DE102009053066B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen (2), bei dem nach einer Wärmebehandlung eine Kühlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung zumindest teilweise folgende Schritte umfasst:
a) Erzeugen und Aufrechterhalten einer Kreisgasströmung (7) in einem Schnellkühlbereich (4), durch den die Elemente (2) nach der Wärmebehandlung bewegt werden;
b) Zugabe vorgebbarer Mengen eines kälteverflüssigten Gases (9) in die Kreisgasströmung (7) zu vorgebbaren Zeitpunkten, wobei das zugegebene kälteverflüssigte Gas (9) nicht direkt auf die wärmebehandelten Elemente (2) aufgetragen wird.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung im Kühlbereich von Durchlauföfen eingesetzt werden.
  • Wärmbehandlung wird bei der Erstellung von metallischen Elementen vielfach eingesetzt, beispielsweise um das Gefüge der metallischen Elemente zu ändern. Zur Wärmebehandlung, die beispielsweise Spannungsarmglühen, Weichglühen, Normalglühen, Hochglühen, Rekristallisationsglühen, Härten, Anlassen, Aufkohlen, Nitrieren, Oberflächenhärten, Karbonitrieren und / oder Vergüten umfassen kann, werden die zu behandelnden Elemente für eine bestimmte Zeit einer oder mehreren Temperaturen oder Temperaturprofilen ausgesetzt. Hierzu werden die Elemente oftmals in einen Ofen eingebracht, der die entsprechende Temperatur oder den entsprechenden zeitlichen oder räumlichen Verlauf der Temperatur umfasst. Insbesondere bei sogenannten Durchlauföfen werden die Elemente dabei durch den Ofen gefahren. Durch die Geschwindigkeit, mit der die Elemente durch den Ofen gefahren werden und die dort vorliegenden Temperaturprofile kommt es zu der gewünschten Wärmebehandlung. Die Leistungsfähigkeit einer solchen Anlage zur Wärmebehandlung wird einerseits durch die mögliche Heizleistung und andererseits durch die notwendige Kühlleistung einer Kühlanlage nach der Anlage zur Wärmebehandlung bestimmt.
  • Die Heizleistung kann üblicherweise durch Einsatz größerer oder modernerer Brenner erhöht werden, nicht jedoch die Kühlleistung. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kühlverfahren werden die wärmebehandelten Elemente nach Verlassen des entsprechenden Ofens durch eine Kühlstrecke gefahren. In dieser erfolgt beispielsweise eine Kühlung durch Kühlung der entsprechenden Wandungen, die die Kühlzone begrenzen, durch Kühlwasser. Hierdurch wird das Gas im Inneren der Kühlzone abgekühlt und durch Kontakt mit den wärmebehandelten Elementen erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen den wärmebehandelten Elementen und diesem Gas. Hier kann eine Vergrößerung der Kühlkapazität erfolgen, wenn die Kühlanlage vergrößert wird.
  • Es sind weiterhin Verfahren bekannt, bei denen beispielswiese flüssiger Stickstoff direkt auf die wärmebehandelten Elemente gesprüht wird. Dadurch kommt es zur Verdampfung des flüssigen Stickstoffs, sodass die Verdampfungsenthalpie - sofern der flüssige Stickstoff bei Verdampfung mit dem wärmebehandelten Elementen in Kontakt oder in dessen Nähe ist - zu einer Abkühlung der wärmebehandelten Elemente. Dadurch, dass die Verdampfung direkt auf den wärmebehandelten Elementen erfolgt und das im überwiegenden Maße, kommt es zu räumlich inhomogenen Temperaurverteilungen des wärmebehandelten Elementes. Weiterhin kommt es zum Verspritzen bei der Verdampfung, sodass nicht der gesamte flüssige Stickstoff effektiv zur Kühlung der wärmebehandelten Elemente eingesetzt werden kann. Durch die in der Kühlzone üblicherweise vorliegenden Gasströme wird der entstehende, noch relativ kalte gasförmige Stickstoff von der Oberfläche der wärmebehandelten Elemente wegbewegt und verteilt und trägt nur in sehr geringem Maße zur weiteren Abkühlung der wärmebehandelten Elemente bei. Eine solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE102005015450B3 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von wärmebehandelten Elementen anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise überwindet und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen bereitzustellen, bei denen mit geringen apparativen Aufwand eine effektive Kühlung der wärmebehandelten Elemente möglich ist.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen, bei dem nach einer Wärmebehandlung eine Kühlung erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlung zumindest teilweise folgende Schritte umfasst:
    1. a) Erzeugen und Aufrechterhalten einer Kreisgasströmung in einem Schnellkühlbereich, durch den die Elemente nach der Wärmebehandlung bewegt werden;
    2. b) Zugabe vorgebbarer Mengen eines kälteverflüssigten Gases in die Kreisgasströmung zu vorgebbaren Zeitpunkten.
  • Unter wärmebehandelten Elementen werden insbesondere metallische Bauteile verstanden, insbesondere handelte es sich dabei bevorzugt um metallische Rohre, Bleche und/oder Bänder. Das erfindungsgemäße Verfahren kann innerhalb einer üblichen Kühlzone eines entsprechenden Ofens eingesetzt werden, es soll jedoch nicht die aus dem Stand der Technik bekannte Kühlung ersetzen, sondern diese vielmehr ergänzen. So kann insbesondere in einem Teil der Kühlzone eines entsprechenden Ofens, der als Schnellkühlbereich ausgebildet ist, die erfindungsgemäße Abkühlung ablaufen, während in den übrigen Teilen der Kühlzone eine aus dem Stand der Technik bekannte Kühlung erfolgt. Unter dem Begriff Kreisgasströmung wird eine Strömung eines Gases verstanden, die im Wesentlichen im Kreis geführt wird. Der Begriff „Kreisgasströmung“ umfasst auch eine Strömung, bei der lediglich der überwiegende Teil des entsprechenden Gases im Kreis geführt wird und ein Teil des Gases ergänzt, während ein anderer Teil abgeführt wird oder durch Undichtigkeiten entweicht. Insbesondere wird unter einer „Kreisgasströmung“ eine Gasströmung verstanden, bei der mindestens zwei Drittel des Volumenstroms oder mehr im Kreis geführt werden, während bis zu einem Drittel des Volumenstroms zumindest zeitweise abgeführt werden oder entweichen und ersetzt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn mindestens 80% des Volumenstroms um Kreis geführt werden und bis zu 20% des Volumenstroms zumindest zeitweise abgeführt werden oder entweichen und ersetzt werden.
  • Bevorzugt ist der Schnellkühlbereich räumlich so begrenzt, dass er eine räumliche Trennung von anderen Bereichen, insbesondere der (übrigen) Kühlzone erlaubt. Er ist insbesondere so ausgeführt, dass die wärmebehandelten Elemente durch ihn hindurchgeführt werden können. Die Trennung des Schnellkühlbereichs von anderen Bereichen muss nicht gasdicht sein, es reicht vielmehr eine wesentliche Abschottung gegenüber dritten Bereichen.
  • Bevorzugt ist der Schnellkühlbereich so ausgebildet, dass die Kreisgasströmung in seinem Inneren mit einem gewissen Überdruck zu Bereichen außerhalb des Schnellkühlbereiches betrieben werden kann. Dies verhindert das Eintreten von Gasen von außerhalb des Schnellkühlbereichs in den Schnellkühlbereich. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die wärmebehandelten Elemente aus einem Material sind, welche bei den entsprechenden Temperaturen oxidationsempfindlich ist. Durch das Vorsehen eines Überdrucks im Schnellkühlbereich kann so - sofern die Kreisgasströmung aus einem inerten Gas oder Gasgemisch besteht - das Eindringen von Luftsauerstoff aus der Umgebung vermieden werden. Die Kreisgasströmung wird insbesondere aus einem im Wesentlichen inerten Gas oder Gas-gemisch und insbesondere aus Stickstoff (N2) gebildet und aufrechterhalten. Dies kann dadurch erfolgen, dass in Schritt b) ein inertes kälteverflüssigtes Gas, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff zugegeben wird. In Schritt b) wird das zugegebene kälteverflüssigte Gas nicht direkt auf die wärmebehandelten Elemente aufgetragen, wobei das Auftreffen eines nicht zu großen Anteils von kälteverflüssigten Gas auf die wärmebehandelten Elemente unschädlich ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen erlaubt eine deutlich schnellere Abkühlung als aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren. Hierbei wird die Verdampfungsenthalpie des kälteverflüssigten Gases effizient genutzt, da eine Kreisgasströmung gekühlt und diese aufrecht erhalten wird. Diese kommt dabei mit den wärmebehandelten Elementen in Verbindung und nimmt die Wärme dieser wärmebehandelten Elemente auf. Hierdurch kann auch die Erwärmung des kälteverflüssigten Gases nach Verdampfung sinnvoll zur Kühlung der wärmebehandelten Elemente eingesetzt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umströmt die Kreisgasströmung zumindest Teilbereiche der Elemente turbulent.
  • Die Aufrechterhaltung der Kreisgasströmung so, dass um oder an den wärmebehandelten Elementen eine turbulente Strömung vorliegt, hat den Vorteil, dass es zu einem schnellen und intensiven Kontakt zwischen dem Gas in der Kreisgasströmung und den wärmebehandelten Elementen und damit zu einer effizienten Abfuhr der Wärme der wärmebehandelten Elemente in das Gas der Kreisgasströmung kommt. Die Wärme wird so schnell und intensiv von den wärmebehandelten Elementen abgeführt.
  • Die Zugabe des kälteverflüssigen Gases in Schritt b) erfolgt bevorzugt getaktet, wobei die Zeitpunkte und die Mengen des kälteverflüssigten Gases so gewählt werden, dass eine möglichst effiziente Kühlung der wärmebehandelten Elemente erfolgt. Die Kreisgasströmung wird so geführt, dass diese auf die wärmebehandelten Elemente trifft.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kreisgasströmung durch ein Umwälzmittel erzeugt und aufrecht erhalten.
  • Hierbei kann es sich um einen Umwälzer, eine Pumpe, einen Ventilator oder ähnliches handeln. Das Umwälzmittel ist bevorzugt so ausgebildet, dass es gegebenenfalls im Zusammenwirken mit Leitmitteln zur Leitung der Kreisgasströmung die Kreisgasströmung erzeugt und diese an den wärmebehandelten Elementen vorbeigeführt wird. Das Umwälzmittel ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Leistung geregelt und insbesondere stufenlos geregelt werden kann. Unter der Leistung wird hier insbesondere die Umwälzleistung des Umwälzmittels verstanden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens einer der folgenden Parameter:
    • - die Menge des kälteverflüssigten Gases, die in Schritt b) zugegeben wird;
    • - der Zeitpunkt der Zugabe des kälteverflüssigten Gases in Schritt b);
    • - die Geschwindigkeit der Kreisgasströmung; und
    • - der Massenstrom der Kreisgasströmung
    in Abhängigkeit von mindestens einem der folgenden Parameter:
    • - der Temperatur, bei der die Wärmebehandlung erfolgt;
    • - der Temperatur der Elemente im Schnellkühlbereich;
    • - der Geschwindigkeit der Elemente im Schnellkühlbereich;
    • - des Gasdrucks im Schnellkühlbereich;
    • - einer Referenztemperatur in der Kreisgasströmung; und
    • - einem Sauerstoffgehalt der Kreisgasströmung
    geregelt.
  • Die Regelung über den Sauerstoffgehalt der Kreisgasströmung, der beispielsweise über eine entsprechende Lambdasonde bestimmt werden kann, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Oxidation der wärmebehandelten Elemente verhindert werden soll. Weiterhin als besonders vorteilhaft hat sich die Regelung basierend auf der Referenztemperatur, die beispielsweise die Temperatur an einer bestimmten Stelle in der Kreisgasströmung oder auch an mehreren Stellen der Kreisgasströmung umfassen kann, erwiesen, da die Temperatur der Kreisgasströmung einen einfachen Regelmechanismus erlaubt Die Temperatur der Wärmebehandlung sowie die Geschwindigkeit der wärmebehandelten Elemente im Inneren des Schnellkühlbereichs lassen sich auf einfache Art bestimmen oder sind aus den gegebenen Parametern bekannt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Regelung in Abhängigkeit des Gasdrucks in dem Schnellkühlbereich erfolgen. Bevorzugt kann der Druck so über dem Umgebungsdruck gehalten werden, dass im Schnellkühlbereich ein Überdruck vorliegt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen vorgeschlagen, die zumindest umfasst:
    • - Begrenzungsmittel zum Begrenzen eines Schnellkühlbereichs, durch den die wärmebehandelten Elemente transportierbar sind;
    • - Umwälzmittel zur Erzeugung einer Kreisgasströmung in dem Schnellkühlbereich; und
    • - Zugabemittel zur Zugabe von kälteverflüssigtem Gas in die Kreisgasströmung.
  • Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und bestimmt. Die Zugabemittel zur Zugabe von kälteverflüssigtem Gas können insbesondere mindestens eine Düse oder Sprühlanze umfassen. Die Umwälzmittel zur Erzeugung einer Kreisgasströmung können insbesondere Ventilatoren, Umwälzer und Gebläse umfassen. Begrenzungsmittel zum Begrenzen des Schnellkühlbereichs stellen bevorzugt entsprechende Vorhänge dar, durch die die wärmebehandelten Elemente in den Schnellkühlbereich eintreten und aus diesem austreten können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Leitmittel zur Lenkung der Kreisgasströmung ausgebildet, sodass die Kreisgasströmung an den wärmebehandelten Elementen vorbeiströmen kann.
  • Die Leitmittel können insbesondere Leitbleche und ähnliches umfassen. Bevorzugt kann mit den Leitmitteln und gegebenenfalls den Begrenzungsmitteln eine Art Strömungskanal erzeugt werden, durch den die Kreisgasströmung auf die wärmebehandelten Elemente und an diesen vorbei im Kreisstrom geführt wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Umwälzmittel ein Gebläse.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Steuereinrichtung ausgebildet, mittels der zumindest eines der folgenden Elemente:
    • - die Umwälzmittel und
    • - die Zugabemittel
    steuerbar ist.
  • Insbesondere ist die Steuereinrichtung geeignet und bestimmt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens einer der folgenden Sensoren ausgebildet:
    • - ein erster Temperaturfühler zur Überwachung der Temperatur der Elemente im Schnellkühlbereich;
    • - ein zweiter Temperaturfühler zur Überwachung einer Referenztemperatur der Kreisgasströmung;
    • - ein Drucksensor zur Überwachung des Drucks im Schnellkühlbereich;
    • - ein Geschwindigkeitsensor zur Überwachung der Geschwindigkeit der Elemente in dem Schnellkühlbereich; und
    • - ein Sensor zur Überwachung des Sauerstoffgehalts in der Kreisgasströmung.
  • Der erste Temperaturfühler und der zweite Temperaturfühler können insbesondere berührungslos ausgebildet sein. Insbesondere der erste Temperaturfühler kann bevorzugt als Infrarotsensor ausgebildet sein. Der Sensor zur Überwachung des Sauerstoffgehalts kann insbesondere als Lambdasonde ausgebildet sein. Der Geschwindigkeitssensor kann bevorzugt die Fördermittel überwachen, mittels derer die wärmebehandelten Elemente durch den Schnellkühlbereich transportiert werden. Der Drucksensor kann bevorzugt als Druckmessdose ausgebildet sein.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen und anwenden und umgekehrt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, ohne auf die dort gezeigten Details und Beispiele beschränkt zu sein. Es zeigen schematisch:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
    • 2 ein Beispiel einer Steuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen 2. Diese werden in einer Transportrichtung 3 durch einen Schnellkühlbereich 4 transportiert. Dieser Schnellkühlbereich 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch als doppelte Vorhänge ausgebildete Begrenzungsmittel 5 begrenzt. Diese Begrenzungsmittel 5 grenzen den Schnellkühlbereich 4 vom restlichen Kühlbereich ab. Es liegt kein luft- oder gasdichter Abschluss vor, allerdings bilden die Begrenzungsmittel 5 einen solchen Abschluss, dass im Inneren des Schnellkühlbereichs 4 ein Überdruck, also ein höherer Druck als der Druck außerhalb der Begrenzungsmittel 5, aufgebaut werden kann.
  • Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 Umwälzmittel 6 zur Erzeugung einer Kreisgasströmung 7 in dem Schnellkühlbereich 4. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 Zugabemittel 8 zur Zugabe von kälteverflüssigten Gas 9, im vorliegenden Ausführungsbeispiel von flüssigem Stickstoff in die Kreisgasströmung 7. Durch die Umwälzmittel 6 wird die Kreisgasströmung 7 erzeugt und aufrecht erhalten. Zur Optimierung der Kreisgasströmung 7 werden bevorzugt Leitmittel 10 eingesetzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Leitmitteln 10 um entsprechende Leitbleche, jedoch können ohne weiteres auch andere Elemente als Leitmittel 10 zum Einsatz kommen. Die Leitmittel 10 sind so ausgebildet, dass sie die Kreisgasströmung 7 auf die wärmebehandelten Elemente 2 und an diesen vorbei lenken.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Umwälzmittel 6 ein Gebläse, welches stufenlos in seiner Umwälzleistung steuerbar ist. Hierzu ist eine Steuereinrichtung 11 ausgebildet, die über Signalleitungen 12 mit dem Umwälzmittel 6 verbunden ist. Weiterhin wird über eine entsprechende Signalleitung das Zugabemittel 8 angesteuert. Hierzu sind Ventile 13 ausgebildet, die mit der Steuereinrichtung 11 verbunden sind. Weitere Ventile 14 sind Teil einer Zuführeinrichtung 15.
  • Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen ersten Temperaturfühler 16 zur Überwachung der Temperatur der Elemente 2 im Schnellkühlbereich 4. Ein zweiter Temperaturfühler 17 überwacht eine Referenztemperatur der Kreisgasströmung 7. Weiterhin sind Geschwindigkeitssensoren 18 ausgebildet, die die Geschwindigkeit der Elemente 2 in dem Schnellkühlbereich 4 überwachen. Ein Sensor 19 zur Überwachung des Sauerstoffgehalts in der Kreisgasströmung 7 ist ebenfalls ausgebildet und über eine Signalleitung 12 mit der Steuereinreichtung11 verbunden.
  • Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 eine Kreisgasströmung 7 erzeugt und aufrecht erhalten werden, die zur Kühlung der wärmebehandelten Elemente 2 dient. In regelmäßigen geeigneten Abständen wird getaktet über das Zugabemittel 8 flüssiger Stickstoff in die Kreisgasströmung 7 eingegeben, um so die Erwärmung der Kreisgasströmung 7 durch Abkühlung der wärmebehandelten Elemente 2 auszugleichen. Die Kreisgasströmung 7 wird bevorzugt so geführt, dass sie an den wärmebehandelten Elementen 2 in Transportrichtung 3 derselben vorbeiströmt, um so eine besonders effektive Abkühlung der wärmbehandelten Elemente 2 zu erreichen. Das Umwälzmittel 6 saugt einen Teil der Kreisgasströmung 7 an und drückt ihn in die durch die Leitmittel 10 und einen entsprechenden Deckel 20 gebildeten Kanal 21. Durch Aufrechterhaltung der Kreisgasströmung 7 gelangt die Kreisgasströmung 7 zu den wärmebehandelten Elementen. Gegebenenfalls wird auf den Weg dorthin durch das Zugabemittel 8 flüssiger Stickstoff 9 zugeführt. Die entsprechenden Deckel 20 sind durch Sandtassen 22 abgedichtet. Abnehmbare Hauben 23 erlauben den Zugang zum Inneren des Schnellkühlbereichs 4.
  • Die zugespeiste Menge an tiefkaltem kälteverflüssigtem Gas wird so an die umgewälzte Gasmenge in der Kreisgasströmung 7 angepasst, dass im Schnellkühlbereich 4 mit einem Überdruck gearbeitet werden kann. Die Bereiche in Transportrichtung 3 vor und hinter den Schnellkühlbereich sind durch die als jeweils doppelte Vorhänge ausgebildete Begrenzungsmittel 5 abgeschottet. Hinter den beiden hinteren Vorhängen 5 und im Schnellkühlbereich 4 wird eine Restsauerstoffmessung mittels des Sensors 19 vorgenommen, um ein Eindringen von Umgebungsluft in diesen Bereich zu detektieren. Im Falle einer Undichtigkeit und des Vorliegens von Sauerstoff im Schnellkühlbereich kann dieser durch eine Absenkung der Umwälzleistung der Umwälzmittel 6 und/oder durch eine Erhöhung der Menge des zugegebenen kälteverflüssigten Gases entgegengewirkt werden. Es wird das kälteverflüssigte Gas so zugegeben, dass zunächst eine Grundmenge und dann getaktet eine Regelmenge zugegeben wird.
  • 2 zeigt schematisch die Steuereinrichtung 11 welche über die Signalleitung 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem ersten Temperaturfühler 16, dem zweiten Temperaturfühler 17 und/oder dem Sensor 19 zur Überwachung des Sauerstoffgehalts im Schnellkühlbereich 4 verbunden ist Weiterhin ist hier die Steuereinrichtung 11 mit einem Drucksensor 24 zur Überwachung des Gasdrucks im Schnellkühlbereich 4 ausgebildet. Aufgrund dieser oder zumindest einer dieser Regelgrößen kann das Zugabemittel 8 und insbesondere das Ventil 13 sowie das Umwälzmittel 6 entsprechend angesteuert und geregelt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen 2 erlauben in vorteilhafter Weise eine effektive Kühlung, wobei der apparative Aufwand zur Kühlung relativ gering ist. So ist auch ein Nachrüsten eines Schnellkühlbereichs 4 nach der vorliegenden Erfindung in vorhandenen Bestandskühlzonen möglich. Hierzu müssen lediglich gegebenenfalls die Leitmittel 10 und das Umwälzmittel 6 sowie das Zugabemittel 8 zur Zugabe von kälteverflüssigtem Gas in einen entsprechend durch Begrenzungsmittel 5 abgeschotteten Bereich einer üblichen Kühlzone eingebracht werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen
    2
    wärmebehandelte Elemente
    3
    Transportrichtung
    4
    Schnellkühlbereich
    5
    Begrenzungsmittel
    6
    Umwälzmittel
    7
    Kreisgasströmung
    8
    Zugabemittel
    9
    kälteverflüssigtes Gas
    10
    Leitmittel
    11
    Steuereinrichtung
    12
    Signalleitung
    13
    Ventil
    14
    Ventil
    15
    Zuführeinrichtung
    16
    erster Temperaturfühler
    17
    zweiter Temperaturfühler
    18
    Geschwindigkeitssensor
    19
    Sensor zur Überwachung des Sauerstoffgehalts
    20
    Deckel
    21
    Kanal
    22
    Sandtasse
    23
    Haube
    24
    Drucksensor

Claims (9)

  1. Verfahren zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen (2), bei dem nach einer Wärmebehandlung eine Kühlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung zumindest teilweise folgende Schritte umfasst: a) Erzeugen und Aufrechterhalten einer Kreisgasströmung (7) in einem Schnellkühlbereich (4), durch den die Elemente (2) nach der Wärmebehandlung bewegt werden; b) Zugabe vorgebbarer Mengen eines kälteverflüssigten Gases (9) in die Kreisgasströmung (7) zu vorgebbaren Zeitpunkten, wobei das zugegebene kälteverflüssigte Gas (9) nicht direkt auf die wärmebehandelten Elemente (2) aufgetragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kreisgasströmung (7) zumindest Teilbereiche der Elemente (2) turbulent umströmt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kreisgasströmung (7) durch ein Umwälzmittel (6) erzeugt und aufrechterhalten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens einer der folgenden Parameter: - die Menge des kälteverflüssigten Gases (9), die in Schritt b) zugegeben wird; - der Zeitpunkt der Zugabe des kälteverflüssigten Gases (9) in Schritt b); - die Geschwindigkeit der Kreisgasströmung (7); und - der Massenstrom der Kreisgasströmung (7) in Abhängigkeit von mindestens einem der folgenden Parameter: - der Temperatur, bei der die Wärmebehandlung erfolgt; - der Temperatur der Elemente (2) im Schnellkühlbereich (4); - der Geschwindigkeit der Elemente (2) in dem Schnellkühlbereich (4); - des Gasdrucks im Schnellkühlbereich (4); - einer Referenztemperatur in der Kreisgasströmung (7); und - einem Sauerstoffgehalt der Kreisgasströmung (7) geregelt wird.
  5. Vorrichtung (1) zum Kühlen von wärmebehandelten Elementen (2), zumindest umfassend: - Begrenzungsmittel (5) zum Begrenzen eines Schnellkühlbereichs (4), durch den die wärmebehandelten Elemente (2) transportierbar sind; - Umwälzmittel (6) zur Erzeugung einer Kreisgasströmung (7) in dem Schnellkühlbereich; und - Zugabemittel (8) zur Zugabe von kälteverflüssigtem Gas (9) in die Kreisgasströmung (7).
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, bei der Leitmittel (10) zur Lenkung der Kreisgasströmung (7), so dass die Kreisgasströmung (7) an den wärmebehandelten Elementen (2) vorbeiströmen kann, ausgebildet sind.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Umwälzmittel (6) ein Gebläse umfassen.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der eine Steuereinrichtung (11)ausgebildet ist, mittels der zumindest eines der folgenden Elemente: - die Umwälzmittel (6) und - die Zugabemittel (8) steuerbar ist.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der mindestens einer der folgenden Sensoren ausgebildet ist: - ein erster Temperaturfühler (16)zur Überwachung der Temperatur der Elemente (2) im Schnellkühlbereich (4); - ein zweiter Temperaturfühler (17) zur Überwachung einer Referenztemperatur der Kreisgasströmung (7); - ein Drucksensor (24) zur Überwachung des Gasdrucks im Schnellkühlbereich (4); - ein Geschwindigkeitssensor (18) zur Überwachung der Geschwindigkeit der Elemente (2) in dem Schnellkühlbereich (4); und - ein Sensor (19) zur Überwachung des Sauerstoffgehalts in der Kreisgasströmung (7).
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