EP4143494A1 - Method for retrofitting a thermal treatment facility - Google Patents

Method for retrofitting a thermal treatment facility

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Publication number
EP4143494A1
EP4143494A1 EP21718843.2A EP21718843A EP4143494A1 EP 4143494 A1 EP4143494 A1 EP 4143494A1 EP 21718843 A EP21718843 A EP 21718843A EP 4143494 A1 EP4143494 A1 EP 4143494A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
furnace
component
control station
temperature control
heat treatment
Prior art date
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Pending
Application number
EP21718843.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Reinartz
Frank WILDEN
Jörg Winkel
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 EP4143494A1 publication Critical patent/EP4143494A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • F27B9/029—Multicellular type furnaces constructed with add-on modules
    • 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
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • 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
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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    • F27B9/028—Multi-chamber type furnaces

Definitions

  • the invention relates to a method for retrofitting a
  • the invention can be used in particular for retrofitting existing press hardening lines in which a press hardening tool is arranged downstream of a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace.
  • the retrofitted heat treatment line advantageously allows partial heat treatment of metallic components if necessary.
  • press hardening Established heat treatment process known as “press hardening”.
  • the sheet steel which is regularly provided in the form of a blank, is first heated in an oven and then cooled in a press during the formation of the sheet and thereby hardened.
  • the upper and lower end areas of the B-pillar should have a comparatively low strength, on the one hand to be able to absorb deformation energy during a side impact and on the other hand during a side impact the assembly of the B-pillar to enable easy connectivity with other body components.
  • the hardened component In order to form such a partially hardened body component, it is necessary for the hardened component to have different strength properties in the subregions.
  • the tempering station is provided and set up to set different temperatures in the subareas of the component, which is initially uniformly heated, so that different strength properties are set in the subareas during the subsequent press hardening.
  • Optimal cycle times which play an important role in the automotive industry in particular, can be achieved if the components oven, temperature control station and press hardening tool are arranged "in line", i.e. directly behind one another.
  • a method for retrofitting a heat treatment system is to be specified that allows both a partially different heat treatment of a metallic component that can be carried out as efficiently as possible on an industrial scale and, in particular, the most efficient possible implementation of a conventional press hardening process.
  • a method for retrofitting a heat treatment plant has at least the following steps: a) dividing a continuous furnace into a first furnace and a second furnace, b) arranging a temperature control station in the heat treatment plant, the temperature control station being arranged downstream of the first furnace and upstream of the second furnace and wherein the temperature control station is provided and set up to set a temperature difference between at least one first sub-area and at least one second sub-area of a metallic component to be treated, c) Adapting a mode of operation of the heat treatment plant.
  • the proposed method is preferably used to retrofit a heat treatment system or heat treatment line with a continuous furnace and a press hardening tool.
  • the press hardening tool is located downstream of the continuous furnace (to be retrofitted).
  • the press hardening tool is in particular provided and set up to reshape the component at the same time or at least partially in parallel and (at least partially) to quench it.
  • the continuous furnace can be a roller hearth furnace.
  • the heat treatment system to be retrofitted and / or the retrofitted heat treatment system preferably have an arrangement “in line”.
  • the continuous furnace and the press hardening tool of the heat treatment system to be retrofitted or the first furnace, the tempering station, the second furnace and the press hardening tool (in the order mentioned) are preferably arranged directly one behind the other.
  • the metallic component (to be treated by means of the heat treatment system) is preferably a metallic blank, a sheet steel or an at least partially preformed semi-finished product.
  • the metallic component is preferably made with or made of a (hardenable) steel, for example a boron (manganese) steel, e.g. B. with the designation 22MnB5 formed.
  • the metallic component is at least for the most part provided with a (metallic) coating or is precoated.
  • the metallic coating can be, for example, a (primarily) zinc-containing coating or (primarily) aluminum and / or silicon containing coating, in particular a so-called aluminum / silicon (Al / Si) coating act.
  • an (existing) continuous furnace in particular a roller hearth furnace, is divided into a first furnace and a second furnace.
  • the dividing is preferably carried out in such a way that the first furnace and the second furnace each form a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace.
  • the dividing can take place in such a way that the first furnace forms a continuous furnace and the second furnace a chamber furnace.
  • the dividing can be done by mechanical and / or thermal cutting.
  • a region of the continuous furnace be removed in step a). This is done in particular in such a way that a free space is formed for the temperature control station (in the continuous furnace).
  • a temperature control station is arranged in the heat treatment system, the temperature control station being arranged (directly) after the first furnace and (directly) in front of the second furnace.
  • the temperature control station is provided and set up to set a temperature difference between at least one first sub-area and at least one second sub-area of a metallic component to be treated (by means of the heat treatment system).
  • the temperature control station can have one or more nozzles which are provided and set up for discharging a (cooling) fluid to the at least one first partial area of the component.
  • the temperature control station is arranged between the first oven and the second oven.
  • the temperature control station is preferably arranged in such a way that the first furnace, the temperature control station and the second furnace (in the order mentioned) in particular are placed directly behind one another. “Immediately one behind the other” here means in particular that no further components used for heat treatment are provided between the temperature control station and the corresponding furnace. However, a (minimum) distance of at least 0.5 m [meters] can be provided between the temperature control station and the first furnace and / or the second furnace. In other words, it is preferred that in step b) the temperature control station is arranged in line with the first oven and the second oven. In step c) there is an adaptation of an operating mode of the
  • Heat treatment plant If several operating modes are provided for the heat treatment system to be retrofitted, one or more of the operating modes or even all operating modes of the heat treatment system can be adapted or changed in step c).
  • step c) the mode of operation of the heat treatment system is adapted in such a way that a passage speed through the first furnace is reduced compared to a passage speed through the continuous furnace, in particular if partial heat treatment, in particular Hardening, is exercised or the (retrofitted) heat treatment system is operated in a first operating mode in which a temperature difference between a first sub-area and a second sub-area of the component is set in at least one metallic component by means of the temperature control station.
  • the speed of passage through the first furnace is preferably reduced to a speed in the range from 0.01 to 1 m / s [meters per second], in particular in the range from 0.08 to 0.3 m / s.
  • the reduced throughput speed which is preferably set when partial heat treatment is carried out by means of the (retrofitted) heat treatment system, does increase the achievable cycle time, but this is a reasonable concession if only relatively few components are to be partially heat treated if the process can be implemented "in line" for this.
  • step c) the mode of operation of the heat treatment system is adapted in such a way that an internal furnace temperature in the second furnace is higher than a (maximum or highest) internal furnace temperature of the continuous furnace (to be retrofitted), in particular if the ( retrofitted) heat treatment system no partial heat treatment is performed or the (retrofitted) heat treatment system is operated in a second operating mode in which no temperature difference is set between a first sub-area and a second sub-area of the component.
  • the internal furnace temperature in the second furnace is preferably increased by at least 10 K or even by at least 20 K compared to the (maximum) internal furnace temperature of the continuous furnace (to be retrofitted).
  • the increase in the internal furnace temperature in the second furnace has the particular advantage that the conventional process of press hardening can continue to be used with the (retrofitted)
  • Heat treatment plant can be realized. A considerable amount of usable furnace length is regularly lost due to the temperature control station. To compensate for this, increasing the temperature in the second oven is a preferred approach. In this way, the required final temperature can be achieved despite the reduced length of the furnace.
  • the increase (only) of the temperature in the second furnace offers the advantage that in the event of a standstill, which can lead to the fact that those in a furnace with an increased temperature Components take on too high a temperature, only these few components located in the second furnace have to be discarded so that the damage can be limited. If the temperatures in the first furnace and in the second furnace were to be increased due to the overall reduced furnace length, the entire furnace charge might have to be discarded. In addition to the loss of material, the failure while the furnace is “running empty” would also have to be accepted.
  • step c) the mode of operation of the heat treatment system is adapted such that an internal furnace temperature in the second furnace is lower than or just as high as a (maximum) internal furnace temperature of the continuous furnace (to be retrofitted).
  • an end of the cycle is selected in the event of (targeted) interruptions so that the second furnace is empty. Then no component may have to be discarded.
  • Temperature measurement data from, for example, the first furnace and / or the second furnace, for example, are used to determine the end of the cycle.
  • thermoforming an inhomogeneous temperature profile or different temperature zones over the respective oven length in the first oven and / or in the second oven, which can each be designed as a continuous oven.
  • different temperature zones are set in the first furnace (in the flow direction), whereas a substantially homogeneous internal furnace temperature is set in the second furnace.
  • a method is also proposed for operating a heat treatment plant retrofitted in accordance with a method proposed here, with FIG a first operating mode of the heat treatment system in at least one metallic component by means of the temperature control station a temperature difference between a first sub-area and a second sub-area of the component is set and in a second operating mode of the heat treatment system in at least one further metallic component by means of the temperature control station none (specifically or deliberately set ) The temperature difference between a first sub-area and a second sub-area of the component is set.
  • the temperature control station is usually equipped with a component-specific insert, which enables the different temperature control of the first and second areas of a component with a partially different solidity.
  • the unit can be replaced by a tunnel element that thermally shields the component from the environment. This reduces the radiation of heat from the component and thus reduces the temperature loss of the component on the way from the first furnace to the second furnace.
  • additional heating devices can be provided which keep the interior of the tunnel element at an elevated temperature in order to achieve a significant reduction in heat losses due to the lower temperature difference to the surroundings.
  • the tunnel element can particularly preferably be heated in such a way that the internal temperature corresponds approximately to the internal temperature of the first furnace or of the second furnace. As a result, a temperature drop in the component can largely be avoided.
  • At least the following steps are carried out during the first operating mode: a) heating the (entire) component in the first furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection, preferably by at least 500 K [Kelvin], in particular by at least 650 K or even by at least 750 K, bl) moving the component into the temperature control station, cl) in particular convective cooling of at least a first sub-area of the component in the temperature control station, with a temperature difference of preferably at least 50 K or even at least 100 K between the at least a first sub-area and at least a second sub-area of the component is set, dl) moving the component from the temperature control station into the second oven, el) heating at least the at least one first sub-area of the component in the second oven, in particular by means of radiant heat and / or convection, preferably by at least 100 K, esp ondere by at least 150 K or even by at least 200 K.
  • the component (in step a1) move at a speed in the range from 0.01 to 1 m / s [Meters per second] is moved through the first furnace.
  • the component is preferably moved through the first furnace at a speed in the range from 0.08 to 0.3 m / s.
  • at least the following steps be carried out during the second operating mode: a2) heating the component in the first furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection, e2) heating the component in the second furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection.
  • steps a2 and e2 it is proposed that at least the following steps are carried out between steps a2 and e2: b2) moving the component into the temperature control station, c2) reducing a cooling rate of the component or heating the
  • Component in the temperature control station in particular by means of radiant heat, d2) moving the component from the temperature control station into the second furnace.
  • FIG. 2 the heat treatment system according to FIG. 1, which has been retrofitted with a method proposed here.
  • Fig. 1 shows schematically a known heat treatment system 1, which can be retrofitted with a method proposed here.
  • the heat treatment system 1 has a continuous furnace 2, which is (directly) followed by a press hardening tool 7.
  • Heat treatment system 1 here represents a press hardening line.
  • FIG. 2 shows the heat treatment system 1 according to FIG. 1, which has been retrofitted with a method proposed here.
  • the continuous furnace was divided into a first furnace 3 and a second furnace 4.
  • a temperature control station 5 was then arranged in the heat treatment system 1, the temperature control station 5 being arranged (directly) after the first furnace 3 and upstream of the second furnace 4 (directly).
  • the temperature control station 5 is provided and set up to set a temperature difference between at least one first sub-area and at least one second sub-area of a metallic component 6 to be treated.
  • a method for retrofitting a heat treatment system is thus specified which at least partially solves the problems described with reference to the prior art.
  • the method allows the retrofitting of a heat treatment system that is partially different on an industrial scale, in particular, that can be carried out as efficiently as possible Heat treatment of a metallic component and, in particular, the most efficient possible implementation of a conventional press hardening process.

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Abstract

The invention relates to a method for retrofitting a thermal treatment facility, having at least the following steps: a) dividing a continuous furnace (2) into a first furnace (3) and a second furnace (4), b) arranging a temperature control station (5) in the thermal treatment facility (1), wherein the temperature control station (5) is arranged downstream of the first furnace (3) and upstream of the second furnace (4), and the temperature control station (5) is additionally provided for and designed to set a temperature difference between at least one first sub-region and at least one second sub-region of a metal component (6) to be treated, and c) adapting the operating mode of the thermal treatment facility (1). The invention is used in particular for retrofitting existing press hardening lines in which a press hardening tool is arranged downstream of a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace. The retrofitted thermal treatment line advantageously allows a partial thermal treatment of metal components as required.

Description

Verfahren zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage Process for retrofitting a heat treatment system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachrüsten einerThe invention relates to a method for retrofitting a
Wärmebehandlungsanlage. Die Erfindung kann insbesondere zur Nachrüstung bestehender Presshärtelinien zur Anwendung kommen, in denen einem Durchlaufofen, insbesondere Rollenherdofen, ein Presshärtewerkzeug nachgeordnet ist. Die nachgerüstete Wärmebehandlungslinie erlaubt in vorteilhafter Weise eine bedarfsweise partielle Wärmebehandlung metallischer Bauteile. Heat treatment plant. The invention can be used in particular for retrofitting existing press hardening lines in which a press hardening tool is arranged downstream of a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace. The retrofitted heat treatment line advantageously allows partial heat treatment of metallic components if necessary.
Zur Herstellung sicherheitsrelevanter Fahrzeug-Karosseriebauteile aus Stahlblech ist es regelmäßig erforderlich das Stahlblech während oder nach der Elmformung zu dem Karosseriebauteil zu härten. Hierzu hat sich einIn order to manufacture safety-relevant vehicle body components from sheet steel, it is regularly necessary to harden the steel sheet during or after forming the body into the body component. To this end, a
Wärmebehandlungsverfahren etabliert, das als „Presshärten“ bezeichnet wird. Dabei wird das Stahlblech, das regelmäßig in der Form einer Platine bereitgestellt wird zunächst in einem Ofen aufgeheizt und anschließend während der Elmformung in einer Presse abgekühlt und dadurch gehärtet. Established heat treatment process known as “press hardening”. The sheet steel, which is regularly provided in the form of a blank, is first heated in an oven and then cooled in a press during the formation of the sheet and thereby hardened.
Seit einigen Jahren besteht nun das Bestreben mittels des Presshärtens Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen, wie z. B. A- und B-Säulen, Seitenaufprallschutzträger in Türen, Schweller, Rahmenteile, Stoßstangenfänger, Querträger für Boden und Dach, vordere und hintere Längsträger, bereitzustellen, die in Teilbereichen unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, sodass das Karosseriebauteil partiell unterschiedliche Funktionen erfüllen kann. So soll zum Beispiel der mittlere Bereich einer B-Säule eines Fahrzeugs eine hohe Festigkeit aufweisen, um die Insassen im Falle eines Seitenaufpralls zu schützen. Gleichzeitig sollen der obere und untere Endbereich der B-Säule eine vergleichsweise geringe Festigkeit aufweisen, um zum einen Verformungsenergie während eines Seitenaufpralls aufnehmen zu können und zum anderen während der Montage der B-Säule eine einfache Verbindbarkeit mit anderen Karosseriebauteilen zu ermöglichen. For some years now there has been an effort by means of press hardening body components of motor vehicles, such as. B. A- and B-pillars, side impact protection beams in doors, sills, frame parts, bumper bars, cross members for the floor and roof, front and rear side members, which have different strengths in some areas, so that the body component can partially fulfill different functions. For example, the central area of a B-pillar of a vehicle should have a high degree of strength in order to protect the occupants in the event of a side impact. At the same time, the upper and lower end areas of the B-pillar should have a comparatively low strength, on the one hand to be able to absorb deformation energy during a side impact and on the other hand during a side impact the assembly of the B-pillar to enable easy connectivity with other body components.
Zur Ausbildung eines solchen partiell gehärteten Karosseriebauteils ist es erforderlich, dass das gehärtete Bauteil in den Teilbereichen unterschiedliche Festigkeitseigenschaften aufweist. Hierzu besteht bei Neuanlangen z. B. die Möglichkeit, eine oder mehrere Temperierstation(en) zwischen dem Ofen und dem Presshärtewerkzeug anzuordnen. Die Temperierstation ist hierbei dazu vorgesehen und eingerichtet, in den Teilbereichen des zunächst uniform aufgeheizten Bauteils unterschiedliche Temperaturen einzustellen, so dass während des anschließenden Presshärtens sich unterschiedliche Festigkeitseigenschaften in den Teilbereichen einstellen. Optimale Taktzeiten, die insbesondere in der Fahrzeugindustrie eine wesentliche Rolle spielen, können hierbei insbesondere dann erreicht werden, wenn die Komponenten Ofen, Temperierstation und Presshärtewerkzeug „in Linie“, d.h. unmittelbar hintereinander angeordnet sind. In order to form such a partially hardened body component, it is necessary for the hardened component to have different strength properties in the subregions. For this purpose, there is z. B. the possibility of arranging one or more temperature control station (s) between the furnace and the press hardening tool. The tempering station is provided and set up to set different temperatures in the subareas of the component, which is initially uniformly heated, so that different strength properties are set in the subareas during the subsequent press hardening. Optimal cycle times, which play an important role in the automotive industry in particular, can be achieved if the components oven, temperature control station and press hardening tool are arranged "in line", i.e. directly behind one another.
Sollen nun Bestandsanlagen mit einer Temperierstation nachgerüstet werden, so ist regelmäßig zu beobachten, dass der benötigte Raum für eine Anordnung „in Linie“ nicht gegeben ist, sodass die Temperierstation andernorts, beispielsweise (in Durchlaufrichtung betrachtet) seitlich versetzt zu dem Ofen und/oder dem Presshärtewerkzeug platziert werden muss. Mit solchen Anordnungen können optimale Taktzeiten nur schwer bis gar nicht erreicht werden. If existing systems are now to be retrofitted with a temperature control station, it must be regularly observed that the space required for an arrangement "in line" is not available, so that the temperature control station elsewhere, for example (viewed in the flow direction) laterally offset to the furnace and / or the Press hardening tool must be placed. With such arrangements, optimal cycle times can only be achieved with difficulty or not at all.
Selbst wenn im Falle einer Nachrüstung der erforderliche Raum für eine Anordnung „in Linie“ besteht, so ergeben sich Probleme, da auf nachgerüsteten Anlagen in der Regel noch das herkömmliche Presshärteverfahren (alternativ) durchführbar sein soll. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass es durch die Anordnung der (im herkömmlichen Betrieb ausgeschalteten) Temperierstation zwischen dem Ofenausgang und dem Presshärtewerkzeug zu Verzögerungen beim Transfer vom Ofen in das Presshärtewerkzeug kommt, die eine ungewünscht starke Abkühlung vor Eintritt in das Presshärtewerkzeug bewirken können. Even if, in the case of retrofitting, there is the necessary space for an arrangement "in line", problems arise because the conventional press hardening process (alternatively) should generally still be feasible on retrofitted systems. Here, however, the problem arises that the arrangement of the temperature control station (which is switched off in conventional operation) between the furnace outlet and the press hardening tool leads to delays in the process Transfer from the furnace into the press hardening tool comes, which can cause an undesirably strong cooling before entering the press hardening tool.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage angegeben werden, die sowohl eine im industriellen Maßstab, insbesondere möglichst effizient durchführbare partiell unterschiedliche Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils als auch ein insbesondere möglichst effizientes Durchführen eines herkömmlichen Presshärteverfahrens erlaubt. Proceeding from this, it is the object of the present invention to at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, a method for retrofitting a heat treatment system is to be specified that allows both a partially different heat treatment of a metallic component that can be carried out as efficiently as possible on an industrial scale and, in particular, the most efficient possible implementation of a conventional press hardening process.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. These objects are achieved by the features of the independent patent claims. Further advantageous configurations of the solution proposed here are specified in the dependent claims. It should be pointed out that the features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in any desired, technologically sensible manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.
Ein erfmdungsgemäßes Verfahren zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage weist zumindest folgende Schritte auf: a) Teilen eines Durchlaufofens in einen ersten Ofen und einen zweiten Ofen, b) Anordnen einer Temperierstation in der Wärmebehandlungsanlage, wobei die Temperierstation dem ersten Ofen nachgeordnet und dem zweiten Ofen vorgeordnet wird und wobei die Temperierstation dazu vorgesehen und eingerichtet ist, eine Temperaturdifferenz zwischen mindestens einem ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich eines zu behandelnden metallischen Bauteils einzustellen, c) Anpassen einer Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage. A method according to the invention for retrofitting a heat treatment plant has at least the following steps: a) dividing a continuous furnace into a first furnace and a second furnace, b) arranging a temperature control station in the heat treatment plant, the temperature control station being arranged downstream of the first furnace and upstream of the second furnace and wherein the temperature control station is provided and set up to set a temperature difference between at least one first sub-area and at least one second sub-area of a metallic component to be treated, c) Adapting a mode of operation of the heat treatment plant.
Die angedeutete Reihenfolge der Verfahrensschritte a), b) und c) ergibt sich bei einem regulären Ablauf des Verfahrens. Einzelne oder mehrere der Verfahrensschritte können zeitgleich, nacheinander und/oder zumindest teilweise parallel durchgeführt werden. The indicated sequence of process steps a), b) and c) results from a regular course of the process. Individual or several of the method steps can be carried out at the same time, one after the other and / or at least partially in parallel.
Das vorgeschlagene Verfahren dient vorzugsweise zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage oder Wärmebehandlungslinie mit einem Durchlaufofen und einem Presshärtewerkzeug. Das Presshärtewerkzeug ist dem (nachzurüstenden) Durchlaufofen nachgeordnet. Das Presshärtewerkzeug ist insbesondere dazu vorgesehen und eingerichtet, das Bauteil gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel umzuformen und (zumindest teilweise) abzuschrecken. Der Durchlaufofen kann ein Rollenherdofen sein. Bevorzugt weisen die nachzurüstende Wärmebehandlungsanlage und/oder die nachgerüstete Wärmebehandlungsanlage eine Anordnung „in Linie“ auf. Hierbei sind vorzugsweise der Durchlaufofen und das Presshärtewerkzeug der nachzurüstenden Wärmebehandlungsanlage beziehungsweise der erste Ofen, die Temperierstation, der zweite Ofen und das Presshärtewerkzeug (in der genannten Reihenfolge) insbesondere unmittelbar hintereinander angeordnet. The proposed method is preferably used to retrofit a heat treatment system or heat treatment line with a continuous furnace and a press hardening tool. The press hardening tool is located downstream of the continuous furnace (to be retrofitted). The press hardening tool is in particular provided and set up to reshape the component at the same time or at least partially in parallel and (at least partially) to quench it. The continuous furnace can be a roller hearth furnace. The heat treatment system to be retrofitted and / or the retrofitted heat treatment system preferably have an arrangement “in line”. The continuous furnace and the press hardening tool of the heat treatment system to be retrofitted or the first furnace, the tempering station, the second furnace and the press hardening tool (in the order mentioned) are preferably arranged directly one behind the other.
Bei dem (mittels der Wärmebehandlungsanlage zu behandelnden) metallischen Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine metallische Platine, ein Stahlblech oder ein zumindest teilweise vorgeformtes Halbzeug. Das metallische Bauteil ist bevorzugt mit beziehungsweise aus einem (härtbaren) Stahl, beispielweise einem Bor-(Mangan-)Stahl, z. B. mit der Bezeichnung 22MnB5, gebildet. Weiter bevorzugt ist das metallische Bauteil zumindest zu einem Großteil mit einer (metallischen) Beschichtung versehen beziehungsweise vorbeschichtet. Bei der metallischen Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine (vorrangig) Zink enthaltende Beschichtung oder eine (vorrangig) Aluminium und/oder Silizium enthaltende Beschichtung, insbesondere eine sogenannte Aluminium/Silizium(Al/Si)-Beschichtung handeln. The metallic component (to be treated by means of the heat treatment system) is preferably a metallic blank, a sheet steel or an at least partially preformed semi-finished product. The metallic component is preferably made with or made of a (hardenable) steel, for example a boron (manganese) steel, e.g. B. with the designation 22MnB5 formed. Further preferably, the metallic component is at least for the most part provided with a (metallic) coating or is precoated. The metallic coating can be, for example, a (primarily) zinc-containing coating or (primarily) aluminum and / or silicon containing coating, in particular a so-called aluminum / silicon (Al / Si) coating act.
In Schritt a) erfolgt ein Teilen eines (bestehenden) Durchlaufofens, insbesondere Rollenherdofens, in einen ersten Ofen und einen zweiten Ofen. Vorzugsweise erfolgt das Teilen so, dass der erste Ofen und der zweite Ofen jeweils einen Durchlauf ofen, insbesondere Rollenherdofen, bilden. Alternativ kann das Teilen so erfolgen, dass der erste Ofen einen Durchlaufofen und der zweite Ofen einen Kammerofen bilden. Das Teilen kann durch ein mechanisches und/oder thermisches Trennen erfolgen. In step a), an (existing) continuous furnace, in particular a roller hearth furnace, is divided into a first furnace and a second furnace. The dividing is preferably carried out in such a way that the first furnace and the second furnace each form a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace. Alternatively, the dividing can take place in such a way that the first furnace forms a continuous furnace and the second furnace a chamber furnace. The dividing can be done by mechanical and / or thermal cutting.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt a) ein Bereich des Durchlaufofens entfernt wird. Dies erfolgt insbesondere so, dass ein Freiraum für die Temperierstation (in dem Durchlaufofen) gebildet wird. According to an advantageous embodiment, it is proposed that a region of the continuous furnace be removed in step a). This is done in particular in such a way that a free space is formed for the temperature control station (in the continuous furnace).
In Schritt b) erfolgt ein Anordnen einer Temperierstation in der Wärmebehandlungsanlage, wobei die Temperierstation dem ersten Ofen (unmittelbar) nachgeordnet und dem zweiten Ofen (unmittelbar) vorgeordnet wird. Die Temperierstation ist dazu vorgesehen und eingerichtet, eine Temperaturdifferenz zwischen mindestens einem ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich eines (mittels der Wärmebehandlungsanlage) zu behandelnden metallischen Bauteils einzustellen. Hierzu kann die Temperierstation eine oder mehrere Düse(n) aufweisen, die zum Austragen eines (kühlenden) Fluids hin zu dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils vorgesehen und eingerichtet ist beziehungsweise sind. In step b), a temperature control station is arranged in the heat treatment system, the temperature control station being arranged (directly) after the first furnace and (directly) in front of the second furnace. The temperature control station is provided and set up to set a temperature difference between at least one first sub-area and at least one second sub-area of a metallic component to be treated (by means of the heat treatment system). For this purpose, the temperature control station can have one or more nozzles which are provided and set up for discharging a (cooling) fluid to the at least one first partial area of the component.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt b) die Temperierstation zwischen dem ersten Ofen und dem zweiten Ofen angeordnet wird. Bevorzugt wird die Temperierstation so angeordnet, dass der erste Ofen, die Temperierstation und der zweite Ofen (in der genannten Reihenfolge) insbesondere unmittelbar hintereinander platziert sind. „Unmittelbar hintereinander“ bedeutet hier insbesondere, dass keine weiteren zur Wärmebehandlung dienenden Komponenten zwischen der Temperierstation und dem entsprechenden Ofen vorgesehen sind. Jedoch kann ein (Mindest-) Ab stand von mindestens 0,5 m [Meter] zwischen der Temperierstation und dem ersten Ofen und/oder dem zweiten Ofen vorgesehen werden. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es bevorzugt, dass in Schritt b) die Temperierstation in Linie mit dem ersten Ofen und dem zweiten Ofen angeordnet wird. In Schritt c) erfolgt ein Anpassen einer Betriebsweise derAccording to an advantageous embodiment, it is proposed that in step b) the temperature control station is arranged between the first oven and the second oven. The temperature control station is preferably arranged in such a way that the first furnace, the temperature control station and the second furnace (in the order mentioned) in particular are placed directly behind one another. “Immediately one behind the other” here means in particular that no further components used for heat treatment are provided between the temperature control station and the corresponding furnace. However, a (minimum) distance of at least 0.5 m [meters] can be provided between the temperature control station and the first furnace and / or the second furnace. In other words, it is preferred that in step b) the temperature control station is arranged in line with the first oven and the second oven. In step c) there is an adaptation of an operating mode of the
Wärmebehandlungsanlage. Wenn mehrere Betriebsweisen bei der nachzurüstenden Wärmebehandlungsanlage vorgesehen sind, können in Schritt c) eine oder mehrere der Betriebsweisen oder sogar alle Betriebsweisen der Wärmebehandlungsanlage angepasst beziehungsweise geändert werden. Heat treatment plant. If several operating modes are provided for the heat treatment system to be retrofitted, one or more of the operating modes or even all operating modes of the heat treatment system can be adapted or changed in step c).
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) die Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage derart angepasst wird, dass eine Durchlaufgeschwindigkeit durch den ersten Ofen gegenüber einer Durchlaufgeschwindigkeit durch den Durchlaufofen reduziert wird, insbesondere, wenn mittels der (nachgerüsteten) Wärmebehandlungsanlage ein partielles Wärmebehandeln, insbesondere Härten, ausgeübt wird beziehungsweise die (nachgerüsteten) Wärmebehandlungsanlage in einer ersten Betriebsart, in der in mindestens einem metallischen Bauteil mittels der Temperierstation eine Temperaturdifferenz zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird, betrieben wird. Bevorzugt wird die Durchlaufgeschwindigkeit durch den ersten Ofen auf eine Geschwindigkeit im Bereich von 0,01 bis 1 m/s [Meter pro Sekunde], insbesondere im Bereich von 0,08 bis 0,3 m/s reduziert. Die reduzierte Durchlaufgeschwindigkeit, die vorzugsweise eingestellt wird, wenn mittels der (nachgerüsteten) Wärmebehandlungsanlage ein partielles Wärmebehandeln ausgeübt wird, bewirkt zwar eine Verlängerung der erreichbaren Taktzeit, dies ist für den Fall, dass nur verhältnismäßig wenige Bauteile partiell wärmebehandelt werden sollen aber ein durchaus sinnvolles Zugeständnis, wenn dafür der Prozess „in Linie“ realisiert werden kann. According to an advantageous embodiment, it is proposed that in step c) the mode of operation of the heat treatment system is adapted in such a way that a passage speed through the first furnace is reduced compared to a passage speed through the continuous furnace, in particular if partial heat treatment, in particular Hardening, is exercised or the (retrofitted) heat treatment system is operated in a first operating mode in which a temperature difference between a first sub-area and a second sub-area of the component is set in at least one metallic component by means of the temperature control station. The speed of passage through the first furnace is preferably reduced to a speed in the range from 0.01 to 1 m / s [meters per second], in particular in the range from 0.08 to 0.3 m / s. The reduced throughput speed, which is preferably set when partial heat treatment is carried out by means of the (retrofitted) heat treatment system, does increase the achievable cycle time, but this is a reasonable concession if only relatively few components are to be partially heat treated if the process can be implemented "in line" for this.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) die Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage derart angepasst wird, dass eine Ofeninnentemperatur im zweiten Ofen höher ist, als eine (maximale beziehungsweise höchste) Ofeninnentemperatur des (nachzurüstenden) Durchlaufofens, insbesondere, wenn mittels der (nachgerüsteten) Wärmebehandlungsanlage kein partielles Wärmebehandeln ausgeübt wird beziehungsweise die (nachgerüsteten) Wärmebehandlungsanlage in einer zweiten Betriebsart, in der keine Temperaturdifferenz zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird, betrieben wird. Bevorzugt wird die Ofeninnentemperatur im zweiten Ofen um mindestens 10 K oder sogar um mindestens 20 K gegenüber der (maximalen) Ofeninnentemperatur des (nachzurüstenden) Durchlaufofens erhöht. According to a further advantageous embodiment, it is proposed that in step c) the mode of operation of the heat treatment system is adapted in such a way that an internal furnace temperature in the second furnace is higher than a (maximum or highest) internal furnace temperature of the continuous furnace (to be retrofitted), in particular if the ( retrofitted) heat treatment system no partial heat treatment is performed or the (retrofitted) heat treatment system is operated in a second operating mode in which no temperature difference is set between a first sub-area and a second sub-area of the component. The internal furnace temperature in the second furnace is preferably increased by at least 10 K or even by at least 20 K compared to the (maximum) internal furnace temperature of the continuous furnace (to be retrofitted).
Die Erhöhung der Ofeninnentemperatur im zweiten Ofen erlaubt den besonderen Vorteil, dass der herkömmliche Prozess des Presshärtens möglichst ohne Taktzeiteinbußen weiterhin mittels der (nachgerüsteten)The increase in the internal furnace temperature in the second furnace has the particular advantage that the conventional process of press hardening can continue to be used with the (retrofitted)
Wärmebehandlungsanlage realisiert werden kann. Durch die Temperierstation geht regelmäßig eine beachtliche Strecke an nutzbarer Ofenlänge verloren. Um dies zu kompensieren, ist die Erhöhung der Temperatur im zweiten Ofen ein bevorzugter Ansatz. So kann die geforderte Endtemperatur trotz reduzierter Ofenlänge erreicht werden. Zudem bietet die Erhöhung (nur) der Temperatur im zweiten Ofen den Vorteil, dass im Falle eines Stillstands, bei dem es dazu kommen kann, dass die in einem Ofen mit erhöhter Temperatur befindlichen Bauteile eine zu hohe Temperatur annehmen, nur diese wenigen, im zweiten Ofen befindlichen Bauteile verworfen werden müssen, sodass der Schaden begrenzt werden kann. Würde man die Temperaturen im ersten Ofen und im zweiten Ofen aufgrund der insgesamt reduzierten Ofenlänge erhöhen, wäre gegebenenfalls die gesamte Ofenladung zu verwerfen. Neben dem Materialverlust wäre gegebenenfalls zusätzlich der Ausfall während des „Leerfahrens“ der Öfen in Kauf zu nehmen. Heat treatment plant can be realized. A considerable amount of usable furnace length is regularly lost due to the temperature control station. To compensate for this, increasing the temperature in the second oven is a preferred approach. In this way, the required final temperature can be achieved despite the reduced length of the furnace. In addition, the increase (only) of the temperature in the second furnace offers the advantage that in the event of a standstill, which can lead to the fact that those in a furnace with an increased temperature Components take on too high a temperature, only these few components located in the second furnace have to be discarded so that the damage can be limited. If the temperatures in the first furnace and in the second furnace were to be increased due to the overall reduced furnace length, the entire furnace charge might have to be discarded. In addition to the loss of material, the failure while the furnace is “running empty” would also have to be accepted.
Alternativ wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass in Schritt c) die Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage derart angepasst wird, dass eine Ofeninnentemperatur im zweiten Ofen niedriger ist, als oder genauso hoch ist, wie eine (maximale) Ofeninnentemperatur des (nachzurüstenden) Durchlaufofens. Alternatively, it is preferably proposed that in step c) the mode of operation of the heat treatment system is adapted such that an internal furnace temperature in the second furnace is lower than or just as high as a (maximum) internal furnace temperature of the continuous furnace (to be retrofitted).
Bevorzugt ist es, wenn in der (angepassten) Betriebsweise vorgesehen wird, dass ein Taktende bei (gezielten) Unterbrechungen so gewählt wird, dass der zweite Ofen leer ist. Dann muss gegebenenfalls kein Bauteil verworfen werden. Besonders bevorzugt werden Temperaturmessdaten von beispielsweise dem ersten Ofen und/oder dem zweiten Ofen nachgeordneten Pyrometern zur Bestimmung des Taktendes genutzt. It is preferred if it is provided in the (adapted) operating mode that an end of the cycle is selected in the event of (targeted) interruptions so that the second furnace is empty. Then no component may have to be discarded. Temperature measurement data from, for example, the first furnace and / or the second furnace, for example, are used to determine the end of the cycle.
Es kann sinnvoll sein, im ersten Ofen und/oder im zweiten Ofen, die jeweils als Durchlauf ofen ausgeführt sein können, über die jeweilige Ofenlänge ein inhomogenes Temperaturprofil beziehungsweise unterschiedliche Temperaturzonen einzustellen. Vorzugsweise werden im ersten Ofen (in Durchlaufrichtung) unterschiedliche Temperaturzonen eingestellt, wohingegen im zweiten Ofen eine im Wesentlichen homogene Ofeninnentemperatur eingestellt wird. It can be useful to set an inhomogeneous temperature profile or different temperature zones over the respective oven length in the first oven and / or in the second oven, which can each be designed as a continuous oven. Preferably, different temperature zones are set in the first furnace (in the flow direction), whereas a substantially homogeneous internal furnace temperature is set in the second furnace.
Vorgeschlagen wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer nach einem hier vorgeschlagenen Verfahren nachgerüsteten Wärmebehandlungsanlage, wobei in einer ersten Betriebsart der Wärmebehandlungsanlage in mindestens einem metallischen Bauteil mittels der Temperierstation eine Temperaturdifferenz zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird und wobei in einer zweiten Betriebsart der Wärmebehandlungsanlage in mindestens einem weiteren metallischen Bauteil mittels der Temperierstation keine (gezielt beziehungsweise bewusst eingestellte) Temperaturdifferenz zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird. A method is also proposed for operating a heat treatment plant retrofitted in accordance with a method proposed here, with FIG a first operating mode of the heat treatment system in at least one metallic component by means of the temperature control station a temperature difference between a first sub-area and a second sub-area of the component is set and in a second operating mode of the heat treatment system in at least one further metallic component by means of the temperature control station none (specifically or deliberately set ) The temperature difference between a first sub-area and a second sub-area of the component is set.
Üblicherweise wird die Temperierstation mit einem bauteilspezifischen Einsatz bestückt, der die unterschiedliche Temperaturführung der ersten und zweiten Bereiche eines partiell unterschiedlich festen Bauteils ermöglicht. Für den Fall, dass Bauteile produziert werden sollen, die keine unterschiedlichen ersten und zweiten Bereiche haben, sondern über das gesamte Bauteil eine annähernd homogenen Festigkeit besitzen, kann die Einheit durch ein Tunnel elem ent ersetzt werden, welches das Bauteil von der Umgebung thermisch abschirmt. Dies reduziert die Abstrahlung von Wärme aus dem Bauteil und verringert somit den Temperaturverlust des Bauteils auf dem Weg von ersten Ofen zum zweiten Ofen. Bevorzugt können zusätzlich Beheizungseinrichtungen vorgesehen werden, die das Innere des Tunnelelements auf erhöhter Temperatur halten um durch die geringere Temperaturdifferenz zur Umgebung eine deutliche Reduzierung de Wärmeverluste zu erreichen. Besonders bevorzugt kann das Tunnelelement derart beheizt werden, dass die Innentemperatur annähernd der Innentemperatur des ersten Ofens oder des zweiten Ofens entspricht. Dadurch kann ein Temperaturabfall des Bauteils weitgehend vermieden werden. The temperature control station is usually equipped with a component-specific insert, which enables the different temperature control of the first and second areas of a component with a partially different solidity. In the event that components are to be produced that do not have different first and second areas, but rather have an approximately homogeneous strength across the entire component, the unit can be replaced by a tunnel element that thermally shields the component from the environment. This reduces the radiation of heat from the component and thus reduces the temperature loss of the component on the way from the first furnace to the second furnace. Preferably, additional heating devices can be provided which keep the interior of the tunnel element at an elevated temperature in order to achieve a significant reduction in heat losses due to the lower temperature difference to the surroundings. The tunnel element can particularly preferably be heated in such a way that the internal temperature corresponds approximately to the internal temperature of the first furnace or of the second furnace. As a result, a temperature drop in the component can largely be avoided.
Alternativ wird vorgeschlagen, die Innentemperatur des Tunnelelements sogar noch etwas höher einzustellen als die Temperatur im ersten Ofen, um eine weitere Taktzeitverkürzung zu erreichen. Ähnlich wie bei einer eventuellen Temperaturerhöhung im zweiten Ofen sollte hierbei durch eine geeignete Bauteilverfolgung in der Steuerung überwacht werden, dass in diesem Fall eine maximal zulässige Verweilzeit des Bauteils im Tunnelelement nicht überschritten wird, die zu einer unzulässigen Temperaturerhöhung im Bauteil selbst führen könnte. Nach diesem Verfahren wäre es möglich, die Durchlaufzeit für Bauteile, die keine unterschiedliche Temperaturführung der ersten und zweiten Bereiche benötigen, im Vergleich zur ursprünglichen Anlage nicht erhöhen zu müssen. Gegebenenfalls ist bei Erhöhung der Innentemperatur des Tunnelelements und/oder des zweiten Ofens sogar eine Reduzierung der gesamten Durchlaufzeit im Vergleich zur ursprünglichen Anlage erreichbar. Alternatively, it is proposed to set the internal temperature of the tunnel element even somewhat higher than the temperature in the first furnace in order to achieve a further reduction in the cycle time. Similar to a possible temperature increase in the second oven, a suitable one should be used Component tracking in the controller are monitored so that in this case a maximum permissible dwell time of the component in the tunnel element is not exceeded, which could lead to an impermissible temperature increase in the component itself. According to this method, it would be possible not to have to increase the throughput time for components that do not require different temperature control in the first and second areas compared to the original system. If necessary, when the internal temperature of the tunnel element and / or the second furnace is increased, it is even possible to achieve a reduction in the total throughput time compared to the original system.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass während der ersten Betriebsart zumindest folgende Schritte ausgeführt werden: al) Erwärmen des (gesamten) Bauteils in dem ersten Ofen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion, bevorzugt um mindestens 500 K [Kelvin], insbesondere um mindestens 650 K oder sogar um mindestens 750 K, bl) Bewegen des Bauteils in die Temperierstation, cl) insbesondere konvektives Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils in der Temperierstation, wobei eine Temperaturdifferenz von vorzugsweise mindestens 50 K oder sogar mindestens 100 K zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird, dl) Bewegen des Bauteils von der Temperierstation in den zweiten Ofen, el) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils in dem zweiten Ofen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion, bevorzugt um mindestens 100 K, insbesondere um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K. According to an advantageous embodiment, it is proposed that at least the following steps are carried out during the first operating mode: a) heating the (entire) component in the first furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection, preferably by at least 500 K [Kelvin], in particular by at least 650 K or even by at least 750 K, bl) moving the component into the temperature control station, cl) in particular convective cooling of at least a first sub-area of the component in the temperature control station, with a temperature difference of preferably at least 50 K or even at least 100 K between the at least a first sub-area and at least a second sub-area of the component is set, dl) moving the component from the temperature control station into the second oven, el) heating at least the at least one first sub-area of the component in the second oven, in particular by means of radiant heat and / or convection, preferably by at least 100 K, esp ondere by at least 150 K or even by at least 200 K.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bauteil (in Schritt al) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,01 bis 1 m/s [Meter pro Sekunde] durch den ersten Ofen bewegt wird. Bevorzugt wird das Bauteil mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,08 bis 0,3 m/s durch den ersten Ofen bewegt. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass während der zweiten Betriebsart zumindest folgende Schritte ausgeführt werden: a2) Erwärmen des Bauteils in dem ersten Ofen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion, e2) Erwärmen des Bauteils in dem zweiten Ofen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion. According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the component (in step a1) move at a speed in the range from 0.01 to 1 m / s [Meters per second] is moved through the first furnace. The component is preferably moved through the first furnace at a speed in the range from 0.08 to 0.3 m / s. According to a further advantageous embodiment, it is proposed that at least the following steps be carried out during the second operating mode: a2) heating the component in the first furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection, e2) heating the component in the second furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zwischen den Schritten a2 und e2 zumindest folgende Schritte ausgeführt werden: b2) Bewegen des Bauteils in die Temperierstation, c2) Reduzieren einer Abkühlgeschwindigkeit des Bauteils oder Erwärmen desAccording to yet another advantageous embodiment, it is proposed that at least the following steps are carried out between steps a2 and e2: b2) moving the component into the temperature control station, c2) reducing a cooling rate of the component or heating the
Bauteils in der Temperierstation, insbesondere mittels Strahlungswärme, d2) Bewegen des Bauteils von der Temperierstation in den zweiten Ofen. Component in the temperature control station, in particular by means of radiant heat, d2) moving the component from the temperature control station into the second furnace.
Die im Zusammenhang mit dem zuerst vorgestellten Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen. Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch: The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method presented first can correspondingly also occur in the method presented here, and vice versa. In this respect, reference is made in full to the statements made there for a more detailed characterization of the features. The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention is not intended to be restricted by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and with other components and / or to combine knowledge from other figures and / or the present description. They show schematically:
Fig. 1: eine bekannte Wärmebehandlungsanlage, die mit einem hier vorgeschlagenen Verfahren nachgerüstet werden kann, und 1: a known heat treatment system which can be retrofitted with a method proposed here, and
Fig. 2: die Wärmebehandlungsanlage gemäß Fig. 1, die mit einem hier vorgeschlagenen Verfahren nachgerüstet wurde. FIG. 2: the heat treatment system according to FIG. 1, which has been retrofitted with a method proposed here.
Fig. 1 zeigt schematisch eine bekannte Wärmebehandlungsanlage 1, die mit einem hier vorgeschlagenen Verfahren nachgerüstet werden kann. Die Wärmebehandlungsanlage 1 weist einen Durchlaufofen 2 auf, dem (unmittelbar) ein Presshärtewerkzeug 7 nachgeordnet ist. Somit stellt dieFig. 1 shows schematically a known heat treatment system 1, which can be retrofitted with a method proposed here. The heat treatment system 1 has a continuous furnace 2, which is (directly) followed by a press hardening tool 7. Thus, the
Wärmebehandlungsanlage 1 hier eine Presshärtelinie dar. Heat treatment system 1 here represents a press hardening line.
Fig. 2 zeigt die Wärmebehandlungsanlage 1 gemäß Fig. 1, die mit einem hier vorgeschlagenen Verfahren nachgerüstet wurde. Der Durchlaufofen wurde hierzu in einen ersten Ofen 3 und einen zweiten Ofen 4 geteilt. Anschließend wurde eine Temperierstation 5 in der Wärmebehandlungsanlage 1 angeordnet, wobei die Temperierstation 5 dem ersten Ofen 3 (unmittelbar) nachgeordnet und dem zweiten Ofen 4 (unmittelbar) vorgeordnet wurde. Die Temperierstation 5 ist dazu vorgesehen und eingerichtet, eine Temperaturdifferenz zwischen mindestens einem ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich eines zu behandelnden metallischen Bauteils 6 einzustellen. FIG. 2 shows the heat treatment system 1 according to FIG. 1, which has been retrofitted with a method proposed here. For this purpose, the continuous furnace was divided into a first furnace 3 and a second furnace 4. A temperature control station 5 was then arranged in the heat treatment system 1, the temperature control station 5 being arranged (directly) after the first furnace 3 and upstream of the second furnace 4 (directly). The temperature control station 5 is provided and set up to set a temperature difference between at least one first sub-area and at least one second sub-area of a metallic component 6 to be treated.
Es wird somit ein Verfahren zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage angegeben, das die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise löst. Insbesondere erlaubt das Verfahren das Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage, die sowohl eine im industriellen Maßstab, insbesondere möglichst effizient durchführbare partiell unterschiedliche Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils als auch ein insbesondere möglichst effizientes Durchführen eines herkömmlichen Presshärteverfahrens erlaubt. A method for retrofitting a heat treatment system is thus specified which at least partially solves the problems described with reference to the prior art. In particular, the method allows the retrofitting of a heat treatment system that is partially different on an industrial scale, in particular, that can be carried out as efficiently as possible Heat treatment of a metallic component and, in particular, the most efficient possible implementation of a conventional press hardening process.
B ezugszei chenli ste List of references
1 Wärmebehandlungsanlage 1 heat treatment plant
2 Durchlaufofen 3 erster Ofen 2 conveyor oven 3 first oven
4 zweiter Ofen 4 second oven
5 Temperierstation 5 temperature control station
6 Bauteil 6 component
7 Presshärtewerkzeug 7 Press hardening tool

Claims

Patentansprüche Claims
1 Verfahren zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Teilen eines Durchlaufofens (2) in einen ersten Ofen (3) und einen zweiten Ofen (4), b) Anordnen einer Temperierstation (5) in der Wärmebehandlungsanlage (1), wobei die Temperierstation (5) dem ersten Ofen (3) nachgeordnet und dem zweiten Ofen (4) vorgeordnet wird und wobei die Temperierstation (5) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, eine Temperaturdifferenz zwischen mindestens einem ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich eines zu behandelnden metallischen Bauteils (6) einzustellen, c) Anpassen einer Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage (1). 1 method for retrofitting a heat treatment plant (1), comprising at least the following steps: a) dividing a continuous furnace (2) into a first furnace (3) and a second furnace (4), b) arranging a temperature control station (5) in the heat treatment plant (1), wherein the temperature control station (5) is arranged downstream of the first furnace (3) and upstream of the second furnace (4) and wherein the temperature control station (5) is provided and set up to detect a temperature difference between at least a first sub-area and at least a second Adjusting the partial area of a metallic component (6) to be treated, c) adapting an operating mode of the heat treatment system (1).
2 Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) ein Bereich des Durchlaufofens (2) entfernt wird. 2. The method according to claim 1, wherein in step a) a region of the continuous furnace (2) is removed.
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt b) die Temperierstation (5) zwischen dem ersten Ofen (3) und dem zweiten Ofen (4) angeordnet wird. 3 The method according to claim 1 or 2, wherein in step b) the temperature control station (5) is arranged between the first furnace (3) and the second furnace (4).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) die Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage (1) derart angepasst wird, dass eine Durchlaufgeschwindigkeit durch den ersten Ofen (3) gegenüber einer Durchlaufgeschwindigkeit durch den Durchlaufofen (2) reduziert wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step c) the mode of operation of the heat treatment system (1) is adapted such that a passage speed through the first furnace (3) is reduced compared to a passage speed through the continuous furnace (2).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) die Betriebsweise der Wärmebehandlungsanlage (1) derart angepasst wird, dass eine Ofeninnentemperatur im zweiten Ofen (4) höher ist, als eine Ofeninnentemperatur des Durchlaufofens (2). 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step c) the mode of operation of the heat treatment system (1) is adapted such that an internal furnace temperature in the second furnace (4) is higher than an internal furnace temperature of the continuous furnace (2).
6. Verfahren zum Betreiben einer nach einem der vorhergehenden Verfahren nachgerüsteten Wärmebehandlungsanlage (1), wobei in einer ersten Betriebsart der Wärmebehandlungsanlage (1) in mindestens einem metallischen Bauteil (6) mittels der Temperierstation (5) eine Temperaturdifferenz zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich des Bauteils (6) eingestellt wird und wobei in einer zweiten Betriebsart der Wärmebehandlungsanlage (1) in mindestens einem weiteren metallischen Bauteil (6) mittels der Temperierstation (5) keine Temperaturdifferenz zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich des Bauteils (6) eingestellt wird. 6. A method for operating a heat treatment plant (1) retrofitted according to one of the preceding methods, wherein in a first operating mode of the heat treatment plant (1) in at least one metallic component (6) by means of the temperature control station (5) a temperature difference between a first sub-area and a second Sub-area of the component (6) is set and in a second operating mode of the heat treatment system (1) in at least one further metallic component (6) by means of the temperature control station (5) no temperature difference is set between a first sub-area and a second sub-area of the component (6) will.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei während der ersten Betriebsart zumindest folgende Schritte ausgeführt werden: al) Erwärmen des Bauteils (6) in dem ersten Ofen (3), bl) Bewegen des Bauteils (6) in die Temperierstation (5), cl) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils (6) in der Temperierstation (5), wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils (6) eingestellt wird, dl) Bewegen des Bauteils (6) von der Temperier Station (5) in den zweiten7. The method according to claim 6, wherein at least the following steps are carried out during the first operating mode: al) heating the component (6) in the first furnace (3), bl) moving the component (6) into the temperature control station (5), cl ) Cooling at least one first sub-area of the component (6) in the temperature control station (5), a temperature difference being set between the at least one first sub-area and at least one second sub-area of the component (6), dl) moving the component (6) from the Tempering station (5) in the second
Ofen (4), el) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils (6) in dem zweiten Ofen (4). Oven (4), el) heating at least the at least one first partial area of the component (6) in the second oven (4).
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bauteil (6) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,01 bis 1 m/s durch den ersten Ofen (3) bewegt wird. 8. The method according to claim 7, wherein the component (6) is moved through the first furnace (3) at a speed in the range from 0.01 to 1 m / s.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei während der zweiten9. The method according to any one of claims 6 to 8, wherein during the second
Betriebsart zumindest folgende Schritte ausgeführt werden: a2) Erwärmen des Bauteils (6) in dem ersten Ofen (3), e2) Erwärmen des Bauteils (6) in dem zweiten Ofen (4). Operating mode at least the following steps are carried out: a2) heating the component (6) in the first furnace (3), e2) heating the component (6) in the second furnace (4).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei zwischen den Schritten a2 und e2 zumindest folgende Schritte ausgeführt werden: b2) Bewegen des Bauteils (6) in die Temperierstation (5), c2) Reduzieren einer Abkühlgeschwindigkeit des Bauteils (6) oder Erwärmen des Bauteils (6) in der Temperierstation (5), d2) Bewegen des Bauteils (6) von der Temperier Station (5) in den zweiten10. The method according to claim 9, wherein at least the following steps are carried out between steps a2 and e2: b2) moving the component (6) into the temperature control station (5), c2) reducing a cooling rate of the component (6) or heating the component ( 6) in the temperature control station (5), d2) moving the component (6) from the temperature control station (5) to the second
Ofen (4). Oven (4).
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