EP1215291A1 - Method and apparatus for cooling and treating of rotationally symmetric metal bodies, especially steel bodies - Google Patents
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- EP1215291A1 EP1215291A1 EP00127596A EP00127596A EP1215291A1 EP 1215291 A1 EP1215291 A1 EP 1215291A1 EP 00127596 A EP00127596 A EP 00127596A EP 00127596 A EP00127596 A EP 00127596A EP 1215291 A1 EP1215291 A1 EP 1215291A1
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- C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
Definitions
- the invention relates to a method for cooling and treating heated, rotationally symmetrical Bodies made of metallic materials such as steel respectively Steel alloys.
- the invention relates to a device for performing this Process.
- the state of the art also includes discontinuously the tread area of wheels by cooling the wheel during a rotational movement only partially immersed in a pool and then cooled.
- the previously known plants are general time-controlled, that is, the coolant volume and / or the coolant pressure and thus essentially the coolant temperature are unchangeable, that is, fixed, so that an influence on structure and strength of the wheel rim is carried out over a predetermined cooling time.
- a Online temperature measurement or online temperature-controlled cooling are not known in this context.
- Desired structural or mechanical properties can therefore only be unsatisfactorily influenced during residual stresses in the area of the wheel rim - if at all - only imprecise and therefore are to be influenced in an unsatisfactory manner, since the internal stresses decisive plasticizing processes in the transition area between cooling wheel rim and hot leaf practically not checked can be controlled because only the wheel rim and the structure respectively the internal stress of the blade can be disregarded.
- the invention has for its object to first create a method with which the disadvantages of the prior art can be completely eliminated and it also enables predetermined areas of the body to influence specifically.
- the invention has for its object to a device create with which the inventive method with robust means can be reproducibly carried out under operating conditions.
- the method according to the invention comprises practically complex cooling processes considering surface condition (descaling), Cooling times or cooling intervals, both for the bike itself as well as for the individual functional areas, coolant, coolant quantities, Coolant flows, order of cooling of the functional areas and current component temperatures, in each case for the relevant functional areas of the body.
- surface condition descaling
- Cooling times or cooling intervals both for the bike itself as well as for the individual functional areas
- coolant, coolant quantities, Coolant flows order of cooling of the functional areas and current component temperatures, in each case for the relevant functional areas of the body.
- the method according to the invention is a Functional area-related, defined and reproducible setting of mechanical Properties by means of complex cooling processes. These cooling processes are usually for the different volume or
- the temperature at which the rotationally symmetrical body before descaling the procedure according to the invention is subjected to, between Forging heat and temperature are above the transformation temperature, since the method according to the invention is precipitation-hardening in the case of cooling Alloys, for example also micro-alloyed steels, have an influence on the reaction kinetics and thus on the mechanical properties of the component.
- Rule and control variables according to the new procedure are those measured online Surface temperature of the body and / or the coolant pressure, and / or the amount of coolant, and / or the coolant stamping (laminar / turbulent), and / or the type of cooling medium (water, air, mixtures) as well as the chronological sequence of the coolant type in an individual coolant circuit.
- Desired residual stresses e.g. B. in the area of the rim can Height can be set specifically because the residual stress is decisive determining plasticization processes in the transition area between cooling and hot material areas are influenced in a very targeted manner, and because of the fact that the surfaces of several edge areas are very can be individually cooled in a controlled manner.
- a device designed according to the invention is robust and can therefore can be used industrially under the room operating conditions. through of such a system is particularly advantageous the treatment of railway and tram bikes possible.
- the wheel in question Rotation offset and first descaled, whereupon the corresponding Surface areas, for example the tread, blade and hub by individually regulated or controlled coolant flows in predetermined Be cooled to the predetermined structure in the area of the wheel rim, to influence the blade and the hub in a defined way and also the desired residual stresses in the area of the wheel rim or the like selectively adjust their height. Hardening processes are also in this way specifically feasible.
- the invention is illustrated in the drawing when applied to a device, in which railway and tram wheels are particularly advantageous descaled and a defined and reproducible mechanical setting Properties can be subjected to complex cooling processes.
- Reference numeral 1 designates one that is only indicated schematically and on the floor vertical machine stands, while with 2 over the circumference of a circle with equal angular distances with respect to it Longitudinal axes arranged to each other designed as rotary drives 3 Drive units are designated. There is one on each frame 2 Rotary drive 3 arranged. All rotary actuators are not shown Control cabinet via at least one frequency converter connected to each other, so that they are infinitely variable in both directions Speeds can be controlled or regulated. Own for this purpose the rotary drives 3 not illustrated electric motors, each drive a drive roller 4 via a shaft shown in FIG. 2. Each shaft has an axial actuator 5 in its longitudinal axis direction, So adjustable in the X or Y direction via a lever mechanism and in the desired position can also be locked.
- All axial actuators 5 are synchronized via a central control or Control device adjustable (not shown) to each of them descaling and cooling to adjust rotationally symmetrical body 21.
- the reference numeral 6 denotes an actuating lever for a plurality of Spray arms, with each of these spray arms in several levels are arranged one above the other, which will be described below. In every At the level, many of these spray arms are approximately circular or polygonal arranged. There are also numerous at each level of these spray arms Swivel lever 7 is provided for the spray arms with which the spray arms over parallel and at a distance from each other in the corner points of an imaginary Triangle or an imaginary trapezoid arranged pivot axes are pivotally connected.
- the spray arms 8.1 or 8.2 or 8.3 each trained in the same level and with the same Kinematics adjustable to each other. It is also conceivable in all Plan the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 equally and with the same kinematics embody. As can be seen from Fig. 1, the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 are designed as tubes which have spray nozzles (not shown) at their ends. can have. Instead of spray nozzles, the pipes can also be turned on their ends must be open, that is to say the same flow cross-section as the pipes of the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 have themselves.
- the Spray arms 8.1 and 8.3 have ends bent at right angles to one another, such that the spray arms 8.1, which are in the upper level, with their Mouth openings or spray nozzles are directed downwards while the cranked ends of the spray arms 8.3 are directed upwards, namely preferably such that the longitudinal axes of the spray openings or spray nozzles the upper and lower levels are each coaxial with what but is not necessarily a requirement.
- the spray arms 8.1 run in contrast substantially radially or at an acute angle from an imaginary horizontal Level directed upwards, which is also not a requirement is.
- All spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 are each connected to a coolant supply connected.
- a coolant or cooling medium tap water quality, but also water with additives, for example hardness additives, Emulsions or the like. It is also conceivable to use water to mix with a suitable gas, mainly air, or the Spray arms on the same level a liquid cooling medium or a Feed the gas medium one after the other or simultaneously.
- a suitable gas mainly air
- the Spray arms on the same level a liquid cooling medium or a Feed the gas medium one after the other or simultaneously.
- a group of spray arms a liquid cooling medium and one another group of spray arms of the same spray level a gaseous Add coolant.
- the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 of each level are connected to one another as a ring manifold trained spray ring 16 or 17 or 18 connected to each
- the cooling medium is controlled via an inlet line 27 or 28 or 29 or regulated via suitable multi-way valves, shut-off devices or the like (not shown) is supplied via a central control unit (also not shown) are operated. Also the respective one Coolant source, pumps, etc. are for the sake of easier overview not shown.
- the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 are each over Pivot axes with the trapezoidal shape seen in the plan view from FIG. 1 Swivel levers 7 connected.
- the spray arms 8.1 and 8.3 with their mouth openings or spray nozzles over the entire diameter range over which they should spray a defined track on the rotationally symmetrical to be treated in each case Body 21, for example on a wheel or tire, take in. So that means that the rotational symmetry in question Body 21 in the illustrated embodiment simultaneously from above and from below over those in one level, for example in the upper level Spray openings or spray nozzles of the spray arms 8.1 in total Sprayed the width of the surface area to be treated with cooling medium becomes.
- a swivel drive in the form of an alternating on both sides Pressure medium pressure, for example hydraulic or pneumatic, to be applied Piston-cylinder unit indicated, its cylinder on a machine stand 1 is fixed while its piston rod is vertical Swivel axis with a swivel arm 11 for an upper sheet or Hub cooling device is connected.
- This swivel arm 11 for the upper blade or hub cooling device rotationally symmetrical body 21 also has an inlet 26 for the Cooling medium, for example air or water, which is designed as a tube and has a horizontal and a vertical length section.
- the Hub cooling device 13 is used to cool the hub at the illustrated embodiment designed as a railway carriage wheel 21 rotationally symmetrical body, while at 14 an upper Sheet cooling device and at 15 a lower sheet cooling device is arranged, each with numerous parallel tubes at their ends open mouth openings or spray nozzles inserted having.
- the upper sheet cooling device 14 is connected to an inlet line 34 for the cooling medium and the lower sheet cooling device 15 to one Inlet line 24 connected.
- the two lines 24 and 34 will Coolant also controlled or regulated via not shown Shut-off devices and control or regulating organs supplied by the same central control center can be controlled or regulated as the other device parts and drives also.
- the feed line 34 of the upper sheet cooling device 14 is at one box-shaped inlet 35 connected to the several groups of nozzles or lines, similar to the upper sheet cooling device shown in FIG. 2 14, can be connected.
- the tubes of the upper sheet cooling device 14 can open tangentially (Fig. 1), which if necessary also for the upper and lower spray arms 8.1, 8.3 and possibly also for the Spray arms 8.2 of the lateral rim cooling can apply. This gives there is a rotating coolant flow that has a certain centrifugal effect is exposed, causing the coolant to strike the one to be cooled rotationally symmetrical body 21 flung outwards becomes.
- Fig. 1 From Fig. 1 it can be seen that the pivot arm 11 for the upper sheet and Hub cooling can be swiveled in a horizontal plane in direction A or B and also vertically movable in the direction C or V (FIG. 2) via a lifting cylinder 19 is arranged.
- This lifting cylinder 19 is also around a piston-cylinder unit, alternately on both sides by pressure medium pressure, for example, hydraulically or pneumatically and their piston rod with the Swivel bearing for the blade and hub cooling is coupled.
- the registered Double arrow in Fig. 2 illustrates the adjustment movement of the lifting cylinder 19th
- each of the machine stands 1 there is a roller guide 22 for the drive rollers 4 provided that a slight horizontal adjustment in the direction X or Y of the shaft for the respective drive roller 4 over the axial Enable actuator 5.
- At 23 is a roller guide for the lifting cylinder 19 of the swivel arm 11 upper blade and hub cooling.
- a pressure water descaling device is provided at least one, preferably numerous descaling high pressure glands has over the water under pressure for descaling the rotationally symmetrical Body 21 can be fed. Similar nozzles can be found on the side of the body 21 and below (not shown) or on others Make changes, for example on the hub and on the top and bottom of the blade through the rotationally symmetrical body 21 at all required points Descaling pressurized water.
- the pressurized water descaling device 30 becomes water via a water inlet formed as a line 31 supplied under pressure, which is provided via an optionally adjustable pump will (not shown). Suitable shut-off devices are not shown also not the regulating and control device for at least one pump for the Pressure water.
- At 32 is a temperature monitoring device designed as a temperature camera indicated that in a suitable manner with the central control and the state of regulation is connected and that to be described below Way included in the control system is.
- a lifting device which also consists of a strong, alternating with pressure medium on both sides, especially with hydraulic fluid to be acted upon piston-cylinder unit, which is not by a pressure medium source shown the pressure medium is supplied.
- the lifting device 20 becomes the rotationally symmetrical body 21, for example a railway wheel, raised to z. B. to remove from the device.
- the piston rod can also be inserted when the rotationally symmetrical body 21 is inserted be extended so that an abutment 36 in the opening of the Hub 37 engages. Appropriate pressure medium is then applied the lifting device is lowered in the vertical direction until the tread is on the three drive rollers 4 rests.
- a not shown hopper for tinder and cooling medium can be arranged below the device.
- a suitable conveyor to carry away the cooling medium and / or the scale is also not shown.
- a separating device through which the scale is separated from the cooling medium is not shown for reasons of simplification.
- rotationally symmetrical bodies 21 such as wheels and rings, can also gears or sprockets in a device according to the invention be treated.
- the coolant inlet for the upper sheet cooling device is designated by 25.
- the warm to be treated for example preferably above the GOS point heated rotationally symmetrical body 21, for example a railway wagon wheel, is introduced into the device by means of a manipulator.
- the swivel arm 11 for the upper blade and hub cooling raised by appropriate pressurization of the lifting cylinder 19 and from the working area of the machine laterally in direction B through the Swivel drive 9 pivoted away.
- the lifting cylinder 20 is by appropriate Pressurized medium extended so that the abutment 36 is in the upper position and the rotationally symmetrical body, for example, a railroad car wheel 21.
- the Spray arms 8.1 and 8.2 are pivoted outwards to a larger radius when they are later swiveled into the working position.
- the spray arms 8.3 and the drive rollers 4 are in the working position.
- the automatic manipulator now places the workpiece 21 and sends a signal to the programmable logic controller Control (PLC - not shown) of the device.
- PLC programmable logic controller Control
- the lifting cylinder 20 travels by applying pressure medium accordingly in its opposite direction, i.e. downwards, preferably until it reaches its end position. If this position is reached, get the rotary drives 3 the signal, the drive rollers 4 with the corresponding To turn the necessary speed.
- the next step in the process is the tread on the front, top and bottom pressurized water descaling, namely via the pressurized water descaling device 30 and 31.
- the tinder and the pressurized water fall down a collecting funnel from where they are transported away.
- the temperature monitoring device After descaling, the temperature monitoring device detects in shape the temperature camera 32, for example, the tread temperature of the rotationally symmetrical Body 21 and gives the whole treatment Measured temperature to the PLC for comparison of target and actual values. In the PLC based on the measured temperature, for example the amount of cooling medium and / or set the cooling time.
- the spray arms 8.1 and 8.2 swivel into the working position by appropriate actuation of a motor drive of the control lever 6. Then the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 as well as the hub cooling device 13 and the upper and lower sheet cooling devices 14 and 15 a suitable cooling medium, for example water and / or air regulated or controlled via the feed lines and z. B. corresponding to one the program number controlled in the PLC with the corresponding Pressure and the appropriate amount given to the body 21.
- a suitable cooling medium for example water and / or air regulated or controlled via the feed lines and z.
- the lifting cylinder 20 can be rotationally symmetrical Lift body 21, for example a railway wagon wheel, and bring it to the (not shown) manipulator included in the process control handed over for removal.
- Diameter of the rotationally symmetrical body 21 always the whole Wet the surface, for example the entire front surface or the wheel rim or spray.
- a rotationally symmetrical Body 21 for example a wheel
- a constant online measurement is paired with a controller and / or regulation of the coolant flows and / or cooling times and the sequence of the coolant flows at the corresponding to be treated Surface areas.
- the device according to the invention thus enables Descaling as well as a targeted one and the same device Structural treatment and structural adjustment of predetermined areas of the rotationally symmetrical Body 21.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen und Behandeln erhitzter, rotationssymmetrischer Körper aus metallischen Werkstoffen wie Stahl beziehungsweise Stahllegierungen.The invention relates to a method for cooling and treating heated, rotationally symmetrical Bodies made of metallic materials such as steel respectively Steel alloys.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a device for performing this Process.
Es ist bekannt, Eisenbahn- oder Straßenbahnräder nur über die eigentliche Lauffläche kontrolliert zu kühlen, wobei üblicherweise Wasser oder Wasser mit Zusätzen als Kühlmedium zur Anwendung gelangt. It is known to use railway or tram wheels only on the actual one Cool the tread in a controlled manner, usually using water or water Additives are used as a cooling medium.
Zum Stand der Technik zählt es auch, den Laufflächenbereich von Rädern diskontinuierlich dadurch zu kühlen, daß das Rad während einer Rotationsbewegung nur zum Teil in ein Becken eintaucht und dann gekühlt wird.The state of the art also includes discontinuously the tread area of wheels by cooling the wheel during a rotational movement only partially immersed in a pool and then cooled.
Vorbekannt sind auch Anlagen, bei denen Vollräder gekühlt werden, um den Laufflächenbereich dieser Räder einer beschleunigten Abkühlung zu unterziehen und dadurch eine Laufkranzvergütung herbeizuführen. Ringe und Reifen sind auf diese Weise aber nicht zu vergüten.Also known are systems in which solid wheels are cooled around the To subject the tread area of these wheels to an accelerated cooling and thereby bring about a tread remuneration. Rings and hoops are not to be remunerated in this way.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die vorbekannten Anlagen und Verfahrensweisen keine Entzunderung, speziell im Laufflächenbereich von Eisenbahn- oder Straßenbahnrädern, herbeiführen, so daß im allgemeinen keine einheitlichen Wärmetransferbedingungen in Umfangsrichtung des Laufflächenbereiches gegeben sind mit den entsprechenden Auswirkungen auf inhomogene Gefüge- und Festigkeitseigenschaften über den Umfang des betreffenden Rades. Wird bei dieser Verfahrensweise der Radkranz einer beschleunigten Abkühlung unterzogen, bleibt die Nabe des Rades unbehandelt, so daß hier allenfalls ein Normalisierungsvorgang zur Anwendung kommt. Das alles führt im Radkranzbereich zu entsprechenden Gefüge- und Festigkeitsgradienten in radialer Richtung. Die vorbekannten Anlagen sind im allgemeinen zeitgesteuert, das heißt, das Kühlmittelvolumen und/oder der Kühlmitteldruck und damit im wesentlichen auch die Kühlmitteltemperatur sind unveränderlich, das heißt fest eingestellt, so daß eine Gefüge- und Festigkeitsbeeinflussung des Radkranzes über eine fest vorgegebene Kühlzeit vorgenommen wird. Eine Online-Temperaturmessung oder eine online-temperaturgesteuerte Kühlung sind in diesem Zusammenhang nicht bekannt.Another disadvantage is that the previously known plants and procedures no descaling, especially in the tread area of railway or tram wheels, so that generally none uniform heat transfer conditions in the circumferential direction of the tread area are given with the corresponding effects on inhomogeneous Structural and strength properties over the scope of the concerned Wheel. With this procedure, the wheel rim is accelerated When subjected to cooling, the hub of the wheel remains untreated, so that at most a normalization process is used here. The everything leads to corresponding structure and strength gradients in the wheel rim area in the radial direction. The previously known plants are general time-controlled, that is, the coolant volume and / or the coolant pressure and thus essentially the coolant temperature are unchangeable, that is, fixed, so that an influence on structure and strength of the wheel rim is carried out over a predetermined cooling time. A Online temperature measurement or online temperature-controlled cooling are not known in this context.
Gewünschte Gefüge- beziehungsweise mechanische Eigenschaften können daher nur in unbefriedigender Weise beeinflußt werden, während Eigenspannungen im Bereich des Radkranzes - wenn überhaupt - nur ungenau und deshalb in unbefriedigender Weise zu beeinflussen sind, da die die Eigenspannungen maßgeblich bestimmenden Plastifizierungsprozesse im Übergangsbereich zwischen erkaltendem Radkranz und heißem Blatt praktisch nicht kontrolliert werden können, weil nur der Radkranz kontrolliert und das Gefüge beziehungsweise die Eigenspannung des Blattes unberücksichtigt gelassen werden.Desired structural or mechanical properties can therefore only be unsatisfactorily influenced during residual stresses in the area of the wheel rim - if at all - only imprecise and therefore are to be influenced in an unsatisfactory manner, since the internal stresses decisive plasticizing processes in the transition area between cooling wheel rim and hot leaf practically not checked can be controlled because only the wheel rim and the structure respectively the internal stress of the blade can be disregarded.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zunächst ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die Nachteile des Standes der Technik restlos beseitigen lassen und es darüber hinaus ermöglicht wird, vorbestimmte Bereiche des Körpers gezielt zu beeinflussen.The invention has for its object to first create a method with which the disadvantages of the prior art can be completely eliminated and it also enables predetermined areas of the body to influence specifically.
Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren mit robusten Mitteln reproduzierbar unter Betriebsbedingungen durchführen läßt. Furthermore, the invention has for its object to a device create with which the inventive method with robust means can be reproducibly carried out under operating conditions.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale
gelöst.This object is achieved by the features set out in
Weitere erfinderische Verfahrensschritte sind den Patentanspruch 2 bis 21 beschrieben.Further inventive method steps are described in
Während bei herkömmlichen Verfahrensweisen praktisch nur der Radkranz "behandelt" wird, läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren jeder Bereich des rotationssymmetrischen Körpers, im Bedarfsfalle Radkranz, Blatt und Nabe, geregelt bzw. gesteuert kühlen, um die gewünschten Eigenschaften im Gefüge zu erhalten. Während beim Stand der Technik Blatt und Nabe praktisch an der Luft erkalten und nur so normalisiert werden, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine definierte Einstellung mechanischer Eigenschaften in Blatt und Nabe durch gezielte, geregelte bzw. gesteuerte Abkühlung, so daß sich in den vorbestimmten Bereichen des rotationssymmetrischen Körpers Festigkeiten, Zähigkeiten, Eigenspannung und definierte Eigenschaftsgradienten bzw. Homogenität dieser Eigenschaften - mit den für die Praxis ausreichenden Toleranzen - im gesamten Rad- bzw. Radreifenvolumen unter Einbeziehung aller Funktionsbereiche des Bauteils wie Nabe, Blatt und Radkranz einstellen lassen.While with conventional procedures practically only the wheel rim "treated", can be any area according to the inventive method of the rotationally symmetrical body, if necessary wheel rim, leaf and Cooled hub, regulated or controlled, to achieve the desired properties in the Maintain structure. While the prior art blade and hub are practical cooling in the air and only normalized in this way takes place in the case of the invention Process a defined setting of mechanical properties in the blade and hub through targeted, regulated or controlled cooling, so that in the predetermined areas of the rotationally symmetrical Body strength, toughness, internal stress and defined property gradients or homogeneity of these properties - with those for practice sufficient tolerances - in the entire wheel or tire volume below Inclusion of all functional areas of the component such as hub, blade and wheel rim let set.
Die Ausbildung dieser Eigenschaften erfolgt maßgeblich über die Einstellung definierter Gefüge und deren nachfolgender Abkühlung, wobei die Abkühlung zum einen die Morphologie des Gefüges und damit Festigkeit, Zähigkeit und Eigenspannung beeinflußt, aber auch wegen örtlich unterschiedlicher Plastifizierungsprozesse den Eigenspannungszustand des Bauteils. Ein etwaiges nachfolgendes Anlassen des so abgekühlten Körpers hat im wesentlichen nur die Funktion eines Spannungsarmglühens.The development of these properties takes place primarily through the setting defined structure and their subsequent cooling, whereby the cooling on the one hand the morphology of the structure and thus strength, toughness and Internal stress affected, but also due to locally different plasticization processes the residual stress state of the component. Any subsequent tempering of the body thus cooled has essentially only the function of stress relieving.
Demgemäß umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren praktisch komplexe Abkühlungsprozesse unter Beachtung von Oberflächenzustand (Entzunderung), Kühlzeiten beziehungsweise Kühlintervalle, und zwar sowohl für das Rad an sich als auch für die einzelnen Funktionsbereiche, Kühlmedium, Kühlmittelmengen, Kühlmittelströme, Reihenfolge der Abkühlung der Funktionsbereiche und aktuelle Bauteil-Temperaturen, und zwar jeweils für die betreffenden Funktionsbereiche des Körpers. Dadurch bilden sich Eigenspannungen in Abhängigkeit von der Art und Weise der Abkühlung des gesamten Bauteilvolumens aus, da die Volumenelemente des Körpers sich gegenseitig beeinflussen. In Folge dessen handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein funktionsbereichsbezogenes, definiertes und reproduzierbares Einstellen mechanischer Eigenschaften mittels komplexer Abkühlungsvorgänge. Diese Abkühlungsvorgänge sind in der Regel für die verschiedenen Volumen- bzw. Accordingly, the method according to the invention comprises practically complex cooling processes considering surface condition (descaling), Cooling times or cooling intervals, both for the bike itself as well as for the individual functional areas, coolant, coolant quantities, Coolant flows, order of cooling of the functional areas and current component temperatures, in each case for the relevant functional areas of the body. As a result, residual stresses develop in dependence on the way the entire component volume cools down because the volume elements of the body influence each other. In As a result, the method according to the invention is a Functional area-related, defined and reproducible setting of mechanical Properties by means of complex cooling processes. These cooling processes are usually for the different volume or
Oberflächenbereiche des betreffenden rotationssymmetrischen Körpers, zum Beispiel eines Rades, unterschiedlich.Surface areas of the rotationally symmetrical body in question, for Example of a wheel, different.
Die Temperatur, mit der der rotationssymmetrische Körper vor seinem Entzundern der erfindungsgemäßen Verfahrensweise unterzogen wird, kann zwischen Schmiedehitze und Temperatur oberhalb der Umwandlungstemperatur liegen, da das erfindungsgemäße Verfahren im Falle der Abkühlung ausscheidungshärtender Legierungen, zum Beispiel auch mikrolegierter Stähle, eine Einflußnahme auf die Reaktionskinetik und damit auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils hat.The temperature at which the rotationally symmetrical body before descaling the procedure according to the invention is subjected to, between Forging heat and temperature are above the transformation temperature, since the method according to the invention is precipitation-hardening in the case of cooling Alloys, for example also micro-alloyed steels, have an influence on the reaction kinetics and thus on the mechanical properties of the component.
Regel- und Steuergrößen gemäß der neuen Verfahrensweise sind die onlinegemessene Oberflächentemperatur des Körpers und/oder der Kühlmitteldruck, und/oder die Kühlmittelmenge, und/oder die Kühlmittelprägung (laminar/turbulent), und/oder die Art des Kühlmediums (Wasser, Luft, Gemische) sowie die zeitliche Abfolge der Kühlmittelart in einem individuellen Kühlmittelkreislauf.Rule and control variables according to the new procedure are those measured online Surface temperature of the body and / or the coolant pressure, and / or the amount of coolant, and / or the coolant stamping (laminar / turbulent), and / or the type of cooling medium (water, air, mixtures) as well as the chronological sequence of the coolant type in an individual coolant circuit.
Alles in allem ist die gewünschte Gefügeausbildung und damit die mechanischen Eigenschaften bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise gezielt durchführbar, und zwar nicht nur im Bereich eines Radkranzes, sondern in jedem Funktionsbereich des Rades bzw. des Körpers. All in all, the desired structure formation and thus the mechanical Properties when using the procedure according to the invention specifically feasible, and not just in the area of a wheel rim, but in every functional area of the wheel or body.
Durch das vorgeschaltete Entzundern der Lauffläche oder dergleichen werden eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit und damit weitestgehend gleichmäßige Wärmetransferbedingungen herbeigeführt.By the upstream descaling of the tread or the like a uniform surface quality and therefore largely uniform heat transfer conditions brought about.
Gewünschte Eigenspannungen z. B. im Bereich des Radkranzes können ihrer Höhe nach gezielt eingestellt werden, da die die Eigenspannung maßgeblich bestimmenden Plastifizierungsprozesse im Übergangsbereich zwischen erkaltenden und heißen Werkstoffbereichen sehr gezielt beeinflußt werden, und zwar wegen der Tatsache, daß die Oberflächen mehrerer Randbereiche sehr gezielt kontrolliert individuell gekühlt werden können.Desired residual stresses e.g. B. in the area of the rim can Height can be set specifically because the residual stress is decisive determining plasticization processes in the transition area between cooling and hot material areas are influenced in a very targeted manner, and because of the fact that the surfaces of several edge areas are very can be individually cooled in a controlled manner.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 22 wiedergegebenen Merkmale
gelöst.This object is achieved by the features set out in
Weitere erfinderische Ausgestaltungen der in Patentanspruch 22 beschriebenen
Vorrichtung sind in den Ansprüchen 23 bis 48 beschrieben. Further inventive configurations of the device described in
Eine gemäß der Erfindung ausgestaltete Vorrichtung baut robust und kann damit unter den Raumbetriebsbedingungen industriell eingesetzt werden. Mittels einer solchen Anlage ist mit besonderem Vorteil das Behandeln von Eisenbahn- und Straßenbahnrädern möglich. Hierbei wird das betreffende Rad in Rotation versetzt und zunächst entzundert, woraufhin dann die entsprechenden Oberflächenbereiche, zum Beispiel die Lauffläche, Blatt und Nabe durch einzeln geregelte beziehungsweise gesteuerte Kühlmittelströme in vorbestimmter Weise abgekühlt werden, um das vorbestimmte Gefüge im Bereich des Radkranzes, des Blattes und der Nabe definiert zu beeinflussen und dabei auch die gewünschten Eigenspannungen im Bereich des Radkranzes oder dergleichen ihrer Höhe nach gezielt einzustellen. Auch Härteprozesse sind auf diese Weise gezielt durchführbar.A device designed according to the invention is robust and can therefore can be used industrially under the room operating conditions. through of such a system is particularly advantageous the treatment of railway and tram bikes possible. Here, the wheel in question Rotation offset and first descaled, whereupon the corresponding Surface areas, for example the tread, blade and hub by individually regulated or controlled coolant flows in predetermined Be cooled to the predetermined structure in the area of the wheel rim, to influence the blade and the hub in a defined way and also the desired residual stresses in the area of the wheel rim or the like selectively adjust their height. Hardening processes are also in this way specifically feasible.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Teildraufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und
- Fig. 2
- einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1
- Fig. 1
- a partial plan view of a device according to the invention and
- Fig. 2
- a section along the line II - II of Fig. 1st
Die Erfindung ist in der Zeichnung in Anwendung auf eine Vorrichtung veranschaulicht, in der mit besonderem Vorteil Eisenbahn- und Straßenbahnräder entzundert und einer definierten und reproduzierbaren Einstellung mechanischer Eigenschaften durch komplexe Abkühlvorgänge unterzogen werden können.The invention is illustrated in the drawing when applied to a device, in which railway and tram wheels are particularly advantageous descaled and a defined and reproducible mechanical setting Properties can be subjected to complex cooling processes.
Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen lediglich schematisch angedeuteten
und auf dem Boden vertikal aufgestellten Maschinenständer, während mit 2
über den Umfang eines Kreises mit gleichen Winkelabständen bezüglich ihrer
Längsachsen zueinander angeordnete als Drehantriebe 3 ausgebildete
Antriebseinheiten bezeichnet sind. Auf jedem Rahmen 2 ist ein solcher
Drehantrieb 3 angeordnet. Alle Drehantriebe sind über einen nicht dargestellten
Schaltschrank über mindestens einen Frequenzumregler regelungstechnisch
miteinander verbunden, so daß sie in beiden Drehrichtungen stufenlos in ihren
Drehzahlen gesteuert bzw. geregelt werden können. Zu diesem Zwecke besitzen
die Drehantriebe 3 nicht näher veranschaulichte Elektromotoren, die jeweils
eine Antriebsrolle 4 über eine aus Fig. 2 ersichtliche Welle antreiben.
Jede Welle ist über je einen axialen Stellantrieb 5 in ihrer Längsachsrichtung,
also in Richtung X beziehungsweise Y über ein Hebelgetriebe verstellbar und in
der jeweils gewünschten Stellung auch arretierbar. Alle axialen Stellantriebe 5
sind dabei synchron über eine zentrale Regelungs- beziehungsweise
Steuerungseinrichtung verstellbar (nicht dargestellt), um sie auf den jeweils zu
entzundernden und zu kühlenden rotationssymmetrischen Körper 21 einzustellen.
Das bedeutet somit, daß sämtliche Antriebsrollen 4 in Bezug auf einen
gedachten Kreis, dessen Mittelpunkt mit einer gedachten Drehachse 33 (Fig. 2)
zusammenfällt, auf einem gleichen Durchmesser liegen und durchmessergleich
radial verstellbar und arretierbar sind.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Stellhebel für eine Vielzahl von
Sprüharmen, wobei jeweils zahlreiche dieser Sprüharme in mehreren Ebenen
übereinander angeordnet sind, was nachfolgend noch beschrieben wird. In jeder
Ebene sind zahlreiche dieser Sprüharme etwa kreisförmig oder polygonförmig
angeordnet. In jeder Ebene dieser Sprüharme sind außerdem zahlreiche
Schwenkhebel 7 für die Sprüharme vorgesehen, mit denen die Sprüharme über
parallel sowie mit Abstand zueinander in den Eckpunkten eines gedachten
Dreiecks oder eines gedachten Trapezes angeordnete Schwenkachsen
schwenkbeweglich verbunden sind. Dabei sind mit dem Bezugszeichen 8.1
Sprüharme für die obere Ebene, mit 8.2 Sprüharme für eine mittlere Ebene und
mit 8.3 Sprüharme für eine untere Ebene bezeichnet.The reference numeral 6 denotes an actuating lever for a plurality of
Spray arms, with each of these spray arms in several levels
are arranged one above the other, which will be described below. In every
At the level, many of these spray arms are approximately circular or polygonal
arranged. There are also numerous at each level of these spray
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Sprüharme 8.1 bzw. 8.2 bzw. 8.3 in ein und derselben Ebene jeweils gleich ausgebildet und mit gleicher Kinematik verstellbar zueinander angeordnet. Es ist auch denkbar, in sämtlichen Ebenen die Sprüharme 8.1, 8.2 bzw. 8.3 gleich und mit gleichen Kinematiken auszugestalten. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Sprüharme 8.1, 8.2 und 8.3 als Rohre ausgebildet, die an ihren Enden Sprühdüsen (nicht dargestellt) aufweisen können. Statt Sprühdüsen können aber auch die Rohre an ihren Enden offen ausgebildet sein, das heißt also den gleichen Strömungsquerschnitt wie die Rohre der Sprüharme 8.1, 8.2 und 8.3 selbst aufweisen. Die Sprüharme 8.1 und 8.3 besitzen gegeneinander rechtwinklig abgekröpfte Enden, derart, daß die Sprüharme 8.1, die in der oberen Ebene liegen, mit ihren Mündungsöffnungen oder Sprühdüsen nach unten gerichtet sind, während die abgekröpften Enden der Sprüharme 8.3 nach oben gerichtet sind, und zwar vorzugsweise derart, daß die Längsachsen der Sprühöffnungen oder Sprühdüsen der oberen und unteren Ebene jeweils koaxial zueinander verlaufen, was aber nicht unbedingt Bedingung ist. Die Sprüharme 8.1 verlaufen dagegen im wesentlichen radial oder unter einem spitzen Winkel von einer gedachten horizontalen Ebene nach oben weggerichtet, was aber ebenfalls nicht Bedingung ist.In the embodiment shown, the spray arms 8.1 or 8.2 or 8.3 each trained in the same level and with the same Kinematics adjustable to each other. It is also conceivable in all Plan the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 equally and with the same kinematics embody. As can be seen from Fig. 1, the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 are designed as tubes which have spray nozzles (not shown) at their ends. can have. Instead of spray nozzles, the pipes can also be turned on their ends must be open, that is to say the same flow cross-section as the pipes of the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 have themselves. The Spray arms 8.1 and 8.3 have ends bent at right angles to one another, such that the spray arms 8.1, which are in the upper level, with their Mouth openings or spray nozzles are directed downwards while the cranked ends of the spray arms 8.3 are directed upwards, namely preferably such that the longitudinal axes of the spray openings or spray nozzles the upper and lower levels are each coaxial with what but is not necessarily a requirement. The spray arms 8.1 run in contrast substantially radially or at an acute angle from an imaginary horizontal Level directed upwards, which is also not a requirement is.
Sämtliche Sprüharme 8.1, 8.2 und 8.3 sind an jeweils eine Kühlmittelzufuhr angeschlossen. Als Kühlmittel oder Kühlmedium kann Wasser in Leitungswasserqualität, aber auch Wasser mit Zusätzen, zum Beispiel Härtezusätzen, Emulsionen oder dergleichen, in Betracht kommen. Denkbar ist es auch, Wasser mit einem geeigneten Gas, vornehmlich Luft, zu mischen oder aber den Sprüharmen ein und derselben Ebene ein flüssiges Kühlmedium oder ein Gasmedium nacheinander oder gleichzeitig zuzuführen. So ist es zum Beispiel möglich, einer Gruppe von Sprüharmen ein flüssiges Kühlmedium und einer anderen Gruppe von Sprüharmen der gleichen Sprühebene ein gasförmiges Kühlmedium zuzuführen. All spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 are each connected to a coolant supply connected. As a coolant or cooling medium, tap water quality, but also water with additives, for example hardness additives, Emulsions or the like. It is also conceivable to use water to mix with a suitable gas, mainly air, or the Spray arms on the same level a liquid cooling medium or a Feed the gas medium one after the other or simultaneously. For example possible a group of spray arms a liquid cooling medium and one another group of spray arms of the same spray level a gaseous Add coolant.
Die Sprüharme 8.1, 8.2 und 8.3 jeder Ebene sind an einen als Ringsammelleitung
ausgebildeten Sprühring 16 bzw. 17 oder 18 angeschlossen, denen jeweils
über eine Zulaufleitung 27 bzw. 28 oder 29 das Kühlmedium gesteuert
bzw. geregelt über geeignete Mehrwegeventile, Absperrorgane oder dergleichen
(nicht dargestellt) zugeführt wird, die über eine zentrale Steuer- bzw. Regeleinheit
(gleichfalls nicht dargestellt) betätigt werden. Auch die jeweilige
Kühlmittelquelle, Pumpen usw. sind aus Gründen der einfacheren Übersicht
nicht dargestellt.The spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 of each level are connected to one another as a ring manifold
trained
Wie man aus Fig. 1 erkennt, sind die Sprüharme 8.1, 8.2 und 8.3 jeweils über
Schwenkachsen mit den in der aus Fig. 1 ersichtlichen Draufsicht etwa trapezförmigen
Schwenkhebeln 7 verbunden. Dabei ist eine derartige Anordnung
getroffen worden, daß die Sprüharme 8.1 und 8.3 mit ihren Mündungsöffnungen
oder Sprühdüsen über das gesamte Durchmesserspektrum, über das sie
sprühen sollen, eine definierte Spur auf dem jeweils zu behandelnden rotationssymmetrischen
Körper 21, zum Beispiel auf einem Rad oder Radreifen,
einnehmen. Das bedeutet also, daß der betreffende rotationssymmetrische
Körper 21 bei der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig von oben und von
unten über die in einer Ebene, zum Beispiel in der oberen Ebene liegenden
Sprühöffnungen oder Sprühdüsen der Sprüharme 8.1 jeweils in gesamter
Breite des zu behandelnden Oberflächenbereiches mit Kühlmedium besprüht
wird. As can be seen from Fig. 1, the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 are each over
Pivot axes with the trapezoidal shape seen in the plan view from FIG. 1
Swivel levers 7 connected. There is such an arrangement
been taken that the spray arms 8.1 and 8.3 with their mouth openings
or spray nozzles over the entire diameter range over which they
should spray a defined track on the rotationally symmetrical to be treated in each
Bei 9 ist ein Schwenkantrieb in Form einer abwechselnd beidseitig durch
Druckmitteldruck, zum Beispiel hydraulisch oder pneumatisch, zu beaufschlagender
Kolben-Zylinder-Einheit angedeutet, dessen Zylinder an einem Maschinenständer
1 fest angeordnet ist, während seine Kolbenstange über eine vertikale
Schwenkachse mit einem Schwenkarm 11 für eine obere Blatt- oder
Nabenkühlvorrichtung verbunden ist. Bei 10 ist ein Schwenklager für den
Schwenkarm 11 der oberen Blatt- oder Nabenkühlvorrichtung 13 angedeutet.
Dieser Schwenkarm 11 für die obere Blatt- oder Nabenkühlvorrichtung des
rotationssymmetrischen Körpers 21 weist ebenfalls einen Zulauf 26 für das
Kühlmedium, zum Beispiel Luft oder Wasser, auf, der als Rohr ausgebildet ist
und einen waagerechten und einen vertikalen Längenabschnitt aufweist. Die
Nabenkühlvorrichtung 13 dient zur Kühlung der Nabe eines bei der
dargestellten Ausführungsform als Eisenbahnwagenrad 21 ausgebildeten
rotationssymmetrischen Körpers, während bei 14 eine obere
Blattkühlungsvorrichtung und bei 15 eine untere Blattkühlungsvorrichtung
angeordnet ist, die jeweils zahlreiche parallel zueinander verlaufende Rohre mit
an ihren Enden offenen Mündungsöffnungen oder eingesetzten Sprühdüsen
aufweist. Die obere Blattkühlungsvorrichtung 14 ist an eine Zulaufleitung 34 für
das Kühlmedium und die untere Blattkühlungsvorrichtung 15 an eine
Zulaufleitung 24 angeschlossen. Den beiden Leitungen 24 und 34 wird das
Kühlmittel ebenfalls gesteuert oder geregelt über nicht dargestellte
Absperrorgane sowie Steuer- bzw. Regelorgane zugeführt, die von dem
gleichen zentralen Leitstand gesteuert bzw. geregelt werden können, wie die
übrigen Vorrichtungsteile und Antriebe auch. At 9, a swivel drive in the form of an alternating on both sides
Pressure medium pressure, for example hydraulic or pneumatic, to be applied
Piston-cylinder unit indicated, its cylinder on a
Die Zulaufleitung 34 der oberen Blattkühlungsvorrichtung 14 ist an einen
kastenförmigen Zulauf 35 angeschlossen, an den mehrere Gruppen von Düsen
bzw. Leitungen, ähnlich der aus Fig. 2 ersichtlichen oberen Blattkühlungsvorrichtung
14, angeschlossen sein können. Die Rohre der oberen Blattkühlungsvorrichtung
14 können tangential ausmünden (Fig. 1), was im Bedarfsfalle auch
für die oberen und unteren Sprüharme 8.1, 8.3 und gegebenenfalls auch für die
Sprüharme 8.2 der seitlichen Laufkranzkühlung gelten kann. Dadurch ergibt
sich eine rotierende Kühlmittelströmung, die einer gewissen Fliehkraftwirkung
ausgesetzt ist, wodurch das Kühlmittel nach seinem Auftreffen auf den abzukühlenden
rotationssymmetrischen Körper 21 nach außen weggeschleudert
wird.The feed line 34 of the upper
Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Schwenkarm 11 für die obere Blatt- und
Nabenkühlung in Richtung A bzw. B in einer horizontalen Ebene schwenkbeweglich
und in Richtung C bzw. V (Fig. 2) über einen Hubzylinder 19 auch vertikalbeweglich
angeordnet ist. Bei diesem Hubzylinder 19 handelt es sich ebenfalls
um eine Kolben-Zylinder-Einheit, die abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck,
zum Beispiel hydraulisch oder pneumatisch, zu beaufschlagen ist
und deren Kolbenstange über eine horizontal verlaufende Achse mit dem
Schwenklager für die Blatt- und Nabenkühlung gekuppelt ist. Der eingetragene
Doppelpfeil in Fig. 2 veranschaulicht die Verstellbewegung des Hubzylinders
19. From Fig. 1 it can be seen that the
In jedem der Maschinenständer 1 ist eine Rollenführung 22 für die Antriebsrollen
4 vorgesehen, die eine leichte horizontale Verstellung in Richtung X beziehungsweise
Y der Welle für die jeweilige Antriebsrolle 4 über den axialen
Stellantrieb 5 ermöglichen.In each of the machine stands 1 there is a
Mit 23 ist eine Rollenführung für den Hubzylinder 19 des Schwenkarms 11 der
oberen Blatt- und Nabenkühlung bezeichnet.At 23 is a roller guide for the lifting
Bei 30 ist eine Druckwasserentzunderungsvorrichtung vorgesehen, die
mindestens eine, vorzugsweise zahlreiche Entzunderungshochdruckdrüsen
aufweist, über die Wasser unter Druck zwecks Entzunderung des rotationssymmetrischen
Körpers 21 zuführbar ist. Ähnliche Düsen können an der Seite
des Körpers 21 und unten vorgesehen sein (nicht dargestellt) oder an anderen
Stellen, zum Beispiel an der Nabe und an den Blattober- und -unterseiten, um
den rotationssymmetrischen Körper 21 an allen erforderlichen Stellen durch
Druckwasser entzundern zu können. Der Druckwasserentzunderungsvorrichtung
30 wird über einen als Leitung 31 ausgebildeten Wasserzulauf Wasser
unter Druck zugeführt, der über eine gegebenenfalls regelbare Pumpe bereitgestellt
wird (nicht dargestellt). Geeignete Absperrorgane sind nicht dargestellt,
auch nicht die Regel- und Steuereinrichtung für mindestens eine Pumpe für das
Druckwasser. At 30, a pressure water descaling device is provided
at least one, preferably numerous descaling high pressure glands
has over the water under pressure for descaling the rotationally
Bei 32 ist eine als Temperaturkamera ausgebildete Temperaturüberwachungsvorrichtung angedeutet, die in geeigneter Weise mit dem zentralen Steuerungs- und Regelungsstand verbunden ist und die in der nachfolgend noch zu beschreibenden Art und Weise in den Steuerungs- bzw. Regelungskreis einbezogen ist.At 32 is a temperature monitoring device designed as a temperature camera indicated that in a suitable manner with the central control and the state of regulation is connected and that to be described below Way included in the control system is.
Bei 20 ist eine Hubvorrichtung dargestellt, die ebenfalls aus einer kräftigen, abwechselnd
beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere mit Hydraulikflüssigkeit
zu beaufschlagenden Kolben-Zylinder-Einheit besteht, der durch eine nicht
dargestellte Druckmittelquelle das Druckmittel zugeführt wird. Durch die Hubvorrichtung
20 wird der rotationssymmetrische Körper 21, zum Beispiel ein
Eisenbahnrad, angehoben, um es z. B. aus der Vorrichtung zu entfernen. Des
weiteren kann beim Einlegen des rotationssymmetrischen Körpers 21 die Kolbenstange
so ausgefahren werden, daß ein Widerlager 36 in die Öffnung der
Nabe 37 eingreift. Durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung wird dann
die Hubvorrichtung in vertikaler Richtung abgesenkt, bis der Laufkranz auf den
drei Antriebsrollen 4 aufliegt.At 20, a lifting device is shown, which also consists of a strong, alternating
with pressure medium on both sides, especially with hydraulic fluid
to be acted upon piston-cylinder unit, which is not by a
pressure medium source shown the pressure medium is supplied. By the
Unterhalb der Vorrichtung kann ein nicht dargestellter Auffangtrichter für Zunder und Kühlmedium angeordnet sein. Ein geeigneter Förderer zum Wegfördern des Kühlmediums und/oder des Zunders ist ebenfalls nicht dargestellt. Auch eine Trennvorrichtung, durch die der Zunder von dem Kühlmedium getrennt wird, wurde aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Below the device, a not shown hopper for tinder and cooling medium can be arranged. A suitable conveyor to carry away the cooling medium and / or the scale is also not shown. Also a separating device through which the scale is separated from the cooling medium is not shown for reasons of simplification.
Statt kreisrunder rotationssymmetrischer Körper 21 wie Räder und Ringe, können
auch Zahnräder oder Sprockets in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
behandelt werden.Instead of circular, rotationally
Mit 25 ist der Kühlmittelzulauf für die obere Blattkühlungsvorrichtung bezeichnet.The coolant inlet for the upper sheet cooling device is designated by 25.
Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Vorrichtung ist folgende:The operation of the device shown in the drawing is as follows:
Der zu behandelnde warme, zum Beispiel vorzugsweise oberhalb des GOS-Punktes
erhitzte rotationssymmetrische Körper 21, beispielsweise ein Eisenbahnwagenrad,
wird mittels eines Manipulators in die Vorrichtung eingebracht.
Hierzu wird zuvor der Schwenkarm 11 für die obere Blatt- und Nabenkühlung
durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung des Hubzylinders 19 angehoben
und aus dem Arbeitsraum der Maschine seitlich in Richtung B durch den
Schwenkantrieb 9 weggeschwenkt. Der Hubzylinder 20 wird durch entsprechende
Druckmittelbeaufschlagung ausgefahren, derart, daß sich das Widerlager
36 in der oberen Position befindet und den rotationssymmetrischen Körper,
zum Beispiel ein Eisenbahnwagenrad 21, aufnehmen kann. Die
Sprüharme 8.1 und 8.2 sind nach außen auf einen größeren Radius geschwenkt
als sie später in Arbeitsposition geschwenkt werden. Die Sprüharme
8.3 und die Antriebsrollen 4 stehen in Arbeitsposition. Der automatische Manipulator
legt nunmehr das Werkstück 21 ein und gibt ein Signal an die speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS - nicht dargestellt) der Vorrichtung.The warm to be treated, for example preferably above the GOS point
heated rotationally
Alsdann fährt der Hubzylinder 20 durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung
in seine entgegengesetzte Richtung, also nach unten, und zwar vorzugsweise
bis zum Erreichen seiner Endposition. Wird diese Position erreicht, erhalten
die Drehantriebe 3 das Signal, die Antriebsrollen 4 mit der für den entsprechenden
Arbeitsvorgang notwendigen Drehzahl zu drehen.Then the lifting
Als nächster Verfahrensschritt wird der Laufkranz an Stirn-, Ober- und Unterseite
druckwasserentzundert, und zwar über die Druckwasserentzunderungsvorrichtung
30 und 31. Der Zunder und das Druckwasser fallen nach unten in
einen Sammeltrichter, von wo sie weggefördert werden.The next step in the process is the tread on the front, top and bottom
pressurized water descaling, namely via the pressurized
Nach dem Entzundern erfaßt die Temperaturüberwachungsvorrichtung in Form
der Temperaturkamera 32 zum Beispiel die Laufkranztemperatur des rotationssymmetrischen
Körpers 21 und gibt während der gesamten Behandlung die
gemessene Temperatur an die SPS zum Soll-Ist-Vergleich. In der SPS wird
aufgrund der gemessenen Temperatur zum Beispiel die Kühlmediummenge
und/oder aber die Kühldauer festgelegt. After descaling, the temperature monitoring device detects in shape
the temperature camera 32, for example, the tread temperature of the rotationally
Nach dem Entzundern schwenken die Sprüharme 8.1 und 8.2 in die Arbeitsposition
durch entsprechende Betätigung eines motorischen Antriebs des Stellhebels
6. Alsdann wird den Sprüharmen 8.1, 8.2 und 8.3 sowie der Nabenkühlvorrichtung
13 und der oberen und unteren Blattkühlungsvorrichtungen 14 und 15
ein geeignetes Kühlmedium, zum Beispiel Wasser und/oder Luft geregelt bzw.
gesteuert über die Zuführungsleitungen zugeführt und z. B. entsprechend einer
der in der SPS angesteuerten Programmnummer mit dem entsprechenden
Druck und der entsprechenden Menge auf den Körper 21 gegeben.After descaling, the spray arms 8.1 and 8.2 swivel into the working position
by appropriate actuation of a motor drive of the control lever
6. Then the spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 as well as the hub cooling device
13 and the upper and lower
Ist zum Beispiel die vorgegebene Zeit abgelaufen und/oder ist die erforderliche
Laufkranztemperatur erreicht, so wird die Zufuhr des Kühlmediums zu den
Sprüharmen 8.1, 8.2 und 8.3 sowie zur Nabenkühlung 13 und zur oberen und
unteren Blattkühlung 14 und 15 abgeschaltet und die Antriebsrollen 4 bleiben
stehen.For example, has the specified time expired and / or is the required time?
If the rim temperature is reached, the supply of the cooling medium to the
Spray arms 8.1, 8.2 and 8.3 as well as for the hub cooling 13 and for the upper and
Nach dem Ausschwenken des Schwenkarmes 11 und dem Zurückschwenken
der Sprüharme 8.1 und 8.2 kann der Hubzylinder 20 den rotationssymmetrischen
Körper 21, zum Beispiel ein Eisenbahnwagenrad, anheben und an den
(nicht dargestellt) in die Prozeßsteuerung bzw. Regelung einbezogenen Manipulator
zum Entnehmen übergeben. After swiveling the
Durch die besondere Geometrie der Schwenkhebel 7 für die Sprüharme 8.1,
8.2, 8.3 und der Schubstangen 12 ist gewährleistet, daß die Sprüharme 8.1 und
8.3 bzw. deren Düsen oder Ausströmöffnungen bei jedem zu behandelnden
Durchmesser des rotationssymmetrischen Körpers 21 immer die gesamte
Fläche, zum Beispiel die gesamte Stirnseitenfläche oder den Radkranz, benetzen
bzw. besprühen. Für jeden Funktionsbereich eines rotationssymmetrischen
Körpers 21, zum Beispiel eines Rades, ist es somit möglich, gezielt die
Abkühlung zu steuern, um durch Kühlzeiten, das Kühlmedium, Kühlmittelmengen
und/oder die Reihenfolge der Abkühlung eine funktionsbereichsbezogene,
definierte und reproduzierbare Einstellung der mechanischen Eigenschaften,
zum Beispiel der Festigkeit, der Zähigkeit und insbesondere der Eigenspannungen
im gesamten Rad bzw. im Radreifenvolumen unter Einbeziehung aller
Funktionsbereiche des Bauteils, also Nabe, Blatt und Radkranz, zu erzielen.
Dabei erfolgt eine ständige Online-Messung gepaart mit einer Steuerung
und/oder Regelung der Kühlmittelströme und/oder Kühlzeiten sowie der Reihenfolge
der Kühlmittelströme an den entsprechenden zu behandelnden
Oberflächenbereichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit in
ein und derselben Vorrichtung sowohl das Entzundern wie auch eine gezielte
Gefügebehandlung und Gefügeeinstellung vorbestimmter Bereiche des rotationssymmetrischen
Körpers 21. Due to the special geometry of the
Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The in the summary, in the claims and in the description described features and can be seen from the drawing both individually and in any combination for the realization of the Invention to be essential.
- 11
- Maschinenständermachine stand
- 22
- Rahmen für AntriebseinheitFrame for drive unit
- 33
-
Drehantrieb für Antriebsrolle 4, stufenlos regelbar; AntriebseinheitRotary drive for
drive roller 4, infinitely variable; drive unit - 44
- Antriebsrollecapstan
- 55
-
axialer Stellantrieb für Antriebsrolle 4axial actuator for
drive roller 4 - 66
- Stellhebel für Sprüharme 8.1, 8.3Adjustment lever for spray arms 8.1, 8.3
- 77
- Schwenkhebel für SprüharmeSwing arm for spray arms
- 8.18.1
- Sprüharme für obere Laufkranzkühlung; obere EbeneSpray arms for upper rim cooling; upper level
- 8.28.2
- Sprüharm für seitliche Laufkranzkühlung; mittlere EbeneSpray arm for lateral rim cooling; middle level
- 8.38.3
- Sprüharm für untere Laufkranzkühlung; untere EbeneSpray arm for lower rim cooling; lower level
- 99
- Schwenkantrieb für obere Blatt- und Nabenkühlung, Kolben-Zylinder-EinheitSwivel drive for upper blade and hub cooling, piston-cylinder unit
- 1010
- Schwenklager für obere Blatt- und NabenkühlungSwivel bearing for upper blade and hub cooling
- 1111
- Schwenkarm für obere Blatt- und NabenkühlungSwivel arm for upper blade and hub cooling
- 1212
- Schubstangen zum Schwenken der SprüharmePush rods for swiveling the spray arms
- 1313
- NabenkühlvorrichtungHub Cooler
- 1414
- obere Blattkühlungsvorrichtungupper sheet cooling device
- 1515
- untere Blattkühlungsvorrichtunglower blade cooling device
- 1616
- Sprühring für untere Laufkranzkühlung, SammelringleitungSpray ring for lower ring cooling, collecting ring line
- 1717
- Sprühring für seitliche Laufkranzkühlung, Sammelringleitung Spray ring for lateral rim cooling, collecting ring line
- 1818
- Sprühring für untere Laufkranzkühlung, SammelringleitungSpray ring for lower ring cooling, collecting ring line
- 1919
- Hubzylinder für obere Blatt- und NabenkühlungsvorrichtungLifting cylinder for upper blade and hub cooling device
- 2020
-
Hubzylinder zum Heben und Senken des rotationssymmetrischen Körpers
21, HubvorrichtungLift cylinder for lifting and lowering the rotationally
symmetrical body 21, lifting device - 2121
- rotationssymmetrischer Körper, Eisenbahnwagenrad, Werkstück oder dergleichenrotationally symmetrical body, railway wagon wheel, workpiece or like
- 2222
- Rollenführung für die Zustellung der AntriebsrollenRoller guide for the delivery of the drive rollers
- 2323
- Rollenführung für Hubeinrichtung der oberen Blatt- und NabenkühlungRoller guide for lifting device for the upper blade and hub cooling
- 2424
- Kühlmittelzulauf für untere BlattkühlungsvorrichtungCoolant inlet for lower leaf cooling device
- 2525
- Kühlmittelzulauf für obere BlattkühlungsvorrichtungCoolant inlet for upper sheet cooling device
- 2626
- Kühlmittelzulauf für NabenkühlungCoolant supply for hub cooling
- 2727
- Kühlmittelzulauf für untere Laufkranzkühlung, ZulaufleitungCoolant inlet for lower rim cooling, inlet line
- 2828
- Kühlmittelzulauf für seitliche Laufkranzkühlung, ZulaufleitungCoolant inlet for lateral rim cooling, inlet pipe
- 2929
- Kühlmittelzulauf für obere Laufkranzkühlung, ZulaufleitungCoolant inlet for upper rim cooling, inlet line
- 3030
- DruckwasserentzunderungsvorrichtungDruckwasserentzunderungsvorrichtung
- 3131
- Wasserzulauf für DruckwasserentzunderungWater inlet for descaling under pressure
- 3232
- Temperaturkamera, TemperaturüberwachungsvorrichtungTemperature camera, temperature monitoring device
- 3333
- Drehachse, gedachte; RotationssymmetrieachseAxis of rotation, imaginary; Rotational symmetry axis
- 3434
- Zulaufleitungsupply line
- 3535
- Zulauf für obere BlattkühlungsvorrichtungInlet for upper sheet cooling device
- 3636
- Widerlagerabutment
- 3737
- Nabe, Radnabe Hub, wheel hub
- AA
-
Schwenkrichtung des Schwenkarmes 11Swivel direction of the
swivel arm 11 - BB
-
Schwenkrichtung des Schwenkarmes 11Swivel direction of the
swivel arm 11 - CC
- Vertikale HubrichtungVertical stroke direction
- VV
- " """
- XX
-
Verstellrichtung der Welle für Antriebsrolle 4Adjustment direction of the shaft for
drive roller 4 - YY
- " " " " " """ "" ""
Claims (48)
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES00127596T ES2239998T3 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | PROCEDURE TO REFRIGERATE AND TREAT BODIES WARMED WITH ROTATION SYMMETRY, FROM METAL MATERIALS AS STEEL OR STEEL ALLOYS AND DEVICE TO EXECUTE THE PROCEDURE. |
DE50010412T DE50010412D1 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Apparatus for cooling and treating heated rotationally symmetrical bodies of metal |
AT00127596T ATE296361T1 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | DEVICE FOR COOLING AND TREATING HEATED ROTATIONally SYMMETRIC METAL BODY |
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