Sposób obróbki cieplnej pólwyrobów i wyrobów metalowych w postaci wielokrotnego zwoju Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej pólwyrobów i wyrobów metalowych w po¬ staci wielokrotnego zwoju, zwlaszcza drutów, tasm i ksztaltowników.Znane dotychczas sposoby obróbki cieplnej pól¬ wyrobów i wyrobów metalowych w postaci wielo¬ krotnego zwoju polegaja na nagrzewaniu ich w piecach elektrycznych lub gazowych na zasadzie posredniej wymiany ciepla na1 drodze konwekcji lub promieniowania miedzy zródlem ciepla a wsa¬ dem. Dla zmniejszenia utlenienia wyrobów w pie¬ cach tych stosuje sie czesto atmosfere ochronna lub regulowana, wzglednie próznie, albo tez obrób¬ ke cieplna przeprowadza sie w piecach kapielo¬ wych.Tasmy, druty, rury i ksztaltowniki w zwojach obrabia sie cieplnie równiez poprzez ich bezpo¬ srednie nagrzewanie oporowe lub indukcyjne przy sieciowych, srednich i wysokich czestotliwosciach pradu. Przy tych sposobach nagrzewania wykorzy¬ stuje sie zjawisko bezposredniego wytwarzania cie¬ pla w obrabianym przedmiocie wskutek przeply¬ wu w nim pradu elektrycznego.Znane sposoby obróbki cieplnej pólwyrobów i wyrobów metalowych w postaci wielokrotnego zwoju posiadaja szereg wad i niedogodnosci stoso¬ wania, a w szczególnosci w przypadku nagrzewa¬ nia posredniego, sprawnosc cieplna tego sposobu jest niska i wynosi od 10 do 40°/o w zaleznosci od temperatury obróbki cieplnej, rodzaju zastosowanej 2 atmosfery i jej predkosci przeplywu oraz konstruk¬ cji pieca. Dlugie czasy nagrzewania w atmosferze powietrza powoduja znaczne straty materialu w wyniku utleniania i koniecznego nastepnie trawie- nia. Zastosowanie prózni lub atmosfery ochronnej eliminuje lub zmniejsza utlenianie lecz wymaga instalowania ukladu pomp prózniowych lub ge¬ neratorów o duzych wydajnosciach. Piece do wy¬ zarzania oraz urzadzenia uzupelniajace (pompy, ge- neratory itp.) posiadaja duze gabaryty i zajmuja znaczny obszar hal produkcyjnych. Piece te po¬ siadaja niska sprawnosc energetyczna wynikajaca ze strat energii w czasie biegu jalowego oraz roz¬ ruchu pieca do chwili osiagniecia stanu równowagi cieplnej w zadanej temperaturze.Nagrzewanie posrednie wsadu w zwojach w pie¬ cach prózniowych w temperaturach okolo 700° prze¬ biega bardzo wolno z uwagi na brak medium prze¬ noszacego cieplo na drodze konwekcji. Podwyzsze- nie temperatury komory prózniowej powoduje nie¬ równomierne nagrzewanie wsadu co w konsekwen¬ cji prowadzi do uzyskania róznych wlasciwosci warstw zewnetrznych i wewnetrznych wsadu.Nagrzewanie wsadu o duzej masie w postaci wielokrotnego zwoju w piecach do pracy okreso¬ wej i pólciaglej wymaga maksymalnego obnizenia temperatury, jednakze nie nizej od temperatury, w której mozna otrzymac wymagane efekty struk¬ turalne; pociaga to za soba znaczne wydluzenie czasu nagrzewania i wygrzewania. Natomiast pod- 766983 76698 4 wyzszenie temperatury wyzarzania powoduje nie¬ jednorodnosc strukturalna materialu w warstwach bezposrednio stykajacych sie z medium grzew¬ czym. Zwiekszenie szybkosci nagrzewania, a tym samym polepszenie sprawnosci energetycznej moz¬ na uzyskac poprzez zluznianie poszczególnych zwo¬ jów i wymuszenie ruchu medium grzewczego. Wy¬ maga to jednak instalowania dodatkowych urza¬ dzen zluzniajacych, takich jak np. rozwijarki i zwijarki z drutem dystansowym oraz wentylato¬ rów cyrkulacyjnych wywolujacych turbulentny ruch atmosfery w piecu.Piece kapielowe posiadaja niska sprawnosc ener¬ getyczna z uwagi na koniecznosc stopienia i na¬ grzania do wymaganej temperatury znacznej masy medium doprowadzajacego cieplo do materialu, jak równiez z uwagi na straty biegu jalowego. Dodat¬ kowa niedogodnosc eksploatacyjna tego urzadzenia stwarza koniecznosc czestego uzupelniania medium nagrzewajacego. Stosowane media sa czestokroc wybuchowe lub trujace (np. olów), a wiec szcze¬ gólnie niepozadane z punktu widzenia bezpieczen¬ stwa i higieny pracy. Ponadto obrabiane cieplnie w tych piecach pólwyroby i wyroby wymagaja za¬ biegów wykanczajacych polegajacych na usunieciu z powierzchni warstewki zastyglego medium lub nawet jego korozyjnych skutków dzialania. Piece te nie nadaja sie do obróbki cieplnej rur i ksztal¬ towników z otworem.Bezposrednie nagrzewanie indukcyjne wymaga dostosowania induktorów do ksztaltu i wymiarów obrabianych cieplnie wyrobów posiada ograniczo¬ ny zakres optymalnych czestotliwosci zaleznych od materialu i ksztaltu wsadu, ponadto stwarza zna¬ czne trudnosci zwiazane z utrzymaniem osiowosci i równomiernego rozlozenia masy nagrzewanego wsadu w stosunku do induktorów.W przypadku statycznego, oporowego nagrzewa¬ nia tasm w kregach koniecznym jest odizolowanie od siebie poszczególnych zwojów. Z uwagi na znaczny opór elektryczny dlugich tasm zachodzi koniecznosc stosowania wysokiego napiecia nie¬ bezpiecznego dla obslugi oraz mogacego spowodo¬ wac przebicie materialu izolujacego. Krag wyzarza¬ ny tym sposobem posiada niewyzarzone konce w miejscach styku tasmy z elektrodami. Koniecznosc ich odcinania powoduje zmniejszenie uzysków w procesie wytwarzania tasm.Celem wynalazku jest usuniecie wad i niedogod¬ nosci stosowania dotychczas znanych sposobów ob¬ róbki cieplnej pólwyrobów i wyrobów metalowych w postaci wielokrotnego zwoju.Zagadnienie techniczne prowadzace do osiagnie¬ cia tego celu polega na opracowaniu sposobu ob¬ róbki cieplnej pólwyrobów i wyrobów metalowych w postaci wielokrotnego zwoju, zapewniajacego mozliwosc szybkiego nagrzewania materialu do za¬ danej temperatury w ciagu od kilku do kilkuset sekund, co w przypadku nagrzewania w powietrzu zabezpiecza wsad od znacznego utlenienia, wysoka sprawnosc cieplna ze wzgledu na wewnetrzne wy¬ twarzanie ciepla, równomierny rozklad tempera¬ tury, w konsekwencji równomierne wlasciwosci w calej masie wsadu, usuniecie strat biegu jalowego i rozruchu, wysoka sprawnosc energetyczna i wy¬ soka wydajnosc procesu.Wytyczone zagadnienie techniczne zostalo roz¬ wiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze wsad w postaci wielokrotnego zwoju rur, drutów, tasm lub ksztaltowników posiadajacy co najmniej jeden punkt styku pomiedzy poszczególnymi zwo¬ jami lub zwarty pod wzgledem elektrycznym sto¬ suje sie jako uzwojenie wtórne transformatora ni¬ skonapieciowego. Rury, druty, tasmy i ksztaltow¬ niki z metali i stopów w postaci wielokrotnego zwoju zwartego poprzez przewodzacy prad zwie¬ racz konców lub samoistnie stykajace sie sasied¬ nimi zwojami nagrzewaja sie do temperatury rze¬ du 500—2500°K w czasie od kilku do kilkuset se¬ kund. Masa wsadu na poszczególnych rdzeniach transformatora wynosi od kilku do kilkuset kilo¬ gramów. Nagrzewanie wsadu w postaci wielokrot¬ nego zwartego zwoju wywolane jest przeplywem wytworzonego w nim zmiennego pradu elektrycz¬ nego na skutek zamkniecia obwodu magnetyczne¬ go i przeplywu pradu elektrycznego przez uzwoje¬ nie pierwotne transformatora.W celu zmniejszenia lub wyeliminowania utle¬ niania powierzchni wsadu oraz powierzchniowych zmian jego skladu chemicznego obrabiany cieplnie wsad naklada sie na rdzenie transformatora umieszczone w komorze prózniowej lub komorze, do której doprowadza sie atmosfere ochronna wzglednie aktywna.Ponizszy przyklad blizej wyjasnia istote wyna¬ lazku.Wielokrotne, scisle nawiniete zwoje tasmy z mo¬ siadzu zawierajacego 70% wagowych miedzi i 30% wagowych cynku o masie 30 kg, po przeróbce pla¬ stycznej na zimno sumarycznym zgniotem 70%, o grubosci 1 mm, szerokosci 700 'mm, o srednicy wewnetrznej kregu 500 mm naklada sie wspólosio¬ wo na dzielone rdzenie transformatora trójfazowe¬ go. Nastepnie zamyka sie obwód magnetyczny ru¬ choma zwora i wlacza prad w uzwojeniu pierwot¬ nym. W zwojach tasmy stanowiacych wtórne uzwo¬ jenie transformatora powstaje zmienny prad elek¬ tryczny. Wsad nagrzewa sie a w nim wraz ze wzrostem temperatury przebiegaja procesy zarod¬ kowania, rekrystalizacji i rozrostu ziarn. Przy na¬ pieciu 5 woltów masa 30 kg wsadu nagrzewa sie w czasie 60 sekund do temperatury 750°C i w wy¬ niku tego uzyskuje sie ziarna w zwojach tasmy o sredniej wielkosci 60 mikrometrów. Po osiagnie¬ ciu temperatury 750°C wylacza sie prad w uzwo¬ jeniu pierwotnym odsuwa sie zwore, zdejmuje sie z rdzenia zwoje obrabianego cieplnie wsadu i prze¬ kazuje sie je na stanowisko chlodzenia.Wyzarzany tym sposobem wsad charakteryzuje sie jednorodnoscia struktury i wlasciwosci mecha¬ nicznych przy nieznacznym utlenieniu powierzchni. PL