DE19919738A1 - Continuous furnace with a device for quenching workpieces and quenching processes - Google Patents
Continuous furnace with a device for quenching workpieces and quenching processesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen mit einer Einrichtung zum Abschrecken von Werkstücken, wobei sich die Einrichtung an eine Schleuse zur Entnahme der Werk stücke anschließt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abschrecken von Werkstücken.The invention relates to a continuous furnace with a device for quenching Workpieces, the device being attached to a lock for removal of the work pieces connects. The invention further relates to a method for quenching Workpieces.
Der Durchlaufofen kann als Stoßofen, Rollenherdofen oder Drehherdofen ausgebildet sein. Die Werkstücke befinden sich während des Transports durch den Ofen auf Char genträgern, und zwar auf Rosten oder ähnlichem. In dem Ofen sind die Werkstücke einem Reaktionsgas, hier Endogas, ausgesetzt.The continuous furnace can be designed as a pusher furnace, roller hearth furnace or rotary hearth furnace his. The workpieces are on Char during transport through the furnace girder, namely on grates or the like. The workpieces are in the furnace exposed to a reaction gas, here endogas.
Aus der Praxis ist bekannt, die Werkstücke nach dem Aufkohlen oder Carbonitrieren im Durchlaufofen in Wasser-, Öl- oder Salzbädern, die sich an den Ofen anschließen, ab zuschrecken. Die Verwendung von flüssigen Abschreckmitteln ist problematisch, weil nach dem Abschrecken Reste von Öl-, Salz- oder Wasserzusätzen von den Werk stücken entfernt und entsorgt werden müssen. Dies kann Umweltprobleme zur Folge haben. Außerdem ist die Verwendung von Öl und Salz als Abschreckmittel sicher heitstechnisch problematisch. Des weiteren ist die Bandbreite der Vorzüge der Werk stücke, je nach Werkstückgeometrie, beim Abschrecken in flüssigen Abschreckmitteln sehr hoch.It is known from practice that the workpieces after carburizing or carbonitriding Continuous furnace in water, oil or salt baths that connect to the furnace startle. The use of liquid quenchants is problematic because after quenching residues of oil, salt or water additives from the factory pieces must be removed and disposed of. This can result in environmental problems to have. The use of oil and salt as a deterrent is also safe technically problematic. Furthermore, the range of advantages is the work pieces, depending on the workpiece geometry, when quenching in liquid quenching agents very high.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Durchlaufofen mit einer Einrichtung zum Ab schrecken und ein Verfahren zum Abschrecken so weiterzuentwickeln, daß ein energiesparendes und umweltschonendes Abschrecken von Werkstücken ermöglicht wird.The object of the invention is to provide a continuous furnace with a device for horror and to develop a method for deterring so that a enables energy-saving and environmentally friendly quenching of workpieces becomes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 aufgeführten kennzeich nenden Merkmale gelöst.This object is characterized by the features listed in claim 1 resolved characteristics.
Die Werkstücke werden abgeschreckt, ohne die eingangs genannten Probleme bei der Verwendung von flüssigen Abschreckmitteln in Kauf nehmen zu müssen. Vor allem entfällt das Reinigen der Werkstücke von anhaftendem Öl, Salz oder Wasserzusätzen, was Umweltprobleme zur Folge hat. The workpieces are quenched without the problems mentioned at the beginning Have to accept the use of liquid quenching agents. Especially there is no need to remove oil, salt or water additives from the workpieces, which results in environmental problems.
Das Abschrecken mit Kühlgas hat den Vorteil, daß die Verzüge der abgeschreckten Werkstücke gering und zudem einheitlich sind.Quenching with cooling gas has the advantage that the delay of the quenched Workpieces are small and also uniform.
Es ist herstellungstechnisch vorteilhaft, daß die Abschreckkammer nur eine Öffnung zum Be- und Entladen aufweist.It is advantageous from a manufacturing point of view that the quenching chamber has only one opening for loading and unloading.
Vorzugsweise ist die Abschreckkammer oberhalb der Schleuse angeordnet. Dies er möglicht eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, daß die. Transportvorrichtung mit mindestens einer Spindel oder ähnlichen Einrichtung vertikal bewegt wird und daß die Transportvorrichtung derart ausgebildet ist, daß diese die Öff nung zwischen Schleuse und Abschreckkammer während des Abschreckens ver schließt.The quenching chamber is preferably arranged above the lock. This he possible an essential development of the invention, which consists in that the. Transport device with at least one spindle or similar device vertically is moved and that the transport device is designed such that it the public between the lock and the quenching chamber during quenching closes.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist unterhalb der Transportvorrichtung ein Transportboden zum horizontalen Transport der Werkstücke durch die Schleuse bei geschlossener Abschreckkammer vorgesehen. Diese Weiterbildung ermöglicht, daß während des Abschreckens der Werkstücke ein Be- oder Entladen des Durchlaufofens möglich ist.According to a further feature of the invention, a is below the transport device Transport floor for the horizontal transport of the workpieces through the lock closed quenching chamber provided. This training enables that loading or unloading of the continuous furnace during quenching of the workpieces is possible.
Vorzugsweise ist der Transportboden in einem festen Abstand zur Transportvorrichtung angeordnet.The transport floor is preferably at a fixed distance from the transport device arranged.
Erfindungsgemäß ist die Abschreckkammer druckdicht ausgeführt und mit mindestens einem Umwälzventilator versehen.According to the quenching chamber is designed to be pressure-tight and with at least a circulation fan.
Verfahrenstechnisch besteht die Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß die Werk stücke in der Schleuse im wesentlichen vertikal in eine Abschreckkammer transportiert werden, in der die Werkstücke unter erhöhtem Druck von unter 10 bar mittels rezirku liertem Kühlgas abgeschreckt werden und daß nach Ablauf der Abschreckzeit die Werkstücke in die Schleuse transportiert und aus dieser entnommen werden.Technically, the solution to the problem is that the plant pieces in the lock are transported essentially vertically into a quenching chamber in which the workpieces are subjected to a recircu gated cooling gas and that after the quenching period Workpieces are transported into the lock and removed from it.
Vorzugsweise wird als Kühlgas Wasserstoff verwendet.Hydrogen is preferably used as the cooling gas.
Vorteilhafterweise wird nach Beendigung der Abschreckzeit das Kühlgas in ein Gaszwi schenspeicher geflutet.After the quenching time has ended, the cooling gas is advantageously converted into a gas flooded storage tank.
Erfindungsgemäß besteht dann die Möglichkeit, das Kühlgas aus dem Gaszwischen speicher zu Beheizungszwecken oder zur Herstellung von Reaktionsgas zu verwenden. According to the invention, there is then the possibility of intermediate cooling gas from the gas to use storage for heating purposes or for the production of reaction gas.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.The invention is described below with reference to a preferred embodiment Connection in connection with the drawing explained.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
Fig. 1: eine Draufsicht auf eine Drehherdofen-Anlage in Ringkanalbauweise; Fig. 1: a plan view of a rotary hearth furnace system in ring channel construction;
Fig. 2: einen seitlichen Teil-Schnitt durch den Drehherdofen mit der Einrichtung zum Abschrecken. Fig. 2: a partial side section through the rotary hearth furnace with the device for quenching.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Drehherdofen-Anlage wird zum Härten von Werk stücken 1, hier Getriebeteilen verwendet. Die Getriebeteile 1 sind auf Chargenträgern 2 (s. Fig. 2), hier auf Rosten gestapelt. Die Ofenanlage weist einen Drehherdofen 3 in Ringkanalbauweise auf, in dem die Werkstücke 1 unter einem Reaktionsgas, hier En dogas wärmebehandelt werden. An einer Stelle ist eine isolierte Ofentür 4 zum Be- und Entladen vorgesehen.The rotary hearth furnace system shown in FIGS. 1 and 2 is used for hardening work pieces 1 , here gear parts. The gear parts 1 are stacked on batch carriers 2 (see FIG. 2), here on grates. The furnace system has a rotary hearth furnace 3 in a ring channel design, in which the workpieces 1 are heat-treated under a reaction gas, here En dogas. An insulated oven door 4 is provided at one point for loading and unloading.
An den Drehherdofen 3 schließt sich an die Ofentür 4 gasdicht eine Schleuse 5 an, die wie in Fig. 2 dargestellt, eine Ausgangstür 6 aufweist. Oberhalb der Schleuse 5 befindet sich eine Abschreckkammer 7, die als Druckkammer mit einem wassergekühlten Außenmantel ausgeführt ist. Die Schleuse ist mit einer Transportvorrichtung 8 verse hen. Die Transportvorrichtung 8 in der Schleuse 5 kann in Elevator-Fahrweise mittels mehrerer Spindeln 9 oder ähnlicher Einrichtungen vertikal unter die Abschreckkkam mer 7 gefahren werden. Die Transportvorrichtung ist so ausgebildet, daß diese druck dicht eine Öffnung 12 zwischen Schleuse 5 und Abschreckkammer 7 verschließen kann, beispielsweise über sogenannte nicht dargestellte Fingerpins.At the rotary hearth furnace 3 , a lock 5 adjoins the furnace door 4 in a gas-tight manner and, as shown in FIG. 2, has an exit door 6 . Above the lock 5 there is a quenching chamber 7 , which is designed as a pressure chamber with a water-cooled outer jacket. The lock is hen with a transport device 8 verses. The transport device 8 in the lock 5 can be moved vertically under the quench chamber 7 in elevator mode by means of several spindles 9 or similar devices. The transport device is designed so that it can seal an opening 12 between the lock 5 and the quenching chamber 7 in a pressure-tight manner, for example by means of so-called finger pins, not shown.
Die Abschreckkammer 7 ist an eine Pumpstation 13 und einen Gaszwischenspei cher 14 für ein Kühlgas angeschlossen. In der Abschreckkammer befinden sich meh rere Umwälzventilatoren 10, deren Achsen senkrecht oder parallel zur Achse der Ab schreckkammer 7 angeordnet sind und die von Motoren 11 angetrieben werden. Ein in Fig. 2 dargestellter Wärmetauscher 15 kühlt das Kühlgas, während es umgewälzt wird. Unterhalb der Transportvorrichtung 8 ist in festem Abstand zu dieser ein Transportbo den 16 angeordnet, der bei geschlossener Abschreckkammer 7 einen Transport der Werkstücke auf den Chargenträgern unter der Abschreckkammer ermöglicht. Hierfür sind die Spindeln 9 oder ähnliche Antriebe der Transportvorrichtung 8 an vier Stellen seitlich im Schleusenraum 5 angeordnet, so daß die Schleuse von einem Chargenträ ger passiert werden kann. Die Spindeln 9 sind mit einem nicht dargestellten Strahlungs schutzschirm als Wärmeschutz ausgerüstet.The quenching chamber 7 is connected to a pumping station 13 and a gas intermediate storage 14 for a cooling gas. In the quenching chamber there are several circulation fans 10 , the axes of which are arranged vertically or parallel to the axis of the quenching chamber 7 and which are driven by motors 11 . A heat exchanger 15 shown in FIG. 2 cools the cooling gas while it is being circulated. Below the transport device 8 , a Transportbo 16 is arranged at a fixed distance from this, which allows the workpieces to be transported on the batch carriers under the quenching chamber when the quenching chamber 7 is closed. For this purpose, the spindles 9 or similar drives of the transport device 8 are arranged laterally in four places in the lock space 5 , so that the lock can be passed by a batch carrier. The spindles 9 are equipped with a radiation shield, not shown, as heat protection.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Abschrecken erläutert:The quenching method according to the invention is explained below:
Nach Abschluß der Wärmebehandlung in dem Drehherdofen 3 wird die Ofentür 4 des Drehherdofens 3 geöffnet und ein Chargenträger 2, z. B. ein Rost von einem an sich bekannten Querstoßer auf die Transportvorrichtung der Schleuse gestoßen. Die Trans portvorrichtung 8 befindet sich auf gleichem Niveau wie der Herd des Drehherdofens. Sobald der Querstoßer die Ofentür durchfahren hat, kann diese bis auf ein Restmaß, das die Rückfahrt des Querstoßers zuläßt, abgesenkt werden. Nachdem der Quer stoßer die Schleuse verlassen hat, wird die Transportvorrichtung 8 vertikal unter die Ab schreckkammer 7 gefahren. Dabei verschließt die Transportvorrichtung 8 die Ab schreckkammer 7 gasdicht. Während des Transportes der Werkstücke befindet sich in der Abschreckkammer, ebenso wie in der Schleuse, das im Durchlaufofen eingesetzte Reaktionsgas. Die geschlossene kalte Abschreckkammer wird mittels der Pumpsta tion 13 mit einem Kühlgas, vorzugsweise Wasserstoff oder Stickstoff, geflutet und die Werkstücke bei einem Druck von unter 10 bar, vorzugsweise 9,5 bar, mittels rezirkulie rendem Kühlgas abgeschreckt.After completion of the heat treatment in the rotary hearth furnace 3 , the oven door 4 of the rotary hearth furnace 3 is opened and a batch carrier 2 , for. B. encountered a grate from a known cross pusher on the transport device of the lock. The trans port device 8 is at the same level as the stove of the rotary hearth. As soon as the cross pusher has passed through the furnace door, it can be lowered to a residual size that allows the cross pusher to return. After the cross pusher has left the lock, the transport device 8 is moved vertically under the starting chamber 7 . The transport device 8 closes the gas chamber from the quenching chamber 7 . While the workpieces are being transported, the reaction gas used in the continuous furnace is located in the quenching chamber as well as in the lock. The closed cold quenching chamber is flooded by means of the pump station 13 with a cooling gas, preferably hydrogen or nitrogen, and the workpieces are quenched at a pressure of less than 10 bar, preferably 9.5 bar, by means of recirculating cooling gas.
Wenn als Kühlgas Wasserstoff verwendet wird, wird der Wasserstoff nach Ablauf der Kühlzeit beim Druckausgleich auf Ofendruck in den Gaszwischenspeicher 14 geflutet und zwischengespeichert. Das Kühlgas kann gespeichert werden, um es mehrfach als Kühlgas zu verwenden, um es abschließend zu Verbrennungszwecken zu nutzen. Das Kühlgas könnte auch zur Herstellung von Endogas für den Durchlaufofen benutzt wer den oder aus dem Gaszwischenspeicher zu Beheizungszwecken entnommen werden. Nach dem Druckausgleich auf Ofendruck, und zwar um 3 mbar, wird die Abschreck kammer 7 mit dem Reaktionsgas, hier Endogas, gespült. Danach wird die Transportvorrichtung 8 abgesenkt und dabei die Werkstücke 1 aus der Abschreck kammer 7 in die Schleuse 5 transportiert. Der Transportboden befindet sich in der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Position. Die Ausgangstür 6 der Schleuse 5 ist in an sich bekannter Art und Weise mit einem brennenden Gasschleier versehen ist. Sie kann so frühzeitig geöffnet werden, daß zeitgleich die Transportvorrichtung 8 in der Ausfahrebene ankommt, wenn die Ausgangstür 6 ihre geöffnete Stellung erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt kann außerdem ein nicht dargestellter bekannter Rostauszieher auf die Transportvorrichtung 8 fahren und den Rost 2 aus der Schleuse ziehen. Die Werkstücke 1 werden über eine Entladespeicherbahn 17 einem nicht dargestellten Anlaßofen zugeführt, an den sich eine Kühlstrecke anschließen kann.If hydrogen is used as the cooling gas, the hydrogen is flooded into the gas intermediate storage 14 and buffered after the cooling time has expired when the pressure is equalized to the furnace pressure. The cooling gas can be stored so that it can be used several times as a cooling gas so that it can finally be used for combustion purposes. The cooling gas could also be used for the production of endogas for the continuous furnace or who can be removed from the gas buffer for heating purposes. After pressure equalization to furnace pressure, namely by 3 mbar, the quenching chamber 7 is flushed with the reaction gas, here endogas. Then the transport device 8 is lowered and the workpieces 1 are transported from the quenching chamber 7 into the lock 5 . The transport floor is in the position shown in dashed lines in FIG. 2. The exit door 6 of the lock 5 is provided with a burning gas curtain in a manner known per se. It can be opened early enough so that the transport device 8 arrives in the extension plane when the exit door 6 has reached its open position. At this time, a known grate extractor (not shown) can also move onto the transport device 8 and pull the grate 2 out of the lock. The workpieces 1 are fed via a discharge storage path 17 to a tempering furnace, not shown, to which a cooling section can be connected.
Nach Ausfahrt des Rostes 2 aus der Schleuse 5 wird die Ausgangstür 6 der Schleuse verschlossen und die Schleuse 5 mit Endogas gespült. Das Gas kann in den Gaszwi schenspeicher 14 gespült werden.After the grate 2 has left the lock 5 , the exit door 6 of the lock is closed and the lock 5 is flushed with endogas. The gas can be flushed into the gas intermediate storage 14 .
Wird Stickstoff als Kühlmedium eingesetzt, wird beim Spülvorgang über eine nicht dar gestellte Fackel ausgespült.If nitrogen is used as the cooling medium, the purging process does not show any provided torch rinsed out.
Die mit Kühlgas unter Druck abgeschreckten Werkstücke weisen nur geringe Verzüge auf, die zudem einheitlich sind. Ein Nachwaschen der Werkstücke ist nicht notwendig. Bedingt durch das Elevator-Prinzip ist das Spülvolumen gering. Bei geöffneter Schleu senausgangstür befindet sich nur das bisher im Ofen eingesetzte Reaktionsgas in der Schleuse.The workpieces quenched with cooling gas under pressure show only slight warpage which are also uniform. It is not necessary to wash the workpieces. The flushing volume is low due to the elevator principle. With the sluice open only the reaction gas previously used in the furnace is in the Lock.
Besonders vorteilhaft ist, daß ein Entladen und Belanden des Durchlaufofens bei ge schlossener Abschreckkammer möglich ist.It is particularly advantageous that unloading and loading the continuous furnace at ge closed quenching chamber is possible.
Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann die Abschreckkammer auch unterhalb der Schleuse angeordnet werden. Within the scope of the invention, modification options are readily available. So the quenching chamber can also be arranged below the lock.
11
Werkstücke
Workpieces
22nd
Chargenträger
Batch carriers
33rd
Drehherdofen
Rotary hearth furnace
44th
Ofentür
Oven door
55
Schleuse
lock
66
Ausgangstür
Exit door
77
Abschreckkammer
Quenching chamber
88th
Transportvorr.
Transport provision
99
Spindeln
Spindles
1010th
Umwälzventilator
Circulation fan
1111
Motor
engine
1212th
Öfnung
Opening
1313
Pumpstation
Pumping station
1414
Gaszwischenspeicher
Gas intermediate storage
1515
Wärmetauscher
Heat exchanger
1616
Transportboden
Transport floor
1717th
Rollenbahn
Roller conveyor
Claims (10)
daß sich vertikal an die Schleuse (5) eine Abschreckkammer (7) anschließt, die an eine Pumpstation (13) für ein Kühlgas angeschlossen ist,
daß sich zwischen Schleuse (5) und Abschreckkammer (7) eine gasdicht verschließbare Öffnung (12) befindet und daß die Schleuse mit einer Transportvorrichtung (8) versehen ist, die die Werkstücke (1) zwischen Schleuse (5) und Abschreckkammer (7) transportiert.1. Continuous furnace with a device for quenching workpieces, the device connecting to a lock for removing the workpieces, characterized in that
that a quench chamber ( 7 ) connects vertically to the lock ( 5 ) and is connected to a pump station ( 13 ) for a cooling gas,
that between the lock ( 5 ) and the quenching chamber ( 7 ) there is a gas-tight sealable opening ( 12 ) and that the lock is provided with a transport device ( 8 ) which transports the workpieces ( 1 ) between the lock ( 5 ) and the quenching chamber ( 7 ) .
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