197050. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés többszelvényű hőkezelő kemencék hőmérsékletének szabályozására
1 197 050 2 jelet a hőkezeíendő anyag belső hőmérsékletének a hőkezelési menetrendben meghatározott hőmérséklettől való eltérésekor generáljuk. A találmány szerinti berendezésben szelvényekre osztott hőkezelő kemencében elrendezett, a hőkezelő kemence belső légterének hőmérsékletét mérő, a mért hőmérsékletnek megfelelő első villamos jelet generáló több érzékelő a hőkezelő kemence szelvényeinek hőmérsékletét beállító hőforrások számára az első villamos jel alapján szükség szerint beavatkozó jelet előállító szabályozó egységre van csatlakoztatva. A berendezés lényege abban van, hogy a szabályozó egységre (3) legalább a hőkezdendő anyaggal termikus kapcsolatban levő, az anyag felületi hőmérsékletének vagy a felületről kisugárzott hőteljesítménynek megfelelő második villamos jelet generáló hőmérő egység (4) van csatlakoztatva, ahol a szabályozó egység (3) a második villamos jel, a hőkezelő kemencébe helyezett anyag anyagi minősége, mennyisége és elrendezése alapján az anyag belső hőmérsékletét fizikai egyenletek megoldásával megállapító mikroprocesszoros vezérlő egységgel (5) van összekapcsolva, A találmány tárgya eljárás és berendezés többszelvényű hőkezelő kemencék hőmérsékletének szabályozására. Az eljárás során kemencébe hőkezelendő anyagot helyezünk és a kemence belső terének hőmérsékletét több ponton mérjük, majd a mért értékeknek megadott értéktől való eltérésének függvényében a szelvények belső hőmérsékletét szabályozzuk. A találmány szerinti eljárás foganatosítására is alkalmas berendezésnek hőkezelő kemencében elrendezett, a belső légtér hőmérsékletét követő több érzékelője és az érzékelők kimenő jeleit fogadó, annak alapján a szelvények hőmérsékletét beállító beavatkozó egységek számára szabályozó jelet előállító szabályozó egysége van. A találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével nagy mennyiségű anyagokat befogadó hőkezelő kemencék hőmérsékletének olyan szabályozása válik lehetővé, amellyel a hőkezelés az eddigi módszerekhez képest nagyobb hatékonysággal végezhető el. Különböző fémek előállítási technológiájának során gyakran melegítési folyamatok válnak szükségessé, amelyek különféle kialakítású hőkezelő kemencékben valósíthatók meg. A melegítési folyamatoknak a célja vas és ötvözetei esetében az, hogy a fémoldatok szerkeze tében levő feszültséget megszüntessék, a kristályszerkezet módosításával a fizikai tulajdonságait kedvező irányban változtassák, vagy hogy a felületi réteg kémiai összetételének megváltoztatásával kopás- és korrózióálló burkolófelületeket hozzanak létre. Nyilvánvaló, hogy a fentiek kombinációja is gyakran előfordul. A hőkezelésnek az alumíniumiparban is jelentős szerepe van; az alumíniumok és ötvözeteinek tulajdonságai — elegendően magas szilárdság, képíékenyalakítás lehetőségei magas és alacsony hőmérsékleten, jó forgácsclhatóság, magas korrózióállóság stb. — meghatározzák a belőlük készülő íálgyártniányok alkalmazási területeit. A minőségi követelmények szigorodása a félgyártmányok esetében azt jelenti, hogy a különböző tulajdonságoknak egy bizonyos, egyre szőkébb intervallumon belül reprodukálhatóknak kell lenniük. A tulajdonságoknak egy szűk értékhatáron való elhelyezkedését sokféle egymással kölcsönhatásban álló technológiai paraméter befolyásolja, amelyek között jelentős szerepet foglal el a hőkezelés, mert például; az öntött tüskök homogenizáló szitásánál feloldódnak a fő ötvöző elemek nemegyensűlyi fázisai, a mikrokoncentrációs különbségek a dendrit cellákon belül kiegyenlítődnek és megváltozik n vastartalmú fázisok összetétele, valamint morfológiája, míg a lehűlést szakaszon a szilárd oldat bomlik fel és a fő ötvözök mérete változik meg. A tuskők előmelegítése és homogemzálási paraméterei befolyással vannak a tüskök szerkezetének és tulajdonságainak alakulására, a sajtolási tuskők szerkezete viszont befolyásolja a félgyártmányok tulajdonságait. Ugyanezt mondhatjuk a meleghengerelt félgyártmányok szerkezetéről Is. A különféle fémek hőkezelését kemencékben végzik, kémiai reakcióval vagy villamos hőfejlesztéssel. A hőkezelő kemencék ipari kialakítása sokféle Vannak többszelvényű szakaszos üzemű közvetlen és villamos fűtésű, valamint sugátzóelemes, kamrás, kocsifenekű, aknás, harang, beemelő, többcélú stb. kemencék. Ismeretesek folyamatos üzemű karusszel-, alagút-, görgőfeneku, láncfenekű stb. kemencék, amelyek ugyancsak különféle fűtési rendszerrel készülnek. A kemencék befogadóképessége a szelvények számától függően 20—120 tonna között is változhat. Bármilyen kialakítású is a kemence, közös bennük az, bőgj’ a kemencék hőmérsékletének szabályozására a mért levegő hőmérsékletének szabályozásán keresztül történik, függetlenül attól, hogv a kemencébe berakott anyagoknak mekkora a tömege. Ennek a szabályozásnak az a meggondolás az alapja, hogy a fémek átlaghőmérséklete a nagy hővezetési tényezőjük (XA, ^ 213 W/m-K. Xft—51.,.87 W/m • K), és kis faihőjük következtében (cA!-0,20...0,25 kJ/kg-K, crc“0,08...0,15 kJ/kg • K) a hőkezelés ideje alatt közelítőleg a levegő hőmérsékletével egyezik meg. Ez a tény tudományosan is igazolható kis tömegek esetére, de csak abban az esetben, ha a tömegek kemencebeli elhelyezése nem befolyásolja lényegesen a levegő áramlását és a kölcsönös besugárzási tényezőket. Nagy tömegek (20—120 tonna) esetén viszont a berakott anyagok tömegétől és geometriájától függően, a hőkezelt anyag minden pontjának hőmérséklete jelentősen különbözhet egymástól. Az alumíniumiparban alkalmazott hőkezc-iési hőmérsékletek 400 és 650 °C közé esnek. Az egy enletes minőség elérésének egyik alapvető feltétele, hogy a hőkezelés során a hőkezelt anyagban a hőmérsékletkülönbségek 10 "C-nál nagyobbak ne legyenek. Ez azonban a jelenleg alkalmazott, léghőrúérsékietre épülő szabályozással, bármilyen is legyen a kemence és annak fűtésrendszere, nem érhető el, éppen a berakott tömegek módosító hatása miatt. g 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
