FI75103B - Maolstaong och dess framstaellningsfoerfarande. - Google Patents

Description

1 75103

Jauhintanko ja sen valmistusmenetelmä

Keksintö koskee lämpökäsiteltyä tankoa, esim. jauhin- tai hiomatankoa, jota käytetään pyörivässä jauhinmyl-5 lyssä ja joka käsittää monoliittisen, pitkänomaisen, lieriömäisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä tai seostettua terästä olevan osan. Lisäksi keksintö koskee menetelmää pitkänomaisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä tai seostettua terästä olevan, poikkileikkauspinta-alaltaan yh-10 denmukaisen esineen selektiiviseksi karkaisemiseksi.

Aikaisemmin on kehitetty lieriötankoja, joissa on pehmeät sydämet vain lieriön kummassakin päässä tai alaosassa. Kaikissa tällaisissa jo tunnetuissa rakenteissa sydän on valmistettu erityyppisestä metallista kuin tangon kovem-15 pi ulkovaippa. Esim. US-patentissa 1 016 272/Johnson esitellään tanko, jossa on pehmeä meltorauta- tai -terässydän ja sen ympärillä varsinainen runko-osa, joka on kovavalua tai -terästä ja valettu sydämen ympärille.

US-patentissa 1 398 970/Leddell esitellään tanko, jo-20 ka koostuu useista tapeista "jotka voivat olla huokeaa terästä" (lainaus po. patentista käännettynä) ja ulkoputkesta, joka on "korkealuokkaista terästä". Tapit pysyvät paikoillaan putkessa kitkan avulla puristamalla putki tappien päälle tai joko puristamalla tai vasaroimalla po. yksikkö vas-25 takkaisilta puoliltaan pyöreästä rakenteesta poikkeavaan muotoon.

US-patentissa 1 661 567/Floyd selostetaan tankomais-ta rakennetta, jossa on useita kulutusta kestäviä teräsholk-keja samassa linjassa sen läpi suuntautuvien useiden aksiaa-30 listen aukkojen kanssa sekä terässydän, jossa on toisiinsa liittyvät pinnat, hoikkien läpi työnnettynä. Sydämen päät on varustettu kierteillä, joihin voidaan kiinnittää mutterit hoikkien pitämiseksi kokoonpanoasennossa.

US-patentissa 2 879 192/Gogan esitellään menetelmä 35 ja laite kuumennetun työkappaleen karkaisemiseksi siten, että se upotetaan kokonaan karkaisunesteeseen ja osa työkappa- 2 75103 leesta suojataan tällöin niin, ettei se pääse koskettamaan nesteeseen. Suojatun osan ympärille muodostuu tällöin tyhjä tila, johon suunnataan jäähdytysilmavirta. Menetelmän ilmoitetaan sopivan nimenomaan pulttilaipan käsittävän ak-5 selin lämpökäsittelyyn, koska on toivottavaa, että laippa karkaistaan aivan sen ja varsiosan yhtymäkohdasta vähemmän sen haurauden välttämiseksi.

US-patentissa 3 140 964/Middlemiss esitellään taas metalliputken karkaisumenetelmä. Putken toiseen päähän on 10 hitsattu reiän käsittävä kansilevy ja kuumennettu putki menee avonainen pää edellä karkaisuvyöhykkeen läpi. Kansile-vyssä oleva tuuletusreikä päästää liekit ja kuumat kaasut putken sisälle sitä kuumennettaessa ja mahdollistaa kuuman ilman ja kaasujen poistumisen karkaisun aikana sekä päästää 15 tietyn määrän karkaisuvettä putkeen, jolloin saadaan sellainen jäähdytystoirainto, jota tietty metallurginen rakenne edellyttää.

US-patentti 3 189 490/Scott koskee taas menetelmää ja laitetta, jolla vähennetään putken takapään murtumisvaa-20 raa, joka johtuu karkaisusuihkusta, joka työntyy putkeen, ennen kuin putken takapää on ehditty karkaista riittävästi. Tällöin käytetään laitetta, joka liittyy jokaisen putkiosan takapäähän ja siirtää sumutuskarkaisusuuttimia putken liikesuunnassa, kun putken takapää tulee etukäteen määrättyyn 25 asentoon, ennen kuin se siirtyy nestesumutusvyöhykkeeseen.

Lopuksi po. rakenteeseen kuuluu laite, joka palauttaa sumu-tussuuttimet niiden alkuperäiseen asentoon em. etukäteen valitun liikkeen jälkeen, niin että putken takapään lähestyessä sumutusvyöhykettä suuttimet sumuttavat nestettä put-30 ken sisäpuolelle vasta putken takapään tultua karkaistuksi. Koska sumutussuuttimet ovat tietyssä kulmassa pitkin kulkusuunnassa, karkaisuneste ei pääse putken etupäähän.

US-patentissa 3 671 028/Hemsath esitellään sen sijaan sellainen karkaisumenetelmä, jossa ao. yksikön etuosaan 35 on järjestetty sulku, joka estää nesteen roiskumisen kuumennetun putken osan avonaiseen etupäähän. Sulku voi olla joko 3 75103 kaasusuihku tai kuumuutta kestävästä materiaalista valmistettu suojus.

On ilmeistä, ettei em. aikaisemmilla rakenteilla pyritä eikä pystytä lämpökäsittelemään hiomatankoja, niin et-5 tä niiden pintakovuus saadaan hyväksi. Niillä ei myöskään pystytä estämään tankojen päiden pirstoutumista eikä vähentämään tankomyllyjen sisävuorauksen murtumismahdollisuutta.

Tämänkertaisen keksinnön tarkoituksena on tästä syystä kehittää sellainen parannettu jauhintanko ja sen valmis-10 tusmenetelmä, jolla em. probleemat pystytään ratkaisemaan.

Keksinnön mukaisella tangolla, joka käsittää monoliittisen, pitkänomaisen, lieriömäisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä tai seostettua terästä olevan osan, tämä saavutetaan siten, että mainitun osan päätyosilla on 15 kovuus, joka on ominaista oleellisesti perliittiselle mikrorakenteelle ja joka on alueella 35-50 Rockwell C-asteikon mukaan, ja että osan muu, päätyosien väliin jäävä osuus käsittää renkaan muotoisen ulkoalueen ja ydinalueen, jolloin ainakin ulkoalueella on oleellisesti täysin martensiittinen 20 mikrorakenne, jonka pintakovuus on suurempi kuin 50 Rockwell C-asteikon mukaan.

Eräässä suositettavassa rakenteessa, jossa tanko käsittää monoliittisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä olevan osan, joka sisältää 0,6-1 % hiiltä, 0,7-1 % man-25 gaania, 0,1-0,4 % piitä, 0,15-0,35 % molybdeeniä, 0,2-0,4 % kromia ja loput pääasiassa rautaa, jolloin kaikki prosentit ovat painoprosentteja, on ulkoalueen pintakovuus 51-65 Rockwell C-asteikon mukaan.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ovat puolestaan 30 tunnusomaisia vaiheet, joissa esine kuumennetaan haluttuun lämptöilaan, esinettä kuljetetaan jatkuvasti lineaarisessa kulkuradassa ainakin yhden nestekarkaisuvyöhykkeen läpi, todetaan esineen etupään asema ennen sen menoa nestekarkaisu-vyöhykkeeseen, aloitetaan nestekarkaisuaineen sumutus karkai-35 suvyöhykkeessä, kun esineen etupää on tullut esiin siitä ja kun esine on kulkenut ennalta määrätyn lineaarisen pituuden 4 75103 verran, joka riippuu etupään aseman toteamisvaiheesta, ja lopetetaan nesteen sumutus karkaisuvyöhykkeestä ennen esineen (10) peräpään saapumista siihen.

Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritusmuo-5 toja kuvataan tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 on katkaistu pitkittäiskaavio keksinnön erään suositettavan rakenteen mukaisen hiomatangon keskiosasta, kuvio 2 on samoin katkaistu pitkittäiskaavio keksin-10 nön toisen rakenteen mukaisen hiomatangon keskiosasta, kuvio 3 on myös katkaistu pitkittäiskaavio aikaisemman rakenteen mukaisen hiomatangon keskiosasta, kuvio 4 on lohkokaavio ja esittää keksinnön mukaista menetelmää, 15 kuvio 5 on päätykuva keksinnön mukaisessa menetelmäs sä käytetystä karkaisurenkaasta ja kuviot 6A ja 6B ovat kulkukaavioita, jotka havainnollistavat keksinnön mukaista hiomatankojen valmistusmenetelmää.

20 Kuviossa 1 näkyvä, keksinnön mukainen suositettava jauhin- tai hiomatankorakenne on merkitty viitenumerolla 10. Nyt on huomattava, eitä hiomatangot ovat pitkänomaisia lieriöitä, ja että ne voidaan valmistaa korkealuokkaisesta hiili- tai seosteräksestä. Tankojen halkaisijat ovat yleensä 25 n. 75 - 112,5 mm ja pituudet n. 3 - 6,4 m.

Kuviossa 1 nähdään keksinnön mukaisella menetelmällä lämpökäsitelty hiomatanko 10, jonka päät 12 ovat suunnilleen perliittisiä, niin että niiden kovuus vastaa likipitäen tiettyä perliittistä mikrorakennetta. Kun tanko on korkealuok-30 kaista hiiliterästä, sen päiden 12 kovuus on n. 35-50 Rockwell C-asteikon mukaan.

Putken pituussuunnassa päiden 12 välissä on renkaan muotoinen ulompi alue 1. vaippa 14 (kuvio 1). Se on käytännöllisesti katsoen kokonaan martensiittimikrorakennetta, 35 jonka pintakovuus on yli 50 em. asteikon mukaan ja mieluimmin n. 55 - n. 60. Renkaan muotoinen ulompi alue 14 käsittää 5 75103 n. 40 - 0 % tangon päiden välisen alueen poikkileikkaus-alueesta .

Tangon muu osa sen päiden välissä muodostaa taas sy-dänalueen 16, jonka kovuus vastaa perliittista mikroraken-5 netta. Kun tanko valmistetaan korkealuokkaisesta hiiliteräksestä, sydänalueen kovuus on n. 30-45 em. asteikon mukaan, joten sydänalue 16 voi olla hieman pehmeämpi kuin päät 12 siitä johtuen, että karkaisuvettä menee vähemmän tangon pintaa pitkin sen päihin. Tällöin syntyy ns. huuhteluvaiku-10 tus, joka jäähdyttää päät 12 nopeammin kuin sydänalueen 16.

Kuvion 1 rakenteessa päät 12 käsittävät lieriötangon koko pohjapinnat sekä näiden vieressä olevat alueet. Nämä sulautuvat asteittain renkaan muotoiseen ulompaan vaippaan 14, joka on lähinnä martensiittimikrorakennetta ja jonka sy-15 vyys on tangon päiden välisessä osassa kauttaaltaan yhtä suuri.

Kuvion 2 rakenteessa, joka muodostuu siten, että karkaisuvettä suunnataan lähelle tangon kumpaakin päätä, mar-tensiittinen, renkaan muotoinen ulompi vyöhyke 14 suuntautuu 20 tasaisesti tangon kumpaankin päähän, päiden 12 (perliittinen kovuus) pinta-alan vastatessa taas suunnilleen sydänalueen 16 pinta-alaa. Rakenteen 2 kovuusarvot ovat (valmistukseen käytetty korkealuokkaista hiiliterästä) suunnilleen samat kuin edellä kuvatun rakenteen (kuvio 1) arvot.

25 Kuviossa 3 nähdään vertailun vuoksi hiomatanko, joka on valmistettu aikaisempaa menetelmää soveltaen. Kuvio 3 on tällöin katkaistu pitkittäiskaavio tangon keskiosasta kuvioita 1 ja 2 vastaavalla tavalla. Kuviossa 3 esitetty aikaisempi tankorakenne 10' voidaan valmistaa esim. lämpökäsitte-30 lymenetelmällä, jota selostetaan US-patentissa 3 170641/ 23.2.1965/A.L. Bard ym. A^-pisteen yläpuolelle kuumennettu tanko ohjataan myös renkaan muotoisen suutinsarjan läpi. Suuttimen läpi kulkee tällöin ao. karkaisuaine, joka suuntautuu tasaisesti tangon koko pintaan tangon pyöriessä ak-35 selinsa ympäri, kun se menee suutinsarjan läpi. Po. patentissa esitellään myös laitteet, joilla karkaistut hiomatangot 6 75103 saadaan pysymään suorina. Tällaisia laitteita käytetään mieluimmin myös nyt selostettavan keksinnön mukaisessa prosessissa, vaikka ne eivät luonnollisesti kuulukaan tähän keksintöön. Kun aikaisempaa rakennetta oleva tanko karkaistaan 5 tasaisesti koko pituudeltaan, sen kaikissa pinnoissa on suunnilleen täydellinen martensiittimikrorakenne, myös päissä 12' ja väliosissa 14'. Perliittistä mikrorakennetta oleva sydän 16' on yksinomaan päissä 12' ja martensiittialueen syvyys päissä 12' on suunnilleen sama tai suurempi kuin päiden 10 välisen martensiittivaipan 14' syvyys.

Esimerkkinä keksinnön mukaisesta sovellutuksesta valettiin ja valmistettiin kuumaprosessina tavalliseen tapaan monoliittinen lieriön muotoinen hiomatanko, jonka halkaisija oli 87,5 mm. Tankomateriaalina oli korkealuokkainen hiili-15 terässulate, joka sisälsi n. 0,7 % hiiltä, n. 0,8 % mangaania, n. 0,2 % piitä, n. 0,15 % molybdeeniä, n. 0,2 % kromia ja loput lähinnä rautaa (prosentit painoprosentteja). Tanko kuumennettiin uunissa ylittävään lämpötilaan 760-960°C lämmössä, mieluimmin n. 860uC:ssa. Kun tanko karkaistiin kek-20 sinnön mukaisella menetelmällä, jota selostetaan vielä lähemmin, renkaan muotoisen ulomman martensiittialueen 1. vaipan 14 pintakovuus oli (kuvio 1) 58 Rockwell C-asteikon mukaan päiden 12 kovuuden ollessa taas saman asteikon mukaan 40 ja sydänalueen 16 kovuuden vastaavasti 35. Martensiittimikrora-25 kenteen syvyys tangon väliosissa oli n. 17 mm, joten martensiittialueen pinta-ala tangon päiden välisellä alueella oli n. 49 % sen koko poikkileikkauspinta-alasta.

Halkaisijaltaan suurempia tankoja varten on molybdeeni- ja kromipitoisuuksia paremmin karkaisun saamiseksi nos-30 tettava tavallisesti enintään n. 0,35 ja n. 0,4 %:iin. Korkealuokkaisten hiiliterästankojen karkea koostumus olisi tällöin n. 0,6 - 1 % hiiltä, n. 0,7 - 1 % mangaania, n. 0,1 -0,4 % piitä, n. 0,15 - n. 0,35 % molybdeenia, n. 0,2 - n. 0,4 % kromia ja loput lähinnä rautaa.

35 Em. koostumusrajät huomioon ottaen karkaistun marten- siittimikrorakenteen pinnan minimikovuus olisi n. 50 Rockwell 75103 C-asteikon mukaan, mieluimmin kuitenkin 55-60. Korkealuokkaisen hiiliteräksen perliittisen mikrorakenteen maksimi-kovuus on taas n. 45-50 saman asteikon mukaan.

Kun tanko tulee ulos viimeisestä karkaisuvyöhykkees-5 tä, sen pintalämpötila alittaa yleensä M_-lämpötilan ja on

_ O

jopa n. 100 C. Sydämen lämpötila ylittää taas Mg-lämpötilan ja on esim. n. 370°C. Muutaman minuutin kuluttua karkaisusta tämä hystereesilämpötila (temperature differential) tasoittuu tangossa tapahtuvan lämmönsiirron johdosta. Keksin-10 nön mukaisen menetelmän eräänä piirteenä on, että käytetään joko pintalämpötilaa heti viimeisen karkaisuvyöhykkeen jälkeen tai tasoituslämpötilaa, kun halutaan säätää tangon lii-kenopeus karkaisuvyöhykkeiden läpi, jotta voidaan varmistaa se, että pintalämpötila on tuntuvasti M^-pisteen alapuolel-15 la, tangon tullessa ulos viimeisestä karkaisuvyöhykkeestä.

Käyttämällä hyväksi tasauslämpötilaa, taulukossa I esitetään tyypilliset toimintaolosuhteet. Nyt on huomattava, että mar-tensiitin osalle tuleva poikkileikkausalue on halutuissa rajoissa, ts. 40-80 % tangon jokaista kolmea eri halkaisijaa 20 varten, jolloin on ilmoitettu tankojen ao. liikenopeus karkaisuvyöhykkeiden läpi.

Taulukko I % martensiitti

Tangon hai- Poikkileik- Tasausläm- Nopeus 25 kaisija (mm) kauspinta-ala pötila (°C) (m/min) 75 53 246-260 87,5 50 260-274 2,40 112,5 53 260-274 2,34

Vaikkakin em. yksityiskohtainen selostus koskee ni-30 menomaan hiiliteräshiomatankoja, joiden halkaisija on n. 75-n. 112,5 mm, keksintö ei ole kuitenkaan rajoitettu tähän, vaan se käsittää myös sellaiset koostumukseltaan ja halkaisijaltaan erilaiset tangot, jotka voidaan lämpökäsitellä siten, että niiden kovuus on suunnilleen tasainen niiden koko 35 vahvuudella niiden yleensä pehmeämpien päiden välissä. Näin ollen n. 25 mm:n halkaisijaan saakka tangon päiden välinen 8 75103 osa voitaisiin karkaista sellaisella nopeudella, joka riittää muuttamaan sekä renkaan muotoisen ulomman alueen että sydänalueen suunnilleen täysin martensiittimikrorakenteek-si, kun taas päiden kovuus vastaa suunnilleen perliittistä 5 mikrorakennetta. Samalla tavalla sellaisissa koostumuksissa, jotka eivät muutu martensiitiksi, voitaisiin halutuilla alueilla kanki-, putki- tai tankovalmisteissa saada aikaan vai-hevaihteluita, jotka johtuvat jäähdytysnopeuksista, jotka on valittu haluttua mikrorakennetta varten.

10 Seuraavassa selostetaan lähemmin keksinnön mukaista menetelmää. Kuviossa 4 esitetään tällöin laite, jota suositellaan säädettävän karkaisun suorittamiseen. Kun pitkänomaiset metallikappaleet, jotka voivat olla kankia, tankoja, putkia yms., on kuumennettu haluttuun lämpötilaan po. tarkoituk-15 seen sopivassa uunissa tai vastaavassa yksikössä 30, ne menevät pituussuunnassa yhden tai usemman peräkkäisen ja aksiaalisesta samassa linjassa olevan nestekarkaisuvyöhykkeen läpi. Jokaisessa tällaisessa vyöhykkeessä on karkaisusumutus-yksikkö 31.

20 Kuvio 5 havainnollistaa päätykuvana tyypillistä kar- kaisusumutuspäätä 31. Siinä on lieriökotelo 32, joka tukee useita kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä sijaitsevia ja säteittäisesti sisäänpäin suuntautuvia puhal-lussumutussuuttimia, joista kuviossa 5 nähdään yksi kohdas-25 sa 33. Suuttimet 33 on suunnattu siten, että ne muodostavat sumutuskuvion, joka on mieluimmin suunnilleen kohtisuorassa sumutuspään 31 pitkittäisakseliin 34 nähden. Kuten kuviosta 5 näkyy, suuttimien sumutuskuvio on sellainen, että se peittää kokonaan pituussuunnassa akselilla 34 liikkuvan pitkän-30 omaisen metallikappaleen (tangon) 10 ulkopinnan.

Suuttimiin 33 voidaan syöttää vettä tai jotain muuta jäähdytysnestettä onttoa putkea 35 pitkin, joka on yhteydessä kaikkiin suuntiin. Tulojohtoon tapahtuva virtaus voidaan ohjata joko kiinni- tai irtikytkentä- tai ns. suhteel-35 lisella menetelmällä sähköisen venttiilin tai vastaavan (36) avulla. Jäähdytysneste voidaan syöttää jokaiseen venttiiliin 9 75103 36 pääsyöttöjohdolla 37. Nyt on kuitenkin huomattava, että tällöin voidaan järjestää niin monta karkaisurengasta 31 kuin pitkänomaisen tangon 10 halutun pintalämpötilan synnyttämiseen tarvitaan, esimerkiksi, kuten jo mainittiin, 5 pitämään pintalämpötila Mg-pisteen alapuolella. Kuvion 4 rakenteessa lähellä uunin 30 ulostuloaukkoa sijaitseva kar-kaisurengas 31 on nimeltään ensimmäinen karkaisurengas, seu-raava rengas 31 on toinen karkaisurengas, jne. Viimeinen, uunista kauimpana sijaitseva karkaisurengs 31 on järjestyk-10 sessä n. karkaisurengas. Pitkänomaiset tangot 10 on tuettu ja ne liikkuvat lähinnä vaakasuunnassa uunista 30 mieluimmin useiden nestekarkaisuvyöhykkeiden läpi lukuisien vaakasuunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä sijaitsevien vinojen telojen 38 kautta, jotka myös pyörittävät tankoja. Te-15 lojen käyttövoimana on tähän tarkoitukseen sopiva vaihtuva-nopeuksinen moottorikäyttölaite 39, joka siirtää tangot 10 karkaisuvyöhykkeiden läpi etukäteen määrätyllä nopeudella nuolen 40 suunnassa. Telojen 38 pyörimisnopeus ja siis tankojen 10 lineaarinen liikenopeus todetaan ao. asemointikoo-20 derilla 41, joka synnyttää johdossa 42 sähkösignaalin, esim. erilliset pulssit, suhteessa metallitankojen 10 liike-etäisyyteen .

Sijainnin ilmaisin 43, joka voi olla pyrometri tai muuntyyppinen lämpö- tai valoilmaisin, on sijoitettu lähel-25 le uunin 30 ulostuloaukkoa. Kuten myöhemmin yksityiskohtaisesti selostetaan, asennon ilmaisin 43 ilmaisee jokaisen pitkänomaisen metallitangon 10 etu- ja takareunan. Esimerkiksi siinä suositettavassa rakenteessa, jossa ilmaisimena 43 on pyrometri, ilmaisin ilmoittaa tangon 10 etureunaan liittyvän 30 kohoneen lämpötilan, joka voidaan muuttaa ns. positiivisuun-taiseksi pulssiksi. Ilmaisin voi myös ilmaista tangon takareunassa esiintyvän lämpöenergian laskun, joka voidaan muuttaa taas negatiivisuuntaiseksi pulssiksi, joten jokaisen tangon alku- ja loppupää voidaan rajata tarkasti ao. sähköi-35 sella lähtösignaalilla johdossa 44.

Rakenteessa voidaan käyttää myös toista ilmaisinta 45, 10 751 0 3 jona voi olla samoin pyrometri. Se sijoitetaan tällöin järjestykseltään n. karkaisurenkaan ulostuloon ja ohjaa esille tulevan tangon 10 lämpötilaa synnyttämällä ulostulojoh-dossa 46 tangon lämpötilaa vastaavan sähkösignaalin.

5 Kuvion 4 rakenteessa signaalit käsitellään prosesso rilla 47, joka voi olla numeerinen yleistietokone, nimenomaan mikroprosessoriin perustuva tietokone. Kuten myöhemmin yksityiskohtaisesti selostetaan, prosessori 47 ohjaa jokaisen metallitangon 10 asentoa ja joko käynnistää tai 10 kytkee irti ao. karkaisurenkaan em. jäähdytyskarakteristii-kan aikaansaamiseksi.

Laskinpari 48, joka voi liittyä kiinteästi prosessoriin 47, on tarkoitettu jokaiselle metallitangolle 10, joka liikkuu karkaisujärjestelmän läpi prosessorin 47 valvomana. 15 Kuvion esittämässä suositettavassa rakenteessa laskinparis-sa 48 on etulaskin 49, joka ohjaa tangon 10 etupään asennon sähkösignaaleille, jotka näkyvät asemointikooderin ulostulo-johdossa 42 sekä jälki- 1. takalaskin 50, joka ohjaa saman tangon 10 takareunaa em. johdossa 42 olevien sähkösignaalien 20 perusteella. Kummankin laskimen ao. lukema, joka vastaa tangon 10 asentoa sekä signaalit, jotka käyttävät laskimia, on järjestetty vastaavasti prosessorin 47 ulos- ja sisääntuloina .

Eräässä suositettavassa rakenteessa asemointikooderi 25 41 synnyttää telojen 38 jokaista pyörähdystä varten sähkö- impulssin, joka vastaa tangon 10 etukäteen määrättyä lineaarista liikepituutta. Laskinparit 48 laskevat sitten pulssien lukumäärän. Esimerkiksi neljä telojen 38 pyörähdystä voi vastata tangon liikkeen yhtä tuumaa.

30 Sähkösignaalit, jotka ilmestyvät asennonilmaisimen ulostulojohtoon 44 ja lämpötilan ilmaisimen ulostulojohtoon 46, syötetään myös syöttötietoina prosessoriin 47. Tämän lisäksi tankoja koskevat tiedot, jotka ilmoittavat ao. alku-olosuhteet, syötetään myös prosessoriin.

35 Prosessorista 47 tulevat lähtösignaalit ovat signaa- lijohdoissa 51-53 ja joko kytkevät kiinni tai irti kiinni- 75103 ja irtikytkentä- tai em. suhteellisena ohjaustoimintona ao. karkaisurengasventtiilin 36.

Käyttöä ohjaava lähtösignaali voidaan, vaikkakaan se ei ole välttämätöntä, ottaa prosessorista 47 muuttamaan moot-5 torikäytön 39 nopeus, niin että pystytään muuttamaan se nopeus, jolla tangot 10 liikkuvat karkaisurenkaiden läpi. Tangon liikenopeus säädetään myöhemmin yksityiskohtaisesti selostettavalla tavalla kompensoimaan karkaistun tangon liian alhaiset tai korkeat lämpötilat, jotka on saatu selville läm-10 pötilan ilmaisimella 45 järjestykseltään n. karkaisurenkaan ulostulossa. Liikenopeus voidaan säätää myös käsin.

Hiomatankoja karkaistaessa prosessori 47 käynnistää nestekarkaisusuuttimen ensimmäisessä karkaisuvyöhykkeessä 1. -renkaassa, kun tangon etureuna on tullut esiin siitä ja 15 kytkee irti sumuttimen samassa vyöhykkeessä ennen tangon ta-kapään työntymistä siihen. Vastaava operaatio tapahtuu myös jokaisessa seuraavassa karkaisuvyöhykkeessä tangon etu- tai takapään tullessa esiin. Kuten jo mainittiin, karkaisuvyö-hykkeiden peräkkäistoiminta saa aikaan jokaisen tangon etu-20 ja takapään suhteellisen hitaan jäähdytyksen, niin että tankoon saadaan käytännöllisesti katsoen perliittistä mikrorakennetta vastaava kovuus, kun sen sijaan tangon se osa, joka on sen päiden välissä, tulee nopeasta jäähdyttämisestä johtuen pinnaltaan kovemmaksi kuin 50 Rockwellin C-asteikon mu-25 kaan ja sydänalue vastaa kovuudeltaan perliittistä mikrorakennetta .

Esimerkkilaite, jolla ohjelmoidaan mikroprosessori 47 suorittamaan em. tehtävä, esitetään kulkukaaviona kuvioissa 6A ja 6B. Po. järjestelmä tarvitaan säätämään erilaiset, 30 seuraavassa selostettavat laskimet ao. lähtöasentoihinsa.

Sen jälkeen suoritetaan testi, jotta voidaan todeta, onko asennon ilmaisin 43 ilmoittanut tangon etupään sijainnin. Mikäli näin ei ole tapahtunut ja jos sisälaskin ilmoittaa, ettei tankoja ole odotettavissa karkaisurengassarjaan, käyn-35 nistetään ns. pitosilmukka (holding loop). Ulostulo silmukasta tapahtuu silloin, kun tangon etupää on ilmaistu, min- 12 751 0 3 kä jälkeen tankolaskin säädetään asentoon N = 1.

Kuten edellä mainittiin, jokaiseen karkaisujärjestelmän läpi menevään tankoon 10 liittyy laskinpari 48. Ko. rakenteessa ensimmäisen tangon laskinpari on merkitty X=l, 5 toisen tangon laskinpari vastaavasti X = 2, jne. Kuten kuvioiden 6A ja 6B kulkukaavioissa esitetään, ensimmäiseen laskinpariin (X = 1) liittyvä etulaskin 49 käynnistyy ja "kasvaa" (is incremented) asemointikooderista 41 tulevilla pulsseilla, niin että syntyy tietty kasvava lukema, joka 1° vastaa tangon lineaarista asentoa.

Prosessorin 47 sisäinen laskin säädetään sitten niin, että n = 0 ja etulaskimesta 49 saatu etulukema testataan, jolloin saadaan selville, onko se pienempi kuin se lukema d^, joka liittyy tietyn karkaisurenkaan kiinnikytkentäpis-15 teeseen. Esimerkiksi ensimmäisen karkaisurenkaan kiinnikyt-kentäpiste on määrättävä lukemalla d^ = 30. Jos ensimmäisen etulaskimen arvo on tätä arvoa pienempi, silmukka on olemassa. Kuitenkin, jos lukema d^ on ylitetty, valitaan negatiivinen haara ja käynnistetään ensimmäinen karkaisu-20 rengas. Nyt on vielä huomattava, että po. silmukka käynnistää sitten seuraavat karkaisurenkaat peräkkäisillä lukemilla d2, d^ jne., kunnes järjestykseltään n. rengas on saavutettu, minkä jälkeen tapahtuu ulostulo, niin että voidaan testata taka- 1. jälki-ilmaisimen kunto. Näin jokaisen kar-25 kaisuvyöhykkeen nestekarkaisusumutin voidaan kytkeä määrättyyn lineaariseen asentoon, joka liittyy tangon etupäähän. Edellä kuvatussa suositettavassa rakenteessa erilaiset d -asennot määrätään sen vuoksi, että ao. karkaisuren-n gassumutin kytkeytyy kiinni tietyssä pisteessä, kun tan-30 gon etureuna on tullut esille vastaavasta karkaisurenkaasta.

Karkaisurengassumuttimien käynnistämisen jälkeen suoritetaan vielä testi, niin että voidaan todeta, onko asennon ilmaisin 43 "löytänyt" tangon takapään. Mikäli näin ei ole laita, suoritetaan testi, jotta voidaan nähdä, onko X-35 takalaskin 50 kytketty kiinni aikaisemmin. Kielteisessä tapauksessa suoritetaan testi, jotta voidaan nähdä, onko 13 751 0 3 järjestykseltään n. karkaisurenkaasta esille tulevan tangon ulostulolämpötila ΤΕχιτ etukäteen määrättyjen rajojen T . ja T välissä. Mikäli tangon lämpötila on näiden rämin max jojen ulkopuolella, moottoriin 39 lähetetään ohjaussignaa-5 li käytönohjausjohtoa pitkin karkaisurenkaiden läpi menevien tankojen nopeuden muuttamiseksi. Esimerkiksi, jos todettu lämpötila on liian korkea, vähennetään tankojen lii-kenopeutta ja päinvastoin, kun todettu lämpötila on liian alhainen, lisätään tankojen liikenopeutta. Nopeudessa ei 10 tapahdu muutosta, jos todettu lämpötila on etukäteen määrättyjen rajojen sisäpuolella. Tämän jälkeen prosessi jatkuu järjestämällä seuraavalle laskinparille (mikäli sellainen on) testausolosuhteet.

Jos tangon takapää "löydetään", testaustakailmaisi-15 men (TEST TRAIL SENSOR) positiivinen haara kytkee kiinni X-laskinpariin liittyvän takalaskimen 50. Samanlainen haara tulee kysymykseen myös silloin, kun X-takalaskin on kytketty kiinni aikaisemmin. S-takalastin 50 kytketään silloin kiinni ja inkrementoidaan (lisätään) niillä pulsseilla, jot-20 ka tulevat asennonilmaisimen ulostulojohtoon 42 ja vastaavat tangon takapään lisääntynyttä etäisyyttä asennonilmaisimes-ta 43.

Prosessorin 47 sisäinen laskin säädetään asentoon m = 0 ja X-takalaskimen 50 lukema tarkistetaan, jotta voi-25 daan todeta, onko se pienempi kuin etukäteen määrätty arvo d . Arvot d., d„...d vastaavat kukin tietyn karkaisuren-kaan asentoa ja määräävät ne pisteet, joissa ao. karkaisu-rengassumutin on kytkettävä irti. Tässä silmukassa tapahtuva prosessi vastaa järjestykseltään edellä selostettua 30 (vrt. peräkkäisten karkaisurenkaiden kiinnikytkentä). Jokaisen karkaisuvyöhykkeen nestesumutin suljetaan siis silloin, kun tangon takapää on tullut ao. vyöhykkeeseen. Jokaista vyöhykettä varten voidaan määrätä d^-arvot, niin että karkaisusumutin suljetaan, ennen kuin tangon takapää tu-35 lee karkaisurenkaaseen, jolloin tangon takapään ao. pituuden kovuus vastaa suunnilleen perliittistä mikrorakennetta.

75103 14

Kun m = m , mikä merkitsee sitä, että viimeinen

mciX

karkaisurengas on suljettu ao. tankoa varten, tankolaski-meen tulee vähennys, joka ilmoittaa karkaisujärjestelmän läpi sillä hetkellä siirtyvien tankojen todellisen lukumää-5 rän. Tämän jälkeen järjestelmä alkaa seurata jäljellä olevien tankojen senhetkistä asentoa (mikäli tankoja on vielä karkaisematta), niiden lukemien avulla, jotka esiintyvät jokaisen laskinparin 48 etulaskimessa 49 ja takalaskimes-sa 50.

10 Vaikka prosessoriin 47 on esimerkin vuoksi sijoitet tu laskinparit, jotka liittyvät tankojen etu- ja takapäi-hin, on huomattava, että karkaisujärjestelmässä olevan pitkänomaisen metallikappaleen (tangon) kulloinenkin sijainti voidaan ohjata useilla erilaisilla menetelmillä ja lait-15 teillä. Lisäksi on muistettava, että prosessori 47 voidaan ohjelmoida siten, että ao. sähköinen venttiili 36 menee joko kokonaan auki ja kiinni tai että prosessori voi ohjata näitä venttiilejä proportionaalisesti (suhteellisesti), niin että saadaan aikaan etukäteen määrätyt, karkaisultaan eri-20 laiset vyöhykkeet missä tahansa pisteessä tangon koko pituudelta. Näin ollen muita tuotteita kuin hiomatankoja varten karkaisusumutin voidaan käynnistää jokaisessa vyöhykkeessä, ennen kuin tangon etupää on tullut esille jokaisesta vyöhykkeestä. Sumutin voidaan sulkea, kun tietty määrä 25 ao. tangon pituudesta on jokaisessa vyöhykkeessä. Sumutin voidaan kytkeä sitten jälleen kiinni, kun vielä tietty määrä tangon pituudesta on tullut jokaiseen vyöhykkeeseen sekä sulkea lopullisesti, kun tangon takapää on tullut jokaiseen karkaisuvyöhykkeeseen. Lineaarinen liikenopeus voidaan 30 myös säätää ilmaisemalla tangon lämpötila jossakin pisteessä sen pituuden osalla (tavallisesti siinä, missä se on karkaistu) , kun po. piste (tangossa) on mennyt viimeisen kar-kaisuvyöhykkeen läpi, jolloin saadaan haluttu karkaisuno-peus.

35 Vaikka suositettavassa rakenteessa onkin pyrometri 43, joka on sijoitettu lähelle uunin 30 ulostuloa, kuten 15 π 751 03 jo edellä mainittiin, keksinnön mukaisen menetelmän suoja-piiriin kuuluu myös mekaanisten laitteiden käyttäminen, kun halutaan ilmaista tangon etupään asento ja käynnistää nes-tesumutuskarkaisu, kun tanko on liikkunut lineaarisesti 5 etukäteen valitun pituuden verran etupään asennon ilmaisemisen perusteella. Esimerkiksi ns. läheiskytkinpari (a pair of proximity switches) voitaisiin järjestää jokaista karkai-suvyöhykettä varten varustettuna koskettimella jokaisen vyöhykkeen edellä ja heti sen takana. Kun pitkänomainen tanko, 10 joka liikkuu tietyn vyöhykkeen läpi, koskettaa molempia kytkimiä, karkaisusumutin käynnistyy, ja kun tangon takapää on mennyt karkaisuvyöhykkeen edessä olevan ensimmäisen koskettimen läpi, tämä kytkee irti ao. piirin ja katkaisee kar-kaisusumuttimen (ennen kuin tangon takapää ehtii karkaisu-15 vyöhykkeeseen).

On luonnollista, että edellä selostettua menetelmää voidaan soveltaa karkaistaessa pitkänomaisia metallikappa-leita, joilla on sama poikkileikkauspinta, mutta ovat muuten eri tyyppisiä, esim. kankia, tankoja, putkia jne. ja jotka 20 voidaan kuumentaa haluttuun lämpötilaan sekä karkaista eri kohdista niiden koko pituudella, niin että niille saadaan toivotut metallurgiset tai fyysiset ominaisuudet.

Keksinnön lisämuunnelma käsittää yhden, aksiaaliselta pituudeltaan lyhyen karkaisurenkaan järjestämisen nimen-25 omaan halkaisijaltaan pieniä putkia tai tankoja varten. Ao. työkappale menee tällöin hyvin hitaasti karkaisurenkaan läpi ja nestesumutin kytkeytyy kiinni vasta silloin, kun kappaleen etupää on tullut esille renkaasta. Sumuttimen sulkeminen tapahtuu taas vasta silloin, kun kappaleen takapää 30 lähestyy rengasta. Missä tahansa em. rakenteessa voi karkaistavan kappaleen liike olla jatkuva tai jaksottainen.

Mikäli kyseessä on vain yhden tietyn ja pituudeltaan muuttumattoman tuotteen valmistaminen, karkaisurenkaan pituus voi olla tällöin sellainen, että vain työkappaleen etu-35 ja takapää ulottuvat renkaan päiden taakse. Kuumennettu työ-kappale pidetään paikallaan (valinnanvaraista pyörintäliikettä lukuun ottamatta) siihen saakka, kunnes karkaisu on valmis, minkä jälkeen työkappale irrotetaan.

Claims (17)

75103

1. Jauhintanko, joka on tarkoitettu käytettäväksi pyörivässä jauhinmyllyssä ja joka käsittää monoliittisen, 5 pitkänomaisen, lieriömäisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä tai seostettua terästä olevan osan (10), tunnettu siitä, että mainitun osan päätyosilla (12) on kovuus, joka on ominaista oleellisesti perliittiselle mikrorakenteelle ja joka on alueella 35-50 Rockwell C-astei-10 kon mukaan, ja että osan muu, päätyosien väliin jäävä osuus käsittää renkaan muotoisen ulkoalueen (14) ja ydinalueen (16), jolloin ainakin ulkoalueella on oleellisesti täysin martensiittinen mikrorakenne, jonka pintakovuus on suurempi kuin 50 Rockwell C-asteikon mukaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tanko, joka kä sittää monoliittisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä olevan osan, joka sisältää 0,6-1 % hiiltä, 0,7-1 % mangaania, 0,1-0,4 % piitä, 0,15-0,35 % molybdeeniä, 0,2-0,4 % kromia ja loput pääasiassa rautaa, jolloin kaikki 20 prosentit ovat painoprosentteja, tunnettu siitä, että ulkoalueen (14) pintakovuus on 51-65 Rockwell C-asteikon mukaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tanko, tunnettu siitä, että ulkoalueen (14) pintakovuus on 55- 25 60 Rockwell C-asteikon mukaan ja että ydinalueen (16) ko vuus on 30-45 Rockwell C-asteikon mukaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tanko, tunnettu siitä, että päätyosien (12) kovuus on 35-45 Rockwell C-asteikon mukaan.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tanko, jonka halkaisija on 75-112,5 mm, tunnettu siitä, että renkaan muotoinen ulkoalue (14) kattaa 40-80 % osan päiden väliin jäävän osuuden poikkileikkauspinta-alasta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tanko, t u n -35 n e t t u siitä, että päätyosat (12) käsittävät lieriömäisen osan (10) kaikki pohjapinnat ja alueet pohjapinto- 75103 jen välittömässä läheisyydessä, jotka sulautuvat asteittain renkaan muotoiseen ulkoalueeseen (14), jonka kovuus on suurempi kuin 50 Rockwell C-asteikon mukaan.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tanko, t u n - 5. e t t u siitä, että suuren kovuuden omaava renkaan muotoinen ulkoalue (14) ulottuu päätyosiin (12) ja kattaa 40-80 % lieriömäisen osan pohjapinnoista.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tanko, jossa mainitun osan halkaisija on enintään noin 25 mm, tunnet- 10. u siitä, että ydinalueella (16) on oleellisesti täysin martensiittinen mikrorakenne.

9. Menetelmä pitkänomaisen, suuren hiilipitoisuuden omaavaa terästä tai seostettua terästä olevan, poikkileikkauspinta-alaltaan yhdenmukaisen esineen (10) selektiivi- 15 seksi karkaisemiseksi, tunnettu vaiheista, joissa esine (10) kuumennetaan haluttuun lämpötilaan, esinettä kuljetetaan jatkuvasti lineaarisessa kulkuradassa ainakin yhden nestekarkaisuvyöhykkeen läpi, todetaan esineen etu-pään asema ennen sen menoa nestekarkaisuvyöhykkeeseen, 20 aloitetaan nestekarkaisuaineen sumutus karkaisuvyöhykkees-sä, kun esineen etupää on tullut esiin siitä ja kun esine on kulkenut ennalta määrätyn lineaarisen pituuden verran, joka riippuu etupään aseman toteamisvaiheesta, ja lopetetaan nesteen sumutus karkaisuvyöhykkeessä ennen esineen 25 (10) peräpään saapumista siihen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että on aikaansaatu useita oleellisesti horisontaalisia, peräkkäisiä, aksiaalisesti linjassa olevia karkaisuvyöhykkeitä, ja että menetelmään kuuluu vaiheet, 30 joissa mainittu aloitusvaihe toistetaan kussakin toisiaan seuraavassa karkaisuvyöhykkeessä sen jälkeen kun esineen (10) etupää on tullut esiin kustakin vyöhykkeestä ja toistetaan lopetusvaihe kussakin toisiaan seuraavassa karkaisuvyöhykkeessä ennen kuin esineen peräpää on saapunut kuhun-35 kin näistä vyöhykkeistä.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, t u n- 18 751 0 3 n e t t u vaiheesta, jossa todetaan esineen (10) lämpötila sen päiden (12) väliltä sen jälkeen kun esine on kulkenut ainakin osittain nestekarkaisuvyöhykkeen läpi, ja säädetään esineen (10) lineaarinen kulkunopeus suhteessa 5 lämpötilaan, jolloin saadaan haluttu selektiivinen karkai-suaste.

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä lämpökäsiteltyjen jauhintankojen tuottamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa aikaansaadaan monoliittinen, suu-10 ren hiilipitoisuuden omaavaa terästä tai seostettua terästä oleva pitkänomainen lieriö (10) ja kuumennetaan mainittu lieriö (10) A^-pisteen yläpuolelle, tunnettu siitä, että lieriötä (10) kuljetetaan jatkuvasti lineaarisessa kulkuradassa ennalta määrätyllä nopeudella useiden 15 toisiaan seuraavien, aksiaalisesti linjassa olevien vesi-karkaisuvyöhykkeiden läpi, aloitetaan veden sumutus ensimmäisessä karkaisuvyöhykkeessä sen jälkeen kun lieriön etupää on tullut esiin siitä, lopetetaan veden sumutus ensimmäisessä karkaisuvyöhykkeessä ennen lieriön (10) peräpään 20 saapumista siihen, toistetaan aloitusvaihe kussakin toisiaan seuraavassa vesikarkaisuvyöhykkeessä sen jälkeen kun lieriön etupää on tullut esiin kustakin vyöhykkeestä, toistetaan lopetusvaihe kussakin toisiaan seuraavassa vesikarkaisuvyöhykkeessä ennen lieriön peräpään saapumista kuhun-25 kin näistä vyöhykkeistä, todetaan lieriön etupään asema ennen sen menoa ensimmäiseen vesikarkaisuvyöhykkeeseen ja aloitetaan veden sumutus kussakin karkaisuvyöhykkeessä, kun lieriö (10) on kulkenut ennalta määrätyn lineaarisen pituuden verran, joka riippuu etupään aseman toteamisesta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheista, joissa todetaan lieriön (10) lämpötila sen päiden (12) väliltä sen jälkeen kun lieriö on kulkenut ainakin osittain viimeisen vesikarkaisuvyöhyk-keen läpi ja säädetään mainittu ennalta määrätty nopeus 35 suhteessa lämpötilaan, jolloin varmistetaan, että lieriön pintalämpötila sen päiden välillä on Mg-pisteen alapuolella. 75103

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jossa lieriön (10) peräpää menee ensimmäiseen karkaisuvyöhyk-keeseen ennen kuin etupää tulee esiin viimeisestä karkai-suvyöhykkeestä, tunnettu vaiheista, joissa tode-5 taan itsenäisesti peräpään asema ja lopetetaan veden sumutus kussakin karkaisuvyöhykkeessä sen jälkeen kun lieriö (10) on kulkenut edelleen ennalta määrätyn lineaarisen pituuden verran, joka riippuu mainitusta vaiheesta, jossa itsenäisesti todetaan peräpään asema.

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että useita lieriöitä (10) kuljetetaan peräjälkeen lineaarisessa kulkuradassa välimatkan päässä toisistaan niin, että toisen lieriön etupää menee ensimmäiseen karkaisuvyöhykkeeseen ennen kuin ensimmäisen 15 lieriön peräpää tulee esiin viimeisestä karkaisuvyöhykkees-tä, ja siitä, että siihen kuuluu vaiheet, joissa todetaan itsenäisesti toisen lieriön etupään asema ja aloitetaan veden sumutus kussakin karkaisuvyöhykkeessä sen jälkeen kun mainittu lieriö on kulkenut ennalta määrätyn lineaarisen 20 pituuden verran, joka riippuu vaiheesta, jossa itsenäisesti todetaan toisen lieriön etupään asema.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, jossa lieriö (10) muodostetaan suuren hiilipitoisuuden omaavasta teräksestä, joka sisältää 0,6-1 % hiiltä, t u n - 25. e t t u siitä, että lieriö kuumennetaan lämpötilaan 760-96 0°C.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lieriön etu- ja peräpäällä (12) on niiden kuljettua viimeisen karkaisuvyöhykkeen läpi 30 kovuus, joka on ominaista oleellisesti perliittiselle mikrorakenteelle, ja että lieriön (10) päiden (12) välillä on oleellisesti täysin martensiittinen mikrorakenne, jonka pintakovuus on suurempi kuin 50 Rockwell C-asteikon mukaan, ja jonka ydinalueella on kovuus, joka on ominaista perliit-35 tiselle mikrorakenteelle, jolloin mainittu ydinalue kattaa 20-60 % lieriön poikkileikkauspinta-alasta. 75103