DURCHLAUFOFEN MIT EINER EINRICHTUNG ZUM ABSCHRECKEN VON WERKSTÜCKEN SOWIE ABSCHRECKVERFAHREN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen mit einer Einrichtung zum Abschrecken von Werkstücken, wobei sich die Einrichtung an eine Schleuse zur Entnahme der Werkstücke anschließt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abschrecken von Werkstücken.

[0002] Der Durchlaufofen kann als Stoßofen, Rollenherdofen oder Drehherdofen ausgebildet sein. Die Werkstücke befinden sich während des Transports durch den Ofen auf Chargenträgern, und zwar auf Rosten oder ähnlichem. in dem Ofen sind die Werkstücke einem Reaktionsgas, hier Endogas, ausgesetzt.

[0003] Aus der Praxis ist bekannt, die Werkstücke nach dem Aufkohlen oder Carbonitrieren im Durchlaufofen in Wasser-, Öl- oder Salzbädem, die sich an den Ofen anschließen, abzuschrecken. Die Verwendung von flüssigen Abschreckmitteln ist problematisch, weil nach dem Abschrecken Reste von Öl-, Salz- oder Wasserzusätzen von den Werkstücken entfernt und entsorgt werden müssen. Dies kann Umweltprobleme zur Folge haben. Außerdem ist die Verwendung von Öl und Salz als Abschreckmittel sicherheitstechnisch problematisch. Des weiteren ist die Bandbreite der Vorzüge der Werkstücke, je nach Werkstückgeometrie, beim Abschrecken in flüssigen Abschreckmitteln sehr hoch.

[0004] FR-A-2617953 beschreibt einen Durchlaufofen mit einer Einrichtung zum Abschrecken von Werkstücken, wobei sich die Einrichtung an eine Schleuse zur Entnahme der Werkstücke anschließt, sich vertikal an die Schleuse eine Abschreckkammer anschließt und die Schleuse mit einer Transportvorrichtung versehen ist, die die Werkstücke zwischen Schleuse und Abschreckkammer transportiert. Die Werkstücke können mit einem Kühlgas abgeschreckt werden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Durchlaufofen mit einer Einrichtung zum Abschrecken und ein Verfahren zum Abschrecken so weiterzuentwickeln, daß ein energiesparendes und umweltschonendes Abschrecken von Werkstücken ermöglicht wird.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 7 aufgeführten kennzeichnenden Merkmale gelöst.

[0007] Die Werkstücke werden abgeschreckt, ohne die eingangs genannten Probleme bei der Verwendung von flüssigen Abschreckmitteln in Kauf nehmen zu müssen. Vor allem entfällt das Reinigen der Werkstücke von anhaftendem Öl, Salz oder Wasserzusätzen, was Umweltprobleme zur Folge hat.

[0008] Das Abschrecken mit Kühlgas hat den Vorteil, daß die Verzüge der abgeschreckten Werkstücke gering und zudem einheitlich sind.

[0009] Es ist herstellungstechnisch vorteilhaft, daß die Abschreckkammer nur eine Öffnung zum Be- und Entladen aufweist.

[0010] Vorzugsweise ist die Abschreckkammer oberhalb der Schleuse angeordnet. Dies ermöglicht eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, daß die Transportvorrichtung mit mindestens einer Spindel oder ähnlichen Einrichtung vertikal bewegt wird und daß die Transportvorrichtung derart ausgebildet ist, daß diese die Öffnung zwischen Schleuse und Abschreckkammer während des Abschreckens verschließt.

[0011] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist unterhalb der Transportvorrichtung ein Transportboden zum horizontalen Transport der Werkstücke durch die Schleuse bei geschlossener Abschreckkammer vorgesehen. Diese Weiterbildung ermöglicht, daß während des Abschreckens der Werkstücke ein Beoder Entladen des Durchlaufofens möglich ist.

[0012] Vorzugsweise ist der Transportboden in einem festen Abstand zur Transportvorrichtung angeordnet.

[0013] Erfindungsgemäß ist die Abschreckkammer druckdicht ausgeführt und mit mindestens einem Umwälzventilator versehen.

[0014] Verfahrenstechnisch besteht die Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß die Werkstücke in der Schleuse im wesentlichen vertikal in eine Abschreckkammer transportiert werden, in der die Werkstücke unter erhöhtem Druck von unter 10 bar mittels rezirkuliertem Kühlgas abgeschreckt werden und daß nach Ablauf der Abschreckzeit die Werkstücke in die Schleuse transportiert und aus dieser entnommen werden.

[0015] Vorzugsweise wird als Kühlgas Wasserstoff verwendet.

[0016] Vorteilhafterweise wird nach Beendigung der Abschreckzeit das Kühlgas in ein Gaszwischenspeicher geflutet.

[0017] Erfindungsgemäß besteht dann die Möglichkeit, das Kühlgas aus dem Gaszwischenspeicher zu Beheizungszwecken oder zur Herstellung von Reaktionsgas zu verwenden.

[0018] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

[0019] Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1:

eine Draufsicht auf eine Drehherdofen-Anlage in Ringkanalbauweise;

Fig. 2:

einen seitlichen Teil-Schnitt durch den Drehherdofen mit der Einrichtung zum Abschrecken.

[0020] Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Drehherdofen-Anlage wird zum Härten von Werkstücken 1, hier Getriebeteilen verwendet. Die Getriebeteile 1 sind auf Chargenträgern 2 (s. Fig. 2), hier auf Rosten gestapelt. Die Ofenanlage weist einen Drehherdofen 3 in Ringkanalbauweise auf, in dem die Werkstücke 1 unter einem Reaktionsgas, hier Endogas wärmebehandelt werden. An einer Stelle ist eine isolierte Ofentür 4 zum Be- und Entladen vorgesehen.

[0021] An den Drehherdofen 3 schließt sich an die Ofentür 4 gasdicht eine Schleuse 5 an, die wie in Fig. 2 dargestellt, eine Ausgangstür 6 aufweist. Oberhalb der Schleuse 5 befindet sich eine Abschreckkammer 7, die als Druckkammer mit einem wassergekühlten Außenmantel ausgeführt ist. Die Schleuse ist mit einer Transportvorrichtung 8 versehen. Die Transportvorrichtung 8 in der Schleuse 5 kann in Elevator-Fahrweise mittels mehrerer Spindeln 9 oder ähnlicher Einrichtungen vertikal unter die Abschreckkkammer 7 gefahren werden. Die Transportvorrichtung ist so ausgebildet, daß diese druckdicht eine Öffnung 12 zwischen Schleuse 5 und Abschreckkammer 7 verschließen kann, beispielsweise über sogenannte nicht dargestellte Fingerpins.

[0022] Die Abschreckkammer 7 ist an eine Pumpstation 13 und einen Gaszwischenspeicher 14 für ein Kühlgas angeschlossen. In der Abschreckkammer befinden sich mehrere Umwälzventilatoren 10, deren Achsen senkrecht oder parallel zur Achse der Abschreckkammer 7 angeordnet sind und die von Motoren 11 angetrieben werden. Ein in Fig. 2 dargestellter Wärmetauscher 15 kühlt das Kühlgas, während es umgewälzt wird.

[0023] Unterhalb der Transportvorrichtung 8 ist in festem Abstand zu dieser ein Transportboden 16 angeordnet, der bei geschlossener Abschreckkammer 7 einen Transport der Werkstücke auf den Chargenträgern unter der Abschreckkammer ermöglicht. Hierfür sind die Spindeln 9 oder ähnliche Antriebe der Transportvorrichtung 8 an vier Stellen seitlich im Schleusenraum 5 angeordnet, so daß die Schleuse von einem Chargenträger passiert werden kann. Die Spindeln 9 sind mit einem nicht dargestellten Strahlungsschutzschirm als Wärmeschutz ausgerüstet.

[0024] Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Abschrecken erläutert:

[0025] Nach Abschluß der Wärmebehandlung in dem Drehherdofen 3 wird die Ofentür 4 des Drehherdofens 3 geöffnet und ein Chargenträger 2, z. B. ein Rost von einem an sich bekannten Querstoßer auf die Transportvorrichtung der Schleuse gestoßen. Die Transportvorrichtung 8 befindet sich auf gleichem Niveau wie der Herd des Drehherdofens. Sobald der Querstoßer die Ofentür durchfahren hat, kann diese bis auf ein Restmaß, das die Rückfahrt des Querstoßers zuläßt, abgesenkt werden. Nachdem der Querstoßer die Schleuse verlassen hat, wird die Transportvorrichtung 8 vertikal unter die Abschreckkammer 7 gefahren. Dabei verschließt die Transportvorrichtung 8 die Abschreckkammer 7 gasdicht. Während des Transportes der Werkstücke befindet sich in der Abschreckkammer, ebenso wie in der Schleuse, das im Durchlaufofen eingesetzte Reaktionsgas. Die geschlossene kalte Abschreckkammer wird mittels der Pumpstation 13 mit einem Kühlgas, vorzugsweise Wasserstoff oder Stickstoff, geflutet und die Werkstücke bei einem Druck von unter 10 bar, vorzugsweise 9,5 bar, mittels rezirkulierendem Kühlgas abgeschreckt.

[0026] Wenn als Kühlgas Wasserstoff verwendet wird, wird der Wasserstoff nach Ablauf der Kühlzeit beim Druckausgleich auf Ofendruck in den Gaszwischenspeicher 14 geflutet und zwischengespeichert. Das Kühlgas kann gespeichert werden, um es mehrfach als Kühlgas zu verwenden, um es abschließend zu Verbrennungszwecken zu nutzen. Das Kühlgas könnte auch zur Herstellung von Endogas für den Durchlaufofen benutzt werden oder aus dem Gaszwischenspeicher zu Beheizungszwecken entnommen werden.

[0027] Nach dem Druckausgleich auf Ofendruck, und zwar um 3 mbar, wird die Abschreckkammer 7 mit dem Reaktionsgas, hier Endogas, gespült. Danach wird die Transportvorrichtung 8 abgesenkt und dabei die Werkstücke 1 aus der Abschreckkammer 7 in die Schleuse 5 transportiert. Der Transportboden befindet sich in der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Position. Die Ausgangstür 6 der Schleuse 5 ist in an sich bekannter Art und Weise mit einem brennenden Gasschleier versehen. Sie kann so frühzeitig geöffnet werden, daß zeitgleich die Transportvorrichtung 8 in der Ausfahrebene ankommt, wenn die Ausgangstür 6 ihre geöffnete Stellung erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt kann außerdem ein nicht dargestellter bekannter Rostauszieher auf die Transportvorrichtung 8 fahren und den Rost 2 aus der Schleuse ziehen. Die Werkstücke 1 werden über eine Entladespeicherbahn 17 einem nicht dargestellten Anlaßofen zugeführt, an den sich eine Kühlstrecke anschließen kann.

[0028] Nach Ausfahrt des Rostes 2 aus der Schleuse 5 wird die Ausgangstür 6 der Schleuse verschlossen und die Schleuse 5 mit Endogas gespült. Das Gas kann in den Gaszwischenspeicher 14 gespült werden.

[0029] Wird Stickstoff als Kühlmedium eingesetzt, wird beim Spülvorgang über eine nicht dargestellte Fackel ausgespült.

[0030] Die mit Kühlgas unter Druck abgeschreckten Werkstücke weisen nur geringe Verzüge auf, die zudem einheitlich sind. Ein Nachwaschen der Werkstücke ist nicht notwendig. Bedingt durch das Elevator-Prinzip ist das Spülvolumen gering. Bei geöffneter Schleusenausgangstür befindet sich nur das bisher im Ofen eingesetzte Reaktionsgas in der Schleuse.

[0031] Besonders vorteilhaft ist, daß ein Entladen und Belanden des Durchlaufofens bei geschlossener Abschreckkammer möglich ist.

[0032] Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann die Abschreckkammer auch unterhalb der Schleuse angeordnet werden.

Ansprüche

1. Durchlaufofen mit einer Einrichtung zum Abschrecken von Werkstücken, wobei sich die Einrichtung an eine Schleuse zur Entnahme der Werkstücke anschließt und wobei sich vertikal an die Schleuse (5) eine Abschreckkammer (7) anschließt, die an eine Pumpstation (13) für ein Kühlgas angeschlossen ist, und daß die Schleuse mit einer Transportvorrichtung (8) versehen ist, die die Werkstücke (1) zwischen Schleuse (5) und Abschreckkammer (7) transportiert,
dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Schleuse (5) und Abschreckkammer (7) eine gasdicht verschließbare Öffnung (12) befindet und daß die Transportvorrichtung (8) derart ausgebildet ist, daß diese die Öffnung (12) zwischen Schleuse (5) und Abschreckkammer (7) während des Abschreckens verschließt.

2. Durchlaufofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckkammer (7) oberhalb der Schleuse (5) angeordnet ist.

3. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (8) mit mindestens einer Spindel (9) oder ähnlichen Einrichtung vertikal bewegt wird.

4. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Transportvorrichtung (8) ein Transportboden (16), zum horizontalen Transport der Werkstücke (1) durch die Schleuse (5) bei geschlossener Abschreckkammer (7), vorgesehen ist.

5. Durchlaufofen nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Transportboden (16) in einem festen Abstand zur Transportvorrichtung (8) angeordnet ist.

6. Durchlaufofen nach einen der Ansprüche 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckkammer (7) druckdicht ausgeführt und mit mindestens einem Umwälzventilator (10) versehen ist.

7. Verfahren zum Abschrecken von Werkstücken, die in einem Durchlaufofen kontinuierlich unter einem Reaktionsgas wärmebehandelt und aus dem Durchlaufofen in eine Schleuse überführt werden, an die sich eine Abschreckkammer zur Abschreckung unter Gas anschließt, wobei die Werkstücke in der Schleuse (5) mittels einer Transportvorrichtung (8) im wesentlichen vertikal in eine kalte Abschreckkammer (7) transportiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Transportes der Werkstücke von der Schleuse (5) in die Abschreckkammer (7) mittels der Transportvorrichtung (8) die Abschreckkammer (7) verschlossen wird, daß die geschlossene Abschreckkammer mit Kühlgas geflutet wird und daß die Werkstücke unter erhöhtem Druck von unter 10 bar mittels rezirkuliertem Kühlgas abgeschreckt werden, wobei nach Ablauf der Abschreckzeit die Abschreckkammer (7) mit dem im Durchlaufofen eingesetzten Reaktionsgas gespült wird und daß die Werkstücke in die Schleuse (5) transportiert und aus dieser entnommen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekenzeichnet, daß als Kühlgas Wasserstoff verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Abschreckzeit das Kühlgas in einen Gaszwischenspeicher (14) geflutet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas aus dem Gaszwischenspeicher (14) zu Beheizungszwecken oder zur Herstellung von Reaktionsgas verwendet wird.

Claims

1. Continuous furnace with a device for quenching workpieces, said device adjoining a lock (5) to remove said workpieces which is vertically adjoined by a quenching chamber (7) which is connected to a pump station (13) for a cooling gas, wherein the lock is provided with a transport device (8) which transports the workpieces (1) between the lock (5) and the quenching chamber (7),
characterised in that an opening (12) which can be sealed gas-tight is located between the lock (5) and the quenching chamber (7) and that the transport device (8) is designed so that it seals the opening (12) between the lock (5) and the quenching chamber (7).

2. Continuous furnace according to claim 1,
characterised in that the quenching chamber (7) is arranged above the lock (5).

3. Continuous furnace according to claim 1 or 2,
characterised in that the transport device (8) is moved vertically with at least one spindle (9) or similar device.

4. Continuous furnace according to any one of claims 1 through 3,
characterised in that, below the transport device (8), a transport floor (16) is provided for the horizontal transport of the workpieces (1) through the lock (5) when the quenching chamber (7) is closed.

5. Continuous furnace according to claim 4,
characterised in that the transport floor (16) is arranged at a fixed distance to the transport device (8).

6. Continuous furnace according to either of claims 1 or 5,
characterised in that the quenching chamber (7) is pressure-tight and provided with at least one circulating fan (10).

7. A method for quenching workpieces which are heat-treated in a continuous furnace under a reaction gas and which are transferred from the continuous furnace into a lock to which a quenching chamber for quenching the work pieces under a gas adjoins, the workpieces in the lock (5) being transported substantially vertically into a cold quenching chamber (7) by means of a transport device (8),
characterised in that,
during the transportation of the workpieces from the lock (5) into the quenching chamber (7) by means of the transport device (8), the quenching chamber (7) is sealed, that the sealed quenching chamber is flooded with cooling gas and that the workpieces are quenched at elevated pressure of less than 10 bar by means of recirculated cooling gas, the quenching chamber (7) being, after completion of the quenching time, rinsed with the reaction gas used in the continuous furnace and that the workpieces are transported into the lock (5) and removed therefrom.

8. Method according to claim 7,
characterised in that hydrogen is used as the cooling gas.

9. Method according to claim 8,
characterised in that, after completion of the quenching time, the cooling gas is flooded into a gas intermediate storage facility (14).

10. Method according to claim 7 or 8,
characterised in that the cooling gas from the gas intermediate storage facility (14) is used for heating purposes or for producing the reaction gas.

Revendications

1. Four continu pourvu d'un dispositif pour la trempe de pièces, où le dispositif se trouve en aval d'un sas pour la reprise des pièces et où en aval du sas (5) est disposée, de manière verticale, une chambre de trempe (7), raccordée à une station de pompage (13) pour un gaz de refroidissement, et où le sas est doté d'un dispositif de transport (8) qui transporte les pièces (1) entre le sas (5) et la chambre de trempe (7),
caractérisé par le fait qu'une ouverture (12) pouvant être fermée et rendue étanche au gaz est disposée entre le sas (5) et la chambre de trempe (7), et que le dispositif de transport (8) est conçu de la sorte qu'il ferme l'ouverture (12) entre le sas (5) et la chambre de trempe (7) lors de la trempe.

2. Four continu selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que la chambre de trempe (7) est disposée en amont du sas (5).

3. Four continu selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé par le fait que le dispositif de transport (8) est mû, de manière verticale, à l'aide d'au moins une tige (9) ou d'un moyen similaire.

4. Four continu selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé par le fait qu'en aval du dispositif de transport (8) est prévu un plancher de transport (16) pour le transport horizontal des pièces (1) à travers du sas (5) quand la chambre de trempe (7) est fermée.

5. Four continu selon la revendication 4,
caractérisé par le fait que le plancher de transport (16) est disposé à une distance fixe du dispositif de transport (8).

6. Four continu selon l'une des revendications 1 à 5
caractérisé par le fait que la chambre de trempe (7) est conçue de la sorte qu'elle conserve la pression et qu'elle est dotée d'au moins un ventilateur de circulation (10).

7. Procédé pour la trempe de pièces soumises à un traitement thermique continu sous atmosphère contrôlée dans un four continu et transférées du four continu vers un sas, en aval duquel est disposée une chambre de trempe pour la trempe sous gaz, les pièces étant transportées dans le sas (5) de manière essentiellement verticale vers une chambre de trempe (7) froide à l'aide d'un dispositif de transport (8),
caractérisé par le fait
que, lors du transport des pièces du sas (5) vers la chambre de trempe (7) à l'aide du dispositif de transport (8), la chambre de trempe (7) est fermée, que la chambre de trempe fermée est remplie de gaz de refroidissement et que les pièces sont trempées par du gaz de refroidissement circulé sous pression élevée restant en dessous de 10 bar, qu'à la fin du cycle de trempe la chambre de trempe (7) est balayée par l'atmosphère contrôlée utilisée dans le four continu et que les pièces sont transportées dans le sas (5) où elles sont ensuite reprises.

8. Procédé selon la revendication 7,
caractérisé par le fait que de l'hydrogène est utilisé comme gaz de refroidissement.

9. Procédé selon la revendication 8,
caractérisé par le fait qu'à la fin du cycle de trempe le gaz de refroidissement est évacué dans un réservoir de stockage intermédiaire de gaz (14).

10. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8,
caractérisé par le fait que le gaz de refroidissement issu du réservoir de stockage intermédiaire de gaz (14) est utilisé pour les besoins de chauffage ou pour la production d'atmosphère contrôlée.

Zeichnung