CH494820A - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines sich kontinuierlich bewegenden Stahlbandes - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines sich kontinuierlich bewegenden Stahlbandes
Die Erfindung bezieht sich auf die Wärmebehandlung eines sich kontinuierlich bewegenden Stahlbandes.



   Bei der Wärmebehandlung eines Stahlbandes kann sich dieses wölben. Eine solche Wölbung im Band bringt ein besonderes Problem mit sich, wenn das Band für Rasierklingen bestimmt ist, da die Wölbung dessen zu schärfende Schneidekanten von der Schärfvorrichtung abhält, so dass sie einen mangelhaften Schliff aufweisen.



   Als Ursache für eine solche Wölbung in rostfreien Stahlbändern nimmt man eine heterogene chemische Zusammensetzung   midloder    Mikrostruktur des Stahlbandes an, die während des Walzens entsteht, insbesondere einen Unterschied im Kohlenstoffgehalt und/oder der Grösse und Verteilung der Kohlenstoffteilchen zwischen Ober- und Unterseite des Stahlbandes. Während der Wärmebehandlung bewirkt ein verschiedener Kohlenstoffgehalt des Austenites an der Unter- und Oberseite des Bandes eine unterschiedliche Ausdehnung (oder Schwindung) der einen Seite im Vergleich zur anderen sowie eine darausfolgende Wölbung.



   Aufgabe der Erfindung war daher die Schaffung eines Verfahrens und Vorrichtung zum Entfernen dieser Wölbung aus einem fortlaufend bewegten Stahlband.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch Erwärmung des Bandes zur Erzeugung von Austenit, Abschrecken des Bandes zur Umwandlung des Austenits in Martensit, wobei man das Band über mindestens eine geradlinige Kante zieht, um seine Wölbung zu reduzieren, und das Band im wesentlichen zu glätten.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellmechanismus zur Änderung der Höhe der Abschreckvorrichtung relativ zu der Höhe eines Führungselements in der luftgekühlten Zone vorgesehen ist.



   Bei der Durchführung des Verfahrens an einem rostfreien Stahlband wird dieses durch einen Ofen geführt, in welchem es einer Temperatur von etwa 10930C ausgesetzt wird. Dann wird das Band zum Umwandeln   des    Austenits in Martensit abgeschreckt. Sobald die Temperatur des Bandes annähernd   1 600C    erreicht hat (die Martensit-zu-Austensit-Umwandlung schreitet noch fort), wird das Band, wenn es eine Wölbung aufweist, über eine Kante gezogen. Dies geschieht unmittelbar vor dem Eintritt in die Abschreckvorrichtung.



   In einer bevorzugten Ausführung bildet ein luftgekühltes rohrförmiges Element mit einem genuteten Körper von geringer Wärmeleitfähigkeit zum Führen des Bandes an den Kanten und der Unterseite die Umwandlungszone zwischen Ofen und Abschreckstation. Beim Fehlen einer Wölbung fluchtet der horizontale Boden der Führungsnut mit der entsprechenden Führungsfläche der Abschreckstation. Stellt man eine Wölbung fest, so wird die Stellung der Abschreckstation relativ zu der Führungsoberfläche in der Umwandlungszone geändert, vorzugsweise durch Senken der Abschreckstation, so dass sich das Band spannt, wenn es zunächst am Ende der Umwandlungszone über eine Kante gezogen und dann am Eingang der Abschreckvorrichtung wieder geknickt wird.



   Diese Bearbeitung von Bandstahl in dieser Weise ermöglicht ein Glätten der Wölbung auf eine Toleranz von 18   F    über eine Bandbreite von 4,90 mm und auf eine entsprechende Toleranz für Bänder anderer Breite. Wo ein Wölbungsfühler benutzt wird, kann die Stellung der Abschreckstation relativ zu der Übergangszone automatisch gesteuert werden.



   Im folgenden sind anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Verfahrensablaufes zur Härtung von Bandstahl,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht beim Übergang zwischen der Umwandlungszone und der Abschreckstation,
Fig. 3 eine Endansicht der Abschreckeinrichtung,
Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung und
Fig. 5 ein Schnitt der Einrichtung nach Linie 5-5 in Fig. 4.



   Das von einer Vorratsrolle 12 abgewickelte Band 10 wird nacheinander durch einen Härteofen 14, eine luftge  kühlte Umwandlungszone 16, eine Abschreckstation 18, eine Kühlstation 20, einen Temperofen 22 und eine Inspektionsstation 24 geführt und auf Rolle 26 aufgewik   kelt. Band 10 ist hier 5 mm breit und 40 dick. Die    bevorzugte Stahlqualität hat folgende Zusammensetzung:
Kohlenstoff 0,37 -   0,44 Gew. -%   
Chrom 13,0 - 14,0 Gew.-%
Mangan 0,20- 0,50 Gew.-%
Silicium 0,20 - 0,50 Gew.-%
Molybdän 1,15 - 1,35 Gew.-% Der Rest ist im wesentlichen Eisen.



   Bei der Behandlung wird das Band 10 mit einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 9 m pro Minute vorwärtsbewegt und im Ofen 14 auf eine Temperatur von annähernd   1 0900C    erhitzt. Am Ofenausgang wird es luftgekühlt, so dass seine Temperatur an dem Ende der Umwandlungszone 16 etwa   1 600C    beträgt.



   Rohr 16 kann in seiner Länge variieren, wobei eine Länge von 40 cm ausreicht, dass die Austenit-zu-Martensit-Umwandlung darin einsetzt und am Austrittsende noch nicht abgeschlossen ist. In der wassergekühlten Station 18 wird das Band gekühlt und in Station 20 auf etwa 680 abgeschreckt. Der Temperofen 22 wird auf etwa 2600C gehalten und bei Inspektionsstation 24 die Qualität des behandelten Stahles geprüft.



   Die vertikale Lage der Abschreckstation gegenüber derjenigen der Umwandlungszone ist verstellbar, wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Ein Tisch 50 trägt die Abschreckstation 52, die aus einem Körper 54 mit einem Kanal 56 und einer Zu- bzw. Ableitung 58 für Kühlwasser besteht, der mindestens eine von Backen 62 gehaltene untere Abschreckplatte 60 sowie mindestens eine obere Abschreckplatte 64 trägt. Diese Abschreckplatten bestehen vorzugsweise aus Karbid   ( < eCarboloy    grade   907 )    und weisen eine Mittelrippe 66 auf, welche das Band 10 berührt, wenn es sich zwischen den Platten 60 und 64 bewegt. Die Stirnkanten der Rippen 66 sind mit einem Radius von   0,635mm    gerundet und sorgen für einen glatten Übergang am Eintritt des Bandes zu der Abschreckstation.

  An dem Vorderende des Körpers 54 ist ein Halter 70 montiert, der eine Stellschraube 72 aufnimmt mit einer Arretierung 74 am Ende. Mit einer Kontermutter 76 lässt sich Schraube 72 in ihrer Stellung fixieren.



   Die Abschreckeinrichtung ist mit dem Tisch 50 durch Wangen 80, 82 gekuppelt, die mittels Schrauben 84 seitlich am Körper 54 befestigt sind. Vom Tisch 50 stehen seitlich zwei Arme 85 ab mit je einem nach oben abgewinkelten Schenkel 86 zur Aufnahme einer Stellschraube 88 zum Verschieben der Wangen 80 und 82 und damit der Abschreckstation 52 über ein Kardangelenk 90. Am hinteren Ende des Tisches 50 ist ein Anschlag 92 vorgesehen, der die Rückwärtsbewegung der Abschreckstation begrenzt.



   Tisch 50 ist durch einen Bolzen 100 an einem Halter 102 befestigt, welcher seinerseits mittels Bolzen 106 schwenkbar mit Zwischenglied 104 verbunden ist. Vom Glied 104 erstreckt sich ein seitlicher Arm 108 zur Aufnahme einer Spindel 110. Mit dieser Spindel lässt sich der Tisch zum Verstellen seiner Höhe um die vom Bolzen 100 gebildete Achse schwenken. An dem Hinterende des Zwischengliedes 104 befindet sich eine weitere Spindel 112, deren oberes Ende mit dem Hinterende von Tisch 50 durch den Block 114 befestigt ist, so dass sich der Tisch auch um die vom Bolzen 106 gebildete Achse schwenken lässt.



   Das Zwischenglied 104 ist über Spindel 122 auf dem Joch 120 abgestützt, das von Stangen 124, 126 geführt wird und eine Gewindebohrung für die Spindel 122 aufweist, mit der sich Glied 104 und der damit verbundene Tisch 150 heben oder senken lassen. Obwohl die Stellschrauben und Spindeln von Hand betätigbar abgebildet sind, können selbstverständlich geeignete Antriebe, z.B. Servomotoren, dafür benutzt werden, die auf Signale ansprechen, welche über Leitung 134 von der Inspektionsstation 24 geliefert werden.   (Fig.    1). Joch 120 ist mit Klemmringen 132 an Stangen 130 befestigt.



   Die Umwandlungszone 16 besteht aus einem zylindrischen Mantelrohr 136, das einen Einsatz 140 mit einer Uförmigen Nut 142 enthält, die sich über die ganze Länge des Rohres erstreckt und der von vier in der Rohrwand angebrachten Sperrschrauben (nicht abgebildet) gehalten wird. Die Nut hat zwei Flanken 144 und 146 und einen Boden 148, dessen eines Ende als geradlinige Kante 150 ausgebildet ist. Der Einsatz besteht aus einem Material niedriger Wärmeleitfähigkeit, z.B. aus    Marinite     (mit einem anorganischen Bindemittel gebundene Asbestfasern).



   Im Betrieb wird das Band 10 durch den Bearbeitungsgang kontinuierlich mit gleichmässiger Geschwindigkeit durchgeführt und dabei ständig auf eine   Wölbung    abgetastet. Beim Feststellen einer Wölbung wird die Abschreckstation relativ zum Nutboden 146 gesenkt, so dass der Bandstahl 10 über die scharfe Kante 150 des Einsatzes 140 geknickt wird. Zugleich wird die Oberseite des Bandstahles von der oberen Abschreckplatte 64 etwas schwächer geknickt. Dieses   Über-eine-Kantenziehen    des Bandes beseitigt dessen Wölbung u. liefert ein praktisch flaches Stahlband, dessen Kanten sich zum maschinellen Schärfen zu dauerhaften Rasierschneiden eignen.

   Im allgemeinen bevorzugt man bei der Verarbeitung dieses dünnen Bandstahles zu Rasierklingen eine nach unten geöffnete Wölbung, da sich das Band dann   gleichmässiger    durch den Einsatz 140 der Umwandlungszone führen   lässt    und Flekken durch Oxydation auf dem fertigen Band fast vollständig vermieden werden können.



   Auf diese Weise wird das Stahlband während seiner   Härtung    an jenem Punkt des Verfahrens mechanisch verformt, wo dies der Zustand des Stahles einerseits bereits ohne Schädigung seiner Oberfläche zulässt und sich andererseits eine Wölbung vor der vollständigen   Austenit-zu-Martensit-Umwandlung    noch durch eine verhältnismässig einfache Massnahme entfernen   lässt.    

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE

   I. Verfahren zur Wärmebehandlung eines sich kontinuierlich bewegenden Stahlbandes, gekennzeichnet durch Erwärmung des Bandes zur Erzeugung von Austenit und Abschrecken des Bandes zur Umwandlung des Austenits in Martensit, wobei man das Band über mindestens eine geradlinige Kante zieht, um seine Wölbung zu reduzieren, und das Band im wesentlichen zu glätten.

   II. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, welche einen Heizofen, eine Ab schreckvorrichtung und eine luftgekühlte Zone zwischen Ofen und Abschreckvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellmechanismus zur Änderung der Höhe der Abschreckvorrichtung (52) relativ zu der Höhe eines Führungselements (140) in der luftgekühlten Zone vorgesehen ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das Band über eine scharfe Kante (150) zieht, die im allgemeinen senkrecht zur Bandbewegung angeordnet ist, vorzugsweise während das Band sich auf einer Temperatur von etwa l600C befindet.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I zur Wärmebehandlung von rostfreien Rasierklingenstahlbändern von 38 bis 99 F Dicke, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizofen (14) das Band auf eine Temperatur von etwa 10930C erhitzt, wobei die luftgekühlte Zone eine solche Länge hat, dass die Temperatur des Bandes beim Austritt der Zone etwa l600C beträgt.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellmechanismus mittels eines Rückkopplungsgliedes mit einer Inspektionsstation (24) verbunden ist, welche zur Feststellung einer übermässigen Wölbung des Bandes und zur Betätigung des Einstellmechanismus vorgesehen ist.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (140) eine horizontale Führungsfläche (148) aufweist, die sich im wesentlichen über die ganze Strecke zwischen dem Heizofen (14) und der Abschreckvorrichtung (18) erstreckt.

   5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (140) beidseitig vertikalstehende Führungswangen (144, 146) aufweist.

   6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (140) aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht.

   7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschreckvorrichtung (52) eine wassergekühlte untere Abschreckplatte (60) und eine daran angrenzende luftgekühlte obere Abschreckplatte (64) enthält.

   Anmerkung des Eidg. Amtes für geistiges Eigentum: Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.