166803. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rúdalakú, kis széntartalmú szerkezeti acélok folyamatos hőkezelésére
5 olyanokat, amelyek ezenkívül sima felülettel rendelkeznek. A rudak kérgén a magtartománnyal ellentétben a rudak külső rétegét értjük. Ennek a rétegnek a vastagsága, vagyis a kéreg térfogata a kívánt maghőmérséklettől függ. A gyakorlatban az indukciós hevítésnél a kéreg vastagságát az adott frekvencia függvényében határozzák meg. A kéreg vastagsága annál nagyobb, minél kisebb frekvenciát alkalmazunk. Az átvitt hőmennyiséget a tekercs mérete és teljesítménye határozza meg. Minél nagyobb a teljesítmény, annál gyorsabban és nagyobb hőmérsékletre lehet a kérget felmelegíteni. így tehát a kéreg felmelegedésének hőmérsékletét a frekvencia és a rúd előtolásának megválasztásával, illetve a tekercs méretének és teljesítményének figyelembevételével lehet beállítani. A szükséges teljesítmény és a kéregtérfogat/magtérfogat viszony meghatározása annak a hőmérsékletnek a figyelembevételével történik, amelyről a lehűtés történik. A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon: az 1. ábra a találmány szerinti eljárás idő-hőmérséklet diagramja, a 2. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezés vázlata. Az 1. ábrán látható diagramon az indukciós hevítés idő—hőmérséklet függvénye látható a felmelegítést követő, vízben történő hűtés nélkül. A görbe lefutása körülbelül 8 milliméter átmérőjű huzal viselkedésének felel meg, amelyet meghatározott frekvenciával körülbelül 0,8 milliméter vastagságban hevítettek fel. Amint az ábrán látható, a tekercsben történő felmelegedés alatt bizonyos hőáramlás indul meg a mag felé. Az ábrázolt példában a hőáramlás legnagyobb része az indukciós tekercs elhagyása után megy végbe a kéregből a viszonylag hideg mag felé (Tos ). Ez az időban lezajló kiegyenlítődési folyamat At idő alatt zajlik le. A találmány szerinti eljárás előnyös hatásának elérése érdekében a vízzel történő lehűtést ebben az intervallumban kell végezni. Az 1. ábrán látható görbék csak a vezérelt hőmérsékletfutás görbéit ábrázolják a vízzel történő hűtés nélkül, csupán azon határok bejelölésével, amelyek között a hűtésnek meg kell történni. Ennek az intervallumnak az alsó határát (tj) az határozza meg, hogy a mag hőmérsékletének T1K fölött kell lenni, felső határát pedig az, hogy a kéreg felületének hőmérséklete nem eshet T3S hőmérséklet alá. A leírásban és az igénypontokban ezeket a peremfeltételeket adjuk meg. Meg kell jegyeznünk, hogy a rendkívül gyors hevítés és hűtés következtében a differenciális hőmérsékletértékek — például térben a mag és a kéreg között mérhető hőmérsékletek — ettől eltérhetnek. A találmány szerinti eljárás azonban a határértékek megadásával egzakt módon meghatározható. A lehűtést t = tx időpontban mint alsó határpontban lehet elkezdeni, ekkor a mag hőmérséklete (T1K ) a perlites átalakulás kezdőpontja (Ac,) közelében kell legyen. A perlites átalakulás kezdetének időpontját pedig a magban lejátszódó első észrevehető átalakulástól (x —-y —-x) kell számítani. A lehűtés kezdetének felső határpontja t = t3 időpont, amely a megadott hőmérséklet-tartományban (A^ — 6 900 °C) kell legyen, és a szénegyensúly beállása előtt. A hőmérséklet lefutását úgy kell kialakítani, hogy az ausztenit kialakulása alatt a felhevített anyagban ne tudjon a szénegyensúly diffúzió követ-5 keztében beállni. Az eljárás foganatosításakor a következőket kell figyelembe venni. A számítógéppel modellezhető és a gyakorlatban mérhető felületi és maghőmérsékleti görbék között 10 bizonyos eltérés adódhat abból, hogy a számításkor nem vesszük figyelembe a felületről sugárzással eltávozó hőmennyiség okozta veszteséget, valamint a tekercs veszteségét. Másfelől a gyakorlatban a szakember számára a legegyszerűbb, ha a felület hőmér-15 sékletét egyszerűen megméri izzószálas pirométerrel. A leírásban és az igénypontokban megadott hőmérsékletértékek az említett módon optikai pirométerrel meghatározott értékek a felület hőmérsékletére vonatkozóan. A hőmérsékletkiegyenlítődési tarto-20 mány felső határával kapcsolatban meg kell jegyeznünk, hogy ez a hőmérséklet (t^) nem a legelőnyösebb a gyakorlatban, és csupán a találmány szerinti eljárás behatárolására szolgál. Az eljárás gyakorlati alkalmazásakor a lehűtés időpontját mindig az opti-25 malisra kell megválasztani, azaz meg kell határozni azt az időpontot (t^), amikor a két görbe egymást metszi. Ennek a metszéspontnak a meghatározása a gyakorlatban egyszerű pirométeres méréssel megold-30 ható, minthogy a mag hőmérsékletének és a kéreg hőmérsékletének a kiegyenlítődése a kéreg hőmérsékletcsökkenését lassítja, mert a hőmérsékletesés ezután csupán a felületen át a környezetnek leadott hő függvénye. 35 A továbbiakban példákkal ismertetjük a találmány szerinti eljárás gyakorlatban történő alkalmazását, és azokat az intézkedéseket, amelyeket a megadott peremfeltételek elérése érdekében tenni kell. 40 A találmány szerinti eljárás értelmében a kéreg hőmérsékletét úgy kell a perlites átalakulás hőmérséklete és 1300 °C közötti hőmérsékletre emelni, hogy a mag közepén legalább 100 °C/sec, célszerűen azonban legalább 300°C/sec sebességgel melegedjék 45 a perlites átalakulás hőmérséklete és 900 °C közé, majd a szénegyensúly beállása előtt le kell hűteni. A példákból láthatóan a legkedvezőbb maghőmérséklet 750—850 °C. Az előnyös felmelegítési sebességből (1300 °C/sec) és a maghőmérsékletből 50 (750 °C) kiszámítható, hogy a rúdnak az indukciós tekercsbe történő belépésétől a lehűtés kezdetéig 2,5 másodpercnek kell eltelni. A megadott feltételekből — 8 milliméter átmérőjű rudat feltételezve — kiszámítható, hogy 1,3 másodperces tekercsben tar-55 tózkodási periódushoz 485 kHz frekvencia és 800— 1200 Watt/cm2 teljesítmény szükséges. Abban az esetben, ha — a már említett módon —előmelegített rudat hevítünk fel, a kiindulási hőmérsékletnek megfelelően rövidebb lesz a hevítési 60 idő. Ha tehát például a rudat 550 °C-ra előmelegítjük, és a mag hőmérsékletét 750 °C-ra akarjuk emelni, a nagyfrekvenciás tekercsbe történő belépéstől a lehűtés kezdetéig 300 °C/sec hevítési sebesség mellett csupán 0,66 másodperc szükséges. Ahhoz, hogy 65 ezt a hevítési sebességet be tudjuk tartani, a kérget 3
