CN109963951A - 用于对金属部件进行部分热处理的回火站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对金属部件(2)进行部分热处理的温度控制站(1)，包括加工平面(3)，该加工平面设置在温度控制站(1)中，部件(2)可以在该加工平面上；至少一个喷嘴(4)，其朝向加工平面(3)且被提供和设置成排放流体流(5)以冷却部件(2)的至少一个第一子区域(6)；和设置在加工平面(3)上方的至少一个喷嘴箱(7)。至少一个喷嘴箱(7)形成至少一个喷嘴区域(8)，至少一个喷嘴(4)可以至少部分地被设置在所述喷嘴区域中和/或至少部分地界定流体流(5)的膨胀。至少一个喷嘴箱(7)至少部分地由陶瓷材料制成。本发明的目的是提供一种用于热处理金属部件的温度控制站和装置，其至少部分地解决了现有技术中描述的问题。特别地，温度控制站和装置允许对部分作用于部件的热处理措施进行充分可靠的热界定，和/或对部分作用于部件的不同热处理措施进行充分可靠的热隔离。

Description

用于对金属部件进行部分热处理的回火站

本发明涉及一种用于金属部件的部分热处理的回火站(temperierstation)和一种用于金属部件的热处理的装置。本发明特别适用于由高强度锰-硼钢制成的任选预涂部件的部分硬化。

为了制造由钢板制成的安全相关的车身部件，在车身部件成型期间或之后，通常需要对钢板进行硬化。为此目的，已经建立了一种热处理工艺，其被称为“模压淬火”。在这种情况下，通常以板形式提供的钢板首先在炉中加热，然后冷却并在成形过程中在压力机中固化。

多年来一直希望通过模压淬火来生产机动车辆的车身部件，例A柱和B柱，车门中的侧面碰撞保护支架、门槛、框架部件、保险杠、地板和车顶的横梁以及前后侧部件，这些部件在子区域具有不同的强度，使得车身部件可以部分地实现不同的功能。例如，车辆的B柱的中心区域应具有高强度以在侧面碰撞的情况下保护乘员。同时，B柱的上端和/或下端区域应具有相对低的强度，以便在侧面碰撞时吸收变形能量和/或例如，使得较软的区域在B柱装配期间易于与其他车身部件连接。

为了形成这种部分硬化的车身部件，硬化部件子区域中具有不同的材料结构或强度特性是必要的。为了在硬化之后设定不同的材料结构或强度特性，待硬化的钢板例如可以用不同的相互连接的金属板区域制造或在压力机中进行部分不同的冷却。

或者或另外，也可以在冷却和压力机中成形前，对待硬化的钢板进行部分不同的热处理工艺。在这种情况下，例如，仅可以加热待硬化钢板的那些子区域，其中可以发生向较硬结构(如马氏体)的结构转变。也可以通过接触板进行部分热处理，接触板设计用于通过热传导对钢板进行部分回火。然而，这需要与板具有一定量的接触时间，这通常比下游压力机可达到的(最小)循环时间长。然而，这种工艺运行仍然经常具有以下缺点：通常用于防止钢板表面上结垢的涂层(例如铝-硅涂层)的扩散不能有效地整合到热处理工艺中。另外，压力机上的特定接触时间和循环时间之间的协调通常使在工业规模上的模压淬火线上相应的回火站的整合变得复杂，并且在操作过程中的生产波动通常是不可避免的。

如果待硬化的钢板在冷却和成型之前要部分地进行不同的热处理工艺，则通常也存在这样一个问题：即部分应用于钢板上的不同热处理措施不能以足够的可靠性彼此热隔离。特别是当在钢板上几乎同时进行部分不同的热处理时，会出现这个问题。

在此基础上，本发明的目的是至少部分地解决现有技术中描述的问题。特别地，应该提供一种用于金属部件的热处理的回火站和装置，其允许部分作用于部件的热处理措施具有足够可靠的热边界和/或部分作用于部件的热处理措施具有足够可靠的热隔离。

这些目的通过独立权利要求的特征实现。从属权利要求中记载本文提出的解决方案的其他有利实施方式。应当注意的是，从属权利要求中单独列出的特征可以以任何技术上有意义的方式相互组合，并且限定本发明的其他实施方式。另外，在说明书中更详细地描述和解释了权利要求中记载的特征，其中显示了本发明的其它优选实施方式。

根据本发明，提出了一种用于金属部件的部分热处理的回火站，该回火站设置有一加工平面，在该加工平面可设置部件；至少一个对齐加工平面的喷嘴且其被提供和设置用于排放流体流以冷却部件的至少一个第一子区域；和至少一个喷嘴箱，其设置在加工平面上方，其中至少一个喷嘴箱形成至少一个喷嘴区域，其中至少一个喷嘴至少部分地设置和/或至少部分地限制流体流的传播，其中至少一个喷嘴箱至少部分地由陶瓷材料形成。

金属部件优选是金属板，钢板或至少部分预制的半成品。金属部件优选由或从(可硬化的)钢形成，例如硼(锰)钢，例如，参考22MnB5。更优选地，金属部件至少大部分具有(金属)涂层或被预涂覆。金属涂层可以是例如(主要)含锌涂层或(主要)含铝和/或含硅涂层，特别是所谓的铝/硅(Al/Si)涂层。

回火站优选设置在第一炉的下游和/或第二炉的上游。在回火站中设置有加工平面，在加工平面上可设置或设置有部件。在这种情况下，加工平面特别指的是在加工过程中部件可移动到其中在回火站进行加工的平面和/或部件可在回火站设置和/或固定的平面。优选地，加工平面基本上水平对齐。优选地，部件可设置或设定在加工平面中并且相对于喷嘴箱是可对齐的或对齐的。优选地，当部件设置在处理站中时，部件相对于喷嘴箱对齐。

回火站具有至少一个喷嘴。喷嘴对齐加工平面。此外，喷嘴被提供和设置用于排放流体流以冷却部件的至少第一子区域，特别是使得部件的至少一个第一子区域(在完成处理的部件中具有延展性)和至少第二子区域(在完成处理的部件中相对较硬的部分)之间的温差可调。优选地，提供多个喷嘴，其中喷嘴特别优选地设置为喷嘴场。如果提供多个喷嘴，则喷嘴箱可为每个喷嘴形成单独的喷嘴区和/或为多个喷嘴中的数个或所有喷嘴形成共同的喷嘴区域。优选地，(每个)喷嘴以扁平辐射喷嘴和/或圆形喷嘴的形式成形。

此外，回火站具有至少一个喷嘴箱，该喷嘴箱设置在加工平面上方。喷嘴箱可以以框架、盒子和/或壳体的方式设计，其中可以设置凹槽和/或空间，喷嘴和/或热源可以容纳在其中。特别地，喷嘴箱的形成特别是成形使得其可以从环境和/或从至少一个加热区域中至少部分(热)分离，界定和/或屏蔽至少一个喷嘴区域。优选地，喷嘴箱具有(水平)宽度，尤其是比喷嘴箱的(垂直)高度大至少1.5倍。优选地，喷嘴箱，特别是在下端或在下侧的(外部)轮廓上，其形成为与部件(待处理)的外部轮廓基本上相对应或类似。

至少一个喷嘴箱形成至少一个喷嘴区域。优选地，可以形成多个喷嘴区域。所述至少一个喷嘴区域优选地由喷嘴箱形成或成形，使得其可以至少部分地容纳至少一个喷嘴。为了形成喷嘴区域，喷嘴箱可以具有一个或多个壁和/或壁区域，其至少部分地围绕喷嘴区域和/或限制或界定环境和/或至少一个加热区域。优选地，喷嘴箱具有至少一个(内)壁，该壁完全围绕喷嘴区域，在平行于加工平面的横截面上可观察到。

在至少一个喷嘴区域中，至少部分地可设置或设定至少一个喷嘴。优选地，至少一个喷嘴至少部分地伸入到喷嘴区域中或者甚至完全设置在喷嘴区域中。可选地或另外地，喷嘴区域的形成使得喷嘴区域至少部分地限制流体流的传播。这有利地使得可以将经至少一个喷嘴排出到部件的流体流有针对性地被引导到部件的至少一个第一子区域，尤其是即使喷嘴没有突出进入喷嘴区域或被设置在其中。优选地，喷嘴区域或形成喷嘴区域的喷嘴箱的喷嘴壁(内)壁限制了流体在横向和/或水平方向上的传播。

此外，至少一个喷嘴箱至少部分地由陶瓷材料形成或由陶瓷材料制成。优选地，喷嘴箱的至少一个壁和/或至少一个壁区域由陶瓷材料或从陶瓷材料形成，特别优选地将至少一个喷嘴区域与至少一个加热区域(热和/或空间)隔开。优选地，陶瓷材料被烧结。

根据另一方面，提出了一种用于金属部件的部分热处理的回火站，该回火站设置有加工平面，在该加工平面上设置有部件，和提供和设置至少一个喷嘴，其与加工平面对齐，用于排放流体流，以使得至少部分冷却部件；至少一个热源，该热源被设置并适于向部件的至少第二区域提供热能，和至少一个设置在加工平面上方的喷嘴箱，其中所述至少一个喷嘴箱形成至少一个喷嘴区域，所述至少一个喷嘴至少部分地设置在喷嘴区域中和/或至少部分地限制流体流的传播，其中所述至少一个喷嘴箱具有至少一个与所述至少一个喷嘴区域隔开的喷嘴，并且形成一个区域，热源至少部分地设置在该区域中和/或至少部分地限制热能传播。

所述至少一个热源优选为至少一个辐射热源。热源优选地是可自动操作的，特别是电操作的或可通电的热源。特别优选地，热源由电操作加热元件(不与部件物理或电气接触)形成。加热元件可以是加热回路和/或加热丝。可选地或另外地，热源可以由(气体加热的)辐射管形成。

所述至少一个加热区域由喷嘴箱形成。所述至少一个加热区域优选地由喷嘴箱形成或成形，使得其可以至少部分地容纳至少一个热源。为了形成加热区域，喷嘴箱可以具有一个或多个壁和/或壁区域，其至少部分地围绕加热区域和/或将其与环境和/或至少一个喷嘴区域限制或分隔。优选地，喷嘴箱具有至少一个(内)壁，该壁完全围绕加热区域，在平行于加工平面的横截面上可观察到。

在至少一个加热区域中，至少部分地设置或设定至少一个热源。所述至少一个热源优选至少部分地伸入加热区域中或者甚至完全设置在加热区域中。可选地或另外地，加热区域的形成使得加热区域至少部分地限制热能的传播。这有利地可以针对地将至少一个热源引导到部件排出或辐射的热能到部件的至少一个第二子区域，尤其是即使热源没有伸入加热区域或者被设置在其中。优选地，加热区域或形成加热区域的喷嘴箱(内)壁限制热能在横向和/或水平方向上的传播。如果热源是由可操作的辐射热源形成的，特别通过电加热或气体加热的方式，特别是横向辐射的热辐射可以被引导或反射，例如，从加热区域的内壁到部件的第二子区域。

与第一特征回火站讨论的相关细节、特征和有利实施方式也可相应地呈现在回火站中，反之亦然。在这方面，为了更详细地描述这些特性，完全参考了那里的陈述。

根据一个有利的实施方式，提出至少一个喷嘴箱至少部分地由或从纤维增强陶瓷材料形成。例如，氧化铝纤维可用作纤维。至少一个喷嘴箱或喷嘴箱的至少一个壁和/或至少一个壁区域优选地至少部分地由(细)氧化铝纤维增强的氧化铝陶瓷形成或由其形成。

根据另一有利实施方式，提出至少一个喷嘴箱至少部分地由或从氧化铝陶瓷形成。优选地，喷嘴箱的至少一个壁和/或至少一个壁区域至少部分地由或从氧化铝陶瓷形成。喷嘴箱的(几乎)所有壁和/或壁区域特别优选地由或从氧化铝陶瓷，特别是(细)氧化铝纤维增强形成。

根据一个有利的实施方式，提出在至少一个喷嘴区域中，喷嘴场至少部分地设置有多个喷嘴，这些喷嘴以特定距离彼此隔开。优选地，喷嘴场的形状和/或多个喷嘴的设置适合于部件的至少一个第一子区域的几何形状(待实现)。

根据一个有利的实施方式，提出了至少一个喷嘴区域被成形为使得其跨越加工平面的区域，在该区域中可以设置部件的至少一个第一子区域。优选地，平行于加工平面对齐的喷嘴区域的横截面具有与部件的第一个子区域的形状或几何形状(待实现)相对应的形状或几何形状。进一步优选地，所述至少一个加热区域被成形为使得其跨越工作平面的区域，在该区域中可以设置部件的至少一个第二子区域。特别优选地，平行于工作平面定向的加热区域的横截面具有与部件的第二子区域的形状或几何形状(待实现)相对应的形状或几何形状。

此外，所述至少一个喷嘴区域可以设置在喷嘴箱中或喷嘴箱上的特定(横向和/或水平)位置，该位置对应于部件的至少一个第一子区域的(横向和/或水平)位置，尤其是重叠，只要部件设置在加工平面上和/或相对于喷嘴箱对齐。此外，所述至少一个加热区域可以设置在喷嘴箱中或喷嘴箱上的特定(横向和/或水平)位置，其对应于部件的至少一个第二子区域的(横向和/或水平)位置，尤其是重叠，只要部件设置在加工平面上和/或相对于喷嘴箱对齐。

根据一个有利的实施方式，提出至少一个喷嘴箱至少部分地为双壁的和/或至少部分地为绝缘。优选地，喷嘴箱在至少一个加热区域或至少部分地围绕至少一个加热区域的区域是双壁和/或是(热)隔离的。特别地，隔热材料由和从微孔隔热材料形成。优选地，隔热材料设置在喷嘴箱的壁和/或壁区域之间，以形成喷嘴箱的双壁区域。在1073.15K以上的温度，隔热材料优选地是耐温的。

根据另一方面，提出了一种用于金属部件的(部分)热处理的装置，其至少包括：

-一个可加热的第一炉，特别是通过辐射热和/或对流加热，

-一个回火站，在第一炉下游。

根据一个有利实施方式，提出该装置还至少包括：

-在回火站下游的一个第二炉，特别是通过辐射热和/或对流加热，和/或

-在回火站和/或第二炉下游的一个模压淬火工具。

根据另一个有利的实施方案，提出至少第一炉或第二炉是连续炉或腔室炉(chamber furnace)。优选地，第一炉是连续炉，特别是辊底式炉。第二炉特别优选是连续炉，特别是辊底式炉，或腔室炉，尤其是具有至少两个室的多层炉，其中一个室在另一个室上方。第二炉优选具有炉内部，特别是(仅)可以通过辐射热加热的炉内部，其中优选地可以设定几乎均匀的内部温度。特别地，当第二炉设计为多层腔室炉时，可以存在多个这样的炉内部空间，对应于腔室的数量。

辐射热源优选地(仅仅)设置在第一炉和/或第二炉中。特别优选地，在第一炉的炉内部和/或第二炉的炉内部设置至少一个电操作(部件非接触)加热元件，例如至少一个电操作加热回路和/或至少一根电操作加热线。可选地或另外地，至少一个特别是气体加热的辐射管可以设置在第一炉的炉内部和/或第二炉的炉内部中。优选地，多个辐射管气体燃烧器或辐射管设置在第一炉的炉内部和/或第二炉的炉内部中，每个炉内至少一个气体燃烧器燃烧。在这种情况下，特别有利的是，如果燃气燃烧器燃烧的钢管的内部区域与炉内部大气隔离，这样就不会有燃烧气体或废气不会进入炉内部，从而影响炉内空气。这种设置也称为“间接气体加热”。

因此，与回火站讨论的相关细节、特征和有利实施例也可相应地呈现在装置中，反之亦然。在这方面，为了更详细地描述这些特性，完全参考了那里的陈述。

根据另一方面，提出了一种在回火站中至少部分地由陶瓷材料形成的喷嘴箱的用途，其中喷嘴箱用于金属部件的部分热处理。

因此，与回火站和/或装置讨论的相关细节、特征和有利实施例也可相应地呈现在用途中，反之亦然。在这方面，为了更详细地描述这些特性，完全参考了那里的陈述。

将参照附图更详细地说明本发明及技术环境。应注意，本发明不应受所示的示例性实施方式的限制。特别地，除非另外明确说明，否则也可以提取附图中解释的事实的部分方面，并将其与其他部分和/或其他图和/或本说明中的结果结合起来。在附图中：

图1为本发明的回火站的示意图。

图2显示本发明的另一个回火站的示意图。

图3示出了以剖面所示的喷嘴箱的透视图，该喷嘴箱可用于本发明的回火站。

图4显示了本发明的装置的示意图。

图1示出了用于金属部件2的部分热处理的回火站1的示意图。在回火站1中设置有加工平面3，其中部件2位于其中。举例来说，回火站1具有一个喷嘴4，喷嘴4朝向加工平面3对齐并且被设置用于排放流体流5以冷却部件2的至少第一子区域6。此外，例如回火站1具有热源9，其被提供和设置成向部件2的至少第二子区域10提供热能。例如热源9以电阻加热线的方式在此形成。此外，回火站1具有一个喷嘴箱7，其设置在加工平面3的上方。喷嘴箱7在此形成喷嘴区域8，喷嘴4至少部分地设置在喷嘴区域8中。另外，如图1所示，喷嘴箱7形成与喷嘴区域8隔开的加热区域11，其中热源9至少部分地设置在其中。

在图1中，喷嘴箱7或喷嘴箱7的壁18由陶瓷材料制成。本文所用的陶瓷材料的例子如纤维增强的氧化铝陶瓷。另外，如图1所示，围绕加热区域11的喷嘴箱7是双壁的，并且在壁18之间具有隔热材料13，形成喷嘴箱7的双壁区域。

根据图1的图示，进一步示出喷嘴区域8被成形为使得其跨越加工平面3的区域，一旦部件2设置在加工平面3中并且相对于喷嘴箱7对齐，部件2的第一子区域6被设置在该区域中。另外，加热区域11被成形为使其跨越工作平面3的区域，在该区域中设置有部件2的第二子区域10。换句话说，垂直对齐于附图平面并平行于加工平面3的喷嘴区域8的横截面具有与第一子区域6的形状或几何形状(待实现)相对应的形状。因此，垂直对齐于附图平面并平行于加工平面3的加热区域11的横截面具有与第二子区域10的形状或几何形状(待实现)对应的形状。

通过喷嘴箱将喷嘴区域8和加热区域11彼此(热)隔开，使得部件2可以具有温度分布，其具有不同的回火子区域，这些子区域之间尽可能精确地彼此限定。由于通过喷嘴4冷却在第一子区域6中设置第一子区域6和第二子区域10之间的明显温差的事实，在回火站1下游模压淬火工具(此处未显示)中进行硬化后，在子区域6、10中设置不同的材料结构和/或强度特性，其中在冷却的第一子区域6中具有韧性结构，和/或可设置比第二子区域10更低的硬度。

图2示出了用于金属部件2的部分热处理的回火站1的另一示意图。由于参考数字被统一使用，因此这里仅讨论与图1中所示的回火站的差异。另外，参考图1的说明，其通过引用完全并入于此。第一个区别在于，这里示出了两个喷嘴4，它们设置在喷嘴场12中。

此外，图2通过示例的方式示出了也可以形成喷嘴区域8使得其至少部分地(例如横向地)限制流体流5的传播，而喷嘴本身不必设置在喷嘴区域8中。以类似的方式，加热区域11在此示例性地由喷嘴箱7形成，使得其至少部分地限制热能的传播，例如横向地。为此目的，例如，图2中用虚线表示的热辐射可以反射到加热区域11的内壁18上。

图3示出了以剖面所示的喷嘴箱7的透视图，其可在本发明的回火站(此处未显示)中使用。该喷嘴箱7例如为多个喷嘴区域8，在该区域可以放置喷嘴(这里未示出)和/或可以吹入喷嘴。另外，喷嘴箱7形成多个加热区域11，其中可设置一个或多个热源(这里未示出)。此外，喷嘴区域8通过喷嘴箱7的壁18和隔热材料13与加热区域11分隔。

图4示出了用于热处理金属部件2的本发明装置14的示意图。装置14具有可加热的第一炉15，(直接)设置在第一炉15下游的回火站1，(直接)设置在回火站1下游的可加热的第二炉16，和(直接)设置在第二炉16下游的模压淬火工具17。这里的装置14表示用于(部分)模压淬火的热成型线。

本文公开了一种用于金属部件热处理的回火站和装置，其至少部分地解决了现有技术所描述的问题。特别地，回火站和装置允许对部分作用于部件的热处理措施进行充分可靠的热界定，和/或对部分作用于部件的不同热处理程序进行充分可靠的热隔离。

附图标记列表

1回火站

2部件

3加工平面

4喷嘴

5流体流

6第一个子区域

7喷嘴箱

8喷嘴区域

9热源

10第二子区域

11加热区域

12喷嘴场

13隔热材料

14装置

15第一炉

16第二炉

17模压淬火工具

18壁

Claims (10)

1.用于金属部件(2)的部分热处理的回火站(1)，在回火站(1)中设置有：

一个加工平面(3)，在所述加工平面上设置有部件(2)，

至少一个喷嘴(4)，其与加工平面(3)垂直对齐，被提供和设置用于排出流体流(5)以冷却部件(2)的至少第一子区域(6)，和

至少一个喷嘴箱(7)，其设置在加工平面(3)上方，

其中所述至少一个喷嘴箱(7)形成至少一个喷嘴区域(8)，其中所述至少一个喷嘴(4)至少部分地设置在所述喷嘴区域中，和/或至少部分地限制流体流(5)的传播，其中至少一个喷嘴箱(7)至少部分地由陶瓷材料形成。

2.用于金属部件(2)的部分热处理的回火站(1)，具有：

设置在加热站(3)中的加工平面(1)，在所述的加工平面上设置部件(2)，

至少一个喷嘴(4)，其与加工平面(3)垂直对齐，并且被提供和设置用于排出流体流(5)，以冷却部件(2)的至少第一子区域(6)，

至少一个热源(9)，该热源被提供和设置用于向部件(2)的至少第二子区域(10)提供热能，和

至少一个设置在加工平面(3)上方的喷嘴箱(7)，其中所述至少一个喷嘴箱(7)形成至少一个喷嘴区域(8)，所述至少一个喷嘴(4)至少部分地设置在喷嘴区域中和/或至少部分地限制流体流(5)的传播，其中所述至少一个喷嘴箱(7)形成至少一个与所述至少一个喷嘴区域(8)隔开的加热区域(11)，加热区域加热源(9)至少部分地可设置在该区域中和/或至少部分地限制热能的传播。

3.如权利要求1或2所述的回火站，其特征在于，所述至少一个喷嘴箱(7)至少部分地由纤维增强陶瓷材料形成。

4.如前述权利要求中任一项所述的回火站，其特征在于，所述至少一个喷嘴箱(7)至少部分地由氧化铝陶瓷形成。

5.如前述权利要求中任一项所述的回火站，其特征在于，具有多个喷嘴(4)的喷嘴场(12)至少部分地设置在至少一个喷嘴区域(8)中。

6.如前述权利要求中任一项所述的回火站，其特征在于，所述至少一个喷嘴区域(8)被成形为使得其跨越所述加工平面(3)的区域，所述部件(2)的至少一个第一子区域(6)被设置在所述的区域中。

7.如前述权利要求中任一项所述的回火站，其特征在于，所述至少一个喷嘴箱(7)至少部分地形成为双壁的和/或至少部分地包括隔热材料(13)。

8.用于金属部件(2)的热处理装置(14)，至少包括：

-加热的第一炉(15)，

-在第一炉(15)下游的回火站(1)，其如前述权利要求中任一项所述。

9.如权利要求8所述的装置，还至少包括：

-在回火站(1)下游的可加热的第二炉(16)，和/或

-在回火站(1)和/或第二炉(16)下游的模压淬火工具(17)。

10.回火站(1)中至少部分地由陶瓷材料形成的喷嘴箱(7)的用途，用于金属部件(2)的部分热处理。