VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR AUFBRINGUNG EINES TEMPERATURPROFILS AN FÜR DAS STRANGPRESSEN VORGESEHENEN METALLBLÖCKEN

Beschreibung

[0001] Beim Strangpressen von Metall werden die auf Preßtemperatur erwärmten Blöcke aus einem Aufnehmer durch eine Matrize gepreßt, wobei die Blöcke zum Einsetzen einen etwas geringeren Außendurchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Aufnehmens aufweisen müssen. Nachdem zunächst der Block gestaucht wird, so daß er den Innendurchmesser des Aufnehmers ausfüllt, wird er durch die Matrize zum Strang verpreßt. Die aus der Umformarbeit freiwerdende Wärme fließt an den Restblock, die Matrize mit Matrizenhalterung und an den Aufnehmer ab. Beim direkten Pressen findet zudem abhängig von den herrschenden tribologischen Bedingungen eine Gleitung oder Scherung des Blockes entlang der Aufnehmerwandung statt, die im oberflächennahen Bereich des Blockes Wärme erzeugt und ein Teil dieser Wärme verbleibt ebenfalls in dem unter Verpressung stehenden Block. Im Laufe der Pressung wird daher der Block und die Umformzone zunehmend wärmer, mit der Folge, daß das Gefüge des Preßproduktes sowohl in radialer Richtung, als auch über die Preßlänge unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweist. Um diese Erscheinung zu eliminieren strebt man einen isothermischen Preßvorgang an durch Variation der Preßgeschwindigkeit über die Blocklänge oder die Aufbringung eines axialen Temperaturgradienten am Block vor Beginn des Preßvorganges, wobei das matrizenseitige Ende wärmer ist als das stempelseitige Ende.

[0002] Zur Erzeugung eines im Preßtakt reproduzierbaren Temperaturgradienten werden induktive Stoßheizungen eingesetzt, wie sie durch die DE-B 1 014 678 bekannt sind, in denen der Block zunächst auf eine gleichmäßige untere Temperatur in einem ersten Ofen bzw. Ofenteil erwärmt und dann anschließend in einem zweiten Ofen bzw. Ofenteil partiell unterschiedlich induktiv weitererwärmt wird, so daß er an einem Ende eine höhere Temperatur aufweist. Ein besserer reproduzierbarer Temperaturgradient läßt sich durch Anwendung einer Induktionserwärmungsanlage erzeugen, die mit einer Mehrzahl, meist vier oder mehr Induktionsspulen versehen ist, die separat geregelt und gesteuert werden können. Die Anlage ist aufgrund ihres komplizierten Aufbaus kostspielig und bedeutet eine erhebliche zusätzliche Investition seitens des Betreibers der Strangpreßanlage. Dennoch reicht die Aufbringung eines axialen Temperaturgradienten durch eine partiell unterschiedliche induktive Erwärmung nicht aus, um unter isothermen Preßbedingungen auch die Preßgeschwindigkeit optimieren zu können. Hierzu bedarf es außer des Aufbringens eines axialen Temperaturgradienten auch der eines reproduzierbaren radialen Temperaturgradienten mit insbesondere bei Anwendung des direkten Preßverfahrens von innen nach außen abnehmender Temperatur, welcher auch durch induktive Erwärmung nicht erzielbar ist.

[0003] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mittels derer ein zur Verpressung anstehender, auf eine für das Metall geeignete Preßtemperatur erwärmter und mit dieser bevorrateter Block eine Temperaturbeeinflussung durch Abschreckung in zeitlicher Abstimmung zum Preßzyklus erfährt.

[0004] Eine Abschreckung des erwärmten Blockes an seinem bei der Verpressung der Matrize abgekehrten Ende und die Aufbringung eines Temperaturgefälles von dem einen zum anderen Blockende erfolgt gemäß der FR-PS 1 049 675 durch Abspritzen des Blockendes mit einer oder durch Eintauchen des Blockendes in eine Kühlflüssigkeit, damit sich die vor der Auspressung zum Strang erfolgende Stauchung des Blocks zunächst am heißeren, der Matrize zugekehrten Ende auswirkt und so die Luft mit fortschreitender Aufstauchung des Blockes aus dem Aufnehmer von der Matrizenseite nach hinten verdrängt wird und damit Lufteinschlüsse vermieden werden. Das durch die Abschreckung eines Blockendes entstehende Temperaturgefälle kommt einem insothermen Pressen zwar entgegen, erbringt aber keinen ausreichend abgestimmten und reproduzierbaren Temperaturgradienten an dem zu verpressenden Block.

[0005] Um untereinander gleiche Preßprodukte mit über ihre Länge gleichen Eigenschaften zu erhalten ist gemäß der US-PS 5 027 643 vorgesehen, die auf eine über der zum Verpressen des Metalls vorgesehene Temperatur erhitzten Blöcke durch geregelte und über die Blocklänge unterschiedliche Kühlung reproduzierbar mit einem Temperaturgradienten zu versehen, wozu der aus dem Ofen austretende Block auf seinem Weg zur Strangpresse in eine Kühlvorrichtung eingebracht wird, welche in einer Mehrzahl von axial hintereinander angeordneten Ringzonen mit Düsen zum Besprühen des Blockes mit einem Kühlmittel versehen ist und die Kühlintensität in den Ringzonen sowie die Relativbewegung eines Blockes gegenüber den Ringzonen regelbar ist. Die Beeinflussung der Kühlmittelmenge ist nur begrenzt möglich, denn ansonsten Temperaturunterschiede am Blockumfang auftreten.

[0006] Die Erfindung geht von der den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildenden Kühlvorrichtung nach der US-PS 5 027 643 aus. Zur Behebung des zuvor beschriebenen Nachteils des Auftretens von Temperaturunterschieden am Blockumfang wird erfindungsgemäß die Abschreckkammer der Kühlvorrichtung mit senkrechter Achse angeordnet.

[0007] Eine baulich vorteilhafte Ausgestaltung der Anlage ergibt sich, wenn die Abschreckkammer mit senkrechter Achse über einem aus zwei sich in der senkrechten Achse der Abschreckkammer treffenden Blockkippern bestehenden Transportmittel für die Blöcke angeordnet ist und achsgleich hiermit ein den Block relativ zur Abschreckkammer bewegender Stößel heb- und senkbar angeordnet ist. Der die Hubbewegung des Stößels bewirkende Antrieb und damit die Hub- und Senkgeschwindigkeit des Stößels ist vorteilhafterweise regelbar.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, wobei die

Fig. 1

eine Strangpreßanlage in Aufsicht,

Fig. 2

einen Ausschnitt in größerem Maßstab in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt, und in nochmals größerem Maßstab in

Fig. 3

einen horizontalen Schnitt nach der in Fig. 2 eingetragenen Schnittlinie III-III und in

Fig. 4

einen horizontalen Schnitt nach der in Fig. 2 eingetragenen Schnittlinie IV-IV zeigt.

Fig. 5

ist ein Schaubild der Temperaturverteilung im Block zum Zeitpunkt der soeben beendeten Kühlung.

[0009] Die in Fig. 1 dargestellte Strangpreßanlage besteht aus einer Strangpresse 1, einem Ofen 2, einer Warmhaltekammer 3, einem ersten Blockkipper 4, einer Abschreckkammer 5, einem zweiten Blockkipper 6, einem Hubbalkenförderer 7, einem Blocklader 8 und der Strangpresse 1 nachgeordnet einem Auslauf 9 mit den üblichen Folgeeinrichtungen für die weitere Behandlung der ausgepreßten Stränge.

[0010] Wie die Fig. 2 in Einzelheiten zeigt ist der mit einer Spule 12 in horizontaler Anordnung versehene Induktionsofen 2 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Blöcken 10a vorgesehen. Von einem nicht dargestellten Stößel werden die Blöcke 10 im Ofen 2 vorgeschoben. Dem Ofen 2 nachgeordnet ist eine Warmhaltekammer 3, in der der jeweils nächste zur Verpressung vorgesehene Block 10b, der im Ofen 2 auf eine zu seiner Verpressung geeignete Temperatur erhitzt worden ist, bevorratet wird. Die Warmhaltekammer 3 ist mit einer Spule 13 versehen um die Temperatur des Blocks 10b während der Verweilzeit in der Warmhaltekammer 3 halten zu können, wobei die Verweilzeit im übrigen zum Ausgleich der Temperatur des Blocks 10b genutzt wird.

[0011] In zeitlicher Abstimmung zum nächsten Preßzyklus wird der Block 10b aus der Warmhaltekammer ausgestoßen und gelangt auf den Blockkipper 4 von dem der Block in eine senkrechte Position unterhalb und gleichachsig mit der Abschreckkammer 5 gekippt wird. Unter dem Block in dieser Position ist ein Stößel 11 gleichachsig zum Block und zur Abschreckkammer 5 angeordnet.

[0012] Der als Zahnstange ausgebildete Stößel 11 ist in einem Gehäuse 14 geführt. Mittels eines von einem drehzahlregelbaren Motor 16 angetriebenen Ritzel 15 ist der Stößel 11 in senkrechter Richtung beweglich in eine obere Stellung, in der der Block vom Blockkipper 4 abgehoben und bis in eine Stellung oberhalb der Abschreckkammer 5 angehoben ist, wo er von einem Korb 17 gehalten wird.

[0013] In der Abschreckkammer 5 sind übereinander - im Ausführungsbeispiel fünf - Düsenringe 18 vorgesehen, die Kühlzonen bilden, wozu die Düsenringe 18 getrennt mit Kühlmittel versorgt werden, so daß die Kühlmittelmenge, der Kühlmitteldruck, die Kühlmitteltemperatur und die Kühldauer in jedem Düsenring 18, also in jeder Kühlzone für sich regelbar sind. Leisten 19, die sich durch die Kühlkammer 5 und den Korb 17 erstrecken, dienen zur Führung eines Blocks, während sich dieser in der Kühlkammer 5 bzw. im Korb 17 bewegt. Verdampfendes Kühlmittel wird durch ein Gebläse 20 aus einem die Kühlkammer 5 und den Korb 17 ummantelnden Gehäuse 21 abgesaugt. Sobald ein Block seine obere Position im Korb 17 erreicht hat, setzt die Beaufschlagung der Düsenringe 18 mit dem Kühlmittel ein, und der Block wird mit geregelter Geschwindigkeit mittels des Stößels 11 abgesenkt, bis er sich ganz in der Kühlkammer 5 befindet und das Kühlmittel abgeschaltet wird. Soll beispielsweise der Block im direkten Strangpreßverfahren ausgepreßt werden, so ist die Kühlung so geregelt, daß im Block beim Verlassen der Kühlkammer 5 eine Temperaturverteilung vorliegt, wie diese aus dem Schaubild Figur 5 ersichtlich ist. Das oben gelegene Blockende ist dabei ohne Beaufschlagung durch das Kühlmittel geblieben, während das untere Blockende über die gesamte Absenkzeit von 20 sec. mit dem in Menge, Druck und Temperatur geregelten Kühlmittel beaufschlagt war. Diese Temperaturverteilung ist so eingestellt, daß sich der Block isotherm mit optimaler Preßgeschwindigkeit auspressen läßt.

[0014] Sobald ein von Blockkipper 4 unter die Kühlkammer 5 verbrachter Block 10b vom Stößel 11 in den Bereich der Kühlkammer 5 und des Korbes 17 angehoben worden ist, wird der Blockkipper 4 in seine Ausgangsposition zurückgeschwenkt, wo er zur Aufnahme eines weiteren Blocks 10b bereitsteht. Unmittelbar folgend wird der Blockkipper 6 unter die Kühlkammer 5 eingeschwenkt, noch bevor der sich in der Kühlkammer 5 befindende Block vom Stößel 11 wieder abgesenkt wird, so daß der Blockkipper 6 den aus der Kühlkammer 5 austretenden Block übernehmen kann. Der Blockkipper 6 legt dann den Block auf einen Hubbalkenförderer 7 ab, der den Block dem Blocklader 7 zuführt, der dann den Block in die Strangpresse 1 lädt.

Ansprüche

1. Anlage zur Aufbringung eines Temperaturprofils an Metallblöcken für deren Verpressung in Metallstrangpressen, bestehend aus einem elektrisch- oder gasbeheizten Ofen (2), einer in mehrere Zonen (18) getrennt regelbarer Kühlintensität aufgeteilten Abschreckkammer (5) zum partiell gesteuerten Abschrecken der gleichmäßig vorgewärmten Metallblöcke (10) unter kontrollierter Relativbewegung des Metallblocks (10) gegenüber den Zonen (18), sowie Mitteln (4, 11, 6, 7) zum Transport der Metallblöcke (10) vom Ofen (2) zur Abschreckkammer (5) und weiter zum Blocklader (8) der Metallstrangpresse (1),
gekennzeichnet durch

eine Anordnung der Abschreckkammer (5) mit senkrechter Achse.

2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Abschreckkammer (5) mit ihrer senkrechten Achse über einem aus zwei Blockkippern (4, 6) bestehenden Transportmittel für die Blöcke (10) und unterhalb der Abschreckkammer (5) achsgleich zu dieser ein den Block (10) relativ zur Abschreckkammer (5) bewegender Stößel (11) heb- und senkbar angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Antrieb (16) für die Hubbewegung des Stößels (11) und damit dessen Hub- und Senkgeschwindigkeit regelbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß oberhalb der Abschreckkammer (5) ein Korb (17) angeordnet und der Stößel (11) so bemessen ist, daß ein Block (10) über die Abschreckkammer (5) bis in den Korb (17) anhebbar ist.

Claims

1. An installation for applying a temperature profile to metal blocks for extrusion in metal-extrusion presses, the installation comprising a furnace (2) heated by electricity or gas, a chilling chamber (5) divided into a plurality of zones (18) of separately controllable cooling intensity, for regionally controlled chilling of evenly pre-heated metal blocks (10) with controlled movement of the metal block (10) relative to the zones (18), and means (4, 11, 6, 7) for transporting the metal blocks (10) from the furnace (2) to the chilling chamber (5) and on to the block-loading means (8) of the metal-extrusion press (1), characterized by an arrangement of the chilling chamber (5) with a vertical axis.

2. An installation according to Claim 1, characterized in that the chilling chamber (5) is arranged with its vertical axis above a transport means for the blocks (10), the transport means comprising two block-tilting means (4, 6), and a push rod (11) displacing the block (10) relative to the chilling chamber (5) is arranged below the chilling chamber (5) coaxially therewith so as to be liftable and lowerable.

3. An installation according to Claim 2, characterized in that the drive means (16) for the lifting movement of the push rod (11) - and hence the speed at which the push rod is lifted and lowered - is adjustable.

4. An installation according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that a cage (17) is arranged above the chilling chamber (5) and the push rod (11) is dimensioned in such a way that a block (10) can be raised above the chilling chamber (5) into the cage (17).

Revendications

1. Installation d'application d'un profil de température sur des lingots métalliques pour leur extrusion dans des presses à extruder un métal, constituée d'un four (2), chauffé à l'électricité ou au gaz, d'une chambre de refroidissement brusque (5), partagée en plusieurs zones (18) d'intensité de refroidissement séparément réglable, pour le refroidissement partiel, commandé, des lingots métalliques (10), régulièrement préchauffés, grâce à un déplacement relatif contrôlé du lingot métallique (10) par rapport aux zones (18), ainsi que de moyens (4, 11, 6, 7) pour le transport des lingots métalliques (10) du four (2) à la chambre de refroidissement brusque (5) et ensuite au chargeur de lingots (8) de la presse (1) à extruder le métal,
   caractérisée

par une disposition de la chambre de refroidissement brusque (5) à axe vertical.

2. Installation selon la revendication 1,
   caractérisée

par le fait que la chambre de refroidissement brusque (5) est disposée, avec son axe vertical, au-dessus d'un moyen de transport pour les lingots (10) constitué de deux culbuteurs de lingots (4, 6) et qu'en dessous de la chambre de refroidissement brusque (5), sur le même axe que celle-ci, est disposé, avec mouvement de monte et baisse, un poussoir (11) qui déplace le lingot (10) par rapport à la chambre de refroidissement brusque (5).

3. Installation selon la revendication 2,
   caractérisée

par le fait que le mécanisme (16) pour le mouvement monte et baisse du poussoir (11), et donc sa vitesse de monte et baisse, sont réglables.

4. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3,
   caractérisée

par le fait qu'au-dessus de la chambre de refroidissement brusque (5) est disposé un panier (17) et que le poussoir (11) est dimensionné de façon qu'un lingot (10) puisse être levé au-dessus de la chambre de refroidissement brusque (5) jusqu'à l'autre panier (17).

Zeichnung