BRPI0620589A2 - método e aparelho para o aquecimento de componentes de aço em um forno contìnuo - Google Patents

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AçO EM UM FORNO CONTINUO, por se tratar de um método e de um aparelho para o aquecimento de componentes de aço em um forno contínuo, no qual um primeiro dispositivo de transporte (12) recebe os componentes em uma posição exata e os transporta através do forno (3) com afinalidade de aquecê-los, e um segundo dispositivo de transporte (20) recebe os componentes, após o aquecimento, do primeiro meio de transporte em um ponto de transferência ou região de transferência predeterminada, e os transporta para o lado externo do forno (3) em uma velocidade aumentada, e os coloca em uma posição exata em um ponto de recebimento adicional, prontos para que sejam adicionalmente processados. Os componentes são então depositados sobre um suporte com meios de engate para diferentes dispositivos de transporte.

Description

"MÉTODO E APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO"

Campo Técnico

A presente invenção se refere a um método para o aquecimento de componentes de aço bem como a um aparelho para este propósito.

Fundamentos da Invenção O processo de aquecimento de componentes de aço até a denominada temperatura de austenitização e a sua têmpera através de choque térmico é conhecido. Para o aquecimento dos componentes de aço até a temperatura de austenitização são utilizados os assim denominados Fornos de Têmpera, nos quais os componentes de aço são introduzidos, correspondentemente aquecidos e posteriormente retirados.

Desde o início dos anos 90, não apenas componentes de aço de máquinas estão sendo temperadas, como por exemplo eixos e mancais, mas também componentes para carrocerias. Este processo também é denominado de endurecimento de aços por pressão (PHS). Com esta tecnologia, para a obtenção de componentes de carrocerias de alta rigidez mecânica, uma chapa de aço é aquecida até a temperatura de austenitização e em seguida é moldada em uma ferramenta de moldagem com rápido e simultâneo resfriamento, de tal forma que o conhecido efeito de têmpera aconteça. Com estes processos de têmpera a rigidez mecânica de componentes de carrocerias aumenta em até, por exemplo, 1.500 MPa. A utilização de materiais de alta rigidez mecânica possibilitou um aumento significativo na segurança dos veículos modernos, mantendo o mesmo peso da carroceria.

Para o aquecimento de chapas de aço deste tipo foram utilizados, até então, fornos contínuos e principalmente fornos de rolos, nos quais as chapas ou componentes pré-moldados são aquecidos. Como nestas temperaturas acontece uma oxidação significativa na superfície dos componentes (escamamento), os fornos de aquecimento ou têmpera deste tipo são operados geralmente com gás inerte.

Também é conhecida a fabricação de chapas ou componentes pré-moldados com revestimentos de alumínio ou de uma liga que consiste aproximadamente de uma metade de alumínio e de zinco. Com revestimentos deste tipo a atmosfera de gás inerte pode eventualmente ser dispensada.

Para o aquecimento de componentes de carrocerias são utilizados atualmente fornos contínuos tais como fornos de rolos, e também fornos giratórios, nos quais os componentes permanecem por um período de tempo maior. Após o aquecimento os componentes de carrocerias são transportados para prensas e nelas moldadas no formato desejado.

Os fornos existentes têm a desvantagem de ter o sistema de transporte instalado no interior do forno, o que os torna altamente propensos a defeitos. A manutenção do sistema de transporte só pode ser efetuada quando o forno estiver frio. Além disso, soma-se o fato de que a posição dos componentes de carrocerias não é fixa e que podem ocorrer mudanças de posição durante o transporte dos componentes através do forno, requerendo que os componentes sejam novamente reposicionados ao sair do forno para que possam ser retirados e encaminhados até a prensa. A desvantagem que se apresenta neste caso, é que os componentes que não estão posicionados corretamente esfriam rapidamente durante o processo de reposicionamento. Para compensar estas perdas de calor, os componentes são aquecidos inicialmente a uma temperatura significativamente maior do que a temperatura necessária para o processo de tempera por pressão. A temperatura necessária em processos de têmpera por pressão se situa geralmente em torno de 930°C.

Como todos os componentes são aquecidos em temperaturas maiores do que as necessárias, e apenas alguns dos componentes necessitam ser reposicionados, componentes com temperaturas diferentes chegam até as ferramentas de moldagem. Temperaturas diferentes também significam que as têmperas obtidas não são uniformes e que neste caso existem variações. Isto também significa, que os componentes com diferentes temperaturas na saída do forno também apresentam eventualmente diferentes temperaturas finais, e deformações podem ocorrer.

Outra desvantagem dos fornos convencionais é a utilização de suportes de produtos que apresentam peso superior a 60 kg. Estes suportes se deslocam para fora do forno após o aquecimento dos componentes de carrocerias, e são transportados do lado externo do forno de volta para a entrada do forno, quando então novos componentes a serem aquecidos podem ser neles depositados. Durante a saída, volta e reentrada no forno, estes suportes perdem até 200°C de temperatura. Esta perda de calor deve ser novamente compensada no forno, isto é, o forno deve aquecer não apenas os componentes de carrocerias, como também os suportes de produtos, o que representa consumo adicional de energia.

Uma desvantagem adicional dos fornos de rolos convencionais reside no fato de que os fornos de rolos são limitados em sua largura. Como os rolos são produzidos de cerâmica ou de aço resistente ao calor, podem acontecer deformações em função do calor e da largura excessiva do forno, que no presente caso não podem ser toleradas. Esta característica também leva a estragos nos rolos em função da carga.

Descrição da Invenção

O objetivo da presente invenção é de providenciar um método através do qual componentes de aço e principalmente componentes de chapas de aço a serem temperados possam ser aquecidos rapidamente, efetivamente e com baixo custo, para que a qualidade final dos produtos seja uniforme e o consumo de energia reduzido.

O objetivo é solucionado através de um método de acordo com Reivindicação 1.

Desenvolvimentos adicionais e vantajosos são identificados nas sub-reivindicações.

Um objetivo adicional da presente invenção é o de providenciar um aparelho para a execução do método. Este objetivo está identificado nas características da Reivindicação 5. Desenvolvimentos adicionais e vantajosos são identificados nas sub-reivindicações daqui dependentes.

O método de acordo com a presente invenção prevê a instalação de um primeiro dispositivo de transporte em um forno de têmpera, o qual através de suportes definidos, que percorrem o forno da entrada até a saída, transporta os componentes com posição e direcionamento absolutamente exatos através do forno.

O método de acordo com a presente invenção prevê adicionalmente a transferência dos componentes a um segundo dispositivo de transporte na saída do forno, que recebe os componentes corretamente posicionados do primeiro dispositivo de transporte e os encaminha em alta velocidade para o lado externo do forno com posição e direcionamento exatos, e os entrega a um dispositivo de recebimento de uma estação de transferência para o encaixe dos componentes em uma prensa, respectivamente em uma ferramenta de moldagem para a têmpera.

Em uma modalidade adicional e preferida de execução da presente invenção é providenciado um terceiro dispositivo de transporte, que insere os componentes localizados na área de entrada do lado externo do forno com velocidade muito alta para o interior do forno, e os coloca em posição exata sobre o primeiro dispositivo de transporte, respectivamente sobre o suporte do primeiro dispositivo de transporte.

O método prevê além disso, que o mencionado segundo e/ou o terceiro dispositivo de transporte encaminhe os componentes a serem temperados através de portas correspondentes de entrada e portas de saída do forno, que permanecem abertas somente durante o momento da passagem dos componentes e que se fecham imediatamente após a passagem dos componentes. Em função da alta velocidade de inserção e retirada de componentes do forno, as mencionadas portas permanecem abertas somente por curto período de tempo, de tal forma que a perda de energia é pequena.

O método de acordo com a presente invenção prevê, além disso, que os componentes a serem temperados, por exemplo chapas ou componentes pré-moldados ou já com formato final, sejam posicionados sobre suportes específicos e respectivos, e movimentados com o dispositivo de transporte. Os mencionados suportes são, entretanto, inseridos apenas parcialmente para dentro do próprio forno, a maior parte é transportada externamente ao forno. Para que os componentes sejam transportados através do forno com posição exata, dispositivos correspondentes de recepção são providenciados, nos quais os dispositivos de recebimento do primeiro dispositivo de transporte, do segundo dispositivo de transporte e eventualmente do terceiro dispositivo de transporte podem engatar. O engate ou o acoplamento dos suportes com os dispositivos de transporte acontece externamente ao forno, e o direcionamento dos suportes acontece da mesma maneira.

O método de acordo com a presente invenção apresenta a vantagem de que a alta velocidade de entrada e a alta velocidade de saída do forno e o exato posicionamento dos componentes durante o transporte, faz com que os componentes percam menos calor e por esta razão não necessitem ser aquecidos em temperaturas tão altas de acordo com o estado atual da técnica. Como o transporte dos componentes é realizado com posicionamento exato e mínima perda de calor, todos os componentes do processo de prensagem apresentam aproximadamente as mesmas temperaturas, o que faz com que os materiais tenham propriedades homogêneas durante todo o ciclo de produção.

Como os mencionados suportes são aquecidos apenas em uma pequena parte de sua estrutura, e como existem portas para reduzir a perda de calor pelas aberturas do forno, a energia perdida em forma de calor pode ser mantida em valores muito baixos. Com isto o processo pode ser executado com consumo otimizado de energia.

Melhor Modo de Execução da Invenção

O aparelho de acordo com a presente invenção consiste de um forno, que tem um compartimento de forno. O chão do forno conta com pelo menos uma fenda em sentido longitudinal, e abaixo do chão do forno se encontra um compartimento de transporte, respectivamente uma área de transporte. Na mencionada área de transporte abaixo do forno existe pelo menos uma corrente de transporte ou correia de transporte, que se encontra posicionada abaixo da fenda de tal forma que a parte superior da corrente se mova ao longo da fenda e a parte inferior da corrente retorne para trás.

Para evitar o vazamento de calor através da fenda, principalmente por convecção e irradiação e também para impedir a entrada de ar externo, a fenda apresenta preferencialmente um sistema de vedação. O mencionado sistema de vedação pode consistir, no caso mais simples, de tiras semelhantes a escovas, com cerdas de alta densidade fabricadas de um material sintético resistente ao calor tal como PTFE1 e/ou com cerdas de metal, e/ou com cerdas de fibra de vidro, e/ou com cerdas de cerâmica que se estendem para dentro da fenda na abertura determinada pela borda da fenda. Em outra modalidade preferida de execução da presente invenção a mencionada fenda 42 é dotada de abas de Teflon em ambas as áreas delimitadas pela fenda, que preferencialmente apresentam uma região de sobreposição. Além disso é possível providenciar ao longo da fenda, uma pluralidade de Iamelas de metal que se estendem paralelas ao chão do forno e verticalmente em relação à fenda, e que por ação de mola se encontram posicionadas sobre a fenda. Tanto as cerdas das escovas, como as abas sintéticas e as Iamelas acionadas por mola são pressionadas, respectivamente dobradas lateralmente, por uma das colunas de transporte do suporte em movimento, e retornam após a passagem da coluna novamente para a região da fenda, de tal forma que uma vedação efetiva e confiável contra a perda de calor e/ou a entrada de ar falso é assegurada. O mencionado sistema de vedação também pode ser realizado com uma cortina de ar.

As polias estrela ou rolos de retorno da corrente se encontram posicionadas na região do início do forno, respectivamente, na região de uma das portas. A mencionada corrente apresenta, em espaçamentos regulares, pinos ou saliências. Na região das polias estrela ou rolos de retorno da corrente, ou das correntes quando mais correntes se encontram dispostas lado a lado, se encontram montados acionamentos lineares na direção de saída ou entrada do forno, correspondentes com a direção de movimento da corrente. Todos os acionamentos lineares são dotados de um suporte que, de maneira análoga à corrente, apresentam um pino ou uma saliência. Este pino, respectivamente saliência, é construído apontando para cima na direção do chão do forno, sendo que o pino, respectivamente a saliência do acionamento linear pode ser estendido ou recolhido.

O mencionado pino pode ser dotado, por exemplo, de acionadores pneumáticos ou hidráulicos. Para o transporte dos componentes são utilizados suportes, que podem ter o formato, por exemplo, de chapas planas. Na parte inferior os mencionados suportes de chapas planas apresentam pelo menos um encaixe, no qual um pino do acionamento linear e/ou da corrente de transporte pode engatar. Lateralmente os suportes são equipados com perfis em U, nos quais os pinos que se encaixam pela parte inferior são empurrados longitudinalmente. Estes suportes atravessam a fenda do forno com um braço de transporte, que se estende para cima a partir da corrente e da placa, sendo que em uma extremidade livre do braço de transporte que se estende para dentro do forno, um receptor para componentes a serem temperados é fixado de uma maneira removível. O mencionado receptor de componentes pode ser substituído de acordo com o formato dos componentes e apresenta, por exemplo, uma superfície plana na qual o componente repousa. Ele pode, entretanto, também apresentar braços de transporte divididos que encaixam em componentes dotados de furos que permitem um aquecimento otimizado dos componentes. O forno, respectivamente o receptor e a coluna de transporte são fabricados de tal forma que os componentes a serem aquecidos tenham uma distância mínima de 200 mm de todas as paredes do forno. O chão do forno é preferencialmente construído com maior espessura do que as outras paredes, para manter a perda de calor através da fenda por irradiação e convecção em valores reduzidos. Com uma espessura de parede de forno de, por exemplo, 200 mm, o chão do forno apresenta uma espessura de 300 mm.

O mencionado suporte com formato de placa apresenta em sua parte inferior três encaixes para os pinos, respectivamente saliências, dispostos em seqüência no sentido do movimento de transporte. Para inserir um suporte deste tipo em um forno correspondente, o suporte é encaixado de modo totalmente automático sobre o primeiro pino de um acionamento linear responsável pela inserção do suporte no forno. O mencionado acionamento linear é controlado de tal forma, que em um determinado momento ele empurre o suporte, respectivamente a placa nos perfis em U, respectivamente trilhos de deslizamento, em direção a uma das portas de entrada do forno, que conhecidamente consiste de duas portas ordenadas em seqüência.

Quando o mencionado suporte passa por uma determinada região do forno, respectivamente pela entrada do forno, dotada por exemplo de sensores acoplados aos trilhos de deslizamento, a primeira porta do forno se abre e fecha logo após a passagem do suporte por esta região do forno. O suporte é então encaminhado através de uma porta intermediária para uma região central, que leva para a abertura da porta interior.

Esta porta também se abre, e o acionamento linear empurra o suporte através desta região. O controle de resfriamento é executado de tal forma que o suporte seja posicionado na região de uma primeira polia estrela ou de uma primeira polia de retorno, quando um pino correspondente, respectivamente uma saliência da corrente transportadora é direcionada para cima na polia estrela.

Este pino, respectivamente saliência, engata então no encaixe do meio, sendo que ao mesmo tempo o acionamento linear recolhe a saliência e volta à sua posição de partida para então engatar e transportar o próximo suporte. O mencionado suporte é então direcionado lateralmente ao longo dos trilhos de deslizamento, respectivamente dos perfis em U, através do forno, sendo empurrado durante este processo pelas saliências da corrente transportadora.

Na extremidade da corrente transportadora, a saliência da corrente transportadora engata no suporte enquanto que ao mesmo tempo e com tempo controlado um pino engata no terceiro encaixe da placa na direção do transporte, e em conjunto com o acionamento linear puxa o suporte do forno. Durante este processo o suporte é direcionado em perfis em U, respectivamente trilhos de direcionamento, e ao mesmo tempo um controlador gerencia a porta de saída do forno de maneira idêntica à porta de entrada do forno.

Evidentemente também podem ser utilizadas comportas de fornos com apenas uma porta. Os acionamentos lineares no inicio e no fim do forno têm capacidade para acelerar fortemente os suportes e os componentes sobre eles depositados para retirá-los do forno em alta velocidade.

Em função dos suportes serem direcionados e posicionados com alta exatidão sobre perfis em U ou trilhos de deslizamento, e também do pino, respectivamente saliência de transporte do acionamento linear e da corrente de transporte definirem a posição de passagem com alta exatidão, os suportes e os componentes chegam com posição exatamente definida do lado externo do forno. Tão logo os componentes, respectivamente os suportes, tenham saído do forno, os componentes podem ser retirados e encaminhados a uma prensa. Os mencionados suportes são retirados dos mencionados trilhos de direcionamento correspondentes e de modo automatizado encaminhados por cima ou por baixo do forno de volta à entrada do forno, e neste ponto novamente encaixados sobre os trilhos e movimentados pelo mencionado acionador linear.

Ao invés de uma única corrente transportadora também podem ser utilizadas duas correntes transportadoras dispostas em paralelo uma em relação à outra, movimentadas por um sistema acionador sincrônico. A vantagem deste método reside no fato de que os mencionados acionamentos lineares correspondentes podem se deslocar entre as mencionadas correntes paralelas para entregar e receber os suportes transportadores de componentes. Os meios de engate, como por exemplo os carnes, se encontram em posição paralela em cada uma das correntes paralelas, de tal maneira que dois meios de engate encontram-se disponíveis para encaixar em ambos os lados de um suporte. Os mencionados meios de acionamento acoplam seus meios de encaixe preferencialmente em um único meio de encaixe na posição intermediária do suporte, entre os meios de encaixe dos carnes da corrente.

No aparelho de acordo com a presente invenção, os suportes são retirados do forno e novamente inseridos no forno pela entrada do forno. No entanto, de acordo com o sistema de transporte da presente invenção, apenas uma pequena parte do suporte é aquecida, de tal forma que a perda de calor é significativamente menor que em outros sistemas do estado da técnica.

A presente invenção foi explicada detalhadamente com referência a uma corrente transportadora, uma fenda, e apenas a um único componente depositado sobre a parte superior do suporte transportador. Da mesma forma é possível fazer com que duas ou mais correntes transportadoras trabalhem em paralelo na parte inferior do forno, e que duas fendas sejam providenciadas. Com isto é possível transportar uma quantidade correspondentemente maior de componentes através do forno, para posterior encaminhamento a uma prensa. Por outro lado, também é possível sincronizar os movimentos das correntes transportadoras e dos acionadores lineares, permitindo a colocação de componentes maiores sobre um ou mais suportes para transportá- los através do forno.

Além do sistema de transporte descrito, outros sistemas de transporte são evidentemente possíveis de serem realizados. Por exemplo, a corrente transportadora abaixo do suporte também pode ser acoplada nos encaixes das áreas laterais do suporte, vizinhas aos perfis em U e aos trilhos de deslizamento. Neste caso o mencionado suporte apresenta, por exemplo, apenas um encaixe no meio da área lateral para ambos os acionamentos lineares. Nesta modalidade preferida de execução, ao invés de uma corrente com dois pinos ou saliências dispostas transversalmente à direção do movimento de transporte, também podem ser utilizadas duas correntes transportadoras, com movimentos sincronizados, de tal forma que o acionamento linear possa atuar na região entre as duas polias estrela, respectivamente dos rolos de retorno, para garantir a transferência segura dos componentes.

Além disto também é possível dotar os suportes em formato de placa com saliências laterais se sobrepondo aos perfis em U, nas quais os pinos, respectivamente as saliências da corrente engatem. Neste caso, os trilhos de direcionamento da área lateral dos suportes em formato de placa apresentam perfil em U com fundo aberto ou perfil em L, com uma aresta em posição perpendicular que garante o direcionamento lateral das placas, sem no entanto prender a parte superior das placas.

Além disto também é possível que os pinos da corrente transportadora que movimentam os suportes em formato de placa por baixo do forno, não encaixem nas saliências laterais ou nos encaixes inferiores, mas sim, apareçam atrás do canto posterior de uma placa, engatem no canto posterior da placa e desta maneira empurrem a placa através do forno. Caso seja necessário executar o transporte das placas no sentido contrário, por exemplo por razões de manutenção, isto não representa nenhum problema pois os pinos de uma corrente transportadora, sendo então movimentada na direção reversa, engatam no canto anterior dianteiro da placa.

Para o aparelho de acordo com a presente invenção é também importante que os suportes sejam inseridos no forno através de um acionador linear com alta velocidade e exatidão de posicionamento, que os mencionados suportes sejam transportados através do forno em posição correta por um dispositivo de transporte, que sejam retirados no fim do forno com. um acionador linear de alta velocidade e que sejam entregues a uma estação de recebimento com alta exatidão de posicionamento. Além disto, todo o dispositivo de transporte está instalado em uma região de temperatura não crítica.

Outra vantagem da presente invenção reside no fato de que o sistema de transporte não está montado na parte interna do forno e sim abaixo do chão do forno, de tal forma que apenas uma pequena parte do suporte penetra no forno através da fenda no chão do forno, e o restante do suporte se movimenta externamente ao forno.

Os mencionados acionadores lineares podem consistir de acionadores comuns de fuso, acionadores pneumáticos ou acionadores hidráulicos. O fator decisivo para a aplicação de um acionador na invenção é a sua exatidão de posicionamento e o controle de direcionamento. Os acionadores podem portanto ter, ao invés de meios de engate, pegadores nas extremidades que encaixam nos suportes em um de seus cantos.

Os pinos, respectivamente saliências das correntes estão ordenadas em distâncias de, por exemplo, 200 mm, porém qualquer distância pode ser utilizada na direção do movimento, que também deverá ser ajustada nos suportes correspondentes.

De acordo com uma modalidade preferida de execução da presente invenção, ao invés de correntes também podem ser utilizadas correias dentadas, correias em V, ou qualquer tipo de correia conhecida.

Ao invés de um acionador por corrente, correia ou outro tipo de acionador que apresenta movimentos superiores e inferiores, é naturalmente imaginável efetuar o transporte na região do chão do forno através de um acionador de fuso, acionador pneumático ou hidráulico.

Também é possível utilizar apenas um único acionador linear de transporte nas diferentes regiões do forno, para executar o transporte em diferentes velocidades. Esta modalidade de execução é especialmente indicada para aparelhos de aquecimento por indução, nos quais o aquecimento indutivo ocorre rapidamente, ou nos quais a quantidade de componentes processados é pequena ou que em função de seu reduzido tamanho devem ser aquecidos rapidamente.

Estes tempos rápidos de inserção e retirada de suportes transportadores, respectivamente de componentes do interior do forno, não são possíveis de serem realizados com os mencionados fornos de rolos do estado corrente da técnica. Por um lado, é impossível alcançar uma alta velocidade de inserção em fornos de rolos, por que os rolos de transporte apresentam um coeficiente de atrito muito baixo para a geração da aceleração. Por outro lado, é impossível obter velocidades variáveis em sistemas de transporte com rolos, pois nas áreas nas quais os componentes são transferidos dos rolos de maior velocidade para os rolos de menor velocidade, os componentes são deslocados de maneira incontrolável. O mesmo acontece no ponto de transferência dos rolos lentos para os rolos rápidos. Fundamentalmente deve ser novamente mencionado, que o transporte de componentes em um forno de rolos com posição e direcionamento absolutamente precisos não é possível. O transporte de componentes com posição e direcionamento absolutamente precisos de acordo com a presente invenção é entretanto necessário, pois no final do processo de aquecimento o componente é geralmente retirado do segundo dispositivo de transporte por um robô. A presente invenção apresenta a vantagem de que um acionador linear servoacionado pode ser facilmente acoplado a um dispositivo de controle entre o acionador linear, respectivamente a posição do componente, e um robô. Desta forma, uma retirada "voadora" pode ser realizada pelo robô sem maiores dificuldades.

Ao contrário dos fornos de rolos que apresentam largura limitada, o forno de acordo com a presente invenção pode apresentar qualquer largura. Desta forma é possível instalar qualquer número de fendas no chão do forno e providenciar aberturas na parte inferior para o acesso de pessoas ao interior do forno.

O método de acordo com a presente invenção e o aparelho de acordo com a presente invenção serão detalhadamente explicados através de exemplos, com o auxilio dos desenhos em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos

Figura 1: o aparelho de acordo com a presente invenção, fortemente esquematizado, com um corte parcial de uma vista lateral;

Figura 2: o dispositivo de transporte de acordo com a presente invenção, fortemente esquematizado, com uma vista superior;

Figura 3: o aparelho de acordo com a presente invenção, fortemente esquematizado, com uma área de transferência entre uma primeira unidade de transporte e uma segunda unidade de transporte;

Figura 4: o suporte transportador de componentes de acordo com a presente invenção, com uma vista inferior;

Figura 5: um corte longitudinal através do suporte transportador de componentes, na região dos meios de engate para os meios de engate correspondentes de um acionador linear;

Figura 6: o suporte transportador de componentes de acordo com a Figura 5, com outro corte parcial mostrando um meio de engate para um meio de engate correspondente de um acionador por corrente ou acionador por correia.

O aparelho 1 de acordo com a presente invenção para o aquecimento de componentes de aço 2 consiste de um forno contínuo 3 com um dispositivo de transporte 4. O forno 3 apresenta uma entrada de forno 5, uma área de aquecimento 6 bem como uma saída de forno 7. Ambas a entrada de forno 5 e a saída de forno 7 estão separadas da área 6 através de uma comporta 8, 9. Além disso, ambas a entrada de forno 5 e a saída de forno 7 são vedadas contra a atmosfera externa através de uma porta 10, 11.

Alternativamente podem existir apenas as portas 10, 11 ou as comportas 8, 9.

Embaixo do forno 3 propriamente dito está instalado o dispositivo de transporte 4. O dispositivo de transporte 4 incorpora pelo menos embaixo do forno 3 e embaixo da área de aquecimento 6 do forno 3, um dispositivo de transporte por correias ou correntes 12 como primeiro dispositivo de transporte. O dispositivo de transporte por correias ou correntes 12 apresenta pelo menos uma corrente 12a ou uma correia 12a com uma. parte superior 13 e uma parte inferior 14, sendo que a parte superior 13 e a parte inferior 14 são direcionadas ao redor de polias, respectivamente engrenagens ou rodas de corrente 15, 16. O dispositivo de transporte por correias ou correntes 12 apresenta particularmente duas correntes, respectivamente correias paralelas 12a, 12b, que estão arranjadas paralelamente uma em relação à outra, sendo que para cada um dos dispositivos de transporte 12a, 12b existe uma parte superior e uma parte inferior 13a, 13b, 14a, 14b. As correspondentes engrenagens e/ou polias 15a, 15b, 16a, 16b são preferencialmente acopladas e montadas fixamente em um eixo de acionamento comum 17 (Figura 3). A parte superior 13a, 13b e a parte inferior 14a, 14b das correntes 12.a, 12b, respectivamente as próprias correntes ou correias 12a, 12b, apresentam carnes de transporte se estendendo pelo lado externo das rodas 15, 16, bem como, saliências de transporte ou pinos de transporte 18. Estes carnes de transporte, pinos ou saliências se estendem das correntes 12, respectivamente correias 12, para o lado externo e servem como meios de engate 18.

Além disso existe pelo menos um dispositivo de transporte linear 20 como sendo o segundo dispositivo de transporte. O dispositivo de transporte linear 20 é um acionador linear movimentável hidraulicamente, pneumaticamente, eletromagneticamente ou através de fuso. O sentido do movimento (Seta 21) do acionador linear 20 anda em paralelo com a direção de avanço 22 do dispositivo de transporte 4. Enquanto que o dispositivo de transporte 4 se move apenas em uma direção durante a operação, o sentido do movimento do acionador linear 20, respectivamente do dispositivo de acionamento linear 20, é reversível.

O dispositivo de acionamento linear 20 apresenta um carne móvel, respectivamente um pino 24, no mesmo sentido do came 18, que está montado no mencionado dispositivo de acionamento linear 20 de maneira que ele possa se estender e retrair. O mencionado dispositivo de acionamento linear 20 pode ser movimentado acima do eixo 17 e entre as duas correntes 12a, 12b, respectivamente entre as correias 12a, 12b, ou polias 16a, 16b.

Além disso pode existir um segundo dispositivo de acionamento linear 25 do lado oposto, semelhante ao mencionado primeiro dispositivo de acionamento linear 20, funcionando como terceiro dispositivo de transporte. Neste caso o dispositivo de acionamento linear 20 está localizado preferencialmente embaixo da área de saída do forno 7, e o mencionado dispositivo de acionamento linear 25 embaixo da área de saída do forno 5. Os acionadores lineares 20, 25 são acionados preferencialmente por servomotores.

Para a passagem de componentes a serem temperados através do forno 3 são providenciados elementos de suporte 30. Os mencionados elementos de suporte 30 apresentam um pé 31 em formato de placa, que apresenta um canto anterior 32 no sentido do movimento 22, um canto posterior 33 bem como cantos laterais esquerdos e direitos 34. Além disso o mencionado pé conta com um lado inferior 35 e um lado superior 36. No lado superior 36 do mencionado pé 31 existe uma coluna de suporte 37 disposta na parte central. A coluna de suporte 37 se estende afastando-se do mencionado pé 31.

O mencionado pé 31 em conjunto com os cantos longitudinais 34 está encaixado em trilhos de direcionamento 40, que se estendem da abertura do forno até a saída do forno. Os trilhos de direcionamento 40 se estendem simultaneamente acima dos dispositivos de transporte 4, 20, 25 e embaixo do chão do forno 41, e direcionam o pé 31 tanto no sentido vertical como também no sentido horizontal transversal em relação ao sentido do movimento 22. Em seus cantos laterais 34 o mencionado elemento de suporte pode apresentar rolos de transporte protuberantes, montados de modo giratório em um eixo, sendo este eixo paralelo ao nível das placas e encaixado nos trilhos de direcionamento. Adicionalmente podem ser providenciados roletes de direcionamento ou esferas de direcionamento, montados em um eixo vertical em relação ao nível das placas, que provocam um direcionamento transversal em relação ao movimento de transporte.

No chão do forno 41 está providenciada uma fenda 42, que se estende continuamente da abertura do forno até a saída do forno. Através desta fenda 42 é inserida a coluna de suporte 37, da qual apenas uma parte se estende para o interior do forno 6. Em uma extremidade livre 42 da mencionada coluna de suporte 37 é providenciado um dispositivo de fixação 43 para o componente de trabalho 2, respectivamente para o componente 2 a ser aquecido. A tenda é produzida o mais estreita possível, no entanto com abertura suficiente para acomodar a coluna de suporte 37.

O elemento de suporte 30 foi providenciado para o transporte dos componentes a serem temperados na direção de passagem do forno 22, através dos dispositivos 4, 20, 25. Para esta finalidade o mencionado pé 31 apresenta em seu lado inferior 35 meios de engate 50 para o funcionamento em conjunto com meios de engate correspondentes da corrente(s) 12, respectivamente correia(s) 12, do dispositivo de transporte 4. O pé apresenta, além disso, em sua parte inferior, meios de engate 51 que correspondem com os mencionados meios de engate 20, 25 dos dispositivos acionadores lineares.

Caso os meios de engate dos dispositivos de transporte 4 consistam de carnes, pinos ou saliências 18 de correntes, os mencionados meios de engate 50 têm formato de ranhuras paralelas, cujas distâncias correspondem com as distâncias dos carnes 18 que se estendem paralelamente ao sentido de deslocamento 22 do dispositivo de transporte 4. As ranhuras 50 são abertas em uma face frontal 33 do mencionado pé 31, e se fecham individualmente em direção ao canto anterior 32 com um chão de ranhura 52.

Caso o mencionado meio de engate dos dispositivos de acionamento linear consista de um carne protuberante 24, respectivamente saliência, o meio de engate correspondente no chão 35 do mencionado pé 31 consiste de uma cavidade 51 de mesmo formato.

Para obter um posicionamento exato e preciso, a cavidade 51 tem preferencialmente um formato cônico (Figura 5), respectivamente cônico obtuso, e o came 24 correspondente do dispositivo de acionamento linear 20, 25 apresenta um formato equivalente, que após a retirada do forno encaixa de modo preciso na cavidade 51, e com as paredes cônicas correspondentes 53 não apenas proporciona um encaixe perfeito, como também um correto posicionamento.

A seguir será descrito o modo de funcionamento do aparelho de acordo com a presente invenção, respectivamente o método de acordo com a presente invenção. Antes de entrar no forno 5 os mencionados suportes 30 são encaixados nos trilhos 40 com os seus pés 31. Em uma extremidade livre 42 da coluna de suporte 37, caso ainda não tenha sido instalado, é montado um elemento de suporte 43 para o componente 2. Em seguida o componente 2 é nele depositado com exatidão. Caso o mencionado componente 2 seja um componente 2 pré-moldado, o mencionado elemento de suporte 43 pode ser construído de tal forma que ele fixe o componente 2 em determinadas partes do contorno, ou encaixe através de pinos correspondentes em furos pré-existentes.

Em seguida o acionador linear 25 se move com o carne 24 por baixo da abertura 51 do pé 31 do suporte 30. O carne 24 é inserido de modo hidráulico, pneumático ou eletromagnético na cavidade, respectivamente no mencionado meio de engate 51. Em seguida o acionador linear 25 se encaminha junto com o mencionado suporte 30 e o mencionado componente 2 através de uma primeira porta de forno aberta 10, de uma área de entrada de forno 5, e eventualmente através de uma segunda porta que separa a área de entrada 5 da mencionada área de aquecimento 6.

O movimento se encerra quando o acionador linear 25, junto com o carne 24, se encontra na área das rodas de correntes 16a, 16b, respectivamente na área das polias de correias 16a, 16b, e acima de um eixo 17. O carne 24 do acionador linear 25 é então retraído para baixo, de tal forma que o acionador linear presente nesta área possa se mover novamente para o lado externo do forno. Neste processo ele encaminha, da mesma maneira, o próximo suporte 30. Em função da presença das mencionadas ranhuras, também podem ser utilizados suportes mais longos do que a distância longitudinal entre os carnes vizinhos 18.

O suporte 30 que se encontra na região das mencionadas rodas 15a, 15b é levado adiante, porque os carnes 18 presentes na circunferência externa do dispositivo de transporte 4, respectivamente da parte superior 13 da corrente ou da correia, seguem a rotação das mencionadas rodas 15, 16, sobem pela mencionada roda 15 e engatam pela parte posterior nas ranhuras 50. No momento em que os carnes 18 se apoiam nas paredes, respectivamente no chão das ranhuras 52, o suporte é transportado pela mencionada corrente através da área de aquecimento 6. Em função da presença das ranhuras, que são mais longas que a distância longitudinal entre os carnes 18 vizinhos, podem ser utilizados elementos de suporte 30 mais longos que a distância longitudinal entre os carnes.

Os movimentos dos mencionados acionadores lineares, dos mencionados acionadores de correntes e dos mencionados acionadores de correias são preferencialmente sincronizados. Isto significa, que o primeiro acionador linear executa movimentos de alta velocidade, freia suavemente na região de transferência, e então se movimenta de tal forma que os carnes dos acionadores de corrente, respectivamente os carnes dos acionadores de correias, engatem sem solavancos e continuem com os movimentos. O acionamento linear executa, portanto, um reduzido percurso na velocidade da corrente, até que o engate seja liberado. No ponto de transferência, de acordo com o método da presente invenção, o acionamento linear anda em conjunto com a corrente, engata no suporte e aumenta então a velocidade de avanço enquanto que os carnes do acionador de corrente se recolhem.

No término da área de aquecimento 6 o mencionado acionador linear 20 já está à espera do suporte 30, enquanto que o carne 24 do acionador linear 20 é introduzido na abertura 51 no momento em que o suporte 30 está situado sobre ele. O mesmo processo acontece preferencialmente no ponto de retorno da corrente 12, respectivamente da correia 12, de tal forma que os mencionados carnes surjam das mencionadas fendas 50 quando o came 24 do suporte 30 é introduzido na abertura 51. O acionador linear 20 pode agora puxar o suporte 30 da zona de aquecimento, respectivamente da área de aquecimento 6, através da porta 9, pela área de saída 7, e pela segunda porta 11.

A velocidade de avanço dos mencionados acionadores lineares 20, 25 pode neste caso ser significativamente maior do que a velocidade de avanço do mencionado dispositivo de transporte 4. Particularmente, e por exemplo, velocidades de transporte de 10 m/s são possíveis de serem realizadas.

As comportas 8, 9 e as portas 10, 11 são preferencialmente controladas de tal forma que o movimento do acionador linear provoque, em tempos determinados, a abertura da porta e o seu imediato fechamento após a passagem do suporte transportador de componentes pelo forno. Com isto se obtém uma modalidade de operação do forno economicamente eficiente e de baixo consumo de energia.

Em uma variação da modalidade preferida de execução previamente descrita da presente invenção, o movimento executado pelo dispositivo de transporte 4 pode iniciar já na região de entrada do forno 5 e terminar na região de saída do forno 7. Neste caso estão providenciadas portas entre a região de entrada do forno 5, a zona de aquecimento 6 e a região de saída do forno 7. Estas portas são controladas para que abram e fechem correspondentemente com a passagem dos componentes transportados. Alternativamente nenhuma porta pode ser providenciada, a não ser eventualmente comportas, que são implementadas através da utilização de correspondentes cortinas de ar quente ou frio, respectivamente sistemas de exaustão de ar.

Após a retirada completa do suporte 30 com o componente 2 do forno, o mencionado componente pode ser retirado e adicionalmente processado. O suporte é igualmente retirado dos trilhos e encaminhado de volta para a entrada do forno, através de dispositivos apropriados de retorno, e novamente recolocado nos trilhos.

No aparelho de acordo com a presente invenção e no método de acordo com a presente invenção, é vantajoso que o elemento de suporte, respectivamente o mencionado suporte de componentes 30 seja movimentado em sua maior parte externamente ao forno. Com isto, apenas pequenas partes do suporte de componentes são aquecidas e a perda de energia decorrente do resfriamento do suporte de componentes é minimizada.

Como todo o dispositivo de transporte se encontra montado externamente ao forno, ele permite fácil acesso para a eliminação de defeitos, manutenções ou semelhantes, sem que o forno tenha que ser desligado. Também isto aumenta a eficiência e diminui o consumo de energia.

Os correspondentes meios de engate 20, 21 dos mencionados dispositivos de transporte 4, respectivamente dos mencionados suportes 30, não necessitam ser carnes ou pinos. Quaisquer tipos de engates com formas correspondentes que possam provocar movimentos de avanço podem ser utilizados. Além disto, também não é imperativo que os meios de engate devam ser posicionados na base dos suportes. Os carnes ou outros meios 20, 25 dos dispositivos de transporte 4 também podem ser acoplados nos cantos frontais ou posteriores dos suportes.

Outra vantagem da presente invenção reside no fato de que, caso componentes caiam dos suportes e fiquem depositados sobre o chão do forno, um suporte especial dotado de uma lâmina que se move rente ao chão do forno pode ser utilizado para a retirada dos componentes do forno.

Claims (10)

1. MÉTODO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, com o qual componentes de aço a serem aquecidos são transportados através de um forno (3)e no forno (3) são aquecidos a uma temperatura pré-determinada, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de transporte (4) para o transporte dos componentes através do forno (3) está presente, um primeiro dispositivo de transporte (12) recebe os componentes em posição exata e os transporta para o aquecimento através do forno (3), e um segundo dispositivo de transporte (20) 10 recebe os componentes do primeiro dispositivo de transporte após o aquecimento em um ponto ou região de transferência pré-determinada, os transporta com velocidade aumentada para fora do forno (3) e os entrega com posição exata em outro ponto de transferência para processamento posterior.

2. MÉTODO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um terceiro dispositivo de transporte (25) está presente, que recebe os componentes (2) em posição exata antes do aquecimento e antes do forno (3), encaminha os componentes (2) com posição e direcionamento exatos e em alta velocidade para dentro do forno (3), e que em um ponto ou região de transferência pré-determinada entrega os componentes (2) com posição e direcionamento exatos ao primeiro dispositivo de transporte (12), que por sua vez continua a transportar os componentes com velocidade menor através do forno (3).

3. MÉTODO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com as Reivindicações 1 e/ou 2, caracterizado pelo fato de que os componentes (2) a serem aquecidos são depositados sobre suportes transportadores (30) que apresentam primeiros meios de engate (50, 51) nos quais segundos meios de engate do dispositivo de transporte engatam de tal forma a sempre garantir a posição e o direcionamento exato do suporte (30) durante o transporte.

4. MÉTODO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os componentes (2) são aquecidos com irradiação, e/ou convecção, e/ou indução, e/ou com microondas.

5. APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO (3) com pelo menos um dispositivo de transporte (4) para transportar os componentes através do forno (3), e um aparelho especial para a execução do método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de transporte (4) envolve pelo menos um primeiro dispositivo de transporte (12) posicionado na ou em uma região de aquecimento (6) do forno (3), projetado para transportar os componentes durante o aquecimento, e que apresenta um segundo dispositivo de transporte conectado ao primeiro dispositivo de transporte, que se estende na direção do transporte em todo o comprimento do forno (3), de tal forma que os componentes possam ser retirados do forno (3) com o segundo dispositivo de transporte (20), sendo que o dispositivo de transporte (4) está montado externamente ao forno (3) e conta com meios de engate (18, 24) para engatar com meios de engate correspondentes (50, 51) de pelo menos um elemento de suporte (30), os quais são transportados com posição e orientação fixas pelo dispositivo de transporte (4) externamente ao forno (3), sendo que o elemento de suporte (3) atravessa parcialmente uma das paredes do forno e apresenta no interior do forno um dispositivo (43) para suportar os componentes (2).

6. APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um terceiro dispositivo de transporte (25) está presente, que se estende na direção do transporte do forno (3) até o primeiro dispositivo de transporte (12), de tal forma que os componentes (2) sejam por ele transportados para dentro do forno (3).

7. APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com a Reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de suporte (30) para os componentes (2) que devem ser aquecidos no forno (3) apresenta uma primeira região (31) que se estende em uma direção de avanço (40) da entrada do forno até a saída do forno verticalmente e em uma direção horizontal transversal em relação à direção de transporte, e o dispositivo de suporte (30) apresenta meios de engate (51) que correspondem com meios de engate (24) do segundo e do terceiro dispositivo de transporte (20, 25), e além disso apresenta adicionalmente meios de_engate (50) para os meios de engate correspondentes (18) do primeiro dispositivo de transporte (12).

8. APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com as Reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que uma das paredes do forno é atravessada parcialmente pelo suporte (30), e que existe uma fenda longitudinal na direção do transporte, que é atravessada por uma parte (37) do suporte (30).

9. APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com as Reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a fenda (42) da parede do forno é vedada para o ambiente externo com meios de vedação apropriados, de tal forma que nenhum ar externo entre no forno (3) e perdas de calor por irradiação e/ou convecção sejam evitadas, sendo que as vedações se estendem ao longo da fenda no sentido longitudinal e consistem de abas sintéticas e/ou elementos de escovas longitudinais que incorporam metal, e/ou cerâmica, e/ou vidro e/ou fibras sintéticas de alta densidade e que se estendem para dentro da fenda, e/ou que consistem de Iamelas de metal que se estendem paralelas em relação a uma parede do forno na qual a fenda (42) está instalada, que são montadas verticalmente em relação à fenda (42), acionadas por molas movimentáveis sobre a fenda (42), de tal forma que um suporte em movimento através da fenda (42) afaste as vedações da área da fenda e que os dispositivos de vedação voltem novamente para dentro da fenda (42) pela ação da mola após a passagem do suporte.

10. APARELHO PARA O AQUECIMENTO DE COMPONENTES DE AÇO EM UM FORNO CONTÍNUO, de acordo com as Reivindicações 5 a 9, para a execução do método de acordo com uma das Reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o forno (3) apresenta pelo menos uma fenda em pelo menos uma de suas paredes, que se estende paralela na direção do eixo longitudinal do forno da entrada do forno até a saída do forno, para que um suporte externo ao forno (3) inserido na fenda transporte os componentes a serem aquecidos através do forno (3).