SE461224B - Malstaang och foerfarande foer selektiv haerdning av staalstaenger, speciellt malstaenger - Google Patents

Description

461 224 10 15 20 25 30 35 Det amerikanska patentet l 661 567, Floyd, visar en stång- liknande konstruktion som uppvisar ett flertal nötningsbe- ständiga stålhylsor i linje med axiella polygonala öppning- ar sträckande sig därigenom och en stålkärna som har över- ensstämmande ytor insatta genom hylsorna, varvid kärnan är försedd med gängade ändar på vilken muttrar är påsatta för att hålla hylsorna i monterat förhållande.

I sin vidaste syftning innebär sättet enligt föreliggande uppfinning idén om variabel härdning genom att låta ett upp- värmt, i längd utsträckt mctalliskt föremål passera en för- flyttningsväg genom åtminstone en flytande härdningszon, att anbringa ett flytande härdningsmedium pâ ett utvalt segment eller flera sådana segment utmed föremålets längd och stänga av det flytande härdningsmediet då återstående segment eller flera sådana segment passerar genom härdningszonen. När det gäller ett i längd utsträckt stàlföremàl uppvärmt över A3- punkten, medför härdning av ett Utvalt segment eller flera sådana segment snabbt till en temperatur under Ms-punkten (martensitbildningens början) i omvandling av den austeni- tiska mikrostrukturen till martensit med åtföljande ök- ning i hårdhet, pâ känt sätt. Såvitt vi känner till har ovanstående idë aldrig tillämpats på värmebehandling av mal- stänger ehuru den tidigare kända tekniken har föreslagit idën med variabel härdníng genom förfaranden skilda från föreliggande uppfinnings när det gäller produktformer såsom rör, axlar och liknande.

Det amerikanska patentet 2 879 192, Gogan, visar ett sätt och en anordning för att härda ett uppvärmt arbetsstycke där arbetsstycket helt nedsänkes i härdníngsvätskan och en del av arbetsstycket avskärmas från kontakt med vätskan, varigenom man sålunda upprätthåller ett tomt utrymme omkring den avskärmade delen, med ett kylande luftflöde riktat där- emot. Förfarandet anges ha särskild användbarhet för värme- behandling av en axel med en bultfläns eftersom det är önskvärt att metallen i flänsen, särskilt i övergången mel- 10 15 20 25 30 35 461 224 lan fläns och axel bör härdas i mindre utsträckning för att undvika sprödhet.

Det amerikanska patentet 3 140 964, Middlemiss, visar ett förfarande för härdning av metallrör där en täckplatta med ett hål däri svetsas på en ände av rörlängden och det upp- värmda röret föres-genom en härdningszon med den täckta än- den sist. Luftningshàlet i täckplattan anses medge flammor och varma gaser att komma in i rörets inre under uppvärm- ning för att medge varm luft och gaser att gå ut under härdning och att medge en reglerad mängd härdningsvatten att komma in i rörets inre, och sålunda ge en kylhastighet, som är tillräcklig för att erhålla en önskad metallurgisk struktur.

Det amerikanska patentet 3 189 490, Scott, beskriver ett sätt och en anordning för att minska sprickbildning i bakre änden på rör beroende på att härdvätskestänk kommer in i rö- rets inre innan dess slutände har utsatts för utsträckt härdning. Anordningar finnes som manövreras av slutänden på varje rörsektion att förflytta duschhärdningsmunstycken i rörsektionens förflyttningsriktning, då slutänden når ett förutbestämt läge före inträde i en vätskeduschzon. Anord- ningar finns även för att återföra duschmunstyckena till de- ras ursprungliga läge efter den förutvalda rörelsen, så att då slutänden på rörsektionen närmar sig duschzonen kommer munstycken ej att duscha vätska inuti röret till dess att slutänden har utsatts för utsträckt härdning. Eftersom sprutmunstyckena är vinklade i rörets förflyttningsriktning, kommer härdvätska ej att inträda i rörsektionens förände.

Det amerikanska patentet 3 671 028, Hemsath, visar ett härdningssystem där en barriär finnes i enhetens framände för att förhindra härdvätska att stänka in i den öppna för- änden på en uppvärmd försektion, som härdas. Barriären kan utgöras av ett gasformigt höghastighetsflöde eller en skärm tillverkad av värmebeständigt material. 461 224 10 15 20 25 30 35 Det är uppenbart att den tidigare kända tekniken, som sam- manfattats ovan ej har tänkt sig eller behandlar problemet med värmebehandling av malstänger på sådant sätt så att man erhåller hög ythârdhet men samtidigt undviker sprickbild- ning och avsplittring i deras ändar och att minska bräckage och förslitning på infodrihgen i stångkvarnar.

Uppfinningens huvudändamål är att åstadkomma en förbättrad malstâng och sätt att tillverka densamma varigenom ovan- stående problem löses.

Enligt föreliggande uppfinning avses en stång omfattande en monolitisk, i längd utsträckt, cylindrisk ståldel med hög kolhalt eller av legerat stål, vars änddelar har en hårdhetsegenskap motsvarande i huvudsak perlitísk mikro- struktur, där återstoden av delen mellan änddelarna omfat- tar ett ringformigt yttre område och ett kärnområde, varvid åtminstone det yttre området är i huvudsak helt martensi- tiskt med en ythårdhet större än 50 Rockwell C. Då stången avses användas i en malkvarn har kärnområdet en hårdhets- egenskap motsvarande en perlitisk mikrostruktur.

Vid en föredragen utföringsform där en malstång tillverkas av högkolhaltigt stål ligger hårdheten på änddelarna från omkring 35 till omkring 50 enligt Rockwell C, ythårdheten på det ringformiga yttre området sträcker sig från omkring 55 till omkring 60 enligt Rockwell C och hårdheten i kärn- området sträcker sig från omkring 30 till omkring 45 enligt Rockwell C. Änddelarna innefattar hela basytorna på den cy- lindriska delen och områdena omedelbart intill basytorna som småningom övergår i det ringformiga yttre området.

I sin bredaste syftning avser uppfinningen ett sätt för va- riabel härdning av ett i längd utsträckt metallföremål, in- nefattande åtgärderna att uppvärma föremålet till en öns- kad temperatur, låta föremålet linjärt passera genom åtmin- stone en flytande härdningszon, där sättet utmärkes av de- 10 15 20 25 30 35 461 224 tektering av läget på föremålets förände före inträde i härdningszonen, initiera en flytande härdningsdusch i härd- ningszonen som svar på detekteringen av förändens läge ef- ter det att en förutbestämd längd av föremålet passerat in i härdningszonen, avstängning av den flytande härdnings- duschen i härdningszonen efter det att en ytterligare för- utbestämd längd på föremålet passerat in i härdningszonen, upprepning av initieringssteget i någon efterföljande härd- ningszon efter det att den förutbestämda längden på före- målet passerat in i varje sådan zon och upprepa avstäng- ningssteget i varje efterföljande zon efter det att ytter- ligare förutbestämd längd på föremålet passerat in i varje 2011.

Ett sätt att framställa värmebehandlade stänger i enlighet med uppfinningen, omfattar stegen att tillhandahålla en mo- nolitisk, högkolhaltig eller av legerat stål i längd ut- sträckt cylinder, uppvärma cylindern ovanför A3-punkten, lå- ta cylindern passera linjärt med förutbestämd hastighet ge- nom ett flertal efter varandra följande axiellt i linje ef- ter varandra liggande härdningszoner, där sättet utmärkas av att man initierar en vattendusch i den första av härd- ningszonerna efter det att cylinderns förände utträtt däri- från, att man stänger av vattenduschen i den första härd- ningszonen innan cylinderns bakre ände kommer in däri, att man upprepar initieringssteget i varje efterföljande vatten- härdningszon efter det att cylinderns förände utträtt från varje sådan zon, att man upprepar avstängningssteget i varje efterföljande vattenhärdningszon innan cylinderns slutände kommit in i varje sådan zon, att man detekterar läget på cy- linderns förände innan den inträder i den första vatten- härdningszonen och initierar vattenduschen i var och en av härdningszonerna efter det att cylindern förflyttats en för- utbestämd längd i beroende av detekteringsstegets lägesbe- stämning för föränden. 461 224 10 15 20 25 30 35 Hänvisning göres till de bifogade ritningarna där: Pig. 1 visar en schematisk fragmentarisk längdsektion ge- nom centrum pâ en föredragen utföringsform av en malstâng i enlighet med föreliggande uppfinning, fig. 2 en schematisk fragmentarisk längdsektion genom centrum på en ytterligare utföringsform av en malstång i enlighet med föreliggande uppfinning, fig. 3 en schematisk fragmentarisk längdsektion genom centrum på en malstâng enligt tidigare känd teknik, fig. 4 ett schematiskt blockdiagram visande sättet enligt uppfinningen, fig. 5 en ändvy av en härdningsring som användes vid sät- tet enligt uppfinningen och fig. 6A och 6B visar slutligen flödesdiagram över uppfin- ningen för att framställa malstänger.

Med hänvisning till fig. l betecknas med 10 en föredragen utföringsform av en malstâng enligt uppfinningen. Det inses att malstänger av ifrågavarande slag har cylindrisk konfi- guration utsträckt i längd och kan tillverkas av högkolhal- tigt stål eller legerat stål. Diametrarna på malstängerna ligger representativt i området från omkring 75 mm till om- kring 112,5 mm och längderna varierar från omkring 3 tillom- kring 6,4 meter.

Dä de värmebehandlas i enlighet med föreliggande uppfin- ning har en malstâng såsom visas i fig. 1 änddelarna be- tecknade med 12, som är i huvudsak perlítiska och därmed har en hårdhet utmärkande för en väsentligen perlitisk mik- rostruktur. Då de tillverkats av högkolhaltigt stål kommer änddelarnas 12 hårdhet att ligga i området från omkring 35 10 15 20 25 30 35 461 224 till omkring 50 enligt Rockwell C. över hela återstående längden på stången mellan änddelarna 12 finns en ringformig yttre region eller skal som beteck- nas med 14 i fig. l, som uppvisar i huvudsak helt martensi- tisk mikrostruktur med en ythårdhet större än 50 enligt Rockwell C skalan och företrädesvis ligger i området från omkring 55 till omkring 60 Rockwell C. Den ringformiga ytt- re regionen l4 upptar från omkring 40 % till omkring 0 å av tvärsektionsarena på stångens mellanliggande område. Återstoden av stången mellan änddelarna utgör en kärndel 16 med en hårdhet utmärkande för en perlitisk mikrostruktur.

Vid tillverkning av högkolhaltigt stål har kärnan en hård- het av omkring 30 till omkring 45 enligt Rockwell C. Sålun- da kan kärnan l6 vara något mjukare än änddelarna 12 be- roende på mindre mängder härdningsvatten, som flyter utmed stângens yta mot änddelarna, varigenom en tvätteffekt ska- pas, som kyler änddelarna 12 något snabbare än kärnan l6.

I utföringsformen enligt fig. l lägger man märke till att änddelarna l2 innefattar hela basytorna på den cylindriska stången och områden omedelbart intill basytorna, varvid dessa områden gradvis övergår i det ringformiga yttre ska- let 14 med i huvudsak martensitisk mikrostruktur, som har enhetligt djup över hela mellandelen på stången.

I utföringsformen enligt fig. 2, som erhålles genom att an- bringa härdningsvatten nästan ut till vardera änden på stången, sträcker sig det martensitiska yttre området 14 enhetligt till vardera änden på stången, där änddelarna 12 med perlitisk hårdhet upptar i huvudsak samma area som kärn- området 16. Hârdhetsvärdena för utföringsformen enligt fig. 2, då den tillverkas av högkolhaltigt stål är i huvudsak samma som de som angetts ovan för utföringsformen enligt íig. l. 10 l5 20 25 30 35 461 224 För jämförelseändamàl visas en malstång tillverkad enligt tidigare känd teknik i fig. 3, som visar en fragmentarisk längdsektion genom centrum på en stång på samma sätt som fig. l och 2. Stángen enligt den tidigare kända tekniken betecknad med 10' i fig. 3 kan tillverkas t.ex. genom en värmebehandling beskriven i det amerikanska patentet 3 170 641, Bard och medarbetare, där stång uppvärmd över A3-punkten får passera en serie ringformiga munstycken ge- nom vilka ett härdningsmedium bringas att slå an mot ytor- na pâ stången enhetligt över hela dess längd, varvid stången bringas att rotera omkring sin axel då den föres genom serien ringformiga munstycken. Amerikanska patentet 3 170 641 visar anordningar för att säkerställa rakhet på de härdade malstängerna och sådana anordningar användes fö- reträdesvis vid föreliggande sätt, ehuru dessa givetvis ej utgör del av föreliggande uppfinning. Som resultat av en- hetlig härdning genom hela sin längd har den representativa malstången enligt den tidigare kända tekniken en väsentligen helt martensitisk mikrostruktur på alla ytor, inbegripande änddelarna 12' och mellanliggande delarna l4'. En kärna 16' med perlitisk mikrostruktur begränsas helt inom änddelarna och djupet på det martensitiska omrâdet i änddelarna 12' är väsentligen samma eller djupare än djupet på det martensi- tiska skalet 14' liggande mellan stângens ändar.

Som ett exempel på utbildningen av föreliggande uppfinning tappades en smälta av högkolhaltigt stål innehållande om- kring 0,7 % kol, cirka 0,8 % mangan, cirka 0,2 % kisel, cir- ka 0,15 % molybden, omkring 0,2 % krom och återstoden vä- sentligen järn (alla procentandelar i vikt-%) och behandla- des genom varmarbetning på vanligt sätt till en monolitisk cylindrisk malstâng med en diameter av 87,5 mm. Stången upp- hettades i en ugn till en temperatur ovanför A3, inom tem- peraturområdet 760° C till 9600 C, företrädesvis omkring 8600 C. Efter härdning i enlighet med sättet enligt före- liggande uppfinning, som kommer att beskrivas närmare sena- 10 20 25 30 35 461 224 re, uppgick ythårdhet för det martensitiska ringformiga ytt- re området eller skalet 14 (fig. l) till 58 Rockwell C, un- der det att änddelarna 12 hade en Rockwell C-hårdhet av 40 och kärnområdet 16 hade en Rockwell C-hårdhet av 35. Djupet på den martensitiska mikrostrukturen i de mellanliggande delarna av stången var omkring 17 mm, så att det martensi- tiska området i delarna på stången som låg mellan änddelar- na upptog omkring 49 % av tvärsektionsarena.

För stänger med större diameter skulle molybden- och krom- halterna normalt ökas till ett maximum av omkring 0,35 % och omkring 0,4 % respektive för större härdbarhet. Brett område för stålstänger med hög kolhalt skulle sålunda vara från omkring 0,6 % till omkring l % kol, omkring 0,7 % till l % mangan, omkring 0,l % till 0,4 % kisel, omkring 0,15 % till omkring 0,35 % molybden, omkring 0,2 % till om- kring 0,4 % krom och resten väsentligen järn.

Inom de ovan angivna sammansättningsområdena skulle minimi- ythårdheten för en härdad martensitisk mikrostruktur vara omkring 50 Rockwell C, med ett föredraget område av 55 till 60 Rockwell C. Maximihårdheten för en perlitisk mikro- struktur i ett stål med hög kolhalt är omkring 45 till 50 Rockwell C.

Efter det att en stång kommer ut från sista härdningszonen, kommer yttemperaturen att väsentligen ligga under Ms-tempe- raturen och kan vara så låg som omkring 1000 C. Kärnan kom- mer att vara väsentligen över Ms-temperaturen, d.v.s. kär- nan kommer att ha en temperatur omkring 3700 C. Inom nägra få minuter efter det att härdningen fullbordats kommer den- na temperaturskillnad att utjämnas beroende på värmeöverfö- ring inom stången. Det är ett särdrag vid sättet enligt fö- religgande uppfinning att använda antingen yttemperaturen omedelbart efter utträde från sista härdningszoncn eller ut- jämningstemperaturen för att justera förflyttningshastighe- 10 15 20 25 30 35 461 224 10 ten på stången genom härdningszonerna för att säkerställa att yttemperaturen är väsentligen under MS-punkten, vid ut- träde ur sista härdningszonen. Vid utnyttjande av utjäm- ningstemperaturen kan representativa driftsförhållanden sam- manfattas såsom i tabell I. Man bör lägga märke till att tvärsektionsarean som upptas av martensiten ligger inom önskade gränser av 40 till 80 % för vardera av de tre stångdiametrarna, vilket sålunda antyder riktig förflytt- ningshastighet för stängerna genom härdningszonerna.

Tabell I stång- % martensit utjämnings- linjär diameter tvärsektions- temperatur hastighet (mm) area (O C) (m/min) 75 53 246-260 - 87,5 50 260-274 2,40 112,5 53 260~274 2,34 Under det att den detaljerade beskrivningen ovan särskilt är tillämplig på malstänger av kolstål i området från om- kring 75 till omrking ll2,5 mm i diameter, är uppfinningen ej så begränsad och utsträcker sig även till stänger med olika sammansättningar och olika diametrar, som kan värme- behandlas på sådant sätt så att de har i huvudsak enhetlig hårdhet genom hela sin tjocklek liggande mellan änddelarna med i allmänhet lägre hårdhet. Sålunda vid diametrar upp till omkring 25 mm skulle det vara möjligt att härda den mellanliggande delen med en hastighet tillräcklig för att omvandla såväl det ringformiga yttre omrâdet och kärnområ- det till i huvudsak full martensitisk mikrostruktur, under det att änddelarna har en hårdhet utmärkande för i huvudsak perlitisk mikrostruktur. För kompositioner som ej skulle undergå omvandling till martensit skulle på liknande sätt fasomvandlingar kunna erhållas, som följd av kylningshas- tigheter som är utvalda för att åstadkomma en önskvärd mik- 10 15 20 25 30 35 461 224 ll rostruktur i ett utvalt område av stång, rör eller tråd- produkter.

Vad avser sättet enligt uppfinningen visas en föredragen anordning för att genomföra variabel härdning schematiskt i fig. 4. Efter det att de i längd utsträckta metallföre- målen 10, som kan vara stänger, klenare stänger, rör, tu- ber eller liknande, har uppvärmts till önskad temperatur medelst en lämplig ugn eller liknande allmänt betecknad med 30, får de passera i längdled genom en eller flera på varandra följande axiellt upplinjerade härdningszoner för flytande härdmedium, där varje zon innefattar ett härd- duschmontage 31, som kan vara av i huvudsak identisk kon- struktion.

Ett representativt härdningsduschhuvud 3l visas i ändvy i fig. 5 och innefattar ett cylindriskt hus 32, som uppbär ett flertal på omkretsen på avstånd från varandra radiellt inåt riktade solfjäderformiga duschmunstycken, av vilket ett visas vid 33. Munstycken 33 är orienterade så att de alstrar ett duschmönster, som konvergerar vid och företrä- desvis vinkelrätt mot längdaxeln 34 på duschhuvudet 31. Så- som visas i fig. 5 är duschmönstret från duschmunstyckena sådant att det helt täcker den yttre ytan på ett i längd ut- sträckt metallföremål 10, som rör sig i längdled utmed axel 34. ' Vatten eller annan kylvätska kan tillföras duschmunstyckena 33 medelst en ihålig inloppsledning 35, som står i förbin- delse med alla duschmunstyckena. Flödet till inloppsled- ningen kan regleras antingen på ett öppet/stängt- eller pro- portionellt sätt medelst en elektriskt manövrerad ventil el- ler liknande 36. Ett lämpligt kylfluidum kan tillföras var och en av ventilerna 36 av en huvudtillförselledning 37 för fluidum. Det bör iakttagas att så många härdningsringar 31 kan anordnas som erfordras för att alstra den önskade yt- temperaturen på det i längd utsträckta metallföremàlet l0, 10 l5 20 25 30 35 461 224 12 t.ex. såsom beskrivas här ovan, för att säkerställa att yt- temperaturen är under Ms-punkten. I den utföringsform som visas i fig. 4 har härdningsringen 31 närmast utträdet från ugnen 30 betecknats som den första härdningsringen, nästa härdningsring 31 från ugnens 30 utgång den andra härdnings- ringen och så vidare med den sista härdningsringen 31 längst bort från ugnens utlopp betecknad som den nzte härdnings- ringen.

I längd utsträckta metallföremàl l0 uppbäres av och föres i en generellt horisontell riktning från ugnen 30 företrädes- vis genom ett flertal flytande härdningszoner medelst ett flertal på horisontellt avstånd från varandra lutade trans- portörrullar 38, som även roterar föremålen, varvid rullarna 38 drives medelst en lämplig motordrivanordning 39 med va- riabel hastighet, som verkar till att förflytta de i längd utsträckta föremålen 10 genom härdningszonen med en förut- bestämd hastighet i pilens 40 riktning. Rullarnas 38 rota- tionshastighet och därmed den linjära förflyttningshastighe- ten på de i längd utsträckta metallföremålen 10 avkännes medelst en lämplig Jägeämfienue 41, som alstrar en elekt- risk signal, såsom individuella pulser, på ledningen 42 pro- portionella mot förflyttningsavståndet på de i längdled ut- sträckta metalliska föremålen 10.

En lägesdetektor 43, som kan vara en pyrometer eller något annat slag av värme eller ljuddetektor, är placerad nära ut- trädet på ugnen 30. Såsom kommer att förklaras närmare nedan tjänar lägesavkännaren 43 att detektera föränden och bakän- den på varje i längd utsträckt metalliskt föremål 10. I den föredragna utföringsformen, där lägesavkännaren 43 omfattar en pyrometer, kommer t.ex. avkännaren att detektera den öka- de värmen, tillhörande föränden på föremålet 10, som kan översättas till en puls i positiv riktning och även kan tjä- na till att detektera minskningen i värmeenergi vid slutän- den på föremålet, som kan överföras till en puls i negativ riktning. Följdaktligen kan början och slutet på varje fö- 10 15 20 25 30 35 461 224 13 remâl noggrant definieras medelst en motsvarande_elektrisk utsignal på ledningen 44.

En andra avkännare 45, som även kan vara en pyrometer kan användas. Om så är fallet bör den vara placerad vid utträ- det från den nzte härdningsringen och tjäna till att över- vaka temperaturen på det utträdande föremålet 10 genom att på utledningen 46 alstra en elektrisk signal svarande mot föremàlets temperatur.

Vid den utföringsform som visas i fig. 4 sker signalbehand- ling medelst en processor, allmänt visad vid 47, som kan vara en digital databehandlingsanordning för allmänt ända- mål och särskilt en mikroprocessorbaserad datamaskin. Så- som kommer att förklaras mera detaljerat nedan verkar pro- cessorn 47 till att övervaka läget på varje i längd ut- sträckt föremâl 10 och möjliggöra eller förhindra vederbö- rande härdningsring att ge ovan beskrivna kylningsegen- skaper.

Ett par räknare 48, som kan ingå som en integrerande del av processorn 47 tilldelas varje metalliskt föremål 10 som rör sig genom härdningssystemet under processorns 47 reglering.

Vid den visade föredragna utföringsformen omfattar räknar- paret 48 en förändräknare 49, som arbetar för att övervaka läget på föremålets 10 förände baserad på elektriska signa- ler som framträder på lägeskoderarens utleåfiing 42 0Ch en slutänderäknare 50, som arbetar för att övervaka slutänden på samma föremål 10 i beroende av elektriska signaler som framträder på läfleskoderarens utledning 42. Den aktuella räkningen för varje räknare svarar mot läget på ett föremål 10 liksom även signaler för att aktivera räknarna tillhanda- hålles som utsignaler och insignaler respektive för pro- cessorn 47.

Vid en föredragen utföringsform arbetar lägeskoderaren 41 för att alstra en elektrisk puls för varje varv på transpor- 10 15 20 25 30 35 461 224 14 törrullarna 38, som svarar mot en förutbestämd linjär för- flyttning på föremålet 10. Räknepar 48 arbetar sedan för att räkna antalet pulser. Fyra varv på transportörrullarna 38 kan t.ex. motsvara 25,4 mm förflyttning på föremålet.

Elektriska signaler som framträder i lägesavkännarens utled- ning 44 och temperaturavkännarens utledning 46 utgör även indata för processorn 47. Dessutom finns även föremålsdata som upprättar de rätta begynnelseförhållandena som en in- signal för processorn.

Utsígnaler från processorn 47 framträder i signalledningar 51 - 53 och verkar för att aktivera eller deaktivera respek- tive härdningsringventil 36 proportionellt eller på öppet/- stängt sätt.

Ehuru ej erforderligt kan en drivningsreglerutsignal erhål- las från processorn 47 för att ändra hastigheten på motor- drivningen 39 för att modifiera hastigheten med vilken fö- remålen 10 rör sig genom härdningsringarna. Såsom kommer att förklaras mera i detalj nedan inställes föremålets för- flyttningshastighet för att kompensera alltför låg eller alltför hög temperatur på den härdade artikeln såsom avkän- nes av temperaturavkännaren 45 vid utträdet från den nzte härdningsringen. Förflyttningshastigheten kan även juste- ras manuellt. ^ Vid härdning av malstänger arbetar processorn 47 för att initiera en flytande härdningsdusch i den första härdnings- zonen eller härdningsringen efter det att föränden på stången utträtt därifrån och att avstänga den flytande duschen i den första härdningszonen innan slutänden på stången kommer in däri. Liknande verkningssätt uppträder i varje efterföljande härdningszon då föränden eller slutän- den på stången kommer ut därifrån. Som påpekats ovan medför på varandra följande aktivering av härdningszonerna rela- tivt långsam kylning för för- och slutändar på varje stång 10 l5 20 25 30 35 467 224 15 för att uppnå en hårdhet utmärkande för en i huvudsak per- litisk mikrostruktur, under det att delen på stången som ligger mellan ändarna uppnår en ythårdhet större än 50 Rockwell C beroende på snabb kylning och kärnområdet har en hårdhet utmärkande för en perlitisk mikrostruktur.

Anordningar som exempel för att programmera mikroprocessorn 47 för att åstadkomma ovanstående förfarande visas i flödes- diagrammen 6A och 6B. Systemet initieras för att inställa de olika räckvidderna som beskrives nedan till deras rätta utgângstillstånd. Ett prov göres sedan för att bestämma om föränden på stång har detekterats av lägesavkännaren 43. Om ingen förände detekteras och en intern räknare antyder att inga stänger för närvarande rör sig genom följden av härd- ningsringar, införes en hållslinga. Utträde från slingan sker då föränden på en stång detekteras, varefter stångräk- naren inställes pâ N = 1.

Såsom omtalats ovan tilldelas varje stång 10 som rå: sig ge- nom härdningssystemet ett räknarpar 48. I föreliggande fall betecknas räknarparet som tillhör den första stången med X = l, räknarparet som tillhör det andra föremålet X = 2 och så vidare. Såsom utmärkes i flödesdiagrammet i fig. 6A och 6B förändesräknaren 49 som ingår i det första räknarpa- ret (X = 1) aktiveras och framstegas_genom pulser från lä- 9@SkOÖ6raI6n 41 för att upprätta en ökande räkning svaran- de mot stångens linjära läge.

En räknare intern i processorn 47 inställes så att n = 0 och förändesräkningsutgången från förändesräknaren 49 tes- tas för att avgöra om räkningen är mindre än en specifice- rad räkning dn hörande till aktiveringspunkten för en sär- skild härdningsring. Aktiveringspunkten för den första härd- ningsringen kan t.ex. fastställas vid en räkning av dl = 30.

Om det första förändesräkningsvärdet är mindre än detta vär- de, utträder slingan. Om emellertid den fastställda räk- 10 15 20 25 30 35 461 224 16 ningen Dl överskridits, tages den negativa grenen och den första härdningsringen aktiveras. Man bör iakttaga att den- na slinga fortsätter att aktivera efterföljande härdnings- ringar vid efterföljande räkningar av dz, d3, etc. till dess den nzte härdningsringen nåtts, varefter ett utträde göres för att prova slutändesavkännarens status. På detta sätt kan den flytande härdningsduschen i var och en av härdningszonerna släppas på vid ett särskilt linjärt läge i förbindelse med stångens förände. I den föredragna utfö- ringsformen som beskrives ovan fastställes de olika dn-lä- gena så att motsvarande härdningsringsdusch kommer att ak- tiveras vid en punkt efter det att stångens förände ut- trätt från tillhörande härdningsring.

Efter aktivering av lämpliga härdningsringsduschar göres ett prov för att avgöra huruvida stångens slutände har detekte- rats av lägesavkännaren 43. Om detta ej har skett utföres ett prov för att bestämma om x slutändesräknaren 50 tidiga- re aktiverats. Om ej utföres ett test för att avgöra huru- vida utträdestemperaturen Tut på en stång som kommer från den nzte härdningsringen ligger mellan förutbestämd gränser T och Tm respektive. Om temperaturen på den utträdande sïäggen ligâïr utanför dessa gränser sändes en reglersignal på ledningen för drivreglering till motordrivningen 39 för att ändra hastigheten på stängerna som går genom härdnings- ringarna. Om t.ex. den avkända temperaturen är alltför hög kommer stängernas förflyttningshastighet att minska. Omvänt om den avkända temperaturen är alltför låg kommer stänger- nas förflyttningshastighet att ökas. Ingen ändring i hastig- het sker om den avkända temperaturen ligger inom de förut- bestämda gränserna. Behandlingen fortsätter sedan genom att upprätta förhållanden för att prova nästa räknarpar om såda- na finnes.

I den händelse att slutänden på en stång detekteras kommer en positiv gren från testa slutändavkännare att aktivera slutändesräknaren 50 hörande till X räknarparet. En liknande 10 15 20 25 30 35 461 224 l7 gren kommer att följas om X slutändesräknaren tidigare ak- tiverats. X slutändesräknare 50 kommer då att aktiveras och framstegas genom pulser som framträder på lägeskoderarut- gàngsledning 42 svarande mot ökande avstånd för stångens slutände från lägesavkännaren 43.

Räknaren internt i processorn 47 inställes till m = 0, räk- ningen för X slutändesräknaren 50 undersökes för att bestäm- ma om den är mindre än ett förutbestämt värde dm. värdena dl, D2, .... Dm svarar vart och ett mot läget på en särskild härdningsring och fastställer punkterna vid vilka tillhöran- de härdningsringsdusch skall deaktiveras. Behandlingen i denna slinga följer en liknande sekvens som den som beskri- vits ovan med avseende på aktiveringen av de på varandra följande härdningsringarna. Följaktligen kommer vätske- duschen i varje härdningszon att stängas av efter det att stângens slutände kommit in i tillhörande zon. Värdena på dm för varje zon kan fastställas så att härdningsduschen avstänges innan slutänden verkligen inträder i härdnings- ringen, så att lämplig slutändeslängd på stången kommer att ha en hårdhet utmärkande för en i huvudsak perlitisk mikrostruktur.

Då m = m max stängts av för en särskild stång, kommer stângräknaren att , antydande att den sista härdningsringen har avstegas för att indikera att det aktuella antalet stänger som aktuellt rör sig genom härdningssystemet. Systemet àterföres sedan för att spåra det aktuella läget av åter- stående stänger om nâgra, medelst de räkningar som fast- ställts i förändesräknaren 49 och slutändesräknaren 50 res- pektive för var och en av räknarparen 48.

Under det att i detta exempel processorn 47 aktiverats el- ler matats medelst räknarpar tillskrivna förände och slut- ände på stänger inses det att olika andra sätt och anord- ningar kan utnyttjas för att övervaka det aktuella läget av ett i längd utsträckt metalliskt föremål inom härdnings- 10 15 20 es 30 35 461 224 18 systemet. Dessutom inses det att processorn 47 kan program- meras för att ge fullständig öppning eller stängning av tillhörande elektriskt manövrerade ventil 36 eller kan reg- lera dessa ventiler på ett proportionellt sätt för att ge förutbestämda zoner med variabel härdning punkt utmed föremâlets längd. Sålunda för i någon önskad föremål andra än malstänger kan härdningsduschen initieras i varje zon innan föränden på föremålet kommit ut från varje zon; duschen kan sedan stängas av efter det att en förutbestämd längd av föremålet passerat in i varje zon; duschen kan sedan sättas på igen efter det att en ytterligare förutbestämd längd av föremålet passerat in i varje zon och kan slutligen stängas av efter det att slutänden på föremålet kommit in i varje härdningszon. Den linjära förflyttningshastigheten kan även justeras genom att detektera temperaturen på föremålet vid någon punkt utmed dess längd (vanligen där den har härdats) efter punktens passage genom den sista härdningszonen, för att så erhålla en önskad härdningshastighet.

Ehuru en föredragen utföringsform innefattar en pyrometer 43 placerad nära ugnens 30 utträde såsom beskrivits ovan ligger den inom sättets enligt uppfinningen område att använda me- kaniska anordningar för att detektera läget på föränden av ett metalliskt föremål och att initiera en flytande dusch- härdning efter en förutbestämd linjär förflyttningslängd på föremålet i beroende av detektering av förändens läge. Ett par lägesbrytare kan t.ex. finnas för varje härdningszon, med en kontakt framför varje zon och en kontakt omedelbart efter varje zon. Då ett i längd utsträckt metalliskt före- mål, som rör sig inom en zon, kommer i beröring med båda brytarna skulle härdningsduschen släppas pâ. Då slutänden på föremålet går förbi första brytaren framför härdningszo- nen skulle detta deaktivera kretsen och stänga av härdnings- duschen (före slutändens inträde i härdningszonen).

Det inses att det sätt som beskrivits ovan i sitt bredaste 10 15 20 461 224 19 omfång är tillämpbart på variabel härdning av i längd ut- sträckta metalliska föremål av enhetlig tvärsektionsarea av olika slag såsom stänger, tråd, ledningar, rör och lik- nande, som kan uppvärmas till en önskad temperatur och här- das på varierande ställen utmed sin längd för att utveck- la önskade metallurgiska eller fysikaliska egenskaper.

Ytterligare modifiering innebär anordnadet av en enda härdningsring med kort axiell längd, särskilt för ledning eller tråd med liten diameter. Föremâlet skulle få passera mycket långsamt genom härdningsringen, där den flytande duschen släppes på efter det att föränden utträtt från ringen och stängas av då slutänden närmar sig ringen. Fö- remålets rörelse kan vara kontinuerlig eller intermíttent vid någon av de ovan beskrivna utföringsformerna.

Om endast en produktlängd skulle framställas skulle en härdningsring kunna anordnas med en längd sådan att endast föränden och slutänden på föremålet sticker ut utanför ringens ändar. Det uppvärmda föremålet skulle hållas sta- tionärt (med undantag för valfri vridning på detsamma) till dess härdningen är fullständig och föremålet skulle sedan avlägsnas.

Claims (18)

461 224 2° Patentkrav

1. Malstång att användas i en roterande malkvarn omfattande en monolítisk. i längd utsträckt, cylindrisk del av högkolhaltigt eller legerat stål. k ä n n e t e c k n a d av att delens änddelar har en väsentligen perlitisk mikrostruktur och att återstoden av delen mellan änddelarna omfattar ett ringformigt yttre område och ett kärnomrâde. där åtminstone det yttre om- rådet uppvisar en väsentligen fullt martensitisk mikrostruktur med en ythårdhet större än 50 enligt Rockwell C.

2. Stång enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kärn- området har en perlítisk míkrostruktur.

3. Stång enligt krav l. omfattande en monolitisk del av hög- kolhaltigt stål innehållande 0.6 % till 1 X kol, 0,7 2 till 1 % mangan. 0.1 3 till 0.4 2 kisel, 0.15 till 0.35 % molybden, 0.2 X till 0.4 i krom och resten väsentligen järn. allt räknat i viktprocent. k ä n n e t e c k n a d av att ythårdheten på det yttre området ligger i området från S1 till 65 enligt Rockwell C.

4. Stång enligt krav 3, k ä n n e t e c K n a d av att hård~ heten på änddelarna ligger i området från 35 till 50 enligt Rockwell C och ythárdheten på det yttre området sträcker sig i området från S5 till 60 enligt Rockwell C och att hårdheten på kärnområdet sträcker sig i området från 30 till 45 enligt Rockwell C.

5. Stäng enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att änd- delarnas hårdhet ligger í området från 35 till 45 enligt Rockwell C.

6. Stäng enligt krav l i form av en malstång med en diameter sträckande sig från 75 mm till 125 mm. k ä n n e t e c K - n a d av att den martensítiska mikrostrukturen upptar från 40 21 461 224 t till 80 % av tvärsektionsarean på återstoden av delen.

7. Stång enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att änd_ delarna innefattar hela basytan på den cylindriska delen och områden omedelbart intill basytorna som gradvis övergår i det ringformiga yttre området med hög hårdhet.

8. Stäng enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av att det ringformiga yttre området med hög hårdhet sträcker sig in i änddelarna och upptager 40 % till 80 t av basytorna på den cylindriska delen.

9. Stäng enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att stången har en diameter av upp till 25 mm och utmärkes av att kärnomrädet uppvisar en i huvudsak fullständig martensítisk mikrostruktur.

10. Sätt att framställa värmebehandlade malstänger enligt krav l-9. omfattande åtgärderna att tillhandahålla en monolitisk, i längd utsträckt cylinder av högkolhaltigt stål eller legerat stål. att kontinuerligt uppvärma cylindern över A3-punkten och låta cylindern passera i linjär förflyttning med en förut- bestämd hastighet genom ett flertal av efter varandra följan- de. axiellt i linje med varandra anordnade vattenhärdnings- zoner. k ä n n e t e c k n a t av att man initierar en vattendusch i den första av härdningszonerna efter det att föränden pä cylindern utträtt därifrån, att avstänga vatten- duschen i den första härdningszonen innan cylinderns slutände inträder i den första härdningszonen. att upprepa initierings- steget i varje efterföljande vattenhärdningszon efter det att cylinderns förände utträtt från var och en av zonerna, att upprepa avstängningssteget i varje efterföljande vattenhärd- ningszon innan slutänden på cylindern inträtt i varje sådan zon. att detektera läget på cylinderns förände före inträde i den första av vattenhärdningszonerna och initiera vatten- duschen i var och en av härdningszonerna efter det att en förutbestämd linjär förflyttning av cylindern skett i beroende av detekteringssteget för bestämning av läget av föränden. 22 461 224

11. ll. Sätt enligt krav 10. k ä n n e t e c k n a t av åtgär- derna att detektera temperaturen på cylindern mellan dess ändar efter cylinderns åtminstone delvisa passage genom den sista vattenhärdningszonen och justera den förutbestämda hastigheten í förhållande till temperaturen varigenom man säkerställer att yttemperaturen på cylindern mellan ändarna är under MS-punkten.

12. Sätt enligt krav 10. k ä n n e t e c k n a t av att slutänden på cylindern inträder i den första härdningszonen innan föränden utträtt från den sista härdningszonen, och vidare kânnetecknat av åtgärderna att oberoende detektera läget på slutänden och av stänga vattenduschen i var och en av härdningszonerna efter en ytterligare förutbestämd linjär förflyttning av cylindern i beroende av det oberoende detek- teringssteget för läget av slutänden.

13. Sätt enligt krav 10, K ä n n e t e c k n a t av att ett flertal cylindrar bringas att passera efter varandra i den linjära förflyttningsvägen på avstånd från varandra. så att föränden på en andra cylinder inträder i den första härdnings- zonen innan slutänden på en första cylinder utträder från den sista av härdningszonerna och innefattar åtgärderna att obe- roende detektera läget på föränden till den andra cylindern och att vattenduschen initieras i var och en av härdningszo- nerna efter en förutbestämd linjär förflyttningsväg för cylindern i beroende av det oberoende detekteringssteget för den andra cylinderns förände.

14. Sätt enligt krav ll. där cylindern utgöres av högkol- haltigt stål innehållande från 0,6 till 1 % kol, k ä n n e - t e c k n a t av att cylindern uppvärmes från 760 till 960°C.

15. Sätt enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t av att för- änden och slutänden på cylindern efter passage genom den sista härdningszonen har en hårdhet sträckande sig från ca 35 till 50 på Rockwell C-skalan och cylinderns mellan ändarna liggande 2” i 461 224 del har en hårdhet högre än 50 på Rockwell C-skalan och ett kärnområde med en hårdhet sträckande sig från omkring 30 till omkring 45 på Rockwell C-skalan, varvid kärnområdet upptager omkring 20 t till omkring 60 % av cylinderns tvärsektionsarea.

16. Sätt vid selektiv härdning av ett i längdled utsträckt stålföremål med enhetlig tvärsektionsarea av högkolhaltigt eller legerat stål, omfattande åtgärderna att uppvärma före- målet till en önskad temperatur och låta föremålet passera i en linjär rörelseväg genom åtminstone en flytande härdnings- zon. k ä n n e t e c k n a t av åtgärderna att detektera läget på föremålets förände innan inträde i den flytande härd- zonen, att initiera en flytande härddusch i härdzonen efter det att föremålets förände utträtt därifrån och efter en för- utbestämd linjär rörelseväg för föremålet i beroende av detek- teringssteget för förändens läge och avstänga den flytande härdduschen i härdzonen före inträde av föremålets slutände i denna.

17. Sätt enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a t av att ett flertal i huvudsak horisontella. på varandra följande. axiellt upplinjerade härdníngszoner är anordnade. innefattande åtgär- derna att upprepa inítieríngssteget i varje efterföljande flytande härdzon efter det att föremålets förände uttrâtt från varje zon och upprepa avstängningssteget i varje efterföljande härdningszon före det att föremålets slutände inträtt i var och en av zonerna.

18. Sätt enligt krav 16. k ä n n e t e c k n a t av åtgärden att detektera föremålets temperatur mellan dess ändar efter föremålets passage åtminstone delvis genom den flytande härd- ningszonen och justera föremålets linjära förflytttnings- hastighet i förhållande till temperaturen för att erhålla en önskad vald härdningshastíghet.