CN108139160A - 热处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热处理系统，特别地，涉及一种辊底式炉。热处理系统包括有用空间，该有用空间具有宽度为B1的第一区域和宽度为B2的第二区域，其中滚筒布置在第一区域中，并且其中宽度B2大于宽度B1。在这个情况下，“宽度”被理解为横向于炉的通流方向的尺寸。因此测量宽度B1，使得滚筒具有这样的长度，即使在炉内存在用于热处理金属构件的温度的情况下，滚筒也具有这样的机械稳定性，例如即使在荷载态下，其弯曲保持在可接受的公差内。有用空间的第二区域在有用空间的第一区域上方延伸，其具有更大的宽度B2，使得具有最大宽度B2(大于宽度B1)的构件也可以被热处理。

Description

热处理系统

详述

本发明涉及热处理系统，特别地，涉及一种辊底式炉。

汽车制造业的目的是开发消耗燃料尽可能少的车辆。例如，减少燃料消耗的常用手段是减轻车辆的重量。然而，为了满足日益增加的安全要求，底盘中使用的结构钢需要具有更高的稳定性，更轻的重量。这通过采用所谓的模压淬火方法来实现，这需要将薄板构件加热到大约800-1000℃，然后随后在冷却的工具中锻造和淬火。这种方法提高了三倍的稳定性。

出于加工的安全性的原因和由于经济效益，辊底式炉是为进行热处理而建立的。这涉及通过炉子连续输送的而被处理的金属构件。

在模压淬火的情况下，直接法与间接法存在着根本的区别。

间接方法需要将板从线圈中冲出来，冷锻以及将预成型构件送去热处理。在热处理之后，热构件在间接冷却的工具中被送到压力机中并模压淬火。然后随后对构件进行修整和喷砂处理，以去除可能存在的任何结垢。在直接法的情况下，也将板从线圈中冲出来，但是在这里不进行预成型，而是将板直接传送进入炉内，同时伴随热处理。在间接的，例如，在水冷工具中，热板被锻造并且同时在冷却的工具中被模压淬火。随后，根据需要修整已经成型的构件。

在这两种方法的情况下，所述的辊底式炉是出于加工的安全性的原因和由于经济效益为而建立的。辊底式炉是连续炉，在这种情况下，要被处理的构件通过直接安装在滚筒上的炉或者安装在滚筒上的货物运载件上输送。滚筒通常被驱动。

由于这些构件采用间接法进行预成型，因此必须通过货物运载件上的炉子进行传送或者送入炉膛。此外，用这种方法，连续炉还可以配备流入和流出水闸。为了避免构件表面的结垢，可以使用惰性气体来操作这种炉。流入和流出水闸用于防止空气进入炉内，这通常需要冲洗或更换水闸内的空气。此外，水闸防止炉内的空气逸入周围区域，并防止损耗的热量流入周围区域。用于这种方法的连续炉必须配备货物运载回收系统(good-carryingreturn system)以确保货物运载件流通。例如，陶瓷滚筒应该用在炉子里。在这种情况下，只有流入和流出台以及货物运载件回收系统装有金属输送滚筒。根据应用情况，输送滚筒由其他材料制成也是可能的。

对于直接法的连续炉而言，不适宜使用货物运载件。与间接法连的续炉相比，这意味着直接法的连续炉结构更简单。在直接法的情况下，可以将板直接放置在陶瓷输送滚筒上并通过炉而不是使用货物运载件输送。这些炉子可以使用或不使用惰性气体。在这种情况下，炉壳也按照标准设计成气密的。该实施方式提供的另一个好处是向待加工的金属构件进行均匀加热时，对输送滚筒有积极影响：通过加热炉加热的固定滚筒也加热它们上部被输送的金属构件，因此其直接通过辐射和传导与它们接触。此外，这些炉子可以用低得多的所需的功率输入运行，因为没有在通过炉子运输后返回运输过程中可能冷却的货物运载件，因此，当下一次通过炉子时，不需要再次加热。因此，当使用连续炉时，直接法更优选。

车辆制造中使用的金属板应尽可能防锈。在处理过程中结垢也应该避免，因为在进行进一步处理之前(最迟在焊接和喷漆方法之前)，结垢的移除昂贵且耗时。因为如果存在氧气，未经处理的钢板在模压淬火所需的高温下将不可避免地变成结垢，在不存在氧气下，通常使用涂覆板和/或执行热处理方法。例如可以使用铝-硅(AlSi)涂层板。其它涂层例如锌合金涂层和锌镍涂层也是可能的。涂层可以防止板生锈，以及在从炉转移到压力机的过程中热板的结垢。

炉子可以用不同的方式加热。最常用的是使用燃烧器来加热，这些燃烧器是使用化石燃料如气体来运行的。其他形式的加热也是可能的，例如电辐射加热。

辊底式炉的滚筒通常在其末端具有可旋转的轴承，例如在炉子的侧向限制壁中。由于炉内存在的高温以及炉内大气中偶尔存在的腐蚀性气体，在涉及构造输送滚筒轴承以允许长期且经济可行的维护间隔时会出现问题。解决方案建议，比如炉壁中的气密和冷却的轴承是已知的，例如在德国公开的专利申请DE10 2011 006 171 A1中可获得。

由于辊底式炉的宽度有限，尤其是关于热处理金属构件时，例如在模压淬火方法中所需的辊底式炉中的高温的影响，滚筒的机械稳定性造成了另一个问题。因此，目前惯用的辊底式炉具有约2.70米的最大内部宽度，这意味着在该辊底式炉中待热处理的构件在一个方向上(宽度方向)可能不会超过大约2,500毫米。

因此，本发明的目的是提供一种用于热处理具有更宽的有效工作宽度的金属构件的热处理系统。

根据本发明，通过具有独立权利要求1特征的热处理系统来实现该目的。热处理系统的有利改进源于从属权利要求2至9。

根据本发明，热处理系统由通过热处理系统输送待热处理构件的滚筒构成。这可能需要构件组成钢材件，例如22MnB5，并且其被涂覆或未被涂覆。作为涂层，可以考虑铝硅(AISi)涂层，锌合金涂层(例如锌镍涂层)或防刮涂料。本发明的热处理系统包括具有宽度B1的第一区域和宽度B2的第二区域的有用空间，其中滚筒布置在第一区域中，并且其中宽度B2大于宽度B1。在这种情况下，“宽度”被理解为横向于炉的通流方向的尺寸。因此测量宽度B1，使得即使在用于热处理金属构件的的炉内存在温度的情况下，滚筒也具有这样的长度，并仍具有这样的机械稳定性，例如即使在荷载态下，其弯曲保持在可接受的公差内。有用空间的第二区域在有效空间的第一区域上方延伸，具有更大的宽度B2，使得具有最大宽度B2(大于宽度B1)的构件也可以被热处理。因此，具有滚筒的第一区域布置在有用空间的下部区域中，使得构件可以直接躺在货物运载件上(carrier)或者位于货物运载件上时，位于至少一个滚筒上并且通过热处理系统输送。换句话说，本发明的热处理系统由分级的(graduated)有用空间宽度构成，从而一方面由于有限的滚筒长度的机械稳定性而实现该标准，另一方面用于热处理更广泛的构件的标准也被实现。当热处理系统由有效空间的第二区域中的多个热源组成时，这是有益的，其中多个热源一个接一个地布置在炉子通流方向上。

在有益的进一步发展中，热处理系统还由货物运载件组成，其中货物运载件由具有宽度W1的第一和第二区域以及具有宽度W2的第三区域组成，其中宽度W1小于有用空间的区域的宽度B1以及宽度W2小于有效空间的第二区域的宽度B2，并且其中具有其第一区域的货物运载件与至少一个滚筒接触。换句话说，货物运载件也可以由分级的侧面(graduatedprofile)构成，其中在货物运载件的第二较宽的区域中可以承载宽于第一有用空间区域的宽度B1的构件。

如果货物运载件的第二区域起到高度调整的目的并且货物运载件的第三区域被设计成用于该构件的放置位置，则已经证明是有利的。在这种情况下，术语“高度调整”意味着补偿热处理系统工作水平的距离差异，这意味着滚筒上圆周线的高度，以及有效的空间变宽的程度，例如与设置有热处理系统的工业建筑的地板进行比较。与第一区域相比，热处理系统的有用空间在其第二区域中变宽，其中第二区域布置在第一区域上方。在运行期间，当与构件接触的货物运载件的第三区域含有陶瓷材料被证明是尤其有益的。在运行期间，货物运载件的第一区域搁置在热处理系统的至少一个滚筒上。

在第二优选的实施方式中，除了在有用空间第二区域中的多个热源之外，热处理系统在第一区域中还由至少一个热源构成。布置在有用空间第一区域中的至少一个热源例如可以布置在滚筒的下方。至少一个热源在有用空间的第一区域和第二区域中的这种布置确保待热处理的构件从两侧加热，这意味着从上方和下方特别快速且均匀的对构件执行加热。

在另一优选的实施方式中，具有火焰管的燃气燃烧器被预见为热源。燃气燃烧器的特点是其能源效率。除此之外，用于金属构件热处理的生产设施中通常存在气体基础设施。所有其他热源，例如电辐射热源也是可能的。

另一优选的实施方式是，当在有用空间的第二区域中布置多个热源时，其中多个热源在炉子通流方向上一个接一个地布置并且交替地从有用空间的侧向限制壁延伸进入有用空间的第二区域。燃烧器通常在火焰燃烧的火焰管中使用化石燃料。尽管有用空间的第二区域的宽度B2可能较大，该实施方式允许火焰管具有较短的长度，使得弯曲或单侧弯曲效果不会达到临界尺寸，同时但仍允许在构件的整个宽度上均匀加热构件。

此外，已证明当至少一个滚筒由陶瓷材料构成时是有益的。当有用空间中的所有滚筒都是由陶瓷材料构成且只有当流入和流出区域中的滚筒处于较低温度(比运行时炉的有用空间中的温度低)尤为有利，滚筒来自不同的材料，例如钢。如果滚筒由陶瓷材料组成，那么它们可能比钢滚筒更耐高温。

在优选的实施方式中，热处理系统由流入和流出水闸组成。这些水闸也意味着，对于显著弯曲的预成型构件，炉子操作也可以用惰性气体进行间接方法，而没有任何惰性气体逸散到周围大气中。一方面，逃逸到周围大气中的惰性气体可能会对暴露在其中的附近的任何操作人员造成危害性健康后果，另一方面，惯用惰性气体相对昂贵，这意味着惰性气体的任何逸出都可能具有负面的经济后果。炉内空气也可能含有干燥的空气，其逃逸也会带来负面的经济后果。除此之外，通过使热处理系统与周围区域之间的空气最小化交换，水闸可以最小化热处理系统的热损失。另一方面，如果热处理系统应该在平板或预成型构件，例如水闸不会介入的空气环境下运行。

本发明的热处理系统适用于以直接方法处理货物运载件上的板，其在有用空间的第二较宽区域中被处理。然而，热处理系统同样适用于在有用空间的第二较宽区域以间接方法热处理货物运载件上的预成型构件。

此外，直接法中货物运载件上的板和间接法中货物运载件上的预成型构件可以被处理。即使它们没有延伸超过第一有用空间区域的宽度B1，在有用空间的第二更宽的区域中，或者也在有用空间的第一狭窄区域中，这也能够包含处理板或预成型构件。如果有用空间的第一区域中的构件需要处理，则必须使用替代的货物运载件，在这种情况下，至少第二区域缺失或对于高度调整来说太短。这可以具有用于放下构件的第三区域，例如由陶瓷材料制成的构件，其中在这种情况下，该第三区域的宽度小于有用空间B1的第一区域。这种情况下的构件也可以直接放置在货物运载件第一区域的顶部。

在没有任何货物运载件的情况下，本发明的热处理系统最终还可以用于将板直接铺放到滚筒上并且以直接方法进行处理。

本发明的进一步的效益，特性和有意义的进一步的实施方式从从属权利要求以及随后使用附图对实施方式示例进行说明。

附图

图1示出了本发明的热处理系统的横截面。

在图1中示出了本发明的热处理系统100的横截面。热处理系统100由滚筒101组成，用于待被热处理系统热处理的构件150的通流。此外，热处理系统100由有用空间110构成，该有用空间110具有宽度为B1的第一区域111和宽度为B2的第二区域112，其中滚筒101布置在第一区域111中，并且其中宽度B2大于宽度B1。例如，宽度B1可以是2,500mm，而宽度B2例如可以是3,500mm。热处理系统100还由货物运载件120构成，其中货物运载件120由具有宽度W1的第一区域121和第二区域122和由宽度W2的第三区域123组成，其中宽度W1小于有用空间110的第一区域111的宽度B1，以及宽度W2小于有用空间110的第二区域112的宽度B2，并且其中货物运载件120与具有第二区域121的至少一个滚筒101接触。第二区域122用于高度调整，并且系统的第三区域123用于制造构件150。总体上，三个区域121,122,123的高度合计为货物运载件HW的高度，例如其可以是420mm。在货物运载件120的第三区域123上，预成型构件位于例如厚度HB为200mm的构件150处。货物运载件120由第一区域121(其中货物运载件120与至少一个滚筒101接触)构成，用于高度调节的第二区域122和铺设在构件150顶部的第三区域123构成。热处理系统100具有例如1,150毫米的工作高度AH。在这种情况下，工作高度应理解为滚筒101的上圆周线的高度，这意味着在没有货物运载件120的操作期间，货物运载件120或构件150穿过热处理系统100的高度，例如，基于设置热处理系统100上的生产建筑地板来测量。

热处理系统100由气体燃烧器形式的热源102构成，气体燃烧器的火焰管位于第一区域111以及有用空间110的第二区域112中。这种布置允许通过来自上方和来自下方的热输入来对构件150进行均匀加热。有用空间110的第二区域112中的气体燃烧器通过在炉中在通流方向一个接一个地布置并且交替地从有用空间的侧向限制壁115延伸到有用空间110的第二区域中。

这意味着热处理系统100由分级的有用空间宽度B1和B2构成。这意味着热处理系统100适用于以直接方法处理货物运载件120上的板形式构件150，其在有用空间110的第二较宽区域112中被处理。热处理系统100同样适用于以间接方法，在有用空间110的第二较宽区域112中热处理货物运载件120上的预成型构件形式的构件150。此外，板形式以及预成型构件形式的构件150，其不具有大于第一有用空间区域111宽度B1的宽度，其可以在有用空间110的第二较宽区域112中的货物运载件120上或者也在有用空间110的第一较窄区域111中被处理。如果第一区域111中的构件150被加工，则不得不使用替代货物运载件120，在这种情况下，至少用于高度调整的第二区域122是没有的或者太短(executed too short)。这可以包括用于铺设由陶瓷材料制成的构件150的第三区域123，其中在这种情况下，该第三区域123由比有用空间110的第一区域111的宽度B1小的宽度构成。在这种情况下，构件150也可以直接铺设在货物运载件120的第一区域121上。

最终，热处理系统100也可以用于将构件150以板的形式直接铺设在滚筒101(在有用空间110的第一区域111没有货物运载件120)构成并且在那里采用直接法进行加工。

这里显示的实施方式仅提供这里讨论的本发明的示例，因此,可能不被理解为限制性的。这里由专家考虑的替代实施方式同样包括在本发明的保护区域中。

参考符号列表：

100热处理系统

101滚筒

102热源

110有用空间

111第一有用空间

112第二有用空间

115侧向限制壁

120货物运载件

121货物运载件的第一有用空间

122货物运载件的第二有用空间

123货物运载件的第三有用空间

150构件

B1 有用空间第一区域的宽度

B2 有用空间第二区域的宽度

HB 构件高度

HW 货物运载件高度

W1 货物运载件第一区域的宽度

W2 货物运载件第二区域的宽度。

Claims (9)

1.一种热处理系统(100)，其由滚筒组成，用于通过热处理系统热通流构件(150)，其特征在于，所述的热处理系统(100)由具有宽度为B1的第一区域(111)和宽度为B2的第二区域(112)的有用空间(110)构成，其中在所述第一区域(111)中布置所述滚筒(101)，并且其中所述的宽度B2大于所述宽度B1，其中多个热源(102)布置在热处理系统(100)的有用空间(110)的第二区域(112)中，其中多个热源(102)一个接一个地布置在炉的通流方向。

2.如权利要求1所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述热处理系统(100)由货物运载件(120)组成，其中所述货物运载件(120)由宽度为W1的第一区域(121)和第二区域(122)、宽度为W2的第三区域(123)构成，其中宽度W1小于有用空间(110)的第一区域(111)的宽度B1，宽度W2小于有用空间(110)第二区域(112)的宽度B2，并且其中货物运载件(120)的第一区域(121)与至少一个滚筒(101)接触。

3.如权利要求2所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述货物运载件(120)由其货物运载件(120)与至少一个滚筒接触的第一区域、用于高度调整的第二区域(122)、用于铺设构件(150)的第三区域(123)构成。

4.如权利要求3所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述的第三区域(123)包含陶瓷材料。

5.如前述权利要求中任一项所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述热处理系统(100)在所述第一区域(111)中还由至少一个热源构成(102)。

6.如权利要求5所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述热源(102)是具有火焰管的气体燃烧器。

7.如权利要求5和6所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述的多个热源(102)从所述有用空间(110)的所述侧向限制壁交替地延伸到所述有用空间(110)的所述第二区域(100)。

8.如前述权利要求中任一项所述的热处理系统(100)，其特征在于，至少一个滚筒(101)由陶瓷材料构成。

9.如前述权利要求中任一项所述的热处理系统(100)，其特征在于，所述热处理系统(100)由流入和流出闸门组成。