NO115347B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til oppvarmning av metallgjenstander under ikke oksyderende betingelser, samt ovn for utførelse av denne fremgangsmåte.

Det er kjent at varmebearbeidelse av metallgjenstander som emner av vanlig stål og av stållegeringer vanskeliggjøres ved at det ikke er mulig å oppvarme gjenstandene til høyere temperaturer, dvs. temperaturer høyere enn 800° C uten risiko for oksydasjon.

Hvis oksydasjon av gjenstandene ikke forhindres øker friksjonen mellom gjenstandene og de verktøy som varmebearbeidelsen utføres med i betydelig grad. Verk-tøyet utsettes derfor for overdreven slitasje og de bearbeidede gjenstanders overflate er utilfredsstillende efter ferdigbearbeidelse og beheftet med feil.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse skaffes der en fremgangsmåte som tillater å oppvarme metallgjenstander, som f. eks. emner til høye temperaturer uten risiko for overf lateoksydasj on.

Videre skaffes der ved hjelp av oppfinnelsen en ovn til utførelse av denne fremgangsmåte og som oppvarmes ved hjelp av vanlige midler.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i sine hovedtrekk karakterisert ved at man bringer arbeidsstykket inn i et bad av smeltet glass, utsetter badets overflate for høyere temperaturer og systematisk fjerner og fornyer glassbeiegget på arbeidsstykkets overflate. Den beskyttende glasshinde strekker seg over hele gjenstandens overflate under oppvarmningsperioden og forhindrer direkte kontakt mellom gjenstandens overflate og den omgivende atmo-sfære, som følgelig ikke kan virke oksyderende på denne overflate. Nevnte hinde har en ytterligere beskyttende egen-skap, idet den forhindrer at metallgjenstandene avgir kullstoff under oppvarmningen. Dette er av særlig viktighet når oppfinnelsen anvendes i forbindelse med emner av stål.

Den beskyttende hinde kan påføres metallgjenstandene ved å dykke dem ned i et bad av vedkommende materiale i smeltet tilstand. Dette bad vil da samtidig utføre oppvarmningen av gjenstandene. Glasshinden fjernes fortrinsvis fra gjenstandene før de underkastes varmebearbeidnings-prosessen, fordi glass som har et høyt innhold av jernoksyd og andre forurensninger ville medføre overdreven slitasje på de verktøy som brukes ved bearbeidelsen og skade gjenstandenes overflate.

Metallgjenstander som er oppvarmet ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i den mest mulig passende tilstand for varmebearbeidelsen. Ikke alene unngås oksydasjon av gjenstandenes overflate, men der fjernes også oksydhinder som på forhånd måtte ha dannet seg på overflaten. Glass i smeltet tilstand som brukes til dannelse av nevnte beskyttende hinde vil samtidig bevirke en varmebeisning av gjenstanden ved å absorbere oksyd fra denne.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen kan jernoksyd tilsettes til glasset som danner den beskyttende hinde for å modifisere glassets smelteegenskaper og gjøre det egnet til anvendelse i et stort temperaturområde. Det er således mulig å fremstille glass som er flytende ved temperaturer under 1000° C, eller andre glasstyper med stort innhold av jernoksyd og som er flytende ved omkring 1400° C og ikke overhetes. Overhetning viser seg ved at badet skum-mer og svulmer opp. Ved hjelp av sådanne glassbad kan altså gjenstandene oppvarmes opp til 1400° C uten at noen overflate-oksydasjon finner sted.

Den beskyttende hinde kan påføres ogi opprettholdes på gjenstandene ved å be-vege dem i eller gjennom et glassbad som holdes på en passende temperatur. Nevnte bevegelse kan være rullende ved behandling av gjenstander med sirkulært tverrsnitt.

Ovnen for utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er i sine hovedtrekk karakterisert ved at den om-fatter et roterende hus, et kammer i dette hus innrettet til å inneholde et bad av smeltet glass, anordninger i nevnte kammer til å understøtte metallgjenstandene slik at disse ikke er i kontakt med badet i en bestemt vinkelstilling av ovnen, samt anordninger til å understøtte gjenstandene slik at de er i kontakt med badet når den inntar en annen vinkelstilling.

Ovnen er videre forsynt med åpninger til å føre gjenstandene inn i samme og åpninger til å ta gjenstandene ut av ovnen.

Ifølge en utførelsesform for oppfinnelsen har ovnen i det vesentlige rørform og kan rotere eller svinge frem og tilbake om sin akse. Denne rotasjon eller svingning frembringer den nødvendige relative bevegelse mellom badet i ovnen og de gjenstander som skal neddykkes i badet og overtrekkes av dette.

I en foretrukken utførelsesform for ovnen ifølge oppfinnelsen er der i ovns-kammeret anordnet ett eller flere fremspring med mellomrom mellom hverandre. Disse fremspring er i det vesentlige i linje méd ovnens akse forsynt med seter på hvilke gjenstandene hviler når de føres inn i ovnen i aksial retning og fra hvilke gjenstandene fjernes i samme retning når de tas ut av ovnen. Når ovnen er i hvile og ferdig til inn-føring eller uttaing av en gjenstand opptar nevnté frémspring den nedre del av ovns-kammeret og badet med smeltet beskyttende materiale fyller mellomrommene mellom fremspringene.

Når ovnen foretar en vinkelbevegelse på grunn av rotasjon eller svingning frem og tilbake under oppvarmningsprosessen beveges fremspringene oppover og gjenstandene glir eller ruller fra fremspringene og ned i badet som selvfølgelig forblir i ovnens nedre del.

I det følgende beskrives der som

eksempler flere utførelsesformer for ovner ifølge oppfinnelsen. Der henvises til ved-føyede tegninger som skjematisk viser disse utførelsesformer.

Fig. 1 viser et lengdesnitt av en ovn ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt av samme ovn i en stilling hvor de gjenstander som skal forvarmes kan føres inn og tas ut av ovnen. Fig. 3 er et tverrsnitt av ovnen under

oppvarmningsprosessen.

I fig. 4 vises en modifisert utførelses-form for ovnen ifølge fig. 1.

Fig. 5 er et tverrsnitt av ovnen ifølge

fig. 4 efter linjen V—V på fig. 4.

Fig. 6 er et tverrsnitt av ovnen ifølge

fig. 4 efter linjen VI—VI i fig. 4.

I fig. 7 vises en ytterligere modifisert

utførelsesform for ovnen ifølge fig. 1.

I figurer 8—14 vises noen utførelses-former for anordninger som brukes til å fjerne den beskyttende hinde av glass eller annet materiale fra gjenstandene; før varmebearbeidelsen.

I figurer 1, 2 og 3 betegner 1 selve ovnen som har form av en i det vesentlige sylindrisk trommel hvis indre er innrettet til å inneholde et bad B av smeltet beskyttende materiale som glass. Trommelen har en aksial åpning 2 og 3 ved hver av sine ender for passasje av varmemedium og til innføring og fjernelse av gjenstandene P som skal oppvarmes. Som varmekilde er der anbragt en brenner R foran åpningen 2 for uttagning av gjenstanden.

Inne i ovnen er der anbragt flere tverr-gående fremspring 5 med mellomrom mellom hverandre. Hvert fremspring er formet som en sirkelsegment i hvilken der er uttatt konkave seter 6 for understøttelse av gjenstandene P når de føres inn i og tas ut av ovnen. På sidene av setene 6 avsluttes fremspringene med flater 7 som helder gradvis i forhold til hverandre og sett i retning, av ovnens akse.

I mellomrommene mellom fremspringene befinner seg badet B som består av smeltet glass.

Efter at gjenstandene P er anbragt på setene 6 lar man ovnen rotere en halv omdreining i den retning som er vist ved pilen på fig. 2, inntil den får den stilling som er vist i fig. 3. Fremspringene 5 ligger da på eh av ovnens sider. Ved denne dreining av ovnen ruller gjenstandene langs en av fremspringenes sider og ned i badet B.

Badet B må være tilstrekkelig dypt til å sikre en fullstendig overtrekning av gjenstandene P. Denne dybde er avhengig av størrelsen og formen av de gjenstander som skal overtrekkes. Hvis det er i det vesentlige runde gjenstander som skal oppvarmes og overtrekkes bør badet B ikke være så dypt at gjenstandene dykkes fullstendig ned i dette. Da ovnen nesten stadig holdes i bevegelse sikres dannelsen av et beskyttende overtrekk på gjenstandene selv om de bare delvis er neddykket i badet, f. eks. til en dybde tilsvarende en tredjedel av gjenstandenes diameter. På grunn av ovnens frem-og tilbakesvingende eller roterende bevegelse vil nemlig gjenstandene rulle i glassbadet og overtrekkes med den beskyttende hinde som isolerer dem fra atmo-sfæren i samme grad som om gjenstandene hadde vært fullstendig neddykket i badet.

Når oppvarmningsperioden er avsluttet lar man ovnen vende tilbake til sin utgangsstilling og gjenstandene P oppsamles da suksessivt av fremspringenes sideflater 7 og føres tilbake til sine seter 6.

Det-forhold at sideflatene 7 har forskjellig heldning gjør det mulig å ta ut suksessivt forskjellige gjenstander fra hvilke som helst sett av fremspringene. Som det fremgår av fig. 3 vil de gjenstander som ligger inntil skråf låtene 7 a oppsamles først og bringes på linje med uttaksåpnin-gen, når ovnen har'nådd en bestemt vinkelstilling, forutsatt at ovnen roterer i den med pilen angitte retning, mens de gjenstander som ligger inntil flaten 7 d vil fremdeles være delvis neddykket i badet og vil først oppsamles etter at ovnen har rotert over en på forhånd bestemt vinkel.

I den modifiserte utførelsesform som vises i fig. 4 og 6 har ovnens oppvarmnings-kammer to fremspring 5 og 5 a, et ved hver ende av ovnen. Disse fremspring har på midten i retning sett på tvers av ovnen et sete anordnet slik at fremspringene holder gjenstandene P i en stilling som i det vesentlige er parallell med ovnens akse. Dette sete fortsetter i sideretningene i to flater 7 og 8.

Ovnens midtre del sett i lengderetnin-gen er fri for fremspring og inneholder badet B av det materiale som skal beskytte gjenstandene P fra oksydasjon under oppvarmningen. Gjenstandene P føres enkelt-vis inn i ovnen mens den holdes i den stilling som er vist i fig. 4 og 5, altså med fremspringene 5 og 5 a i den laveste stilling.

Efter at gjenstanden er anbragt pa setet 6 i fremspringet 5 a til støtte til inn-førelsesåpningen 3, lar man ovnen rotere omkring en halv omdreining i den retning som er vist med pilen T på fig. 5, så at den innførte gjenstand ruller langs flaten 8 og synker ned i det underliggende bad. Fremspringene når så den høyeste stilling som er vist i hg. 6. Den rekke gjenstander som ligger etter hverandre inne i badet beveges så i aksial retning i samme, ved hvilke som helst passende midler, f. eks. også ved å nyttiggjøre gjenstandenes rotasjonsbeve-gelse. Ved denne bevegelse bringes den gjenstand som først er ført inn i ovnen, til å ligge ved siden av fremspringet 5 ved den åpning 2 gjennom hvilken gjenstandene tas ut av ovnen. Efter at denne gjenstand har nådd den ønskedé temperatur, bringer man ovnen til å roteré i samme retning som før i omkring en halv omdreining, hvorved den går tilbake fra den stilling som er vist i fig. 6, til den opprinnelige stilling som vist i fig. 5. Den gjenstand som er nærmest ovnens åpning 2 opptas da av flaten 7 og fremspringet 5 og bringes til dette frem-springs sete 6. Gjenstanden kan da tas ut av ovnen.

Som det vil sees av det foregående roterer alltid ovnen eller er i en frem- og til-bakegående svingning, unntatt i de perioder gjenstander føres inn eller tas ut av samme.

Ved denne utførelsesform oppvarmes gjenstanden i ovnen hovedsakelig av de varme forbrenningsgasser og bare sekun-dært av det smeltede bad. Det fremgår f. eks. av fig. 1—3 på tegningen at gjenstanden oppvarmes vesentlig av de varme gasser når de inntar den i fig. 2 viste stilling. I denne stilling vil hver gjenstand være omsluttet av et smeltet glassbad som beskytter dem mot oksydasjon, men ikke i merkbar grad hindrer varmen fra å komme til gjenstanden, med derav følgende varme-beising. Når ovnen inntar den i fig. 3 viste vinkelstilling, forsvinner glasslaget som omslutter gjenstanden idet det da oppløses av det smeltede bad. At det beskyttende lag fjernes ved hver periodisk oscillasjon av ovnen er meget viktig, for derved fjernes alt overflateoksyd fra gjenstandens overflate uten avbrytelse av oppvarmningen. Når ovnen igjen inntar den i fig. 2 viste stilling, vil gjenstanden som stikker ut av badet være dekket med et nytt beskyttel-seslag, hvor oksydkonsentrasjonen er for-holdsvis lav, så at dette nye lag fortsetter beisingen av gjenstandens overflate. På grunn av denne beisévirkning og videre fordi den på denne måte behandlede gjenstand alltid av glasset beskyttes mot den omgivende gass, er det klart at gjenstandene som forlater ovnen egner sig utmerket til påfølgende mekanisk behandling.

Det samme gjelder fremgangsmåten utført som vist i fig. 4—6, bare med den forskjell at mens endel av gjenstanden som stikker ut av badet er dekket med et beskyttende lag og oppvarmes av forbren-ningsgassene, så vil de øvrige deler være neddykket i badet for samtidig fjernelse av deres beskyttende lag som erstattes med et nytt lag med lavere jernoksydkonsentra-sjon. Når ovnen roterer, vil de deler av gjenstanden som før stakk ut av badet nu være neddykket i dette, mens de tid-ligere neddykkede deler stikker ut og er dekket av et glassbelegg for varmebehand-ling.

Gjenstandene kan transporteres gjennom ovnen på forskjellige måter. Ved den i fig. 1—3 viste utførelsesform foregår transporten når ovnen inntar den i fig. 1 og 2 viste stilling. Ved den i fig. 3 viste stilling vil det være tilstrekkelig å innføre en gjenstand som skal oppvarmes aksialt, hvorved hele rekken av gjenstander i ovnen vil skyves mot utløpet 2. Gjenstanden nærmest åpningen 2 vil da skyves ut av ovnen og føres,videre til anordninger som vil bli nærmere beskrevet i forbindelse med teg-ningens fig. 8—14.

Ved den i fig. 4 viste ovn kan det indre kammer være svakt konisk og/eller ovnens lengdeakse kan være hellende så at gjenstandene ved hver av dennes vinkelbevegel-ser vil føres mot utløpsåpningen.

I den utførelsesform som er vist i fig. 7 har ovnen bare et fremspring og dette ligger ved åpningen 2 gjennom hvilken gjenstanden tas ut. Ovnen er altså fri for fremspring ved den motsatte side og likeledes i sin midtre del. Gjenstandene føres da direkte ned i badet B gjennom åpningen 3.

I alle tilfelle foretrekkes det å fjerne fra gjenstanden P den beskyttende hinde som er dannet av badet B i ovnen 6 hvis denne hinde består av glass før gjenstandene underkastes en varmebearbeidning, fordi glasset som kan ha et stort innhold av jernoksyd og andre forurensninger kan ha skadelig virkning på bearbeidelsesverk-tøyet og på selve gjenstandene.

I figurer 8—14 vises noen utførelses-former for innretninger til å fjerne den beskyttende glasshinde fra stålbarrer.

Når barren P er tatt ut av ovnen an-bringes den på en understøttelse V, (på fig. 8) som kan bestå av stålprofiler eller valser. Ved endene av denne understøttelse er der anbragt skrapere E, og E, som bæres av braketter G henholdsvis G,. Hver av skraperne er forsynt med et blad L på den side som vender mot barrens P ender. Skraperen E påvirkes av et organ M i slik retning at den beveger barren mellom de to skrapere mot venstre på tegningen, inntil skraperne ikke lenger understøttes av sine braketter og faller ned.på grunn av sin tyngde. Skrapernes fall kan under-støttes ved ytre krefter.

Når skraperne faller ned vil bladene

skrape barrens P ende-flater og fjerne glasshinden fra disse.

Organet M virker nu direkte på barren P som herved beveges langs ytterligere understøttelse V2 som ligger på linje med hverandre med mellomrom.

Mellom understøttelsene V2 er der anordnet skrapeblad''S slik at de skraper barrens sideflater når denne skyves i retning mot venstre på tegningen. Bladene S tvinges av fjærer mot barrens overflate og deres profiler tilsvarer barrens tverrsnittsform som vist i fig. 9 og 10 i forbindelse med barrer med sirkulært, henholdsvis kvadrat-isk tverrsnittsform;

Bladenes S virkningsområder over-lapper fortrinsvis hverandre for å sikre en fullstendig fjernelse av glasshinden.

Når glasshinden er fjernet føres barren til en tilførselsflate (ikke vist på tegningen) i varmebearbeidningsmaskinen. Organet M inntar så påny sin utgangsstilling og skraperne E og E, heves, likeledes til sin utgangsstilling så at anordningen kan motta den neste barre.

Når der skal behandles stenger eller barrer forsynt med aksial boring kan denne boring skrapes ved hjelp av en stempel-formet skraper G (fig. 11 og 12) forsynt med ettergivende blad y som kan komme i kontakt med boringens vegger slik at glasshinden fjernes. Bladene y er fortrinsvis vinkelforskjøvet i forhold til hverandre.

I figurer 13 og 14 vises skjematisk en fordelaktig utførelsesform for en anordning til skrapning av runde stenger med aksial boring.

I disse figurer betegner 21, 22, 23 og 24 fire blad som er festet til en bevegelig un-derstøttelse 25 og som kan fjerne glasshinden i retning på den del som ligger til venstre på tegningen av stangens P overflate, samt på den høyre ende av overflaten og på boringens vegger i samme.

Efter som organene 21—25 ved hvilke som helst passende anordninger beveges mot venstre på tegningen, lar man stangen rotere i den retning som er vist med pilen F på fig. 14 ved hjelp av to sett hjul Z, på hvilken stangen hviler under hele behand-lingsperioden.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er av særlig fordel ved behandling av gjenstander som skal oppvarmes til temperaturer over 1000° C. Den kan brukes til å oppvarme gjenstander innen hele det temperaturområde i hvilket oksydasjon normalt vil finne sted og gjenstandene forvarmes da i de lave temperaturområder ved hvilke som helst passende midler. For-varmningen av gjenstandene kan utføres i rommet tilstøtende til ovnens chargerings-åpning og ved å nyttiggjøre de varme gasser som kommer ut av ovnen. Chargerings-åpningen kan da gjøres større slik at den virker som et roterende oppvarmnings-kammer.

I de foranstående eksempler er beskrevet utførelsesformer i hvilke gjenstandene

er. anbragt i bare en>: rekke, meri foreliggende oppfinnelse dekker også tilfelle hvor

man bruker ovner av tilstrekkelig størrelse

til å tillate anordning;av flere rekker gjenstander ved siden av hverandre.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til oppvarmning av

metallarbeidsstykker, karakterisert ved at man i det minste delvis neddykker arbeidsstykket i et smeltet glassbad, utsétter badets overflate for en strøm av varme forbrenningsgasser med høy temperatur, og sørger for en systematisk forflytning av arbeidsstykket i forhold til badet så i dét minste en del av dettes med et beskyttende glasslag dekkede arbeidsstykke er i kontakt med gasstrømmen idet man suksessivt neddykker partier av arbeidsstykket i badet, hvorved glasslaget som er i kontakt med arbeidsstykket fornyes.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at arbeidsstykket forflyt-tes i forhold til badet ved at dette bringes til gjentagne ganger å rulle inn i badet idet arbeidsstykket for hver gang bare delvis neddykkes i badet.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at arbeidsstykket samtidig beveges i en retning som praktisk talt er parallell med badets overflate fra inn-løpet til utløpet.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at jernoksydinnholdet i glassbadet avpasses for modifisering av dets smeltepunkt.

5. Ovn for utførelse av fremgangsmåten i henhold til påstand 1 ved behandling av arbeidsstykker som kan rulle, karakterisert ved et sylindrisk roterende hus (1) med praktisk talt horisontal akse, et kammer for et smeltet glassbad (B) i huset, anordninger i kammeret for under-støttelse av et metallarbeidsstykke (P) i kontakt med badet når ovnen inntar en bestemt vinkelstilling (fig. 3 og 6), anordninger (5) for understøttelse av arbeidsstykket uten kontakt med badet når ovnen inntar en annen vinkelstilling (fig. 2 og 5) og anordninger (R) for tilførsel av en strøm av forbrenningsgasser med høy temperatur over badoverflaten i kammeret.

6. Ovn ifølge påstand 5, karakterisert ved at anordningen for understøttelse av metallarbeidsstykket uten kontakt med badet bestar av i det minste et fremspring (5, 5 a) i form av et sirkelsegment som går ut fra kammerveggen.

7. Ovn ifølge påstander 5—6, karakterisert ved at de nevnte fremspring (5, 5 a) er anordnet i innbyrdes avstand i ovnens lengderetning, hvor hvert fremspring har et sete (6) over badets overflate, hvilke seter ligger på linje med hverandre og med innløp og utløp for føring av arbeidsstykket gjennom ovnen.

8. Ovn ifølge påstand 7, karakterisert ved at hvert fremspring (5, 5 a) har en skråkant (7) mellom setet (6) og ovns-veggen, idet helningen på ihvertfall ett av fremspringene er forskjellig fra helningene på de andre fremspring (fig. 1—3).