DE102009026251A1 - Method and device for energy-efficient hot forming - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmumformen von Stahlteilen, insbesondere Platinen oder Haeinem Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung auf eine Temperatur oberhalb der Ac1-Temperatur erwärmt werden und in einem Umformwerkzeug warmumgeformt werden. Die Aufgabe, ein Verfahren zum Warmumformen von Stahlteilen zur Verfügung zu stellen, welches eine Energie-effiziente Durchführung des Warmumformens ermöglicht und gleichzeitig die Zykluszeiten zur Herstellung eines warmumgeformten Bauteils verringert, wird dadurch gelöst, dass die Abwärme des Ofens für weitere Wärmebehandlungsschritte des Stahlteils vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils verwendet wird.The invention relates to a method for hot forming of steel parts, in particular blanks or a furnace for at least partial austenitization to be heated to a temperature above the Ac1 temperature and to be hot formed in a forming tool. The object of providing a method for hot forming of steel parts, which enables energy-efficient execution of the hot forming and at the same time reduces the cycle times for the production of a hot formed component, is achieved in that the waste heat from the furnace for further heat treatment steps of the steel part before and / or is used after the at least partial austenitization of the steel part.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmumformen von Stahlteilen, insbesondere Platinen oder Halbzeugen aus Stahl, bei welchem die Stahlteile in einem Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung auf eine Temperatur oberhalb der Ac1-Temperatur erwärmt werden und in einem Umformwerkzeug warmumgeformt werden. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Ofen zur Erwärmung der Stahlteile auf oberhalb der AC1-Temperatur zur Bildung eines zumindest teilweise austenitischen Gefüges, einem Umformwerkzeug zur Warmumformung der Stahlteile und mit Mitteln zum Transport der Stahlteile vom Ofen zum Umformwerkzeug.The The invention relates to a method for hot working steel parts, in particular blanks or semi-finished products of steel, in which the Steel parts in an oven for at least partial austenitisation heated to a temperature above the Ac1 temperature be hot-worked and formed in a forming tool. Besides The invention relates to a device for implementation the method with a furnace for heating the steel parts at above the AC1 temperature to form an at least partial austenitic structure, a forming tool for hot forming the Steel parts and means for transporting steel parts from the furnace to the forming tool.

Stahlteile im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Platinen oder Halbzeuge, welche für eine Warmumformung vorgesehen sind. Die Halbzeuge können beispielsweise als Zuschnitt oder als vorgeformte Platinen vorliegen. Zur Durchführung der Warmumformung müssen die zur Warmumformung vorgesehenen Stahlteile zunächst auf eine Temperatur oberhalb des AC1-Temperaturpunktes erwärmt werden, so dass zumindest eine teilweise Austenitisierung des Gefüges des Stahlteils stattfindet. Vorzugsweise werden die Stahlteile aber vollständig austenitisiert. Hierzu werden diese in der Regel auf eine Temperatur oberhalb des AC3-Temperaturpunktes erwärmt, bei welchem die Bildung des austenitischen Gefüges abgeschlossen ist und somit das Stahlteil vollständig in austenitischem Gefüge vorliegt.steel parts For the purposes of the present invention, for example, boards or semi-finished products intended for hot forming are. The semi-finished products can, for example, as a blank or present as preformed boards. To carry out the Hot forming must be for hot forging Steel parts initially at a temperature above the AC1 temperature point be heated, so that at least a partial austenitization the structure of the steel part takes place. Preferably but the steel parts are completely austenitized. For this These are usually at a temperature above the AC3 temperature point heated, at which the formation of the austenitic structure is completed and thus the steel part completely in Austenitic structure is present.

Anschließend wird das Stahlteil in ein Umformwerkzeug eingelegt und mit einer Temperatur von oberhalb des AC1-Temperaturpunktes warmumgeformt. Mit Hilfe des Umformwerkzeugs erfolgt dann ein sogenanntes „Presshärten”, bei welchem aufgrund der schnellen Abkühlung das austenitische Gefüge des umgeformten Stahlteils in martensitisches Gefüge umgewandelt wird. Hieraus resultiert die enorme Festigkeit entsprechend warmumgeformter Stahlteile. Um während der Temperaturbehandlung der Stahlteile eine Verzunderung zu verhindern und gleichzeitig einen Korrosionsschutz zur Verfügung zu stellen, werden für das Warmumformen vorgesehene Stahlteile vorzugsweise mit einer AlSi-Beschichtung beschichtet. Schließlich kann sich dem Presshärten noch ein weiterer Arbeitsschritt anschließen, bei welchem die umgeformten Stahlteile einer weiteren Wärmebehandlung, beispielsweise einem Anlassen unterzogen werden, um bestimmte Bereiche oder insgesamt die Eigenschaften des Stahlteils erneut zu verändern, beispielsweise dessen Duktilität zu erhöhen.Subsequently the steel part is placed in a forming tool and with a Temperature hot worked from above the AC1 temperature point. With the help of the forming tool then takes place a so-called "press hardening", in which due to the rapid cooling of the austenitic structure transformed into martensitic structure of the transformed steel part becomes. This results in the enormous strength corresponding to hot-formed Steel parts. To during the temperature treatment of the steel parts to prevent scaling and at the same time a corrosion protection are available for hot forming provided steel parts preferably with an AlSi coating coated. Finally, the press hardening can connect another step, in which the formed steel parts of another heat treatment, for example, be subjected to tempering to certain areas or altogether to change the properties of the steel part again, for example, to increase its ductility.

Die Warmumformung ist einerseits ein sehr Energie intensiver Prozess, da die Stahlteile für mehrere Minuten auf eine Temperatur oberhalb des AC1-Temperaturpunktes erwärmt werden müssen bzw. oberhalb des AC3-Temperaturpunktes erwärmt werden müssen und auf dieser Temperatur für mehrere Minuten verbleiben. Weitere Energie in Form von Wärme wird bei dem Umformwerkzeug sowie einem weiteren Wärmebehandlungsschritt anschließend an die Umformung benötigt. Dies gilt auch für einen eventuell vor dem Erwärmen des Stahlteils auf eine Temperatur oberhalb des AC1-Temperaturpunktes stattfindende Vorwärmung. Es hat sich gezeigt, dass die Energiekosten, insbesondere bei der Massenfertigung entsprechender Stahlteile sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auswirken. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Zykluszeiten zur Herstellung des warmumgeformten Stahlteils verbesserungswürdig sind. Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2005 033 042 B3 ist bekannt, die Vorwärmung eines zum Presshärten vorgesehenen Halbzeugs mit einer metallischen Beschichtung unter Nutzung der Abwärme des Abkühlprozesses des auf zumindest oberhalb des AC1-Temperatur erwärmten Halbzeugs zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die vom Abkühlprozess des Halbzeugs stammenden Restwärmemengen für eine signifikante Reduzierung der Energiekosten nicht ausreichend sind.On the one hand, hot forming is a very energy intensive process because the steel parts have to be heated to a temperature above the AC1 temperature point for several minutes or have to be heated above the AC3 temperature point and remain at this temperature for several minutes. Further energy in the form of heat is needed in the forming tool and a further heat treatment step subsequent to the forming. This also applies to a preheating, possibly before heating the steel part to a temperature above the AC1 temperature point. It has been shown that the energy costs, in particular in the mass production of corresponding steel parts have a negative effect on the efficiency of the process. In addition, it was found that the cycle times for the production of the hot-formed steel part could be improved. From the German patent DE 10 2005 033 042 B3 It is known to use the preheating of a semifinished product intended for press-hardening with a metallic coating using the waste heat of the cooling process of the semifinished product heated to at least above the AC1 temperature. However, it has been shown that the residual heat quantities resulting from the cooling process of the semifinished product are not sufficient for a significant reduction of energy costs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Warmumformen von Stahlteilen zur Verfügung zu stellen, welches eine Energie effiziente Durchführung des Warmumformens ermöglicht und gleichzeitig die Zykluszeiten zur Herstellung eines warmumgeformten Bauteils verringert. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen werden.task Thus, the present invention is a process for hot working of steel parts providing an energy efficient implementation of hot forming allows and at the same time the cycle times for making a hot formed Component is reduced. In addition, a device should for carrying out the inventive Proposed procedure.

Für ein gattungsgemäßes Verfahren wird die oben aufgezeigte Aufgabe gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Abwärme des Ofens für weitere Wärmebehandlungsschritte des Stahlteils vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils verwendet wird.For a generic method is the above Task according to a first teaching of the present Invention solved in that the waste heat of the Furnace for further heat treatment steps of the Steel part before and / or after the at least partial austenitization of the steel part is used.

Es hat sich gezeigt, dass die verwendeten Öfen zur Durchführung der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils enorme Abwärmemengen produzieren, welche bisher noch nicht genutzt wurden. Erfindungsgemäß soll die Abwärme des Ofens nunmehr für weitere Wärmebehandlungsschritte am Stahlteil vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils verwendet werden, so dass signifikant Energie eingespart werden kann.It has been shown to use the furnaces used the at least partial austenitization of the steel part enormous Produce waste heat, which has not yet been used were. According to the invention, the waste heat of Furnace now for further heat treatment steps on the steel part before and / or after the at least partial austenitisation be used in the steel part, so that significantly saves energy can be.

Wird das Stahlteil vor der zumindest teilweisen Austenitisierung unter Verwendung der Abwärme des Ofens erwärmt, kann die Zykluszeit für das gesamte Warmumformen gesenkt werden, da die Bauteile im Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung aufgrund der höheren Eintrittstemperatur deutlich schneller die gewünschte Temperatur erreichen ohne das deutlich mehr Energie für den Prozess verwendet wird. Die Abwärmemengen des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils sind so groß, dass auch nach der Wärmebehandlung benötigte Wärmemengen durch die Abwärme des Ofens bereitgestellt werden können. Die Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann hierdurch weiter gesteigert werden.If the steel part is heated before the at least partial austenitization using the waste heat of the furnace, the cycle time for the As a result of the higher inlet temperature, the components in the furnace for at least partial austenitization reach the desired temperature much faster without significantly more energy being used for the process. The amounts of waste heat from the furnace for the at least partial austenitization of the steel part are so great that even after the heat treatment required amounts of heat can be provided by the waste heat of the furnace. The energy efficiency of the method according to the invention can thereby be further increased.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Durchlaufofen, vorzugsweise ein Rollenherdofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils verwendet. Ein Durchlaufofen bzw. ein Rollenherdofen bietet eine einfache Möglichkeit die zumindest teilweise Austenitisierung des Stahlteils in einem kontinuierlichen Vorgang durchzuführen und in einer entsprechenden Prozesslinie einzubetten.According to one first embodiment of the method according to the invention is a continuous furnace, preferably a roller hearth furnace for at least used partial austenitization of the steel part. A continuous furnace or a roller hearth furnace offers an easy way the at least partial austenitization of the steel part in one perform a continuous process and in a corresponding Embed process line.

Die Abwärmemengen, welche in vor- oder nachgelagerten Wärmebehandlungen verwendet werden können, werden dadurch gesteigert, dass der Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils zumindest teilweise mit Gas beheizt wird und die Abwärme der Verbrennungsabgase des Ofens genutzt wird. Diese sogenannten Strahlöfen können in sehr kurzer Zeit das Bauteil auf die gewünschte Temperatur oberhalb des AC1-Temperaturpunktes oder auch auf oberhalb des AC3-Temperaturpunktes erwärmen, so dass die Zykluszeiten für die zumindest teilweise Austenitisierung des Stahlteils relativ kurz ausfallen. Darüber hinaus kann die Abwärme der Verbrennungsgase auf einfache Weise genutzt werden, in dem beispielsweise über Wärmetauscher die Energiemenge dem Gas entzogen wird oder das Abgas unmittelbar für weitere Wärmebehandlungen verwendet wird. Es ist denkbar, den mit Gas beheizten Ofen zusätzlich mit Mitteln zur induktiven Wärmeübertragung und/oder Mitteln zur Übertragung der Wärme durch Strahlung auszustatten.The Waste heat, which in upstream or downstream heat treatments can be used are increased by that the furnace for at least partially austenitizing the steel part at least partially heated with gas and the waste heat the combustion gases from the furnace is used. These so-called Blast furnaces can in a very short time the component to the desired temperature above the AC1 temperature point or to above the AC3 temperature point, so that the cycle times for the at least partial austenitization of the steel part to be relatively short. In addition, the Waste heat of the combustion gases used in a simple way in which, for example, via heat exchangers the amount of energy is withdrawn from the gas or the exhaust gas directly is used for further heat treatments. It is conceivable, in addition to the gas-heated furnace Means for inductive heat transfer and / or Means for transferring the heat by radiation equip.

Werden in einem Vorwärmofen unter Verwendung der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils die Stahlteile, insbesondere metallisch-beschichtete, bevorzugt AlSi-beschichtete Stahlteile erwärmt oder vorlegiert, können die Zykluszeiten, welche für den Durchlauf in dem Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils benötigt werden, reduziert und gleichzeitig Energie eingespart werden. Dies liegt einerseits daran, dass das bereits erwärmte Stahlteil geringere Energiemengen benötigt, um auf die gewünschte Temperatur erwärmt zu werden. Andererseits wird beispielsweise durch ein Vorlegieren einer metallisch-beschichteten, bevorzugt eines AlSi-beschichteten Stahlteils ein relativ hoher Eisenanteil in der AlSi-Beschichtung erzielt, welcher zu einer Aufrauung der Oberflächenschicht führt, so dass die Strahlungswärme im Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils deutlich effizienter genutzt werden kann. Die Reflektionseigenschaften des vorlegierten metallisch-beschichteten, bevorzugt AlSi-beschichteten Stahlteils sind deutlich verbessert.Become in a preheating furnace using the waste heat of the furnace for at least partial austenitization of the steel part the steel parts, in particular metal-coated, preferred AlSi-coated steel parts can be heated or pre-alloyed the cycle times required for the run in the oven needed for at least partial austenitization of the steel part be reduced and energy saved at the same time. This on the one hand it is because the already heated steel part Less energy needed to get to the desired level Temperature to be heated. On the other hand, for example by pre-alloying a metallic-coated, preferred AlSi-coated steel part a relatively high iron content achieved in the AlSi coating, which leads to a roughening of Surface layer leads, so the radiant heat in the oven for at least partial austenitization of the steel part can be used much more efficiently. The reflection properties of the pre-alloyed metal-coated, preferably AlSi-coated Steel part are significantly improved.

Eine weitere Steigerung der Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch erreicht werden, dass das Umformwerkzeug zur Warmumformung zumindest teilweise mit der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils beheizt wird. An den entsprechend beheizten Stellen kann beispielsweise partiell ein anderes Gefüge im Stahlteil eingestellt werden, so dass unterschiedliche Bauteileigenschaften in dem umgeformten Stahlteil bereitgestellt werden können.A further increase the energy efficiency of the invention Method can be achieved in that the forming tool for hot forming at least partially with the waste heat of Furnace heated for at least partial austenitization of the steel part becomes. At the appropriately heated places, for example partially set another structure in the steel part, so that different component properties in the reshaped Steel part can be provided.

Optional findet nach dem Umformen des Stahlteils eine weitere Wärmebehandlung statt, welche gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft unter Verwendung der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils durchgeführt wird.optional finds after the forming of the steel part another heat treatment instead, which according to another embodiment the inventive method advantageously under Use of the waste heat of the furnace for at least partial Austenitization of the steel part is performed.

Eine typische Wärmebehandlung im Anschluss an die Umformung ist beispielsweise ein Anlassen, beispielsweise partielles Anlassen des umgeformten, vergüteten Stahlteils, um die Bauteileigenschaften beispielsweise lokal zu verändern.A typical heat treatment after forming is for example a tempering, for example, partial tempering of the formed, tempered steel part to the component properties for example, to change locally.

Um die Effizienz bei der Nutzung der Abwärme weiter zu steigern, werden die Wärmebehandlungsschritte des Stahlteils vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils durch erzwungene Konvektion durchgeführt. Bei einer erzwungenen Konvektion ist der Wärmeübertrag deutlich erhöht, da die zu erwärmenden Stahlteile oder beispielsweise Teile des Werkzeugs mit einem heißen Gasstrahl beströmt werden, so dass ein intensiver Kontakt zwischen heißen Gasteilchen und dem zu erwärmenden Teil stattfindet.Around to further increase the efficiency in the use of waste heat become the heat treatment steps of the steel part before and / or after the at least partial austenitization of the steel part forced convection. In a forced Convection, the heat transfer is significantly increased, because the steel parts to be heated or parts, for example of the tool be flushed with a hot gas jet, allowing intensive contact between hot gas particles and the part to be heated takes place.

Vorzugsweise werden die Stahlteile im Vorwärmofen auf eine Temperatur von 200°C bis AC1-Temperatur, vorzugsweise auf 250°C bis 700°C erwärmt. Unbeschichtete Stahlteile benötigen dann zur Erwärmung auf oberhalb der AC1-Temperatur im Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung nur noch geringe Energiemengen. Darüber hinaus können beschichtete Bauteile beispielsweise mit einer AlSi-Beschichtung in diesem Temperaturbereich mit kurzer Verweildauer vorlegiert werden, um insbesondere eine verkürzte Aufheizzeit im Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils zu erzielen.Preferably The steel parts in the preheating furnace are at a temperature from 200 ° C to AC1 temperature, preferably to 250 ° C heated to 700 ° C. Need uncoated steel parts then to warm to above the AC1 temperature in the oven for at least partial austenitization only small amounts of energy. In addition, coated components, for example with an AlSi coating in this temperature range with short Residence time to be pre-alloyed, in particular a shortened Heating time in the oven for at least partial austenitization of the To achieve steel part.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für eine Vorrichtung dadurch gelöst, dass Mittel zur Verwendung der Abwärme des Ofens vor und/oder nach dem zumindest teilweisen austenitisieren des Stahlteils vorgesehen sind.According to a second teaching of the present According to the invention, the above-indicated object for a device is achieved in that means for using the waste heat of the furnace are provided before and / or after the at least partial austenitizing of the steel part.

Mittel zur Verwendung der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung der Stahlteile sind vielfältig und können unterschiedlich ausgebildet sein. In der Regel umfassen sie Rohrleitungen und Gebläsevorrichtungen, welche für den Einsatz und Transport solcher heißen Gase verwendbar sind. Darüber hinaus können Wärmetauscher vorgesehen sein, welche die Wärme der Verbrennungsabgase des Ofens an ein weiteres Wärmeleitmedium weitergeben. Im Ergebnis wird durch die Verwendung dieser Mittel die Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Warmumformen von Stahlteilen deutlich verbessert und darüber hinaus die Zykluszeiten zur Fertigstellung von warmumgeformten Stahlteilen reduziert.medium to use the waste heat of the furnace for at least partial Austenitizing the steel parts are varied and can be formed differently. They usually include piping and blower devices, which are for use and transport of such hot gases are usable. About that In addition, heat exchangers may be provided, which the heat of the combustion gases from the furnace to another Pass on heat transfer medium. As a result, by use this means the energy efficiency of the invention Process for hot forming steel parts significantly improved and beyond that the cycle times for completion reduced by hot-formed steel parts.

Vorzugsweise sind deshalb Mittel vorgesehen, welche zum Beheizen eines Vorwärmofens, des Umformwerkzeugs und/oder eines Anlassofens verwendet werden. Hierdurch wird die Nutzung der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils genutzt, um die wesentlichen Prozesse von dem Vorwärmen bis zum Anlassen des Stahlteils energieeffizient zu betreiben. Insbesondere aber das Beheizen des Vorwärmofens führt zu einer deutlichen Steigerung der Energieeffizienz, da hier große Energiemengen benötigt werden.Preferably Therefore, means are provided which for heating a preheating furnace, the forming tool and / or a tempering furnace are used. As a result, the use of the waste heat of the furnace for at least partial austenitization of the steel part used to complete the essential processes from the preheating to the tempering of the steel part energy efficient to operate. In particular, however, the heating of the preheating furnace leads to a significant increase in energy efficiency, since large amounts of energy are needed here.

Gemäß einer nächsten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Durchlaufofen, vorzugsweise ein Rollenherdofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung der Stahlteile vorgesehen. Wie bereits zuvor erläutert, kann durch die Verwendung eines Durchlaufofens, vorzugsweise eines Rollenherdofens eine einfache Integration des Erwärmens des Stahlteils auf oberhalb der AC1-Temperatur in einer Prozesskette zur Herstellung warmumgeformter Stahlteile zu integrieren.According to one next embodiment of the invention Device is a continuous furnace, preferably a roller hearth furnace intended for at least partial Austenitisierung the steel parts. As previously explained, through the use of a continuous furnace, preferably a roller hearth furnace a simple Integration of the heating of the steel part on above the AC1 temperature in a process chain for making hot-formed To integrate steel parts.

Gemäß einer einfachen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als Mittel zum Beheizen des Vorwärmofens, des Umformwerkzeugs und/oder des Anlassofens Gasleitungen und/oder Gebläse zum Zuleiten der Verbrennungsabgase des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung der Stahlteile zu den einzelnen Vorrichtungen vorgesehen. Wie bereits ausgeführt, können auch Wärmetauscher eingesetzt werden, wenn die Verbrennungsgase nicht unmittelbar verwendet werden.According to one simple embodiment of the invention Device are as means for heating the preheating furnace, the forming tool and / or the tempering furnace gas lines and / or blower for supplying the combustion gases of the furnace for at least partial Austenitization of steel parts to the individual devices provided. As already stated, heat exchangers can also be used used when the combustion gases are not used directly become.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits die den Patentansprüchen 1 und 9 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.It Now there are a variety of ways the inventive Method and the device according to the invention to design and develop. Reference is made on the one hand the claims subordinate to claims 1 and 9 claims as well as to the description of an embodiment in Connection with the drawing. In the drawing shows the only one Figure in a schematic view of an embodiment a device for carrying out the inventive Process.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Ofen 1 zur zumindest teilweisen Austenitisierung eines Stahlteils 2. Das Stahlteil 2, vorliegend eine ebene Platine aus einem härtbaren Stahl, wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 auf eine Temperatur von mindestens 850°C erwärmt und etwa 2 bis 15 Minuten auf dieser Temperatur in dem Ofen 1, welcher als Rollenherdofen ausgebildet ist, gehalten. Durch die Temperatur von 850°C und höher wird eine vollständige Austenitisierung der Platine 2 erreicht. Vorzugsweise besteht die Platine aus einem Stahl vom Typ 22MnB5.This in 1 illustrated embodiment of a method according to the invention comprises an oven 1 for at least partially austenitizing a steel part 2 , The steel part 2 , In this case, a planar board made of a hardenable steel, in the embodiment according to 1 heated to a temperature of at least 850 ° C and about 2 to 15 minutes at this temperature in the oven 1 , which is designed as a roller hearth furnace held. Due to the temperature of 850 ° C and higher, a complete austenitization of the board 2 reached. Preferably, the board is made of 22MnB5 steel.

Der Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung der Platine 2 wird mit Gas beheizt. Entsprechende Mittel 3 zur Beheizung des Ofens sind in 1 schematisch dargestellt. Darüber hinaus sind die für einen Rollenherdofen typischen Transportrollen 4 in 1 ebenfalls dargestellt. Die Verbrennungsabgase des Rollenherdofens 1 werden über Medienzuführungen 5, 6, 7 für weitere Wärmebehandlungen aus dem Rollenherdofen 1 abgeführt. Für das Einleiten der heißen Gase in den Vorwärmofen 8, das Umformwerkzeug 9 oder den Anlassofen 10 sind zusätzlich Gebläse 5a, 6a und 7a vorgesehen.The oven for at least partial austenitization of the board 2 is heated with gas. Appropriate means 3 for heating the furnace are in 1 shown schematically. In addition, typical for a roller hearth furnace transport rollers 4 in 1 also shown. The combustion exhaust gases of the roller hearth furnace 1 be via media feeds 5 . 6 . 7 for further heat treatments from the roller hearth furnace 1 dissipated. For introducing the hot gases into the preheating furnace 8th , the forming tool 9 or the tempering furnace 10 are additional blowers 5a . 6a and 7a intended.

Die Medienzuführung 5 leitet die heißen Verbrennungsabgase einem Vorwärmofen 8 zu, in welchem die Platine 2 auf eine Temperatur von mehr als 200°C bis AC1-Temperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 250°C und 700°C erwärmt wird. Die Verweildauer in dem Vorwärmofen beträgt etwa 3 bis 20 Minuten, vorzugsweise jedoch 5 bis 10 Minuten. Zum Transport der Platine 2 in den Vorwärmofen sind ebenfalls Rollen 4 dargestellt. In dem Vorwärmofen wird die Platine 2 wie bereits ausgeführt, auf eine relativ hohe Temperatur erhitzt. Ist die Platine 2 mit einer AlSi-Beschichtung ausgeführt, kann diese bei entsprechenden Temperaturen, die beispielsweise zwischen 500 und 700°C liegen können, in dem Vorwärmofen vorlegiert werden und erhält insofern eine aufgeraute Oberflächenstruktur, welche die Erwärmung der Platine 2 beispielsweise im Rollenherdofen 1 erleichtert. Über die Heizmedienzuführung 5 kann die Temperatur des Vorwärmofens über nicht dargestellte Regelungsmittel eingestellt werden.The media feeder 5 directs the hot combustion gases to a preheating furnace 8th to, in which the board 2 is heated to a temperature of more than 200 ° C to AC1 temperature, preferably to a temperature between 250 ° C and 700 ° C. The residence time in the preheating oven is about 3 to 20 minutes, but preferably 5 to 10 minutes. To transport the board 2 in the preheating furnace are also rollers 4 shown. In the preheating furnace, the board 2 As already stated, heated to a relatively high temperature. Is the board 2 executed with an AlSi coating, this can be prealloyed at appropriate temperatures, which may for example be between 500 and 700 ° C, in the preheating furnace and thus receives a roughened surface structure, which is the heating of the board 2 For example, in the roller hearth furnace 1 facilitated. About the heating media supply 5 If necessary, the temperature of the preheating furnace can be adjusted via control means (not shown).

Durch die Nutzung der Abwärme des Rollenherdofens 1 für beispielsweise das Vorwärmen der Platine 2 im Vorwärmofen 8 tritt eine deutliche Energieersparnis ein, da die hohen Temperaturen, welche auch zur Vorlegierung der beschichteten Platine benötigt werden, auf einfache Weise bereitgestellt werden können. Anschließend an die Austenitisierung im Rollenherdofen 1 wird die Platine 2 unter Verwendung eines nicht dargestellten Handlingsystems mit möglichst hoher Temperatur in ein Umformwerkzeug 9 eingelegt und dort warmumgeformt, vorzugsweise pressgehärtet. Mit einer AlSi-Beschichtung versehene Platinen 2 können einerseits zunderfrei auf Austenitisierungstemperatur erwärmt werden und ebenfalls zunderfrei im Umformwerkzeug 9 warmumgeformt oder pressgehärtet werden.By using the waste heat of the roller hearth furnace 1 for example, for preheating the circuit board 2 in the preheating furnace 8th occurs a significant energy savings, since the high temperatures, which are also required for pre-alloying of the coated board, can be provided in a simple manner. After the austenitisation in the roller hearth furnace 1 will the board 2 using a handling system, not shown, with the highest possible temperature in a forming tool 9 inserted and hot-formed there, preferably press-hardened. Sheets provided with an AlSi coating 2 On the one hand, it can be heated to austenitizing temperature without scale and also without scale in the forming tool 9 hot-formed or press-hardened.

Die Medienzuführung 7 dient dazu, dass Temperieren des Umformwerkzeugs an spezifischen Positionen unter Verwendung der Abwärme des Rollenherdofens 1 durchzuführen. An den erwärmten bzw. temperierten Bereichen des Umformwerkzeuges kann gezielt ein anderes Gefüge, beispielsweise duktileres Gefüge des umgeformten Stahlteils 11 erzeugt werden, wohingegen in den übrigen Bereichen des umgeformten Stahlteils 11 martensitisches Gefüge durch eine schnelle Abkühlung erzeugt wird. Das umgeformte Stahlteil 12 kann optional in einem Anlassofen 10 erneut einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Auch bei dem Anlassofen 10 kann die Energie der Abgase des Rollenherdofens 1 genutzt werden, um dem Anlassvorgang, beispielsweise in partiellen Abschnitten des vergüteten Stahlteils 12 durchzuführen.The media feeder 7 serves to temper the forming tool at specific positions using the waste heat of the roller hearth furnace 1 perform. At the heated or tempered areas of the forming tool can specifically another structure, such as more ductile structure of the formed steel part 11 whereas in the remaining areas of the formed steel part 11 martensitic structure is produced by a rapid cooling. The formed steel part 12 can be optional in a tempering furnace 10 be subjected to a heat treatment again. Also with the tempering furnace 10 can the energy of the exhaust gases of the roller hearth furnace 1 be used to the annealing process, for example in partial sections of the quenched steel part 12 perform.

Die Energieeinsparung, welche durch die Verwendung der Abwärme des Rollenherdofens 1 erzielt wird, ist erheblich. Der Transport zwischen den einzelnen Stationen, insbesondere dem Vorwärmofen 8, dem Rollenherdofen 1, dem Umformwerkzeug 9 und dem Anlassofen 10 kann durch nicht dargestellte Handlingsysteme gewährleistet werden. Ein Rollengang 4, wie er in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist, kann alternativ durch Handlingsysteme ersetzt werden. Im Ergebnis kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist, eine erhebliche Reduzierung der Zykluszeiten zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlteils 11, 12 bei gleichzeitiger Verringerung des Energieverbrauchs gewährleistet werden.The energy savings resulting from the use of the waste heat of the roller hearth furnace 1 is achieved is significant. The transport between the individual stations, in particular the preheating furnace 8th , the roller hearth furnace 1 , the forming tool 9 and the tempering furnace 10 can be ensured by not shown handling systems. A roller conveyor 4 as illustrated in the present embodiment may alternatively be replaced by handling systems. As a result, with the method according to the invention or with the device according to the invention, as described in US Pat 1 shown a significant reduction in cycle times for the production of a hot-formed steel part 11 . 12 while reducing energy consumption.

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Claims (12)

Verfahren zum Warmumformen von Stahlteilen, insbesondere Platinen oder Halbzeugen aus Stahl, bei welchem die Stahlteile in einem Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung auf eine Temperatur oberhalb der Ac1-Temperatur erwärmt werden und in einem Umformwerkzeug warmumgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme des Ofens für weitere Wärmebehandlungsschritte des Stahlteils vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils verwendet wird.A method for hot working steel parts, in particular steel blanks or semi-finished products, in which the steel parts are heated in an oven for at least partial austenitization to a temperature above the Ac1 temperature and hot worked in a forming tool, characterized in that the waste heat of the furnace Further heat treatment steps of the steel part before and / or after the at least partial austenitization of the steel part is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchlaufofen, vorzugsweise ein Rollenherdofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that that a continuous furnace, preferably a roller hearth furnace for at least partial austenitization of the steel part is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils zumindest teilweise mit Gas beheizt wird und die Abwärme der Verbrennungsabgase des Ofens für die weiteren Wärmebehandlungen genutzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the furnace for at least partial austenitization of the steel part at least partially heated with gas and the waste heat the combustion gases of the furnace for the further heat treatments is being used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung Stahlteile, insbesondere metallisch-beschichtete, vorzugsweise AlSi-beschichtete Stahlteile in einem Vorwärmofen erwärmt oder vorlegiert werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that using the waste heat the furnace for at least partially austenitizing steel parts, in particular metal-coated, preferably AlSi-coated steel parts heated or pre-alloyed in a preheating furnace. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug zur Warmumformung zumindest teilweise mit der Abwärme des Ofens zur zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils beheizt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the forming tool for hot forming at least partially with the waste heat of the furnace for at least partial austenitization of the steel part is heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der Abwärme des Ofens eine Wärmebehandlung, insbesondere ein Anlassen des umgeformten Stahlteils durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that using the waste heat the furnace a heat treatment, in particular a tempering of the formed steel part is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsschritte des Stahlteils vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils durch erzwungene Konvektion durchgeführt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat treatment steps of the steel part before and / or after the at least partial austenitization of the steel part carried out by forced convection become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteile im Vorwärmofen auf eine Temperatur von 200°C bis AC1-Temperatur, vorzugsweise auf 250°C bis 700°C erwärmt werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the steel parts in the preheating furnace to a temperature of 200 ° C to AC1 temperature, preferably be heated to 250 ° C to 700 ° C. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Ofen (1) zur Erwärmung von Stahlteilen (2) auf oberhalb der AC1-Temperatur zur Bildung eines zumindest teilweise austenitischen Gefüges, einem Umformwerkzeug (9) zur Warmumformung der Stahlteile (2) und mit Mitteln (4) zum Transport der Stahlteile (2) vom Ofen (1) zum Umformwerkzeug (9), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5, 6, 7) zur Verwendung der Abwärme des Ofens (1) vor und/oder nach der zumindest teilweisen Austenitisierung des Stahlteils (2) vorgesehen sind.Apparatus for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, with a furnace ( 1 ) for heating steel parts ( 2 ) above the AC1 temperature to form an at least partially austenitic structure, a forming tool ( 9 ) for hot forming of steel parts ( 2 ) and with funds ( 4 ) for transporting the steel parts ( 2 ) from the oven ( 1 ) to the forming tool ( 9 ), characterized in that means ( 5 . 6 . 7 ) for using the waste heat of the furnace ( 1 ) before and / or after the at least partial austenitization of the steel part ( 2 ) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5a, 6a, 7a) zum Beheizen eines Vorwärmofens (8), des Umformwerkzeugs (9) und/oder eines Anlassofens (10) vorgesehen sind.Device according to claim 9, characterized in that means ( 5a . 6a . 7a ) for heating a preheating furnace ( 8th ), the forming tool ( 9 ) and / or a tempering furnace ( 10 ) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchlaufofen, vorzugsweise ein Rollenherdofen (1) zur zumindest teilweisen Austenitisierung der Stahlteile (2) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that a continuous furnace, preferably a roller hearth furnace ( 1 ) for the at least partial austenitisation of the steel parts ( 2 ) is provided. Vorrichtung Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Beheizen des Vorwärmofens, des Umformwerkzeugs, des Anlassofens Medienleitungen (5, 6, 7) und/oder Gebläse (5a, 6a, 7a) zum Zuleiten der Verbrennungsabgase des Ofens (1) zur zumindest teilweisen Austenitisierung vorgesehen sind.Device A method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that as means for heating the preheating furnace, the forming tool, the tempering furnace media lines ( 5 . 6 . 7 ) and / or blower ( 5a . 6a . 7a ) for supplying the combustion gases of the furnace ( 1 ) are provided for at least partial austenitization.
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