EP4317479A1 - Device for preheating bar-shaped metallic workpieces - Google Patents

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EP4317479A1
EP4317479A1 EP22188803.5A EP22188803A EP4317479A1 EP 4317479 A1 EP4317479 A1 EP 4317479A1 EP 22188803 A EP22188803 A EP 22188803A EP 4317479 A1 EP4317479 A1 EP 4317479A1
Authority
EP
European Patent Office
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magazine
preheating
fluid
workpiece
preheating container
Prior art date
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Pending
Application number
EP22188803.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Detlef Franz
Christian Heinrich Löbbe
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.)
IAS GmbH
Original Assignee
IAS 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 IAS GmbH filed Critical IAS GmbH
Priority to EP22188803.5A priority Critical patent/EP4317479A1/en
Priority to DE202023101641.3U priority patent/DE202023101641U1/en
Publication of EP4317479A1 publication Critical patent/EP4317479A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
    • 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
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/58—Continuous furnaces for strip or wire with heating by baths

Definitions

  • the invention relates to a device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a preheating container for receiving the workpieces, which is supplied with a first fluid heated by a heat source.
  • the temperature control when heating metal bolts is subject to high requirements.
  • the billet temperature is of central importance for an economical and high-quality extrusion operation.
  • fuel-heated heating with integrated hot shears stud heating with induction systems
  • energy-efficient combined stud heating with gas rapid heating furnaces and induction systems as described in the WO 2010/031503 A1 is known.
  • the invention is based on the object of providing a device for preheating rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts. According to the invention, this object is achieved by a device having the features of patent claim 1.
  • the invention provides a device for preheating rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts.
  • rod-shaped workpieces arranged there are completely surrounded by the fluid in a fluid bath, whereby the heat release from the fluid to the workpieces is maximized.
  • water-based fluid is understood below to mean water, an aqueous solution and also water vapor.
  • the flow connection and the return connection are connected to a heat exchanger through which a second fluid, which is hotter than the first fluid, flows through, which is preferably a process fluid from a manufacturing or furnace device, such as exhaust gases from a gas furnace or coil cooling water.
  • a second fluid which is hotter than the first fluid
  • the heat exchanger can also be designed in the form of a heat pump arrangement.
  • a heat pump works like a compression refrigeration system, except that the main operational focus is not the evaporator side and therefore the cooling function, but rather the condenser side and therefore the heating function.
  • the principle of evaporation of refrigerant in the evaporator, the increase in pressure and temperature through the compressor up to the release of heat with liquefaction in the condenser with subsequent expansion of the refrigerant via the throttle element is the same.
  • a bar magazine is arranged in the preheating container, the preheating container having a feed opening for loading the bar magazine and a removal opening for removing the bar magazine.
  • the supply and removal can also be implemented through a single opening. In this case, the opening forms both the feed opening and the removal opening.
  • the bar magazine is designed as a revolver magazine, with a drive being arranged via which the revolver magazine can be rotated. This makes it possible to remove preheated bars if necessary.
  • means for drying a workpiece are arranged downstream of the removal device.
  • These means for drying can include at least one compressed air nozzle connected to a compressed air line, which is arranged in front of the removal opening of the bar magazine and is preferably directed towards it.
  • the means for drying a workpiece can also include pivotally arranged textile strips, as are known, for example, from car wash systems.
  • a conveyor device is arranged for loading and/or unloading the bar magazine. This enables automated loading and unloading of the bar magazine.
  • a control device is arranged which is connected to the drive of the turret magazine and which is set up in such a way that a defined rotation of the turret magazine takes place before a bolt is removed by the conveyor device. This makes it possible to remove the maximum heated bar from the magazine.
  • the bar magazine is arranged to be vertically movable in the preheating container via an arranged drive. This enables the bar magazine to be automatically immersed in the fluid of the preheating container and also to emerge from the fluid.
  • the invention is also based on the object of providing a method for preheating rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts.
  • this object is achieved by a method with the features of patent claim 11.
  • the workpieces are placed in a preheating container, through which water flows, which is passed through a heat exchanger, which is preferably flowed through in countercurrent by a process fluid from a production or furnace device.
  • a heat exchanger which is preferably flowed through in countercurrent by a process fluid from a production or furnace device.
  • a revolver magazine is rotatably arranged in the preheating container in such a way that the uppermost receptacle is in alignment with the feed opening and the removal opening above the water surface, the revolver magazine being first rotated in the course of a removal process, after which one is removed from the in this way Water-conveyed workpiece is conveyed out of the removal opening, after which another, The workpiece to be heated is conveyed through the feed opening into the free space in the turret magazine.
  • the workpiece conveyed from the removal opening is dried during removal using compressed air and/or drying textiles.
  • the device chosen as an exemplary embodiment for preheating rod-shaped, metallic workpieces comprises a preheating container 1, in which a turret magazine 2 is rotatably arranged via an electric motor (not shown), as well as an assembly frame for equipping the turret magazine 2 with metal bolts 3.
  • the preheating container is in the exemplary embodiment with filled with water.
  • An inlet line 11 and an outlet line 12 open into the preheating container 1, via which it is connected to the condenser 41 of a heat pump arrangement 4, the evaporator 42 of which is connected via an inlet line 51 and an outlet line 52 to a heat source, which in the exemplary embodiment is provided by the coil cooling - only schematically indicated - induction furnace 5 is formed.
  • the revolver magazine 2 comprises three circular disks 22 arranged concentrically spaced apart from one another on an axis 21, which in the exemplary embodiment each have six regularly circumferentially arranged circular recesses 23, the recesses 23 of the three circular disks 22 being aligned with one another.
  • a receiving cage 24 is guided for receiving a metal bolt 3, which extends almost to the walls of the preheating container 1, which are arranged parallel to the circular disks 22 and which are aligned with one another and each have two circular recesses, a feed opening 13 and a removal opening 14, the dimensions of which correspond to the dimensions of the recesses 23 of the circular disks 22, with which they can be brought into alignment by rotating the revolver magazine 2.
  • a metal bolt 3 can be inserted into or removed from a receiving cage 24.
  • a slide device 6 is arranged, via which a metal bolt 3 can be inserted through the feed opening 13 of the preheating container 1 into a receiving cage 23 of the revolver magazine 2 or pushed out through the removal opening 14.
  • a metal bolt 3 is removed from the revolver magazine accordingly Figures 1 c) to 1 a) .
  • the slide device 6 and the turret magazine 2 are connected to a control - not shown - via which the turret magazine 2 can be rotated into a defined position within the preheating container 1 and the sliding device 6 can subsequently be actuated.
  • the preheating container 1 is filled with water to below the supply opening 13 and the removal opening 14.
  • the water is pumped via a first pump - not shown - through the drain line 12 (return) into the heat pump arrangement 4 and from there through the inlet line 11 (flow) back into the preheating tank 1.
  • the water circulating in this way is passed around a condenser 41 within the heat pump arrangement 4, where it absorbs the heat given off by the refrigerant contained therein, which is subsequently passed over an expansion valve where it is expanded.
  • the refrigerant was previously heated in an evaporator 42, which is fed by the coil cooling of the induction furnace 5, and subsequently passed through a compressor 43 (cf. Figure 2 ).
  • the revolver magazine 2 is first rotated via the control until the metal bolt 3 with the longest residence time is in alignment with the removal opening 14. The metal bolt 3 is then moved out of the receiving cage 24 of the revolver magazine 3 via the sliding device 6 through the removal opening 14. Subsequently, a new metal bolt 3 is inserted via the sliding device 6 through the feed opening 13 into the receiving cage 24 of the revolver magazine 2.
  • the revolver magazine 2 is rotated as described above, with the new metal bolt being positioned completely under water in the preheating container 1 and being heated there. The water is continuously heated by the above-described circulation through the heat pump arrangement 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen, mit einem Vorwärmbehälter (1) zur Aufnahme der Werkstücke, der mit einem durch eine Wärmequelle beheizten ersten Fluid beaufschlagt ist, wobei der Vorwärmbehälter (1) einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss aufweist, die über eine Pumpe mit der Wärmequelle verbunden sind, wobei das erste Fluid Wasser ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen mit einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a preheating container (1) for holding the workpieces, which is supplied with a first fluid heated by a heat source, the preheating container (1) having a flow connection and has a return connection which is connected to the heat source via a pump, the first fluid being water. The invention further relates to a method for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, using such a device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen, mit einem Vorwärmbehälter zur Aufnahme der Werkstücke, der mit einem durch eine Wärmequelle beheizten ersten Fluid beaufschlagt ist.The invention relates to a device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a preheating container for receiving the workpieces, which is supplied with a first fluid heated by a heat source.

Die Temperaturführung bei der Erwärmung von Metallbolzen unterliegt hohen Anforderungen. Von zentraler Bedeutung für einen wirtschaftlichen und qualitätsgerechten Strangpressbetrieb ist dabei die Bolzentemperatur. Im Stand der Technik stehen zur Erwärmung der Bolzen im Wesentlichen drei Alternativen zur Verfügung: Die brennstoffbeheizte Erwärmung mit integrierter Warmschere, die Bolzenerwärmung mit Induktionsanlagen sowie die energieeffiziente kombinierte Bolzenerwärmung mit Gasschnellanwärmöfen und Induktionsanlagen, wie sie aus der WO 2010/031503 A1 bekannt ist.The temperature control when heating metal bolts is subject to high requirements. The billet temperature is of central importance for an economical and high-quality extrusion operation. In the current state of the art, there are essentially three alternatives available for heating the studs: fuel-heated heating with integrated hot shears, stud heating with induction systems and energy-efficient combined stud heating with gas rapid heating furnaces and induction systems, as described in the WO 2010/031503 A1 is known.

Zur Steigerung der Energieeffizienz ist des im Stand der Technik bekannt, die in dem Gasschnellanwärmofen entstehenden Abgase zum Heizen einer Vorwärmzone des Gasschnellanwärmofens zu nutzen. Weiterhin ist es aus der DE 34 34 906 C3 bekannt, über Abgase des Gasschnellanwärmofens zum Vorwärmen der Verbrennungsluft des Gasschnellanwärmofens zu nutzen. Es ist darüber hinaus bekannt, die Abgase des Gasschnellanwärmofens in ein Vorwärmmagazin, insbesondere ein Stangenvorwärmmagazin zu leiten, um die dort vorgehaltenen Stangen unmittelbar vorzuwärmen.In order to increase energy efficiency, it is known in the prior art to use the exhaust gases generated in the rapid gas heating furnace to heat a preheating zone of the rapid gas heating furnace. Furthermore, it is from the DE 34 34 906 C3 known to use exhaust gases from the gas rapid heating furnace to preheat the combustion air of the gas rapid heating furnace. It is also known to direct the exhaust gases from the gas rapid heating furnace into a preheating magazine, in particular a bar preheating magazine, in order to directly preheat the bars stored there.

In der DE 20 2018 105 511 U1 wird vorgeschlagen, die Abgase des Gasschnellanwärmofens durch einen Wärmetauscher zu leiten, um dessen Wärme auf ein Fluid, insbesondere Wasser zu übertragen. Das so erhitzte Wasser wird sodann in einer Vorwärmkammer zur Benetzung dort vorhandener Werkstücke, insbesondere Stangen verwendet. Bedingt dadurch, dass das Wasser unter dem Einfluss der Schwerkraft an den Werkstücken herunterläuft, soll eine großflächige Wärmeübertragung bewirkt sein.In the DE 20 2018 105 511 U1 It is proposed to pass the exhaust gases from the gas rapid heating furnace through a heat exchanger in order to transfer its heat to a fluid, in particular water. The water heated in this way is then used in a preheating chamber to wet workpieces present there, in particular rods. Due to the fact that the water runs down the workpieces under the influence of gravity, a large-area heat transfer should be achieved.

In der Praxis bewirkt die vorstehende Lösung nur eine begrenzte Effizienzsteigerung. Dies ist unter anderem auch dadurch bedingt, dass durch den Benetzungsvorgang bereits eine erste Abkühlung des erwärmten Wassers erfolgt, bevor dieses auf das Werkstück auftrifft und eine Wärmeübertragung erfolgen kann.In practice, the above solution only brings about a limited increase in efficiency. This is due, among other things, to the fact that the wetting process causes the heated water to cool down before it hits the workpiece and heat transfer can take place.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen bereitzustellen, die eine besonders energieeffiziente Erwärmung von stangenförmigen metallischen Werkstücken, insbesondere Aluminiumbolzen ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This is where the present invention comes into play. The invention is based on the object of providing a device for preheating rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts. According to the invention, this object is achieved by a device having the features of patent claim 1.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen bereitgestellt, die eine besonders energieeffiziente Erwärmung von stangenförmigen metallischen Werkstücken, insbesondere Aluminiumbolzen ermöglicht. Dadurch, dass der Vorwärmbehälter einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss aufweist, die über eine Pumpe mit der Wärmequelle verbunden sind, wobei das erste Fluid ein wasserbasierendes Fluid ist, ist ein Fluten des Vorwärmbehälters mit einer definierten zirkulierenden Fluidmenge ermöglicht. In dem Vorwärmbehälter sind dort angeordnete stangenförmige Werkstücke in einem Fluidbad vollständig von dem Fluid umgeben, wodurch die Wärmeabgabe von dem Fluid an die Werkstücke maximiert ist.The invention provides a device for preheating rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts. The fact that the preheating container has a flow connection and a return connection, which are connected to the heat source via a pump, the first fluid being a water-based fluid, enables the preheating container to be flooded with a defined circulating amount of fluid. In the preheating container, rod-shaped workpieces arranged there are completely surrounded by the fluid in a fluid bath, whereby the heat release from the fluid to the workpieces is maximized.

Unter dem Begriff "wasserbasierendes Fluid" ist nachfolgend Wasser, eine wässrige Lösung sowie auch Wasserdampf zu verstehen.The term “water-based fluid” is understood below to mean water, an aqueous solution and also water vapor.

In Weiterbildung der Erfindung sind der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss mit einem Wärmetauscher verbunden, der von einem gegenüber dem ersten Fluid heißeren zweiten Fluid durchströmt ist, das bevorzugt ein Prozessfluid einer Fertigungs- oder Ofeneinrichtung, wie beispielsweise Abgase eines Gasofens oder Spulenkühlwasser ist. Der Wärmetauscher kann auch in Form einer Wärmepumpenanordnung ausgestaltet sein.In a further development of the invention, the flow connection and the return connection are connected to a heat exchanger through which a second fluid, which is hotter than the first fluid, flows through, which is preferably a process fluid from a manufacturing or furnace device, such as exhaust gases from a gas furnace or coil cooling water. The heat exchanger can also be designed in the form of a heat pump arrangement.

Eine Wärmepumpe funktioniert wie eine Kompressionskälteanlage, nur ist der operative Hauptfokus nicht die Verdampferseite und somit die Kühlfunktion, sondern die Verflüssigerseite und dadurch die Heizfunktion. Das Prinzip der Verdampfung von Kältemittel im Verdampfer, die Erhöhung des Drucks und der Temperatur durch den Verdichter bis hin zur Abgabe der Wärme unter Verflüssigung im Verflüssiger mit anschließender Entspannung des Kältemittels über das Drosselorgan ist gleich.A heat pump works like a compression refrigeration system, except that the main operational focus is not the evaporator side and therefore the cooling function, but rather the condenser side and therefore the heating function. The principle of evaporation of refrigerant in the evaporator, the increase in pressure and temperature through the compressor up to the release of heat with liquefaction in the condenser with subsequent expansion of the refrigerant via the throttle element is the same.

In Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Vorwärmbehälter ein Stangenmagazin angeordnet, wobei der Vorwärmbehälter eine Zufuhröffnung zur Bestückung des Stangenmagazins und eine Entnahmeöffnung zur Entstückung des Stangenmagazins aufweist. Hierdurch ist eine Durchführung von Stangen durch den Vorwärmbehälter ermöglicht. Alternativ kann die Zuführung und die Entnahme auch durch eine einzige Öffnung verwirklicht sein. In diesem Fall bildet die Öffnung sowohl die Zuführöffnung als auch die Entnahmeöffnung.In an embodiment of the invention, a bar magazine is arranged in the preheating container, the preheating container having a feed opening for loading the bar magazine and a removal opening for removing the bar magazine. This makes it possible for rods to pass through the preheating container. Alternatively, the supply and removal can also be implemented through a single opening. In this case, the opening forms both the feed opening and the removal opening.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stangenmagazin als Revolvermagazin ausgebildet, wobei ein Antrieb angeordnet ist, über den das Revolvermagazin rotierbar ist. Hierdurch ist eine bedarfsweise Ausschleusung vorgewärmter Stangen ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the bar magazine is designed as a revolver magazine, with a drive being arranged via which the revolver magazine can be rotated. This makes it possible to remove preheated bars if necessary.

In Weiterbildung der Erfindung sind der Entnahmevorrichtung nachgeschaltet Mittel zur Trocknung eines Werkstücks angeordnet. Dabei können diese Mittel zur Trocknung wenigstens eine mit einer Druckluftleitung verbundene Druckluftdüse umfassen, die vor der Entnahmeöffnung des Stangenmagazins angeordnet und vorzugsweise auf diese gerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich können die Mittel zur Trocknung eines Werkstücks auch schwenkbar angeordnete Textilstreifen umfassen, wie sie beispielsweise aus Autowaschanlagen bekannt sind.In a further development of the invention, means for drying a workpiece are arranged downstream of the removal device. These means for drying can include at least one compressed air nozzle connected to a compressed air line, which is arranged in front of the removal opening of the bar magazine and is preferably directed towards it. Alternatively or additionally, the means for drying a workpiece can also include pivotally arranged textile strips, as are known, for example, from car wash systems.

In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Fördereinrichtung zur Bestückung und/oder Entstückung des Stangenmagazins angeordnet. Hierdurch ist eine automatisierte Bestückung bzw. Entstückung des Stangenmagazins ermöglicht.In an embodiment of the invention, a conveyor device is arranged for loading and/or unloading the bar magazine. This enables automated loading and unloading of the bar magazine.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung angeordnet, die mit dem Antrieb des Revolvermagazins verbunden ist und die derart eingerichtet ist, dass vor Entnahme eines Bolzens durch die Fördereinrichtung eine definierte Drehung des Revolvermagazins erfolgt. Hierdurch ist eine Entnahme der maximal erwärmten Stange aus dem Magazin ermöglicht.In a further embodiment of the invention, a control device is arranged which is connected to the drive of the turret magazine and which is set up in such a way that a defined rotation of the turret magazine takes place before a bolt is removed by the conveyor device. This makes it possible to remove the maximum heated bar from the magazine.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Stangenmagazin über einen angeordneten Antrieb vertikal verfahrbar in dem Vorwärmbehälter angeordnet. Hierdurch ist ein automatisches Eintauchen des Stangenmagazins in das Fluid des Vorwärmbehälters sowie auch ein Auftauchen aus dem Fluid ermöglicht.In a further development of the invention, the bar magazine is arranged to be vertically movable in the preheating container via an arranged drive. This enables the bar magazine to be automatically immersed in the fluid of the preheating container and also to emerge from the fluid.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen bereitzustellen, das eine besonders energieeffiziente Erwärmung von stangenförmigen metallischen Werkstücken, insbesondere Aluminiumbolzen ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Hierbei werden die Werkstücke in einen Vorwärmbehälter gegeben, der mit Wasser durchströmt wird, das durch einen Wärmetauscher geleitet wird, der vorzugsweise im Gegenstrom von einem Prozessfluid einer Fertigungs- oder Ofeneinrichtung durchströmt wird. Hierdurch wird die Abwärme der Fertigungs- oder Ofeneinrichtung zur Erhitzung des Wassers genutzt, welches zur Vorwärmung der Aluminiumstangen -oder Bolzen verwendet wird.The invention is also based on the object of providing a method for preheating rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts. According to the invention, this object is achieved by a method with the features of patent claim 11. Here, the workpieces are placed in a preheating container, through which water flows, which is passed through a heat exchanger, which is preferably flowed through in countercurrent by a process fluid from a production or furnace device. As a result, the waste heat from the manufacturing or furnace facility is used to heat the water, which is used to preheat the aluminum rods or bolts.

In Weiterbildung der Erfindung wird in dem Vorwärmbehälter ein Revolvermagazin derart rotierbar angeordnet, dass sich die oberste Aufnahme in Flucht mit der Zufuhröffnung und der Entnahmeöffnung oberhalb der Wasseroberfläche befindet, wobei das Revolvermagazin im Zuge eines Entnahmeprozesses zunächst rotiert wird, wonach ein auf diese Weise aus dem Wasser gefördertes Werkstück aus der Entnahmeöffnung herausgefördert wird, wonach ein weiteres, zu erwärmendes Werkstück durch die Zuführöffnung in den frei gewordenen Platz des Revolvermagazins gefördert wird.In a further development of the invention, a revolver magazine is rotatably arranged in the preheating container in such a way that the uppermost receptacle is in alignment with the feed opening and the removal opening above the water surface, the revolver magazine being first rotated in the course of a removal process, after which one is removed from the in this way Water-conveyed workpiece is conveyed out of the removal opening, after which another, The workpiece to be heated is conveyed through the feed opening into the free space in the turret magazine.

In Ausgestaltung der Erfindung wird das aus der Entnahmeöffnung geförderte Werkstück bei der Entnahme mittels Druckluft und/oder mittels Trockentextilien getrocknet.In an embodiment of the invention, the workpiece conveyed from the removal opening is dried during removal using compressed air and/or drying textiles.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen wiedergegeben und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
Die schematische Darstellung Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke mit Handhabungsgerüst
  1. a) in einer Position vor der Werkstückbestückung;
  2. b) in einer Position während der Werkstückbestückung;
  3. c) in einer Position nach der Werkstückbestückung;
Figur 2
die schematische Darstellung einer die Vorrichtung aus Figur 1 speisenden Wärmepumpenanordnung.
Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in detail below. Show it:
Figure 1
The schematic representation of the device for preheating rod-shaped, metallic workpieces with a handling frame
  1. a) in a position before the workpiece is loaded;
  2. b) in a position during workpiece assembly;
  3. c) in a position after workpiece loading;
Figure 2
the schematic representation of the device Figure 1 feeding heat pump arrangement.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke umfasst einen Vorwärmbehälter 1, in dem ein Revolvermagazin 2 über einen - nicht dargestellten - Elektromotor rotierbar angeordnet ist, sowie ein Bestückungsgerüst zur Bestückung des Revolvermagazins 2 mit Metallbolzen 3. Der Vorwärmbehälter ist im Ausführungsbeispiel mit Wasser befüllt. In dem Vorwärmbehälter 1 mündet eine Zulaufleitung 11 sowie eine Ablaufleitung 12, über die er mit dem Verflüssiger 41 einer Wärmepumpenanordnung 4 verbunden ist, deren Verdampfer 42 über eine Zulaufleitung 51 sowie eine Ablaufleitung 52 mit einer Wärmequelle verbunden ist, die im Ausführungsbeispiel durch die Spulenkühlung eines - lediglich schematisch angedeuteten - Induktionsofens 5 gebildet ist.The device chosen as an exemplary embodiment for preheating rod-shaped, metallic workpieces comprises a preheating container 1, in which a turret magazine 2 is rotatably arranged via an electric motor (not shown), as well as an assembly frame for equipping the turret magazine 2 with metal bolts 3. The preheating container is in the exemplary embodiment with filled with water. An inlet line 11 and an outlet line 12 open into the preheating container 1, via which it is connected to the condenser 41 of a heat pump arrangement 4, the evaporator 42 of which is connected via an inlet line 51 and an outlet line 52 to a heat source, which in the exemplary embodiment is provided by the coil cooling - only schematically indicated - induction furnace 5 is formed.

Das Revolvermagazin 2 umfasst drei konzentrisch beabstandet zueinander auf einer Achse 21 angeordnete Kreisscheiben 22, die im Ausführungsbeispiel jeweils sechs regelmäßig umlaufend angeordnete kreisförmigen Ausnehmungen 23 aufweisen, wobei die Ausnehmungen 23 der drei Kreisscheiben 22 zueinander fluchten. Durch die zueinander fluchtenden Ausnehmungen 23 der drei Kreisscheiben 22 ist jeweils ein Aufnahmekäfig 24 zur Aufnahme jeweils eines Metallbolzens 3 geführt, der sich nahezu bis zu den parallel zu den Kreisscheiben 22 angeordneten Wänden des Vorwärmbehälters 1 erstrecken, die zueinander fluchtend jeweils mit zwei kreisförmigen Ausnehmungen, einer Zufuhröffnung 13 und einer Entnahmeöffnung 14. versehen sind, deren Abmessungen den Abmessungen der Ausnehmungen 23 der Kreisscheiben 22 entsprechen, mit denen sie in durch Rotation des Revolvermagazins 2 in Flucht bringbar sind. In einer solchen Position kann ein Metallbolzen 3 in einen Aufnahmekäfig 24 eingebracht oder entnommen werden.The revolver magazine 2 comprises three circular disks 22 arranged concentrically spaced apart from one another on an axis 21, which in the exemplary embodiment each have six regularly circumferentially arranged circular recesses 23, the recesses 23 of the three circular disks 22 being aligned with one another. Through the mutually aligned recesses 23 of the three circular disks 22, a receiving cage 24 is guided for receiving a metal bolt 3, which extends almost to the walls of the preheating container 1, which are arranged parallel to the circular disks 22 and which are aligned with one another and each have two circular recesses, a feed opening 13 and a removal opening 14, the dimensions of which correspond to the dimensions of the recesses 23 of the circular disks 22, with which they can be brought into alignment by rotating the revolver magazine 2. In such a position, a metal bolt 3 can be inserted into or removed from a receiving cage 24.

Es ist eine Schiebereinrichtung 6 angeordnet, über die ein Metallbolzen 3 durch die Zufuhröffnung 13 des Vorwärmbehälters 1 in einen Aufnahmekäfig 23 des Revolvermagazins 2 eingeschoben oder durch die Entnahmeöffnung 14 herausgeschoben werden kann. In den Figuren 1 a) bis 1 c) ist ein solcher Bestückungsvorgang gezeigt. Eine Entnahme eines Metallbolzens 3 aus dem Revolvermagazins erfolgt entsprechend Figuren 1 c) bis 1 a).A slide device 6 is arranged, via which a metal bolt 3 can be inserted through the feed opening 13 of the preheating container 1 into a receiving cage 23 of the revolver magazine 2 or pushed out through the removal opening 14. In the Figures 1 a) to 1 c) Such an assembly process is shown. A metal bolt 3 is removed from the revolver magazine accordingly Figures 1 c) to 1 a) .

Die Schiebereinrichtung 6 und das Revolvermagazin 2 sind mit einer - nicht dargestellten - Steuerung verbunden, über die das Revolvermagazin 2 innerhalb des Vorwärmbehälters 1 in eine definierte Position rotierbar und nachfolgend die Schiebeeinrichtung 6 betätigbar ist.The slide device 6 and the turret magazine 2 are connected to a control - not shown - via which the turret magazine 2 can be rotated into a defined position within the preheating container 1 and the sliding device 6 can subsequently be actuated.

Der Vorwärmbehälter 1 ist im Ausführungsbeispiel bis unterhalb der Zufuhröffnung 13 und der Entnahmeöffnung 14 mit Wasser gefüllt. Über eine - nicht dargestellte - erste Pumpe wird das Wasser durch die Ablaufleitung 12 (Rücklauf) in die Wärmepumpenanordnung 4 und von dort durch die Zulaufleitung 11 (Vorlauf) wieder in den Vorwärmbehälter 1 gepumpt. Das so zirkulierende Wasser wird innerhalb der Wärmepumpenanordnung 4 um einen Verflüssiger 41 geführt, wo es die von dem in diesem befindlichen Kältemittel abgegebene Wärme aufnimmt, das nachfolgend über ein Expansionsventil geführt ist, wo es entspannt wird. Das Kältemittel wurde zuvor in einem Verdampfer 42 erhitzt, der von der Spulenkühlung des Induktionsofens 5 gespeist ist, und nachfolgend über einen Verdichter 43 geleitet (vgl. Figur 2).In the exemplary embodiment, the preheating container 1 is filled with water to below the supply opening 13 and the removal opening 14. The water is pumped via a first pump - not shown - through the drain line 12 (return) into the heat pump arrangement 4 and from there through the inlet line 11 (flow) back into the preheating tank 1. The water circulating in this way is passed around a condenser 41 within the heat pump arrangement 4, where it absorbs the heat given off by the refrigerant contained therein, which is subsequently passed over an expansion valve where it is expanded. The refrigerant was previously heated in an evaporator 42, which is fed by the coil cooling of the induction furnace 5, and subsequently passed through a compressor 43 (cf. Figure 2 ).

Zur Entnahme eines vorgewärmten Metallbolzens 3 aus dem Vorwärmbehälter 1 wird zunächst das Revolvermagazin 2 über die Steuerung soweit rotiert, bis der Metallbolzen 3 mit der längsten Verweildauer sich in Flucht mit der Entnahmeöffnung 14 befindet. Sodann wird der Metallbolzen 3 über die Schiebeeinrichtung 6 durch die Entnahmeöffnung 14 aus dem Aufnahmekäfig 24 des Revolvermagazins 3 herausbewegt. Nachfolgend wird ein neuer Metallbolzen 3 über die Schiebeeinrichtung 6 durch die Zuführöffnung 13 in den Aufnahmekäfig 24 des Revolvermagazins 2 eingeschoben. Im Zuge der nächsten Entnahme eines Metallbolzens 3 aus dem Vorwärmbehälter 1 wird vorab das Revolvermagazin 2 wir zuvor beschrieben rotiert, wobei der neue Metallbolzen in dem Vorwärmbehälter 1 vollständig unter Wasser positioniert wird und dort erwärmt wird. Das Wasser wird durch die vorstehend beschriebene Zirkulation durch die Wärmepumpenanordnung 4 kontinuierlich erhitzt.To remove a preheated metal bolt 3 from the preheating container 1, the revolver magazine 2 is first rotated via the control until the metal bolt 3 with the longest residence time is in alignment with the removal opening 14. The metal bolt 3 is then moved out of the receiving cage 24 of the revolver magazine 3 via the sliding device 6 through the removal opening 14. Subsequently, a new metal bolt 3 is inserted via the sliding device 6 through the feed opening 13 into the receiving cage 24 of the revolver magazine 2. During the next removal of a metal bolt 3 from the preheating container 1, the revolver magazine 2 is rotated as described above, with the new metal bolt being positioned completely under water in the preheating container 1 and being heated there. The water is continuously heated by the above-described circulation through the heat pump arrangement 4.

Claims (14)

Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen, mit einem Vorwärmbehälter (1) zur Aufnahme der Werkstücke, der mit einem durch eine Wärmequelle beheizten ersten Fluid beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmbehälter (1) einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss aufweist, die über eine Pumpe mit der Wärmequelle verbunden sind, wobei das erste Fluid Wasser ist.Device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a preheating container (1) for receiving the workpieces, which is supplied with a first fluid heated by a heat source, characterized in that the preheating container (1) has a flow connection and a Has return connection which is connected to the heat source via a pump, wherein the first fluid is water. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss mit einem Wärmetauscher verbunden sind, der von einem gegenüber dem ersten Fluid heißeren zweiten Fluid durchströmt ist, das bevorzugt ein Prozessfluid einer Fertigungs- oder Ofeneinrichtung ist.Device according to claim 1, characterized in that the flow connection and the return connection are connected to a heat exchanger through which a second fluid flows, which is hotter than the first fluid and is preferably a process fluid of a manufacturing or furnace device. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Wärmepumpenanordnung (4) ausgeführt ist.Device according to claim 2, characterized in that the heat exchanger is designed as a heat pump arrangement (4). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorwärmbehälter (1) ein Stangenmagazin angeordnet ist, wobei der Vorwärmbehälter eine Zufuhröffnung (13) zur Bestückung des Stangenmagazins und eine Entnahmeöffnung (14) zur Entstückung des Stangenmagazins aufweist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that a bar magazine is arranged in the preheating container (1), the preheating container having a feed opening (13) for loading the bar magazine and a removal opening (14) for removing the bar magazine. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stangenmagazin als Revolvermagazin (2) ausgebildet ist, wobei ein Antrieb angeordnet ist, über den das Revolvermagazin (2) rotierbar ist.Device according to claim 4, characterized in that the bar magazine is designed as a revolver magazine (2), a drive being arranged via which the revolver magazine (2) can be rotated. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Entnahmeöffnung (14) nachgeschaltet Mittel zur Trocknung eines Werkstücks angeordnet sind.Device according to claim 4 or 5, characterized in that means for drying a workpiece are arranged downstream of the removal opening (14). Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Trocknung eines Werkstücks wenigstens eine mit einer Druckluftleitung verbundene Druckluftdüse umfassen, die vor der Entnahmeöffnung (14) des Stangenmagazins angeordnet und vorzugsweise auf diese gerichtet ist.Device according to claim 6, characterized in that the means for drying a workpiece comprise at least one compressed air nozzle connected to a compressed air line, which is arranged in front of the removal opening (14) of the bar magazine and is preferably directed towards it. Vorrichtung nach 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Trocknung eines Werkstücks schwenkbar angeordnete Textilstreifen umfassen.Device according to 6 or 7, characterized in that the means for drying a workpiece comprise pivotally arranged textile strips. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung zur Bestückung und/oder Entstückung des Stangenmagazins angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that a conveyor device is arranged for loading and/or unloading the bar magazine. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung angeordnet ist, die mit dem Antrieb des Revolvermagazins (2) verbunden ist und die derart eingerichtet ist, dass vor Entnahme eines Bolzens (3) durch die Fördereinrichtung eine definierte Drehung des Revolvermagazins (2) erfolgt.Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that a control device is arranged which is connected to the drive of the revolver magazine (2) and which is set up in such a way that before a bolt (3) is removed by the conveyor device, a defined rotation of the Revolver magazine (2) takes place. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stangenmagazin über einen angeordneten Antrieb vertikal verfahrbar in dem Vorwärmbehälter angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the bar magazine is arranged to be vertically movable in the preheating container via an arranged drive. Verfahren zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Werkstücke in einen Vorwärmbehälter (1) gegeben werden, der mit Wasser durchströmt wird, das durch einen Wärmetauscher geleitet wird, der vorzugsweise im Gegenstrom von einem Prozessfluid einer Fertigungs- oder Ofeneinrichtung durchströmt wird.Method for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a device according to one of the preceding claims, wherein the workpieces are placed in a preheating container (1) through which water flows, which is passed through a heat exchanger, which is preferably in the Countercurrent flows through a process fluid from a manufacturing or furnace facility. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorwärmbehälter ein Revolvermagazin (2) derart rotierbar angeordnet wird, dass sich die oberste Aufnahme in Flucht mit der Zufuhröffnung (13) und der Entnahmeöffnung (14) oberhalb der Wasseroberfläche befindet, wobei das Revolvermagazin im Zuge eines Entnahmeprozesses zunächst rotiert wird, wonach ein auf diese Weise aus dem Wasser gefördertes Werkstück aus der Entnahmeöffnung (14) herausgefördert wird, wonach ein weiteres, zu erwärmendes Werkstück durch die Zuführöffnung (13) in den frei gewordenen Platz des Revolvermagazins (2) gefördert wird.Method according to claim 12, characterized in that a revolver magazine (2) is rotatably arranged in the preheating container in such a way that that the top receptacle is in alignment with the feed opening (13) and the removal opening (14) above the water surface, the revolver magazine being initially rotated in the course of a removal process, after which a workpiece conveyed out of the water in this way comes out of the removal opening (14 ) is conveyed out, after which another workpiece to be heated is conveyed through the feed opening (13) into the vacant space in the turret magazine (2). Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Entnahmeöffnung (14) geförderte Werkstück bei der Entnahme mittels Druckluft und/oder mittels Trockentextilien getrocknet wird.Method according to claim 13, characterized in that the workpiece conveyed from the removal opening (14) is dried during removal using compressed air and/or using dry textiles.
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