[0001] Die Erfindung betrifft eine Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Stahlblechen oder
Stahlblechbauteilen sowie eine Warmformlinie zur Herstellung eines gehärteten Stahlblechprofilbauteils.
[0002] Ofenanlagen zur Erwärmung von Stahlblechen bzw. Stahlblechbauteilen sind in unterschiedlichsten
Bauformen bekannt. Sogenannte Durchlauföfen - elektrisch oder gasbeheizt - kommen
zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen bzw. Stahlblechbauteilen in
großen Mengen zur Anwendung. Aus der
DE 1 010 547 B geht ein Durchlaufofen zur Wärmebehandlung von langgestrecktem Wärmegut wie Stangen
oder Blechen hervor mit einem Heizkanal, der aus zwei hintereinander angeordneten,
austauschbaren Bauabschnitten gebildet ist. Der Einsatz eines Durchlaufofens innerhalb
einer Warmformlinie zur Herstellung von gehärteten Stahlblechprofilbauteilen ist beispielsweise
in der
DE 101 28 200 B4 oder der
DE 102 54 695 B3 beschrieben. Solche Durchlauföfen können bis zu einem Temperaturbereich von 1.300°
C ausgelegt werden. Auch die Wärmebehandlung unter Schutzgasatmosphäre ist möglich.
[0003] In der Praxis wird eine Warmformlinie auf eine bestimmte Leistung bzw. Produktionsrate
ausgelegt. Hieran orientiert sich auch die Kapazität der Ofenanlage innerhalb der
Warmformlinie. Wegen des großen Investitionsaufwandes versucht man verständlicherweise,
eine Überdimensionierung der Ofenanlage zu vermeiden. Auch kann man mitunter am Anfang
vor Inbetriebnahme einer Warmformlinie die erforderliche Produktionsrate in späteren
Jahren nicht zuverlässig genug vorher berechnen. So kommt es vor, dass eine Ofenanlage
bzw. eine Warmformlinie aufgrund geänderter Kundenwünsche und gestiegener Nachfrage
an ihre Leistungsgrenze stößt. Man steht dann vor der Entscheidung, eine zweite Warmformlinie
aufzubauen oder die vorhandene Warmformlinie aufzustocken. Beides ist mit hohem Arbeits-
und Investitionsaufwand verbunden.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ofenanlage und eine Warmformlinie
zu schaffen, welche eine Umrüstung auf einen höheren Durchsatz mit verringertem Zeit-,
Arbeits- und Investitionsaufwand ermöglicht.
[0005] Der die Ofenanlage betreffende Teil der Aufgabe wird durch eine Ofenanlage gemäß
den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
[0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Ofenanlage sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche
2 bis 7.
[0007] Die Lösung des die Warmformlinie betreffenden Teils der Aufgabe ist in Anspruch 8
charakterisiert.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Warmformlinie
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 9 bis 14.
[0009] Kern der Erfindung bildet die Maßnahme, dass die Heizzone der Ofenanlage aus zumindest
zwei miteinander trennbar gekoppelten Ofenmodulen gebildet ist sowie der Einsatz einer
solchen Ofenanlage in Form eines Durchlaufofens in einer Warmformlinie zur Herstellung
eines gehärteten Stahlblechprofilbauteils.
[0010] Die erfindungsgemäße Ofenanlage kann durch Einbau weiterer Ofenmodule nach Art eines
Baukastensystems in ihrer Kapazität erweitert werden, um so einem gestiegenen Leistungsbedarf
Rechnung zu tragen. Hierfür werden die vorhandenen Ofenmodule getrennt und entsprechende
Erweiterungs-Ofenmodule eingebaut.
[0011] Durch Anpassung der Ofenanlage kann folglich auch die Produktionsleistung einer Warmformlinie
zur Herstellung von gehärteten Stahlblechprofilen gesteigert werden. Die hierfür erforderlichen
Stillstands- und Umbauzeiten sind deutlich geringer als bei der Errichtung einer zweiten
Produktionslinie oder dem konventionellen Umbau der vorhandenen Ofenanlage, weil erfindungsgemäß
die Aufstockung der Ofenanlage mit standardisierten Ofenmodulen erfolgt. Diese sind
mit allen notwendigen Heizeinrichtungen, Fördermitteln, Isolierungen, Luftzu- und/oder
Luftableitungen sowie den notwendigen Trenn- und Koppelstellen ausgerüstet.
[0012] Die Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
- Figur 1:
- Technisch schematisiert eine Ofenanlage sowie ein Erweiterungs-Ofenmodul;
- Figur 2:
- die Ofenanlage mit eingebautem Erweiterungs-Ofenmodul;
- Figur 3:
- einen Ausschnitt aus dem Koppelbereich zwischen zwei Ofenmodulen;
- Figur 4:
- eine Ansicht auf die Darstellung von Figur 3 gemäß dem Pfeil IV;
- Figur 5:
- eine Warmformlinie und
- Figur 6:
- eine Warmformlinie gemäß der Figur 5 mit integrierter Vorformstation.
[0013] Gehärtete Stahlblechprofilbauteile kommen in der Automobilindustrie beispielsweise
als A-, B- oder C-Säulen, als Türaufprallträger oder Bumper zur Anwendung. Auch Seitenwandstrukturen
einer Kraftfahrzeugkarosserie werden heutzutage warmumformtechnisch hergestellt und
im Pressenwerkzeug gehärtet.
[0014] Die Figuren 5 und 6 zeigen eine schematische Darstellung einer Warmformlinie.
[0015] Zunächst wird ein Stahlblech 1 aus einem abgewickelten und gerade gerichteten Abschnitt
eines Coils 2 aus einem warmformbaren Blech in einer Stanz- bzw. Schneideinrichtung
3 abgeteilt. Das ggf. vorgeformte Stahlblech 1 wird mit einem ersten Manipulator 4
einer Ofenanlage 5 in Form eines Durchlaufofens zugeführt.
[0016] Zur Vorformung des Stahlblechs 1 ist in der Warmformline gemäß der Figur 6 dem Durchlaufofen
5 eine Presse 6 vorgeschaltet, in der das Stahlblech 1 vorgeformt und ggf. beschnitten
wird. Ansonsten entspricht die Darstellung von Figur 6 der Warmformlinie gemäß der
Darstellung in Figur 5.
[0017] Im Durchlaufofen 5 wird das Stahlblech 1 auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb
der Gefügeumwandlungstemperatur in den austenitischen Zustand liegt. Je nach Stahlsorte
liegt diese Temperatur in einem Bereich zwischen 700° C und 1.100° C. Vorteilhafterweise
ist die Atmosphäre des Durchlaufofens 5 durch eine gezielte und ausreichende Zugabe
eines Schutzgases inertisiert, um ein Verzundern der Stahlblechoberfläche zu verhindern.
Ein zweiter Manipulator 7 nimmt das erhitzte Stahlblech 1 auf und legt es in ein Pressenwerkzeug
8 ein. Hier wird das Stahlblech 1 zum Stahlblechprofilbauteil 9 fertig geformt und
mittels einer Kühleinrichtung 10 schnell abgekühlt, wodurch ein feinkörnige martensitisches
oder bainitisches Werkstoffgefüge eingestellt wird. Hierbei erfolgt eine Härtung des
Stahlblechprofilbauteils 9 mit einer gezielten Einstellung der Werkstofffestigkeit.
Dem Pressenwerkzeug 8 nachgeschaltet ist ein dritter Manipulator 11, welcher das fertig
geformte und gehärtete Stahlblechprofilbauteil 9 aus dem Pressenwerkzeug 8 entnimmt
und in einen Container überführt.
[0018] Die Ofenanlage 5 weist in der Grundbauform, wie in Figur 1 dargestellt, eine Einlaufzone
E, eine Heizzone H und eine Auslaufzone A auf. Die Einlaufzone E umfasst im Wesentlichen
einen Zuführtisch 12 mit integrierten Transportrollen 13. Ebenso weist die Auslaufzone
A einen Abzugstisch 14 mit hierin angeordneten Transportrollen 15 auf. Die Heizzone
H besteht hierbei aus zwei Ofenmodulen 16, 17, nämlich einem Anfangs-Ofenmodul 16
und einem End-Ofenmodul 17. Diese sind miteinander trennbar gekoppelt.
[0019] Zur Steigerung des Durchsatzes bzw. der Leistung der Ofenanlage 5 können Erweiterungs-Ofenmodule
18 in die Heizzone H eingegliedert werden. Hierfür werden das Anfangs-Ofenmodul 16
und das End-Ofenmodul 17getrennt und zwischen diese ein oder mehrere Erweiterungs-Ofenmodule
18 eingebaut. Dies ist anhand der Figuren 1 und 2 verdeutlicht.
[0020] Die Ofenmodule 16, 17, 18 sind über endseitige Flansche 19, 20 mittels Schraubbolzen
21 unter Eingliederung zumindest einer hitzebeständigen Dichtung 22 miteinander gekoppelt,
wie in den Figuren 3 und 4 ersichtlich. Die Flansche 19, 20 können zusätzlich noch
dicht geschweißt sein. Innenseitig sind die Ofenmodule 16-18 mit einer Isolierauskleidung
27 versehen.
[0021] Jedes Ofenmodul 16, 17, 18 ist mit einer Heizeinrichtung 23 ausgerüstet. Die Heizeinrichtung
23 kann elektrisch oder gasbeheizt sein. Des Weiteren ist in jedes Ofenmodul 16, 17,
18 ein Fördermittel 24 integriert zum Transport der Stahlbleche 1 durch das Ofenmodul
16-18. Die Fördermittel 24 umfassen jeweils eine Kette von Ofenrollen 25. Die Fördermittel
24 benachbarter Ofenmodule 16-18 werden aneinander geschlossen, um einen durchgehenden
Transportweg bereitzustellen.
[0022] Zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre innerhalb der Ofenanlage 5 ist zumindest
ein Ofenmodul 16-18 mit einer Inertgasversorgung 26 ausgestattet.
[0023] Die einzelnen Ofenmodule 16-18 besitzen standardisierte Abmessungen, wobei die Erweiterungs-Ofenmodule
18 zweckmäßigerweise doppelt so lang sind wie ein Anfangs-Ofenmodul 16 oder ein End-Ofenmodul
17. So können beispielsweise ein Anfangs-Ofenmodul 16 und ein End-Ofenmodul 17 zusammen
eine 6m-Einheit ergeben. Vorteilhafterweise haben die Erweiterungs-Ofenmodule 18 dann
eine Gesamtlänge von 6 m, so dass eine Ofenanlage 5 baukastenmäßig jeweils aus 6m-Einheiten
aufgebaut werden kann. Demgemäß entspricht die Länge L
18 eines Erweiterungs-Ofenmoduls 18 der Gesamtlänge von Anfangs-Ofenmodul 16 und End-Ofenmodul
17.
[0024] Der Aufbau der Ofenanlage 5 aus trennbar miteinander gekoppelten, standardisierten
Ofenmodulen 16-18 ermöglicht eine Kapazitätsanpassung bzw. Umrüstung auf einen höheren
Durchsatz mit standardisierten Bausteinen. Dies hat logistische und montagetechnische
Vorteile. Auf diese Weise kann die Ofenanlage 5 mit vergleichsweise geringem Zeit-,
Arbeits- und Investitionsaufwand zur Durchsatzsteigerung aufgerüstet werden.
Bezugszeichen:
[0025]
- 1 -
- Stahlblech
- 2 -
- Coil
- 3 -
- Schneideinrichtung
- 4 -
- 1. Manipulator
- 5 -
- Ofenanlage
- 6 -
- Presse
- 7 -
- 2. Manipulator
- 8 -
- Pressenwerkzeug
- 9 -
- Stahlblechprofilbauteil
- 10 -
- Kühleinrichtung
- 11 - 3.
- Manipulator
- 12 -
- Zuführtisch
- 13 -
- Transportrollen
- 14 -
- Abzugstisch
- 15 -
- Transportrollen
- 16 -
- Anfangs-Ofenmodul
- 17 -
- End-Ofenmodul
- 18 -
- Erweiterungs-Ofenmodul
- 19 -
- Flansch
- 20 -
- Flansch
- 21 -
- Schraubbolzen
- 22 -
- Dichtung
- 23 -
- Heizeinrichtung
- 24 -
- Fördermittel
- 25 -
- Ofenrolle
- 26 -
- Inertgasversorgung
- 27 -
- Isolierauskleidung
- E -
- Einlaufzone
- H -
- Heizzone
- A -
- Auslaufzone
- L16-
- Länge von 16
- L17 -
- Länge von 17
- L18 -
- Länge von 18
1. Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Stahlblechen oder Stahlblechbauteilen, welche eine
Heizzone (H) umfasst, welche aus zumindest zwei miteinander lösbar gekoppelten Ofenmodulen
(16-18) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , dass ein Anfangs-Ofenmodul (16) und ein End-Ofenmodul (17) vorgesehen sind, zwischen welche
zumindest ein Erweiterungs-Ofenmodul (18) eingliederbar ist.
2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L18) des Erweiterungs-Ofenmoduls (18) der Gesamtlänge des Anfangs-Ofenmoduls (16) und
des End-Ofenmoduls (17) entspricht.
3. Ofenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Ofenmodule (16-18) über endseitige Flansche (19, 20) unter Eingliederung einer
Dichtung (22) miteinander gekoppelt sind.
4. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass jedes Ofenmodul (16-18) mit einer Heizeinrichtung (23) ausgerüstet ist.
5. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass in jedes Ofenmodul (16-18) ein Fördermittel (24) integriert ist.
6. Ofenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel (24) benachbarter Ofenmodule (16-18) miteinander koppelbar sind.
7. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest ein Ofenmodul (16-18) mit einer Inertgasversorgung (26) ausgestattet ist.
8. Warmformlinie zur Herstellung eines gehärteten Stahlblechprofilbauteils aus einem
gegebenenfalls vorgeformten Stahlblech, mit einem 1. Manipulator (4), welcher das
Stahlblech (1) einem Durchlaufofen (5) zuführt, in dem das Stahlblech (1) auf eine
Temperatur erhitzt wird, die oberhalb der Gefügeumwandlungstemperatur in den austenitischen
Zustand liegt, sowie einem 2. Manipulator (7), welcher das erhitzte Stahlblech (1)
aufnimmt und in ein Pressenwerkzeug (8) einlegt, in dem das Stahlblech (1) zum Stahlblechprofilbauteil
(9) fertig geformt und gekühlt wird, wobei ein 3. Manipulator (11) vorgesehen ist,
welcher das Stahlblechprofilbauteil (9) aus dem Pressenwerkzeug (8) entnimmt und der
Durchlaufofen (5) aus zumindest zwei miteinander lösbar gekoppelten Ofenmodulen (16-18)
besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangs-Ofenmodul (16) und ein End-Ofenmodul (17) vorgesehen sind, zwischen welche
zumindest ein Erweiterungs-Ofenmodul (18) eingliederbar ist.
9. Warmformlinie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L18) des Erweiterungs-Ofenmoduls (18) der Gesamtlänge des Anfangs-Ofenmoduls (16) und
des End-Ofenmoduls (17) entspricht.
10. Warmformlinie nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Ofenmodule (16-18) über endseitige Flansche (19, 20) unter Eingliederung einer
Dichtung (22) miteinander gekoppelt sind.
11. Warmformlinie nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ofenmodul (16-18) mit einer Heizeinrichtung (23) ausgerüstet ist.
12. Warmformlinie nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in jedes Ofenmodul (16-18) ein Fördermittel (24) integriert ist, zum longitudinalen
Transport des Stahlblechs (1) durch das Ofenmodul (16-18).
13. Warmformlinie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel (24) benachbarter Ofenmodule (16-18) miteinander koppelbar sind.
14. Warmformlinie nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ofenmodul (16-18) mit einer Inertgasversorgung (26) ausgestattet ist.