CN103993137A - 热处理作业线和操作热处理作业线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造热处理的、特别是预涂层的金属构件的热处理作业线（1），其中设置加热站（2），该加热站将金属构件至少局部地加热到高于奥氏体化温度的构件温度；其特征在于，设置调温站（4），该调温站（4）至少局部地具有一个内部温度，该内部温度基本上等于金属构件的构件温度。本发明还涉及一种方法用以操作热处理作业线（1）。
Description
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分中的特征的用以制造至少局部被热处理的金属构件的热处理作业线。
本发明还涉及一种按照权利要求8中的特征的用以操作热处理作业线的方法。
背景技术
在汽车制造中已知，为了制造车身构件和汽车结构构件，由钢合金制造构件本身作为薄板变形构件的构件。为此将薄板坯在变形压力机中制成为薄板变形构件。
还已知，由高强度的或甚至极高强度的钢合金制造这些薄板变形构件，此时相对由常规的钢制成的构件显著提高机械抵抗能力、特别是强度和延展特性。
为了制造硬化的薄板变形构件，多年以来将热变形工艺和模压淬火工艺标准化，其中将加热到奥氏体化温度的薄板坯置入变形模具中，其在该变形模具中被热变形并同时在变形模具中被淬火和由此硬化。
为了硬化构件还有可能的是，首先变形构件，接着加热到奥氏体化温度并接着又抓住构件并且在淬火站中快速地冷却，使得硬化构件的材料组织。例如由DE102 009 051 157B2已知这样的装置。
由此已知箱式炉，它可以节省空间地设置在装配车间内。但这样的箱式炉在其容纳容量方面是有限的，从而它基本上总是仅仅可以容纳一个构件。如果现在进一步处理可能性被中断，例如用于给箱式炉装料的机械手失效，则导致生产流程中的停顿，从而有时构件在较长的时间段上停留在箱式炉中。箱式炉同时被加热高于奥氏体化温度并因此为了操作炉本身需要高的能量消耗。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种有效地热处理金属构件的可能性，其中在装配车间内需要较少的空间、生产变动被补偿并且能量消耗被优化。
按照本发明利用一种按照权利要求1中的特征的用以制造至少局部被热处理的金属构件的热处理作业线达到上述目的。
按照本发明利用一种按照权利要求8中的特征的用以操作热处理作业线的方法达到在方法技术方面的目的。
本发明的有利的实施形式是各从属权利要求的内容。
用于制造热处理的、特别预涂层的金属构件的热处理作业线，其中设置加热站，其将金属构件至少局部地加热到一个高于奥氏体化温度的构件温度，按照本发明其特征在于，设置调温站，其中调温站至少局部地具有一个内部温度，其基本上等于金属构件的温度。
按照本发明在热处理作业线中因此首先设置加热站，其优选可以构成为箱式炉，按选择也可以构成为回转炉或贯通炉。在加热站中将构件加热到要求的温度。该构件温度特别优选规定成高于奥氏体化温度并因此在800℃与1000℃之间，特别在850℃与950℃之间。该奥氏体化温度利用按照本发明的热处理作业线至少局部地在构件中产生。构件的其余的区域则保留在低于奥氏体化温度的温度上。如果要引起金属构件的特别快的加热时间，则将加热站的内部温度设定成明显高于构件温度。因此加热站内的温度优选在950℃至1300℃之间、特别是在1100℃至1200℃之间。
相对于构件温度而言，加热站的内部温度选择成比构件温度高特别是5至30%、优选10至25%。加热站对此可以特别构成为具有燃烧器的炉子。
接着从加热站中取出这样加热到构件温度的构件并且按照本发明送入调温站。调温站在此构成为中继站，以便至少局部地保持在构件中设定的构件温度。在调温站本身中也至少局部地保持构件温度，相反未加热的区域相应地处在构件温度以下。于是在这种情况下有可能，在调温站中一个内部温度占据主导地位，其等于构件温度本身。不同于此，可以在调温站中一内部温度占据主导地位，其设定成稍高于构件温度、特别在0与10%之间、很特别优选在1与5%之间高于构件温度，因此有可能在调温站内在较长的时间段中保持构件温度。因此将一在某些情况下由于生产变动未完全在材料内部奥氏体化的构件在调温站内保持在构件温度上，从而通过在构件内的传热自动地发生完全的奥氏体化。通过将调温站的内部温度选择成不高于、特别不明显高于构件温度本身，与加热站相比以较少的能量成本操作调温站。
现在如果在调温站以后的继续处理中或已在加热站中发生生产变动、例如由于加热站的失效或由于用于在各个站之间转送构件的机械手的失效，则利用按照本发明的调温站可以建立待加热的金属构件的缓冲区，其中缓冲区使得能够不必强制地中断整个的生产。因此可以实施维修工作，其中通过处于调温站中的金属构件首先可以继续进行生产。对此在正常生产时总是在40与60%之间的可能的待容纳的构件处于调温站内。由此确保，在生产作业线在调温站之后失效的情况下首先仍可以将各构件从加热站转送到调温站中。如果生产作业线在调温站之前失效，则首先总是还有用于继续生产的构件储存在调温站内。
为此特别优选将调温站本身构成为贯通炉。但相对现有技术的优点是，调温站不必作为传统的贯通炉（其时常具有几十米的长度）以便将构件通过贯通炉在待输送的时间段内加热到一温度，而只是保持在该温度上。因此有可能，将调温站构成为仅仅几米长的贯通炉。在本发明的范围内在贯通炉中也有可能，例如通过密封壁或类似件在调温站中只在局部区域上保持待制造的构件温度。在本发明的范围内也有可能通过例如相应的垫板、特别是冷却板和/或遮热板形式的垫板，使某些区域不高于奥氏体化温度。因此在本发明的范围内，不仅调温站而且加热站适用于仅仅局部热处理金属构件。
在本发明的范围内所谓的金属构件特别应该被理解为薄板坯，其中金属构件即使作为已三维变形的金属构件也可利用按照本发明的热处理作业线处理。还特别优选也可以使用预涂层的材料、例如具有金属涂层的薄板坯。
替代地在本发明的范围内也有可能，将调温站本身构成为箱式炉，其中多个箱式炉重叠和/或并排地支承。因此则有也可能，通过机械手、特别是工业机器人形式的机械手的使用，给在调温站中的多个箱式炉装备构件或取出在那里调温过的构件。在箱式炉中或在以下描述的回转炉中也有可能，将构件在调温站中至少仅仅局部地调温到相应要求的构件温度。在这里也又可能，例如通过以冷却板形式的垫板或通过隔板、密封壁或绝热体，将其它的区域保持为冷的或者说比构件温度冷。
此外优选将调温站本身构成为回转炉。这又提供优点，即回转炉的装备构件借助于仅仅一个机械手是可能的。将回转炉特别这样构成，即其具有多个用于重叠以及径向环绕并排的金属构件的容纳可能性。然后通过机械手可以装备调温站的相应空着的内腔。
此外优选在按照本发明的热处理中则设定，在调温站下游连接冷却站。加热到高于奥氏体化温度的构件被从调温站取出并接着在冷却站中淬火硬化。这例如可以借助于喷水或淋浴来实现，从而将构件引导通过喷洒到其上的冷却剂。替代地可以将冷却站构成为浸池，从而取出构件并浸入冷却站中。在这种情况下构件的材料经受这样组织转变，即将奥氏体的组织转化为基本上马氏体的组织。冷却站在本发明的范围内也可以是热变形及模压淬火模具。然后将相应热处理的构件从调温站转送于热变形模具中并在这里热变形并紧接着模压淬火。特别是在构件仅仅局部的奥氏体化时则也只实现局部的模压淬火，其中与此相对未调温的各区域不完全奥氏体化因此也不完全模压淬火。其具有可延展的构件特性。
本发明的其它的组成部分是一种用以操作按照上述特征的热处理作业线的方法，其中这样操作热处理作业线，即在加热站中一个内部温度占据主导地位，其设计成高于构件温度，并且在调温站中一个内部温度占据主导地位，其等于构件温度。优选在加热站内设定一个内部温度，其处在1000℃与1300℃之间、特别在1100℃与1200℃之间，并且调温站的内部温度在800℃与1000℃之间、优选在850℃与950℃之间。
按照本发明的方法的其它的组成部分是，将调温站用作为缓冲区，以便补偿在加热站上和/或在冷却站上的失效时间和/或生产中断。
在本发明的范围内，特别是可以至少局部热处理具有金属预涂层的金属构件，从而至少局部地制造一金属间相。
对此已证明方法的按照本发明特别有利的实施方案是，在实际构件温度700℃至1100℃、优选800℃至1000℃、特别850℃至950℃时从加热站中取出金属构件并紧接着至少局部地在调温站中后续加热到高于奥氏体化温度、特别是后续加热到特别优选至少900℃的构件温度。也有可能，将整个构件然后在紧接着的调温站中后续加热到高于900℃，由此得出总体上缩短的工作时间，为实现预涂层的金属构件在相应的热处理作业线上在制造至少局部地均质的金属间的合金涂层时需要该工作时间。特别是将例如铝硅涂层用作为在待热处理的、特别是待热变形的和待模压淬火的金属构件上的金属预涂层。在本发明的范围内在时间上可以进一步缩短加热阶段，如果制造具有预合金化的金属涂层的金属构件的话。所谓预合金化应该被理解为，已在加热站之前，特别在钢制造商那里实施一种热处理，其包含在钢基层与金属涂层的各元素之间的扩散过程。
附图说明
本发明的其它的优点、特征、特性和方面是以下说明书的内容。各优选的实施方案示于示意图中。它们有助于本发明的简单理解。其中：
图1按照本发明的热处理作业线，其包括辊底式炉形式的调温站，和
图2按照本发明的热处理作业线，包括回转炉形式的调温站。
各图中对于相同或类似的构件采用相同的附图标记，即使由于简化原因而取消重复的描述。
具体实施方式
图1示出的按照本发明的用以制造热处理的金属构件的热处理作业线1。热处理作业线1具有呈三个并排设置的箱式炉3形式的加热站2和一在加热站2下游连接的调温站4。调温站4本身构成为辊底式炉5，从而辊底式炉具有一带有未更详细示出的容纳开口的容纳侧面6和一带有未更详细示出的取出开口的取出侧面7。在调温站4之后接着冷却站8，其例如为浸池的形式。在各个站之间分别装入工业机器人，其在各个站之间转送未更详细示出的金属构件。
图2示出一种替代性的实施方案，其中热处理作业线1再次具有加热站2，在其中并排设置各箱式炉3。调温站4本身构成为回转炉10的形式。回转炉沿回转方向D可自由转动，以便经由工业机器人9从加热站2向回转炉10转送各个构件并且在回转炉10内一定的保存时间以后从其中取出并供给冷却站8。
附图标记清单
1 热处理作业线
2 加热站
3 箱式炉
4 调温站
5 辊底式炉
6 容纳侧面
7 取出侧面
8 冷却站
9 工业机器人
10 回转炉
D 回转方向
Claims (12)
1.一种用于制造热处理的、特别是预涂层的金属构件的热处理作业线（1），其中设置加热站（2），该加热站将金属构件至少局部地加热到高于奥氏体化温度的构件温度；其特征在于，设置调温站（4），该调温站（4）至少局部地具有一个内部温度，该内部温度基本上等于金属构件的构件温度。
2.按照权利要求1所述的热处理作业线，其特征在于，调温站（4）构成为贯通炉，特别是该贯通炉至少局部地具有调温站（4）的内部温度。
3.按照权利要求1所述的热处理作业线，其特征在于，调温站（4）构成为箱式炉，其中多个箱式炉重叠和/或并排安置和/或箱式炉至少局部地具有调温站（4）的所述内部温度。
4.按照权利要求1所述的热处理作业线，其特征在于，调温站（4）构成为回转炉（10）。
5.按照权利要求1至4之一项所述的热处理作业线，其特征在于，在调温站（4）下游连接冷却站（8），该冷却站（8）优选构成为热变形及模压淬火模具。
6.按照权利要求1至5之一项所述的热处理作业线，其特征在于，冷却站（8）构成为浸池。
7.按照权利要求1至6之一项所述的热处理作业线，其特征在于，设置机械手、特别是工业机器人（9）以在各个站（2、4、8）之间转送金属构件。
8.一种用于操作一种按至少权利要求1所述的热处理作业线的方法，其特征在于，在加热站（2）中一个高于构件温度的内部温度占据主导地位，并且在调温站（4）中一个等于构件温度的内部温度占据主导地位。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，将加热站（2）的内部温度设定在1000℃与1300℃之间、特别在1100℃与1200℃之间，并且将调温站（4）的内部温度设定在800℃与1000℃之间、优选在850℃与950℃之间。
10.按照上述权利要求8或9所述的方法，其特征在于，调温站（4）用作为缓冲区，以便补偿在加热站（2）和/或冷却站（8）上的失效时间和/或生产中断。
11.按照上述权利要求8至10之一项所述的方法，其特征在于，热处理具有金属预涂层的预涂层的金属构件，以产生至少局部的金属间的相。
12.按照上述权利要求8至11之一项所述的方法，其特征在于，将金属构件在达到实际构件温度700℃至1100℃、优选800℃至1000℃、特别800℃至950℃时从加热站（2）中取出并且转送到调温站（4）中，并且在调温站（4）中至少局部地后续加热到所述构件温度、特别是至少900℃。
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