FI79559C - Foerfarande och anordning foer vaermebehandling av staolstaenger. - Google Patents

Description

1 79559

Menetelmä ja laite terästankojen lämpökäslttelemiseksi

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä keski- ja runsashiilisten terästan-5 kojen suoraa lämpökäsittelyä varten niiden poistuessa kuu-mavalssauslaitoksesta. Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 4 johdannon mukainen laite terästankojen suoraa lämpökäsittelyä varten.

Keski- ja runsashiiliset terästangot, jotka valmis-10 tetaan kuumavalssatuista raakakangista, joutuvat tavallisesti patentointiprosessiin ennen langan vetämistä, niin että saadaan hieno perliittimikrorakenne, jolla on parannettu kylmätyöstettävyys ja lisääntynyt vetolujuus.

Lyijypatentointi, vanhin tunnettu patentointimene-15 telmä, on lämpökäsittely, jossa 850°C:een tai korkeampaan lämpötilaan kuumennettu tanko jäähdytetään vetämällä sitä yhtäjaksoisesti lämpötilaltaan 450° - 650°C:n suuruisessa sulassa lyijykylvyssä. Tällä menetelmällä käsitellyllä tangolla on parempi työstettävyys ja mekaaninen suoritus-20 kyky. Xlmapatentointia, jossa tanko kuumennetaan uudestaan ja pannaan ohjattuun jäähdytykseen, joka tapahtuu esimerkiksi puhaltamalla kylmää ilmaa sitä vasten, käytetään myös yleisesti edullisena menetelmänä.

Nämä menetelmät käsittävät kuitenkin tavallisiin 25 lämpötiloihin jäähdytetyn tangon kuumentamisen uudestaan. Lisälaitteista ja -työvoimasta, joita tarvitaan tähän tarkoitukseen, aiheutuvia suuria kustannuksia ei voida tällöin välttää.

Äskettäin onkin kehitetty suora patentointimenetel-30 mä. Tässä menetelmässä valssauslaitoksesta tuleva kuuma tanko pannaan suoraan ohjattuun jäähdytykseen, jolloin saadaan tuote, jonka ominaisuudet ovat verrattavissa patentoidun tangon ominaisuuksiin. Tätä suoraa patentointi-menetelmää käytetään myös yleisesti, koska se eliminoi 35 uudelleenkuumennusvaiheen ja mahdollistaa teräksen valmis- 2 79559 tuksen pienemmillä kustannuksilla.

Vaikka useita menettelytapoja käytetäänkin suoritettaessa suoraan ohjattu jäähdytys tässä menetelmässä, suoritetaan kuitenkin sitä menetelmää, jossa valssattu 5 tanko jäähdytetään lämpimässä vedessä, jonka lämpötila on vakio, koska tämä voidaan suorittaa yksinkertaisilla laitteilla ja pienillä kustannuksilla. Kylmällä vedellä suoritettavasta jäähdytyksestä poiketen tässä menetelmässä sovelletaan "kalvokiehumista", jolloin yhtenäinen vesihöyry-10 kerros muodostuu kuuman tangon pintaan estäen näin tangon ja lämpimän veden välisen suoran kosketuksen. Tästä johtuen jäähdytysnopeus hidastuu, ja jos valitaan sopiva veden lämpötila, saadaan suoraan patentoimiseen sopiva jääh-dytysnopeus ja hienojakoisen periiittirakenteen käsittävä 15 tuote.

Suoralla patentoimisella käsiteltävä tanko tehdään raakakangesta, joka on valmistettu yhtäjaksoisena valuna, kohdistamalla siihen sähkömagneettinen sekoitus mikroseg-regaation välttämiseksi. Joskus tapahtuu kuitenkin niin, 20 että tankojen valmistuksen alkumateriaalina muodostuu mik-rosegregaation käsittäviä raakakankia.

Raakakangen sillä osalla, johon mikrosegregaatio vaikuttaa, on niin suuri kovettuvuus, että jos se pannaan tavalliseen ohjattuun jäähdytykseen, voi muodostua sellai-25 nen martensiittirakenteen käsittävä tuote, jota ei voida lainkaan työstää. Jopa sellainenkin raakakanki, jolla ei ole tällaista mikrosegregaatiota, voi muodostaa martensiittirakenteen, jos jäähdytyslaitteet ja toiminta ovat sellaisia, että jäähdytysnopeus vaihtelee suuresti ja ai-30 heuttaa paikoittain liiallista jäähtymistä.

Käsiteltävä keksintö koskee lisäksi patenttivaatimuksen 4 johdannon mukaista laitetta terästankojen suoraa lämpökäsittelyä varten. Tätä laitetta voidaan käyttää valmistettaessa keski- ja runsashiilisiä terästankoja käytet-35 täväksi jousina ja kiristysosina, joko kierrettyinä tai

II

3 79559 kiertämättöminä, esijännitetyssä betonissa.

Seuraavat menetelmät ja laitteet, joita käytetään edellä määritetyssä tankojen suorassa lämpökäsittelyssä, tunnetaan yleisesti.

5 Yksi parhaiten tunnettuja menetelmiä on Stelmor- menetelmä, jossa yhtäjaksoisesti vaakasuoran kuljettimen päällä laajennettu spiraalikierukka jäähdytetään ilmapu-halluksella. (Katso JP-patenttijulkaisua nro 154623/ 1967). Tällä menetelmällä saadaan tanko, jolla on verrat-10 tain yhtenäinen laatu ja jossa ei ole paikoittain äkki-jäähdytettyjä osia. Tämän menetelmän jäähdytystoiminto on kuitenkin melko heikko, eikä valmiilla tangolla ole riittävää lujuutta. Voimakasta ilmapuhallusta voidaan käyttää lisäämään jonkin verran tangon lujuutta, mutta tämä voima-15 kas ilmapuhalluskaan ei pysty jäähdyttämään tehokkaasti vierekkäisten kierteiden limittyviä osia, mikä aiheuttaa epäyhtenäisyyttä tangon lujuudessa.

Tunnetaan myös sellaisia menetelmiä, joissa tanko on muotoiltu spiraalikierteeksi, joka on joko kierretty 20 lämpimässä vedessä (katso JP-patenttijulkaisua nro 8536/ 1970) tai laajennettu yhtäjaksoisesti ryhmäksi osittain toisiinsa limittyviä renkaita vaakasuoralla kuljettimella, joka liikkuu lämpimän veden läpi (katso JP-patenttijulkaisua nro 8089/1971). Näillä menetelmillä saadaan laadultaan 25 yhtenäisiä tankoja, jos jäähdytysaineena käytetään kiehuvaa vettä. Tuotteella on kuitenkin riittämätön vetolujuus, joka on noin 10 kg/mm2 pienempi kuin lyijykylvyssä patentoimalla saatu arvo.

On myös ehdotettu menetelmää jäähdytysaineen saat-30 tamiseksi voimakkaaseen pyörretilaan puhaltamalla ilmaa lämpimään veteen (katso tarkastamatonta, julkaistua JP-patenttihakemusta nro 9826/1982), mutta tälläkin menetelmällä käsitellyn tangon vetolujuus on 5 - 7 kg/mm2 pienempi kuin lyijypatentoinnilla saatu arvo.

35 Tiedetään, että lujempia tankoja voidaan valmistaa 4 79559 käyttämällä alijäähdytettyä kiehuvaa vettä (£95eC) jääh-dytysaineena ja laitteita tämän idean toteuttamiseksi onkin jo ehdotettu. Jos vakaata kalvokiehumista pidetään yllä, voidaan haluttu lämpökäsittely saada aikaan, mutta 5 itse asiassa kuplakiehumista syntyy korkeissakin lämpötiloissa, jotka ovat suurempia kuin perliitin transformaa-tiopiste, ja tästä johtuva paikallinen äkkijäähdyttäminen aiheuttaa vaikean probleeman, tarkemmin sanottuna marten-siittirakenteen muodostumisen.

10 Sellaista suoraa kuumakäsittelymenetelmää, joka pystyy saamaan aikaan tarvittavan ja riittävän jäähdytys-nopeuden ja käsittää vain kalvokiehumisen eikä aiheuta kuplakiehumista edes alijäähdytettyä kiehuvaa vettä käytettäessä, on ehdotettu JP-patenttihakemuksessa nro 15 105 558/1984. Tällä menetelmällä valmistetaan keski- ja runsashiilisiä terästankoja, joiden vetolujuus on verrattavissa lyijypatentoinnilla saatuun vetolujuuteen ja jotka ovat laadultaan hyvin yhtenäisiä ja omaavat parannetun vedettävyyden.

20 Tämän tunnetun menetelmän mukaisesti kuumavalssattu keski- ja runsashiilinen terästanko käsitellään suorittamalla ohjattu jäähdytys tangon spiraaliklerukoissa mainitun tangon omatessa austeniittisen metallurgisen rakenteen ja sen kuljetuksen tapahtuessa epäkeskisesti laajennettui-25 na renkaina pääasiassa vaakasuorassa suunnassa. Tarkemmin sanottuna spiraalikierukka ohjataan lämpökäsittelyaltaan läpi, jossa on jäähdytysaineena kaasukuplien ja veden muodostamaa seosnestettä voimakkaassa pyörretilassa mainitun nesteen sisältäessä yhtenäisen dispersion hapettavia kaa-30 supulia ja se pidetään enintään 95eC lämpötilassa. Jääh-dytysaine pannaan virtaamaan etukäteen määrättyyn suuntaan ja etukäteen määrätyllä nopeudella, jolloin kierukalle sen koko pituudella saadaan yhtenäiset jäähdytysolosuhteet.

On myös ehdotettu laitetta tällaisen suoran lämpö-35 käsittelymenetelmän toteuttamiseksi ja se esitetään kaa- 5 79559 viona kuviossa 1.

Kuumavalssattu terästanko, johon puristusrullat 52 ovat tarttuneet, puristetaan pään 53 läpi ja muodostetaan spiraalikierukaksi. Kierukka pudotetaan vaakasuoraan si-5 joitetulle kuljettimelle 55 ryhmänä epäkeskisiä renkaita 54. Kun niitä kuljetetaan kuljettimella 55, niihin kohdistuu alustava jäähdytys ja ne poistuvat peräkkäin kuljettimen 55 loppupäästä siirrettäviksi vaakasuoralle kuljet-timelle 57, joka on sijoitettu lämpökäsittelyaltaaseen 56. 10 Renkaat kuljetetaan sitten kaltevalla kuljettimella 67 ja kerätään lämpökäsittelyaltaan ulkopuolella olevaan kokoo-malaitteeseen 68.

Kun tanko 54 liikkuu lämpökäsittelyaltaan 56 läpi, se joutuu ohjattuun jäähdytykseen. Ohjattua jäähdytystä 15 varten lämpökäsittelyallas 56 on varustettu purkauspuolel-la poistoputkella 62'. Putki 62' on yhdistetty lämmönvaihtimeen 65 ja siinä on sivuputki, joka liittyy lämmönvaih-timesta 65 tulevaan poistoputkeen yhdistettäväksi sitten lämminvesisäiliöön 64. Ohjattua jäähdytystä varten säi-20 liössä 64 oleva lämmin vesi pidetään vakiolämpötilassa ja siirretään kiertopumpulla 66 syötettäväksi lämpökäsittely-altaaseen 56 syöttöputkella 62, joka on yhdistetty altaaseen 56 tiettyyn kohtaan sen kohdan yläpuolelle, jossa spiraalikierukka 54 putoaa altaaseen 56.

25 Hapetuskaasun syöttöputki 60 on järjestetty lämpö käsittelyaltaan alle ja tiettyä hapetuskaasua puhalletaan altaaseen useiden pystysuorien suuttimien läpi, jotka on sijoitettu vaakasuoran kuljettimen 57 alle pituussuunnassa. Tällä tavalla puhallettu hapetuskaasu hajoaa pieniksi 30 kupliksi (halkaisija alle 1 mm) lähelle suuttimia järjestettyjen kuplansärkijöiden 59 avulla. Sekoitin 69 saa aikaan kuplien pyörretilan. Kuplat menevät ylöspäin vaakasuoran kuljettimen 57 läpi. Jäähdytysaine virtaa yleensä kuljettimen 57 liikesuuntaan. Vakiolämpötilassa pidetty 35 lämmin vesi sekoittuu hapetuskaasukupliin ja muodostaa 6 79559 kaasun ja veden nesteseoksen, jota käytetään jäähdytysai-neena tangon 54 patentointia varten.

Edellä esitetyllä laitteella tarvittava lämpökäsittely saadaan aikaan suorittamalla austeniittisen rakenteen 5 muuttaminen perliittirakenteeksi tangon 54 renkaiden siirtyessä vaakasuoralla kuljettimella 57 lämpökäsittelyal-taassa 56 tai siirrettäessä renkaat tällaisesta kuljetti-mesta 57 kaltevaan kuljettimeen 67. Kun renkaat on siirretty vaakasuoralle kuljettimelle 57, ne pysyvät kosketuk-10 sessa pääasiassa samoihin kohtiin niissä ketjuissa, jotka muodostavat kuljettimet 57 ja 67, kunnes renkaat poistetaan altaasta 56 kaltevalle kuljettimelle 67. Tämä tarkoittaa sitä, että tanko 54 saa lämpökäsittelyn silloin, kun se muodostetaan osittain limittyviksi epäkeskisiksi 15 renkaiksi näiden kuljetusketjuihin liittyviä kosketuskohtia muuttamatta. Tästä johtuen tanko jäähtyy vaihtelevil-la nopeuksilla eikä tuotetta, jonka laatu olisi yhtenäinen sen koko pituudella, pystytä saamaan.

Kuvio 2 on CCT-käyrä (yhtäjaksoinen jäähdytystrans-20 formaatiokäyrä) runsashiilistä terästä ja segregaatioon liittyvää osaa varten. Kuviossa 2 Pe on käyrä niiden pisteiden kautta, joissa austeniitin muuttuminen perliitiksi alkaa, ja Pf on käyrä niiden pisteiden kautta, joissa tällainen transformaatio on päättynyt.

25 Tavallisessa ohjatussa jäähdytyksessä tanko jäähdy tetään rataa PQR pitkin. Perliittitransformaatio alkaa tangon ohittaessa Pe:n, mutta jos se tulee katkoviivalle CD ylittämättä Pf:ää, perliittitransformaation eteneminen pysähtyy ja tanko alijäähtyy pisteeseen Me , jossa tapahtuu 30 martensiittitransformaatio, mistä on seurauksena marten-siitti- ja perliittirakenteen muodostuminen. Jos tanko äkkijäähdytetään Pe:ää ylittämättä, tapahtuu martensiittitransformaatio, jolloin muodostuu martensiittirakenne.

Homogeenisen keski- ja runsashiilisen terästangon 35 ollessa kysymyksessä haluttu patentointi suoritetaan enin- li 7 79559 tään 30 sekunnin lämpökäsittelyllä, mutta tangon sisältäessä mikrosegregaatioon, jonka C- ja Μη-pitoisuus on 1,2 - 2 kertaa niin suuri kuin niillä alueilla, joissa mik-rosegregaatiota ei ole, tangolla on suurempi kovettuvuus 5 ja austeniitti-perliittitransformaation suorittaminen kestää muutamia minuutteja.

Lisäksi, kuten jo mainittiin, myös homogeeninen tanko voi muodostaa martensiittirakenteen, jossa jäähdy-tysnopeuden suuret vaihtelut saavat aikaan liian suuren 10 paikallisen jäähdytyksen, mitä tapahtuu usein ilmapuhal-1uksella suoritettavassa ohjatussa jäähdytyksessä, ilman ja veden seoksella tapahtuvassa jäähdytyksessä tai lämpimällä vedellä tapahtuvassa jäähdytyksessä kaikkien näiden menetelmien käsittäessä tangon muodostamisen ryhmäksi epä-15 keskisiä renkaita.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaikki jäljelle jäävä austeniittirakenne, joka syntyy tällaisesta epänormaalista jäähdytyksestä tai mikrosegregaatiosta, muuttuu täydellisesti perliittirakenteeksi, ja jos tankoon on muo-20 dostunut jokin paikallinen martensiittirakenne, tankoa lämpökäsiteli ään riittävästi martensiittirakenteen mahdollisten vahingollisten vaikutusten vähentämiseksi.

Keksinnön mukasielle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on mainittu oheistetun patenttivaatimuksen 1 tun-25 nusmerkkiosassa.

Jos keski- ja runsashiiliseen terästankoon kohdistetaan suora patentoiminen esimerkiksi upottamalla se lämpimään veteen, tangon lämpötila on 450° - 630°C sen ohittaessa käyrän niiden pisteiden kautta, joissa austeniitti-30 perliittitransformaatio loppuu ja tällä lämpötila-alueella tangossa mahdollisesti oleva segregaatio on muutettava vielä perliittirakenteeksi. Toisaalta, jos tanko, joka on ylittänyt Pf:n kuviossa 2 ja on lämpötila-alueella 450°-630°C, menee sen transformaatioalueen läpi, joka liittyy 35 jäljellä olevaan austeniittirakenteeseen segregoidulla 8 79559 alueella, jossa on suuri C- tai Μη-pitoisuus (tämä alue on rajattu katkoviivakäyrillä PB' ja P( ') lämpötila-aika-käyrän PQS ilmaiseman radan seuraamiseksi, jäljellä oleva austeniittirakenne muuttuu kokonaan perliittirakenteeksi, 5 kun mahdollinen paikallista martens!ittirakennetta lämpö-käsitellään riittävästi sen vahingollisen vaikutuksen pienentämiseksi .

450°C kriittinen lämpötila sen vuoksi, että tämän pisteen alapuolella austeniittirakenne ei muutu kokonaan 10 perliittirakenteeksi, vaan muodostuu tietty jäännös austeniittirakenne. 630°C on myös kriittinen lämpötila sen vuoksi, että korkeammissa lämpötiloissa tangosta tulee liian pehmeä.

Jäännösausteniittirakenteen muuttuminen perliitti-15 rakenteeksi kestää noin 60 - 300 sekuntia. Käsiteltävällä keksinnöllä saadaan aikaan sellainen yhtäjaksoinen suora lämpökäsittelymenetelmä, jossa keski- ja runsashiilinen terästanko, johon on kohdistettu tavallinen ohjattu jäähdytys, pidetään isotermisesti 60 - 300 sekuntia 450° -20 630°C:ssa, jolloin mahdollinen jäännösausteniittirakenne, joka on muodostunut liiallisesta jäähdytyksestä johtuen kohdistettaessa riittävä lämpökäsittelyteho tangon siihen osaan, joka on saanut aikaan martensiittirakenteen, muuttuu täydellisesti perliittirakenteeksi. 60 sekunnin ala-25 raja, joka tarvitaan jäännösausteniittirakenteen muuttamiseksi perliittirakenteeksi, määräytyy niin, että austeniittirakenne pysyy edelleenkin muuttumattomana, jos tankoa pidetään 450° - 630°C:ssä alle 60 sekuntia. 300 sekunnin yläraja on valittu niin, ettei tarvita isotermistä 30 lisäkäsittelyä. Pidemmät ajat aiheuttavat yksinkertaisesti toiminnan epätaloudellisuuden.

Keksinnön mukainen laite käsittää kuljettimen, joka on sijoitettu välittömästi tavanomaisen, ohjattuun jäähdytysjärjestelmään kuuluvan osaston alapuolelle ja ottaa 35 vastaan yhtäjaksoisesti syötetyn ryhmän tangon epäkeskisiä I: 9 79559 renkaita, niin että renkaan kierrenousu on noin 10 kertaa niin tiivis kuin ohjatun jäähdytyksen osastossa, ja läm-mönvarastointiältään, joka peittää syöttökuljettimen ja jonka avulla tangon epäkeskiset renkaat jäähtyvät hitaas-5 ti, kun niitä pidetään tässä altaassa 450° - 630°C lämpötilassa 60 - 300 sekuntia. Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, mikä on sanottu oheistetun patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaan tanko siis kuljetetaan moniosai-10 silla kaskadikytketyillä ketjukuljettimilla, niin että kierukan vierekkäisten renkaiden limittyminen toisiinsa reunaosissa vähenee riittävästi jäähdytysainevirtauksen lisäämiseksi näissä osissa. Lisäksi jokainen ketjukuljetin on porrastettu ketjuaukon leveydellä viereisiin kaskadi-15 kytkettyihin ketjukuljettimiin nähden, niin että ketjujen ja tangon välinen kosketuskohta muuttuu riittävän lyhyillä etäisyyksillä, jolloin vältetään kokonaan kylmien kohtien muodostuminen tankoon.

Juuri selostettu laiterakenne pystyy lämpökäsit-20 teleinään keski- ja runsashiilisiä terästankoja joko kuumalla vedellä, jonka lämpötila on 95°C tai korkeampi, tai kuumalla vedellä, jonka lämpötila ei ylitä 95°C. Tällainen laite vaatii kuitenkin usein suuren asennustilan tehtaissa ja joissakin tapauksissa on epätaloudellista asentaa 25 eri lämpökäsittelyjä varten laitteistolinjoja.

Keksinnön eräs suoritusmuoto koskee laitetta, jolla voidaan suoritaa useita lämpökäsittelyjä vain yhtä laite-linjaa käyttäen. Käsiteltävän keksinnön tämän näkökohdan mukaan edellä selostettuun lämpökäsittelylaitteeseen on 30 patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosan mukaisesti lisätty ylempi kuljetuslinja kuumavalssatun terästangon jäähdyttämiseksi hitaasti, niin että saadaan homogeeninen tuote. Alempi äkkijäähdytyslinja, joka on patenttivaatimuksen 3 mukainen ja jossa käytetään kaasun ja veden muodostamaa 35 jäähdytysaineseosta, joka on tehty joko kuumasta tai läm- 10 79559 pimästä vedestä ja hapetuskaasusta, kytketään nopeasti hidasjäähdytyslinjaan tai päinvastoin. Suorittamalla oikein tämä kytkentä alemman ja ylemmän linjan välillä saadaan monitoimilaite, jonka jäähdytysnopeudet ovat 0,5-5 60°C/s ja joka soveltuu useille pikalämpökäsittelyille ja monille terästangoille.

Jotta tietyn terästangon haluttu lämpökäsittely pystyttäisiin suorittamaan, alemman ja ylemmän lämpökäsit-telylinjan täytyy olla kytketty keskenään oikein. Tämä 10 tapahtuu käsiteltävässä keksinnössä käyttämällä seuraavaa järjestelyä. Siihen päähän, johon kuumavalssattu terästanko syötetään, on sijoitettu vaakasuora rullakuljetin sil-mukkakerroksen alapuolelle niin, että se pystyy liikkumaan edestakaisin linjan liikkumissuunnassa, ja alaspäin kal-15 teva kuljetin, joka on yhteydessä vaakasuoraan rullakul-jettimeen, on sijoitettu niin, että se pystyy kääntymään kaltevan osan alapään ympäri alempaan sisäänvedettyyn asentoon. Toiseen päähän, josta tanko otetaan ulos, on taas järjestetty päätekuljetin niin, että se voi vetäytyä 20 takaisin ylöspäin ja lisäksi on järjestetty purkauskulje-tin, joka voi olla yhteydessä joko ylempään päätekuljet-timeen tai alempaan, ylöspäin kaltevaan kuljettimeen. Useiden lämpökäsittelyjen mahdollistamiseksi irrotettavan kannen käsittävä lämpöeristystunneli on järjestetty ylem-25 pään hidasjäähdytyslinjaan ja/tai pääte- ja purkauskuljet-timiin. Ylempi hidasjäähdytyslinja muodostaa alemman äkki-jäähdytyslinjan kanssa suuren määrän erilaisia jäähdytys-olosuhteita monien terästankotyyppien lämpökäsittelyn mahdollistamiseksi .

30 Kuvio 1 on kaavio tavanomaisesta terästankojen läm- pökäsittelylaitteesta, kuvio 2 on yhtäjaksoinen "jäähdytetty" transformaa-tiokäyrästö keski- tai runsashiilistä terästankoa varten ja tarkoitettu havainnollistamaan käsiteltävän keksinnön 35 periaatteita, 11 79559 kuvio 3 esittää erästä rakennetta laitteesta, jota käytetään käsiteltävän keksinnön soveltamista varten, kuvio 4 on poikkileikkaus kuvion 3 laitteeseen sisältyvästä lämmönvarastointialtaasta, 5 kuvio 5 on luonnos ja esittää ylöspäin kaltevalla ketjukuljettimella olevien tangon epäkeskisten renkaiden ja poistorullakuljettimella olevien vastaavien renkaiden kierrenousun välistä eroa, kuvio 6 on luonnoskaavio suoraan lämpökäsittelyyn 10 tarkoitetusta laitteesta, joka on konstruoitu käsiteltävän keksinnön toisen rakenteen mukaan, kuvio 7 esittää kuvion 6 laitteessa käytettyjä mo-nikaskadikytkettyjä ketjukuljettimia, kuvio 8 esittää käsiteltävän keksinnön mukaista 15 toista laiterakennetta, ja kuvio 9 esittää kuvion 8 mukaisessa laitteessa olevaan hidasjäähdytyskuljettimeen järjestettyä lämpöeristys-tunnelia .

Kuvio 3 esittää käsiteltävän keksinnön mukaisen 20 menetelmän soveltamiseen käytettävän laitteen erästä suoritettavaa rakennetta.

Kuviossa 3 viitenumero 1 tarkoittaa keski- tai run-sashiilistä terästankoa, joka on tullut kuumavalssauslai-toksesta, ja viitenumero 2 tarkoittaa kiristysrullaparia, 25 joka tarttuu tankoon 1, joka ohjataan silmukkalaitteen 3 läpi pudotettavaksi alas spiraalikierukkana.

Viitenumero 5 tarkoittaa vaakasuoraa kuljetinta ja viitenumero 6 taas alaspäin kaltevaa ketjukuljetinta, joka on yhteydessä vaakasuoraan kuljettimeen 5 ja on upotettu 30 lämpökäsittelyaltaaseen 7. Ylöspäin kalteva ketjukuljetin 8 on järjestetty altaaseen 7 ja on yhteydessä alaspäin kaltevaan ketjukuljettimeen 6. Tämä ylöspäin kalteva ket-jukuljetin 8 on kaskadikytketty muihin ylöspäin kalteviin ketjukuljettimiin 9, joista viimeinen - merkitty viitenu-35 merolla 11 - on yhteydessä poistorullakuljettimeen 12.

12 79559

Erilliset ylöspäin kaltevat ketjukuljettimet 9 on porrastettu niiden korkeuteen, liikenopeuteen ja ketjuau-kon leveyteen nähden, kun taas kuljetin 11 ja poistokul-jetin 12 on porrastettu korkeuteen ja liikenopeuteen näh-5 den. Tästä porrastetusta järjestelystä Johtuen spiraali-kierukka 4, joka koostuu epäkeskisistä renkaista, pystyy liikkumaan tasaisesti kuljettimesta toiseen ja kierukka 4 voidaan kuljettaa poistorullakuljettimella 12 kierukan erillisten renkaiden ollessa järjestetty niin, että jokai-10 sen renkaan välissä on pieni kierrenousu.

Poistorullakuljetin 12 on peitetty lämmönvarastoin-tialtaalla, joka on merkitty yleisesti viitenumerolla 13 kuviossa 3 ja esitetty poikkileikkauksena kuviossa 4, joka on otettu kuvion 3 linjaa A-A' pitkin. Kuten siinä esite-15 tään, allas 13 on varustettu eristyskannella, jossa on puolestaan kansi 14, joka voidaan avata toisesta päästä. Allas 13 on myös varustettu konvektion lisäyspuhaltimellä 15 ja kuumennuselementillä 16. Poistokuljetin 12 liikkuu altaan pohjaa pitkin. Poistokuljetin 12 on lisäksi yhtey-20 dessä poistoketjukuljettimeen 17, joka on puolestaan yhteydessä kokoojaan 18.

Katsottaessa edelleen kuviota 3 siinä nähdään kyl-mävesisäiliö 32, lämminvesisäiliö 33 ja jäähdytystomi 31.

! Säiliössä 33 oleva lämmin vesi ja säiliössä 32 oleva kylmä 25 vesi siirretään pumpuilla P ja sekoitetaan sekoittimessa 42. Etukäteen määrättyyn lämpötilaan säädetty seos syötetään lämpökäsittelyaltaaseen 7 siitä päästä, josta tanko työnnetään sisään, ja se poistuu altaasta 7 siitä päästä, josta tanko tulee ulos. Altaasta 7 poistuva seos palaa 30 lämminvesisäiliöön 33 ja osa palautetusta seoksesta jäähdytetään tornissa 31 ja kerätään kylmävesisäiliöön 32.

Viitenumero 39 tarkoittaa putkea, jonka läpi hape-tuskaasu syötetään useihin suuttimiin 40, jotka on sijoitettu altaan 7 alasivuun pituussuuntaan, ja osa 41 on kup-35 lansärkijä.

Jäähdytysaine 8, joka on säädetty 60° - 100eC väli 13 79559 kiolämpötilaan sekoittimessa 42, poistetaan altaan 7 siitä päästä, joka on vastapäätä sitä päätä, jossa tanko kastetaan ensin jäähdytysaineeseen. Käsiteltävän keksinnön mukaan jäähdytysaine 8 pannaan virtaamaan altaassa 7 sel-5 laisella nopeudella, joka vastaa suunnilleen tangon 5 lii-kenopeutta. Jokin hapetuskaasu, esimerkiksi ilma, voidaan puhaltaa altaaseen 7 suuttimien 40 läpi, jotka on sijoitettu määrättyihin kohtiin altaaseen. Syötetty hapetuskaasu muodostaa altaan lämpimän veden kanssa seoksen ja edis-10 tää tangon 4 yhdenmukaista ja tasaista jäähdyttämistä. Samanaikaisesti hapetuskaasun puhaltaminen suuttlmien 40 läpi tiettyihin kohtiin saa aikaan pyörretilan lämpimässä vedessä.

Vaikka edellä esitetty selostus koskeekin jäähdy-15 tysaineen syöttöosastoa, käsiteltävän keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös käyttämällä ilmaa ainoana jäähdytysaineena. Tässä tapauksessa jäähdytysaineen syöt-töosasto käsittää puhaltimen ja ilmasuuttimia, jotka on sijoitettu tiettyihin kohtiin lämpökäsittelyaltaaseen.

20 Käsiteltävän keksinnön erästä rakennetta seloste taan seuraavassa viittaamalla siihen tapaukseen, jossa jäähdytysaineena käytetään hapetuskaasukuplien ja veden muodostamaa seosnestettä, jonka pohjana on lämmin vesi, joka pidetään 60° - 100°C:ssa ja jonka kaasunpidätys on 25 0,1 - 0,35.

Kuuma (£850eC) keski- tai runsashiilinen terästanko 1, joka tulee kuumavalssauslaitoksesta, menee silmukkaker-roksen 3 läpi pudotettavaksi vaakasuoralle kuljettimelle 5 spiraalikierukkana. Kun vaakasuora kuljetin 5 liikkuu, 30 kierukka muuttuu muodoltaan ryhmäksi epäkesklsiä renkaita 4, joiden kierrenousu valhtelee 30 - 200 mm välillä. Tällaiset renkaat siirretään vaakasuoralta kuljettimelta alaspäin kaltevalle ketjukuljettimelle 6 ja ohjataan vir-taavan jäähdytysaineen läpi, jolloin pääosa austeniitti-35 rakennetta tangon koko pituudella muuttuu pääasiassa yhtenäisesti hienojakoiseksi perliittirakenteeksi.

14 79559

Transformoitu tanko, jonka lämpötila on nyt 450°-630°C, vedetään pois jäähdytysainekylvystä ja siirretään poistorullakuljettimelle 12. Ylöspäin kaltevan ketjukul-j ett imen 11 ja poistokuljettimen 12 välisestä porrastetus-5 ta suhteesta johtuen, kun kyseessä on korkeus ja liikeno-peus, tangon erilliset renkaat on järjestetty pienemmillä, 3-30 mm suuruisilla kierrenousuilla, mikä vastaa suunnilleen 1/10 tangon kierrenoususta sen ollessa jäähdytys-aineeseen upotettuna. Kuviossa 5 esitetään tankorenkaiden 10 muoto, kun ne siirretään ketjukuljettimelta 11 poistokul-jettimelle 12 kuviossa 5 esitetyllä tavalla.

Kuten jo mainittiin, poistokuljetin 12 on peitetty lämmönvarastointialtaalla 13, ja normaalitapauksessa tangon 4 tiiviisti sijoitetut epäkeskiset renkaat ovat 450°-15 630eC lämpötila-alueella. Valitsemalla oikein altaan 13 pituuden ja poistokuljettimen 12 liikenopeuden suhde liikkuva tanko 4 pidetään altaassa 13 60 - 300 sekuntia, jolloin jäännösausteniitti muuttuu perliitiksi ja mahdollisesti esiintyvä martensiitti lämpökäsitellään. Tämän jäl-20 keen, kun tanko on jäähdytetty hitaasti, se otetaan pois altaasta 13, ja kokoomalaite 18 varastoi sen.

Konvektion lisäyspuhallinta 15 käytetään saamaan aikaan yhtenäinen lämpötilan jakautuminen lämmönvarastoin-tialtaaseen 13, kun taas kuumennuselementtiä käytetään 25 kompensoimaan mahdollinen lämpötilan lasku mainitussa altaassa.

Käsiteltävän keksinnön etujen havainnollistamiseksi suoritettiin seuraava koe: SWR H82B -raakakanget kuuma-valssattiin kahdeksaksi tankonäytteeksi (Φ 12 mm), joista 30 neljä oli homogeenisia ja neljässä muussa oli segregaatiota. Nämä näytteet jäähdytettiin kahdessa ohjatussa tilassa taulukossa 1 esitetyllä tavalla ja kummankin ryhmän kaksi osaa pantiin käsiteltävän keksinnön mukaiseen lämmönva-rauskäsittelyyn, kun sen sijaan kahta muuta osaa ei käsi-35 telty tällä tavalla. Sen jälkeen tarkasteltiin näytteiden vetolujuus ja metallurginen rakenne.

Il 15 79559

Taulukko 1

Mate- Ohjattu Lämmönvar. Vetolujuus Metallurginen riaali jäähdytys käsittey kg/mm2_ rakenne_

Homo- Upotettu Negatiivinen 114 P

geeni- lämpimään nen veteen 5 teräs- Positiivinen tanko (keksinnön mu-

100° x 35 s kaan) 114 P

80°C x 25 s Negatiivinen 126, <100 Paikallinen M

pintakerroksessa

Positiivinen

10 (keksinnön mukaan) 125 P

Segre- 100° x 35 s Negatiivinen 113 M keskussegregaa- goitu tiossa teräs-tanko 15

Positiivinen (keksinnön mukaan) 113 P

80°C x 25 s Negatiivinen 125, <100 M segregaatiossa ja osa pintaker- 20 rosta

Positiivinen

(keksinnön mu- 125 P

kaan) : 25 P = perliitti M = martensiitti 16 79559

Kuten edellä esitetyt tiedot osoittavat, käsiteltävän keksinnön mukaisella menetelmällä, jossa ohjattu jäähdytys on yhdistetty lämmönvarauskäsittelyyn, estetään martensiitin muodostuminen, joka tapahtuu muuten tangon 5 pintakerroksessa liiallisen paikallisen jäähdytyksen vuoksi, ja samanaikaisesti estetään martensiittikaistan muodostuminen tangon keskiosaan myös silloin, kun alkuraaka-kangessa on segregaatiota.

Käsiteltävän keksinnön mukaista menetelmää voidaan 10 soveltaa keski- ja runsashiilisten terästankojen käsitte-lyyn, johon kuuluu ohjattu jäähdytys lämpimällä vedellä tai ilman ja veden seosnesteen muodostamalla jäähdytysai-neella, ja lisäksi myös tällaisten terästankojen siihen käsittelyyn, jossa käytetään ilmapuhalluksella tapahtuvaa 15 ohjattua jäähdytystä.

Käsiteltävän keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävää laitetta voidaan käyttää sekä segregoi-duille tangoille että myös sellaisille tangoille, jotka ovat rakenteeltaan homogeenisia, mutta voivat muodostaa 20 paikallisen martensiittirakenteen seuraavan käsittelyn olosuhteista riippuen. Lisäksi laitetta käytetään keski-ja runsashiilisten terästankojen käsittelyyn, johon kuuluu erilaisia ohjatun jäähdytyksen toimintoja, ja myös ruostumatonta terästä olevien tankojen ja muiden, tavallisten 25 terästankojen lämpökäsittelyyn.

Segregaation muodostumista yhtäjaksoisesti valettujen raakakankien keskustaan ei voida välttää helposti. Kuitenkin käsiteltävän keksinnön mukaan sellaisetkin tangon osat, joissa on erittäin voimakkaasti kovettuva mik-30 rosegregaatio, muuttuvat hienojakoiseksi perliittiraken-teeksi eikä martensiittirakenteeksi, kun niitä pidetään isotermisesti 500° - 600°C lämpötilassa 60 - 300 sekuntia. Aikaisemmassa tekniikassa homogeenisesta raakakangesta kuumavalssattu tanko saa mahdollisesti paikallisen marten-35 siittirakenteen, mikäli jäähdytysolosuhteet eivät ole yh- 17 79559 tenäisiä. Kuitenkin käsiteltävän keksinnön mukaista menetelmää soveltamalla tällainen ei-toivottu martensiitti palautuu normaalirakenteeksi (perliitti), jolloin tuotteesta tulee homogeeninen.

5 Käsiteltävän keksinnön toinen rakenne esitetään ku viossa 6.

Kuviossa 6 viitenumero 56 esittää pitkänomaista lämpökäsittelyallasta, joka on varustettu kiristysrullilla 52 ja silmukkakerroksella 53 toisen pään yläosassa. Vaa-10 kasuora kuljetin 55 on sijoitettu silmukkalaitteen 53 alapuolelle, ja kuljettimen 55 etupää on yhteydessä alaspäin kaltevan ketjukuljettimen 70 toiseen päähän. Tämä ketju-kuljetin 70 on kallistettu enintään 30° kulmassa. Ketjukulj ettimen 70 toinen pää on sijoitettu lämpökäsittelysi-15 taaseen 56 ja ylöspäin kalteva ketjukuljetin 71 on sijoitettu heti ketjukuljettimen 70 toisen pään alapuolelle. Useita ylöspäin kaltevia ketjukuljettimia 71 on kaskadi-kytketty lämpökäsittelyaltaan pituussuunnassa, niin että erilliset kuljettimet 71 on porrastettu korkeuteen nähden. 20 Viimeisen kaskadivaiheen ylöspäin kaltevan ketjukuljettimen 72 pää suuntautuu lämpökäsittelyaltaan 56 taakse, joka on yhdistetty poistokuljettimeen 73, joka on puolestaan yhteydessä kokoojaan 68.

Korkeintaan 30° kulmassa kallistettua ketjukulje-25 tinta 70 käytetään upottamaan silmukkalaitteesta 53 pudotetut tangon 54 renkaat jäähdytysaineeseen 58 niiden muuttumatta muodoltaan. Jos, kuten kuviossa 1 esitetään, tanko pudotetaan spiraalikierukkana jäähdytysaineessa olevalle kuljettimelle, epäkeskiset renkaat tulevat usein epätasai-30 seen järjestykseen. Tämä probleema voidaan eliminoida käyttämällä alaspäin kaltevaa ketjukuljetinta 70.

Kuten kuviossa 6 esitetään, vierekkäiset kaskadi-kytketyt ketjukuljettimet ovat erilaisia ketjuaukon leveyden puolesta ja suunniteltu niin, että ne voidaan säätää 35 yksilöllisesti erilaisilla nopeuksilla liikkuviksi. Sen ie 79559 vuoksi yhtä ketjukuljetintä 71 voidaan käyttää eri nopeudella kuin viereistä kuljetinta 71.

Jäähdytysaineen syöttöputki 82 on yhdistetty lämpö-käsittelyaltaan 56 toiseen päähän, johon tanko upotetaan, 5 ja jäähdytysaineen poistoputki 83 on puolestaan yhdistetty toiseen päähän, josta tanko poistetaan altaasta. Putki 84 on yhdistetty lämpökäsittelyaltaan 56 pohjaan tiettyyn pisteeseen lähelle poistopäätä altaan pituussuunnassa.

Viitenumero 74 tarkoittaa jäähdytystornia, 75 tar-10 koittaa kylmävesisäiliötä, 76 tarkoittaa lämminvesisäiliö-tä ja 77 kuumavesisäiliötä.

Kylmävesisäiliö 75 ja lämminvesisäiliö 76 on yhdistetty lämpimän ja kylmän veden sekoittimeen 79 vastaavilla pumpuilla P. Sekoitin 79 on yhdistetty jäähdytysaineen 15 syöttöputkeen 82. Kuumavesisäiliö 77 on yhdistetty putkeen 84 venttiilillä ja pumpulla P, joka pystyy pyörimään sekä eteen- että taaksepäin.

Viitenumero 80 tarkoittaa hapetuskaasun syöttöput-kea, joka on yhdistetty moniin suuttimiin 59, jotka on si-20 joitettu lämpökäsittelyaltaan 56 pohjaan pituussuunnassa. Viitenumero 81 tarkoittaa kuplansärkijää. Potkureilla varustetut sekoittimet (ei esitetty) on asennettu altaan 56 pöhj aan.

Lämmin vesi, joka on säädetty sopivaan 65° - 95eC 25 lämpötilaan seoksessa 79, syötetään lämpökäsittelysitaa-seen 56 putkella 82 ja palautetaan tavallisesti lämminve-sisäiliöön 76 putkella 83. Lämpimän veden kiertäessä putkea 80 pitkin syötetty hapetuskaasu puhalletaan lämpimään veteen vastaavilla suuttimilla, ja murtaja 81 hajottaa sen 30 pieniksi kupliksi, joiden halkaisija on noin 1 mm. Tällaiset kuplat sekoittuvat lämpimään veteen ja muodostavat kaasun ja veden seosta olevan jäähdytysaineen 58, joka virtaa lämpökäsittelyaltaan 56 läpi.

Kuumavalssattu keski- ja runsashiilinen terästanko 35 51, jota kiristysrullat 52 ohjaavat, ohjataan silmukka- li 19 79559 laitteeseen 53, josta se tulee ulos spiraalikierukkana, joka on järjestetty vaakasuoralle kuljettimelle 55 epäkes-kisten renkaiden muodostamana ryhmänä. Tangon 54 vaakasuoralla kuljettimella 55 oloajasta ja viereisen, alaspäin 5 kaltevan ketjukuljettimen 70 kulmasta riippuen tankoon 54 saadaan sopiva määrä alkuhapetusta.

Tangon 54 pääasiassa epäkeskiset renkaat upotetaan peräkkäin nestemäiseen jäähdytysaineeseen pikajäähdytys-käsittelyn saamiseksi aikaan. Jäähdytysaine 58 virtaa yh-10 densuuntaisesti tangon 54 liikesuunnan kanssa.

Ylöspäin kalteva ketjukuljetin 71 on järjestetty useina vaiheina jäähdytysaineeseen 58, niin ettei tangon 54 mikään osa muutu austeniitista perliitiksi, ennen kuin se on liikkunut kaikilla ketjukuljettimilla 71 (toisin 15 sanoen tangon minkään osan ei pitäisi joutua transformaation alaiseksi, kun se on vain yhdellä ketjukuljettimella 71). Yhden ketjukuljettimen 71 päässä tangon 54 limittyvät renkaat laajennetaan ja siirretään seuraavalle vierekkäiselle ketjukuljettimelle 71. Vierekkäiset kuljettimet 71 20 on porrastettu korkeudeltaan ja ne liikkuvat eri nopeuksilla. Lisäksi yhden kuljettimen 21 kahden ketjun 21' välinen aukko poikkeaa viereisen kuljettimen 71 aukosta. Näillä järjestelyillä saadaan aikaan yhtenäiset jäähdytys-olosuhteet. Kuten kuviossa 7 esitetään, tangon 54 renkaat 25 limittyvät toisiinsa tiiviimmin molemmissa sivuosissa kuin keskellä ja tästä johtuen niihin kohdistuu heikompi jääh-dytystoiminto. Kuitenkin, kun renkaat siirretään ketjukul-jettimelta 71 viereiselle ketjukuljettimelle 71, ne laajenevat (niiden limitys ei ole enää yhtä tiivis) ja Jou-30 tuvat kosketukseen jäähdytysaineen 58 uuden erän kanssa. Tästä on seurauksena, että tangon 54 jokaisen renkaan välinen kosketusasentoja myös tangon ja ketjujen 71' koske-tusasento vaihtelee riittävästi yhtenäisten jäähdytysolo-suhteiden muodostamiseksi.

35 Kuten jo mainittiin, jäähdytysaine 58 syötetään 20 79559 sekoittimesta 79, jossa säiliöstä 76 tuleva lämmin vesi ja säiliöstä 75 tuleva kylmä vesi sekoittuvat, niin että saadaan etukäteen määrätty lämpötila. Näin valmistettu seos syötetään lämpökäsittelyaltaan 56 upotuspäähän siten, 5 että se virtaa suunnilleen kuljettimen nopeutta vastaavalla nopeudella (tai sillä nopeudella, jolla tangon epäkes-kiset renkaat liikkuvat). Samanaikaisesti hapetuskaasu puhalletaan altaaseen 56, niin että se peittää joka paikan sen sisäpuolella. Hapetuskaasu hajoitetaan pieniksi kup-10 liksi, jotka sekoitetaan lämpimään veteen sen jäähdytys-aineen muodostamiseksi, jota käytetään tangon 54 ohjatun jäähdytyksen saamiseksi aikaan.

Osa säiliössä 76 olevasta lämpimästä vedestä virtaa jäähdytystorniin 75, jossa se jäähdytetään, ja sitten se 15 virtaa säiliöön 75. Haluttaessa valmistaa sellainen tanko, jonka vetolujuus on verrattavissa lyijypatentoinnilla saatuun arvoon tai on hyvin lähellä sitä, on saatava riittävän kylmää jäähdytysainetta kierrättämällä kylmän ja lämpimän veden seosta. Kuitenkin, jos sellainen vetolujuus 20 riittää, joka on noin 10 kg/mm2 alhaisempi kuin lyijypatentoinnilla saatu arvo, jäähdytysainetta ei tarvitse kierrättää. Sen sijaan kuumavesisäiliö 78 pidetään 95°C:ssa tai korkeammassa lämpötilassa ja kuumennettu vesi siirretään nopeasti altaaseen 56 pumpulla P ja palautetaan 25 takaisin säiliöön 78, jos sitä ei enää tarvita. Kuumaan veteen voidaan sisällyttää jokin pinta-aktiivinen aine.

Kuten edellä olevasta selostuksesta käy selville, käsiteltävän keksinnön tämän rakenteen mukainen laite saa aikaan keski- ja runsashiilisen terästangon ohjatun jääh-30 dytyksen kaasun ja veden seosnestettä olevalla jäähdytys-aineella, jonka 65° - 95eC, niin että muodostuu parannetun vetolujuuden omaava tuote.

Jos lämpökäsittely suoritetaan silloin, kun jäähdy-tysaineen lämpötila on laskenut 95eC:een tai sen alapuo-35 lelle, käsitellyn tangon laadussa on usein epäyhdenmukai- I: 2i 79559 suutta. Tämän probleeman välttämiseksi liikkuva tanko jäähdytetään keksinnön mukaisesti kaasun ja veden seosnes-teen muodostamalla jäähdytysalneella ja lisäksi tangon yhtenäinen jäähdytys varmistetaan käyttämällä siirtokul-5 jettlmia, joissa on edellä selostetut erikoispiirteet. Sljoltuskustannusten kannalta on selvästi epätaloudellista, että käsiteltävän keksinnön mukaista laitetta käytetään vain lämpökäsittelyyn. Sen vuoksi keksinnön mukaan voidaan lämpimän veden pitämiseksi 95°C kuumenpana järjes-10 tää kylmävesisälliön 74 ja lämmlnveslsälllön 76 lisäksi varastosäiliö, niin että jäähdytysaineen nopea vaihtaminen voidaan saada aikaan pumppaamalla tarvittaessa nopeasti tavanomaista kuumaa vettä (^95°C) altaaseen 56.

Käsiteltävän keksinnön mukaista laitetta voidaan 15 käyttää keski- ja runsashiilisten terästankojen lämpökäsittelyyn ja myös pehmeiden terästankojen ja ruostumatonta terästä olevien tankojen lämpökäsittelyyn.

Taulukossa 2 esitetään eräs esimerkki käsiteltävän keksinnön mukaisella laitteella suoritetun runsashiilisten 20 terästankojen lämpökäsittelyn tuloksista.

Taulukko 2

Mene- Jäähdy- Jäähdytysain. Näyttei- Keskim. Normaali telmä tysaine lämpötila den määrä vetoluj.poikkeama _kg/mm2 kg/mm2 λ- Tavan- Lämmin omai- vesi 95°C 157 113,8 1,57 nen

Kek- Lämmin sinnön vesi 98°C 80 114,1 0,82 mukai- Kaasun nen ja ve-ΟΛ den seos- neste 93°C 80 119,6 0,77

Kaasun ja veden seos- neste 83° 80 127,5 1,00 35 22 79559

Taulukko 2 osoittaa, että käsiteltävän keksinnön mukaisella laitteella käsiteltyjen näytteiden vetolujuuksilla on pienemmät standardipoikkeamat kuin tavanomaisen laitteiston laitteella käsitellyillä näytteillä. Voidaan-5 kin todeta, että käsiteltävän keksinnön mukaisella laitteella käsiteltyjen näytteiden laatu oli yhtenäisempi kuin tavanomaisten näytteiden laatu.

Käsiteltävän keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu kalteva ketjukuljetin lämpökäsittelyaltaan molemmissa 10 päissä toisen pään sijaitessa tangon upotuskohdassa ja toisen pään tangon poistokohdassa. Näiden kahden ketjukul-jettimen väliin on kaskadikytketty useita ylöspäin kaltevia ketjukuljettimia siten, että ne on porrastettu korkeudeltaan ja toimivat erilaisilla nopeuksilla. Aikaisemmassa 15 laitteessa tangon renkaat limittyvät toisiinsa tiiviimmin molemmissa sivuosissa niiden etenemissuunnassa kuin keskustassa, jolloin tangon eri osat jäähtyvät erilaisilla nopeuksilla. Tämä tangon jäähdytysnopeuden ero voidaan kuitenkin pienentää hyvin pieneksi käsiteltävää keksintöä 20 soveltamalla. Lisäksi kylmiä kohtia ei esiinny tangon renkaiden ja kuljettimen ketjujen välisissä kosketuspisteis-sä, koska ketjuaukon leveys vaihtelee kuljettimesta toi- - seen.

Käsiteltävän keksinnön mukaan käsitelty tanko on 25 laadultaan niin yhtenäinen, että vetolujuuden vaihtelu on jokaisen renkaan eri asennoissa määrältään erittäin pieni.

Tangon jäähdytysnopeutta voidaan muuttaa helposti kaasun ja veden seosnestettä olevan jäähdytysaineen lämpötilaa muuttamalla. Esimerkiksi noin 15 kg/mm2 suuruinen 30 vetolujuuden vaihtelu voidaan saada aikaan jäähdytysaineen lämpötila-alueen ollessa 65° - 95eC.

Eräs lisäetu saadaan siitä, että lisättäessä kuuma-vesisäiliö käsiteltävän keksinnön mukaiseen laitteeseen tangot voidaan lämpökäsitellä käyttämällä ainoana jäähdy-35 tysaineena joko tavanomaista lämmintä vettä (£95eC) tai li 23 79559 tällaista jonkin pinta-aktiivisen aineen käsittävää lämmintä vettä. Tällaisella kuumavesisäiliöllä varustettua, käsiteltävän keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää monitoimijärjestelmänä suoraa kuumakäsittelyä varten ja 5 sillä saadaan suuri taloudellinen hyöty sijoituskustannus-ten laskiessa.

Kuviossa 8 esitetään vielä eräs käsiteltävän keksinnön mukainen rakenne.

Kuviossa 8, jossa samoista osista käytetään samoja 10 viitenumerolta kuin kuviossa 6, äkkijäähdytyslinja, joka on vastuussa terästankojen lämpökäsittelystä kaasun ja veden seosnesteellä ja kuumalla vedellä, on pääasiassa sama kuin kuviossa 6 esitetty. Hidasjäähdytyslinja on sijoitettu lämpökäsittelyäkään 57 yläpuolelle tähän äkki-15 jäähdytyslinjaan. Hidasjäähdytyslinjan ensimmäinen komponentti on hidasjäähdytyskuljetin 96, joka on sijoitettu lämpökäsittelyäkään 57 pituussuuntaan ja läheiseen kosketukseen vaakasuoran rullakuljettimen 55' toisen pään kanssa.

20 Vaakasuora kuljetin 55' on suunniteltu niin, että se liikkuu edestakaisin linjan etenemissuunnassa. Esitetyllä tavalla alaspäin kalteva ketjukuljetin 56’ on konstruoitu niin, että se pystyy kääntymään alapäässään sellaiseen asentoon, joka on alempana kuin se asento, jossa se 25 on yhdistetty vaakasuoraan kuljettimeen 55'. Käännyttyään ketjukuljetin 56' etenee linjan suunnassa niin, että se on yhteydessä hidasjäähdytyskuljettimen 96 toiseen päähän. Tällä tavalla tanko 54, joka on pudotettu silmukkalait-teesta 53 spiraalikierukkana, kuljetetaan yhtäjaksoisesti 30 vaakasuoralla kuljettimella 55’ epäkeskisinä renkaina ja siirretään hidasjäähdytyskuljettimelle 96.

On järjestetty myös päätekuljetin 93, joka on yhteydessä hidasjäähdytyskuljettimen 96 loppupäähän. Tämä päätekuljetin 93 on sijoitettu ylöspäin kaltevan ketjukul-35 jettimen 72 päälle ja konstruoitu niin, että se pystyy 24 79559 kääntymään ylöspäin (kuten katkoviivoilla esitetään) kuljettimen 93 yläpään ympäri tai sen pisteen ympäri, jossa kuljetin koskettaa hidasjäähdytyskuljettimeen 96. Alempaa linjaa käytettäessä kuljetin 93 kääntyy ylempään, sisään-5 vedettyyn asentoon, jolloin se ei estä tangon 54 niiden peräkkäisten kierrosten tasaista siirtymistä, joita ylöspäin kalteva ketjukuljetin 72 kuljettaa.

Viitenumero 92 tarkoittaa poistokuljetinta, joka on päätekuljettimen 93 vieressä ja jota käytetään sekä ylä-10 että alalinjojen yhteisenä elementtinä. Poistokuljetin 92 käsittää tasonsäätömekanismin, joka mahdollistaa sen kääntymisen alapäässään, niin että sen yläpää voi koskettaa joko päätekulj ett imeen 93 tai ylöspäin kaltevaan ketjukul-jettimeen 72.

15 Vaikkakaan kuviossa 8 ei ole nimenomaan esitetty, lämpöeristystunneli, joka esitetään kuviossa 9 poikkileikkauksena kuvion 8 linjaa A-A' pitkin, on järjestetty hidasjäähdytyskuljettimeen 96. Eristystunneli 95 käsittää sivulevyt 103 ja kannen 104, joka on tuettu irrotettavana 20 sivulevyihin. Tämä tunneli on sijoitettu niin, että se peittää hidasjäähdytyskuljettimen 96 pituussuunnassa. Kon-vektion lisäyspuhaltimia 101 on järjestetty useaan pisteeseen kanteen 104 ja sivulevyihin 103. Kansi 104 on myös varustettu kuumennuselementillä 102. Kuvion 9 viitenumero ; 25 105 tarkoittaa telaa. Sekä päätekuljettimet 93 että pois- tokuljetin 92 voidaan tarvittaessa varustaa lämpöeristys-tunnelilla, jossa on irrotettava kansi ja joka vastaa rakenteeltaan edellä selostettua.

Tällä hidasjäähdytyslinjalla käytettävä jäähdytys-30 nopeus ohjataan säätämällä tangon 54 vierekkäisten epäkes-kisten renkaiden välinen kierrenousu ja tunnetulla tavalla. Vaihtoehtoisesti samaan tavoitteeseen voidaan päästä kiinnittämällä tai irrottamalla kansi 104 tai säätämällä konvektion lisäyspuhaltimet 101 ja kuumennuselementti 102. 35 On huomattava, että puhaltimet 101 ovat oleellisia mini- ll 25 79559 moitaessa jäähdytysnopeuden ero jokaisen epäkeskisen renkaan molempien sivuosien ja sen keskiosan välillä.

Edellä selostettua hidasjäähdytyslinjaa käytetään lämpökäsiteltäessä niukkahiilisiä teräksiä ja pehmeitä 5 teräksiä.

Käsiteltävän keksinnön mukaiseen laitteeseen sisältyvän hidasjäähdytyslinjan perusteella voidaan päästä 0,3 - 10°C/s jäähdytysnopeuksiin säätämällä kuumennuslähde 102 sen lisäksi, että säädetään tangon vierekkäisten epäkes-10 kisten renkaiden välinen kierrenousu. Toisaalta, jos käytetään alempaa äkkijäähdytyslinjaa, jossa jäähdytysaineena on kuuma vesi tai kaasun ja veden seosneste, voidaan päästä 5 - 60eC/s jäähdytysnopeuksiin. Sen vuoksi käsiteltävän keksinnön tämän rakenteen laitetta voidaankin käyttää mo-15 nitoimilaitteena suoraa lämpökäsittelyä varten.

Keksinnön tämän rakenteen laitteella suoritettavat lämpökäsittelyt voidaan tiivistää seuraavasti: 1) patentointi, 2) kevyt homogeeninen patentointi, 20 3) suora lämpökäsittely, 4) suora äkkijäähdytys (kaasun ja veden seoksessa, jonka lämpötila on 50 - 80°C ja 5) ruostumattomien teräksien liuotuslämpökäsittely.

Kuten edellä selostettiin, käsiteltävän keksinnön 25 tämän rakenteen laite käsittää äkkljäähdytyslinjan ja hidasjäähdytyslinjan, jotka pystyvät suorittamaan terästangoille kaksi erilaista lämpökäsittelyä tai jäähdytystä. Molemmilla jäähdytyslinjoilla on yhteinen silmukkakerros, vaakasuora rulla ja yhteiset osastot terästangon poista-30 mistä ja keräämistä varten polstokuljettimen alapuolella, hidasjäähdytyslinjan ollessa sijoitettu äkkijäähdytyslin-jan yläpuolelle. Tämä järjestely on hyvin tehokas tarvittavan asennustilan ja sijoituskustannusten vähentämisen kannalta, kun taas samanaikaisesti yksi jäähdytyslinja 35 voidaan helposti ja nopeasti vaihtaa toiseksi aiotun läm- 26 7955 9 pökäsittelyn suorittamiseksi.

Lämpöeristystunneli, jossa on irrotettava kansi, voidaan järjestää kuljettimen päälle hidasjäähdytyslin-jaan ja tarvittaessa samanlainen lämpöeristystunneli, 5 jossa on irrotettava kansi, voidaan järjestää päätekul-jettimen ja poistokuljettimen päälle. Järjestämällä tällaiset eristystunnelit ja asettamalla ja ohjaamalla lämpö käsittelyolosuhteet asianmukaisella tavalla käsiteltävän keksinnön mukaista laitetta voidaan soveltaa sellai-10 siin lämpökäsittelyihin, joita ovat (1) patentointi, (2) pientehopatentointi, (3) suora lämpökäsittely, (4) suora äkkijäähdytys ja (5) ruostumattomien teräksien liuotus-lämpökäsittely .

Il

Claims (12)

27 79559

1. Menetelmä keski- ja runsashiilisen terästangon suoraa lämpökäsittelyä varten, joka menetelmä käsittää 5 kuumavalssatun tangon kuljettamisen kuljettimella epäkes-kisten renkaiden muodostamana ryhmänä, jolloin renkailla on kierrenousu, joka on kierrenousuarvojen alueella 30-200 mm, ja ensimmäisen aikajakson aikana tangon suorapaten-toinnin kohdistamalla tankoon ohjattu jäähdytys jäähdytys-10 aineessa, jolloin suoran patentoinnin loppulämpötila on alueella 450-630eC, niin että pääosa austeniitista tangon koko pituudella transformoituu pääasiassa yhtenäisesti hienojakoiseksi perliittirakenteeksi, tunnettu siitä, että suoran patentoinnin jälkeen ja toisen yli 60 15 sekuntia kestävän aikajakson aikana kuljettamalla samanaikaisesti tankoa kuljettimella pidetään epäkeskisten renkaiden muodostama ryhmä suoran patentoinnin lämpötila-alueella 450-630°C ja laajennetaan kierrenousua alueelta 30-200 mm alueelle 3-30 mm, jolloin tangon limittäin ole-20 vien alueiden kosketus, kuten myös tangon kosketus kuljettimen kanssa muuttuu, niin että olennaisesti kaikki jään-nösausteniitti transformoituu perliitiksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu toinen aikajakso on 25 enintään 300 sekuntia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisella aikajaksolla renkaat kuljetetaan kuljettimen pinnalla siten, että renkaat koskettavat kuljettimen pintaa toisella kohtaa kuin ensimmäi- 30 sellä aikajaksolla, niin että renkaat koskettavat kulje-tinta eri kohdissa.

4. Laite terästangon suoraa lämpökäsittelyä varten, joka laite käsittää silmukkalaitteen (3; 53) spiraalikie-rukkana (4; 54) olevan tangon pudottamista varten, vaaka- 35 suoran kuljettimen (5? 55; 55')/ pudotetun tangon kuljet- 28 79559 tamiseksi epäkeskisistä renkaista koostuvana ryhmänä, kuljettimen (6? 70; 56') renkaiden kuljettamiseksi lämpökäsittelysi taaseen (7; 56; 57), lämpökäsittelyaltaassa olevat kuljetusvälineet (8, 9, 11; 71, 72) mainittujen ren-5 kaiden kuljettamiseksi sisältäen ylöspäin kaltevan kuljettimen (11; 72) ja poistokuljettimen (12; 73; 92) renkaiden (4; 54) kuljettamiseksi kokoojaan (18; 68), ja välineet jäähdytysaineen syöttämiseksi lämpökäsittelyaltaaseen, tunnettu siitä, että 10. kuljetin renkaiden (4; 54) kuljettamiseksi lämpö käsittelyaltaaseen (7; 56; 57) käsittää alaspäin kaltevan ketjukuljettimen (6; 70; 56'), - kuljetusvälineet renkaiden kuljettamiseksi lämpökäsittelyaltaassa (7; 56; 57) käsittävät useita kaskadi- 15 kytkettyjä ketjukuljettimia (8, 9, 11; 71, 72) ja - poistokuljettimen (12; 73; 92) korkeus ja liike-nopeus on porrastettu kaskadikytkettyihin ketjukuljetti-miin (8, 9, 11; 71, 72) nähden ja siihen liittyy sitä peittävä lämmönvarastointiallas (13).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tun nettu siitä, että lämmönvarastointiallas (13) käsittää konvektion lisäyspuhaltimen ja kuumennuselementin.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytysaineen syöttöväli- 25 neet käsittävät laitteen lämpimän veden syöttämiseksi lämpötilan säätämisen jälkeen ja laitteen hapetuskaasun syöttämistä varten.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokaisen kaskadikytketyn ketjukul- 30 jettimen ketjuaukon leveys on erilainen ja että viereisten ketjukuljettimien liikenopeus poikkeaa etukäteen määrätyn arvon verran.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi kylmävesisäi- 35 liön (32; 75), lämminvesisäiliön (33; 76), lämpimän ja 29 79559 kylmän veden sekoittimen (79), jäähdytysalneen syöttöput-ken (82), joka on sijoitettu lämpökäsittelyäkään siihen päähän, jossa terästanko upotetaan altaaseen, ja jäähdy-tysaineen poistoputken (83), joka on järjestetty altaan 5 toiseen päähän, josta terästanko siirretään pois altaasta, kummankin mainitun putken ollessa yhdistetty kylmävesi-säiliöön, länuninvesisäiliöön ja lämpimän ja kylmän veden sekoittimeen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, t u n -10 n e t t u siitä, että se käsittää lisäksi useita suutti- mia, joiden läpi hapetuskaasu puhalletaan lämpökäsittely-altaan sisäpuolen kalkkiin osiin, ja kuplansärkijän (41; 81) puhalletun kaasun hajoittamiseksi pieniksi kupliksi, kaasun ja veden seosnesteen muodostaman jäähdytysaineen, 15 joka koostuu lämpimästä vedestä ja hapetuskaasun pienistä kuplista, joutuessa tällöin virtaamaan terästangon liikesuuntaan nopeudella, joka vastaa pääasiassa sitä nopeutta, jolla terästangon epäkeskiset renkaat kuljetetaan.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, t u n -20 n e t t u siitä, että se käsittää lisäksi kuumavesisäi- liön (77) 95°C tai korkeamman lämpötilan omaavan veden varastoimiseksi, pumpun, venttiilin ja jäähdytysaineen syöttöjärjestelmän, joka on yhdistetty lämpökäsittelyal-taaseen mainitulla pumpulla ja venttiilillä, kuuman veden 25 liikuttamiseksi nopeasti lämpökäsittelyaltaan ja kuumave-sisäiliön välillä.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää ylemmän hidas-jäähdytyslinjän, joka käsittää vaakasuoran kuljettimen 30 (96), joka on sijoitettu silmukkalaitteen (53) alapuolelle ja on liikutettavissa edestakaisin linjan etenemissuunnas-sa, jolloin ketjukuljetin (56') renkaiden (54) kuljettamiseksi lämpökäsittelyaltaaseeen (57) on käännettävissä ala-päänsä ympäri sen yhdistämiseksi ketjukuljettimiin (71, 35 72), jotka kuljettavat renkaita (54) lämpökäsittelyaltaas- äo 79559 sa (57) ylemmän hidasjäähdytyslinjan lisäksi käsittäessä kuljettimen (93), joka on sijoitettu ylöspäin kaltevan ketjukuljettimen (72) yläpuolelle ja on käännettävissä ylöspäin yläpäänsä ympäri, ja poistokuljettimen (92), joka 5 on asennettu liikkuvaksi niin, että se koskettaa joko mainittuun ylöspäin kaltevaan ketjukulj ett imeen (82) tai mainittuun päätekuljettimeen (93).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että hidasjäähdytyslinja käsittää lämpö-10 eristystunnelin (95), joka käsittää konvektion lisäyspu-haltimen (101), kuumennuselementin (102) ja irrotettavan kannen (104). li 3i 79559