專利名稱：無(wú)縫地在徑向軸向環(huán)軋機(jī)上制造的環(huán)的熱機(jī)械處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的用于對(duì)無(wú)縫地 在徑向軸向環(huán)軋機(jī)上制造的環(huán)進(jìn)行熱機(jī)械處理的方法和一種用于冷卻 熱成型的熱的環(huán)以便實(shí)施該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在徑向軸向環(huán)軋機(jī)上制造無(wú)縫環(huán)時(shí)，通常將環(huán)坯件在900-1200°C 的溫度時(shí)裝入環(huán)軋機(jī)中并且滾軋到一個(gè)優(yōu)選0.2-10m的外徑。在滾軋 以后，所述環(huán)通常被中間儲(chǔ)存并在這種情況下通常被冷卻到室溫。在 緊接著的熱處理范圍內(nèi)，則需要將環(huán)重新加熱到奧氏體化溫度并從那 里冷卻以制造一種細(xì)晶粒的和均勻的組織。該附加的熱處理聯(lián)系著高
的費(fèi)用和很大的能量需求。
由EP 413 163 Bl已知一種用于制造熱機(jī)械處理的鋼制軋件的方 法和設(shè)備，其中在室溫與930。C之間實(shí)現(xiàn)軋件的成型并且為了改善材 料特性在一個(gè)后接的冷卻裝置中借助于冷卻劑如水、空氣或水/空氣混 合物實(shí)施軋件的加速的冷卻。該方法設(shè)定只用于制造扁平產(chǎn)品和長(zhǎng)產(chǎn) 品以及軋制線材。其中未描述精確的冷卻方式。
此外由韓國(guó)文獻(xiàn)KR 1005661118 Bl已知一種環(huán)軋法，包括緊接著 在一個(gè)爐中將軋制的環(huán)加熱并且和在一個(gè)浸浴中將環(huán)冷卻，其中環(huán)的 直徑應(yīng)在4500mm與9300mm之間而高度應(yīng)在300mm與280mm之間。 在這里也描述了在最后的浸冷之前能量耗費(fèi)很大的重新加熱。
DE 33 14 847A1描述了 一種用于制造無(wú)縫環(huán)的方法，包括通過(guò)熱 成型與接著的調(diào)質(zhì)來(lái)改善彈簧特性。這樣的彈簧鋼必須具有很特殊的 特性并且還經(jīng)受確定的多級(jí)的處理。在這種情況下涉及較復(fù)雜的過(guò)程。
在DE 1 964 795 B中還已知一種用于直接由變形熱對(duì)鋼進(jìn)4亍熱處 理的方法，包括加速的冷卻，其中同樣實(shí)施一種兩級(jí)的冷卻，即首先將熱成型的物件從一個(gè)變形的終溫度880-950°C以每秒50-25°C的冷卻 速度冷卻到一個(gè)高于Al點(diǎn)40-10。C的溫度，亦即約在710-740°C。然 后應(yīng)該將該溫度保持l-20分鐘。緊接著加速冷卻到馬氏體點(diǎn)以下，亦 即冷卻到一個(gè)約320。C的溫度以下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在制造無(wú)縫軋制的具有一種細(xì)晶的和均勻的 組織的環(huán)的過(guò)程中，特別降低費(fèi)用和能量消耗。
本發(fā)明的方法設(shè)定，將熱的環(huán)直接在滾軋以后無(wú)中間加熱地優(yōu)選 在一個(gè)浸槽或一個(gè)未注滿的冷卻容器中在短時(shí)內(nèi)從一個(gè)勉強(qiáng)在相變溫 度之上的溫度在奧氏體區(qū)域內(nèi)受控地冷卻到一個(gè)預(yù)定的溫度。在這種 情況下，就放棄了附加的熱處理并且通過(guò)將軋制熱用于組織相變實(shí)現(xiàn) 過(guò)程步驟的減少并且很大地節(jié)省了用于通常的熱處理所需的能量。已 表明，即使無(wú)這樣的附加熱處理，在保持確定的冷卻參數(shù)和保持一個(gè) 精確預(yù)定的浸漬時(shí)間或冷卻時(shí)間下，在冷卻或淬火以后也可以得到一 種充分均勻的和細(xì)晶粒的組織。為了能夠保持這些精確的參數(shù)，根據(jù) 本發(fā)明，在冷卻之前和/或之后，優(yōu)選直接在浸浴或冷卻容器之前利用 一個(gè)輻射高溫計(jì)測(cè)量環(huán)的溫度并且優(yōu)選根據(jù)在浸漬和冷卻之前測(cè)量的 環(huán)和冷卻液的溫度，調(diào)節(jié)浸漬時(shí)間或冷卻時(shí)間。通過(guò)在浸漬過(guò)程或冷 卻過(guò)程之前監(jiān)控環(huán)的溫度，特別還可以防止以一個(gè)低于相變溫度的過(guò) 低的溫度浸漬或冷卻所述環(huán)。對(duì)于這種情況，首先將環(huán)重新加熱到需 要的溫度。
為了在浸槽或冷卻容器中足夠快地實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)進(jìn)行冷卻或淬火，按 照本發(fā)明還建議，經(jīng)由沿環(huán)圓周均勻分布的噴嘴在提高的壓力下用冷 卻液優(yōu)選用水對(duì)所述環(huán)進(jìn)行加載。在這種情況下，可以局部地和/或按 量精確地調(diào)節(jié)在壓力下加載的冷卻液；這取決于軋制的環(huán)的各個(gè)尺寸 (直徑、厚度和橫截面形狀)。在需要的情況下，也可以依次實(shí)施多個(gè) 浸漬過(guò)程或冷卻過(guò)程，其中通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)、上升和下降，待冷卻的環(huán)在浸 漬過(guò)程期間或冷卻過(guò)程期間也可以運(yùn)動(dòng)。
用于冷卻熱成型的熱的環(huán)的設(shè)備包括一個(gè)用冷卻液注滿的浸槽或一個(gè)未注滿的冷卻容器、 一個(gè)借助升降裝置可下降的支架和一些按照 本發(fā)明在浸槽或冷卻容器中在一個(gè)或多個(gè)環(huán)形管道上均勻分布的用于 將冷卻液針對(duì)性地施加到環(huán)的至少其中一個(gè)環(huán)形表面上的壓力噴嘴。 利用例如構(gòu)成為渦流式噴嘴的壓力噴嘴，可以實(shí)現(xiàn)一種在環(huán)的表面上的完全針對(duì)性的冷卻，從而將細(xì)晶粒的奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮窈蟮臉?gòu) 件功能區(qū)內(nèi)要求的相變組織。通過(guò)冷卻液的高的沖擊速度，特別是在 水作為冷卻液時(shí)，在相當(dāng)大程度上破壞了絕熱的蒸汽膜，它可能由于 在冷卻開始時(shí)的受凍現(xiàn)象形成并且可大大地降低傳熱。因此冷卻速度 在冷卻過(guò)程開始時(shí)，亦即仍處在高的環(huán)溫度下已被最大化。已證明有 利的是，在浸槽或冷卻容器的底面上設(shè)置多個(gè)相互同心設(shè)置的具有均 勻分布的壓力噴嘴的環(huán)形管道，其中環(huán)形管道的直徑基本上與各待冷 卻的環(huán)的直徑一致。在這種情況下，可以分開地控制每一環(huán)形管道， 從而針對(duì)性地冷卻具有不同直徑、厚度和高度的環(huán)。同樣可以調(diào)節(jié)體 積流量，以便也相應(yīng)地調(diào)節(jié)沖擊速度。 一旦環(huán)溫度降低到離開薄膜蒸 發(fā)的階段并開始淬火強(qiáng)烈的氣泡沸騰，就可以降低入流速度。在對(duì)流 階段的溫度范圍內(nèi)，可以借助于噴射一方面促進(jìn)對(duì)流的傳熱而另一方 面除水浴溫度外也可以使環(huán)表面的溫度均勻。為了浸漬過(guò)程或冷卻過(guò) 程，可以將軋制的環(huán)放置在一個(gè)包括各徑向延伸的框條或一個(gè)格柵的 支架上。為了測(cè)量在支架上的熱的環(huán)的溫度，優(yōu)選直接在冷卻液的上 方在支架的高度上設(shè)置一個(gè)輻射高溫計(jì)。浸槽或冷卻槽可以特別按照 軋制的環(huán)的幾何形狀構(gòu)成為圓形的和/或環(huán)形的。


借助附圖l-2例如更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。其中 圖l本發(fā)明的浸槽2的俯視圖；圖2按圖1的浸槽2包括本發(fā)明的設(shè)施的示意設(shè)置的垂直的剖 面圖。
具體實(shí)施方式
在未示出的徑向軸向環(huán)軋機(jī)中制造的熱的環(huán)1借助于一臺(tái)吊車3放在升降裝置4的支架5上。在該接收位置，支架5直接處在浸槽2 的冷卻液8的表面之上。在借助于輻射高溫計(jì)6測(cè)量熱的環(huán)1的溫度 以后和借助于測(cè)溫儀7確定冷卻液8的溫度以后，在控制單元10中， 顙;T湣;音時(shí)間鳥環(huán)幾何形狀知;^的相變溫唐一^ii過(guò)一種運(yùn)^法■' 、 , ■ — ^ 'z、 ▼ ■ ，z'■甲■ ■ ， ■ 一 ， ，' ， ，' 》 —， — ,, *■^^^^, ， z i ■''則確定。平放在支架5上的熱的環(huán)1緊接著借助于升降裝置4浸入浸 槽2中并保持在浸槽2中直到達(dá)到計(jì)算出的額定浸漬時(shí)間。緊接著再 將環(huán)1從浸槽2升起并且用輻射高溫計(jì)6重新測(cè)量環(huán)溫度。如果需要， 可以重復(fù)浸漬過(guò)程。這特別在環(huán)l由具有較高的合金含量繼而具有較 差的導(dǎo)熱能力的鋼種構(gòu)成的情況下可能是必需的，但它們由此也是相 變?cè)泽w。對(duì)此已證明合理的是，在每次露出以后，都將環(huán)l保持在浸 槽2之外，借此通過(guò)從環(huán)芯部再流動(dòng)的熱，減小了在環(huán)l的邊緣與芯 部之間的溫度梯度。在此特別可以連續(xù)地測(cè)量表面溫度并且在達(dá)到一 個(gè)確定的最大溫度時(shí)重復(fù)浸漬過(guò)程。利用這種循環(huán)的操作方式，減小 了在環(huán)1的邊緣區(qū)域與芯部之間組織相變過(guò)程中的時(shí)間差異繼而減小 了在邊緣與芯部之間的組織差異。此外由此在相當(dāng)大程度上避免了由 于內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生撕裂的危險(xiǎn)。為了改進(jìn)淬火過(guò)程，在浸槽2的底面上相互同心地設(shè)置一系列環(huán) 形管道ll,這些環(huán)形管道包括在圓周上均勻分布的壓力噴嘴13。借助 于這些噴嘴13，在浸漬過(guò)程開始時(shí)，將冷卻液8針對(duì)性地以盡可能高 的壓力施加到環(huán)1的環(huán)形表面上，特別是在水作為冷卻液時(shí)，借此可 以加速冷卻過(guò)程，因?yàn)椴粫?huì)導(dǎo)致所謂的"受凍效應(yīng)"，其在環(huán)表面上可 以產(chǎn)生一定的絕熱的作用并且導(dǎo)致排出的熱量的大大減少。各個(gè)環(huán)形 管道11分別經(jīng)由自身的供給管道12和截止閥與外部的未示出的泵系 統(tǒng)連接。借此可以分別只對(duì)具有相應(yīng)的壓力噴嘴13的環(huán)形管道11進(jìn) 行加載，這些壓力噴嘴大致具有與放置的環(huán)1相同的直徑。在每一環(huán) 形管道11上，將各壓力噴嘴分別這樣設(shè)置，以致它們用冷卻液一方面 對(duì)下面的環(huán)面進(jìn)行加載而另一方面還對(duì)至少兩個(gè)垂直的內(nèi)環(huán)面和外環(huán) 面進(jìn)4亍力口載。圖2中還附加示出一個(gè)示意的顯示單元9，它一方面顯示由輻射高溫計(jì)6測(cè)量的環(huán)1的溫度而另一方面顯示在控制單元IO中預(yù)定的以 秒計(jì)的浸漬時(shí)間。此外顯示單元9還具有一個(gè)本身已知的燈設(shè)施，它 在綠燈時(shí)允許設(shè)施操縱員開始浸漬過(guò)程，或在紅燈時(shí)禁止浸漬過(guò)程， 因?yàn)槔绛h(huán)的溫度已經(jīng)過(guò)低或設(shè)施具有故障。 一個(gè)黃色信號(hào)燈顯示給 操縱員的是準(zhǔn)備操作設(shè)施。附圖標(biāo)記清單1環(huán)2浸槽3用于1的吊車4用于5和1的升降裝置5用于1和4的支架6輻射高溫計(jì)7用于8的測(cè)溫4義8冷卻液9顯示單元10控制單元11用于供給8的環(huán)形管道12向11的供給管道13ll上的壓力噴嘴8
權(quán)利要求
1. 用于對(duì)無(wú)縫地在徑向軸向環(huán)軋機(jī)上制造的鋼制環(huán)進(jìn)行熱機(jī)械處理的方法，所述鋼特別是細(xì)晶結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼、表面硬化鋼或奧氏體鋼，所述方法優(yōu)選對(duì)用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的鋼制塔柱法蘭進(jìn)行熱機(jī)械處理，其中，在900-1150℃的溫度時(shí)將環(huán)坯件裝入環(huán)軋機(jī)中并且以熱成型法滾軋到一個(gè)優(yōu)選0.2-10m的外徑，其特征在于，將熱的環(huán)(1)直接在滾軋以后無(wú)中間加熱地在短時(shí)內(nèi)從一個(gè)在相變溫度之上的溫度在奧氏體區(qū)域內(nèi)受控地冷卻到一個(gè)在400℃以下的溫度。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在一個(gè)用冷卻液注 滿的浸槽(2)中或一個(gè)未注滿的冷卻容器中實(shí)施冷卻。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，緊接著將環(huán)(1) 在空氣中冷卻到環(huán)境溫度。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在冷卻之前和 /或以后，用一個(gè)輻射高溫計(jì)(6)測(cè)量環(huán)(1)的溫度。
5. 按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，根據(jù)在浸漬過(guò)程或冷卻 過(guò)程之前測(cè)量的環(huán)(1)和冷卻液(8)的溫度，調(diào)節(jié)冷卻時(shí)間。
6. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在注滿的浸槽 或在未注滿的冷卻容器(2)中經(jīng)由沿環(huán)圓周均勻分布的噴嘴(13)在 提高的壓力下用冷卻液(8)對(duì)環(huán)(1)進(jìn)行加載。
7. 按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，局部地和/或按量 調(diào)節(jié)在壓力下加載的冷卻液(8)。
8. 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，依次實(shí)施多個(gè)浸漬 過(guò)程或冷卻過(guò)程。
9. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將水用于冷卻。
10. 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使待冷卻的環(huán)(l) 在浸漬過(guò)程或冷卻過(guò)程中繞一條垂直的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)和/或振蕩地上下移動(dòng)。
11. 用于冷卻熱成型的熱的環(huán)(1)的設(shè)備，優(yōu)選用于實(shí)施上述方法，包括一個(gè)用冷卻液(8)注滿的浸槽(2)或一個(gè)未注滿的冷卻容 器和一個(gè)借助升降裝置(4)可下降的支架(5)，軋制的環(huán)(1)平放 在該支架上，其特征在于，在浸槽或冷卻容器(2)中，在一個(gè)或多個(gè) 環(huán)形管道(11)上均勻分布地設(shè)置一些用于將冷卻液(8)針對(duì)性地加 栽到環(huán)(1)的至少其中一個(gè)環(huán)形表面上的壓力噴嘴(13)。
12. 按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，將浸槽或冷卻容 器(2)構(gòu)成為圓形的和/或環(huán)形的。
13. 按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，為了測(cè)量在支架 (5)上的環(huán)(1)的溫度，直接在冷卻過(guò)程之前設(shè)置一個(gè)輻射高溫計(jì)。
14. 按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，支架(5)包括 一些徑向延伸的框條或一個(gè)格柵。
15. 按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，在浸槽或冷卻容 器(2)的底面上設(shè)置多個(gè)相互同心設(shè)置的環(huán)形管道(11)，其直徑與 各待冷卻的環(huán)(1)的直徑一致。
16. 按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，各壓力噴嘴(13) 在環(huán)形管道(11)上這樣設(shè)置，以致同時(shí)可對(duì)待冷卻的環(huán)(1)的至少 兩個(gè)環(huán)面進(jìn)行加載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)無(wú)縫地在徑向軸向環(huán)軋機(jī)上制造的鋼制環(huán)進(jìn)行熱機(jī)械處理的方法和設(shè)備，所述鋼特別是細(xì)晶結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼、表面硬化鋼或奧氏體鋼，優(yōu)選用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的鋼制塔柱法蘭進(jìn)行熱機(jī)械處理，其中在900-1150℃的溫度時(shí)將環(huán)坯件裝入環(huán)軋機(jī)中并且以熱成型法滾軋到一個(gè)優(yōu)選0.2-10m的外徑。按照本發(fā)明設(shè)定，將熱的環(huán)(1)直接在滾軋以后無(wú)中間加熱地在短時(shí)內(nèi)從一個(gè)在相變溫度之上的溫度在奧氏體區(qū)域內(nèi)受控地冷卻到一個(gè)在400℃以下的溫度。本發(fā)明的設(shè)備包括一個(gè)用冷卻液(8)注滿的浸槽或一個(gè)未注滿的冷卻容器和一個(gè)借助升降裝置(4)可下降的支架(5)，軋制的環(huán)(1)平放在該支架上，其中在浸槽或冷卻容器(2)中，在一個(gè)或多個(gè)環(huán)形管道(11)上均勻分布地設(shè)置一些用于將冷卻液(8)針對(duì)性地施加到環(huán)(1)的至少其中一個(gè)環(huán)形表面上的壓力噴嘴(13)。在冷卻之前和/或之后優(yōu)選借助一個(gè)輻射高溫計(jì)實(shí)現(xiàn)環(huán)溫度的測(cè)量。
文檔編號(hào)C21D1/02GK101506391SQ200780031708
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者A·馮·黑爾, D·漢斯曼, J·沃茲尼亞克, N·巴爾穆斯 申請(qǐng)人:羅茲埃德公司