VORRICHTUNG ZUR WÄRMEBEHANDLUNG METALLISCHER WERKSTÜCKE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke mit

• mindestens einer ersten, über gasdichte Türen verschließbaren Ofeneinheit zur Durchführung eines ersten Wärmebehandlungsschrittes;
• mindestens einer zweiten, nachfolgenden, über gasdichte Türen verschließbaren ofeneinheit zur Durchführung eines zweiten Wärmebehandlungsschrittes;
• wobei die Werkstücke in der ersten Ofeneinheit und in der zweiten Ofeneinheit für jede Werkstückcharge hinsichtlich Temperatur, Verweildauer und Atnosphäre individuell behandelbar sind;
• einer Zuführungseinrichtung zur taktweisen Zuführung von Werkstücken zu der mindestens einen ersten Ofeneinheit, wobei die Zuführungseinrichtung eine gasverlustarme Beschickungseinheit sowie daran angeschlossen gasdichte erste Führungsmittel umfaßt; und
• zweiten gasdichten Fördermitteln zum Transportieren der Werkstücke nach der jeweils gewünschten Verweildauer von der mindestens einen ersten ofeneinheit zu der mindestens einen zweiten Ofeneinheit.

[0002] Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus dem Dokument EP-A-0 209 408 bekannt.

[0003] Industrielle Wärmebehandlungsanlagen werden zur Erzielung eines hohen Durchsatzes möglichst kontinuierlich oder taktweise betrieben. So sind neben kontinuierlich arbeitenden Förderbandöfen taktweise arbeitende Durchstoßöfen bekannt geworden, welche insbesondere bei Durchstoß-Gasaufkohlungsanlagen verwendet werden. Herkömmliche Durchstoßanlagen werden hauptsächlich in Rechteckform aufgestellt, so daß ein geschlossener Kreislauf entsteht.

[0004] Solche Anlagen sind für einen hohen Durchsatz ausgelegt, weisen jedoch den Nachteil auf, daß infolge des taktweisen Umlaufbetriebes bei der Umstellung zwischen verschiedenen Chargen jeweils Anpassungsmaßnahmen durchgeführt werden müssen. So müssen teilweise Leerroste gefahren werden oder die Ofenanlage zunächst leergefahren werden, bevor anders beschaffene Teile verarbeitet werden können.

[0005] Darüberhinaus wurden zwei- und dreibahnige Durchstoßanlagen entwickelt, um einen taktweisen Betrieb mit verschiedenen Taktzeiten zu ermöglichen. Eine mehrbahnige Auslegung führt jedoch zu einer geringeren Gleichmäßigkeit der Wärmebehandlung.

[0006] Darüberhinaus weisen Durchstoßanlagen den grundsätzlichen Nachteil auf, daß für einen wirtschaftlichen Betrieb eine gewisse Mindestauslastung erforderlich ist, da bei nicht vollständiger Auslastung Leerroste gefahren werden müssen.

[0007] Um eine höhere Flexibilität der Wärmebehandlung insbesondere bei geringerem Durchsatz zu ermöglichen, wurden Drehherdöfen mit vor- und nachgeschalteten Durchstoß- bzw. Durchziehöfen kombiniert. Während die Aufkohlung meist im ein- oder zweistufigen Drehherdbereich durchgeführt wird, erfolgt die Aufheizung und das Diffundieren meist in den Durchstoß- bzw. Durchziehöfen.

[0008] Eine derartige Ofenanlage ist durch die DE 34 41 338 A1 bekannt geworden. Hierbei werden die Werkstücke in einem Stoßofen unter Schutzgas aufgeheizt und dann über eine Zwischentür in die angeschlossene Aufkohlungskammer übergeben, die als taktweise drehbarer Rundtaktofen ausgebildet ist. Die einzelnen Chargen können nach unterschiedlichen, taktweise gesteuerten Aufkohlungszeiten über eine Zwischentür zur einer anschleißenden Diffusionskammer übergeben werden, die gleichfalls als taktweise betriebener Rundtaktofen ausgebildet ist. Von der Diffusionskammer aus gelangen die Chargen über eine Zwischentür in eine Ausgleichskammer, die als Stoßofen ausgebildet ist.

[0009] Mit einer derartigen Anlage kann die Aufkohlungszeit der einzelnen Chargen unterschiedlich gesteuert werden, so daß unterschiedliche Werkstücke wärmebehandelt werden können oder auch verschiedene Einsatzhärtetiefen erreicht werden können.

[0010] Jedoch können mit einer solchen Anlage jeweils sämtliche in einem Drehherdbereich befindlichen Chargen nur mit einer vorgegebenen Temperatur jeweils unter einer bestimmten Atmosphäre wärmebehandelt werden. Auch müssen teilweise einzelne Rostplätze leergefahren werden, um bei den übrigen Chargen die vorgegebenen Behandlungsparameter einzuhalten.

[0011] Bei der Vorrichtung gemäß dem eingangs genannten Dokument EP-A-0 209 408 werden die Werkstücke chargenweise über ein horizontal verlaufendes Förderband zugeführt. Am Ende des Förderbandes gelangen die Chargen auf einen Tisch, der die Chargen in vertikaler Richtung nach oben befördert, und zwar durch den Boden einer nach unten offenen Beschickungseinheit. Nach dem Einfahren der charge in die Beschickungseinheit wird der Boden mittels einer gasdichten Tür verschlossen. Die Chargen gelangen dann über eine weitere, horizontal verlaufende Fördereinrichtung auf einen zweiten Hubtisch, wo sie auf einen unteren Verschlußdeckel eines ersten Vertikalschachtofens aufgesetzt werden. Die Chargen werden dann mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit von unten in den ersten Vertikalschachtofen eingefahren, so daß dieser nach dem Einfahren der Charge gasdicht verschlossen ist. Die Chargen werden dann in dem ersten Vertikalschachtofen bei niedriger Temperatur behandelt.

[0012] Nach diesem ersten Wärmebehandlungsschritt werden die Chargen wieder abgesenkt und gelangen dann mittels derselben horizontalen Fördereinrichtung auf den Boden eines zweiten Vertikalschachtofens ähnlicher Bauart. Die Chargen werden nun wiederum angehoben, so daß der zweite Vertikalschachtofen geschlossen ist, und die Charge darin einem zweiten Wärmebehandlungsschritt bei hoher Temperatur unterzogen werden kann.

[0013] Nach Abschluß dieses zweiten Wärmebehandlungsschrittes werden die Chargen nun wieder abgesenkt und in derselben Ebene mittels eines weiteren Horizontalförderers in einer um 90° abgewinkelten Richtung durch eine Verschlußtür hindurch in eine Ausgabeschleuse verfahren. Von dieser Ausgabeschleuse werden die Chargen mittels eines Korbaufzuges nach unten in ein Abschreckbad verbracht und dann auf der unteren Ebene horizontal ausgegeben.

[0014] Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Fördereinrichtungen zwischen dem Eingang der Beschickungseinheit und dem Ausgang des um 90° abgewinkelten Förderers mittels gasdicht verschließbarer Türen gasdicht ausgebildet.

[0015] Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke zu schaffen, welche eine möglichst hohe Flexibilität gewährleistet.

[0016] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

• daß die mindestens eine erste Ofeneinheit eine Mehrzahl von Einzelkammern aufweist, die jeweils mit einer Einlaß- und mit einer Auslaßtür versehen sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Wierkstückcharge einer jeden Einzelkammer individuell steuerbar sind;
• das die ersten Fördermittel als Einlauf-Transferschleuse an die Einlaßtüren der Einzelkammern angeschlossen sind, um Werkstückchargen wahlweise direkt zuzuführen;
• daß die zweiten Fördermittel als Zwischen-Transferschleuse eingangsseitig an die Auslaßtüren der Einzelkammern angeschlossen sind, um Werkstückchargen wahlweise direkt abzuführen, und ausgangsseitig mit der mindestens einen zweiten Ofeneinheit in Verbindung stehen; und
• daß die Beschickungseinheit als vakuum-Einlaufschleuse ausgebildet ist.

[0017] Ein wesentlicher Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, daß für jede Einzelkammer die Wärmebehandlungsparameter für jede einzelne Charge frei wählbar sind, d.h. Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre können für jede einzelne Charge individuell gesteuert werden. Ein solcher Aufbau läßt sich insbesondere zur flexiblen Gasaufkohlung für kleinere Wärmebehandlungs-Lose vorteilhaft einsetzen.

[0018] Dadurch, daß die Wärmebehandlungsparamter Druck, Temperatur und Verweildauer für jede einzelne Charge getrennt steuerbar sind, lassen sich Wärmebehandlungen mit besonders hoher Präzision für hochwertige Teil durchführen. Diese Möglichkeit wird noch dadurch verbessert, daß eine Diffusionsberechnung mit Realdaten für jede einzelne Charge durchgeführt werden kann.

[0019] Da jede Einzelkammer über gasdichte Türen verschließbar ist und Temperatur und Verweildauer individuell steuerbar sind, können gleichzeitig verschiedene Wärmebehandlungsverfahren in den Einzelkammern durchgeführt werden. So können beispielsweise in verschiedenen Einzelkammern Gasaufkohlung, Carbonitrieren, Vergüten bzw. Härten Nitrocarburieren usw. im Rahmen eines taktweisen Betriebes durchgeführt werden. So lassen sich auch kleine Chargen auf wirtschaftliche Weise verarbeiten.

[0020] Da Einzelkammern jeweils individuell außer Betrieb gesetzt werden können, ist auch bei nicht vollständiger Auslastung der Anlage eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet. Darüberhinaus können an bestimmten Einzelkammern Wartungsarbeiten durchgeführt werden, während die übrigen Einzelkammern betrieben werden.

[0021] Ein weiterer vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß Leerroste nicht erforderlich sind, wodurch ein besonders wirtschaftlicher Betrieb bei stark variierender Auslastung gewährleistet ist und der Verschleiß minimiert wird.

[0022] Erfindungsgemäß kann der Chargentransport am Ausgangspunkt einer jeden Charge (kalte Charge vor Beginn der Wärmebehandlung) bis zum Austrittspunkt der Charge aus einer Abschreckeinheit oder einer Kühlschleuse unter Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise in einer oxidationsfreien Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden.

[0023] Die Erfindung hat ferner den Vorteil, daß die Anlage mit besonders kurzen Taktzeiten gefüllt werden kann, was sich besonders im Falle unterschiedlicher Wärmebehandlungsparameter für einzelne Chargen, etwa zur Erzielung verschiedener Einsatzhärtetiefen vorteilhaft auswirkt.

[0024] Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen-Transferschleuse gleichfalls mit einer Vakuum-Einlaufschleuse ausgestattet.

[0025] Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Reparatur-Chargen für eine besondere Wärmebehandlung einzuschleusen oder Chargen einzuschleusen, die lediglich gehärtet werden sollen.

[0026] Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine nachgeschaltete Ofeneinheit mehrere Einzelkammern auf, welche jeweils über gasdichte Türen verschließbar sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Einzelkammer individuell steuerbar sind.

[0027] Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß für jede Charge eine optimierte Zwischen- bzw. Schlußwärmebehandlung durchgeführt werden kann, da Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre jeweils frei wählbar sind.

[0028] In zweckmäßiger Ausgestaltung ist hierzu jeweils eine zwischenbehandlungskammer vorgesehen, welche mit einer nachfolgenden Schlußbehandlungskammer über eine gasdichte Türe verbindbar ist.

[0029] An die Zwischen- oder Schlußbehandlungskammer können sich wahlweise weitere Einheiten anschließen, vorzugsweise eine Auslaufschleuse mit einem Abschreckbad für Öl-, Salz- oder Polymerabschreckung, eine Einzelentnahmevorrichtung mit Härtepresse und Nachkühleinrichtung zum Härten empfindlicher Werkstücke, eine Hochdruck-Gasabschreckeinheit oder eine Gaskühlschleuse.

[0030] In jedem Falle läßt sich die Anlage durch den modularen Aufbau um weitere Einzelkammern erweitern, wobei die übrigen Anlagenteile, wie Abschreckbäder, Transferschleusen und dgl. beibehalten werden können.

[0031] Die Gesamtanlage kann natürlich um weitere Anlagenkomponenten ergänzt werden, z.B. Wascheinrichtungen, Anlaßöfen mit Kühlstrecke und dgl..

[0032] Wird eine Hochdruck-Gasabschreckanlage mit der Schlußbehandlungskammer verbunden, so kann das Kühlgas aus der Hochdruck-Abschreckkammer vorteilhaft für die Schutzgasbeaufschlagung der Zwischen-Transferschleuse, der Einlauf-Transferschleuse und/oder der Vakuum-Einlaufschleuse verwendet werden.

[0033] Es liegt auf der Hand, daß durch den modularen Aufbau der Ofeneinheiten aus Einzelkammern, für die jeweils die Wärmebehandlungsparamter Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre frei wählbar sind, eine Vielzahl verschiedener Anlagenkonfigurationen möglich ist.

[0034] Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0035] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2

ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung und

Fig. 3

ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung.

[0036] Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet ist.

[0037] Eine erste Ofeneinheit 12 ist in drei gleichartige Einzelkammern 13 unterteilt, welche jeweils über gasdichte Einlaßtüren und Auslaßtüren 21 verschließbar sind. Eine weitere Ofeneinheit 14 weist eine Zwischenbehandlungskammer 15 mit einer gasdichten Eingangstür auf, welche über eine gasdichte Verbindungstür mit einer Schlußbehandlungskammer 16 verbindbar ist. Für jede Einzelkammer 13 der ersten Ofeneinheit 12, sowie für die Zwischenbehandlungskammer 15 und die Schlußbehandlungskammer 16 sind die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Verweildauer und Gasatmosphäre jeweils individuell steuerbar.

[0038] Zur Beschickung der ersten Ofeneinheit 12 ist eine Einlauf-Transferschleuse 18 vorgesehen, in welche Einzelroste mit Werkstückchargen über eine Vakuum-Einlaufschleuse 23 einschleusbar sind. In der Einlauf-Transferschleuse 18 ist ein Rosttransportwagen 30 über einen gasdichten Schleppketten-Umlaufantrieb 28 verfahrbar. Zum Antrieb dient ein Servomotor mit Positioniersteuerung, der eine Positionierung des Rosttransportwagens 30 vor dem Ausgang der Vakuum-Einlaßschleuse 23 bzw. vor dem Eingang einer jeden Einzelkammer 13 der Ofeneinheit 12 ermöglicht.

[0039] Zum Ausschieben der Roste aus der Vakuum-Einlaufschleuse 23 in die Einlauf-Transferschleuse 18 bzw. zum Einschieben von der Einlauf-Transferschleuse 18 durch eine geöffnete Einlaßtür in eine Einzelkammer 13 und zum späteren Ausschieben aus der Einzelkammer durch eine geöffnete Auslaßtür ist jeweils eine Querstoßeinrichtung 26 vorgesehen.

[0040] Die erste Ofeneinheit 12 und die Zwischenbehandlungskammer 15 der nachfolgenden Ofeneinheit 14 sind über eine Zwischen-Transferschleuse 19 verbunden. Die Zwischen-Transferschleuse 19 ist nicht beheizt und ist mit einer Innenisolierung zum Strahlungsschutz versehen. Zum Transport der Roste ist wiederum ein Rosttransportwagen 29 vorgesehen, der über einen gasdichten Rosttransportwagenantrieb 27 innerhalb der Zwischen-Transferschleuse 19 verfahrbar und positionierbar ist.

[0041] Sowohl die Einlauftransferschleuse 18 als auch die Zwischen-Transferschleuse 19 sind schutzgasbeaufschlagt. Über die Einlauf-Vakuumschleuse 23 und die Einlauf-Transferschleuse 18 können jeder der Einzelkammern 13 Werkstückchargen zugeführt werden und nach einer individuell gesteuerten Wärmebehandlung (Temperatur, Atmosphäre und Verweildauer) über die Zwischen-Transferschleuse 19 mittels des Rosttransportwagens 29 vor die nachfolgende Zwischenbehandlungskammer 15 unter Schutzgas transportiert werden. Von hier aus kann der Rost über die Querstoßeinrichtung bei geöffneter Einlaßtür in die Zwischenbehandlungskammer 15 eingeschoben werden. Nach erfolgter Zwischen-Wärmebehandlung mit beliebig wählbarer Temperatur und Gasatmosphäre kann der Rost über eine weitere Querstoßeinrichtung bei geöffneter Zwischentür in die Schlußbehandlungskammer 16 weitergeschoben werden.

[0042] An die Schlußbehandlungskammer 16 schließt sich über eine gasdichte Auslaßtür ein Abschreckbad 31 für Öl-, oder Salzabschreckung mit einer nachgeschalteten Auslaufschleuse an, von der aus die Werkstückchargen nach Verlassen des Härtebades entnommen werden können.

[0043] Mit der Zwischen-Transferschleuse 19 ist eine weitere Vakuum-Einlaufschleuse 24 verbunden, über die einzelne Werkstückchargen unter Umgehung der ersten Ofeneinheit 12 für Reparaturzwecke oder zur ausschließlichen Härtung über die Zwischen-Transferschleuse 19 unmittelbar der Zwischenbehandlungskammer 15 zugeführt werden können.

[0044] Die einzelnen Werkstückchargen werden mittels eines Beschickungswagens 39 über eine Transferstrecke 43 bis an einen Verbindungskanal 25 verfahren, von dem aus sie jeweils über einen Querstoßantrieb in die erste Vakuum-Schleuse 23 oder die zweite Vakuum-Schleuse 24 verschoben werden können.

[0045] Die einzelnen Werkstückchargen können über einen Beschickungs/Entnahmehubtisch 42 in einer Speicherbahn 41 gespeichert werden und aus dieser in den Beschickungswagen 39 übergeben werden. Mittels des Beschickungswagens 39 können die Werkstückchargen zu anderen Komponenten der Anlage, zu Niedertemperaturzellen 37a, 37b zu einer Wascheinrichtung 36 oder zu einem Flächenspeicher 40 zur Zwischenspeicherung verfahren werden.

[0046] Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 insgesamt mit der Ziffer 50 bezeichnet.

[0047] Hierbei sind zwei Ofeneinheiten 52a, 52b zur Hochtemperaturbehandlung vorgesehen, welche jeweils in drei identische Einzelkammern 53 aufgeteilt sind, die über gasdichte Einlaß- bzw. Auslaßtüren 61 verschließbar sind. Dabei sind Temperatur, Gasatmosphäre und Verweildauer von Werkstückchargen für jede Einzelkammer 53 frei konfigurierbar.

[0048] Zur Beschickung der sechs Einzelkammern 53 ist in der zuvor anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise wiederum eine Einlaß-Transferschleuse 58 vorgesehen, welcher Einzelroste mit Werkstückchargen über eine Vakuum-Einlaufschleuse 63 zuführbar sind. In der Einlauf-Transferschleuse 58 ist ein Rosttransportwagen 70 vorgesehen, der über einen gasdichten Schleppketten-Umlaufantrieb 68 beliebig gegenüber dem Auslaß der Vakuum-Einlaufschleuse 63 oder gegenüber den Einlaßtüren 61 der Einzelkammern 53 positionierbar ist. Zum Rosttransport zwischen den Einzelkomponenten der Anlage, also beispielsweise zum Einschieben eines Rostes in eine Einzelkammer 53 und zum nachfolgenden Ausschieben sind wiederum Querstoßeinrichtungen 66 vorgesehen.

[0049] Zur nachfolgenden Behandlung der Werkstückchargen sind zwei weitere Ofeneinheiten 54a, 54b vorgesehen, welche jeweils eine Zwischenbehandlungskammer 55a bzw. 55b und eine Schlußbehandlungskammer 56a bzw. 56b aufweisen. Auch hierbei sind jeweils die einzelnen Kammern über gasdichte Türen 61 verschließbar und die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Verweildauer und Gasatmosphäre frei wählbar.

[0050] Die Zwischenbehandlungskammern 55a bzw. 55b stehen über gasdichte Einlaßtüren mit einer Zwischen-Transferschleuse 59 in Verbindung. Die nicht beheizte Zwischen-Transferschleuse 59 ist wiederum mit einer Innenisolierung als Strahlungsschutz versehen und gasdicht zur Schutzgasbeaufschlagung ausgeführt. Zum Verfahren der Roste zwischen den Einzelkammern 53 und den Zwischenbehandlungskammern 55a bzw. 55b ist ein Rosttransportwagen 69 vorgesehen, welcher von einem gasdichten Schleppketten-Umlaufantrieb 67 mit Servomotor und Positioniersteuerung gezielt verfahrbar ist, um ein Ausstoßen eines Rostes aus einer Einzelkammer 53 in die Zwischen-Transferschleuse 59 bzw. ein Einstoßen in eine der beiden Zwischenbehandlungskammern 55a, 55b zu ermöglichen. Die Einlauf-Transferschleuse 58 und die Zwischen-Transferschleuse 59 sind vollständig schutzgasbeaufschlagt.

[0051] Die Schlußbehandlungskammer 56a der ersten nachfolgenden Ofeneinheit 54a ist über eine Schlitzschiebetür 73 mit einer Einzelentnahmevorrichtung 72 verbunden, über die empfindliche Werkstücke an eine Härtepresse 74 mit Nachkühleinrichtung zum verzugsfreien Härten übergebbar sind. Die erste Schlußbehandlungskammer 56a steht weiterhin über eine gasdichte Tür mit einem Abschreckbad 71a, für eine Abschreckung im Öl- oder Salzbad mit nachgeschalteter Auslaufschleuse in Verbindung.

[0052] Die zweite Zwischenbehandlungskammer 55b weist eine gasdichte Auslaßtür auf, über die Werkstückchargen an eine Hochdruck-Gasabschreckeinrichtung 75 übergeben werden können. Die Werkstückchargen können alternativ von der zweiten Zwischenbehandlungskammer 55b aus über eine gasdichte Zwischentür zur Schlußbehandlungskammer 56b gelangen, welche wiederum über eine gasdichte Auslaßtür mit einem Abschreckbad 71b für Öl oder Salz mit nachgeschalteter Auslaufschleuse in Verbindung steht.

[0053] Zur Beschickung und Entnahme einzelner Werkstückchargen ist wiederum ein Beschickungswagen 79 vorgesehen, welcher über eine Transferstrecke 83 zu den einzelnen Komponenten bzw. zu deren Anschlußleitungen hin verfahrbar ist. Mit dem Beschickungswagen 79 können gleichfalls weitere Anlagenkomponenten, wie zwei Flächenspeicher 80a, 80b, zwei Anlaßöfen mit Kühlstrecke 85a, 85b, zwei Wascheinrichtungen 76a, 76b und ein Beschickungs/Entnahmehubtisch 81 angefahren werden.

[0054] Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 insgesamt mit der Ziffer 90 bezeichnet.

[0055] Es sind insgesamt vier gleich aufgebaute Ofeneinheiten 92a, 92b, 92c, 92d vorgesehen, welche jeweils in vier gleiche Einzelkammern 93 aufgeteilt sind, die über Einlaßtüren bzw. Auslaßtüren 101 verschließbar sind. Für jede Einzelkammer 93 sind die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Gasatmosphäre und Verweildauer individuell steuerbar.

[0056] Jeweils zwei der Ofeneinheiten 92a, 92b bzw. 92c, 92d sind beidseits einer Zwischen-Transferschleuse 99 angeordnet, so daß sich insgesamt acht Einzelkammern 93 beidseits der Zwischen-Transferschleuse 99 gegenüberliegen.

[0057] Zur Beschickung von jeweils zwei Ofeneinheiten 92a, 92b bzw. 92c, 92d ist jeweils eine Einlauf-Transferschleuse 98b bzw. 98a vorgesehen.

[0058] Die Zufuhr von Rosten mit Werkstückchargen in die Einlauf-Transferschleusen 98a bzw. 98b geschieht jeweils über eine Vakuum-Einlaufschleuse 103a bzw. 103b. Die Einlauf-Transferschleusen 98a, 98b und die Zwischen-Transferschleuse 99 sind gasdicht ausgeführt und schutzgasbeaufschlagt. Die Zwischen-Transferschleuse 99 ist nicht beheizt und mit einer Innenisolierung als Strahlungsschutz versehen. Zum Transport der Roste innerhalb der Einlauf-Transferschleusen 98a, 98b und der Zwischentransfer-Schleuse 99 sind Rosttransportwagen 110a, 110b und 109 vorgesehen, die jeweils über einen gasdichten Rosttransportwagenantrieb 108a, 108b bzw. 107 innerhalb der Einlauf-Transferschleusen 98a, 98b bzw. innerhalb der Zwischen-Transferschleuse 99 verfahrbar und positionierbar sind.

[0059] Zum Transport der Roste zwischen den Einzelkomponenten der Anlage sind wiederum Querstoßeinrichtungen 106 vorgesehen.

[0060] Die Zwischen-Transferschleuse 99 ist mit einer nachfolgenden Ofeneinheit 94 verbunden, welche eine Zwischenbehandlungskammer 95 und eine davon über eine gasdichte Tür getrennte Schlußbehandlungskammer 96 aufweist. Die Werkstückroste werden von der Zwischen-Transferschleuse 99 aus nach Öffnen der gasdichten Einlaßtür über die Querstoßeinrichtung eingeschoben und nach einem Zwischenbehandlungsschritt in die Schlußbehandlungskammer 96 zur Durchführung eines weiteren Wärmebehandlungsschrittes eingeschoben.

[0061] Sowohl in der Zwischenbehandlungskammer 95, als auch in der Schlußbehandlungskammer 96 sind die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Atmosphäre und Verweildauer jeweils wiederum für jede einzelne Werkstückcharge getrennt steuerbar.

[0062] Aus der Schlußbehandlungskammer 96 können die Werkstückchargen entweder über eine Schlitzschiebetür 113 von einer Einzelentnahmevorrichtung 112 entnommen werden und an eine Härtepresse 114 mit Nachkühleinrichtung übergeben werden oder über eine Auslauf-Gaskühlschleuse 111 entnommen und drucklos abgekühlt werden.

[0063] Zur weiteren Nachbehandlung der Werkstückchargen nach Verlassen der Nachkühleinrichtung nach Abschluß des Härtevorganges ist eine Nachbehandlungseinheit 124 mit Förderbandtransporteinrichtung vorgesehen, welche eine Wascheinheit,, eine Trockeneinheit, eine Anlaßeinheit und eine nachgeschaltete Luftkühleinheit umfaßt.

[0064] Zur Handhabung der Werkstücke bei der Einzelentnahme und zur Übergabe an die Härtepresse 114 dient ein Umlademanipulator 125 mit Positionssteuerung.

[0065] Ein weiterer Umlademanipulator 125 mit Positionssteuerung ist für die Handhabung der Werkstücke im Beschickungs- und Entnahmebereich 122 vorgesehen.

[0066] Zur Zuführung bzw. Entnahme der Werkstücke sind zwei Beschickungswagen 119a, 119b vorgesehen, welche auf einer Transferstrecke 123 verfahrbar sind. Vom Beschickungswagen 119b aus gelangen die Roste mit den Werkstückchargen über einen Verbindungskanal 126 jeweils zu den Vakuum-Einlaufschleusen 103a bzw. 103b.

[0067] Weitere Komponenten der Anlage, wie Flächenspeicher 120 und eine weitere Wascheinrichtung 116 sind über die Beschickungswagen 119a bzw. 119b erreichbar.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, mit

- mindestens einer ersten, über gasdichte Türen (21; 61; 101) verschließbaren Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d) zur Durchführung eines ersten Wärmebehandlungsschrittes;

- mindestens einer zweiten, nachfolgenden, über gasdichte Türen (61; 73; 101, 113) verschließbaren Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) zur Durchführung eines zweiten Wärmebehandlungsschrittes;

- wobei die Werkstücke in der ersten Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d) und in der zweiten Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) für jede Werkstückcharge hinsichtlich Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre individuell behandelbar sind;

- einer Zuführungseinrichtung (23, 39, 43; 63, 79, 83; 103a, 103b, 119a, 119b, 123) zur taktweisen Zuführung von Werkstücken zu der mindestens einen ersten Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d), wobei die Zuführungseinrichtung (23, 39, 43; 63, 79, 83; 103a, 103b, 119a, 119b, 123) eine gasverlustarme Beschickungseinheit sowie daran angeschlossene gasdichte erste Fördermittel (18; 58; 98a, 98b) umfaßt; und

- zweiten gasdichten Fördermitteln (19; 59; 99) zum Transportieren der Werkstücke nach der jeweils gewünschten Verweildauer von der mindestens einen ersten Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d) zu der mindestens einen zweiten Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94)

dadurch gekennzeichnet,

- daß die mindestens eine erste Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d) eine Mehrzahl von Einzelkammern (13; 53; 93) aufweist, die jeweils mit einer Einlaß- und mit einer Auslaßtür (21; 61; 101) versehen sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede werkstückcharge einer jeden Einzelkammer (13; 53; 93) individuell steuerbar sind;

- daß die ersten Fördermittel als Einlauf-Transferschleuse (18; 58; 98a, 98b) an die Einlaßtüren (21) der Einzelkammern (13; 53, 93) angeschlossen sind, um Werstückchargen wahlweise direkt zuzuführen;

- daß die zweiten Fördermittel als Zwischen-Transferschleuse (19; 59; 99) eingangsseitig an die Auslaßtüren (21) der Einzelkammern (13; 53; 93) angeschlossen sind, um Werkstückchargen wahlweise direkt abzuführen, und ausgangsseitig mit der mindestens einen zweiten Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) in Verbindung stehen; und

- daß die Beschickungseinheit als Vakuum-Einlaufschleuse (23; 63; 103a, 103b) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Einzelkammer (13; 53; 93) eine Querstoßeinrichtung (26; 66; 106) zum Beschicken und Entladen vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse (19) mit einer weiteren Vakuum-Einlaufschleuse (24) verbindbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zweite Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) mehrere Einzelkammern (15, 16; 55a, 55b, 56a, 56b; 95, 96) aufweist, die jeweils über gasdichte Türen (61; 73; 101, 113) verschließbar sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Einzelkammer (15, 16; 55a, 55b, 56a, 56b; 95, 96) individuell steuerbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der mindestens einen zweiten Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) eine Zwischenbehandlungskammer (15; 55a, 55b; 95) vorgesehen ist, die mit einer nachfolgenden Schlußbehandlungskammer (16; 56a, 56b; 96) über eine gasdichte Türe (21; 61; 101) verbindbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußbehandlungskammer (16; 56a, 56b; 96) mit einem Abschreckbad (31; 71a, 71b) mit Auslaufschleuse (111) verbindbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ofeneinheit (54a, 94) mit einer Einzelentnahmevorrichtung (72, 112) mit Härtepresse und Nachkühleinrichtung (74; 114) für empfindliche Werkstücke verbindbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, nachfolgende Ofeneinheit (54b) mit einer Hochdruck-Gasabschreckeinrichtung (75) verbindbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlgas der Hochdruck-Gasabschreckeinrichtung (75) der Zwischen-Transferschleuse (59), der Einlauf-Transferschleuse (58) und/oder der Vakuum-Einlaufschleuse (63) zugeführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, nachgeschaltete Ofeneinheit (94) mit einer Gaskühlschleuse (111) verbindbar ist.

Claims

1. Device for heat-treating metal workpieces having

- at least one first furnace unit (12; 52a, 52b; 92a to 92d) that can be closed by gas-tight doors (21; 61; 101), for carrying out a first heat-treatment step;

- at least one second downstream furnace unit (14; 54a, 54b; 94) that can be closed by gas-tight doors (61; 73; 101, 113), for carrying out a second heat-treatment step;

- the first furnace unit (12; 52a, 52b; 92a to 92d) and the second furnace unit (14; 54a, 54b; 94) being adapted for individual treatment of the workpieces of each workpiece charge, with respect to temperature, dwelling time and atmosphere;

- a feeding device (23, 39, 43; 63, 79, 83; 103a, 103b, 119a, 119b, 123) for feeding workpieces in cycle-controlled manner to the at least one first furnace unit (12; 52a, 52b; 92a to 92d), the feeding device (23, 39, 43; 63, 79, 83; 103a, 103b, 119a, 119b, 123) comprising a loading unit having low gas losses and, connected therewith, gas-tight first conveyor means (18; 58; 98a, 98b); and

- second gas-tight conveyor means (19; 59; 99) for transporting the workpieces at the end of the respective desired dwelling time from the at least one first furnace unit (12; 52a, 52b; 92a to 92d) to the at least one second furnace unit (14; 54a, 54b; 94).

wherein

- the at least one first furnace unit (12; 52a, 52b; 92a to 92d) comprises a plurality of individual chambers (13; 53; 93), each provided with an inlet and an outlet door (21; 61; 101), the temperature, dwelling time and atmosphere being individually controllable for each workpiece charge of each individual chamber (13; 53; 93);

- the first conveyor means are connected, as entry transfer lock (18; 58; 98a, 98b), with the inlet doors (21) of the individual chambers (13; 53, 93), in order to enable workpiece charges to be directly fed-in, if desired;

- the second conveyor means are connected on the inlet side, as intermediate transfer lock (19; 59; 99), to the outlet doors (21) of the individual chambers (13; 53; 93) in order to enable the workpiece charges to be directly carried off, if desired, while on their outlet end they are connected with the at least one second furnace unit (14; 54a, 54b; 94); and

- the loading unit is designed as a vacuum entry lock (23; 63; 103a, 103b).

2. Device according to claim 1, wherein each individual chamber (13; 53; 93) is preceded by a cross-pusher means (26; 66; 106) for loading and unloading.

3. Device according to claim 1 or 2, wherein the intermediate transfer lock (19) can be connected with a further vacuum entry lock (24).

4. Device according to any of claims 1 to 3, wherein at least one second furnace unit (14; 54a, 54b; 94) comprises a plurality of individual chambers (15, 16; 55a, 55b, 56a, 56b; 95, 96), each of which can be closed by gas-tight doors (61; 73; 101, 113) and can be individually controlled with respect to temperature, dwelling time and atmosphere.

5. Device according to claim 4, wherein an intermediate treatment chamber (15; 55a, 55b; 95) is provided in the at least one second furnace unit (14; 54a, 54b; 94), which can be connected with a downstream final treatment chamber (16; 56a, 56b; 96) via a gas-tight door (21; 61; 101).

6. Device according to claim 5, wherein the final treatment chamber (16; 56a, 56b; 96) can be connected with a quenching bath (31; 71a, 71b) with discharge lock (111).

7. Device according to any of claims 4 to 6, wherein the second furnace unit (54a, 94) can be connected with a single-unit unloading device (52, 112) with hardening press and re-cooling system (74; 114) for delicate workpieces.

8. Device according to any of claims 4 to 7, wherein the downstream furnace unit (54b) can be connected with a high-pressure gas quenching system (75).

9. Device according to claim 8, wherein cooling gas is fed into the high-pressure gas quenching system (75) of the intermediate transfer lock (59), the entry transfer lock (58) and/or the vacuum entry lock (63).

10. Device according to any of the preceding claims, wherein the downstream furnace unit (94) can be connected with a gas cooling lock (111).

Revendications

1. Dispositif de traitement thermique de pièces métalliques, comprenant :

- une première unité de four au moins (12 ; 52a, 52b ; 92a à 92d) pouvant être fermée par des portes étanches aux gaz (21 ; 61 ; 101) pour effectuer une première étape de traitement thermique ;

- une seconde unité de four au moins (14 ; 54a ; 54b ; 94), disposée à la suite de la première et pouvant être fermée par des portes étanches aux gaz (61 ; 73 ; 101, 113) pour effectuer une seconde étape de traitement thermique ;

- les pièces pouvant être traitées, dans la première unité de four (12 ; 52a, 52b ; 92a à 92d) et dans la seconde unité de four (14 ; 54a, 54b ; 94), de façon individuelle pour chaque charge de pièces, en ce qui concerne la température, le temps de séjour et l'atmosphère ;

- un dispositif d'amenée (23, 39, 43 ; 63, 79, 83 ; 103a, 103b, 119a, 119b, 123) pour l'alimentation en pièces, par pas successifs, d'une première unité de four au moins (12 ; 52a, 52b ; 92a à 92d), le dispositif d'amenée (23, 39, 43 ; 63, 79, 83 ; 103a, 103b, 119a, 119b, 123) comprenant une unité de chargement à faible perte de gaz et un premier moyen de transport étanche aux gaz (18 ; 58 ; 98a, 98b) associé à celle-ci ; et

- un second moyen de transport étanche aux gaz (19 ; 59 ; 99) pour transporter les pièces, après le temps de séjour choisi individuellement, de la première unité de four au moins (12 ; 52a, 52b ; 92a à 92d) à la seconde unité de four au moins (14 ; 54a, 54b ; 94) ;

caractérisé en ce que,

- la première unité de four au moins (12 ; 52a, 52b ; 92a à 92d) comprend un ensemble de chambres individuelles (13 ; 53 ; 93) comportant chacune une porte d'entrée et une porte de sortie (21 ; 61 ; 101), la température, le temps de séjour et l'atmosphère de chaque charge de pièces dans chaque chambre individuelle (13 ; 53 ; 93) étant réglables individuellement ;

- le premier moyen de transport est relié aux portes d'entrée (21) des chambres individuelles (13 ; 53 ; 93) en tant que sas de transfert d'entrée (18 ; 58 ; 98a, 98b) pour introduire directement des charges de pièces de façon sélective ;

- le second moyen de transport est en relation, côté entrée, avec les portes de sortie (21) des chambres individuelles (13 ; 53 ; 93) en tant que sas de transfert intermédiaire (19 ; 59 ; 99) pour évacuer directement des charges de pièces, de façon sélective, et côté sortie, avec la seconde unité de four au moins (14 ; 54a, 54b ; 94) ; et en ce que

- l'unité de chargement se présente sous la forme d'un sas d'entrée sous vide (23 ; 63 ; 103a, 103b).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, devant chaque chambre individuelle (13 ; 53 ; 93), un dispositif de poussée latérale (26 ; 66 ; 106) pour le chargement et le déchargement.

3. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le sas de transfert intermédiaire (19) peut être relié à un autre sas de transfert sous vide (24).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une seconde unité de four au moins (14 ; 54a, 54b ; 94) comprend plusieurs chambres individuelles (15, 16 ; 55a, 55b, 56a, 56b ; 95, 96) pouvant toutes être fermées par des portes étanches aux gaz (61 ; 73 ; 101, 113), la température, le temps de séjour et l'atmosphère de chacune des chambres individuelles (15, 16 ; 55a, 55b, 56a, 56b 95 ; 96) étant réglables individuellement.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans une seconde unité de four au moins (14 ; 54a, 54b ; 94), une chambre de traitement intermédiaire (15 ; 55a, 55b ; 95) qui peut être reliée à une chambre de traitement final (16 ; 56a, 56b ; 96) disposée à la suite de celle-ci, au moyen d'une porte étanche aux gaz (21 ; 61 ; 101).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de traitement final (16 ; 56a, 56b ; 96) peut être reliée à un sas de sortie (111) en passant par un bain de trempe (31 ; 71a, 71b).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la seconde unité de four (54a, 94) peut être reliée à un dispositif de prélèvement individuel (72, 112) avec presse de trempe et dispositif de refroidissement (74 ; 114) pour pièces fragiles.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la seconde unité de four suivante (54b) peut être reliée à un dispositif de trempe à gaz haute pression (75).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que du gaz de refroidissement est envoyé sur le dispositif de trempe à gaz haute pression (75), sur le sas de transfert d'entrée intermédiaire (58) et/ou sur le sas d'entrée sous vide (63).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde unité de four (94), disposée à la suite, peut être reliée à un sas à gaz de refroidissement (111).

Zeichnung