DE19756581A1

DE19756581A1 - Method for heating and cooling of non-quenched and tempered steel

Info

Publication number: DE19756581A1
Application number: DE19756581A
Authority: DE
Inventors: Kang Hyung Kim
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Volvo Construction Equipment Korea Co Ltd
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1998-09-10
Also published as: JPH10245636A; KR19980072267A; CN1192476A

Abstract

The method comprises: (a) heating the nonquenched and tempered steel to a temperature between 1150 and 1300 deg C in furnace (15) and hot-forging it to produce a forging (3); (b) keeping the temperature of the forging below 1000 deg C during its transport into a cooling chamber on a conveyor (1); and (c) cooling the forging, with the cooling rate controlled by a central unit (20) to maintain the temperature gradient at a target value while the forging passes through the cooling chamber. The installation includes a temperature sensor (16) at the exit from the furnace (16), as well as temperature sensors (4, 9, 12). The cooling system (17) is controlled by the central unit on the basis of signals received from the temperature sensors (4, 9, 12).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Erwärmen und Abkühlen von unabgeschrecktem und ange lassenem Stahl und, mehr insbesondere, auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen von unabgeschrecktem und angelassenem Stahl, um diesem eine gewünschte Festigkeit zu geben, die so groß ist wie die Festigkeit von abgeschrecktem und angelassenem Stahl, durch Steuern der Abkühlungsgeschwin digkeit eines Schmiedestückes nach dem Ausführen eines Warm schmiedeprozesses, ohne eine zusätzliche Vergütung vorzunehmen.The invention relates to a method and a device tion for warming up and cooling down the undeterred and cool let steel and, more particularly, on a process and a device for heating and cooling unquenched and tempered steel to give it a desired strength give that is as great as the strength of quenched and tempered steel, by controlling the cooling rate forging after performing a warm forging process without making any additional compensation.

Im allgemeinen wird bei Maschinenteilen eine Vergütung vor genommen, um deren Festigkeit und Zähigkeit zu steigern. Es gibt einen Trend, energiesparend herstellbare Stähle zu entwic keln, insbesondere in den fortschrittlichen Industrieländern, seit die Welt zwei Ölschocks in den 70er-Jahren erlebt hat. In den vergangenen Jahren sind sich alle Länder der Welt der Not wendigkeit bewußt geworden, wegen des steigenden Ölpreises und wegen Umweltbeschränkungen Stähle energiesparend herzustellen.In general, there is a remuneration for machine parts taken to increase their strength and toughness. It there is a trend to develop steels that can be produced in an energy-saving manner especially in the advanced industrialized countries, since the world experienced two oil shocks in the 1970s. In The past few years, all countries in the world are in need agility because of the rising oil price and to produce steel in an energy-saving manner due to environmental restrictions.

Ein Fertigungsprozeß eines Schmiedestückes ist in Tabelle I an gegeben. A manufacturing process of a forging is shown in Table I. given.

A: ein abgeschreckter u. angelassener StahlA: a deterred one & tempered steel Zuschneiden → Erwärmen → Schmieden → Abgraten → Abkühlen an Luft → Normalglühen → Vergüten → BearbeitenCutting → heating → forging → deburring → cooling in air → normalizing → quenching and tempering → machining B: ein unabgeschreckter u. angelassener StahlB: an undaunted one & tempered steel Zuschneiden → Erwärmen → Schmieden → Abgraten → gesteuertes Abkühlen → BearbeitenCutting → heating → forging → deburring → controlled cooling → machining

In der vorstehenden Tabelle 1 ist der Prozeß A ein Prozeß zum Herstellen eines Schmiedestückes unter Verwendung von abge schrecktem und angelassenem Stahl als Ausgangsmaterial, und der Prozeß B ist ein Prozeß zum Herstellen eines Schmiedestückes unter Verwendung von unabgeschrecktem und angelassenem Stahl als Ausgangsmaterial.In Table 1 above, the process A is a process for Making a forging using abge cold and tempered steel as the starting material, and the Process B is a process for making a forging using unquenched and tempered steel as starting material.

Fig. 1 ist ein Schaubild, das einen Wärmebehandlungsprozeß ei nes mittleren abgeschreckten und angelassenen Stahls veran schaulicht, ohne einen Schmiedeprozeß und einen Normalglühpro zeß zu zeigen, und Fig. 2A ist ein Schaubild, das einen Schmie deprozeß und einen gesteuerten Abkühlprozeß eines mittleren un abgeschreckten und angelassenen Stahls veranschaulicht. Fig. 1 is a diagram illustrating a heat treatment process of a medium quenched and tempered steel without showing a forging process and a normal annealing process, and Fig. 2A is a diagram showing a forging process and a controlled cooling process of a medium unquenched and tempered steel.

Der Fertigungsprozeß des Schmiedestückes aus unabgeschrecktem und angelassenem Stahl hat folgende Vorteile:
Erstens, es ist möglich, die Kosten zu beseitigen, die aufge wandt werden, um das Vergüten vorzunehmen, und die Zeitgrenze zum Herstellen des Schmiedestückes aufgrund des Vergütungspro zesses des Schmiedestückes, der nach dem Abkühlen des Schmiede stückes nicht ausgeführt wird, zu reduzieren.The manufacturing process of the forging made of unquenched and tempered steel has the following advantages:
First, it is possible to eliminate the cost of quenching and tempering and to reduce the time limit for making the forging due to the forging process of the forging that is not performed after the forging has cooled.

Zweitens, es ist nicht notwendig, fossile Brennstoffe zu ver brennen und elektrischen Strom einzusetzen, um Energie zu er zeugen, wodurch die Menge an Umweltverunreinigern wie SO₂, CO₂, die in die Luft ausgestoßen werden, verringert wird, weil keine Vergütung des Schmiedestückes nach dem Abkühlen des Schmiede stückes erfolgt.Second, it is not necessary to burn fossil fuels and use electricity to generate energy, thereby reducing the amount of pollutants such as SO ₂ , CO ₂ emitted into the air, because there is no compensation for the forging after the forging has cooled down.

Drittens, es ist möglich, die Ursache für schlechte Qualität aufgrund übermäßiger Entkohlung oder die schlechte Qualität aufgrund einer Erwärmungstemperatur oder einer Abkühltempera tur, die gesteuert wird, um den unabgeschreckten und angelasse nen Stahl zu schmieden, zu reduzieren.Third, it is possible to be the cause of poor quality due to excessive decarburization or poor quality due to a heating temperature or a cooling temperature tur that is controlled to keep the undaunted and startled to forge steel, to reduce it.

Schließlich, es ist möglich, die Transformation zu beseitigen, die durch ungleiche Abkühlung während des Warmschmiedeprozesses verursacht wird und einen Einfluß auf eine Restspannung hat.Finally, it is possible to eliminate the transformation, caused by uneven cooling during the hot forging process and has an influence on a residual stress.

Unabgeschreckter und angelassener Stahl hat zwar die Vorteile, die vorstehend beschrieben sind, unabgeschreckter und angelas sener Stahl wird jedoch nicht häufig als Ausgangsmaterial für Schmiedestücke benützt. Die Tatsache, daß eine gleiche Qualität oder gleiche mechanische Eigenschaften wie hohe Zähigkeit nicht erzielt werden können, indem herkömmliche Schmiedeprozesse oder die herkömmliche Schmiedeausrüstung benutzt werden, dürfte der Grund dafür sein, daß unabgeschreckter und angelassener Stahl nicht häufig als Ausgangsmaterial für Schmiedeprodukte benutzt wird.Unquenched and tempered steel has the advantages those described above, undaunted and angelas This steel, however, is not often used as a starting material for Forgings used. The fact that an equal quality or do not have the same mechanical properties as high toughness Can be achieved by conventional or forging processes the conventional blacksmithing equipment should be used, the The reason for this is that unquenched and tempered steel not often used as a raw material for forged products will.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 55-158218 be schreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle durch Schmieden eines mittleren unabgeschreckten und angelassenen Stahls. Diese Patentanmeldung beschreibt jedoch nur ein Verfah ren zum Abkühlen des unabgeschreckten und angelassenen Stahls mit einer Geschwindigkeit von 50°C/min, ohne irgendein konkre tes Verfahren zum Schmieden des unabgeschreckten und angelasse nen Stahls anzugeben.Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-158218 be writes a method of manufacturing a crankshaft Forging a mean undaunted and tempered Steel. However, this patent application describes only one method to cool down the unquenched and tempered steel at a rate of 50 ° C / min, without any specific tes method of forging the undeterred and tempered to be specified in the steel.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 58-177414 be schreibt eine konkrete Vorrichtung zum Schmieden von unabge schrecktem und angelassenem Stahl. In dieser Vorrichtung ist eine verteilerförmige Düse zum Injizieren von Wasser oder Gas in einer Position oberhalb eines Förderbandes zum Transportie ren des unabgeschreckten und angelassenen Stahls installiert. Die Vorrichtung weist jedoch eine Einrichtung auf zum Steuern der Abkühlungsgeschwindigkeit auf der Basis eines Temperatur wertes, der von einer arithmetischen Einheit geliefert wird. Deshalb steuert eine Bedienungsperson der Vorrichtung die Ab kühlungsgeschwindigkeit durch Einstellen einer Bewegungsge schwindigkeit des Förderers nach dem Messen der Temperatur des Schmiedestückes, das durch eine Kammer mit variabler Abkühlung hindurchgeleitet wird. Die Ansprechgeschwindigkeit der Vorrich tung ist demgemäß langsam.Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-177414 be writes a concrete device for forging by inde terrified and tempered steel. In this device is a manifold-shaped nozzle for injecting water or gas in a position above a conveyor belt for transport installed in the unquenched and tempered steel. However, the device has a device for controlling the cooling rate based on a temperature value that is supplied by an arithmetic unit. Therefore, an operator of the device controls the down cooling speed by setting a movement rate speed of the conveyor after measuring the temperature of the Forging through a chamber with variable cooling is passed through. The speed of response of the device processing is accordingly slow.

Außerdem, wenn die Temperatur des Schmiedestückes ungleich ist, ändert sich die Abkühlungsgeschwindigkeit innerhalb der Abkühl kammer.In addition, if the temperature of the forging is unequal, the cooling rate changes within the cooling chamber.

In dem Temperaturbereich zwischen 1000 und 700°C ändert sich die Abkühlungsgeschwindigkeit von unabgeschrecktem und angelas senem Stahl linear und stellt eine gewisse Abkühlungsgeschwin digkeit dar. Fig. 2B ist ein Diagramm, das eine Abkühlungsge schwindigkeit eines mittleren unabgeschrecktem und angelassenen Stahls zeigt.In the temperature range between 1000 and 700 ° C, the cooling rate of unabgeschrecktem and angelas senem steel varies linearly and provides some Abkühlungsgeschwin represents speed. Fig. 2B is a diagram speed a Abkühlungsge shows a middle unabgeschrecktem and tempered steel.

In der Darstellung in Fig. 2B geht in dem Temperaturbereich zwischen 700 und 600°C die Phasentransformation des unabge schreckten und angelassenen Stahls vonstatten. Demgemäß ändert sich die Wärmeleitfähigkeit des unabgeschreckten und angelasse nen Stahls, und dadurch ändert sich die Abkühlungsgeschwindig keit. Weiter, die Temperatur des unabgeschreckten und angelas senen Stahls kann aufgrund der Abstrahlung der latenten Wärme durch Transformation während der Abkühlung des unabgeschreckten und angelassenen Stahls erhöht werden.In the illustration in FIG. 2B, the phase transformation of the unsquenched and tempered steel takes place in the temperature range between 700 and 600 ° C. Accordingly, the heat conductivity of the unquenched and tempered steel changes, and thereby the cooling rate changes. Further, the temperature of the unquenched and tempered steel can be increased due to the radiation of latent heat by transformation during the cooling of the unquenched and tempered steel.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2-209419 be schreibt ein Verfahren, das in der Lage ist, die oben beschrie benen Probleme zu lösen. In dieser Patentanmeldung sind Tempe ratursensoren an einem Einlaß und einem Auslaß einer Abkühlkam mer installiert. Eine Zentraleinheit empfängt Temperaturerfas sungssignale, die durch die Temperatursensoren erzeugt werden, und gibt einen Befehl an Gebläsemotoren ab, um die Stärke einer Belüftung zu steuern. Die Temperatursensoren müssen jedoch in Positionen installiert sein, die von einem abzukühlenden Objekt um eine Strecke zwischen 200 und 300 mm entfernt sind, damit die Drehzahl der Motoren auf der Basis einer Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und einer Solltemperatur gesteuert werden kann. Infolgedessen können die Temperatursensoren einer hohen Temperatur ausgesetzt sein, und dadurch kann die Lebens dauer der Temperatursensoren verkürzt werden.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-209419 be writes a procedure that is capable of the above described problems to solve. In this patent application are Tempe temperature sensors at an inlet and an outlet of a cooling chamber mer installed. A central unit receives temperature readings signals generated by the temperature sensors, and issues a command to fan motors to increase the strength of a Control ventilation. However, the temperature sensors must be in Positions installed by an object to be cooled a distance between 200 and 300 mm away, so the speed of the motors based on a difference between controlled by the measured temperature and a target temperature can be. As a result, the temperature sensors can one exposed to high temperature, and this can result in life the duration of the temperature sensors can be shortened.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 4-276010 be schreibt ein Schmiedestückbehandlungsverfahren, durch welches die Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Schmieden genau gesteu ert wird, selbst wenn die Temperatur eines Schmiedestückes auf einem Förderer nicht gemessen wird. Gemäß dieser Patentanmel dung wird die Abkühlungsgeschwindigkeit in dem Temperaturbe reich zwischen 900 und 600°C gesteuert, indem ein Thermometer zum Messen der Temperatur des Schmiedestückes benutzt wird, um eine optimale Abkühlblasgeschwindigkeit zu bestimmen. Infolge dessen ist es möglich, eine optimale Belüftung zu erzielen, die die Abkühlungsgeschwindigkeit wie oben beschrieben ergibt. Das vorstehend beschriebene Schmiedestückbehandlungsverfahren kann jedoch nur bei einer Produktionslinie eingesetzt werden, die auf einer gewissen Produktionsleistung gehalten wird. In dieser Produktionslinie ist es nicht notwendig, die Temperatur des Schmiedestückes zu messen.Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-276010 be writes a forging treatment process through which the cooling rate after forging is precisely controlled even if the temperature of a forging is up a conveyor is not measured. According to this patent application cooling is the cooling rate in the Temperaturbe rich between 900 and 600 ° C controlled by a thermometer used to measure the temperature of the forging to to determine an optimal cooling blow rate. As a result of which it is possible to achieve optimal ventilation that gives the cooling rate as described above. That Forging treatment processes described above can but can only be used on a production line that is kept on a certain production output. In this It is not necessary to adjust the temperature of the production line Measure forging.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die vorgenannten Probleme zu lösen. Es ist ein erstes Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen zum Erwärmen und Abkühlen von unabgeschrecktem und angelassenem Stahl, durch das es möglich ist, unabgeschreckten und angelassenen Stahl zu erzeugen, der eine gewünschte Festig keit hat, die so groß wie die Festigkeit von abgeschrecktem und angelassenem Stahl ist, durch Steuern einer Abkühlungsgeschwin digkeit eines Schmiedestückes nach dem Ausführen eines Warm schmiedeprozesses und ohne Ausführung eines zusätzlichen Vergu tungsprozesses.The invention is directed to solving the aforementioned problems to solve. It is a first object of the invention to provide a method to create for warming up and cooling down undaunted and tempered steel, thanks to which it is possible to be undeterred and tempered steel to produce the desired strength as great as the strength of quenched and tempered steel by controlling a cooling rate forging after performing a warm forging process and without performing any additional casting process.

Es ist ein zweites Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen zum Erwärmen und Abkühlen von unabgeschrecktem und an gelassenem Stahl, die in der Lage ist, unabgeschreckten und an gelassenen Stahl zu erzeugen, der eine gewünschte Festigkeit hat, die so groß ist wie die von abgeschrecktem und angelas senem Stahl, durch Steuern einer Abkühlungsgeschwindigkeit ei nes Schmiedestückes nach dem Ausführen eines Warmschmiedepro zesses und ohne Ausführung eines zusätzlichen Vergütungsprozes ses.It is a second object of the invention to provide a device create for warming and cooling of the undaunted and on calm steel that is able to be undeterred and at left to produce steel that has a desired strength that is as big as that of the frightened and angelas senem steel, by controlling a cooling rate ei forging after performing a hot forging pro process and without executing an additional remuneration process ses.

Zum Erreichen des obigen ersten Ziels schafft die Erfindung ein Verfahren zum Erwärmen und Abkühlen von unabgeschrecktem und angelassenem Stahl, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
S1) Erwärmen des unabgeschreckten und angelassenen Stahls auf eine Temperatur zwischen 1150 und 1300°C in einem Wärmofen und Warmschmieden des unabgeschreckten und angelassenen Stahls, um ein Schmiedestück herzustellen;
S2) Steuern einer Temperatur des Schmiedestückes bei einer Tem peratur unter 100 C während des Transports des Schmiedestückes zu einer Abkühlkammer unter Verwendung eines Förderbandes; und
S3) Abkühlen des Schmiedestückes, wobei die Abkühlungsge schwindigkeit, des Schmiedestückes durch eine Zentraleinheit gesteuert wird, um einen Temperaturgradienten des Schmiedestüc kes auf einem Solltemperaturgradienten zu halten, während das Schmiedestück durch die Abkühlkammer hindurchgeht.To achieve the first object above, the invention provides a method of heating and cooling unquenched and tempered steel, characterized by the following steps:
S1) heating the unquenched and tempered steel to a temperature between 1150 and 1300 ° C in a heating furnace and hot forging the unquenched and tempered steel to produce a forging;
S2) controlling a temperature of the forging at a tem perature below 100 C while transporting the forging to a cooling chamber using a conveyor belt; and
S3) cooling of the forging, the speed Kühlungsge of the forging is controlled by a central unit in order to keep a temperature gradient of the Schmiedestüc kes on a set temperature gradient while the forging passes through the cooling chamber.

Weiter schafft die Erfindung zum Erreichen des obigen zweiten Ziels eine Vorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen von unabge schrecktem und angelassenem Stahl, gekennzeichnet durch:
einen Wärmofen, der mit einem Temperatursensor zum Messen einer Temperatur eines Schmiedestückes an seinem Auslaß versehen ist;
eine Abkühlkammer, die einen Einlaß, einen Auslaß, eine Kühl einrichtung, die in einem oberen Teil derselben installiert ist, und mehrere darin installierte Temperatursensoren auf weist, wobei die Breite des Einlasses größer ist als die des Auslasses; und
eine Zentraleinheit zum Steuern der Kühleinrichtung durch Emp fangen von Signalen, die von den Temperatursensoren geliefert werden.In order to achieve the above second object, the invention further provides an apparatus for heating and cooling unquenched and tempered steel, characterized by:
a heating furnace provided with a temperature sensor for measuring a temperature of a forging at its outlet;
a cooling chamber having an inlet, an outlet, a cooling device installed in an upper part thereof and a plurality of temperature sensors installed therein, the width of the inlet being greater than that of the outlet; and
a central processing unit for controlling the cooling device by receiving signals supplied by the temperature sensors.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below under Described in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 ein Schaubild, das einen Wärmebehandlungsprozeß eines mittleren abgeschreckten und angelassenen Stahls ver anschaulicht, ohne einen Schmiedeprozeß und einen Normalglühprozeß zu zeigen; Fig. 1 is a diagram showing a heat treatment process of a medium quenched and tempered steel ver demonstrates without showing a forging process and a normalizing process;

Fig. 2A ein Schaubild, das einen Schmiedeprozeß und einen ge steuerten Abkühlprozeß eines mittleren unabgeschreck ten und angelassenen Stahls veranschaulicht; Fig. 2A is a diagram illustrating a forging process and a cooling process of a middle ge controlled unabgeschreck th and tempered steel;

Fig. 2B ein Diagramm, das eine Abkühlungsgeschwindigkeit ei nes mittleren unabgeschreckten und angelassenen Stahls veranschaulicht; FIG. 2B is a diagram illustrating a cooling rate of a medium unquenched and tempered steel; FIG.

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines mittleren abgeschreckten und angelassenen Stahls gemäß der Erfindung; und Fig. 3 is a schematic representation of a device for heating and cooling of a middle quenched and tempered steel according to the invention; and

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Erwärmen und Abkühlen eines mittleren abgeschreckten und angelas senen Stahls und ein Steuersystem der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt. Fig. 4 is a flow chart showing a method of heating and cooling a medium quenched and tempered steel and a control system of the apparatus for carrying out the method.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen mehr ins ein zelne gehend beschrieben.The following is a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings individually described.

Um einen unabgeschreckten und angelassenen Stahl durch Verbren nen von fossilen Brennstoffen zu erwärmen, ist es notwendig, ein Brennstoffventil zur Feinsteuerung der Brennstoffmenge und eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Brennstoffventils zur Verfügung zu haben. Ein Brennstoffregelsystem, das wie be schrieben aus dem Brennstoffventil und der Steuervorrichtung besteht, ist aufgrund der Entwicklung des Präzisionsmaschinen baus und der Elektronik ohne weiteres verfügbar. In dem Brenn stoffregelsystem empfängt eine Zentraleinheit ein Signal wie z. B. eine EMK, das durch optische Thermometer wie ein Licht leitfaserthermometer oder ein Infrarotthermometer erzeugt wird, welches in einem Ofen installiert ist. Anschließend gibt die Zentraleinheit einen Befehl an die Steuervorrichtung ab, das Brennstoffventil so zu steuern, daß die Steuervorrichtung eine Temperatur in dem Ofen in einem gewünschten Temperaturbereich halten kann.About unquenched and tempered steel by burning to heat fossil fuels, it is necessary to a fuel valve for fine control of the amount of fuel and a control device for controlling the fuel valve for To have available. A fuel control system that, like be wrote from the fuel valve and the control device exists is due to the development of precision machinery construction and electronics are readily available. In the focal substance control system, a central unit receives a signal such as z. B. an EMF, which by optical thermometer like a light a fiber thermometer or an infrared thermometer is generated, which is installed in an oven. Then the Central unit sends a command to the control device, the To control fuel valve so that the control device a Temperature in the oven in a desired temperature range can hold.

Wenn ein elektrischer Wärmofen zum Erwärmen des unabgeschreck ten und angelassenen Stahls benutzt wird, lassen sich eine zu geführte elektrische Leistung und die Temperatur in dem Ofen leicht steuern, indem ein Ampèremeter oder ein Wattmeter be nutzt wird. Wenn ein Induktionswärmofen zum Erwärmen des unab geschreckten und angelassenen Stahls benutzt wird, können statt dessen die zugeführte elektrische Leistung und die Temperatur in dem Ofen durch richtiges Steuern von Parametern gesteuert werden, wie z. B. dem Wert einer hohen oder einer niedrigen Fre quenz, eine Differenz zwischen einem Innendurchmesser einer Spule und einem Außendurchmesser des unabgeschreckten und ange lassenen Stahls, eines elektrischen Stroms, einer elektrischen Spannung und einer Fördergeschwindigkeit des unabgeschreckten und angelassenen Stahls.If an electric heating furnace is used to heat the undeterred ten and tempered steel is used, allow one conducted electrical power and the temperature in the furnace Control easily by using an ammeter or wattmeter is used. If an induction heating furnace is used to heat the independent Quenched and tempered steel can be used instead its the supplied electrical power and the temperature controlled in the furnace by properly controlling parameters become, such as B. the value of a high or a low Fre quenz, a difference between an inside diameter of a Coil and an outer diameter of the undeterred and angular let steel, an electric current, an electric Tension and a conveying speed of the undaunted and tempered steel.

In dem beschriebenen Steuersystem muß das zu schmiedende Mate rial in dem Ofen auf eine Temperatur zwischen 1150 und 1300°C erwärmt werden. Vorzugsweise muß das Material auf einen Tempe raturbereich zwischen 1200 und 1250°C erwärmt werden. Wenn die Erwärmungstemperatur des Materials über 1300°C ansteigt, kommt es zu einem schnellen Wachstum eines Kristallgefüges in dem un abgeschreckten und angelassenen Stahl. Infolgedessen wird die Zähigkeit des fertigen Schmiedeprodukts verschlechtert, und es findet eine übermäßige Entkohlung statt. Außerdem, wenn der un abgeschreckte und angelassene Stahl den Schmiedeprozeß in dem Zustand durchläuft, in welchem der Stahl auf eine Temperatur unter 1150°C erwärmt ist, verschlechtert sich die Warmbear beitbarkeit des Stahls. Demgemäß kann eine übermäßige Belastung auf das metallische Formwerkzeug zum Formen des Stahls ausgeübt werden oder es kann in dem Schmiedestück ein Riß erzeugt wer den.In the control system described, the material to be forged must rial in the oven to a temperature between 1150 and 1300 ° C be heated. Preferably the material must be at a tempe temperature range between 1200 and 1250 ° C. If the Heating temperature of the material rises above 1300 ° C, comes there is a rapid growth of a crystal structure in the un quenched and tempered steel. As a result, the Toughness of the finished forged product deteriorates, and it there is excessive decarburization. Besides, if the un quenched and tempered steel in the forging process State passes through in which the steel is at a temperature is heated below 1150 ° C, the warm bear deteriorates workability of steel. Accordingly, there may be an excessive burden exerted on the metallic mold for forming the steel or a crack can be generated in the forging the.

Bei dem Erwärmungsprozeß wird der unabgeschreckte und angelas sene Stahl erwärmt, indem zwei Wärmöfen benutzt werden oder in dem zweistufige Erwärmungsprozesse ausgeführt werden. Bei den zweistufigen Erwärmungsprozessen wird sich eine Haupterwär mungsstufe an die Durchführung einer Vorwärmstufe anschließen.In the warming process, the undaunted and anguished This steel is heated using or in two heating furnaces where two-stage heating processes are carried out. Both two-stage heating processes will become a main heat connect the processing stage to the implementation of a preheating stage.

Infolgedessen ist es möglich, das Problem zu lösen, daß eine Oberfläche des Stahls während der Erwärmung des Inneren des Stahls auf die Schmiedetemperatur überhitzt wird. Der meiste Stahl kann jedoch erwärmt werden, indem ein einzelner Erwär mungsprozeß benutzt wird, mit Ausnahme eines großen Gegenstands oder eines Gegenstands, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat. Das Schmiedestück weist eine Temperatur, die niedriger als in dem Ofen ist, wegen seiner Wärmeleitfähigkeit und wegen sei ner Größe auf, während das Schmiedestück in dem Ofen erwärmt wird. Wenn eine Bedienungsperson die Temperatur des Schmiede stückes auf der Basis der Temperatur in dem Ofen mißt, macht sie demgemäß einen Fehler bei der Messung.As a result, it is possible to solve the problem that a Surface of the steel during the heating of the interior of the Steel is overheated to the forging temperature. The most However, steel can be heated by a single heater is used except for a large object or an object that has low thermal conductivity Has. The forging has a temperature lower than is in the furnace because of its thermal conductivity and because of its while the forging is heated in the furnace will. When an operator changes the temperature of the forge piece based on the temperature in the oven accordingly, an error in the measurement.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines mittleren abgeschreckten und angelassenen Stahls gemäß der Erfindung veranschaulicht. In Fig. 3 wird eine Temperatur des Schmiedestückes durch ein Ther mometer gemessen, das in einer Position benachbart zu einem Auslaß eines Wärmofens installiert ist. Eine Zentraleinheit 20 empfängt einen Temperaturwert, der durch das Thermometer gemes sen wird, und gibt einen Befehl an eine Steuervorrichtung wie ein Brennstoffventil oder ein Amperemeter zum Steuern der Er wärmungstemperatur des Schmiedestückes ab. Die Zentraleinheit 20 steuert also das Brennstoffventil oder das Amperemeter, damit die gewünschte Erwärmungstemperatur erreicht wird. Fig. 3 is a schematic diagram illustrating an apparatus for heating and cooling medium quenched and tempered steel according to the invention. In Fig. 3, a temperature of the forging is measured by a thermometer installed in a position adjacent to an outlet of a heating furnace. A central processing unit 20 receives a temperature value measured by the thermometer and issues a command to a control device such as a fuel valve or an ammeter for controlling the heating temperature of the forging. The central unit 20 thus controls the fuel valve or the ammeter so that the desired heating temperature is reached.

In der Vergangenheit konnte ein Erfassungsteil des Thermometers eine genaue Temperatur wegen des Gases in dem Ofen nicht mes sen. Heutzutage ist es jedoch möglich, die genaue Temperatur durch Verwendung eines Infrarotthermometers zu messen.In the past, a sensing part of the thermometer could an exact temperature because of the gas in the furnace does not mes sen. However, nowadays it is possible to get the exact temperature to measure by using an infrared thermometer.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Steuern einer Abkühlungsge schwindigkeit des Schmiedestückes erläutert.The following is a method of controlling a cooling amount speed of the forging explained.

Ein Abstand zwischen einem Förderband und einem Einlaß einer Abkühlkammer 10 und eine Bewegungsgeschwindigkeit des Förderers werden auf der Basis einer Temperatur eines unabgeschreckten und angelassenen Schmiedestückes 3 bestimmt. Das heißt, die Temperatur des Schmiedestückes 3, das einem Warmschmiedeprozeß unterzogen wird, wird auf einer Temperatur unter 1000°C gehal ten, bis das Schmiedestück 3 durch das Förderband 2 die Abkühl kammer 10 erreicht. Um in dieser eine Abkühlungsgeschwindigkeit während des Abkühlprozesses aufrechtzuerhalten, muß die Tempe ratur des Schmiedestückes 3, das in die Abkühlkammer 10 einge bracht wird, gleichmäßig aufrechterhalten werden. Da weiter das Schmiedestück 3 mit der hohen Temperatur in die Abkühlkammer 10 eingebracht wird, wird das Schmiedestück 3 aus der Abkühlkammer 10 nicht in dem Zustand abgegeben, daß eine Transformation des Schmiedestückes 3 nicht abgeschlossen worden ist. Infolgedessen ist es möglich, eine gewünschte mechanische Eigenschaft zu er zielen.A distance between a conveyor belt and an inlet of a cooling chamber 10 and a moving speed of the conveyor are determined based on a temperature of an unquenched and tempered forging 3 . That is, the temperature of the forging 3 , which is subjected to a hot forging process, is held at a temperature below 1000 ° C th until the forging 3 reaches the cooling chamber 10 through the conveyor belt 2. In order to maintain a cooling rate in this during the cooling process, the temperature of the forging 3 , which is introduced into the cooling chamber 10 , must be maintained evenly. Further, since the forging 3 having the high temperature is introduced into the cooling chamber 10 , the forging 3 is not discharged from the cooling chamber 10 in the state that transformation of the forging 3 has not been completed. As a result, it is possible to achieve a desired mechanical property.

Das Schmiedestück 3 muß ausreichend abgekühlt werden auf eine Temperatur unterhalb des Transformationspunktes des Schmiede stückes 3 und muß anschließend an Luft abgekühlt werden. Eine Temperatur einer Legierung ändert sich gemäß der Zusammenset zung der Legierung, eines Zustands einer Wärmebehandlung und einer Abkühlungsgeschwindigkeit. Vorzugsweise wird die Endtem peratur in dem Abkühlprozeß bestimmt, indem die Temperatur des Schmiedestückes in dem Arbeitsbereich direkt gemessen wird. The forging 3 must be cooled sufficiently to a temperature below the transformation point of the forging 3 and must then be cooled in air. A temperature of an alloy changes according to the composition of the alloy, a state of heat treatment, and a cooling rate. Preferably, the end temperature is determined in the cooling process by directly measuring the temperature of the forging in the work area.

Der unabgeschreckte und angelassene Stahl, der als ein Kohlen stoffstahl für Maschinenteile benutzt wird, muß eine feine Korngröße haben. Außerdem ist es erforderlich, einen Ausschei dungszustand einer Ausscheidungshärtungsphase zu steuern, um ein gewünschtes Schmiedestück zu produzieren. Wenn die vorge nannten Forderungen nicht erfüllt werden, ist es unmöglich, ein Schmiedestück zu erzielen, das eine ausgezeichnete Zähigkeit und eine ausgezeichnete Festigkeit hat.The undaunted and tempered steel, which as a coals Steel used for machine parts must be fine Have grain size. It is also necessary to submit a certificate control state of a precipitation hardening phase in order to to produce a desired forging. If the pre If these requirements are not met, it is impossible to obtain a Forging that has excellent toughness and has excellent strength.

Ein Thermometer, das an dem Einlaß der Abkühlkammer 10 instal liert ist, mißt eine Temperatur der Oberfläche des Schmiede stückes 3 und sendet den Meßwert zu einer Zentraleinheit 20, während das Schmiedestück 3 durch die Abkühlkammer 10 hindurch geht. Dann subtrahiert die Zentraleinheit 20 die Temperatur der Oberfläche des Schmiedestücks 3, die durch ein Thermometer ge messen wird, das an einem Auslaß der Abkühlkammer 10 instal liert ist, von dem vorgenannten Meßwert und dividiert anschlie ßend das Ergebnis durch das Zeitintervall, in welchem das Schmiedestück 3 in der Abkühlkammer 10 bleibt. Zu dieser Zeit kann das Zeitintervall gewonnen werden, indem die Länge der Ab kühlkammer 10 durch die Bewegungsgeschwindigkeit eines Förder bandes 1 dividiert wird. Die Länge der Abkühlkammer 10 wird mit Rücksicht auf Anlagenerfordernisse gewählt.A thermometer, which is instal liert at the inlet of the cooling chamber 10 , measures a temperature of the surface of the forging piece 3 and sends the measured value to a central unit 20 , while the forging 3 goes through the cooling chamber 10 therethrough. Then the central unit 20 subtracts the temperature of the surface of the forging 3 , which is measured by a thermometer, which is installed at an outlet of the cooling chamber 10 , from the aforementioned measured value and then divides the result by the time interval in which the forging 3 remains in the cooling chamber 10. At this time, the time interval can be obtained by dividing the length of the cooling chamber 10 by the moving speed of a conveyor belt 1 . The length of the cooling chamber 10 is selected with regard to the requirements of the system.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderbandes 1 ändert sich zwar, die Bewegungsgeschwindigkeit für dieselben Produkte wird jedoch im Hinblick auf die Produktivität regelmäßig aufrechter halten. Infolgedessen ist es möglich, eine feste Bewegungsge schwindigkeit des Förderbandes 1 für einzelne Produkte durch die Bearbeitungsnormung festzulegen.The speed of movement of the conveyor belt 1 changes, but the speed of movement for the same products will regularly keep upright in terms of productivity. As a result, it is possible to set a fixed Bewegungsge speed of the conveyor belt 1 for individual products through the processing standard.

Wenn das Schmiedestück 3 in die Abkühlkammer 10 durch das För derband 1 mit einer regelmäßigen Geschwindigkeit eingebracht wird, messen die Thermometer, die an dem Einlaß und an dem Aus laß der Abkühlkammer 10 installiert sind, die Temperatur des Schmiedestückes 3 und senden den Temperaturmeßwert zu der Zen traleinheit 20. Dann berechnet die Zentraleinheit den Tempera turgradienten auf der Basis des Temperaturmeßwertes. Wenn der durch die Zentraleinheit 20 berechnete Temperaturgradient von einem Solltemperaturgradient um einen gewissen Wert von mehr als 30% abweicht, gibt die Zentraleinheit 20 einen Befehl an einzelne Motoren ab zum Beschleunigen oder Verlangsamen eines Einlaßgebläses 8 und eines Auslaßgebläses 5.When the forging 3 is introduced into the cooling chamber 10 by the conveyor belt 1 at a regular speed, the thermometers installed at the inlet and at the outlet of the cooling chamber 10 measure the temperature of the forging 3 and send the temperature reading to the Central unit 20 . The central unit then calculates the temperature gradient on the basis of the measured temperature value. If the temperature gradient calculated by the central unit 20 deviates from a target temperature gradient by a certain value of more than 30%, the central unit 20 issues a command to individual motors to accelerate or decelerate an intake fan 8 and an exhaust fan 5 .

Wenn das Schmiedestück 3 nicht in die Abkühlkammer 10 einge bracht wird, liefert ein Thermometer 9, das an dem Einlaß der Abkühlkammer 10 installiert ist, einen gewissen Temperaturwert unterhalb von 500°C während eines Zeitintervalls von mehr als zwei Minuten. Demgemäß gibt die Zentraleinheit 20 einen Befehl an Gebläsemotoren ab, um das Einlaßgebläse 8 und das Auslaßge bläse 5 während eines gewissen Zeitintervalls zu stoppen, das festgelegt wird, indem zwei Minuten von der Zeit subtrahiert werden, die das Schmiedestück benötigt, um durch die Abkühlkam mer 10 hindurchzugehen.If the forging 3 is not brought into the cooling chamber 10 , a thermometer 9 , which is installed at the inlet of the cooling chamber 10 , delivers a certain temperature value below 500 ° C. for a time interval of more than two minutes. Accordingly, the central unit 20 issues a command to fan motors to stop the inlet fan 8 and the outlet fan 5 during a certain time interval which is determined by subtracting two minutes from the time it takes the forging to mer through the cooling chamber 10 to go through.

Kalte Luft, die durch das Einlaßgebläse 8 eingeleitet wird, kühlt das Schmiedestück 3 ab, während es durch den Einlaß der Abkühlkammer 10 hindurchgeführt wird. Zu dieser Zeit steigt die Temperatur der Luft an, das Volumen der Luft wird vergrößert. Infolgedessen nimmt die Dichte der Luft ab, und dadurch steigt die Luft nach oben. Da die Höhe einer Decke an dem Einlaß der Abkühlkammer 10 höher ist als die Höhe einer Decke an dem Aus laß der Abkühlkammer 10 wird die Luft, die während des Abkühl prozesses des Schmiedestückes 3 erwärmt worden ist, gleichmäßig aus der Abkühlkammer 10 abgegeben. Demgemäß kann neue kalte Luft in die Abkühlkammer 10 eingeleitet werden. Es ist weiter möglich, im voraus zu verhindern, daß das Schmiedestück 3 un gleichmäßig abkühlt, indem ein Wirbelstrom innerhalb der Ab kühlkammer 10 erzeugt wird.Cold air introduced through the intake fan 8 cools the forging 3 as it is passed through the inlet of the cooling chamber 10 . At this time, the temperature of the air rises, the volume of the air increases. As a result, the density of the air decreases, and thereby the air rises. Since the height of a ceiling at the inlet of the cooling chamber 10 is higher than the height of a ceiling at the outlet from the cooling chamber 10 , the air that has been heated during the cooling process of the forging 3 is discharged evenly from the cooling chamber 10. Accordingly, new cold air can be introduced into the cooling chamber 10 . It is also possible to prevent in advance that the forging 3 un evenly cools by an eddy current within the cooling chamber 10 is generated.

Wegen dieses inneren Aufbaus der Abkühlkammer 10 kann die Luft auf natürliche Art und Weise von dem Einlaß der Abkühlkammer 10 zu dem Auslaß der Abkühlkammer 10 strömen, sofern entweder das Einlaßgebläse 8 oder das Auslaßgebläse 5 in Betrieb ist. Wenn eine Bedienungsperson möchte, daß sich das Schmiedestück 3 mit einer gewissen Abkühlgeschwindigkeit abkühlt, die höher ist als die Abkühlgeschwindigkeit des Schmiedestücks 3, das an Luft ab gekühlt wird, ist es erforderlich, die Strömung der Luft zu be schleunigen. Demgemäß muß die Bedienungsperson sowohl das Ein laßgebläse 8 als auch das Auslaßgebläse 5 in Gang setzen, um eine gewünschte Abkühlgeschwindigkeit zu erzielen.Because of this internal structure of the cooling chamber 10 , the air can flow naturally from the inlet of the cooling chamber 10 to the outlet of the cooling chamber 10 when either the inlet fan 8 or the outlet fan 5 is in operation. If an operator wants the forging 3 to cool down at a certain cooling rate which is higher than the cooling rate of the forging 3 which is cooled in air, it is necessary to accelerate the flow of air to be. Accordingly, the operator must set both the inlet fan 8 and the outlet fan 5 in motion in order to achieve a desired cooling rate.

Eine Luftförderleitung 7 ist an der Decke des Innenraums der Abkühlkammer 10 angebracht. Mehrere Luftdüsen 11 zum Richten der Luft auf das Schmiedestück 3 sind an dem unteren Teil der Luftförderleitung 7 angebracht. Die Zeile der Luftdüsen 11 ist von dem Einlaß der Abkühlkammer 10 zu dem Auslaß der Abkühlkam mer 10 nach unten geneigt. Deshalb kühlt Luft, die aus den Luftdüsen 11 eingeleitet wird, das Schmiedestück 3 ab und strömt anschließend auf natürliche Art und Weise zu dem Auslaß der Abkühlkammer 10, wobei sich die Luft erwärmt. Eine oder mehrere Vorrichtungen in Form einer Haube 6, die einen großen inneren Durchmesser hat, kann an der Decke der Abkühlkammer 10 in der Längsrichtung installiert sein, um die Luftzufuhrleitung 7 zu bilden. Alternativ ist es möglich, ein Hauptrohr und ein Abzweigrohr, das mehrere Düsenöffnungen hat, zu benutzen, die wie die Wirbelsäule und die Rippen eines Tieres aneinander be festigt sind. Wenn das Hauptrohr und das Abzweigrohr als Luft förderleitung 7 benutzt werden, ist es möglich, das Schmiede stück 3 in variabler Richtung abzukühlen und die Teile des Schmiedestücks 3 gleich abzukühlen. Die Düsenöffnungen können dabei als Löcher oder Ausschnitte ausgebildet sein, die in dem Abzweigrohr in der Längsrichtung oder in der vertikalen Rich tung vorgesehen sind.An air delivery line 7 is attached to the ceiling of the interior of the cooling chamber 10 . A plurality of air nozzles 11 for directing the air onto the forging 3 are attached to the lower part of the air delivery pipe 7 . The row of air nozzles 11 is inclined downward from the inlet of the cooling chamber 10 to the outlet of the cooling chamber 10. Therefore, air introduced from the air nozzles 11 cools the forging 3 and then flows naturally to the outlet of the cooling chamber 10 , whereby the air is heated. One or more devices in the form of a hood 6 having a large inner diameter may be installed on the ceiling of the cooling chamber 10 in the longitudinal direction to form the air supply duct 7. Alternatively, it is possible to use a main pipe and a branch pipe, which has several nozzle openings, which, like the spine and the ribs of an animal, are fastened to one another. If the main pipe and the branch pipe are used as air feed line 7 , it is possible to cool the forging piece 3 in a variable direction and the parts of the forging 3 to cool the same. The nozzle openings can be designed as holes or cutouts which are provided in the branch pipe in the longitudinal direction or in the vertical direction Rich.

Die Luftdüsen 11 leiten die Luft auf das Schmiedestück 3 unter einem Winkel zwischen 10° und 80° und vorzugsweise von 45°, um der Luft zu gestatten, langsam zu dem Auslaß der Abkühlkammer 10 zu strömen. Die Luft muß innerhalb der Abkühlkammer 10 gleichmäßig zirkulieren, um das Schmiedestück 3 gleich abzuküh len, wenn es sich längs des Förderbandes 1 bewegt. Die Abküh lungsgeschwindigkeit des Schmiedestückes 3 kann dann leicht ge steuert werden. Die Luft kann jedoch bei einem Einleiten unter einem Winkel von weniger als 10° oder von mehr als 80° nicht gleichmäßig strömen.The air nozzles 11 direct the air onto the forging 3 at an angle between 10 ° and 80 ° and preferably 45 ° to allow the air to flow slowly to the outlet of the cooling chamber 10. The air must circulate evenly within the cooling chamber 10 in order to cool the forging 3 equal when it moves along the conveyor belt 1 . The cooling speed of the forging 3 can then be easily controlled. However, if the air is introduced at an angle of less than 10 ° or more than 80 °, it cannot flow smoothly.

Im allgemeinen ändert sich die Abkühlungsgeschwindigkeit, die während des Abkühlens des mittleren unabgeschreckten und ange lassenen Stahls an Luft erzielt wird, gemäß der Größe des Schmiedestückes 3. Wenn jedoch das Gewicht des unabgeschreckten und angelassenen Stahls 1 bis 20 kg beträgt, beträgt die Abküh lungsgeschwindigkeit 30 bis 80°C/min.In general, the cooling rate achieved during the cooling of the middle undquenched and tempered steel in air changes according to the size of the forging 3 . However, when the weight of the unquenched and tempered steel is 1 to 20 kg, the cooling rate is 30 to 80 ° C / min.

Die Abkühlungsgeschwindigkeit bei einer beschleunigten Abküh lung unter Verwendung der Zwangsbelüftung ändert sich gemäß der Leistung des Motors und der Größe des Schmiedestückes 3. Die Abkühlungsgeschwindigkeit von 50 bis 160°C/min ist jedoch er wünscht, um den unabgeschreckten und angelassenen Stahl zu küh len. Wenn ein unabgeschreckter und angelassener Bainit-Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial benutzt wird, muß er mit der Abkühlungsgeschwindigkeit von 120 bis 250 °C/min abgekühlt werden, d. h. mit der Abkühlungsgeschwindig keit, die für den Halbabschreckprozeß benutzt wird. Es ist in diesem Fall erforderlich, eine zusätzliche Kühlwasserförderlei tung zu installieren, um Wasser oder Nebel neben der Luftför derleitung 7 einzuleiten.The cooling rate in accelerated cooling using the forced ventilation changes according to the power of the motor and the size of the forging 3 . The cooling rate of 50 to 160 ° C / min, however, it is desirable to cool the unquenched and tempered steel. If an unquenched and tempered bainite steel with a low carbon content is used as the starting material, it must be cooled at the cooling rate of 120 to 250 ° C / min, that is, with the cooling rate used for the semi-quenching process. In this case, it is necessary to install an additional cooling water feed line in order to introduce water or mist next to the air feed line 7 .

Die Thermometer 4, 9, 12 machen bei der Messung der Temperatur aufgrund des Dampfes in der Kühlkammer 10 einen Fehler. Ein In frarotthermometer, das in den vergangenen Jahren entwickelt worden ist, kann das obige Problem lösen. Wenn ein Fotosensor zum Messen der Temperatur benutzt wird, ist es erforderlich, ein zusätzliches Luftförderrohr in einer Position neben den Temperatursensoren zu installieren, um einen Meßfehler zu be seitigen. Eine Gasschicht, die zwischen den Temperatursensoren und dem Schmiedestück 3 gebildet wird, kann beseitigt werden, indem das Luftförderrohr installiert wird.The thermometers 4 , 9 , 12 make an error in measuring the temperature due to the steam in the cooling chamber 10. An infrared thermometer which has been developed in recent years can solve the above problem. If a photo sensor is used to measure the temperature, it is necessary to install an additional air delivery pipe in a position next to the temperature sensors in order to eliminate a measurement error. A gas layer formed between the temperature sensors and the forging 3 can be eliminated by installing the air feed pipe.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, um die Abkühlungsge schwindigkeit gleichmäßig zu steuern, zusätzliche Thermometer in Sollpositionen in dem Abschnitt zwischen 1/10 und 1/3 der Strecke zwischen dem Einlaß der Abkühlkammer 10 und dem Auslaß der Abkühlkammer 10 installiert. Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird sekundär auf der Basis des Wärmegradienten in den Sollpo sitionen gesteuert. Es ist demgemäß möglich, die Abkühlungsge schwindigkeit wirksam zu steuern.According to the present invention, in order to control the cooling speed uniformly, additional thermometers are installed in target positions in the section between 1/10 and 1/3 of the distance between the inlet of the cooling chamber 10 and the outlet of the cooling chamber 10 . The cooling rate is controlled secondarily on the basis of the thermal gradient in the Sollpo positions. Accordingly, it is possible to effectively control the cooling rate.

Ein innerer Temperatursensor 12 muß in einer Sollposition in dem Abschnitt zwischen 1/10 und 1/3 der Strecke zwischen dem Einlaß der Abkühlkammer 10 und dem Auslaß der Abkühlkammer 10 installiert sein, weil sich die Abkühlungsgeschwindigkeit in nerhalb des Abschnitts linear ändert und es dadurch möglich ist, genaue Daten zu erzielen, die der Steuerung der Abküh lungsgeschwindigkeit angepaßt sind.An internal temperature sensor 12 must be installed in a target position in the section between 1/10 and 1/3 of the distance between the inlet of the cooling chamber 10 and the outlet of the cooling chamber 10 , because the cooling rate within the section changes linearly and this is possible is to obtain accurate data which are adapted to the control of the cooling rate.

Wenn der innere Temperatursensor 12 in einer Position vorder halb des oben beschriebenen Abschnitts installiert ist, ist der Temperaturgradient klein und ändert sich schnell. Wenn der in nere Temperatursensor 12 in einer Position hinter dem genannten Abschnitt installiert ist, ändert sich die Abkühlungsgeschwin digkeit gemäß einer Kurve. Genauer gesagt, die Abkühlungsge schwindigkeit ändert sich in dem Temperaturbereich zwischen 625 und 700°C aufgrund der Transformation des Schmiedestückes 3 unregelmäßig. Schließlich, wenn der innere Temperatursensor 12 in einer Position hinter dem Punkt von 2/3 der Strecke zwischen dem Einlaß der Abkühlkammer 10 und dem Auslaß der Abkühlkammer 10 installiert ist, ändert sich die Abkühlungsgeschwindigkeit langsam, und der Wärmegradient gemäß der Bewegungsstrecke ist klein.When the internal temperature sensor 12 is installed in a position forward half of the section described above, the temperature gradient is small and changes quickly. When the internal temperature sensor 12 is installed in a position behind the aforesaid portion, the cooling speed changes according to a curve. More specifically, the cooling rate changes irregularly in the temperature range between 625 and 700 ° C. due to the transformation of the forging 3 . Finally, when the internal temperature sensor 12 is installed at a position past the point 2/3 the distance between the inlet of the cooling chamber 10 and the outlet of the cooling chamber 10 , the cooling speed changes slowly and the thermal gradient according to the moving distance is small.

Wenn die Abkühlkammer 10 eine große Länge hat oder wenn ein Solltemperaturgradient niedrig ist, ist es erwünscht, eine Vielzahl von Thermometern in den Positionen zwischen dem Einlaß der Kühlkammer 10 und dem Auslaß der Kühlkammer 10 zu instal lieren. Es ist dann möglich, die Abkühlungsgeschwindigkeit prä zise zu steuern.When the cooling chamber 10 has a long length or when a target temperature gradient is low, it is desirable to lieren a plurality of thermometers in the positions between the inlet of the cooling chamber 10 and the outlet of the cooling chamber 10 instal. It is then possible to precisely control the cooling rate.

Das Einlaßgebläse 8 und das Auslaßgebläse 5 für die beschleu nigte Abkühlung, die an dem Einlaß der Abkühlkammer 10 bzw. an dem Auslaß der Abkühlkammer 10 installiert sind, werden durch Gleichstrommotoren angetrieben. Demgemäß können die Antriebsge schwindigkeit des Einlaßgebläses 8 und des Auslaßgebläses 5 leicht gesteuert werden, und die Ansprechgeschwindigkeiten sind schnell.The inlet fan 8 and the outlet fan 5 for the accelerated cooling installed at the inlet of the cooling chamber 10 and at the outlet of the cooling chamber 10 , respectively, are driven by DC motors. Accordingly, the Antriebge speed of the intake fan 8 and the exhaust fan 5 can be easily controlled, and the response speeds are fast.

Da ein Isolierteil an einer Wand der Abkühlkammer 10 befestigt ist, wird die Wärme der Abkühlkammer 10 nicht auf den Arbeits platz übertragen. Demgemäß wird die Umgebung des Arbeitsplatzes nicht verschlechtert, und die gesteuerte Kühlung zum langsamen Abkühlen des Schmiedestückes 3 kann erfolgen. Das Isolierteil ist ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus Asbest, einem Glimmermaterial, Keramik und einer Vielfalt von Isoliermaterialien besteht.Since an insulating part is attached to a wall of the cooling chamber 10 , the heat of the cooling chamber 10 is not transferred to the work place. Accordingly, the workplace environment is not deteriorated, and the controlled cooling for slowly cooling the forging 3 can be performed. The insulating member is a material selected from the group consisting of asbestos, a mica material, ceramics, and a variety of insulating materials.

Wenn die Luft in die Abkühlkammer 10 geleitet wird, indem ein Motor mit konstanter Drehzahl oder ein Kompressor benutzt wird, ist es möglich, die Abkühlungsgeschwindigkeit zu steuern, indem ein Steuerventil zum Steuern des Luftdurchsatzes in einer Posi tion benutzt wird, in welcher der Motor oder der Kompressor mit der Luftförderleitung 7 verbunden ist. Dieses Verfahren eignet sich für die gesteuerte Kühlung zum langsamen Abkühlen des Schmiedestückes 3.If the air is fed into the cooling chamber 10 by using a constant speed motor or a compressor, it is possible to control the cooling rate by using a control valve for controlling the air flow rate in a position in which the motor or the compressor is connected to the air delivery line 7 . This method is suitable for controlled cooling for slow cooling of the forging 3 .

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im De tail erläutert.In the following an embodiment of the invention is in De tail explains.

example

Unter den Bauteilen einer endlosen Raupenkette von schwerem Ge rät wird eine Raupenkettenrolle zum Abstützen von Gewicht des schweren Geräts auf der endlosen Raupenkette hergestellt durch Verschweißen eines mittleren Teils, der durch zwei Schmiede schalen erzeugt wird, nach der Schmiedebehandlung und der ma schinellen Bearbeitung der beiden Schmiedeschalen, die bereits vorbereitet worden sind. Zu dieser Zeit wird ein Schmiedestück, das ein Gewicht von 17 kg hat, aus einem unabgeschreckten und angelassenen und nicht aus einem abgeschreckten und angelasse nen Stahl hergestellt. Die Temperatur zum Erwärmen des Schmie destückes wird in dem Temperaturbereich zwischen 1200 und 1250 °C zu der Zeit gehalten, zu der die Temperatur in dem Ofen in dem Temperaturbereich zwischen 1390 und 1400°C gehalten wird. Nach dem Ausführen des Schmiedeprozesses wird die Temperatur zum Erwärmen des Schmiedestückes in dem Temperaturbereich zwi schen 900 und 500°C gehalten.Among the components of an endless caterpillar chain of heavy Ge advises a caterpillar roller to support the weight of the heavy device manufactured by on the endless caterpillar Welding of a middle part made by two forge shells is produced after the forging treatment and the ma fast processing of the two forged shells that have already been have been prepared. At that time a forging will be which has a weight of 17 kg, from an undaunted and tempered and not quenched and tempered made of steel. The temperature used to heat the Schmie The piece is in the temperature range between 1200 and 1250 ° C at the time the temperature in the oven was in the temperature range between 1390 and 1400 ° C is kept. After the forging process is carried out, the temperature for heating the forging in the temperature range between between 900 and 500 ° C held.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Erwärmen und Abkühlen von mittlerem abgeschreckten und angelassenem Stahl und ein Steuersystem der Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens veranschaulicht. Fig. 4 is a flow chart illustrating a method for heating and cooling medium quenched and tempered steel and a control system of the apparatus for performing the process.

Tabelle 2Table 2

Gemäß der Darstellung in Tabelle 2 beträgt, wenn ein mittlerer unabgeschreckter und angelassener Stahl auf der Basis der Zwangsbelüftung abgekühlt wird, die Abkühlungsgeschwindigkeit etwa 60 bis 80°C/min. Das Gefüge des Metalls, das schließlich erzielt wird, wird ein Ferrit-Perlit-Gefüge, und die Korngröße desselben ist ASTM Nr. 5 bis 6.As shown in Table 2, if a mean unquenched and tempered steel based on the Forced ventilation is cooled, the cooling rate about 60 to 80 ° C / min. The structure of the metal that eventually is achieved, a ferrite-pearlite structure, and the grain size it is ASTM No. 5 to 6.

Wenn der mittlere unabgeschreckte und angelassene Stahl an Luft abgekühlt wird, beträgt seine Abkühlungsgeschwindigkeit etwa 37 bis 41°C/min. Das Gefüge des Metalls, das schließlich erhalten wird, wird ein Ferrit-Perlit-Gefüge, und die Korngröße dessel ben ist ASTM Nr. 1 bis 3. Dabei ist der Bruchteil der Ferrit- Phase in dem Metall niedriger als der der Ferrit-Phase in einem Stahl. Das Korn des Metalls ist grob und groß. When the middle unquenched and tempered steel in air is cooled, its cooling rate is about 37 up to 41 ° C / min. The structure of the metal that will eventually be obtained becomes a ferrite-pearlite structure, and the grain size of the same ben is ASTM No. 1 to 3. The fraction of the ferrite Phase in the metal lower than that of the ferrite phase in one Stole. The grain of the metal is coarse and large.

Wenn eine große Menge von unabgeschrecktem und angelassenem Stahl auf dieselbe Art und Weise wie bei einem allgemeinen Warmschmiedeprozeß abgekühlt wird, ist die Abkühlungsgeschwin digkeit niedriger als der oben beschriebene Wert.When a large amount of undaunted and tempered Steel in the same way as a general one The hot forging process is cooled down is the cooling rate lower than the value described above.

Die Differenz zwischen der Abkühlungsgeschwindigkeit und dem Wert wird vergrößert. Angesichts der Tatsache, daß die Dicke der Zelle 50 mm beträgt ist dieses Ergebnis dasselbe wie das Ergebnis, das in einer Publikation mit dem Titel HEAT TREAT- MENT, Band 20, Nr. 7, herausgegeben von der Japan Heat Treat ment Engineering Association, beschrieben ist. Gemäß dieser Pu blikation ist, wenn unabgeschreckter und angelassener Stahl einen Durchmesser von 20 mm hat, die Abkühlungsgeschwindigkeit desselben 80° C/min. Wenn der unabgeschreckte und angelassene Stahl einen Durchmesser von 40 mm hat, beträgt seine Abküh lungsgeschwindigkeit 44°C/min. Wenn der unabgeschreckte und angelassene Stahl einen Durchmesser von 70 mm hat, beträgt seine Abkühlungsgeschwindigkeit 27°C/min.The difference between the cooling rate and the Value is increased. Given that the thickness of the cell is 50mm, this result is the same as that Result, which was published in a publication entitled HEAT TREAT- MENT, Volume 20, No. 7, edited by the Japan Heat Treat ment Engineering Association. According to this Pu blication is when unquenched and tempered steel has a diameter of 20 mm, the cooling rate the same 80 ° C / min. When the undaunted and cranked Steel has a diameter of 40 mm, its cooling is treatment rate 44 ° C / min. If the undaunted and tempered steel has a diameter of 70 mm its cooling rate 27 ° C / min.

Wenn ein Schmiedestück durch das Einspritzen von Kühlwasser ab gekühlt wird, hat es eine Abkühlungsgeschwindigkeit zwischen 150 und 174°C/min. Wenn das Schmiedestück unter Verwendung von siedendem Wasser abgekühlt wird, hat es eine Abkühlungsge schwindigkeit zwischen 105 und 129°C/min. Wenn ein oberer Bai nit und ein unterer Bainit an der Oberfläche existiert, wird die Abkühlungsgeschwindigkeit vergrößert. Statt dessen kann ein gemischtes Gefüge, das aus dem oberen Bainit und dem Perlit- Ferrit besteht, in dem tiefen Teil vorhanden sein. Wenn die Ab kühlungsgeschwindigkeit in diesem Fall ansteigt, wird die Menge an Bainit vergrößert.When a forging is made by injecting cooling water is cooled, it has a cooling rate between 150 and 174 ° C / min. When the forging is made using When boiling water is cooled, it has a cooling rate speed between 105 and 129 ° C / min. If an upper bay nit and a lower bainite on the surface will exist the cooling rate increases. Instead, a mixed structure consisting of the upper bainite and the pearlite Ferrite exists in the deep part. If the Ab cooling speed in this case increases, the amount will enlarged on bainite.

Demgemäß läßt sich ein Prozeß zum Abkühlen des unabgeschreckten und angelassenen Stahls durch Einspritzen von Nebel durch die Temperatur des Wassers, eine Vermischungsgeschwindigkeit von Nebel und Luft, einen Druck zum Einspritzen des Nebels und den Durchsatz leicht steuern. Das Schmiedestück wird zwar mit der selben Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt, die Abkühlungsge schwindigkeit des Schmiedestückes ändert sich jedoch, weil eine Phasentransformation des Schmiedestückes während der Abkühlung des Schmiedestückes auftritt.Accordingly, there can be a process of cooling down the unquenched and tempered steel by injecting mist through the Temperature of the water, a mixing speed of Mist and air, a pressure for injecting the mist and the Easily control throughput. The forging is indeed with the the same cooling rate, the cooling rate However, the speed of the forging changes because a Phase transformation of the forging during cooling of the forging occurs.

Gemäß der Erfindung tritt die Phasentransformation des unabge schreckten und angelassenen Stahls in dem Temperaturbereich zwischen 700 und 625°C auf. In diesem Temperaturbereich wird die Austenit-Phase die Ferrit-Phase und die Perlit-Phase.According to the invention, the phase transformation of the independent occurs quenched and tempered steel in the temperature range between 700 and 625 ° C. In this temperature range the austenite phase, the ferrite phase and the pearlite phase.

Wenn das Schmiedestück abgekühlt wird, indem der oben beschrie bene Abkühlungsprozeß in der Abkühlkammer 10 durchgeführt wird, ist die Temperatur eines Schmiedeformwerkzeugs niedrig, und die Temperatur des Schmiedestückes ist nach dem Ausführen des Ab gradprozesses unregelmäßig. Demgemäß kann das Schmiedestück nicht auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei welcher eine gewünschte physikalische Eigenschaft erzielt wird. Zur Lösung dieses Problems wird das Schmiedestück auf die Temperatur zwi schen 900 und 950°C erneut erwärmt.When the forging is cooled by performing the above-described cooling process in the cooling chamber 10 , the temperature of a forging die is low and the temperature of the forging is irregular after the process has been performed. Accordingly, the forging cannot be cooled to a temperature at which a desired physical property is obtained. To solve this problem, the forging is reheated to a temperature between 900 and 950 ° C.

Danach wird das Schmiedestück abgekühlt. Dadurch ist es mög lich, die gewünschte physikalische Eigenschaft zu erzielen.The forging is then cooled down. This makes it possible Lich to achieve the desired physical property.

Die Temperatur der Oberfläche des Schmiedestückes wird durch das Thermometer gemessen, das an dem Auslaß der Abkühlkammer 10 installiert ist. Ein durch das Thermometer gemessener Tempera turwert wird zu der Zentraleinheit 20 übermittelt. Die Zen traleinheit 20 berechnet dann den Wert zusammen mit einem wei teren Wert, der durch das Thermometer gemessen wird, das an dem Einlaß der Abkühlkammer 10 installiert ist. Anschließend stellt die Zentraleinheit 20 fest, ob der Temperaturgradient in der Abkühlkammer 10 passend ist oder nicht, und gibt ein Steuersi gnal an den Motor ab.The temperature of the surface of the forging is measured by the thermometer installed at the outlet of the cooling chamber 10. A temperature value measured by the thermometer is transmitted to the central unit 20 . The central unit 20 then calculates the value together with a further value measured by the thermometer installed at the inlet of the cooling chamber 10. The central unit 20 then determines whether the temperature gradient in the cooling chamber 10 is suitable or not, and outputs a control signal to the motor.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Erwärmen und Abkühlen von unabgeschrecktem und angelassenem Stahl und bei der Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Temperatur des Schmiedestückes in der Abkühlkammer 10 sowie an dem Einlaß und an dem Auslaß der Abkühlkammer 10 gemessen. Es ist demgemäß möglich, den Motor präzise zu steuern und den gleichmäßigen Temperaturgradienten aufrechtzuerhalten. Es ist infolgedessen möglich, am Schluß ein Schmiedestück zu erzeugen, das eine gleichmäßige Qualität hat.In the method described above for heating and cooling unquenched and tempered steel and in the device for carrying out the method, the temperature of the forging in the cooling chamber 10 and at the inlet and outlet of the cooling chamber 10 is measured. Accordingly, it is possible to precisely control the motor and maintain the uniform temperature gradient. As a result, it is possible to finally produce a forging that has a uniform quality.

Die vorliegende Erfindung löst die Probleme wie Wachstum des Korns aufgrund von Übererwärmung, Zähigkeitsabnahme, Oberflä chenentkohlung, Festigkeitsdifferenz aufgrund der ungleichen Abkühlungsgeschwindigkeit und der Transformation durch Steuern des Erwärmungsprozesses und des Abkühlungsprozesses des Schmie destückes. Weiter können die Fertigungskosten, die zum Ausfüh ren der Schmiedebearbeitung erforderlich sind, reduziert wer den. Darüber hinaus ist es möglich zu verhindern, daß die Umge bung verunreinigt wird, und eine gleiche Abküh lungsgeschwindigkeit zu erzielen.The present invention solves the problems such as growth of the Grain due to overheating, decrease in toughness, surface decarburization, strength difference due to the unequal Cooling rate and transformation by controlling the heating process and the cooling process of the Schmie the piece. Furthermore, the manufacturing costs that have to be carried out ren of forging are required, whoever reduces the. In addition, it is possible to prevent the environment exercise is contaminated, and an equal cooling to achieve speed.

Claims

1. Process for heating and cooling unquenched and tempered steel, characterized by the following steps:

S1) heating the unquenched and tempered steel to a temperature between 1150 and 1300 ° C in a heating furnace ( 15 ) and hot forging the unquenched and tempered steel to produce a forging ( 3 );
S2) controlling a temperature of the forging ( 3 ) at a temperature below 100 ° C during the transport of the forging ( 3 ) to a cooling chamber ( 10 ) using a conveyor belt ( 1 ); and
S3) cooling the forging (3), wherein the Abkühlungsge speed, of the forging (3) by a Zentralein unit (20) is controlled, ten to a temperature gradient of the forging (3) on a Solltemperaturgradienten to hal, while the forging (3) passes through the cooling chamber ( 10 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that in steps S2) the control of the temperature of the Schmiedestüc kes ( 3 ) is carried out by controlling a distance between an off let of the heating furnace ( 15 ) and an inlet of the cooling chamber ( 10 ) and through Controlling a speed of movement of the conveyor ( 1 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in steps S3) the temperature of the forging ( 3 ) by the central unit ( 20 ) is controlled so that the tempe raturgradient of the forging ( 3 ) in a range below 30% is held in comparison with the target temperature gradient.

4. Device for heating and cooling unquenched and tempered steel, characterized by:
a heating furnace ( 15 ) provided with a temperature sensor ( 16 ) for measuring a temperature of a forging ( 3 ) at its outlet;
a cooling chamber ( 10 ) having an inlet, an outlet, a cooling device ( 17 ) installed in an upper part thereof, and a plurality of temperature sensors installed therein ( 4 , 9 , 12 ), the width of the inlet being larger is than that of the outlet; and
a central unit ( 20 ) for controlling the cooling device ( 17 ) by receiving signals which are supplied by the temperature sensors (4 , 9 , 12).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the cooling device ( 17 ) has an inlet fan ( 8 ) which is installed at the inlet of the cooling chamber ( 10 ), and an outlet fan ( 5 ) which is installed at the outlet of the cooling chamber ( 10 ) is installed, wherein the inlet fan ( 8 ) and the outlet fan ( 5 ) are controlled by the central unit ( 20 ) and wherein the inlet fan ( 8 ) is connected to an air feed line ( 7 ) and to a plurality of air nozzles ( 11 ) in series.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the inlet fan ( 8 ) and the outlet fan ( 5 ) are driven by DC motors.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the air delivery line ( 7 ) is inclined downward so that one end of the air delivery line ( 7 ) which is arranged at the inlet of the cooling chamber ( 10 ) is lower than that other end of the air delivery line ( 7 ) which is arranged at the outlet of the cooling chamber ( 10 ).

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that a cooling water delivery line for introducing water or mist is installed on the air delivery line ( 7 ).

9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the air nozzles ( 11 ) direct air onto the forging ( 3 ) on the conveyor ( 1 ) at an angle between 10 ° and 80 °.

10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that a row of the air nozzles ( 11 ) is inclined so that a height of the air nozzle ( 11 ) which is arranged at the outlet of the cooling chamber ( 10 ) is greater is than that of the air nozzle ( 11 ) arranged at the inlet of the cooling chamber ( 10).

11. Device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the inlet temperature sensor ( 9 ) is installed at the inlet of the cooling chamber ( 10 ), that a temperature sensor ( 12 ) of the cooling device in a target position in the section between 1/10 and 1/3 of the distance between the inlet of the cooling chamber ( 10 ) and the outlet of the cooling chamber ( 10 ) is instal and that the outlet temperature sensor ( 4 ) is installed at the outlet of the cooling chamber ( 10 ).

12. Device according to one of claims 4 to 11, characterized in that the cooling chamber ( 10 ) has an inclined ceiling and that the height of the inlet of the cooling chamber ( 10 ) is lower than that of the outlet of the cooling chamber ( 10 ).

13. Device according to one of claims 4 to 12, characterized in that the cooling chamber ( 10 ) has a wall which consists of heat insulating material.