DED0001037MA - Wärmebehandeln von Werkstücken, insbesondere von langgestrecktem Glühgut, wie Rohren oder Stangen - Google Patents

Description

Metallische Werkstücke, vor allem solche aus Stahl, müssen bekanntlich häufig Wärmebehandlungen, insbesondere langandauernden Wärmebehandlungen, unterworfen werden. Dies gilt für Werkstücke der verschiedensten Formen, so auch für langgestreckte Werkstücke wie Rohre, Stäbe oder Stangen. Sofern solche Werkstücke aus höher legierten Stählen bestehen, ergeben sich häufig verwickelte Behandlungen, bei denen es auf die genaue Einhaltung eines bestimmten Temperatur-Zeitablaufes ankommt.

Im allgemeinen werden langdauernde Glühbehandlungen an Stangen oder Rohren im Stapel vorgenommen, d. h. es wird ein Herdwagen mit dem Glühgut vorgestapelt und der Wagen alsdann in den Ofen eingefahren. Um sicherzustellen, daß sämtliche Rohre oder Stangen des Stapels die gewünschte Temperatur aufweisen, auf der das Gut längere Zeit gehalten werden soll, muß langsam angewärmt werden. Wenn angenommen werden darf, daß die im Innern des Stapels befindlichen Rohre die notwendige Temperatur erreicht haben, wird die für den Werkstoff vorgesehene Glühtemperatur für die vorgeschriebene Zeit gehalten. Die Glühzeiten dürfen dabei nicht zu kurz bemessen werden, um sicherzugehen, daß auch ein im Stapelinnern befindliches Rohr hinreichend lange auf der vorgeschriebenen Temperatur gehalten wurde.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei einer derartigen Handhabung nicht zu vermeiden ist, daß die außen im Stapel liegenden Werkstücke zu lange auf Temperatur gehalten werden bzw. daß bezüglich dieser Werkstücke die erwünschten oder vorgeschriebenen Glühtemperaturen überschritten werden, wenn die Werkstücke, die in der Mitte des Stapels liegen, auf die gewünschte Temperatur kommen bzw. hinreichend lange auf dieser Temperatur gehalten werden sollen.

Es ist schon versucht worden, die Nachteile dieser Art des Glühens zu vermeiden, indem kontinuierlich gearbeitet wird. Es werden die Werkstücke fortlaufend hintereinander einzeln oder in geringer Anzahl durch die verschiedenen Temperaturzonen mit bestimmter Geschwindigkeit durchgesetzt. Infolgedessen sind insbesondere bei verwickelten Wärmebehandlungen außerordentlich lange Öfen erforderlich, wenn ein hinreichend hoher Durchsatz erzielt werden soll. Um bei hohen Durchsatzleistungen die Ofenlänge zu verkürzen, sind Tunnelöfen verwendet worden, in die nacheinander Herdwagen mit aufgestapeltem Glühgut eingefahren und durch einzelne Zonen des Ofens schrittweise hindurchgedrückt werden, die auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Auf den einzelnen Herdwagen sind stirnseitig Trennwände aus feuerfestem Werkstoff aufgeführt, die mit durch den Ofen hindurchgefahren werden und selbsttätig die Zonenunterteilung des Ofens vornehmen. Diese Öfen haben erhebliche Nachteile. Zunächst einmal müssen die Öfen einen verhältnismäßig großen Querschnitt haben, der bezüglich der Temperaturverteilung schlecht zu beherrschen ist. Ferner können die Brenner des Ofens insbesondere in den Mittelzonen nicht beobachtet werden, so daß ein Ausfall eines Brenners oder der mangelhafte Betrieb einer oder mehrerer Brenner erst bemerkt wird, wenn das Glühgut untersucht wird; denn erst hierbei ergibt es sich dann, daß in irgendeiner Zone eine zu hohe oder zu niedrige Temperatur erreicht wurde. Öfen dieser Art haben sich daher in der Praxis insbesondere für verwickelte Glühbehandlung und hohe Anforderungen an die Güte der Erzeugnisse nicht bewährt. Dies gilt umsomehr, als die Nachteile der Glühöfen, in die ein Herdwagen mit Stapel eingefahren und ruhend durch alle Stufen der Wärmebehandlung hindurch behandelt wird, nicht vermieden werden, im Gegenteil kann das kontinuierliche Verfahren sogar dazu verführen, mit noch größeren Stapelgewichten zu arbeiten, wodurch die Gefahr vergrößert wird, daß die einzelnen Werkstücke des Stapels zwangsläufig unterschiedlich behandelt werden.

Die Erfindung will die Nachteile bekannter Verfahren vermeiden und dabei gleichzeitig die Güte der durchgesetzten Werkstücke verbessern und die Wärmkosten bei gleichzeitiger Verkürzung der Behandlungszeiten verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, insbesondere langgestrecktes Glühgut wie Rohre oder Stangen so zu behandeln, daß die Werkstücke im elektro-induktiven Vorschubverfahren einzeln auf die Warmbehandlungstemperatur, beispielsweise Glühtemperatur, gebracht werden.

Zum Halten auf der vorgeschriebenen Warmbehandlungstemperatur werden die Werkstücke unmittelbar anschließend an das induktive Aufheizen mit ihren erhitzten Abschnitten fortlaufend in einen Glühofen eingefahren.

Die hierzu benötigte Einrichtung kann beispielsweise aus einem gas- oder elektrisch-beheizten Ofen mit Schrägherd bestehen. Stirnseitig wird eine von einer Induktionsspule umgebene Öffnung zum Einfahren des Gutes vorgesehen, und zwar in Höhe der höchsten Stelle des Herdes. Das Rohr oder die Stange rutscht auf dem Schrägherd selbsttätig abwärts und die nachfolgenden Werkstücke legen sich an das voraufgehende Werkstück an. Durch diese Maßnahmen wird eine starke Verminderung der Behandlungszeiten erreicht. Das Aufheizen der Werkstücke auf Glühtemperatur im fortschreitenden Verfahren geht mit Hilfe der Induktionsbeheizung außerordentlich rasch vor sich. Dem eigentlichen Glühofen wird die Arbeit des Aufheizens abgenommen und es ist nicht erforderlich, einen Herdwagen o. dgl. auf die Glühtemperatur zu bringen. Es ist vielmehr lediglich erforderlich, den Ofen auf die Glühtemperatur einzustellen und die einmal eingestellte Temperatur wird durch das Einfahren des Glühgutes nicht herabgesetzt, so daß lediglich dafür zu sorgen ist, daß Wärmestrahlungs- und Wärmeleitungs-Verluste ausgeglichen werden. Da das Glühgut auf die erforderliche Temperatur gebracht in den Ofen gelangt, setzt unmittelbar in diesem Zeitpunkt die Glühzeit ein, ohne daß es erforderlich wäre, länger auf Temperatur zu halten als der theoretisch für erforderlich ermittelten Glühzeit entspricht. Wenn die Behandlungszeit bezogen auf das Einzelwerkstück betrachtet wird, so ergibt sich für eine bestimmte Stahlsorte beispielsweise eine Behandlungsdauer von 50 Stunden nach dem bekannten Verfahren des Glühens im Stapel. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dagegen dauert die Behandlung des Einzelwerkstückes nur 14 Stunden. Das Glühgut ist einer genauen Temperaturkontrolle zugänglich und ein Überhitzen erscheint ausgeschlossen, desgleichen wird das Glühgut nicht mehr zu lange der Glühtemperatur unterworfen und es ist ohne weiteres verständlich, daß die Güte des Erzeugnisses wesentlich besser ist als des nach dem bekannten Verfahren behandelten.

Die erhebliche Verzunderung, die insbesondere bei dem bekannten Verfahren während des Aufheizens eintrat, wird vermieden. Während der Zunderanfall früher etwa 1% des eingesetzten Gutes betrug, ergeben sich jetzt Zundermengen von etwa 0,1% des Durchsatzes.

Der Grundgedanke der Ofenanordnung, nämlich ein Ofen mit Schrägherd, dem eine Induktionsspule für das fortschreitende Aufheizen des Glühgutes auf Behandlungstemperatur vorgeschaltet ist, kann im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden. So ist es beispielsweise möglich, zwei oder mehrere Öfen mit Schrägherd hintereinander zu schalten, wobei Einrichtungen vorgesehen werden, um das Glühgut von Ofen zu Ofen zu transportieren. Hierzu können in an sich bekannter Weise Rollgänge, Kettenförderer o. dgl. benutzt werden und es ist selbstverständlich, daß diese Transporteinrichtungen ebenfalls beheizt sein können, um zu vermeiden, daß das Glühgut während des Transportes von Ofen zu Ofen an Temperatur verliert.

Es kann auch im Ofen ein fahrbarer Rost o. dgl. vorgesehen werden, der mit einer geeigneten Schrägfläche den Herd bildet. Dieser Rost o. dgl. kann nach beendeter Wärmebehandlung mitsamt dem Glühgut aus dem Ofen ausgefahren werden. Er kann auch nach einem ersten Behandlungsabschnitt aus dem Ofen ausgefahren und in einen zweiten Ofen eingefahren werden, wo das Glühgut der Endbehandlung unterworfen wird. Es ist ferner möglich, die Induktionsspule mitsamt dem die Öffnung enthaltenden Teil vor dem Ofen verschiebbar anzuordnen, so daß jedes Werkstück an eine vorbestimmte Stelle eines waagerechten Herdes durch die Spule hindurch in aufgeheiztem Zustand in den Ofen eingefahren werden kann. Die Verschiebbarkeit kann dabei in waagerechter und/oder senkrechter Richtung vorgesehen sein, so daß es auch möglich ist, mit Beschickung durch die Induktionsspule hindurch im Ofen selbst einen Stapel aufzubauen, in welchem aber im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren von vornherein sämtliche Werkstücke die erforderliche Behandlungstemperatur aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung des Gedankens der Verschiebbarkeit der Induktionsspule kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß zwei oder mehrere Öfen nebeneinander angeordnet werden, wobei eine verschiebbare Induktionsspule alle Öfen bedient, so daß im Arbeitsrhytmus die Induktionsspule nacheinander die einzelnen

Öfen bedient, während die beschickten Öfen das Glühgut auf Temperatur halten bzw. auf die Temperatur abkühlen, bei der das Glühgut ohne Schaden aus dem Ofen entnommen werden kann.

Die Glühöfen, die in Verbindung mit einer solchen Induktionseinrichtung arbeiten, können mit Vorteil der vereinfachten Wärmebehandlungsarbeit angepaßt werden, d. h. sie können niedriger gebaut und kleiner gehalten werden, wodurch sich nicht nur eine Einsparung an Wärmeenergie ergibt, sondern auch die Möglichkeit einer einfacheren Flammenführung gegeben ist. Insbesondere ist es möglich, den Luftfaktor bei derartigen Öfen den wärmetechnischen und qualitativen Erfordernissen genauestens anzupassen.

Die beschriebenen Maßnahmen, die in Verbindung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich erscheinen, sind nur beispielsweise und keineswegs erschöpfend angeführt; es ist vielmehr möglich, Abwandlungen vorzunehmen, ohne daß dadurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen würde. Das Verfahren kann nicht nur für Glühbehandlungen, sondern auch für andersgeartete Aufheizvorgänge mit Vorteil angewendet werden. Sinngemäß können auch andere als langgestreckte Werkstücke behandelt werden, sofern es möglich ist, sie induktiv fortschreitend auf Temperatur zu bringen und schließlich ist es auch möglich, beispielsweise Werkstücke geringer Abmessungen im Induktionsheizverfahren auf einmal auf Temperatur zu bringen und sodann in den Ofen einzufahren. Die Maßnahmen gemäß der Erfindung sind ferner nicht auf die Behandlung von Stahlgegenständen beschränkt, sondern können auch angewendet werden bei der Behandlung von Werkstücken aus Metallen und Metallegierungen, bei denen sinngemäß ähnliche Wärmebehandlungen durchzuführen sind wie bei Stahlgegenständen.

Claims (5)

1.) Verfahren zum Wärmebehandeln von Werkstücken, insbesondere von langgestrecktem Glühgut, wie Rohren oder Stangen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im elektro-induktiven Vorschubverfahren einzeln auf die Warmbehandlungstemperatur, beispielsweise Glühtemperatur, gebracht und zum Halten auf Warmbehandlungstemperatur unmittelbar anschließend fortlaufend in einen elektrisch oder gasbeheizten Glühofen eingefahren werden.

2.) Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gas- oder elektrisch beheizten Ofen mit Schrägherd und einer von einer Induktionsspule umgebenen Öffnung zum Einfahren des Gutes in Höhe der höchsten Stelle des Herdes.

3.) Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere hintereinander geschaltete Öfen mit Schrägherd und Einrichtungen zum Transport des Gutes von Ofen zu Ofen.

4.) Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägherd von einem fahrbaren Rost gebildet ist, der aus dem Ofen ausgefahren oder von Ofen zu Ofen gefahren werden kann.

5.) Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gegebenenfalls in Verbindung mit Einrichtungen nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule vor der Stirnwand des Ofens oder vor den Stirnwänden mehrerer Öfen verfahrbar ist.