den Kasten wieder verläßt. An Stelle der größten Wärmestauung wird hier die Bodenplatte des Kastens zunächst frisch gekühlt, darauf streichen die Kühlmittelströme von der Mitte zu den Seiten durch den. Kasten, wobei sie sich erwärmen und beispielsweise an den Stutzen mit Temperaturen von -f- 8 bis -h 18° C austreten. Durch diese Anordnung wird mit einem einzigen Kühlstrom gleichfalls ein gleichmäßiges Abschrecken. erzielt.
• Da bei besonders großen Breitender Spannungsausgleich über die ganze Breite des Bandes oder Bleches für ein völlig planes, wellenfreies Härten von größter Bedeutung ist und dies durch die Art der Abkühlung beeinfluß t werden kann, sind die einzelnen Kühlkästen oder Kühltaschen auch in ihrer Länge in bewegliche Kühlfelder unterteilt, um je nach Notwendigkeit bestimmte Teile der Bänder rascher :oder langsamer zur spannungsfreien Abkühlung zu bringen. und damit gleiche Festigkeiten über die ganze Breite zu erzielen. Wie schon gesagt ist, kann die Temperatur der Kühlflüssigkeit zu diesem Zweck verändert werden, und zwar zwischen 20°C am Rand und 3'C in der Mitte, um bei großen Breiten. infolge der Wärmestauung in .der Mitte der Bänder eine zu geringe Härte zu vermeiden. Für ganz besondere Härtewirkungen können, wie schon gesagt, Kühlmittel mit Temperaturen unter o° C verwendet werden.
• In den Abb. 6 und 7 sind Kühleinrichtungen gezeigt, bei denen Kühlkästen und Kühlplatten verwendet werden. Die Kühlkästen 5 legen sich mit elastischem Druck auf das Band 2, welches über die Kühlplatten 18 gleitet. Diese Kühlplatten 18 sind in ein mit Wasser gefülltes Becken 16 eingesetzt, in welches, zwei. Einspritzrohre 17 eingeführt werden. Diese Einspritzrohre 17 führen den Kühlwasserstrom ein, der zunächst auf die Mitte der Kühlplattenunterseite übertritt und zu beiden Seiten an dieser vorbeigleitet. Bei schmalen Breiten der Bänder wird es genügen, eine dünne Kühlplatte von gleichmäßiger Dicke zu benutzen, -wobei diese Kühlplatte in .der Mitte unterspritzt wird. Bei breiten Bändern wird die Kühlplatte im Querschnitt von .der Mitte zu den Bändern hin. verstärkt oder aber mit Kühlrippen versehen, die in Abb. 7 gezeigt ist. Gleichfalls sind gemäß Abb. 7 mehrere Einspritzrohre über .der Breite angeordnet.
• Bei. Verwendung der Kühlrippen kann zum Teil auf einen, zusätzlichen Kühlwasserstrom verzichtet werden, da hierbei Kühlrippen die Wärme in der Mitte, d. h. an der Stelle der größtenWärmestauung schneller ableiten als am Band. Durch die Wahl der Unterlagsplatte und die Lage der Einströmdüsen für das Kühlmittel und durch die Durchströmgeschwindigkeit kann der Wärmeabfluß weitgehendst geregelt werden. Eine Unterteilung der Platte läßt gleichfalls eine weitgehende Beeinflussung des Härtevorganges auch bei größten Breiten zu. Der Wasserbehälter 16 kann bei größeren Breiten der Bänder oder Bleche mit mehreren durch Schotten abgegrenzten Zuläufen verseben werden, wodurch sich -die Temperaturverteilung in der Un.terlagsplatte weitgehend beeinflussen läßt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren. zum Abschrecken von auf Härtetemperatur gebrachten Metallen, Blechen und Bändern, insonderheit von Stahlbändern und -blechen über Zoo, mm Breite, unter Verwendung von Abschreckflüssigkeiten oder Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß .die Abscbreckflüssigkeiten oder die Gase in einzelne Ströme unterteilt werden, die über die Breite des Bandes oder Bleches verschiedene Temperaturen haben. a.
2. Durchziehverfahren nach Anspruch z, dar .durch gekennzeichnet, daß das auf Härtetemperatur gebrachte Band oder Blech in der Abschreckzone, nur mittelbar mit .der Abschreckflüssigkei.t oder dem Gas in Berührung gebracht wird, worauf dasselbe vor Eintritt in: die Anlaßzo@ne eine Wärmesperre ;durchläuft.
3. 3. Verfahren nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band oder Blech während seiner Behandlung unter Schutzgas gehalten wird. q..
4. Abschreckvarrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus gegenüberliegend angeordneten, senkrecht zur Laufrichtung des Bandes oder Bleches unter Druck stehenden Kühlkästen oder/und Kühlplatten, wobei die einzelnen Kühlkästen oder Kühlplatten in Reihen neben- oder neben- und hintereinander angeordnet sind.
5. 5. Abschreckvorrichtung zur Durchführung des. Verfahrens, bestehend aus senkrecht zur Laufrichtung des Bandes oder Bleches unter Druck stehenden Kühlwalizenpaaren.
6. 6. Kühlkästen und Kühlplatten fürAbschreckvorrichtungen nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, @daß die Wanddicken der Bodenplatten der Kühlkästen oder die Wanddicken .der Kühlplatten von der Mitte zu den Seitenkanten; hin stetig zunehmen, wobei die Zunahme geradlinig oder kurvenförmig erfolgt.
7. 7. Kühlkästen, undKühlplatten fürAbschreckvorrichtungen nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatten mit Kühlrippen versehen sind, deren Höhe von der Mitte zu den Seiten hin stetig abnimmt.