DE60012529T2 - Heat treatment plant for loads of metallic workpieces - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage für die Wärmebehandlung von Chargen metallischer Teile, die umfasst:
- – einen Transporttunnel, der mit einer dichten Hülle und mit Mitteln zur Beförderung der Chargen, die einen in Längsrichtung des Tunnels beweglichen Schlitten umfassen, versehen ist;
- – eine Gesamtheit von Behandlungselementen, die jeweils wenigstens eine der Chargen empfangen können und wenigstens einen Ofen und wenigstens eine Abschreck- oder Kühlungszelle umfassen, wobei jedes Behandlungselement eine Öffnung besitzt, die mit dem Transporttunnel dicht verbindbar ist, um einen Durchlass für die Chargen zu bilden;
- – wenigstens eine Eingangs- und/oder Ausgangsschleuse, die eine Öffnung besitzt, die mit dem Transporttunnel dicht verbindbar ist, damit sich die Chargen hindurchbewegen können;
- – und Verschlussmittel, die so beschaffen sind, dass sie die Durchlässe wahlweise verschließen.
- A transport tunnel provided with a tight envelope and means for conveying the batches comprising a carriage movable in the longitudinal direction of the tunnel;
- A set of treatment elements, each capable of receiving at least one of the batches and comprising at least one furnace and at least one quenching or cooling cell, each treatment element having an opening which is tightly connectable to the transport tunnel to form a passageway for the batches ;
- - At least one input and / or output lock, which has an opening which is tightly connectable to the transport tunnel, so that the batches can move through;
- And closure means adapted to selectively close the passages.
Anlagen für die Wärmebehandlung metallischer Teile, die in Chargen angeordnet sind, gibt es seit vielen Jahren, wobei die Anforderung an den Markt zunimmt. Es gibt typischerweise drei Typen von Konstruktionen, die wenigstens einen Behandlungsofen und einen Kühlungsbehälter oder eine Kühlungszelle umfassen, wobei jeder Typ Vorteile und Nachteile besitzt.Attachments for the heat treatment Metallic parts arranged in batches have been around many years, with the demand on the market increasing. There is typically three types of constructions that include at least one Treatment furnace and a cooling tank or a cooling cell Each type has advantages and disadvantages.
Der erste Typ umfasst die sogenannten Kammerofen-Anlagen (batch), die einen Behandlungsofen und einen Abschreckbehälter, im Allgemeinen mit Öl, umfassen. In diesen Anlagen wird die Charge der in dem Ofen behandelten Teile über dem Abschreckbehälter durch eine Zelle transportiert und dann mittels einer in dem Abschreckbehälter angeordneten Hubeinrichtung in das Abschreckfluid eingetaucht. Die Hauptnachteile dieses Anlagentyps sind die folgenden: einerseits ist das Ofen/Abschreckbehälter-Paar fest, wobei es nicht möglich ist, mehrere Öfen vorzusehen, die denselben Abschreckbehälter bedienen, oder einen Ofen vorzusehen, der mehrere Abschreck- oder Kühlungsbehälter bedient; andererseits ist für Chargen mit großen Abmessungen in der Größenordnung von 1 m3 die Temperaturhomogenität schlecht (Differenzen von ± 10°C), da die Heizung wegen Mechanisierungsmitteln, die insbesondere seitliche Türen aufweisen, lediglich auf zwei Seiten der parallelepipedförmigen Charge verteilt sind.The first type comprises the so-called batch oven plants which comprise a treatment furnace and a quenching tank, generally with oil. In these plants, the batch of parts treated in the furnace is transported above the quench tank through a cell and then immersed in the quench fluid by means of a lifting device located in the quench tank. The main drawbacks of this type of installation are as follows: on the one hand, the pair of oven / quench tanks is fixed, whereby it is not possible to provide several furnaces serving the same quenching tank or to provide a furnace serving several quenching or cooling tanks; On the other hand, for large-sized batches of the order of 1 m 3, the temperature homogeneity is poor (differences of ± 10 ° C), since the heating is distributed only on two sides of the parallelepiped-shaped charge because of mechanization means, which in particular have side doors.
Der
zweite Typ umfasst Haubenofen-Anlagen zur Mehrfachbehandlung, die
den direkten Transport der Charge vom Behandlungsofen in den Abschreckbehälter ermöglichen,
ohne dass eine Zwischenzelle notwendig ist. Die Mechanisierung erfolgt typischerweise
durch Verlagern des oder der Öfen über dem
oder den erforderlichen Abschreckbehältern oder umgekehrt, wie insbesondere
aus den Patentanmeldungen
Der
dritte Typ umfasst verschiedene Anlagen, die Gruppen von Öfen und
Behältern
sowie mechanische Mittel zum Verlagern der Charge(n) zwischen diesen
Elementen, beispielsweise mittels eines mit einer geschlossenen
Umfassung versehenen Schlittens gemäß der Patentanmeldung
Insbesondere
ist in dem Patent
Der Aufbau dieser bekannten Anlage weist mehrere Nachteile auf: sehr großer vertikaler Platzbedarf wegen ihrer drei Ebenen, zu denen noch die obere Aussparung hinzukommt, die für den Eintritt und den Austritt der Teile notwendig ist; tief liegende Anordnung der Hebeeinrichtungen; schwere Struktur für die Unterstützung der Öfen in der Höhe; schwerer Mechanismus zum Sperren und Unterstützen des das Teil tragenden Stopfens in jedem Behandlungselement. Daraus ergeben sich hohe Konstruktionskosten.The structure of this known system has several disadvantages: very large vertical space requirement because of its three levels, to which still the upper recess is added, which is necessary for the entry and exit of the parts; low-lying arrangement of the lifting devices; heavy structure for the support of the stoves in height; heavy mechanism for locking and supporting the part-carrying plug in each treatment element. This results in high construction costs.
Andererseits sind die funktionalen Nachteile dieser Anlage beträchtlich. Das Prinzip des Öffnens der Behandlungselemente nach unten begrenzt die Wahl der Typen von Elementen und daher die Behandlungsmöglichkeiten in einer solchen Anlage stark. Insbesondere ist es unmöglich, eine Abschreckung in einem flüssigen Milieu auszuführen. Da die Typen von Öfen, die in dieser Anordnung verwendet werden, weder eine dichte metallische Membran wie etwa eine Haube noch Mittel zur Durchmischung der Atmosphäre haben, kann hier eine gute Homogenität der Temperatur nicht erzielt werden.on the other hand the functional disadvantages of this system are considerable. The principle of opening the Treatment elements down limits the choice of types of elements and therefore the treatment options strong in such a facility. In particular, it is impossible to one Deterrence in a liquid To carry out milieu. Because the types of ovens, which are used in this arrangement, neither a dense metallic Membrane such as a hood still have means of mixing the atmosphere, Here can be a good homogeneity of the Temperature can not be achieved.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Anlage zur Wärmebehandlung zu schaffen, mit der die folgenden Parameter oder Beschränkungen in hohem Maß optimiert werden können.One The aim of the invention is to provide a plant for heat treatment, with which the following parameters or restrictions are optimized to a high degree can be.
Die Anlage muss die Zuordnung eines oder mehrerer Öfen zu einem oder mehreren Abschreck- oder Kühlungsbehältern und die beliebige Ausführung des Transports von Chargen zwischen diesen Elementen ermöglichen. Die Anlage muss auf derselben Basis ermöglichen, verschiedene Typen von bis heute bekannten Öfen (mit Temperaturen, die bis 1300°C reichen) und verschiedene Typen von Abschreck- oder Kühlungsmitteln (Wasser, Öl, Salzschmelzen, Suspensionsbäder, Gas und dergleichen) zu integrieren.The Plant must be the assignment of one or more ovens to one or more Quenching or cooling tanks and any execution allow the transport of batches between these elements. The plant must allow on the same basis, different types from until today known ovens (with temperatures up to 1300 ° C range) and various types of quench or coolants (Water, oil, Molten salts, suspension baths, Gas and the like).
Die Anlage muss Öfen enthalten können, die in allen Konfigurationen die Beachtung von Temperaturtoleranzen von im schlimmsten Fall ± 5°C ermöglichen, so dass die derzeitigen Anforderungen hinsichtlich der Behandlungsqualität erfüllt werden.The Plant needs ovens can contain in all configurations the observance of temperature tolerances in the worst case ± 5 ° C, so that the current quality of treatment requirements are met.
Die Anlage muss Abschreck- oder Kühlungsbehälter ohne integrierte Hubeinrichtungen enthalten, um die Fertigungskosten zu verringern und um eine größere Konstruktionsfreiheit zu schaffen.The Plant must have quenching or cooling tank without integrated lifting devices included to reduce the manufacturing cost reduce and allow for greater design freedom to accomplish.
Die Anlage muss ermöglichen, Chargen von mehreren Tonnen ohne Schwierigkeiten und ohne zusätzliche Kosten außer der üblichen Dimensionierung der Organe ermöglichen.The Facility must allow Batches of several tons without difficulty and without additional Costs except the usual Allow sizing of organs.
Die Anlage muss in integrierten Werken installiert werden können, d. h., dass alle Abgänge der Anlage eingefangen und kanalisiert werden können, so dass die Bedienungspersonen durch die Entstehung von Dämpfen oder Flammen nicht behindert werden.The System must be able to be installed in integrated plants, d. h., that all disposals the plant can be captured and channeled so that the operators through the formation of vapors or flames are not hindered.
Die Anlage muss ermöglichen, schwere Chargen (von einer bis zu mehreren Tonnen) und großvolumige Chargen (bis zu mehreren m3) zu behandeln.The plant must be able to treat heavy batches (from one to several tons) and large batches (up to several m 3 ).
Die Anlage muss wirtschaftlich sein, einen einfachen Aufbau besitzen und mit Hilfe eines programmierbaren Automaten einfach automatisierbar sein.The Plant must be economical, have a simple structure and be easy to automate using a programmable machine.
Hierzu ist eine Anlage gemäß der Erfindung von dem im Anspruch 1 definierten Typ.For this is a plant according to the invention of the type defined in claim 1.
Dies ermöglicht die Verwirklichung einer Anlage, in der sich alle Behandlungselemente, die am schwersten sind, auf einer unteren Ebene der Anlage befinden und daher leicht auf dem Boden abgestützt werden können. Da sich die Eingangs- und Ausgangsschleuse ebenfalls auf dieser Ebene befindet, ist der Zugang der Teile einfach, wobei die Schleuse sogar als ein bewegliches Element entworfen sein kann, das eine offene Charge zu einer anderen Arbeitsstation transportieren kann. Die Tragstruktur des Transporttunnels kann verhältnismäßig leicht sein, um im Wesentlichen den Schlitten und eine an ihm aufgehängte Charge zu unterstützen. Andererseits kann der Verschluss der Durchgänge zwischen dem Transporttunnel und den anderen Elementen mittels verhältnismäßig leichter Türen erfolgen, die sich in dem Tunnel selbst öffnen können, was einen erheblichen Vorteil darstellt, wie später deutlich wird. Außerdem schafft die Verwendung von Behandlungselementen mit oberer Öffnung kraft der freien Wahl der leistungsfähigsten Behandlungselemente große funktionale Vorteile, insbesondere was die Vielseitigkeit der Anlage und die Qualität der möglichen Behandlungen betrifft.This allows the realization of a plant in which all treatment elements, the hardest ones are located on a lower level of the facility and therefore easily supported on the ground. There the entrance and exit locks also at this level The access of the parts is easy, with the lock even can be designed as a movable element that is an open one Can transport the batch to another workstation. The Carrying structure of the transport tunnel can be relatively easy to substantially to support the sled and a batch hung on it. On the other hand can the closure of the passages between the transport tunnel and the other elements by means of relatively lighter Doors are done, which open in the tunnel itself can, which represents a considerable advantage, as will become clear later. In addition, creates the use of treatment elements with upper opening force the free choice of the most efficient Treatment elements great functional Advantages, in particular what the versatility of the plant and the quality the possible Treatments are concerned.
Vorzugsweise umfasst die Anlage die folgenden Elemente:
- – Einen oder mehrere Topföfen, die gekennzeichnet sind durch eine radiale Anordnung der Heizelemente (elektrisch oder mit Gas) und die in ihrem oberen Teil eine Öffnung aufweisen, um die Einführung der Charge zu ermöglichen. Die Öffnung kann mittels eines Stopfens verschlossen sein, der wie eine Schublade betätigt wird oder um eine Achse schwenkt. Die Öfen ermöglichen die Ausführung aller Wärmebehandlungsverfahren (Austenitisierung in Schutzatmosphäre bis 1300°C, Anlassen, Glühen, Nitrierhärtung und Abkömmlinge, Zementierung und Abkömmlinge usw.). Die Öfen sind in einem unteren Teil der Anlage angeordnet. Die Stopfen werden mittels mechanischer Aktuatoren (Motoren, Stellzylinder) geöffnet oder geschlossen. Es können mehrere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden: Beispielsweise können die Stopfen um eine in dem Transporttunnel angeordnete Achse oder um den Ofen selbst schwenkbar sein oder die Stopfen können auf einem Schlitten angeordnet sein und sich seitlich verlagern.
- – Eine oder mehrere Abschreck- oder Kühlungszellen, die oben offen sind, um die Einführung der Charge zu ermöglichen. Die Öffnung kann mittels einer Tür verschlossen sein, die wie eine Schublade betätigt wird oder um eine Achse schwenkt. Die Abschreckzelle(n) weist (weisen) den Vorteil auf, dass sie keine integrierte Hubeinrichtung erfordert (erfordern), um die Charge einzutauchen. Es können alle Abschreck- oder Kühlungsfluide (Wasser, Polymere, Öl, Salzschmelzen, fluidisierte Sandbetten, Gas (unter Atmosphärendruck oder Unterdruck) usw.) verwendet werden. Die Abschreckzellen sind in dem unteren Teil der Anlage angeordnet. Typischerweise befindet sich die Öffnung der Abschreckzellen in einer Ebene, die zu der durch die Öffnung der Öfen definierten Ebene parallel ist.
- – Einen Transporttunnel, der im oberen Teil angeordnet ist und sich wenigstens über alle Öfen und alle Abschreck- oder Kühlungszellen erstreckt, die aus metallurgischen Gründen (Abschreckung, gesteuerte Kühlung usw.) miteinander in Verbindung stehen müssen. Die Öfen und die Kühlungszellen sind mit diesem Transporttunnel mittels Befestigungsflanschen und/oder flexiblen Membranen, die eventuell entsprechende Wärmeausdehnungen auffangen, dicht gekoppelt. Dieser dichte Transporttunnel ist mit einem Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt oder ist unter Vakuum gesetzt, um die Chargen von dem Ofen oder den Öfen ohne Oxidation oder Verschlechterung der Oberfläche der behandelten Teile zu der oder den Abschreckzellen zu transportieren. Der Transporttunnel ermöglicht außerdem die Konzentration aller Abgänge, die von den Abschreckoperationen stammen, um sie an einen Ort zu leiten, wo sie behandelt werden, um Verschmutzungen zu vermeiden.
- – Einen Beförderungsschlitten, der die Chargen längs zweier oder dreier Achsen verlagern kann und der im Innenraum des Transporttunnels angeordnet ist und die Einführung der Chargen in die Öfen, ihre Entnahme, um sie in die Abschreck- oder Kühlungszellen einzubringen, und die Entnahme der Chargen hiervon ermöglicht.
- – Eine Eingangs- und Ausgangsschleuse, die den Transport zwischen dem Transporttunnel und der äußeren Umgebung der Anlage gewährleistet. Der Beförderungsschlitten stellt außerdem die Verlagerung der Chargen zwischen der Schleuse und den anderen Elementen der Anlage sicher.
- - One or more pot furnaces, which are characterized by a radial arrangement of the heating elements (electric or gas) and having an opening in its upper part to allow the introduction of the batch. The opening may be closed by means of a plug which is operated like a drawer or pivots about an axis. The ovens enable the execution of all heat treatment processes (austenitizing in a protective atmosphere up to 1300 ° C, tempering, annealing, nitriding and derivatives, cementing and descent, etc.). The ovens are arranged in a lower part of the plant. The plugs are opened or closed by means of mechanical actuators (motors, adjusting cylinders). There may be several execution For example, the plugs may be pivotable about an axis disposed in the transport tunnel or about the furnace itself, or the plugs may be mounted on a carriage and shift laterally.
- - One or more quenching or cooling cells open at the top to allow the introduction of the batch. The opening may be closed by a door which operates like a drawer or pivots about an axis. The quench cell (s) has the advantage of not requiring (or requiring) an integrated lift to immerse the charge. Any of quenching or cooling fluids (water, polymers, oil, molten salts, fluidized sand beds, gas (under atmospheric pressure or vacuum), etc.) may be used. The quench cells are located in the lower part of the plant. Typically, the opening of the quench cells is in a plane parallel to the plane defined by the opening of the ovens.
- - A transport tunnel, which is located in the upper part and extends at least over all furnaces and all quenching or cooling cells, which must be due to metallurgical reasons (quenching, controlled cooling, etc.) with each other. The ovens and the cooling cells are tightly coupled with this transport tunnel by means of mounting flanges and / or flexible membranes, which may absorb corresponding thermal expansions. This dense transport tunnel is filled with a protective gas, for example nitrogen, or is placed under vacuum to transport the batches from the furnace or furnaces to the quenching cell (s) without oxidation or deterioration of the surface of the treated parts. The transport tunnel also allows the concentration of all outlets from the quench operations to be routed to a location where they are treated to avoid contamination.
- A carriage which can displace the batches along two or three axes and which is located in the interior of the transport tunnel and the introduction of the batches into the furnaces, their removal for introduction into the quenching or cooling cells and the removal of the batches therefrom allows.
- - An entrance and exit lock which ensures transport between the transport tunnel and the external environment of the installation. The carriage also ensures the transfer of batches between the lock and the other elements of the system.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich in der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und verschiedener Varianten, die beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben werden, worin:Further Features and advantages of the invention will become apparent in the following Description of a preferred embodiment and various variants, given by way of example and with reference to the accompanying drawings in which:
Die
in den
In
dem hier beschriebenen Beispiel kann eine Charge
Der
Behandlungsofen
Um
den Stopfen
Es
wird festgestellt, dass bei einer solchen Anordnung alle technischen
Durchlässe,
insbesondere für
die Versorgung mit Fluiden
Obwohl
das hier beschriebene Beispiel auf einen Topfofen
Der
Transporttunnel
Die
Greifvorrichtung
In
bestimmten Fällen
kann der Beförderungsschlitten
mit Wärmeabschirmungen
Die
Abschreckzelle
Die
obere Öffnung
der Abschreckzelle
Alle
Ausdünstungen,
die von der Abschreckzelle
Die
in
In
Es
ist auch vorstellbar, dass die obere Öffnung der beweglichen Schleuse
Der
Fachmann versteht, dass alle Mechanismen und Bewegungen, die oben
beschrieben worden sind, in zentralisierter Weise mittels eines
programmierbaren Automaten einfach automatisiert und gesteuert werden
können.
Die Umgruppierung der meisten Türen
und Stopfen im Transporttunnel
Die
Die
Selbstverständlich kann ein analoges System mit einem Rahmen mit quadratischer Form und einer Säule, die mit vier horizontalen Armen ausgerüstet ist, entworfen werden.Of course you can an analog system with a frame with a square shape and a Pillar, which is equipped with four horizontal arms.
Indessen
ist anzumerken, dass eine Anlage gemäß der Erfindung nach der Maßgabe, nach
der die in dem Transporttunnel
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Family Applications (1)
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