EP4114992A1 - Thermally treating a component - Google Patents

Thermally treating a component

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Publication number
EP4114992A1
EP4114992A1 EP21708181.9A EP21708181A EP4114992A1 EP 4114992 A1 EP4114992 A1 EP 4114992A1 EP 21708181 A EP21708181 A EP 21708181A EP 4114992 A1 EP4114992 A1 EP 4114992A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
temperature
zone
continuous furnace
control station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21708181.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Winkel
Andreas Reinartz
Frank WILDEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schwartz GmbH
Original Assignee
Schwartz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schwartz GmbH filed Critical Schwartz GmbH
Publication of EP4114992A1 publication Critical patent/EP4114992A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0056—Furnaces through which the charge is moved in a horizontal straight path
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/28—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity for treating continuous lengths of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the thermal treatment of a component, in particular a steel component for a motor vehicle.
  • steel components such as B-pillars are thermally treated differently in areas.
  • there is a different ductility in certain areas which is advantageous for the crash behavior of such components.
  • occupants can be protected by a hard area of the B-pillar at seat height, while soft areas in the upper and lower areas of the B-pillar absorb energy through deformation.
  • the object of the present invention is to present, on the basis of the prior art described, a method for the thermal treatment of components with which areas of the component can be thermally treated with particularly sharp separation from one another.
  • a corresponding device will be presented.
  • the method comprises: a) heating the component in a first continuous furnace, which is divided in the transport direction of the component into a first zone and a second zone adjoining this and later traversed by the component, the first zone extending over in the transport direction of the component at least 70% of the first continuous furnace extends, wherein an average temperature in the first zone is below half the AC3 temperature of the component, and wherein an average temperature in the second zone is above the AC3 temperature of the component, b) transferring the component from the first continuous furnace in a temperature control station, c) thermal treatment of the component in the temperature control station, a first area of the component being exposed to a temperature that is on average above the AC3 temperature of the component, and a second area of the component is cooled.
  • a component can be thermally treated with the method described.
  • the component is preferably a steel component.
  • the steel is preferably 22MnB5.
  • a component for a motor vehicle, in particular a B-pillar can be thermally treated with the method described.
  • the component is preferably press-hardened in a press and, to that extent, hot-formed.
  • the method preferably includes as a further step that the component is transferred to a press after the thermal treatment and is press-hardened there.
  • the method described is a method for thermal treatment and press hardening of a construction part.
  • the component preferably has a material thickness of at least 1 mm, in particular special in the range of 1 to 4 mm.
  • the material thickness of the component is preferably constant over the entire component.
  • the component can also have a different material thickness in certain areas.
  • the component can be a "Tailor Rolled Blank (TRB)", in which locally different material thicknesses are obtained by locally different rolling.
  • the component can also be a "Tailor Welded Blank (TWB)", in which locally un different material thicknesses are obtained by welding several sheets together.
  • TRB Trim Rolled Blank
  • TWB Teilor Welded Blank
  • the method can be applied equally to components with and without a coating.
  • an Al / Si coating can be considered as the coating.
  • step a) the component is heated in the first continuous furnace.
  • a furnace is to be understood as a device which is brought to an adjustable temperature inside and into which a component can be introduced. Over time, the component adopts the temperature inside the furnace. The heat is therefore from the gas in the furnace, which is in particular air can be transferred to the component.
  • a continuous furnace is a furnace through which the component can be moved, with the component being heated as it passes through the furnace.
  • the first continuous oven is preferably a roller oven.
  • the component is preferably heated by burners, in particular gas burners. This allows the component to have a particularly evenly distributed temperature. In particular, not only one layer on the surface of the component is heated. The entire component is heated in the first continuous furnace. The component is completely taken up by the first continuous furnace. In addition, heating by a particularly large temperature difference can be achieved with a continuous furnace. With a continuous furnace, a component can in particular be heated from room temperature to a temperature in the range of the component's AC3 temperature. Such extensive heating is not possible with many other heating methods, or at least not without a disproportionately large effort.
  • Heating in a continuous furnace is in particular in contrast to heating by so-called “direct energization". This would make it difficult to heat the component uniformly and by a sufficiently high amount
  • direct energization requires contact with the component.
  • the heating is preferably carried out without contact The heating is contactless if the heat input into the component takes place via gas and / or via thermal radiation.
  • the first continuous furnace and also the rest of the device used for the method are described with the aid of a "transport direction of the component". This is the direction in which the component is moved through the device and its elements.
  • the transport direction of the component is therefore in particular the direction with which the component is moved through the first continuous furnace.
  • the first continuous furnace has a first zone and a second zone.
  • the fact that the first continuous furnace is "divided" into these two zones in the transport direction of the component means that the first continuous furnace only has these two zones when viewed along the transport direction of the component.
  • the zones preferably each extend across the transport direction of the component the entire first continuous furnace.
  • the component first passes through the first zone and then the second zone.
  • the second zone When viewed in the direction of transport, the second zone is subordinate to the first zone.
  • the first zone and the second zone directly adjoin one another.
  • the first zone adjoins an inlet of the first continuous furnace
  • the second zone adjoins an outlet of the first continuous furnace.
  • the component can be introduced into the first continuous furnace via the inlet.
  • the component can leave the first continuous furnace via the outlet.
  • the average temperature in the first zone is below the component's AC3 temperature; the average temperature in the second zone is above the AC3 temperature of the component.
  • the component is first heated comparatively slowly to a temperature below the AC3 temperature and then briefly exposed to a temperature above the AC3 temperature.
  • the component in the second zone is preferably heated to a temperature above the AC3 temperature. If the residence time of the construction part in the second zone is long enough, this can be the temperature set in the second zone.
  • the temperatures in the first zone and in the second zone are each constant. This means that the component is heated evenly within the zones. It should be noted, however, that short-term and / or locally limited temperature changes within the first continuous furnace have almost no relevance for heating the component. This is because the temperature of the component adapts comparatively slowly to the temperature in the first continuous furnace.
  • the zones are defined by the respective average temperature.
  • the average temperature in the first zone is below the AC3 temperature, the average temperature in the second zone above the AC3 temperature.
  • the first zone is therefore not interrupted, for example, by the fact that the temperature is in a small range above the AC3 temperature of the component.
  • the average temperature is the average temperature to which the component is exposed in the respective zone.
  • a component level of the first continuous furnace i.e. the level in which the component is transported through the first continuous furnace.
  • locally increased temperatures in the area of the burners should be disregarded if they are spaced from the component.
  • the first zone extends in the direction of transport of the component over at least 70% of the first continuous furnace, preferably even over at least 80%. It has been found that it is sufficient if the component is initially warmed up comparatively slowly and then only briefly exposed to a temperature above the AC3 temperature. Accordingly, it is preferred that the first zone is made significantly longer than the second zone. Such heating results in a particularly small transition area between the areas of different ductility. The areas of different ductility are therefore particularly sharply delimited from one another. This is surprising insofar as a connection between the expansion of the transition area and the type and manner of heating prior to setting a temperature above AC3 was not previously known.
  • the zones are only delimited by the set temperature.
  • a first zone and a second zone can be defined in the first continuous furnace in various ways. It is sufficient if there is a possible assignment of a first zone and a possible assignment of a second zone, with all of the conditions set up for the two zones being met. Alternative allocation options are then irrelevant.
  • the zones are preferably not assigned arbitrarily. If the temperature profile shows clearly recognizable jumps along the direction of transport of the component, the boundary between the zones is preferably clear with such a recognizable jump together.
  • the temperature at the boundary between the first zone and the second zone is the AC3 temperature of the component. This is particularly the case when the boundary between the two zones is at a temperature jump from a value below the AC3 temperature of the component to a value above the AC3 temperature of the component.
  • the temperature over at least 80% of an expansion of the first zone in the direction of transport of the component is below the AC3 temperature of the component.
  • the temperature over at least 80% of an expansion of the second zone in the transport direction of the component is above the AC3 temperature of the component.
  • the temperature in the entire first zone is particularly preferably below the AC3 temperature.
  • the temperature in the entire second zone is particularly preferably above the AC3 temperature.
  • the first continuous furnace preferably has a plurality of heating elements, the temperature of which can preferably be set individually.
  • the first zone and the second zone preferably correspond to a respective group of the heating elements.
  • the assignment of the heating elements to a zone can be done by a control device and in this respect does not have to be recognizable from the heating elements themselves.
  • the only decisive factor is the temperature distribution.
  • the temperature setting of a heating element at the boundary between the first zone and the second zone the assignment of this heating element can be changed from the first zone to the second zone, and vice versa.
  • the expansion of the zones can be changed by changing the assignment of heating elements at the border between the zones.
  • the temperature distribution of the zone can be adjusted through the respective temperature setting of the heating elements. All heating elements in a zone are preferably set to the same temperature.
  • step b) of the method the component is transferred from the first continuous furnace to the temperature control station. There, the component is thermally treated differently in areas in step c) by applying a first area of the component to a temperature temperature, which is on average above the AC3 temperature of the component, and a second area of the component is cooled.
  • the first continuous furnace and the temperature control station are different components that are spatially separated from one another.
  • the transfer between the first continuous furnace and the temperature control station facilitates the cooling of the component between the heating in the first continuous furnace and the thermal treatment in the temperature control station.
  • the component is cooled down as quickly as possible in certain areas in the temperature control station. Rapid cooling can be carried out more efficiently outside the hot first continuous furnace. In this way, the cooling process can already begin during the transfer.
  • the spatial separation of the first pass-through furnace from the temperature control station accelerates the process. This is in contrast to a solution in which all process steps are carried out in the same device without having to transfer the component. Such solutions typically aim to keep the cost of component transfers low or to avoid them altogether.
  • the spatial separation between the first continuous furnace and the temperature control station also facilitates the construction because the requirements for the first continuous furnace and the temperature control station are different. Integrating both in one facility would therefore be correspondingly complicated.
  • the first area is exposed to a temperature above the AC3 temperature of the component.
  • the first area in the temperature control station is preferably heated as a result.
  • the first area in the temperature control station can also be kept at its temperature or the cooling of the first area can be slowed down.
  • the first area of the component is preferably exposed to a temperature above the AC3 temperature of the component to the extent that the component with the first area is held against a chamber that is open on the component side, the chamber being kept at this temperature via a heating device.
  • the heating device is preferably an electrical heating device.
  • the heating device can, for example, have a heating element such as a heating loop.
  • the heating device comprise a radiant tube which is heated with a burner, in particular with a gas burner.
  • the second area is cooled in the temperature control station. This is preferably done in that the second area is held outside the previously described chamber. There, the second area is preferably acted upon with a cooling fluid, in particular with compressed air.
  • the compressed air preferably has a pressure in the range from 2 to 4.5 bar. As a result of this comparatively high pressure, a large amount of the compressed air can be directed to the second area of the component within a very short time, so that a sufficiently high cooling speed can be achieved.
  • the temperature of the component is above or below the AC3 temperature of the component has a decisive influence on the structure composition obtained.
  • the two areas can have different structural compositions and, in this respect, different ductilities.
  • the first area will be harder than the second area.
  • the crash properties can be set in a targeted manner.
  • the first area and the second area are not necessarily related areas.
  • a middle part of a B-pillar represents the first area, while an upper and a lower part of the B-pillar together represent the second area.
  • the component preferably, but not necessarily, only has the first area and the second area, that is to say no further areas.
  • the method further comprises: d) transferring the component from the temperature control station into a second continuous furnace, e) thermal treatment of the component in the second continuous furnace.
  • the temperature control station and the second continuous furnace are different components that are spatially separated from each other.
  • the transfer between the tempering station and the second continuous furnace facilitates the cooling of the component between the thermal treatment in the tempering station and in the second Conveyor furnace.
  • the second area of the construction can also be cooled down during the transfer. This reduces the required size of the temperature control station and speeds up the process. This is in contrast to a solution in which all process steps are carried out, if possible, in the same device without having to transfer the component.
  • Such solutions typically aim to keep the expense of component transfers low or to avoid them altogether.
  • the spatial separation between the temperature control station and the second continuous furnace also facilitates the construction because the requirements for the temperature control station and the second continuous furnace are different. Integrating both in one facility would therefore be correspondingly complicated.
  • the second continuous oven is preferably a roller oven.
  • the entire component is thermally treated in the second continuous furnace.
  • the component is completely picked up by the second continuous furnace.
  • the thermal treatment in a continuous furnace is in particular in contrast to a heating by the so-called "direct energization".
  • the thermal treatment in the second continuous furnace gives the component a different structural composition than would otherwise be the case.
  • the present embodiment is directed to applications in which corresponding de structural compositions are desired. It has been found that, in particular in these applications, the advantage described is achieved that particularly sharply delimited areas of different ductility can be obtained through the zones with different temperatures in the first continuous furnace. This advantage is achieved in a special way with the combination of steps a) to e).
  • the average temperature in the first zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K below the AC3 temperature of the component and / or the average temperature in the second zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K above the component's AC3 temperature.
  • the preferred combination is that the average temperature in the first zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K below the AC3 temperature of the component and that the average temperature in the second zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K above the AC3 temperature of the component is.
  • the temperature in the first zone is on average 814 to 836 ° C and in the second zone on average 856 to 876 ° C.
  • the temperature in the first zone is particularly preferably constant in the range from 816 to 836.degree. C. and in the second zone constant at 856 to 876.degree.
  • the residence time of the component in the second zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 s.
  • the dwell time in the first continuous furnace is preferably in the range from 250 to 400 s. Accordingly, a dwell time in the range from 10 to 30 s in the second zone is comparatively short. However, tests have shown that such a short dwell time in the second zone is sufficient for the advantages described. A longer residence time could have a detrimental effect on the structure composition.
  • the cooling of the second area begins in step c) with a delay of 0.5 to 15 s after the end of step b).
  • the cooling does not begin immediately after the component has entered the temperature control station.
  • the cooling can also be used for cooling through free radiation to the environment, whereby, for example, cooling fluid can be saved.
  • the cooling that starts after the delay is active cooling. This allows the strength properties of the component to be set particularly precisely. Tests have shown that a delay that is too long is also disadvantageous and can in particular lead to an enlargement of the transition area between areas of different ductility.
  • the combination of the described zone-wise heating in the first continuous furnace with the comparatively low delay showed in tests a particularly sharp separation between the different ductility areas.
  • the first area of the component is exposed in step c) to a temperature which is on average 170 to 250 K above the AC3 temperature of the component.
  • the temperature control in the temperature control station also has an influence on the expansion of the transition area between the areas of different ductility.
  • a comparatively high temperature for the thermal treatment of the first area in the temperature control station resulted in a smaller transition area in tests.
  • the component is preferably exposed to a temperature which is constantly in the range from 170 to 250 K above the AC3 temperature of the component.
  • a temperature which is constantly in the range from 170 to 250 K above the AC3 temperature of the component.
  • the first area in step c) is exposed to an average temperature in the range from 900 to 1100 ° C., in particular a constant temperature in this area.
  • the construction part remains in step c) for a dwell time in the range of 10 and 30 s in the temperature control station.
  • a device for thermal loading of a component comprises: - A first continuous furnace, which is divided into a first zone in the direction of transport of the component and a second zone adjoining and following this, the first zone extending in the direction of transport of the component over at least 70% of the first continuous furnace,
  • control device which is set up to set an average temperature below the AC3 temperature of the component in the first zone of the first continuous furnace and to set an average temperature above the AC3 temperature of the component in the second zone of the first continuous furnace.
  • the device is preferably intended and set up for operation in accordance with the method.
  • the method is preferably carried out with the device.
  • the device preferably has a second continuous furnace, which is arranged downstream of the temperature control station in the transport direction of the component.
  • the fact that the second zone of the first continuous furnace is arranged downstream of the first zone in the direction of transport of the component means that the component passes through the second zone later than the first zone.
  • Fig. 1 a device according to the invention for the thermal treatment of a
  • FIG. 2 a temperature profile which is obtained with the device from FIG. 1 at
  • FIG. 1 shows a device 1 for the thermal treatment of a component 2.
  • the device 1 comprises a first continuous furnace 3, which has a first zone 6 and a second zone 7 downstream of the first zone 6 in the transport direction of the component 2.
  • the second zone 7 is passed through later by the component 2 and is therefore to the right of the first zone 6 in FIG No further zones in the direction of this.
  • the first zone 6 extends in the transport direction r of the component 2 over 70% of the first continuous furnace 3.
  • the first zone 6 and the second zone 7 extend transversely to the transport direction r - that is, up and down in FIG. 1 and perpendicular to the plane of the drawing - over the entire first continuous furnace 3.
  • the device 1 also has a temperature control station 4 arranged downstream of the first continuous furnace 3 in the transport direction r of the component 2. Furthermore, the device 1 has a second continuous furnace 5, which is arranged downstream of the temperature control station 4 in the transport direction r of the construction part 2.
  • the temperatures in the first zone 6 of the first continuous furnace 3, in the second zone 7 of the first continuous furnace 3, in the temperature control station 4 and in the second continuous furnace 5 can be set via a control device 8. This is indicated by dotted lines.
  • the control device 8 is set up in particular to set an average temperature below the AC3 temperature T A c3 of the component 2 in the first zone 6 of the first continuous furnace 3, and an average temperature above the AC3 temperature in the second zone 7 of the first continuous furnace 3.
  • FIG. 2 shows a temperature profile which occurs in the component 2 when it is moved through the device 1 from FIG. 1.
  • the representation of Fig. 2 is schematic. A plot of temperature T over time t in any units is shown.
  • the component 2 is first heated in the first continuous furnace 3.
  • the dwell time of the component 2 in the first continuous furnace 3 is denoted by t Di and divided into the dwell time denoted by t Zi in the first zone 6 and the dwell time denoted by t Z 2 in the second zone 7.
  • the temperature is set to a constant value T Z ⁇ , which is below the AC3 temperature T AC 3 of the component 2.
  • the second zone 7 the temperature is set to a constant value T Z 2, the is above the AC3 temperature T A c3 of component 2.
  • T Z ⁇ which is below the AC3 temperature T AC 3 of the component 2.
  • T Z 2 the temperature is set to a constant value T Z 2
  • the temperature of the component 2 initially rises to the value T Zi , at which saturation occurs by the end of t Zi.
  • the component 2 is then transferred to the temperature control station 4.
  • the associated transfer time is denoted by t Ti .
  • t Ti The transfer time
  • the component 2 cools down.
  • T A of a first area of the component and the temperature T B of a second area of the component. This is possible, for example, through different isolation in certain areas during the transfer.
  • the component 2 remains in the temperature control station 4 for a dwell time t T s.
  • the component 2 is thermally treated in the temperature control station 4 by exposing a first area of the component 2 to a temperature that is constant at a value T TS above the AC3 temperature T A c3 of the component 2 is, and a second loading area of the component 2 is cooled.
  • the cooling of the second area of the component 2 begins with a delay t v .
  • the delay t v begins when the component 2 enters the temperature control station 4, that is to say at the end of t Ti and the beginning of t T s. Even despite the cooling, an increase in the temperature T B of the second area can be seen. This is due to the release of latent heat. This effect is also referred to as "recalescence".
  • the component 2 After the thermal treatment of the component 2 in the temperature control station 4, the component 2 is transferred to the second continuous furnace 5.
  • the transfer time for this is denoted by t T 2.
  • the component 2 cools down, which can vary depending on the area.
  • the component 2 is further thermally treated by heating it as a whole.
  • the component 2 is exposed to a temperature which is above the AC3 temperature T AC 3 of the component 2.
  • the colder second area of the component 2 is heated to a greater extent than the warmer first area.
  • the dwell time of the component 2 in the second continuous furnace 5 is denoted by T D2.
  • the construction part 2 Due to the different thermal treatment in areas, the construction part 2 has a different ductility in areas. This is, for example, with a B- Column advantageous for a motor vehicle.
  • the different temperatures T Zi , T Z 2 in the zones 6, 7 of the first continuous furnace 3 have the effect that the areas of different ductility are particularly sharply separated from one another.
  • TTS temperature for the second area in the temperature control station T A temperature of the first area of the component T B temperature of the second area of the component t time t Di dwell time in the first continuous furnace tzi dwell time in the first zone of the first continuous furnace t Z 2 dwell time in the second zone of the first continuous furnace t Ti Transfer time from the first continuous furnace to the temperature control station t T s Dwell time in the temperature control station t v Delay in the cooling of the second area of the component t T 2 Transfer time from the temperature control station to the second continuous furnace t D2 Dwell time in the second continuous furnace r Transport direction of the component

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  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for thermally treating a component (2), having the steps of: a) heating the component (2) in a first continuous furnace (3) that is divided into a first zone (6) and a second zone (7), which adjoins the first zone and through which the component (2) passes afterwards, in the transport direction (r) of the component (2), wherein the first zone (6) and the second zone (7) together extend over at least 70% of the first continuous furnace (3) in the transport direction (r) of the component (2), the average temperature in the first zone (6) lies below the AC3 temperature (TAC3) of the component (2), and the average temperature in the second zone (7) lies above the AC3 temperature (TAC3) of the component (2), b) transferring the component (2) from the first continuous furnace (3) into a temperature control station (4), and c) thermally treating the component (2) in the temperature control station (4). A first region of the component (2) is exposed to a temperature which on average lies above the AC3 temperature (TAC3) of the component (2), and a second region of the component (2) is cooled. By virtue of the aforementioned thermal treatment which varies from section to section, the component (2) obtains a ductility which varies from section to section, said ductility being advantageous in B pillars for motor vehicles for example. The different temperatures (Tz1,Tz2) in the zones (6, 7) of the first continuous furnace (3) cause the regions of different ductility to be separated from one another in a particularly defined manner.

Description

Thermisches Behandeln eines Bauteils Thermal treatment of a component
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Bauteils, insbesondere eines Stahlbauteils für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a method and a device for the thermal treatment of a component, in particular a steel component for a motor vehicle.
Insbesondere in der Automobilindustrie ist es bekannt, Stahlbauteile durch ther- mische Behandlung gezielt zu härten. Dazu werden Stahlbauteile wie beispielsweise B-Säulen bereichsweise unterschiedlich thermisch behandelt. Entsprechend entsteht eine bereichsweise unterschiedliche Duktilität, was für das Crashverhalten derartiger Bauteile vorteilhaft ist. So können Insassen durch einen harten Bereich der B-Säule auf Höhe der Sitze geschützt werden, während weiche Bereiche im oberen und unteren Bereich der B-Säule durch Verformung Energie aufnehmen. In the automotive industry in particular, it is known to specifically harden steel components by thermal treatment. For this purpose, steel components such as B-pillars are thermally treated differently in areas. Correspondingly, there is a different ductility in certain areas, which is advantageous for the crash behavior of such components. For example, occupants can be protected by a hard area of the B-pillar at seat height, while soft areas in the upper and lower areas of the B-pillar absorb energy through deformation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Bauteilen vorzustellen, mit dem Bereiche des Bauteils besonders scharf voneinander getrennt thermisch behan delt werden können. Zudem soll eine entsprechende Vorrichtung vorgestellt werden. Diese Aufgaben werden gelöst mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum thermischen Behandeln eines Bauteils vorgestellt. Das Verfahren umfasst: a) Erwärmen des Bauteils in einem ersten Durchlaufofen, welcher in Transportrich tung des Bauteils in eine erste Zone und eine an diese anschließende und von dem Bauteil später durchlaufene zweite Zone unterteilt ist, wobei sich die erste Zone in Transportrichtung des Bauteils über mindestens 70 % des ersten Durch laufofens erstreckt, wobei eine Durchschnittstemperatur in der ersten Zone unter halb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, und wobei eine Durchschnittstempe ratur in der zweiten Zone oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, b) Transferieren des Bauteils von dem ersten Durchlaufofen in eine Temperierstation, c) thermisches Behandeln des Bauteils in der Temperierstation, wobei ein erster Be reich des Bauteils einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils ge kühlt wird. The object of the present invention is to present, on the basis of the prior art described, a method for the thermal treatment of components with which areas of the component can be thermally treated with particularly sharp separation from one another. In addition, a corresponding device will be presented. These objects are achieved with the method and the device according to the independent claims. Further advantageous refinements are given in the dependent claims. The features shown in the claims and in the description can be combined with one another in any desired, technologically meaningful manner. According to the invention, a method for the thermal treatment of a component is presented. The method comprises: a) heating the component in a first continuous furnace, which is divided in the transport direction of the component into a first zone and a second zone adjoining this and later traversed by the component, the first zone extending over in the transport direction of the component at least 70% of the first continuous furnace extends, wherein an average temperature in the first zone is below half the AC3 temperature of the component, and wherein an average temperature in the second zone is above the AC3 temperature of the component, b) transferring the component from the first continuous furnace in a temperature control station, c) thermal treatment of the component in the temperature control station, a first area of the component being exposed to a temperature that is on average above the AC3 temperature of the component, and a second area of the component is cooled.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann ein Bauteil thermisch behandelt werden. Bei dem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Stahlbauteil. Der Stahl ist vorzugs weise 22MnB5. Beispielsweise ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine B- Säule, kann mit dem beschriebenen Verfahren thermisch behandelt werden. Nach der thermischen Behandlung wird das Bauteil vorzugsweise in einer Presse pressgehärtet und insoweit warmumgeformt. Das Verfahren umfasst vorzugsweise als weiteren Schritt, dass das Bauteil nach der thermischen Behandlung in eine Presse transferiert wird und dort pressgehärtet wird. In dem Fall handelt es sich bei dem beschriebenen Verfahren um ein Verfahren zum thermischen Behandeln und Presshärten eines Bau teils. A component can be thermally treated with the method described. The component is preferably a steel component. The steel is preferably 22MnB5. For example, a component for a motor vehicle, in particular a B-pillar, can be thermally treated with the method described. After the thermal treatment, the component is preferably press-hardened in a press and, to that extent, hot-formed. The method preferably includes as a further step that the component is transferred to a press after the thermal treatment and is press-hardened there. In that case, the method described is a method for thermal treatment and press hardening of a construction part.
Das Bauteil hat vorzugsweise eine Materialstärke von mindestens 1 mm, insbe sondere im Bereich von 1 bis 4 mm. Die Materialstärke des Bauteils ist vorzugsweise über das gesamte Bauteil konstant. Alternativ kann das Bauteil auch eine bereichs weise unterschiedliche Materialstärke aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Bauteil um ein „Tailor Rolled Blank (TRB)" handeln, bei dem lokal unterschiedliche Materialstärken durch lokal unterschiedliches Walzen erhalten werden. Auch kann es sich bei dem Bauteil um ein „Tailor Welded Blank (TWB)" handeln, bei dem lokal un terschiedliche Materialstärken erhalten werden, indem mehrere Bleche zusammenge schweißt werden. Auch eine Kombination von TRB und TWB ist möglich. Weiterhin kann das Verfahren gleichermaßen auf Bauteile mit und ohne Beschichtung ange wendet werden. Als Beschichtung kommt insbesondere eine Al/Si-Beschichtung in Betracht. The component preferably has a material thickness of at least 1 mm, in particular special in the range of 1 to 4 mm. The material thickness of the component is preferably constant over the entire component. Alternatively, the component can also have a different material thickness in certain areas. For example, the component can be a "Tailor Rolled Blank (TRB)", in which locally different material thicknesses are obtained by locally different rolling. The component can also be a "Tailor Welded Blank (TWB)", in which locally un different material thicknesses are obtained by welding several sheets together. A combination of TRB and TWB is also possible. Furthermore, the method can be applied equally to components with and without a coating. In particular, an Al / Si coating can be considered as the coating.
In Schritt a) wird das Bauteil in dem ersten Durchlaufofen erwärmt. Unter einem Ofen ist eine Einrichtung zu verstehen, die in ihrem Innern auf eine einstellbare Tempe ratur gebracht wird und in die ein Bauteil eingebracht werden kann. Mit der Zeit nimmt das Bauteil die im Innern des Ofens herrschende Temperatur an. Die Wärme wird also von dem im Ofen befindlichen Gas, bei dem es sich insbesondere um Luft handeln kann, auf das Bauteil übertragen. Ein Durchlaufofen ist ein Ofen, durch den das Bauteil hindurch bewegt werden kann, wobei das Bauteil während des Durchlaufens des Ofens erwärmt wird. In step a) the component is heated in the first continuous furnace. A furnace is to be understood as a device which is brought to an adjustable temperature inside and into which a component can be introduced. Over time, the component adopts the temperature inside the furnace. The heat is therefore from the gas in the furnace, which is in particular air can be transferred to the component. A continuous furnace is a furnace through which the component can be moved, with the component being heated as it passes through the furnace.
Bei dem ersten Durchlaufofen handelt es sich vorzugsweise um einen Rollen herdofen. In dem ersten Durchlaufofen wird das Bauteil vorzugsweise durch Brenner, insbesondere Gasbrenner, erwärmt. Dadurch kann das Bauteil eine besonders gleich mäßig verteilte Temperatur erhalten. Insbesondere wird nicht lediglich eine Schicht an der Oberfläche des Bauteils erwärmt. In dem ersten Durchlaufofen wird das gesamte Bauteil erwärmt. Das Bauteil wird von dem ersten Durchlaufofen vollständig aufge nommen. Zudem kann mit einem Durchlaufofen eine Erwärmung um eine besonders große Temperaturdifferenz erreicht werden. Mit einem Durchlaufofen kann ein Bauteil insbesondere von Raumtemperatur auf eine Temperatur im Bereich der AC3- Temperatur des Bauteils erwärmt werden. Eine derart umfangreiche Erwärmung ist mit vielen anderen Erwärmungsmethoden nicht oder jedenfalls nicht ohne unverhältnis mäßig großen Aufwand möglich. The first continuous oven is preferably a roller oven. In the first continuous furnace, the component is preferably heated by burners, in particular gas burners. This allows the component to have a particularly evenly distributed temperature. In particular, not only one layer on the surface of the component is heated. The entire component is heated in the first continuous furnace. The component is completely taken up by the first continuous furnace. In addition, heating by a particularly large temperature difference can be achieved with a continuous furnace. With a continuous furnace, a component can in particular be heated from room temperature to a temperature in the range of the component's AC3 temperature. Such extensive heating is not possible with many other heating methods, or at least not without a disproportionately large effort.
Die Erwärmung in einem Durchlaufofen steht insbesondere im Gegensatz zu einer Erwärmung durch die sogenannte „direct energization". Damit wäre es nur schwer möglich, das Bauteil gleichmäßig und um einen ausreichend hohen Betrag zu erwär men. Beim direct energization kommt es vielmehr auf die Schnelligkeit der Erwärmung an. Zudem ist beim direct energization ein Kontakt mit dem Bauteil erforderlich. In Schritt a) des beschriebenen Verfahrens erfolgt das Erwärmen vorzugsweise kontakt los. Das schließt nicht aus, dass das Bauteil mit Transportrollen durch den ersten Durchlaufofen bewegt wird und insoweit in Kontakt mit den Transportrollen steht. Das Erwärmen ist kontaktlos, wenn der Wärmeeintrag in das Bauteil überein Gas und/oder über Wärmestrahlung erfolgt. Heating in a continuous furnace is in particular in contrast to heating by so-called "direct energization". This would make it difficult to heat the component uniformly and by a sufficiently high amount In addition, direct energization requires contact with the component. In step a) of the method described, the heating is preferably carried out without contact The heating is contactless if the heat input into the component takes place via gas and / or via thermal radiation.
Der erste Durchlaufofen und auch die übrige für das Verfahren verwendete Vor richtung werden mithilfe einer „Transportrichtung des Bauteils" beschrieben. Das ist die Richtung, mit der das Bauteil durch die Vorrichtung und deren Elemente bewegt wird. Die Transportrichtung des Bauteils ist also insbesondere die Richtung, mit der das Bauteil durch den ersten Durchlaufofen bewegt wird. Bei Betrachtung entlang der so definierten Transportrichtung hat der erste Durch laufofen eine erste Zone und eine zweite Zone. Dass der erste Durchlaufofen in Trans portrichtung des Bauteils in diese beiden Zonen „unterteilt" ist, bedeutet, dass der ers te Durchlaufofen bei Betrachtung entlang der Transportrichtung des Bauteils nur diese beiden Zonen aufweist. Quer zur Transportrichtung des Bauteils erstrecken sich die Zonen vorzugsweise jeweils über den gesamten ersten Durchlaufofen. The first continuous furnace and also the rest of the device used for the method are described with the aid of a "transport direction of the component". This is the direction in which the component is moved through the device and its elements. The transport direction of the component is therefore in particular the direction with which the component is moved through the first continuous furnace. When viewed along the transport direction defined in this way, the first continuous furnace has a first zone and a second zone. The fact that the first continuous furnace is "divided" into these two zones in the transport direction of the component means that the first continuous furnace only has these two zones when viewed along the transport direction of the component. The zones preferably each extend across the transport direction of the component the entire first continuous furnace.
Das Bauteil durchläuft zuerst die erste Zone und anschließend die zweite Zone.The component first passes through the first zone and then the second zone.
Bei Betrachtung in T ransportrichtung ist die zweite Zone der ersten Zone insoweit nachgeordnet. Die erste Zone und die zweite Zone grenzen unmittelbar aneinander an. Die erste Zone grenzt an einen Einlass des ersten Durchlaufofens an, die zweite Zone grenzt an einen Auslass des ersten Durchlaufofens an. Über den Einlass kann das Bauteil in den ersten Durchlaufofen eingeführt werden. Überden Auslass kann das Bauteil den ersten Durchlaufofen verlassen. When viewed in the direction of transport, the second zone is subordinate to the first zone. The first zone and the second zone directly adjoin one another. The first zone adjoins an inlet of the first continuous furnace, the second zone adjoins an outlet of the first continuous furnace. The component can be introduced into the first continuous furnace via the inlet. The component can leave the first continuous furnace via the outlet.
Die Durchschnittstemperatur in der ersten Zone liegt unterhalb der AC3- Temperatur des Bauteils; die Durchschnittstemperatur in der zweiten Zone liegt ober halb der AC3-Temperatur des Bauteils. Das Bauteil wird also in dem ersten Durch laufofen zuerst vergleichsweise langsam auf eine Temperatur unterhalb der AC3- Temperatur erwärmt und anschließend kurzzeitig einer Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur ausgesetzt. Vorzugsweise wird das Bauteil in der zweiten Zone auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt. Wenn die Verweildauer des Bau teils in der zweiten Zone hinreichend lang ist, kann dies die in der zweiten Zone einge stellte Temperatur sein. The average temperature in the first zone is below the component's AC3 temperature; the average temperature in the second zone is above the AC3 temperature of the component. In the first continuous furnace, the component is first heated comparatively slowly to a temperature below the AC3 temperature and then briefly exposed to a temperature above the AC3 temperature. The component in the second zone is preferably heated to a temperature above the AC3 temperature. If the residence time of the construction part in the second zone is long enough, this can be the temperature set in the second zone.
Es ist bevorzugt, dass die Temperaturen in der ersten Zone und in der zweiten Zo ne jeweils konstant sind. Dadurch wird das Bauteil innerhalb der Zonen gleichmäßig erwärmt. Zu beachten ist aber, dass kurzzeitige und/oder lokal begrenzte Tempera turänderungen innerhalb des ersten Durchlaufofens für die Erwärmung des Bauteils nahezu keine Relevanz haben. Das liegt daran, dass sich die Temperatur des Bauteils vergleichsweise langsam an die Temperatur im ersten Durchlaufofen anpasst. Um die ser Tatsache Rechnung zu tragen, sind die Zonen über die jeweilige Durchschnitts temperatur definiert. Die Durchschnittstemperatur in der ersten Zone liegt unterhalb der AC3-Temperatur, die Durchschnittstemperatur in der zweiten Zone oberhalb der AC3-Temperatur. Die erste Zone wird also beispielsweise nicht dadurch unterbrochen, dass die Temperatur in einem kleinen Bereich oberhalb der AC3-Temperatur des Bau teils liegt. Entsprechendes gilt für die zweite Zone. Als Durchschnittstemperatur ist der Durchschnitt der Temperatur zu verstehen, der das Bauteil in der jeweiligen Zone aus gesetzt wird. Das ist die Temperatur in einer Bauteilebene des ersten Durchlaufofens, also der Ebene, in der das Bauteil durch den ersten Durchlaufofen transportiert wird. Insbesondere sollen im Falle eines gasbefeuerten ersten Durchlaufofens lokal erhöhte Temperaturen im Bereich der Brenner außer Acht gelassen werden, sofern diese von dem Bauteil beabstandet sind. It is preferred that the temperatures in the first zone and in the second zone are each constant. This means that the component is heated evenly within the zones. It should be noted, however, that short-term and / or locally limited temperature changes within the first continuous furnace have almost no relevance for heating the component. This is because the temperature of the component adapts comparatively slowly to the temperature in the first continuous furnace. In order to take this fact into account, the zones are defined by the respective average temperature. The average temperature in the first zone is below the AC3 temperature, the average temperature in the second zone above the AC3 temperature. The first zone is therefore not interrupted, for example, by the fact that the temperature is in a small range above the AC3 temperature of the component. The same applies to the second zone. The average temperature is the average temperature to which the component is exposed in the respective zone. This is the temperature in a component level of the first continuous furnace, i.e. the level in which the component is transported through the first continuous furnace. In particular, in the case of a gas-fired first continuous furnace, locally increased temperatures in the area of the burners should be disregarded if they are spaced from the component.
Die erste Zone erstreckt sich in Transportrichtung des Bauteils über mindestens 70 % des ersten Durchlaufofens, vorzugsweise sogar über mindestens 80 %. Es hat sich herausgestellt, dass es genügt, wenn das Bauteil zunächst vergleichsweise langsam aufgewärmt wird und anschließend nur kurz einer Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur ausgesetzt wird. Entsprechend ist es bevorzugt, dass die erste Zone deut lich länger ausgebildet ist als die zweite Zone. Durch eine derartige Erwärmung wird ein besonders kleiner Übergangsbereichs zwischen den Bereichen unterschiedlicher Duktilität erhalten. Die Bereiche unterschiedlicher Duktilität sind also besonders scharf voneinander abgegrenzt. Das ist insofern überraschend, als dass ein Zusammenhang zwischen der Ausdehnung des Übergangsbereichs mit der Art und Weise der Erwär mung vor Einstellen einer Temperatur oberhalb von AC3 bisher nicht bekannt war. The first zone extends in the direction of transport of the component over at least 70% of the first continuous furnace, preferably even over at least 80%. It has been found that it is sufficient if the component is initially warmed up comparatively slowly and then only briefly exposed to a temperature above the AC3 temperature. Accordingly, it is preferred that the first zone is made significantly longer than the second zone. Such heating results in a particularly small transition area between the areas of different ductility. The areas of different ductility are therefore particularly sharply delimited from one another. This is surprising insofar as a connection between the expansion of the transition area and the type and manner of heating prior to setting a temperature above AC3 was not previously known.
Es genügt, dass sich die Zonen nur durch die eingestellte Temperatur voneinan der abgrenzen. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, dass sich die Zonen unter scheiden oder dass Grenzen zwischen den Zonen als solche erkennbar sind. Zudem ist es möglich, dass auf verschiedene Weisen eine erste Zone und eine zweite Zone in dem ersten Durchlaufofen definiert werden können. Es ist ausreichend, wenn es eine mögliche Zuweisung einer ersten Zone und eine mögliche Zuweisung einer zweiten Zone gibt, wobei alle für die beiden Zonen aufgestellten Bedingungen jeweils erfüllt sind. Auf alternative Zuweisungsmöglichkeiten kommt es dann nicht an. Gleichwohl erfolgt die Zuweisung der Zonen vorzugsweise nicht willkürlich. Sofern der Tempera turverlauf entlang der Transportrichtung des Bauteils klar erkennbare Sprünge auf weist, fällt die Grenze zwischen den Zonen vorzugsweise mit einem solchen klar er- kennbaren Sprung zusammen. So ist es insbesondere bevorzugt, dass die Temperatur an der Grenze zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone auf der AC3- Temperatur des Bauteils liegt. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Grenze zwi schen den beiden Zonen an einem Sprung der Temperatur von einem Wert unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils auf einen Wert oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. It is sufficient that the zones are only delimited by the set temperature. In addition, it is not necessary for the zones to be different or for the boundaries between the zones to be recognizable as such. In addition, it is possible that a first zone and a second zone can be defined in the first continuous furnace in various ways. It is sufficient if there is a possible assignment of a first zone and a possible assignment of a second zone, with all of the conditions set up for the two zones being met. Alternative allocation options are then irrelevant. However, the zones are preferably not assigned arbitrarily. If the temperature profile shows clearly recognizable jumps along the direction of transport of the component, the boundary between the zones is preferably clear with such a recognizable jump together. It is particularly preferred for the temperature at the boundary between the first zone and the second zone to be the AC3 temperature of the component. This is particularly the case when the boundary between the two zones is at a temperature jump from a value below the AC3 temperature of the component to a value above the AC3 temperature of the component.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Temperatur über mindestens 80 % einer Aus dehnung der ersten Zone in T ransportrichtung des Bauteils unterhalb der AC3- Temperatur des Bauteils liegt. Gleichermaßen ist es bevorzugt, dass die Temperatur über mindestens 80 % einer Ausdehnung der zweiten Zone in Transportrichtung des Bauteils oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur in der gesamten ersten Zone unterhalb der AC3-Temperatur. Beson ders bevorzugt liegt die Temperatur in der gesamten zweiten Zone oberhalb der AC3- Temperatur. Auch diese Aussagen beziehen sich jeweils auf die Temperatur, der das Bauteil im ersten Durchlaufofen ausgesetzt wird. Furthermore, it is preferred that the temperature over at least 80% of an expansion of the first zone in the direction of transport of the component is below the AC3 temperature of the component. Likewise, it is preferred that the temperature over at least 80% of an expansion of the second zone in the transport direction of the component is above the AC3 temperature of the component. The temperature in the entire first zone is particularly preferably below the AC3 temperature. The temperature in the entire second zone is particularly preferably above the AC3 temperature. These statements also relate to the temperature to which the component is exposed in the first continuous furnace.
Der erste Durchlaufofen weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Heizelementen auf, deren Temperatur vorzugsweise individuell eingestellt werden kann. Die erste Zone und die zweite Zone entsprechen vorzugsweise einer jeweilige Gruppe der Heiz elemente. Die Zuordnung der Heizelemente zu einer Zone kann durch eine Steuer einrichtung erfolgen und muss insoweit nicht an den Heizelementen selbst erkennbar sein. Maßgeblich ist allein die Temperaturverteilung. Durch Veränderung der Tempe ratureinstellung eines Heizelements an der Grenze zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone kann die Zuordnung dieses Heizelements von der ersten Zone zur zwei ten Zone verändert werden, und umgekehrt. Allgemein kann durch eine Änderung der Zuordnung von Heizelementen an der Grenze zwischen den Zonen die Ausdehnung der Zonen verändert werden. Durch die jeweilige Temperatureinstellung der Heizele mente kann die Temperaturverteilung der Zone eingestellt werden. Alle Heizelemente einer Zone sind vorzugsweise auf die gleiche Temperatur eingestellt. The first continuous furnace preferably has a plurality of heating elements, the temperature of which can preferably be set individually. The first zone and the second zone preferably correspond to a respective group of the heating elements. The assignment of the heating elements to a zone can be done by a control device and in this respect does not have to be recognizable from the heating elements themselves. The only decisive factor is the temperature distribution. By changing the temperature setting of a heating element at the boundary between the first zone and the second zone, the assignment of this heating element can be changed from the first zone to the second zone, and vice versa. In general, the expansion of the zones can be changed by changing the assignment of heating elements at the border between the zones. The temperature distribution of the zone can be adjusted through the respective temperature setting of the heating elements. All heating elements in a zone are preferably set to the same temperature.
In Schritt b) des Verfahrens wird das Bauteil von dem ersten Durchlaufofen in die Temperierstation transferiert. Dort wird das Bauteil in Schritt c) bereichsweise unter schiedlich thermisch behandelt, indem ein erster Bereich des Bauteils einer Tempera- tur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils gekühlt wird. In step b) of the method, the component is transferred from the first continuous furnace to the temperature control station. There, the component is thermally treated differently in areas in step c) by applying a first area of the component to a temperature temperature, which is on average above the AC3 temperature of the component, and a second area of the component is cooled.
Der erste Durchlaufofen und die Temperierstation sind voneinander verschiedene Bauteile, die räumlich voneinander getrennt sind. Der Transfer zwischen dem ersten Durchlaufofen und der Temperierstation erleichtert das Abkühlen des Bauteils zwi schen dem Erwärmen im ersten Durchlaufofen und dem thermischen Behandeln in der Temperierstation. In der Temperierstation wird das Bauteil jedenfalls bereichsweise möglichst rasch abgekühlt. Ein rasches Abkühlen kann effizienter außerhalb des hei ßen ersten Durchlaufofens erfolgen. So kann bereits während des Transfers das Ab kühlen beginnen. Insoweit beschleunigt die räumliche Trennung des ersten Durch laufofens von der Temperierstation das Verfahren. Dies steht im Gegensatz zu einer Lösung, bei der alle Verfahrensschritte in dergleichen Einrichtung durchgeführt wer den, ohne das Bauteil transferieren zu müssen. Derartige Lösungen haben typischer weise das Ziel, den Aufwand für Bauteiltransfers gering zu halten oder ganz zu vermei den. Die räumliche Trennung zwischen dem ersten Durchlaufofen und der Temperier station erleichtert auch die Konstruktion, weil die Anforderungen an den ersten Durch laufofen und an die Temperierstation unterschiedlich sind. Beides in einer Einrichtung zu integrieren, wäre daher entsprechend kompliziert. The first continuous furnace and the temperature control station are different components that are spatially separated from one another. The transfer between the first continuous furnace and the temperature control station facilitates the cooling of the component between the heating in the first continuous furnace and the thermal treatment in the temperature control station. In any case, the component is cooled down as quickly as possible in certain areas in the temperature control station. Rapid cooling can be carried out more efficiently outside the hot first continuous furnace. In this way, the cooling process can already begin during the transfer. In this respect, the spatial separation of the first pass-through furnace from the temperature control station accelerates the process. This is in contrast to a solution in which all process steps are carried out in the same device without having to transfer the component. Such solutions typically aim to keep the cost of component transfers low or to avoid them altogether. The spatial separation between the first continuous furnace and the temperature control station also facilitates the construction because the requirements for the first continuous furnace and the temperature control station are different. Integrating both in one facility would therefore be correspondingly complicated.
In der Temperierstation wird der erste Bereich einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils ausgesetzt. Vorzugsweise wird der erste Bereich in der Temperierstation dadurch erwärmt. Je nach Temperatur des ersten Bereichs bei Ein tritt in die Temperierstation und je nach Verweildauer in der Temperierstation kann der erste Bereich in der Temperierstation aber auch auf seiner Temperatur gehalten wer den oder ein Abkühlen des ersten Bereichs kann verlangsamt werden. Der erste Be reich des Bauteils wird vorzugsweise insoweit einer Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur des Bauteils ausgesetzt, als dass des Bauteils mit dem ersten Bereich an eine bauteilseitig offene Kammer gehalten wird, wobei die Kammer über eine Heizein richtung auf dieser Temperatur gehalten ist. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise ein Heizelement wie eine Heizschleife aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizeinrichtung ein Strahlrohr umfassen, welches mit einem Brenner, insbesondere mit einem Gas brenner beheizt ist. In the temperature control station, the first area is exposed to a temperature above the AC3 temperature of the component. The first area in the temperature control station is preferably heated as a result. Depending on the temperature of the first area when A enters the temperature control station and depending on the length of stay in the temperature control station, the first area in the temperature control station can also be kept at its temperature or the cooling of the first area can be slowed down. The first area of the component is preferably exposed to a temperature above the AC3 temperature of the component to the extent that the component with the first area is held against a chamber that is open on the component side, the chamber being kept at this temperature via a heating device. The heating device is preferably an electrical heating device. The heating device can, for example, have a heating element such as a heating loop. Alternatively or additionally, the heating device comprise a radiant tube which is heated with a burner, in particular with a gas burner.
Der zweite Bereich wird in der Temperierstation gekühlt. Das erfolgt vorzugsweise dadurch, dass der zweite Bereich außerhalb der zuvor beschriebenen Kammer gehal ten wird. Dort wird der zweite Bereich vorzugsweise mit einem Kühlfluid beaufschlagt, insbesondere mit Druckluft. Die Druckluft hat vorzugsweise einen Druck im Bereich von 2 bis 4,5 bar. Durch diesen vergleichsweise hohen Druck kann innerhalb kürzester Zeit eine große Menge der Druckluft auf den zweiten Bereich des Bauteils geleitet werden, so dass eine hinreichend hohe Kühlgeschwindigkeit erreicht werden kann. The second area is cooled in the temperature control station. This is preferably done in that the second area is held outside the previously described chamber. There, the second area is preferably acted upon with a cooling fluid, in particular with compressed air. The compressed air preferably has a pressure in the range from 2 to 4.5 bar. As a result of this comparatively high pressure, a large amount of the compressed air can be directed to the second area of the component within a very short time, so that a sufficiently high cooling speed can be achieved.
Ob und inwieweit die Temperatur des Bauteils über oder unter der AC3- Temperatur des Bauteils liegt, beeinflusst maßgeblich die erhaltene Gefügezusam mensetzung. Durch die unterschiedliche thermische Behandlung der Bereiche des Bauteils können die beiden Bereiche unterschiedliche Gefügezusammensetzungen und insoweit unterschiedliche Duktilitäten erhalten. Der erste Bereich wird so härter als der zweite Bereich. So können beispielsweise bei einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug die Crasheigenschaften gezielt eingestellt werden. Whether and to what extent the temperature of the component is above or below the AC3 temperature of the component has a decisive influence on the structure composition obtained. As a result of the different thermal treatment of the areas of the component, the two areas can have different structural compositions and, in this respect, different ductilities. The first area will be harder than the second area. For example, in the case of a B-pillar for a motor vehicle, the crash properties can be set in a targeted manner.
Der erste Bereich und der zweite Bereich sind nicht notwendigerweise jeweils zu sammenhängende Bereiche. So ist es insbesondere möglich, dass ein mittlerer Teil einer B-Säule den ersten Bereich darstellt, während ein oberer und ein unterer Teil der B-Säule zusammen den zweiten Bereich darstellen. Das Bauteil weist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, nur den ersten Bereich und den zweiten Bereich auf, also keine weiteren Bereiche. The first area and the second area are not necessarily related areas. In particular, it is possible that a middle part of a B-pillar represents the first area, while an upper and a lower part of the B-pillar together represent the second area. The component preferably, but not necessarily, only has the first area and the second area, that is to say no further areas.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin: d) Transferieren des Bauteils von der Temperierstation in einen zweiten Durch lau fofen, e) thermisches Behandeln des Bauteils in dem zweiten Durchlaufofen. In a preferred embodiment, the method further comprises: d) transferring the component from the temperature control station into a second continuous furnace, e) thermal treatment of the component in the second continuous furnace.
Die Temperierstation und der zweite Durchlaufofen sind voneinander verschiedene Bauteile, die räumlich voneinander getrennt sind. Der Transfer zwischen der Tempe rierstation und dem zweiten Durchlaufofen erleichtert das Abkühlen des Bauteils zwi schen der thermischen Behandlung in der Temperierstation und in dem zweiten Durchlaufofen. So kann auch noch während des Transfers der zweite Bereich des Bau teils abgekühlt werden. Das verringert die erforderliche Größe der Temperierstation und beschleunigt das Verfahren. Dies steht im Gegensatz zu einer Lösung, bei der alle Verfahrensschritte nach Möglichkeit in dergleichen Einrichtung durchgeführt werden, ohne das Bauteil transferieren zu müssen. Derartige Lösungen haben typischerweise das Ziel, den Aufwand für Bauteiltransfers gering zu halten oder ganz zu vermeiden.The temperature control station and the second continuous furnace are different components that are spatially separated from each other. The transfer between the tempering station and the second continuous furnace facilitates the cooling of the component between the thermal treatment in the tempering station and in the second Conveyor furnace. In this way, the second area of the construction can also be cooled down during the transfer. This reduces the required size of the temperature control station and speeds up the process. This is in contrast to a solution in which all process steps are carried out, if possible, in the same device without having to transfer the component. Such solutions typically aim to keep the expense of component transfers low or to avoid them altogether.
Die räumliche Trennung zwischen der Temperierstation und dem zweiten Durch laufofen erleichtert auch die Konstruktion, weil die Anforderungen an die Temperier station und an den zweiten Durchlaufofen unterschiedlich sind. Beides in einer Einrich tung zu integrieren, wäre daher entsprechend kompliziert. The spatial separation between the temperature control station and the second continuous furnace also facilitates the construction because the requirements for the temperature control station and the second continuous furnace are different. Integrating both in one facility would therefore be correspondingly complicated.
Bei dem zweiten Durchlaufofen handelt es sich vorzugsweise um einen Rollen herdofen. In dem zweiten Durchlaufofen wird das gesamte Bauteil thermisch behan delt. Das Bauteil wird von dem zweiten Durchlaufofen vollständig aufgenommen. Die thermische Behandlung in einem Durchlaufofen steht insbesondere im Gegensatz zu einer Erwärmung durch das sogenannte „direct energization". The second continuous oven is preferably a roller oven. The entire component is thermally treated in the second continuous furnace. The component is completely picked up by the second continuous furnace. The thermal treatment in a continuous furnace is in particular in contrast to a heating by the so-called "direct energization".
Durch die thermische Behandlung im zweiten Durchlaufofen erhält das Bauteil ei ne andere Gefügezusammensetzung als dies ansonsten der Fall wäre. Insoweit ist die vorliegende Ausführungsform auf Anwendungsfälle gerichtet, in denen entsprechen de Gefügezusammensetzungen gewünscht sind. Es hat sich herausgestellt, dass ins besondere in diesen Anwendungsfällen der beschriebene Vorteil erreicht wird, dass durch die Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen im ersten Durchlaufofen beson ders scharf abgegrenzte Bereiche unterschiedlicher Duktilität erhalten werden kön nen. Dieser Vorteil wird mit der Kombination der Schritte a) bis e) in besonderer Weise erreicht. The thermal treatment in the second continuous furnace gives the component a different structural composition than would otherwise be the case. In this respect, the present embodiment is directed to applications in which corresponding de structural compositions are desired. It has been found that, in particular in these applications, the advantage described is achieved that particularly sharply delimited areas of different ductility can be obtained through the zones with different temperatures in the first continuous furnace. This advantage is achieved in a special way with the combination of steps a) to e).
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt die Durch schnittstemperatur in der ersten Zone des ersten Durchlaufofens im Bereich von 10 bis 30 K unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils und/oder liegt die Durchschnittstem peratur in der zweiten Zone des ersten Durchlaufofens im Bereich von 10 bis 30 K oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils. Bevorzugt ist die Kombination, dass die Durchschnittstemperatur in der ersten Zo ne des ersten Durchlaufofens im Bereich von 10 bis 30 K unterhalb der AC3- Temperatur des Bauteils liegt und dass die Durchschnittstemperatur in der zweiten Zone des ersten Durchlaufofens im Bereich von 10 bis 30 K oberhalb der AC3- Temperatur des Bauteils liegt. In a further preferred embodiment of the method, the average temperature in the first zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K below the AC3 temperature of the component and / or the average temperature in the second zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K above the component's AC3 temperature. The preferred combination is that the average temperature in the first zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K below the AC3 temperature of the component and that the average temperature in the second zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 K above the AC3 temperature of the component is.
Versuche haben ergeben, dass insbesondere mit den angegebenen Temperatur werten die beschriebenen Vorteile erreicht werden können. Das ist insofern verwun derlich, als dass eine Abweichung von 10 bis 30 Kvon der AC3-Temperatur ver gleichsweise klein ist. So liegt die AC3-Temperaturdes Stahls 22MnB5 beispielsweise bei 846 °C. Eine Abweichung von 10 K davon ergibt gerade einmal rund 1 %. Nichts destotrotz wurde durch diese geringfügige Abweichung eine signifikante Verkleine rung eines Übergangsbereichs zwischen den Bereichen unterschiedlicher Duktilität festgestellt. Tests have shown that the advantages described can be achieved, in particular with the specified temperature values. This is surprising in that a deviation of 10 to 30 K from the AC3 temperature is comparatively small. For example, the AC3 temperature of steel 22MnB5 is 846 ° C. A deviation of 10 K from this results in just around 1%. Nonetheless, this slight deviation resulted in a significant reduction in a transition area between the areas of different ductility.
Im Falle von 22MnB5 ist es bevorzugt, dass die Temperatur in der ersten Zone im Durchschnitt bei 814 bis 836 °C liegt und in der zweiten Zone im Durchschnitt bei 856 bis 876 °C. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur in der ersten Zone konstant im Bereich von 816 bis 836 °C und in der zweiten Zone konstant bei 856 bis 876 °C. In the case of 22MnB5, it is preferred that the temperature in the first zone is on average 814 to 836 ° C and in the second zone on average 856 to 876 ° C. The temperature in the first zone is particularly preferably constant in the range from 816 to 836.degree. C. and in the second zone constant at 856 to 876.degree.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt eine Ver weildauer des Bauteils in der zweiten Zone des ersten Durchlaufofens im Bereich von 10 bis 30 s. In a further preferred embodiment of the method, the residence time of the component in the second zone of the first continuous furnace is in the range from 10 to 30 s.
Die Verweildauer im ersten Durchlaufofen liegt vorzugsweise im Bereich von 250 bis 400 s. Entsprechend ist eine Verweildauer im Bereich von 10 bis 30 s in der zweiten Zone vergleichsweise kurz. Es hat sich aber in Versuchen gezeigt, dass eine derart kur ze Verweildauer in der zweiten Zone für die beschriebenen Vorteile ausreichend ist. Eine längere Verweildauer könnte sich nachteilig auf die Gefügezusammensetzung auswirken. The dwell time in the first continuous furnace is preferably in the range from 250 to 400 s. Accordingly, a dwell time in the range from 10 to 30 s in the second zone is comparatively short. However, tests have shown that such a short dwell time in the second zone is sufficient for the advantages described. A longer residence time could have a detrimental effect on the structure composition.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beginnt in Schritt c) das Kühlen des zweiten Bereichs mit einer Verzögerung von 0,5 bis 15 s nach Ab schluss von Schritt b). Mit dem Abkühlen wird nicht unmittelbar nach Eintritt des Bauteils in die Tempe rierstation begonnen. Damit kann auch das Abkühlen durch freie Abstrahlung an die Umgebung zum Kühlen genutzt werden, wodurch beispielsweise Kühlfluid eingespart werden kann. Das nach der Verzögerung beginnende Kühlen ist ein aktives Kühlen. Durch dieses können die Festigkeitseigenschaften des Bauteils besonders genau ein gestellt werden. Versuche haben gezeigt, dass auch eine zu lange Verzögerung nach teilig ist und insbesondere zu einer Vergrößerung des Übergangsbereichs zwischen Bereichen unterschiedlicher Duktilität führen kann. Die Kombination aus der beschrie benen zonenweisen Erwärmung im ersten Durchlaufofen mit der vergleichsweise ge ringen Verzögerung zeigte in Versuchen eine besonders scharfe Trennung zwischen den unterschiedlichen Duktilitäts-Bereichen. In a further preferred embodiment of the method, the cooling of the second area begins in step c) with a delay of 0.5 to 15 s after the end of step b). The cooling does not begin immediately after the component has entered the temperature control station. In this way, the cooling can also be used for cooling through free radiation to the environment, whereby, for example, cooling fluid can be saved. The cooling that starts after the delay is active cooling. This allows the strength properties of the component to be set particularly precisely. Tests have shown that a delay that is too long is also disadvantageous and can in particular lead to an enlargement of the transition area between areas of different ductility. The combination of the described zone-wise heating in the first continuous furnace with the comparatively low delay showed in tests a particularly sharp separation between the different ductility areas.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der erste Be reich des Bauteils in Schritt c) einer Temperatur ausgesetzt, die im Durchschnitt 170 bis 250 K oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. In a further preferred embodiment of the method, the first area of the component is exposed in step c) to a temperature which is on average 170 to 250 K above the AC3 temperature of the component.
Es hat sich herausgestellt, dass auch die Temperaturführung in der Temperiersta tion einen Einfluss auf die Ausdehnung des Übergangsbereichs zwischen den Berei chen unterschiedlicher Duktilität hat. Eine vergleichsweise hohe Temperatur für die thermische Behandlung des ersten Bereichs in der Temperierstation ergab in Versu chen einen kleineren Übergangsbereich. It has been found that the temperature control in the temperature control station also has an influence on the expansion of the transition area between the areas of different ductility. A comparatively high temperature for the thermal treatment of the first area in the temperature control station resulted in a smaller transition area in tests.
Bevorzugt wird das Bauteil in Schritt c) einer Temperatur ausgesetzt, die konstant im Bereich von 170 bis 250 K oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. Im Falle von 22MnB5 ist es bevorzugt, dass das der erste Bereich in Schritt c) einer Durch schnittstemperatur im Bereich von 900 bis 1100°C ausgesetzt wird, insbesondere ei ner konstanten Temperatur in diesem Bereich. In step c), the component is preferably exposed to a temperature which is constantly in the range from 170 to 250 K above the AC3 temperature of the component. In the case of 22MnB5, it is preferred that the first area in step c) is exposed to an average temperature in the range from 900 to 1100 ° C., in particular a constant temperature in this area.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens verbleibt das Bau teil in Schritt c) über eine Verweildauer im Bereich von 10 und 30 s in der Temperier station. In a further preferred embodiment of the method, the construction part remains in step c) for a dwell time in the range of 10 and 30 s in the temperature control station.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum thermischen Be handeln eines Bauteils vorgestellt. Die Vorrichtung umfasst: - einen ersten Durchlaufofen, welcher in Transportrichtung des Bauteils in eine erste Zone und eine an diese anschließende und dieser nachgeordnete zweite Zone un terteilt ist, wobei sich die erste Zone in Transportrichtung des Bauteils über mindes tens 70 % des ersten Durchlaufofens erstreckt, As a further aspect of the invention, a device for thermal loading of a component is presented. The device comprises: - A first continuous furnace, which is divided into a first zone in the direction of transport of the component and a second zone adjoining and following this, the first zone extending in the direction of transport of the component over at least 70% of the first continuous furnace,
- eine dem ersten Durchlaufofen in Transportrichtung des Bauteils nachgeordnete Temperierstation, - a temperature control station downstream of the first continuous furnace in the transport direction of the component,
- eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in der ersten Zone des ersten Durchlaufofens eine Durchschnittstemperatur unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils einzustellen, und in der zweiten Zone des ersten Durchlaufofens eine Durchschnittstemperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils einzustellen.a control device which is set up to set an average temperature below the AC3 temperature of the component in the first zone of the first continuous furnace and to set an average temperature above the AC3 temperature of the component in the second zone of the first continuous furnace.
Die beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens sind auf die Vorrichtung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise zum Betrieb gemäß dem Verfahren bestimmt und eingerichtet. Das Verfahren wird vorzugsweise mit der Vorrichtung durchgeführt. Die Vorrichtung weist vorzugsweise einen zweiten Durchlaufofen auf, der der Temperierstation in Transport richtung des Bauteils nachgeordnet ist. The described particular advantages and design features of the method can be used and transferred to the device, and vice versa. The device is preferably intended and set up for operation in accordance with the method. The method is preferably carried out with the device. The device preferably has a second continuous furnace, which is arranged downstream of the temperature control station in the transport direction of the component.
Dass die zweite Zone des ersten Durchlaufofens der ersten Zone in T ransportrich- tung des Bauteils nachgeordnet ist, bedeutet, dass das Bauteil die zweite Zone später durchläuft als die erste Zone. Entsprechendes gilt für die Temperierstation und den zweiten Durchlaufofen, die dem ersten Durchlaufofen beziehungsweise der Tempe rierstation in Transportrichtung des Bauteils nachgeordnet sind. The fact that the second zone of the first continuous furnace is arranged downstream of the first zone in the direction of transport of the component means that the component passes through the second zone later than the first zone. The same applies to the temperature control station and the second continuous furnace, which are arranged downstream of the first continuous furnace and the temperature control station in the transport direction of the component.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the figures. The figures show a particularly preferred exemplary embodiment to which, however, the invention is not limited. The figures and the proportions shown therein are only schematic. Show it:
Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum thermischen Behandeln einesFig. 1: a device according to the invention for the thermal treatment of a
Bauteils, Component,
Fig. 2: einen Temperaturverlauf, der sich mit der Vorrichtung aus Fig. 1 beiFIG. 2: a temperature profile which is obtained with the device from FIG. 1 at
Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen Behandeln des Bauteils einstellt. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum thermischen Behandeln eines Bauteils 2. Die Vor richtung 1 umfasst einen ersten Durchlaufofen 3, welcher in Transportrichtung rdes Bauteils 2 eine erste Zone 6 und eine der ersten Zone 6 nachgeordnete zweite Zone 7 aufweist. Die zweite Zone 7 wird also von dem Bauteil 2 später durchlaufen und liegt daher in Fig. 1 rechts von der ersten Zone 6. Der erste Durchlaufofen 3 ist in Transport richtung r auf die erste Zone 6 und die zweite Zone 7 unterteilt, weist in dieser Rich tung also keine weiteren Zonen auf. Die erste Zone 6 erstreckt sich in Transportrich tung r des Bauteils 2 über 70 % des ersten Durchlaufofens 3. Die erste Zone 6 und die zweite Zone 7 erstrecken sich quer zur Transportrichtung r - also in Fig. 1 nach oben und unten sowie senkrecht zur Zeichenebene - über den gesamten ersten Durch laufofen 3. Implementation of a method according to the invention for the thermal treatment of the component sets. 1 shows a device 1 for the thermal treatment of a component 2. The device 1 comprises a first continuous furnace 3, which has a first zone 6 and a second zone 7 downstream of the first zone 6 in the transport direction of the component 2. The second zone 7 is passed through later by the component 2 and is therefore to the right of the first zone 6 in FIG No further zones in the direction of this. The first zone 6 extends in the transport direction r of the component 2 over 70% of the first continuous furnace 3. The first zone 6 and the second zone 7 extend transversely to the transport direction r - that is, up and down in FIG. 1 and perpendicular to the plane of the drawing - over the entire first continuous furnace 3.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine dem ersten Durchlaufofen 3 in Transport richtung r des Bauteils 2 nachgeordnete Temperierstation 4 auf. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen zweiten Durchlaufofen 5 auf, der in Transportrichtung r des Bau teils 2 der Temperierstation 4 nachgeordnet ist. Die Temperaturen in der ersten Zone 6 des ersten Durchlaufofens 3, in der zweiten Zone 7 des ersten Durchlaufofens 3, in der Temperierstation 4 und im zweiten Durchlaufofen 5 sind übereine Steuereinrichtung 8 einstellbar. Dies ist durch gepunktete Linien angedeutet. Die Steuereinrichtung 8 ist insbesondere dazu eingerichtet, in der ersten Zone 6 des ersten Durchlaufofens 3 eine Durchschnittstemperatur unterhalb der AC3-Temperatur TAc3 des Bauteils 2 einzustel len, und in der zweiten Zone 7 des ersten Durchlaufofens 3 eine Durchschnittstempe ratur oberhalb der AC3-Temperatur TAc3 des Bauteils 2 einzustellen. The device 1 also has a temperature control station 4 arranged downstream of the first continuous furnace 3 in the transport direction r of the component 2. Furthermore, the device 1 has a second continuous furnace 5, which is arranged downstream of the temperature control station 4 in the transport direction r of the construction part 2. The temperatures in the first zone 6 of the first continuous furnace 3, in the second zone 7 of the first continuous furnace 3, in the temperature control station 4 and in the second continuous furnace 5 can be set via a control device 8. This is indicated by dotted lines. The control device 8 is set up in particular to set an average temperature below the AC3 temperature T A c3 of the component 2 in the first zone 6 of the first continuous furnace 3, and an average temperature above the AC3 temperature in the second zone 7 of the first continuous furnace 3. Set temperature T A c3 of component 2.
Fig. 2 zeigt einen Temperaturverlauf, der sich in dem Bauteil 2 einstellt, wenn es durch die Vorrichtung 1 aus Fig. 1 bewegt wird. Die Darstellung von Fig. 2 ist schema tisch. Gezeigt ist ein Plot der Temperatur T über der Zeit t in beliebigen Einheiten. Das Bauteil 2 wird zunächst in dem ersten Durchlaufofen 3 erwärmt. Die Verweildauer des Bauteils 2 in dem ersten Durchlaufofen 3 ist mit tDi bezeichnet und in die mit tZi be- zeichnete Verweildauer in der ersten Zone 6 und die mit tZ2 bezeichnete Verweildauer in der zweiten Zone 7 unterteilt. In der ersten Zone 6 ist die Temperatur konstant auf einen Wert TZΊ eingestellt, der unterhalb der AC3-Temperatur TAC3 des Bauteils 2 liegt. In der zweiten Zone 7 ist die Temperatur konstant auf einen Wert TZ2 eingestellt, der oberhalb der AC3-Temperatur TAc3 des Bauteils 2 liegt. Die Temperatur des Bauteils 2 steigt dadurch zunächst auf den Wert TZi, auf dem bis zum Ende von tZi eine Sättigung eintritt. In tz2 erfolgt eine weitere Erwärmung auf Tz2. FIG. 2 shows a temperature profile which occurs in the component 2 when it is moved through the device 1 from FIG. 1. The representation of Fig. 2 is schematic. A plot of temperature T over time t in any units is shown. The component 2 is first heated in the first continuous furnace 3. The dwell time of the component 2 in the first continuous furnace 3 is denoted by t Di and divided into the dwell time denoted by t Zi in the first zone 6 and the dwell time denoted by t Z 2 in the second zone 7. In the first zone 6, the temperature is set to a constant value T ZΊ , which is below the AC3 temperature T AC 3 of the component 2. In the second zone 7, the temperature is set to a constant value T Z 2, the is above the AC3 temperature T A c3 of component 2. As a result, the temperature of the component 2 initially rises to the value T Zi , at which saturation occurs by the end of t Zi. In t z2 there is a further heating to T z2 .
Anschließend wird das Bauteil 2 in die Temperierstation 4 transferiert. Die zugehö rige Transferzeit ist mit tTi bezeichnet. Während dieses Transfers kühlt das Bauteil 2 ab. Dabei kann bereits zwischen der Temperatur TA eines ersten Bereichs des Bauteils und der Temperatur TB eines zweiten Bereichs des Bauteils unterschieden werden. Das ist beispielsweise durch bereichsweise unterschiedliche Isolierung während des Trans fers möglich. The component 2 is then transferred to the temperature control station 4. The associated transfer time is denoted by t Ti . During this transfer, the component 2 cools down. A distinction can already be made between the temperature T A of a first area of the component and the temperature T B of a second area of the component. This is possible, for example, through different isolation in certain areas during the transfer.
In der Temperierstation 4 verbleibt das Bauteil 2 über eine Verweildauer tTs. In die ser Zeit wird das Bauteil 2 in der Temperierstation 4 thermisch behandelt, indem ein erster Bereich des Bauteils 2 einer Temperatur ausgesetzt wird, die konstant auf einem Wert TTS oberhalb der AC3-Temperatur TAc3 des Bauteils 2 liegt, und ein zweiter Be reich des Bauteils 2 gekühlt wird. Das Kühlen des zweiten Bereichs des Bauteils 2 be ginnt mit einer Verzögerung tv. Die Verzögerung tv beginnt mit Eintritt des Bauteils 2 in die Temperierstation 4, also mit Ende von tTi und Beginn von tTs. Auch trotz des Küh- lens ist ein Anstieg der Temperatur TB des zweiten Bereichs zu erkennen. Das ist durch die Freisetzung latenterWärme bedingt. Dieser Effekt wird auch als„Rekaleszenz" be zeichnet. The component 2 remains in the temperature control station 4 for a dwell time t T s. During this time, the component 2 is thermally treated in the temperature control station 4 by exposing a first area of the component 2 to a temperature that is constant at a value T TS above the AC3 temperature T A c3 of the component 2 is, and a second loading area of the component 2 is cooled. The cooling of the second area of the component 2 begins with a delay t v . The delay t v begins when the component 2 enters the temperature control station 4, that is to say at the end of t Ti and the beginning of t T s. Even despite the cooling, an increase in the temperature T B of the second area can be seen. This is due to the release of latent heat. This effect is also referred to as "recalescence".
Nach dem thermischen Behandeln des Bauteils 2 in der Temperierstation 4 wird das Bauteil 2 in den zweiten Durchlaufofen 5 transferiert. Die Transferzeit dafür ist mit tT2 bezeichnet. Auch dabei kühlt das Bauteil 2 ab, was je nach Bereich unterschiedlich sein kann. After the thermal treatment of the component 2 in the temperature control station 4, the component 2 is transferred to the second continuous furnace 5. The transfer time for this is denoted by t T 2. Here too, the component 2 cools down, which can vary depending on the area.
Im zweiten Durchlaufofen 5 wird das Bauteil 2 weiter thermisch behandelt, indem es insgesamt erwärmt wird. Dazu wird das Bauteil 2 einer Temperatur ausgesetzt, die oberhalb der AC3-Temperatur TAC3 des Bauteils 2 liegt. Der kältere zweite Bereich des Bauteils 2 wird dabei stärker erwärmt als der wärmere erste Bereich. Die Verweildauer des Bauteils 2 im zweiten Durchlaufofen 5 ist mit TD2 bezeichnet. In the second continuous furnace 5, the component 2 is further thermally treated by heating it as a whole. For this purpose, the component 2 is exposed to a temperature which is above the AC3 temperature T AC 3 of the component 2. The colder second area of the component 2 is heated to a greater extent than the warmer first area. The dwell time of the component 2 in the second continuous furnace 5 is denoted by T D2.
Durch die bereichsweise unterschiedliche thermische Behandlung erhält das Bau teil 2 eine bereichsweise unterschiedliche Duktilität. Das ist beispielsweise bei einer B- Säule für ein Kraftfahrzeug vorteilhaft. Die unterschiedlichen Temperaturen TZi,TZ2 in den Zonen 6,7 des ersten Durchlaufofens 3 bewirken dabei, dass die Bereiche unter schiedlicher Duktilität besonders scharf voneinander getrennt sind. Due to the different thermal treatment in areas, the construction part 2 has a different ductility in areas. This is, for example, with a B- Column advantageous for a motor vehicle. The different temperatures T Zi , T Z 2 in the zones 6, 7 of the first continuous furnace 3 have the effect that the areas of different ductility are particularly sharply separated from one another.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Vorrichtung 1 device
2 Bauteil 2 component
3 erster Durchlaufofen 3 first continuous furnace
4 Temperierstation 4 temperature control station
5 zweiter Durchlaufofen 5 second continuous furnace
6 erste Zone 6 first zone
7 zweite Zone 7 second zone
8 Steuereinrichtung 8 control device
T Temperatur T temperature
T AC3 AC3-Temperatur des Bauteils T AC 3 AC3 temperature of the component
Tzi Temperatur in der ersten Zone Tzi temperature in the first zone
T z2 Temperatur in der zweiten Zone T z2 temperature in the second zone
TTS Temperatur für den zweiten Bereich in der Temperierstation TA Temperatur des ersten Bereichs des Bauteils TB Temperatur des zweiten Bereichs des Bauteils t Zeit tDi Verweildauer im ersten Durchlaufofen tzi Verweildauer in der ersten Zone des ersten Durchlaufofens tZ2 Verweildauer in der zweiten Zone des ersten Durchlaufofens tTi Transferdauer vom ersten Durchlaufofen zur Temperierstation tTs Verweildauer in der Temperierstation tv Verzögerung des Kühlens des zweiten Bereichs des Bauteils tT2 Transferdauer von der Temperierstation zum zweiten Durchlaufofen tD2 Verweildauer im zweiten Durchlaufofen r Transportrichtung des Bauteils TTS temperature for the second area in the temperature control station T A temperature of the first area of the component T B temperature of the second area of the component t time t Di dwell time in the first continuous furnace tzi dwell time in the first zone of the first continuous furnace t Z 2 dwell time in the second zone of the first continuous furnace t Ti Transfer time from the first continuous furnace to the temperature control station t T s Dwell time in the temperature control station t v Delay in the cooling of the second area of the component t T 2 Transfer time from the temperature control station to the second continuous furnace t D2 Dwell time in the second continuous furnace r Transport direction of the component

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum thermischen Behandeln eines Bauteils (2), umfassend: a) Erwärmen des Bauteils (2) in einem ersten Durchlaufofen (3), welcher in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) in eine erste Zone (6) und eine an diese anschließende und von dem Bauteil (2) später durchlaufene zweite Zone (7) unterteilt ist, wobei sich die erste Zone (6) in Transportrichtung (r) des Bau teils (2) über mindestens 70 % des ersten Durchlaufofens (3) erstreckt, wobei eine Durchschnittstemperatur in der ersten Zone (6) unterhalb der AC3- Temperatur (TAc3) des Bauteils (2) liegt, und wobei eine Durchschnittstempe ratur in der zweiten Zone (7) oberhalb der AC3-Temperatur (TAc3) des Bau teils (2) liegt, b) Transferieren des Bauteils (2) von dem ersten Durchlaufofen (3) in eine Tem perierstation (4), c) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in der Temperierstation (4), wobei ein erster Bereich des Bauteils (2) einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils (2) gekühlt wird. 1. A method for the thermal treatment of a component (2), comprising: a) heating the component (2) in a first continuous furnace (3), which in the transport direction (r) of the component (2) in a first zone (6) and a is subdivided into this adjoining second zone (7) through which the component (2) passes later, the first zone (6) extending in the transport direction (r) of the construction part (2) over at least 70% of the first continuous furnace (3) , wherein an average temperature in the first zone (6) is below the AC3 temperature (T A c3) of the component (2), and wherein an average temperature in the second zone (7) is above the AC3 temperature (T A c3) of the construction part (2) lies, b) transferring the component (2) from the first continuous furnace (3) to a Tem perierstation (4), c) thermal treatment of the component (2) in the tempering station (4), a first Area of the component (2) is exposed to a temperature that is on average above the AC3 temperature (T AC 3) d it component (2) lies, and a second area of the component (2) is cooled.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: d) Transferieren des Bauteils (2) von der Temperierstation (4) in einen zweiten Durchlaufofen (5), e) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in dem zweiten Durchlaufofen (5).2. The method according to claim 1, further comprising: d) transferring the component (2) from the temperature control station (4) into a second continuous furnace (5), e) thermal treatment of the component (2) in the second continuous furnace (5).
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Durchschnitts temperatur in der ersten Zone (6) des ersten Durchlaufofens (3) im Bereich von 10 bis 30 K unterhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt und/oder wobei die Durchschnittstemperatur in der zweiten Zone (7) des ersten Durchlaufofens (3) im Bereich von 10 bis 30 K oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the average temperature in the first zone (6) of the first continuous furnace (3) is in the range of 10 to 30 K below the AC3 temperature (T AC 3) of the component (2) and / or wherein the average temperature in the second zone (7) of the first continuous furnace (3) is in the range from 10 to 30 K above the AC3 temperature (T AC 3) of the component (2).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Verweildauer (tZ2) des Bauteils (2) in der zweiten Zone (7) des ersten Durchlaufofens (3) im Bereich von 10 bis 30s liegt. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein a dwell time (t Z 2) of the component (2) in the second zone (7) of the first continuous furnace (3) is in the range of 10 to 30s.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) das Küh len des zweiten Bereichs des Bauteils (2) mit einer Verzögerung (tv) von 0,5 bis 15 s nach Abschluss von Schritt b) beginnt. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step c) the cooling len of the second area of the component (2 ) begins with a delay (t v ) of 0.5 to 15 s after completion of step b).
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) der erste Bereich des Bauteils (2) einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt6. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step c) the first region of the component (2) is exposed to a temperature that is on average
170 bis 250 K oberhalb der AC3-Temperatur (TACS) des Bauteils (2) liegt. 170 to 250 K above the AC3 temperature (T ACS ) of component (2).
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (2) in Schritt c) über eine Verweildauer (tTs) im Bereich von 10 und 30 s in der Tempe rierstation (4) verbleibt. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the component (2) in step c ) remains for a dwell time (t T s) in the range of 10 and 30 s in the tempering station (4).
8. Vorrichtung (1) zum thermischen Behandeln eines Bauteils (2), umfassend: 8. Device (1) for the thermal treatment of a component (2), comprising:
- einen ersten Durchlaufofen (3), welcher in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) in eine erste Zone (6) und eine an diese anschließende und dieser nachgeord- nete zweite Zone (7) unterteilt ist, wobei sich die erste Zone (6) in Transportrich tung (r) des Bauteils (2) über mindestens 70 % des ersten Durchlaufofens (3) er- streckt, - A first continuous furnace (3), which is subdivided in the transport direction (r) of the component (2) into a first zone (6) and a second zone (7) adjoining and following this, the first zone ( 6) in the transport direction (r) of the component (2) extends over at least 70% of the first continuous furnace (3),
- eine dem ersten Durchlaufofen (3) in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) nachgeordnete Temperierstation (4), - A temperature control station (4) arranged downstream of the first continuous furnace (3) in the transport direction (r) of the component (2),
- eine Steuereinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, in der ersten Zone (6) des ersten Durchlaufofens (3) eine Durchschnittstemperatur unterhalb der AC3- Temperatur (TAc3) des Bauteils (2) einzustellen, und in der zweiten Zone (7) des ersten Durchlaufofens (3) eine Durchschnittstemperatur oberhalb der AC3- Temperatur (TACS) des Bauteils (2) einzustellen. - A control device (8) which is set up to set an average temperature below the AC3 temperature (T A c3) of the component (2) in the first zone (6) of the first continuous furnace (3), and in the second zone ( 7) of the first continuous furnace (3) to set an average temperature above the AC3 temperature (T ACS ) of the component (2).
EP21708181.9A 2020-03-06 2021-02-23 Thermally treating a component Pending EP4114992A1 (en)

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