ES2904571T3 - Procedimiento de tratamiento térmico y dispositivo de tratamiento térmico - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para el tratamiento térmico dirigido a zonas individuales de elementos constructivos de un elemento constructivo de acero (200), pudiendo ajustarse en el elemento constructivo de acero (200) en una o varias primeras zonas (210) una estructura principalmente austenítica, a partir de la cual mediante temple rápido puede producirse una estructura en su mayor parte martensítica, y en una o varias segundas zonas (220) puede ajustarse una estructura en su mayor parte perlitica-ferrítica, caracterizado por que se calienta inicialmente el elemento constructivo de acero (200) en un primer horno (110) a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, se transfiere a continuación el elemento constructivo de acero (200) a una estación de tratamiento (150), pudiendo enfriarse durante la transferencia, y enfriándose en la estación de tratamiento (150) la una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) dentro de un tiempo de permanencia t150 a una temperatura de detención de enfriamiento ϑs, transfiriéndose a continuación a un segundo horno 130, en el que al elemento constructivo de acero (200) se le aporta calor, subiendo la temperatura de la una o varias segundas zonas (220) durante el tiempo de permanencia t130 de nuevo a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, mientras que la temperatura de la una o varias primeras zonas (210) en el mismo tiempo de permanencia t130 se calienta a una temperatura por encima de la temperatura AC3.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de tratamiento térmico y dispositivo de tratamiento térmico
La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento térmico, dirigido a zonas individuales de elementos constructivos, de un elemento constructivo de acero.
En la técnica, en muchos casos de aplicación en diferentes sectores existe el deseo de piezas de chapa metálicas altamente resistentes con un peso de las piezas reducido.
Por ejemplo, en la industria automovilística se pretende reducir el consumo de combustible de automóviles y bajar las emisiones de CO2, pero aumentar en este sentido al mismo tiempo la seguridad de los ocupantes. Existe por tanto un intenso aumento de la demanda de elementos constructivos de la carrocería con una relación favorable de resistencia respecto a peso. A estos elementos constructivos pertenecen en particular las columnas A y B, soportes de sistemas de protección lateral en puertas, apoyapiés, piezas de bastidor, parachoques, travesaños para suelo y techo, largueros delanteros y traseros. En automóviles modernos la carrocería en bruto con una jaula de seguridad habitualmente se compone de una chapa de acero endurecida con aproximadamente 1.500MPa de resistencia. En este sentido se emplean chapas de acero revestidas de manera repetida con Al-Si. Para la fabricación de un elemento constructivo de chapa de acero endurecida se desarrolló el proceso del así llamado endurecimiento en prensa. En este sentido en primer lugar se calientan chapas de acero a la temperatura de austenización, después se colocan en una herramienta de prensado, se moldean rápidamente y mediante la herramienta enfriada en agua se templan rápidamente de modo ininterrumpido a menos de la temperatura inicial de martensita. En este sentido aparece una estructura de martensita dura, sólida con aproximadamente 1.500 MPa de resistencia. Una chapa de acero endurecida de este modo presenta sin embargo solo un alargamiento de rotura reducido. Por lo tanto la energía cinética de un impacto no puede transformarse de manera suficiente en calor de conformación. Para la industria automovilística es por tanto deseable poder fabricar elementos constructivos de carrocería que presenten varias zonas de alargamiento y resistencia diferentes en el elemento constructivo, de modo que las zonas más bien resistentes (en lo sucesivo primeras zonas), por un lado, y zonas más bien con capacidad de alargamiento (en lo sucesivo segundas zonas), por otro lado, se presentan en un elemento constructivo. Por un lado, son deseables fundamentalmente elementos constructivos con elevada resistencia con el fin de obtener elementos constructivos con bajo peso mecánicamente altamente resistentes. Por otro lado, también los elementos constructivos altamente resistentes deben poder tener zonas parcialmente blandas. Dieses conlleva la deformabilidad deseada, parcialmente aumentada en caso de impacto. Solo con ello la energía cinética de un impacto puede suprimirse y de este modo las fuerzas de aceleración en ocupantes y en el resto del vehículo pueden minimizarse. Además los procedimientos de unión modernos requieren lugares sin cohesión que posibiliten la unión de materiales del mismo tipo o diferentes. Con frecuencia deben utilizarse por ejemplo uniones de engrapado, de engastado o de remachado que requieren zonas deformables en el elemento constructivo.
En este sentido deberían tenerse en cuenta además las pretensiones generales de una instalación de producción: así no debería producirse pérdidas de tiempos de ciclo en la instalación de endurecimiento en prensa, la instalación al completo debería emplearse en general de manera ilimitada y poder transformarse rápidamente según los productos específicos. El proceso debería ser robusto y económico y la instalación de producción debería necesitar solo un espacio mínimo. La exactitud de forma y de canteado del elemento constructivo debería ser alta.
En todos los procedimientos conocidos el tratamiento térmico dirigido del elemento constructivo se realiza en una etapa de tratamiento que requiere mucho tiempo, que tiene una influencia esencial en el tiempo de ciclo de todo el dispositivo de tratamiento térmico.
Se conocen procedimientos para el tratamiento térmico, por ejemplo, por los documentos US 2015/299817 A1, DE 102014201259 A1 y DE 102010049205 A1.
El objetivo de la invención es por tanto describir un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento térmico dirigido a zonas individuales de elementos constructivos de un elemento constructivo de acero, pudiendo conseguirse zonas de diferente dureza y ductilidad, en el que la influencia sobre el tiempo de ciclo de todo el dispositivo de tratamiento térmico esté minimizada. Según la invención este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación independiente 1. El objetivo se consigue además mediante un dispositivo según la reivindicación 8. Perfeccionamientos ventajosos resultan de las reivindicaciones dependientes respectivas.
Un elemento constructivo de acero se calienta inicialmente hasta por debajo de la temperatura de austenización AC3.
A continuación el elemento constructivo de acero se transfiere a una estación de tratamiento. En este lugar la segunda o las segundas zonas se enfrían lo más rápido posible dentro de un tiempo de tratamiento te. En una forma de realización preferida del dispositivo de tratamiento térmico la estación de tratamiento presenta una unidad de posicionamiento, con cuya ayuda se garantiza el posicionamiento exacto de las zonas individuales. El enfriamiento rápido de la segunda o de las segundas zonas se realiza en una forma de realización preferida del procedimiento mediante soplado con un fluido gaseoso, por ejemplo aire o un gas de protección. La estación de tratamiento presenta para ello, en una forma de realización ventajosa, un dispositivo para el soplado de la o de las segundas zonas. Este dispositivo puede presentar por ejemplo una o varias boquillas. En una forma de realización ventajosa del procedimiento el soplado de la segunda o de las segundas zonas se realiza mediante soplado con un fluido gaseoso, añadiéndose agua al fluido gaseoso, por ejemplo en forma nebulizada. Para ello el dispositivo en una forma de realización ventajosa presenta una o varias boquillas de nebulización. Mediante el soplado con el fluido gaseoso mezclado con agua la evacuación de calor de la o las segundas zonas. Tras finalizar el tiempo de tratamiento tB la segunda zona o las segundas zonas tienen una temperatura de detención de enfriamiento Os . El tiempo de tratamiento tB se mueve en este sentido habitualmente en el intervalo de algunos segundos. En este sentido la segunda o las segundas zonas pueden enfriarse también hasta claramente por debajo de la temperatura inicial de martensita Ms. La temperatura inicial de martensita Ms se sitúa por ejemplo para acero de construcción 22MnB5 de carrocería empleado con frecuencia en aproximadamente 410 °C. La primera o las primeras zonas en la estación de tratamiento no se someten a ningún tratamiento especial, es decir ni se somete a soplado ni se calientan o se enfrían mediante otras medidas especiales. La o las primeras zonas se enfrían lentamente en la estación de tratamiento por ejemplo mediante convección natural. Ha demostrado ser ventajoso cuando en la estación de tratamiento se toman medidas para la reducción de las pérdidas de temperatura de la primera o de las primeras zonas. Tales medidas pueden ser por ejemplo la instalación de un reflector de radiación de calor y/o el aislamiento de superficies de la estación de tratamiento en la zona de la primera o de las primeras zonas.
A continuación, es decir tras finalizar el tiempo de tratamiento tB el elemento constructivo de acero se transfiere a un segundo horno. En este segundo horno se calienta todo el elemento constructivo de acero. El calentamiento puede realizarse por ejemplo mediante radiación de calor. En este sentido el elemento constructivo de acero permanece en el segundo horno durante un tiempo de permanencia ti30, que está dimensionado de modo que la temperatura de la primera o de las primeras zonas sube a través de la temperatura AC3. Dado que la segunda o las segundas zonas desde las etapas de procedimiento precedente al comienzo del tiempo de permanencia t i30 presentan una temperatura claramente más baja que la o las primeras zonas, no han alcanzado al final del tiempo de permanencia t i30 en el segundo horno la temperatura AC3. A continuación el elemento constructivo de acero puede transferirse a una herramienta de endurecimiento en prensa, estando austenizadas la primera o las primeras zonas por completo, mientras que la segunda o las segundas zonas no están austenizadas, de modo que mediante el temple rápido en el caso de un endurecimiento en prensa subsiguiente la primera o las primeras zonas forman un estructura martensítica con valores de resistencia elevados. Dado que la segunda o las segundas zonas en el procedimiento no se han austenizado en ningún momento, tras la etapa de endurecimiento en prensa presentan una estructura ferritica-perlítica con valores de resistencia solo bajos con una elevada ductilidad.
Según la invención los elementos constructivos, al cabo de pocos segundos en la estación de tratamiento que puede disponer además de un dispositivo de posicionamiento con el fin de garantizar el posicionamiento exacto de las diferentes zonas se transportan a un segundo horno que preferiblemente no posee dispositivos especiales para el tratamiento diferente de las diferentes zonas. De acuerdo con la invención únicamente se ajusta una temperatura de horno O4, es decir una temperatura en esencia homogénea en todo el espacio de horno, que se sitúa por encima de la temperatura de austenización AC3. Las delimitaciones claramente contorneadas de las zonas individuales pueden realizarse y mediante la escasa diferencia de temperatura entre ambas zonas se minimiza el estiramiento de los elementos constructivos. Las pequeñas separaciones en el nivel de temperatura del elemento constructivo repercuten ventajosamente en el procesamiento posterior en la prensa.
Ventajosamente en una forma de realización un horno de paso continuo está previsto como primer horno. Los hornos de paso continuo presentan por regla general una gran capacidad y son especialmente adecuados para la producción en masa dado que están equipados y pueden hacerse funcionar sin un gran gasto. Pero también un horno discontinuo, por ejemplo, un horno de cámaras puede utilizarse como primer horno.
Ventajosamente en una forma de realización el segundo horno es un horno de paso continuo.
Si tanto el primer como el segundo horno están realizados como horno de paso continuo los tiempos de permanencia necesarios para las primeras y segundas zonas puede realizarse dependiendo de la longitud de elemento constructivo a través del ajuste de la velocidad de transporte y del diseño de la longitud de horno respectiva. Una influencia del tiempo de ciclo de toda la línea de producción con el dispositivo de tratamiento térmico y prensa para un endurecimiento en prensa subsiguiente puede evitarse de este modo.
En una forma de realización alternativa el segundo horno es un horno discontinuo, por ejemplo un horno de cámaras.
En una forma de realización preferida la estación de tratamiento presenta un dispositivo para el enfriamiento rápido de una o varias segundas zonas del elemento constructivo de acero. En una forma de realización ventajosa el dispositivo presenta una boquilla para el soplado de la o de las segundas zonas del elemento constructivo de acero con un fluido gaseoso, por ejemplo aire o un gas de protección como por ejemplo nitrógeno. Para ello el dispositivo en una forma de realización ventajosa presenta una o varias toberas de nebulización. Mediante el soplado con el fluido gaseoso mezclado con agua la evacuación de calor desde la o las segundas zonas aumenta.
En una forma de realización adicional la segunda o las segundas zonas se enfrían a través de conducción de calor, por ejemplo mediante la puesta en contacto con un punzón o varios punzones que presentan una temperatura claramente más baja que el elemento constructivo de acero. Para ello el punzón puede estar fabricado de un material buen conductor de calor y/o estar refrigerado directa o indirectamente. También es concebible una combinación de los tipos de refrigeración.
Con el procedimiento de acuerdo con la invención y el dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención a los elementos constructivos de acero con en cada caso una o varias primeras y/o segundas zonas, que pueden estar conformadas también de manera compleja, puede estamparse de manera económica un perfil de temperatura correspondiente dado que las diferentes zonas con contornos nítidos pueden llevarse muy rápidamente a las temperaturas de proceso necesarias.
Según la invención con el procedimiento mostrado y con el dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención es posible ajustar casi de manera arbitraria muchas segundas zonas. La segunda o las segundas zonas nunca se sometieron a austenizado durante el desarrollo del procedimiento y presentan también tras la separación por presión valores de resistencia bajo, similares a las resistencias originales del elemento constructivo de acero sin tratar. También la geometría seleccionada de las zonas parciales puede seleccionarse libremente. Las zonas en forma de puntos o de líneas pueden representarse igualmente como como por ejemplo zonas de gran superficie. También la posición de las zonas es irrelevante. Las segundas zonas pueden estar circundadas por completo por primeras zonas, o pueden encontrarse en el borde del elemento constructivo de acero. Incluso es concebible un tratamiento en toda la superficie. Una orientación especial del elemento constructivo de acero hacia la dirección de paso para el propósito del procedimiento de acuerdo con la invención para el tratamiento térmico dirigido a zonas individuales de un elemento constructivo de acero no es necesaria. Una limitación del número de los elementos constructivos de acero tratados al mismo tiempo se da en todo caso mediante la herramienta de endurecimiento en prensa o la técnica de transporte de todo el dispositivo de tratamiento térmico. La aplicación del procedimiento sobre elementos constructivos de acero ya previamente conformados es igualmente posible. Mediante las superficies conformadas de manera tridimensional de elementos constructivos de acero ya previamente conformados se produce únicamente un gasto constructivo más elevado para la representación de las superficies complementarias. Además es ventajoso que también instalaciones de tratamiento térmico ya existentes puedan adaptarse al procedimiento de acuerdo con la invención. Para ello, en el caso de un dispositivo de tratamiento térmico convencional con solo un horno debe instalarse detrás de este solo la estación de tratamiento y el segundo horno. Según la configuración del horno existente es también posible dividir este, de modo que del horno originar pueden formarse el primer y el segundo horno.
Otras ventajas, particularidades y perfeccionamientos convenientes de la invención resultan de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente representación de ejemplos de realización preferidos mediante las ilustraciones. De las ilustraciones muestra:
la figura 1 una curva de temperatura típica en el tratamiento térmico de un elemento constructivo de acero con una primera y una segunda zona;
la figura 2 un dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención en una vista en planta como dibujo esquemático;
la figura 3 un dispositivo de tratamiento térmico adicional de acuerdo con la invención en una vista en planta como dibujo esquemático;
la figura 4 un dispositivo de tratamiento térmico adicional de acuerdo con la invención en una vista en planta como dibujo esquemático;
la figura 5 un dispositivo de tratamiento térmico adicional de acuerdo con la invención en una vista en planta como dibujo esquemático;
la figura 6 un dispositivo de tratamiento térmico adicional de acuerdo con la invención en una vista en planta como dibujo esquemático; y
la figura 7 un dispositivo de tratamiento térmico adicional de acuerdo con la invención en una vista en planta como dibujo esquemático.
En la figura 1 se muestra una curva de temperatura típica durante el tratamiento térmico de un elemento constructivo de acero 200 con una primera zona 210 y una segunda zona 220 según el procedimiento inventivo. El elemento constructivo de acero 200 se calienta en el primer horno 110 según la evolución de la temperatura 2^00,110 dibujada esquemáticamente durante el tiempo de permanencia tucen el primer horno a una temperatura por debajo de la temperatura AC3. A continuación el elemento constructivo de acero 200 con un tiempo de transferencia ti20 se transfiere a la estación de tratamiento 150. En este sentido el elemento constructivo de acero pierde calor. En la estación de tratamiento una segunda zona 220 del elemento constructivo de acero 200 se enfría rápidamente, perdiendo calor la segunda zona 220 según la evolución trazada 0220,150. El soplado termina tras finalizar el tiempo de tratamiento tB, que dependiendo del grosor del elemento constructivo de acero 200 y del tamaño de la segunda zona 220 solo asciende a pocos segundos. En una primera aproximación en este sentido el tiempo de tratamiento tB es igual al tiempo de permanencia t i50 en la estación de tratamiento 150. La segunda zona 220 tiene ahora la temperatura de detención de enfriamiento Os. Al mismo tiempo también ha caído la temperatura de la primera zona 210 en la estación de tratamiento 150 según el perfil de temperatura 0220,150 trazado, no encontrándose la primera zona 210 en la zona de la unidad de enfriamiento. Tras finalizar el tiempo de tratamiento tB el elemento constructivo de acero 200 durante el tiempo de transferencia t121 se transfiere al segundo horno 130, perdiendo adicionalmente calor. En el segundo horno 130 la temperatura de la primera zona 210 del elemento constructivo de acero 200 varía según el perfil de temperatura 0210,130 trazado esquemáticamente durante el tiempo de permanencia t130, es decir la temperatura de la primera zona 210 del elemento constructivo de acero 200 se calienta a una temperatura por encima de la temperatura AC3. También la temperatura de la segunda zona 220 del elemento constructivo de acero 200 aumenta según el perfil de temperatura 0220,130 trazado durante el tiempo de permanencia t130 sin alcanzar la temperatura AC3. El segundo horno 130 no dispone de dispositivos especiales para el tratamiento distinto de las diferentes zonas 210, 220. Se ajusta únicamente una temperatura de horno O4, es decir una temperatura en esencia homogénea O4 en todo el espacio interno del segundo horno 130 que se sitúa por encima de la temperatura de austenización AC3. Dado que la o las segundas zonas presentan una temperatura claramente más baja que la o las primeras zonas al comienzo del tiempo de permanencia t ^ e n el segundo horno 130 y ambas zonas se calientan por igual en el segundo horno 130, presentan al final del tiempo de permanencia t130 una temperatura igualmente. El tiempo de permanencia t130 del elemento constructivo de acero 200 en el segundo horno 130 está dimensionado de modo que la primera zona o las primeras zonas al final del tiempo de permanencia t130 presentan una temperatura por encima de la temperatura AC3 mientras que la segunda o las segundas zonas en este momento no han alcanzado la temperatura AC3.
A continuación el elemento constructivo de acero puede transferirse durante un tiempo de transferencia t131 a una herramienta de endurecimiento en prensa 160, que está montada en una prensa no mostrada. Durante el tiempo de transferencia t131 el elemento constructivo de acero 200 pierde de nuevo calor, de modo que la temperatura de la o de las primeras zonas también puede caer por debajo de la temperatura AC3. Esta o estas zonas sin embargo están sometidas en esencia por completo a austenización cuando abandonan el segundo horno 130 de modo que mediante un temple rápido durante un tiempo de permanencia t160 en la herramienta de endurecimiento en prensa 160 experimentan una transformación en estructura martensítica dura.
Entre ambas zonas 210, 220 pueden realizarse delimitaciones claramente contorneadas de las zonas individuales 210, 220 y mediante la escasa diferencia de temperatura se minimiza la deformación del elemento constructivo de acero 200. Las reducidas separaciones en el nivel de temperatura del elemento constructivo de acero 200 repercuten ventajosamente en el procesamiento posterior en la herramienta de endurecimiento en prensa 160. El tiempo de permanencia t130 necesario del elemento constructivo de acero 200 en el segundo horno 130 puede realizarse dependiendo de la longitud del elemento constructivo de acero 200 a través del ajuste de la velocidad de transporte y del diseño de la longitud del segundo horno 130. Se minimiza una influencia del tiempo de ciclo del dispositivo de tratamiento térmico 100 se minimiza de modo que puede incluso puede evitarse totalmente.
La figura 2 muestra un dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención 100 en una disposición de 90°. El dispositivo de tratamiento térmico 100 presenta una estación de carga 101 a través de la cual los elementos constructivos de acero se alimentan al segundo horno 110. Además el dispositivo de tratamiento térmico 100 presenta la estación de tratamiento 150 y detrás dispuesto en la dirección de flujo principal D, el segundo horno 130. Dispuesto más hacia atrás en la dirección de flujo principal D se encuentra una estación de extracción 131 que está equipada con un dispositivo de posicionamiento (no mostrado). La dirección de flujo principal se dobla ahora en esencia 90° para dejar seguir a una herramienta de endurecimiento en prensa 160 en una prensa (no mostrada), en la que el elemento constructivo de acero 200 se endurece en prensa. En la dirección axial del primer horno 110 y del segundo horno 130 está dispuesto un contenedor 161 al que pueden llevarse piezas desechadas. El primer horno 110 y el segundo horno 120 están realizados en esta disposición preferiblemente como hornos de paso continuo, por ejemplo hornos con solera de rodillos.
La figura 3 muestra un dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención 100 en disposición recta. El dispositivo de tratamiento térmico 100 presenta una estación de carga 101 a través de la cual los elementos constructivos de acero se alimentan al segundo horno 110. Además el dispositivo de tratamiento térmico 100 presenta la estación de tratamiento 150 y dispuesto detrás en la dirección de flujo principal D, el segundo horno 130. Dispuesto más hacia la dirección de flujo principal D se encuentra una estación de extracción 131 que está equipada con dispositivo de posicionamiento (no mostrado). Adicionalmente en la dirección de flujo principal ahora más recta sigue una herramienta de endurecimiento en prensa 160 en una prensa (no mostrada), en la que el elemento constructivo de acero 200 se endurece en prensa. En esencialmente 90° respecto a la estación de extracción 131 está dispuesto un contenedor 161 al que pueden llevarse piezas desechadas. El primer horno 110 y el segundo horno 120 en esta disposición están realizados igualmente preferiblemente como hornos de paso continuo, por ejemplo, hornos con solera de rodillos.
La figura 4 muestra una variante adicional de un dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención 100. El dispositivo de tratamiento térmico 100 presenta de nuevo una estación de carga 101 a través de la cual se alimentan los elementos constructivos de acero al segundo horno 110. El primer horno 110 en esta realización está configurado de nuevo preferiblemente como horno de paso continuo. Además el dispositivo de tratamiento térmico 100 presenta la estación de tratamiento 150 que en esta forma de realización está combinada con una estación de extracción 131. El dispositivo de extracción 131 puede disponer por ejemplo de un dispositivo de agarre (no mostrado). La estación de extracción 131 extrae por ejemplo mediante el dispositivo de agarre los elementos constructivos de acero 200 del segundo horno 110. El tratamiento térmico se lleva a cabo con el enfriamiento de la segunda o de las segundas zonas 220 y el elemento constructivo de acero o los elementos constructivos de acero 200 se insertan en un segundo horno 130 dispuesto en esencia 90° con respecto al eje del primer horno 110. Este segundo horno 130 en esta forma de realización está previsto preferiblemente como horno de cámaras, por ejemplo con varias cámaras. Tras finalizar el tiempo de permanencia t-i30 de los elementos constructivos de acero 200 en el segundo horno 130 los elementos constructivos de acero 200 se extraen a través de la estación de extracción 131 del segundo horno 130 y se insertan en una herramienta de endurecimiento en prensa 160 enfrentada, montada en una prensa (no mostrada). Para ello la estación de extracción 131 puede disponer de una unidad de posicionamiento (no mostrada). En la dirección axial del primer horno 110 detrás de la estación de extracción 131 está dispuesto un contenedor 161 al que pueden llevarse piezas desechadas. La dirección de flujo principal D describe en esta forma de realización una desviación de en esencia 90°. En esta forma de realización no es necesario un segundo sistema de posicionamiento para la estación de tratamiento 150. Además, esta forma de realización es ventajosa cuando en la dirección axial del primer horno 110 no hay espacio suficiente por ejemplo en una nave de fabricación. El enfriamiento de las segundas zonas 220 del elemento constructivo de acero 200 puede realizarse en esta forma de realización también entre estación de extracción 131 y segundo horno 130, de modo que no se requiere ninguna estación de tratamiento 150 estacionaria. Por ejemplo un dispositivo de enfriamiento, por ejemplo una boquilla de soplado, puede estar integrada en el dispositivo de agarre. El dispositivo de extracción 131 proporciona la transferencia del elemento constructivo de acero 200 del segundo horno 110 al segundo horno 130 y a la herramienta de endurecimiento en prensa 160 o al contenedor 161.
También en esta forma de realización puede intercambiarse la posición de la herramienta de endurecimiento en prensa 160 y contenedor 161, tal como puede verse en la figura 5. La dirección de flujo principal D describe en esta forma de realización dos desviaciones de en esencia 90°. Si el espacio para la colocación del dispositivo de tratamiento térmico está limitado, es adecuado un dispositivo de tratamiento térmico según la figura 6: En comparación con la forma de realización mostrada en la figura 4 el segundo horno 130 está desplazado a un segundo plano por encima del primer horno 110. También en esta forma de realización el enfriamiento de las segundas zonas 220 del elemento constructivo de acero 200 puede realizarse igualmente entre estación de extracción 131 y segundo horno 130 de modo que no requiere ninguna estación de tratamiento 150 estacionaria. De nuevo es ventajoso realizar el primer horno 110 como horno de paso continuo y el segundo horno 120 como horno de cámaras, eventualmente con varias cámaras.
En la figura 7 finalmente se muestra esquemáticamente una última forma de realización del dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención. En comparación con la forma de realización mostrada en la figura 6 están intercambiadas las posiciones de herramienta de endurecimiento en prensa 160 y contenedor 161.
Las formas de realización mostradas en la presente memoria representan solo ejemplos para la presente invención y no deben entenderse por tanto de manera limitativa. Las formas de realización alternativas tomadas en consideración por el experto en la materia están abarcadas del mismo modo en la presente invención, siempre que entren dentro del alcance de protección de las reivindicaciones.
Lista de números de referencia
100 dispositivo de tratamiento térmico
110 primer horno
130 segundo horno
131 estación de extracción
135 estación de extracción
150 estación de tratamiento
152 radiador infrarrojo puntiforme
153 campo de calentamiento
160 herramienta de endurecimiento en prensa
161 contenedor
200 elemento constructivo de acero
210 primera zona
220 segunda zona
D dirección de flujo principal
Ms temperatura inicial de martensita
tB tiempo de tratamiento
tiio tiempo de permanencia en el primer horno
ti2o tiempo de transferencia elemento constructivo de acero en la estación de tratamiento
ti2i tiempo de transferencia elemento constructivo de acero en segundo horno
t130 tiempo de permanencia en el segundo horno
ti3i tiempo de transferencia elemento constructivo de acero en herramienta de endurecimiento en prensa ti50 tiempo de permanencia en la estación de tratamiento
ti60 tiempo de permanencia en la herramienta de endurecimiento en prensa
Os temperatura de detención de enfriamiento
03 temperatura interna primer horno
04 temperatura interna segundo horno
•&200,ii0 perfil de temperatura del elemento constructivo de acero en el primer horno
•&2i0,i50 perfil de temperatura de la primera zona del elemento constructivo metálico en la estación de tratamiento •&220,i50 perfil de temperatura de la segunda zona del elemento constructivo de acero en la estación de tratamiento •&2i0,i30 perfil de temperatura de la primera zona del elemento constructivo de acero en el segundo horno •&220,i30 perfil de temperatura de la segunda zona del elemento constructivo de acero en el segundo horno •&200,i60 perfil de temperatura del elemento constructivo de acero en la herramienta de endurecimiento en prensa

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el tratamiento térmico dirigido a zonas individuales de elementos constructivos de un elemento constructivo de acero (200), pudiendo ajustarse en el elemento constructivo de acero (200) en una o varias primeras zonas (210) una estructura principalmente austenítica, a partir de la cual mediante temple rápido puede producirse una estructura en su mayor parte martensítica, y en una o varias segundas zonas (220) puede ajustarse una estructura en su mayor parte perlitica-ferrítica,
caracterizado por que
se calienta inicialmente el elemento constructivo de acero (200) en un primer horno (110) a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, se transfiere a continuación el elemento constructivo de acero (200) a una estación de tratamiento (150), pudiendo enfriarse durante la transferencia, y enfriándose en la estación de tratamiento (150) la una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) dentro de un tiempo de permanencia t-150 a una temperatura de detención de enfriamiento Os, transfiriéndose a continuación a un segundo horno 130, en el que al elemento constructivo de acero (200) se le aporta calor, subiendo la temperatura de la una o varias segundas zonas (220) durante el tiempo de permanencia t-i30 de nuevo a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, mientras que la temperatura de la una o varias primeras zonas (210) en el mismo tiempo de permanencia t-i30 se calienta a una temperatura por encima de la temperatura AC3.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
en donde el aporte de calor se consigue en el segundo horno (130) mediante radiación de calor.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2,
en donde a la una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) se les sopla un fluido gaseoso en la estación de tratamiento (150) dentro de un tiempo de permanencia t-i50 para el enfriamiento.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
en donde el fluido gaseoso contiene agua.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde el enfriamiento de la una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) en la estación de tratamiento (150) se realiza dentro de un tiempo de permanencia t-i50 mediante conducción de calor.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
en donde la una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) en la estación de tratamiento (150), dentro de un tiempo de permanencia t-i50 para el enfriamiento, se ponen en contacto con un punzón, presentando el punzón una temperatura más baja que la o las segundas zonas (220).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde la temperatura interna O4 en el segundo horno (130) es mayor que la temperatura AC3.
8. Dispositivo de tratamiento térmico (100) para el tratamiento térmico dirigido a zonas individuales de elementos constructivos de un elemento constructivo de acero (200), que presenta un primer horno (110) para el calentamiento del elemento constructivo de acero (200) a una temperatura por debajo de la temperatura AC3,
caracterizado por que
el dispositivo de tratamiento térmico (100) presenta además una estación de tratamiento (150) y un segundo horno (130), pudiendo transferirse el elemento constructivo de acero del primer horno (110) a la estación de tratamiento (150), pudiendo transferirse el elemento constructivo de acero de la estación de tratamiento (150) al segundo horno (130), estando el segundo horno (130) calentado a una temperatura homogénea O4, presentando la estación de tratamiento (150) un dispositivo para el enfriamiento de una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) y presentando el segundo horno (130) una unidad para el aporte de calor, con la que al menos la primera o las primeras zonas (210) del elemento constructivo de acero (200) puede calentarse a una temperatura mayor que la temperatura AC3.
9. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según la reivindicación 8,
en donde el dispositivo para el enfriamiento de una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) presenta una boquilla para el soplado de un fluido gaseoso a la o a las segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200).
10. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según una de las reivindicaciones 8 o 9, en donde el dispositivo para el enfriamiento de una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) presenta una boquilla para soplar a la o las segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) un fluido gaseoso al que se añade agua.
11. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según una de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el dispositivo para el enfriamiento de una o varias segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) presenta punzones para entrar en contacto con la o con las segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200).
12. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según la reivindicación 11,
en donde el punzón para entrar en contacto con la o con las segundas zonas (220) del elemento constructivo de acero (200) está realizado de manera que puede enfriarse.
13. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según una de las reivindicaciones 8 a 12, en donde la estación de tratamiento (150) presenta una unidad de posicionamiento.
14. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según una de las reivindicaciones 8 a 13, en donde la estación de tratamiento (150) presenta reflectores de calor.
15. Dispositivo de tratamiento térmico (100) según una de las reivindicaciones 8 a 14, en donde la estación de tratamiento (150) presenta paredes aisladas térmicamente.
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