DE102018129446B4 - Beam for beam conveyor furnace - Google Patents
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Abstract
Balken (1) für einen Balkenförderofen zum Auflegen eines Wärmguts, welcher umfasst:- einen länglichen Grundkörper (2), der ein Hohlprofil ist, das eine einen innenliegenden Hohlraum (3) umgrenzende Profilwand (5) aufweist,- eine oder mehrere Aufnahmen (19) im länglichen Grundkörper (2), in denen jeweils ein Einlegeteil (21) aufgenommen ist, wobei die Profilwand (5) eine oder mehrere Öffnungen (4) aufweist, in welche die Einlegeteile (21) jeweils eingefügt sind, wobei die Einlegeteile (21)- mit der sie aufnehmenden Aufnahme (19) in Richtung senkrecht zur Längserstreckung des länglichen Grundkörpers (2) formschlüssig verbunden sind,- in Bezug auf den länglichen Grundkörper (2) vorstehen und gemeinsam eine Auflage (23) für das Wärmgut bilden,- jeweils einen konvexen Bereich aufweisen, der einen oberen Profilwandabschnitt (5-1) der Profilwand (5) innenseitig hintergreift, wobei der obere Profilwandabschnitt (5-1) eine Hinterschneidung (22) bildet, und einen konkaven Bereich aufweisen, der zu dem konvexen Bereich komplementär geformt ist.Beam (1) for a beam conveyor furnace for placing a material to be heated, which comprises: - an elongated base body (2), which is a hollow profile, which has a profile wall (5) delimiting an internal cavity (3), - one or more receptacles (19 ) in the elongated base body (2), in each of which an insert part (21) is accommodated, the profile wall (5) having one or more openings (4) into which the insert parts (21) are each inserted, the insert parts (21 ) - are positively connected to the receptacle (19) that accommodates them in the direction perpendicular to the longitudinal extent of the elongated base body (2), - protrude in relation to the elongated base body (2) and together form a support (23) for the material to be heated, - each have a convex area which engages behind an upper profile wall section (5-1) of the profile wall (5) on the inside, the upper profile wall section (5-1) forming an undercut (22), and have a concave area which is complementary to the convex area is shaped.
Description
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Erhitzung von Wärmgut in einem Durchlaufofen und betrifft einen Balken für einen Balkenförderofen, der im Balkenförderofen zur Auflage von Wärmgut dient. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Balkens sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Balkens in einem Balkenförderofen.The present invention lies in the technical field of heating material to be heated in a continuous furnace and relates to a beam for a beam conveyor oven, which is used to support material to be heated in the beam conveyor oven. The invention further relates to a method for producing the beam according to the invention and the use of the beam according to the invention in a beam conveyor furnace.
Blechteile im Automobilbau können durch Warmumformung bei relativ geringen Fertigungskosten hergestellt werden. Dazu werden vorgeformte Bauteile in einem Durchlaufofen auf 900°C bis 1000°C erhitzt, von einem Industrieroboter in eine Presse gelegt und bei etwa 700°C in die gewünschte Form gepresst. Als Durchlauföfen werden Rollen- oder Balkenförderöfen eingesetzt, in denen das Wärmgut erwärmt und zu einem geeigneten Zeitpunkt der Presse zugeführt wird.Sheet metal parts in automobile construction can be produced by hot forming at relatively low manufacturing costs. For this purpose, preformed components are heated in a continuous oven to 900°C to 1000°C, placed in a press by an industrial robot and pressed into the desired shape at around 700°C. Roller or beam conveyor ovens are used as continuous ovens, in which the material to be heated is heated and fed to the press at a suitable time.
Bei einem Rollenofen dienen aktiv angetriebene Rollen als Auflage für Blechteile oder von Transportbehältern, auf denen Blechteile abgelegt sind. Bei einem Balkenförderofen erfolgt ein schrittweises Weiterbewegen von Blechteilen durch eine koordinierte Bewegung zweier Balkensätze, die jeweils über eine Mehrzahl paralleler Balken verfügen, die sich in Transportrichtung erstrecken und zur Auflage des Wärmguts dienen. Hierbei sind die Balken eines ersten Balkensatzes und die Balken eines zweiten Balkensatzes ineinander geschachtelt angeordnet, wobei sich ein oder mehrere Balken des ersten Satzes neben einem oder mehreren Balken des zweiten Satzes befinden. Je nach Bauart können die Balken als Fahrbalken eine vertikale und/oder horizontale Bewegung ausführen oder als Festbalken stillstehen. Das Wärmgut ist stets ortsfest zu den Balken, denen es gerade aufliegt.In a roller kiln, actively driven rollers serve as a support for sheet metal parts or for transport containers on which sheet metal parts are placed. In a beam conveyor oven, sheet metal parts are moved step by step through a coordinated movement of two sets of beams, each of which has a plurality of parallel beams that extend in the transport direction and serve to support the material to be heated. Here, the bars of a first set of bars and the bars of a second set of bars are arranged nested within one another, with one or more bars of the first set located next to one or more bars of the second set. Depending on the design, the beams can move vertically and/or horizontally as moving beams or stand still as fixed beams. The material to be heated is always stationary in relation to the beams on which it is currently resting.
Beispielsweise sind bei einer aus
Die Fahrbalken vollführen hierbei eine reziproke Bewegung in horizontaler Richtung, was beispielsweise durch eine Rollenlagerung ermöglicht wird, die Hubbalken eine reziproke Bewegung in vertikaler Richtung. Für Balkenförderöfen, die bei Temperaturen von mehr als 600°C betrieben werden, was in der Regel der Fall ist, sind keramische Hubbalken aufgrund von Temperaturfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit notwendig. Die Fahrbalken können aus Kostengründen auch aus einem metallischen Material gefertigt sein.The moving beams perform a reciprocal movement in the horizontal direction, which is made possible, for example, by roller bearings, and the walking beams perform a reciprocal movement in the vertical direction. For beam conveyor furnaces that operate at temperatures of more than 600°C, which is usually the case, ceramic walking beams are necessary due to temperature resistance, creep resistance and thermal shock resistance. For cost reasons, the driving beams can also be made of a metallic material.
Nun hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei der Nutzung von Balkenförderöfen diverse Probleme auftreten, welche den Produktionsablauf erheblich beeinträchtigen. Die typischer Weise Raumtemperatur aufweisenden Blechteile werden am Ofeneingang auf die Hub- oder Fahrbalken gesetzt, die eine sehr hohe Temperatur im Bereich von beispielsweise 900°C bis 1000°C haben. Erst mit dem schrittweisen Weiterbewegen der Blechteile in Richtung Ofenausgang werden sie zunehmend erwärmt. Durch den sehr hohen Temperaturunterschied zu den Blechteilen werden die eingangsseitigen Balken des Balkenförderofens thermisch stark belastet.It has now been shown in practice that various problems arise when using beam conveyor furnaces, which significantly affect the production process. The sheet metal parts, which are typically at room temperature, are placed on the lifting or moving beams at the furnace entrance, which have a very high temperature in the range of, for example, 900 ° C to 1000 ° C. Only as the sheet metal parts gradually move towards the oven exit do they become increasingly heated. Due to the very high temperature difference to the sheet metal parts, the beams on the input side of the beam conveyor furnace are subjected to high thermal loads.
Hinzu kommt, dass im modernen Automobilbau eingesetzte Stahlbleche häufig mit einer Schutzschicht aus einer Aluminium(AI)-Silizium(Si)-Legierung überzogen sind. Diese dient als wirksamer Schutz gegen Verzunderung und sorgt als Legierungsbestandteil für eine bessere Aushärtung des erhitzten Materials, so dass die für ein Blechteil eingesetzte Materialmenge in vorteilhafter Weise verringert werden kann. Beim Erwärmen der AlSi-beschichteten Stahlbleche kommt es zum Erweichen der AlSi-Schutzschicht und in Folge bei Kontakt mit den Balken zu Kontaktkorrosion. Dies gilt insbesondere für die vertikal verfahrbaren Hubbalken, mit denen die Stahlbleche meist längeren Kontakt haben. Mögliche Korrosionsmechanismen sind eine Diffusion von AlSi in das poröse Gefüge der Balken, Anhaftungen von AlSi an der Balkenoberfläche oder eine Reaktion in Form einer chemischen Umwandlung mit dem Balkenwerkstoff. Diffundiert AlSi in das Balkengefüge kommt es durch Unterschiede im Ausdehnungskoeffizienten zwischen Balkenmatrix, infiltrierten AlSi und korrosionsbedingten Reaktionsprodukten zu Wärmespannungen und aufgrund des großen Temperaturunterschieds zwischen Balken und kälteren Blechteilen zu Abplatzungen an der Balkenoberfläche oder sogar zum Balkenbruch.In addition, steel sheets used in modern automobile construction are often covered with a protective layer made of an aluminum (Al)-silicon (Si) alloy. This serves as effective protection against scaling and, as an alloy component, ensures better hardening of the heated material, so that the amount of material used for a sheet metal part can be advantageously reduced. When the AlSi-coated steel sheets are heated, the AlSi protective layer softens and, as a result, contact corrosion occurs when it comes into contact with the beams. This applies in particular to the vertically movable walking beams, with which the steel sheets usually come into contact for a longer period of time. Possible corrosion mechanisms include diffusion of AlSi into the porous structure of the beams, adhesion of AlSi to the beam surface or a reaction in the form of a chemical transformation with the beam material. If AlSi diffuses into the beam structure, differences in the expansion coefficient between the beam matrix, infiltrated AlSi and corrosion-related reaction products lead to thermal stresses and, due to the large temperature difference between the beam and colder sheet metal parts, spalling on the beam surface or even beam breakage.
Zudem können sich Anhaftungen von AlSi am Balkenwerkstoff bis zu mehreren Millimetern aufbauen, wodurch es zu Verschiebungen der Stahlbleche während des Transports durch den Ofen kommt und in Folge zu Beschädigungen an der faserausgekleideten Ofenwand oder zu Problemen bei der Übernahme der Bleche durch den Industrieroboter.In addition, AlSi can build up up to several millimeters of adhesion to the beam material, causing the steel sheets to shift during transport through the furnace and, as a result, causing damage to the fiber-lined beam lined oven wall or problems with the industrial robot taking over the sheets.
Durch die geschilderten Probleme werden einzelne Balken beschädigt und müssen ausgetauscht werden. Insbesondere kann ein unerwarteter Balkenbruch zu einem Produktionsstillstand führen. Zudem ist ein Balkenwechsel technisch aufwändig und zeitintensiv und vermehrt den zu entsorgenden Industrieabfall. Die Fertigungskosten für die Blechteile erhöhen sich in unerwünschter Weise.As a result of the problems described, individual beams are damaged and must be replaced. In particular, an unexpected beam break can lead to a production stoppage. In addition, changing beams is technically complex and time-consuming and increases the amount of industrial waste that needs to be disposed of. The manufacturing costs for the sheet metal parts increase in an undesirable manner.
Weiterer Stand der Technik kann
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, im Stand der Technik bekannte Balkenförderöfen so zu verbessern, dass eine Wärmebehandlung von Wärmgut, insbesondere AlSi-beschichteten Blechteilen, mit weniger Produktionsunterbrechungen aufgrund eines Wechsels beschädigter Balken und zu geringeren Kosten möglich ist. Zudem soll ein unerwarteter Balkenbruch vermieden werden.In contrast, the object of the present invention is to improve beam conveyor furnaces known in the prior art in such a way that heat treatment of material to be heated, in particular AlSi-coated sheet metal parts, is possible with fewer production interruptions due to changing damaged beams and at lower costs. In addition, unexpected beam breakage should be avoided.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen Balken für einen Balkenförderofen gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.These and other tasks are solved according to the proposal of the invention by a beam for a beam conveyor furnace according to the features of the independent patent claim. Advantageous embodiments of the invention are indicated by the features of the subclaims.
Erfindungsgemäß ist ein neuartiger Balken für einen Balkenförderofen gezeigt. Generell dient der Balken (im Zusammenwirken mit weiteren Balken desselben Balkensatzes) zum Auflegen von Wärmgut im Balkenförderofen, wobei das Wärmgut, je nach Art der Verwendung des Balkens im Balkenförderofen, mithilfe des Balkens einem horizontalen und/oder vertikalen Transport unterzogen wird oder stationär im Balkenförderofen gelagert wird. Eine Relativbewegung zwischen dem Wärmgut und dem Balken, auf den das Wärmgut aufgelegt ist, findet nicht statt. Beispielsweise kann der Balken als ein lediglich in vertikaler Richtung verfahrbarer Hubbalken eingesetzt werden, entsprechend der in
Der erfindungsgemäße Balken umfasst einen länglichen Grundkörper, der als Hohlprofil ausgebildet ist. Der Grundkörper weist eine Profilwand auf, die einen innenliegenden Hohlraum umgrenzt.The beam according to the invention comprises an elongated base body which is designed as a hollow profile. The base body has a profile wall that delimits an internal cavity.
Wesentlich hierbei ist, dass im länglichen Grundkörper eine oder mehrere Aufnahmen ausgebildet sind, in denen jeweils ein Einlegeteil aufgenommen ist. Die Einlegeteile sind so ausgebildet, dass sie in Bezug auf den länglichen Grundkörper vorstehen und gemeinsam eine Auflage für das Wärmgut bilden. In Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen stehen die Einlegeteile relativ zum Grundkörper nach oben hin vor, so dass das Wärmgut auf die Einlegeteile aufgelegt werden kann. Vorzugsweise sind die Aufnahmen zu diesem Zweck in einer in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen obenliegenden Grundkörperfläche ausgebildet. Das Wärmgut liegt somit dem länglichen Grundkörper nicht auf, sondern liegt ausschließlich den in die Aufnahmen des Grundkörpers eingesetzten Einlegeteilen auf. Hierbei formen jeweilige Auflageflächen der Einlegeteile gemeinsam die Auflage bzw. Auflageebene für das Wärmgut. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Kontaktfläche zwischen Wärmgut und Balken kleiner ist als die Kontaktfläche, die sich ergeben würde, wenn das Wärmgut dem Grundkörper direkt aufliegen würde (d.h. einer in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen obenliegenden Grundkörperfläche aufliegen würde). Aufgrund einer geringeren Wärmeübertragung zwischen Wärmgut und Grundkörper vermindern sich in vorteilhafter Weise Wärmespannungen im Grundkörper.What is important here is that one or more receptacles are formed in the elongated base body, each of which accommodates an insert part. The inserts are designed in such a way that they protrude in relation to the elongated base body and together form a support for the material to be heated. In the working position of the beam in the beam conveyor oven, the inserts protrude upwards relative to the base body, so that the material to be heated can be placed on the inserts. For this purpose, the receptacles are preferably formed in a base body surface which is on top in the working position of the beam in the beam conveyor furnace. The material to be heated therefore does not rest on the elongated base body, but rather rests exclusively on the inserts inserted into the receptacles of the base body. The respective support surfaces of the inserts together form the support or support level for the material to be heated. This can advantageously ensure that the contact area between the material to be heated and the beam is smaller than the contact area that would result if the material to be heated were to lie directly on the base body (i.e. rest on a base body surface lying on top in the working position of the beam in the beam conveyor furnace). Due to a lower heat transfer between the material to be heated and the base body, thermal stresses in the base body are advantageously reduced.
Der längliche Balken für einen Balkenförderofen kann unterschiedliche Querschnittsformen haben. Vorzugsweise weist der Balken eine rechteckige oder quadratische Querschnittsform auf, welche in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen eine obenliegende Balkenfläche aufweist.The elongated beam for a beam conveyor furnace can have different cross-sectional shapes. The beam preferably has a rectangular or square cross-sectional shape che in the working position of the beam in the beam conveyor furnace has an overhead beam surface.
Typischerweise sind der längliche Grundkörper und die Einlegeteile aus einem feuerfesten Material hergestellt. Vorzugsweise bestehen die Einlegeteile, und optional auch der längliche Grundkörper, aus einem keramischen Material, welches vorzugsweise aus der Gruppe Mullit, Alumina, SiC, oder deren Mischungen gewählt ist. Vorzugsweise bestehen die Einlegeteile, und optional auch der längliche Grundkörper, aus einem SiC-Werkstoff, wie Si-SiC, insbesondere aus einem porösen SiC-Werkstoff, wie N-SiC und R-SiC, vorzugsweise aus Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Silicium-M-oxynitrid, oder deren Mischungen.Typically, the elongated base body and the inserts are made of a fireproof material. The insert parts, and optionally also the elongated base body, preferably consist of a ceramic material, which is preferably selected from the group of mullite, alumina, SiC, or mixtures thereof. The insert parts, and optionally also the elongated base body, preferably consist of a SiC material, such as Si-SiC, in particular of a porous SiC material, such as N-SiC and R-SiC, preferably of silicon nitride, silicon oxynitride, silicon M- oxynitride, or mixtures thereof.
Grundsätzlich können die Einlegeteile und der längliche Grundkörper aus ein und demselben, insbesondere keramischen, Material bestehen. Möglich ist jedoch auch, dass die Einlegeteile einerseits und der längliche Grundkörper andererseits aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen. Insbesondere können die Einlegeteile und der längliche Grundkörper aus verschiedenen keramischen Materialien bestehen, wobei beispielsweise für die Einlegeteile ein beständigeres keramisches Material eingesetzt wird als für den Grundkörper, wobei das beständigere keramische Material in aller Regel auch teurer ist als das keramische Material des Grundkörpers. Durch das günstigere keramische Material des Grundkörpers können Kosten eingespart werden. Möglich ist auch, dass die Einlegeteile aus einem keramischen Material und der längliche Grundkörper aus einem nicht-keramischen Material, insbesondere metallischen Material, besteht. Durch die Wahl eines metallischen Materials für den Grundkörper und eines keramischen Materials für die Einlegeteile können Kosten bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Balkens eingespart werden.In principle, the insert parts and the elongated base body can consist of one and the same, in particular ceramic, material. However, it is also possible that the inserts on the one hand and the elongated base body on the other hand consist of different materials. In particular, the insert parts and the elongated base body can consist of different ceramic materials, with, for example, a more durable ceramic material being used for the insert parts than for the base body, with the more durable ceramic material generally also being more expensive than the ceramic material of the base body. Costs can be saved due to the cheaper ceramic material of the base body. It is also possible for the inserts to be made of a ceramic material and the elongated base body to be made of a non-ceramic material, in particular a metallic material. By choosing a metallic material for the base body and a ceramic material for the inserts, costs can be saved in the production of the beam according to the invention.
In dem in Form eines Hohlprofils ausgebildeten Balken ist für die Formung einer jeweiligen Aufnahme für ein Einlegeteil eine Öffnung (Durchbrechung) in der den Hohlraum umgrenzenden Profilwand ausgebildet. Die Öffnung mündet in den Hohlraum. Vorzugsweise sind die Öffnungen in einem in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen obenliegenden Profilwandabschnitt ausgebildet, was insbesondere für ein Hohlprofil mit einer quadratischen oder rechteckigen Querschnittsform gilt. Die Aufnahmen für die Einlegeteile werden jeweils durch die Öffnung der Profilwand und den darunterliegenden Bereich des Hohlraums des Hohlprofils gebildet. Die Einlegeteile liegen vorzugsweise dem gegenüberliegenden (in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen unteren) Profilwandabschnitt auf. Die Einlegeteile sind auf diese Weise sicher im Grundkörper aufgenommen.In the beam designed in the form of a hollow profile, an opening (breakthrough) is formed in the profile wall delimiting the cavity for the formation of a respective receptacle for an insert. The opening opens into the cavity. Preferably, the openings are formed in a profile wall section lying on top in the working position of the beam in the beam conveyor furnace, which applies in particular to a hollow profile with a square or rectangular cross-sectional shape. The receptacles for the inserts are each formed by the opening of the profile wall and the underlying area of the cavity of the hollow profile. The inserts preferably lie on the opposite profile wall section (lower in the working position of the beam in the beam conveyor oven). In this way, the inserts are securely accommodated in the base body.
Vorzugsweise ist eine dem Hohlraum zugewandte Innenfläche des Profilwandabschnitts gegenüberliegend zu den Öffnungen jeweils mit einer Vertiefung versehen, in die eine untere Stirnfläche des in der Aufnahme aufgenommenen Einlegeteils eingesetzt ist. Hierdurch kann der feste Sitz des Einlegeteils in der Aufnahme weiter verbessert werden.Preferably, an inner surface of the profile wall section facing the cavity is provided opposite the openings with a recess into which a lower end face of the insert received in the receptacle is inserted. This allows the tight fit of the insert in the receptacle to be further improved.
Vorzugsweise sind die Einlegeteile jeweils lose, d.h. zerstörungsfrei entnehmbar, in die Aufnahmen eingefügt. Demnach liegt keine kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen den Einlegeteilen und dem Grundkörper vor. Dies ermöglicht einerseits eine einfache Herstellung des Balkens und andererseits einen einfachen Austausch einzelner oder aller Einlegeteile insbesondere, wenn diese beschädigt sind, wobei der Grundkörper und nicht beschädigte Einlegeteile gegebenenfalls weiterverwendet werden können, wodurch Kosten eingespart werden können.The inserts are preferably loosely inserted into the receptacles, i.e. can be removed without being destroyed. Accordingly, there is no force-fitting and/or material connection between the insert parts and the base body. On the one hand, this enables simple production of the beam and, on the other hand, easy replacement of individual or all insert parts, especially if they are damaged, whereby the base body and undamaged insert parts can be reused if necessary, which can save costs.
In dem erfindungsgemäßen Balken sind die in den Aufnahmen aufgenommenen Einlegeteile jeweils in Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Grundkörpers (in Richtung aus der Aufnahme heraus) formschlüssig mit der zugehörigen Aufnahme verbunden, so dass das Einlegeteil nicht ausschließlich durch Zug senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Grundkörpers aus der Aufnahme entnommen werden kann. Dies hat den besonderen Vorteil, dass Einlegeteile bei einem möglichen Anhaften am Wärmgut nicht aus den Aufnahmen gezogen werden können, wenn das Wärmgut vom Balken entfernt wird. Die Einlegeteile weisen zu diesem Zweck jeweils einen konvexen Bereich (Ausbauchung) auf, der in einen hinterschneidenden Bereich der Aufnahme greift. Bei einem Hohlprofil genügt es, wenn der konvexe Bereich des Einlegeteils die Profilwand (oberer Profilwandabschnitt) innenseitig hintergreift. Um ein einfaches Einfügen des Einlegeteils zu ermöglichen, ist das Einlegeteil vorteilhaft so ausgebildet, dass es gegenüberliegend zum konvexen Bereich einen komplementär zum konvexen Bereich geformten konkaven Bereich aufweist. Das Einlegeteil kann dann somit durch Verkippen insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Erstreckung des Grundkörpers in einfacher Weise in die Aufnahme eingesetzt werden. In the beam according to the invention, the inserts received in the receptacles are each positively connected to the associated receptacle in the direction perpendicular to the direction of extension of the base body (in the direction out of the receptacle), so that the insert part is not pulled out of the receptacle exclusively by pulling perpendicular to the direction of extension of the base body can be removed. This has the particular advantage that inserts cannot be pulled out of the holders if they possibly stick to the material to be heated when the material to be heated is removed from the beam. For this purpose, the inserts each have a convex area (bulge) which engages in an undercut area of the receptacle. With a hollow profile, it is sufficient if the convex area of the insert engages behind the profile wall (upper profile wall section) on the inside. In order to enable easy insertion of the insert part, the insert part is advantageously designed in such a way that it has a concave area opposite the convex area which is shaped complementary to the convex area. The insert can then be easily inserted into the receptacle by tilting it, particularly in a direction perpendicular to the extension of the base body.
Bei dem erfindungsgemäßen Balken kann durch die Einlegeteile, die gemeinsam eine Auflage für das Wärmgut bilden, die Kontaktfläche zwischen dem kühleren Wärmgut und dem Grundkörper vermindert werden, verglichen mit einer direkten Auflage auf den Grundkörper, wodurch verhindert wird, dass sich große Wärmespannungen aufbauen. In dieser Hinsicht ist es besonders vorteilhaft, wenn die Einlegeteile gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet sind, dass sie jeweils einen oder mehrere (in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen) nach oben gerichtete Vorsprünge aufweisen, welche gemeinsam die Auflage für das Wärmgut bilden. Das Wärmgut liegt dann ausschließlich diesen Vorsprüngen der Einlegeteile an. Durch diese Maßnahme kann die Kontaktfläche zwischen Wärmgut und Balken noch weiter verringert werden.In the beam according to the invention, the contact area between the cooler material to be heated and the base body can be reduced by the insert parts, which together form a support for the material to be heated, compared to a direct support on the base body, which prevents large thermal stresses from building up. In this regard, it is particularly advantageous if the insert parts are designed according to an embodiment of the invention in such a way that they each have one or more (in the working position of the beam in the beam conveyor oven) have upwardly directed projections, which together form the support for the material to be heated. The material to be heated then rests exclusively on these projections of the inserts. This measure allows the contact area between the material to be heated and the beam to be reduced even further.
Alternativ und/oder ergänzend ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn die Einlegeteile jeweils so ausgebildet sind, dass sie einen oder mehrere zum Grundkörper gerichtete Vorsprünge, insbesondere stegartige Vorsprünge, aufweisen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Kontaktfläche und somit der Wärmeübergang zwischen Einlegeteilen und Grundkörper verringert werden, so dass die Bildung von Wärmespannungen noch besser gehemmt wird. Neben einer Verminderung des Wärmeübergangs zwischen Wärmgut und Einlegeteilen wird somit auch der Wärmeübergang zwischen Einlegeteilen und Grundkörper vermindert. Beide Effekte kombinieren sich in vorteilhafter Weise. Ferner ergibt sich ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Ausgestaltung daraus, dass eine Kontamination des Grundkörpers mit AlSi bzw. Kontaktreaktion mit AlSi, aufgrund von AlSi, das sich auf dem Einlegeteil befindet, vermieden wird.Alternatively and/or additionally, according to a further embodiment of the invention, it is particularly advantageous if the insert parts are each designed such that they have one or more projections directed towards the base body, in particular web-like projections. This can advantageously reduce the contact area and thus the heat transfer between inserts and base body, so that the formation of thermal stresses is even better inhibited. In addition to reducing the heat transfer between the material to be heated and the inserts, the heat transfer between the inserts and the base body is also reduced. Both effects combine in an advantageous way. Furthermore, another important advantage of this design results from the fact that contamination of the base body with AlSi or contact reaction with AlSi due to AlSi, which is located on the insert, is avoided.
In dem erfindungsgemäßen Balken können die Einlegeteile in beliebiger Weise angeordnet sein, solange eine sichere Auflage des Wärmguts auf den Einlegeteilen ermöglicht ist. In vorteilhafter Weise ist eine Mehrzahl Einlegeteile entlang der Erstreckungsrichtung des länglichen Grundkörpers verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet.In the beam according to the invention, the inserts can be arranged in any way, as long as the material to be heated can be placed securely on the inserts. Advantageously, a plurality of insert parts are distributed, in particular evenly distributed, along the direction of extension of the elongated base body.
Die Einlegeteile können eine beliebige Form aufweisen, solange sie jeweils über eine Auflage- bzw. Kontaktfläche für das Wärmgut verfügen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einlegeteile jeweils plattenförmig ausgebildet, wobei die plattenförmigen Einlegeteile beispielsweise mit parallel zur Erstreckung des länglichen Grundkörpers ausgerichteten Plattenebenen in den Aufnahmen aufgenommen sind. Die Auflage für das Wärmgut wird von jeweiligen (oberen) Stirnflächen der plattenförmigen Einlegeteile gebildet. Bei plattenförmigen Einlegeteilen können nach oben und in Richtung Grundkörper gerichtete Vorsprünge in einfacher Weise ausgebildet werden. Die eine Auflage für das Wärmgut bildenden Vorsprünge sind im Bereich der (oberen) Stirnfläche des plattenförmigen Einlegeteils ausgebildet. Die zum Grundkörper gerichteten Vorsprünge sind im Bereich der beiden in der Plattenebene sich erstreckenden (zueinander parallelen) Plattenflächen ausgebildet. Ebenso ist eine formschlüssige Verbindung mit den Aufnahmen in Richtung senkrecht zur Erstreckung des Grundkörpers in einfacher Weise herstellbar.The inserts can have any shape, as long as they each have a support or contact surface for the material to be heated. According to an advantageous embodiment of the invention, the insert parts are each plate-shaped, the plate-shaped insert parts being accommodated in the receptacles, for example, with plate planes aligned parallel to the extension of the elongated base body. The support for the material to be heated is formed by the respective (upper) end faces of the plate-shaped inserts. With plate-shaped inserts, projections directed upwards and towards the base body can be formed in a simple manner. The projections forming a support for the material to be heated are formed in the area of the (upper) end face of the plate-shaped insert part. The projections directed towards the base body are formed in the area of the two plate surfaces (which are parallel to one another) extending in the plane of the plate. Likewise, a positive connection with the receptacles in the direction perpendicular to the extension of the base body can be produced in a simple manner.
Durch die verringerte Kontaktfläche zwischen Einlegeteilen und Wärmgut kann die Gefahr eines thermisch induzierten Bruchs des Grundkörpers oder einer Abplatzung von Grundkörperteilen vermindert werden. Wie eingangs ausgeführt, kann eine durch die AlSi-Schutzschicht ausgelöste Kontaktkorrosion zu einer mechanischen Schädigung des Balkens beitragen. Um dies zu vermeiden, weist der Grundkörper des erfindungsgemäßen Balkens gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auf der Außenfläche eine Lage aus einem Fasermaterial auf, welches geschmolzenes AlSi aufnehmen und binden kann. Hierdurch wird verhindert, dass AlSi Berührungskontakt mit dem Grundkörper hat. Das Fasermaterial ist zu diesem Zweck auf der in Arbeitsposition des Balkens im Balkenförderofen nach oben weisenden Außenfläche angeordnet, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Einlegeteile jeweils durch das Fasermaterial hindurchgeführt sind, so dass das Fasermaterial keinen Berührungskontakt zum Wärmgut hat. Das Fasermaterial ist vorzugsweise ein Material, das chemisch beständig gegen AlSi ist, beispielsweise Al2O3-enthaltendes Faserpapier.Due to the reduced contact area between inserts and the material to be heated, the risk of thermally induced breakage of the base body or flaking of base body parts can be reduced. As explained at the beginning, contact corrosion caused by the AlSi protective layer can contribute to mechanical damage to the beam. In order to avoid this, according to a further advantageous embodiment, the base body of the beam according to the invention has a layer on the outer surface made of a fiber material which can absorb and bind molten AlSi. This prevents AlSi from having contact with the base body. For this purpose, the fiber material is arranged on the outer surface that faces upwards in the working position of the beam in the beam conveyor oven, it being advantageous if the insert parts are each guided through the fiber material so that the fiber material has no contact with the material to be heated. The fiber material is preferably a material that is chemically resistant to AlSi, for example Al 2 O 3 -containing fiber paper.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Balkens für einen Balkenförderofen, welches die folgenden Schritte umfasst:
- - Herstellen eines länglichen Grundkörpers, wobei der längliche Grundkörper ein Hohlprofil ist, der eine einen innenliegenden Hohlraum umgrenzende Profilwand aufweist,
- - Ausbilden von einer oder mehreren Aufnahmen im länglichen Grundkörper, wobei die Profilwand eine oder mehrere Öffnungen aufweist,
- - Einbringen eines Einlegeteils, das einen konvexen Bereich und einen konkaven Bereich, der zu dem konvexen Bereich komplementär geformt ist, aufweist, in eine jeweilige Aufnahme durch Verkippen in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung des länglichen Grundkörpers, wobei der konvexe Bereich einen oberen Profilwandabschnitt der Profilwand innenseitig hintergreift, wobei der obere Profilwandabschnitt eine Hinterschneidung bildet.
- - producing an elongated base body, the elongated base body being a hollow profile which has a profile wall delimiting an internal cavity,
- - Forming one or more receptacles in the elongated base body, the profile wall having one or more openings,
- - Introducing an insert part, which has a convex area and a concave area which is shaped complementary to the convex area, into a respective receptacle by tilting in a direction perpendicular to the longitudinal extent of the elongated base body, the convex area being an upper profile wall section of the profile wall engages behind on the inside, with the upper profile wall section forming an undercut.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Balkens in einem Balkenförderofen als Balken zum Auflegen von Wärmgut. Grundsätzlich kann der Balken als vertikal und/oder horizontal verfahrbarer Fahrbalken oder als stationärer Festbalken eingesetzt werden. Beispielsweise wird der Balken aufgrund einer typischerweise längeren Kontaktzeit mit dem Wärmgut als nur vertikal verfahrbarer Hubbalken eingesetzt.Furthermore, the invention extends to the use of the beam according to the invention in a beam conveyor oven as a beam for placing material to be heated. In principle, the beam can be used as a vertically and/or horizontally movable mobile beam or as a stationary fixed beam. For example, the beam is used as a vertically movable walking beam due to a typically longer contact time with the material to be heated.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The various embodiments of the invention can be implemented individually or in any combination. In particular, the features mentioned above and to be explained below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
-
1a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für den Grundkörper eines erfindungsgemäßen Balkens mit auf der Oberseite ausgebildeten Öffnungen in Seitenansicht, -
1b den Grundkörper von1a in einer Querschnittsansicht, -
1c den Grundkörper von1a in einer Ansicht von oben, -
2a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen Balken mitdem Grundkörper von 1 und eingesetzten Einlegeteilen in Seitenansicht, -
2b den Balken von2a in einer Ansicht von oben, -
2c den Balken von2a in einer Querschnittsansicht, -
2d das Einlegeteil des Balkens von2a in Seitenansicht, -
3a eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen Balken mitdem Grundkörper von 1 und eingesetzten Einlegeteilen in Seitenansicht, -
3b den Balken von3a in einer Ansicht von oben, -
3c den Balken von3a in einer Querschnittsansicht, -
3d das Einlegeteil des Balkens von3a in Seitenansicht, -
4a eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen Balken mitdem Grundkörper von 1 und eingesetzten Einlegeteilen in Seitenansicht, -
4b den Balken von4a in einer Ansicht von oben, -
4c den Balken von4a in einer Querschnittsansicht, -
4d das Einlegeteil des Balkens von4a in Seitenansicht.
-
1a a schematic representation of an exemplary embodiment for the base body of a beam according to the invention with openings formed on the top in a side view, -
1b the basic body of1a in a cross-sectional view, -
1c the basic body of1a in a view from above, -
2a a schematic representation of an exemplary embodiment of the beam according to the invention with the base body of1 and inserted inserts in side view, -
2 B the beam of2a in a view from above, -
2c the beam of2a in a cross-sectional view, -
2d the insert part of the beam from2a in side view, -
3a a schematic representation of a further embodiment of the beam according to the invention with the base body of1 and inserted inserts in side view, -
3b the beam of3a in a view from above, -
3c the beam of3a in a cross-sectional view, -
3d the insert part of the beam from3a in side view, -
4a a schematic representation of a further embodiment of the beam according to the invention with the base body of1 and inserted inserts in side view, -
4b the beam of4a in a view from above, -
4c the beam of4a in a cross-sectional view, -
4d the insert part of the beam from4a in side view.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Es wird zunächst Bezug auf die
Das Hohlprofil des Grundkörpers 2 wird von einer Profilwand 5 gebildet, die einen innenliegenden Hohlraum 3 umgrenzt. Die Profilwand 5 umfasst einen oberen Profilwandabschnitt 5-1 und gegenüberliegend einen unteren Profilwandabschnitt 5-2. Vervollständigt wird die Profilwand 5 durch zwei parallele seitliche Profilwandabschnitte 5-3. Die Profilwand 5 weist eine der äußeren Umgebung zugewandte Profilaußenfläche 6 und eine dem Hohlraum 3 zugewandte Profilinnenfläche 7 auf. In Arbeitsposition im Balkenförderofen sind der obere und untere Profilwandabschnitt 5-1, 5-2 typischer Weise horizontal, die beiden seitlichen Profilwandabschnitte 5-3 vertikal ausgerichtet.The hollow profile of the
Der obere Profilwandabschnitt 5-1 ist mit einer Mehrzahl schlitzförmiger Öffnungen (Durchbrechungen) 4 versehen, die reihenförmig entlang der Erstreckung des Grundkörpers 2 angeordnet sind. In
In den
Das Einlegeteil 21 ist in Form einer Platte ausgebildet und verfügt über eine obere Stirnfläche 9 und eine untere Stirnfläche 10. Die untere Stirnfläche 10 stützt sich an der Profilinnenfläche 7 ab, wobei ein unterer Bereich des Einlegeteils 21 in der Vertiefung 8 aufgenommen ist. Die Ebene des plattenförmigen Einlegeteils 21 ist parallel zur Erstreckung des Grundkörpers 2 und parallel zu den beiden seitlichen Profilwandabschnitten 5-3 ausgerichtet. Da die vertikale Abmessung des Einlegeteils 21 (d.h. die kürzeste bzw. senkrechte Abmessung zwischen der oberen Stirnfläche 9 und der unteren Stirnfläche 10) größer ist als die vertikale Abmessung des Grundkörpers 2 ohne den unteren Profilwandabschnitt 5-3 im Bereich der Vertiefung 8, steht das Einlegeteil 21 nach oben hin vom Grundkörper 2 vor, d.h. weist in Bezug auf die Profilaußenfläche 6 des oberen Profilwandabschnitts 5-1 einen überstehenden Bereich 11 auf. Der überstehende Bereich 11 des Einlegeteils 21 weist endständig die obere Stirnfläche 9 auf.The
Die oberen Stirnflächen 9 sämtlicher Einlegeteile 21 dienen als Kontakt- bzw. Auflageflächen und formen gemeinsam eine Auflage 23 für ein Wärmgut des Balkenförderofens. Typischer-weise weist der Balkenförderofen eine Vielzahl paralleler Balken 1 auf, wobei die oberen Stirnflächen 9 aller Balken 1 gemeinsam die Auflage 23 für das Wärmgut bilden. Ein den oberen Stirnflächen 9 eines Balkens 1 aufliegendes Wärmgut liegt der Profilaußenfläche 6 des Balkens 1 nicht an, sondern hat ausschließlich Kontakt mit den Einlegeteilen 21. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die oberen Stirnflächen 9 eines Balkens 1 in Summe eine (Kontakt-)Fläche haben, die kleiner ist als die Profilaußenfläche 6 des oberen Profilwandabschnitts 5-1, wodurch (verglichen mit dem direkten Auflegen des Wärmguts auf die Profilaußenfläche 6) der Wärmeübergang zwischen Wärmgut und Balken 1 vermindert ist. Als Wärmgut kommen grundsätzlich alle heiß umzuformenden Gegenstände in Frage, insbesondere Metallteile, wie AlSi-beschichtete Stahlbleche, welche als Fahrzeugkarosserieteile, beispielsweise für die B-Säule eines Autos, eingesetzt werden.The upper end faces 9 of all insert
Das Einlegeteil 21 kann verschiedene Formen aufweisen. Eine mögliche Ausgestaltung ist in den
Die beiden Plattenflächen 14 sind nicht eben, sondern weisen in vertikaler Richtung verlaufende, linienförmige Stege 17 auf (erkennbar in
Wie sich aus
Sowohl der Grundkörper 2 wie auch die Einlegeteile 21 sind aus einem feuerfesten Material hergestellt. Das Einlegeteil 21, und optional der Grundkörper 2, besteht aus einem keramischen Material, beispielsweise aus einem SiC-Werkstoff, wie Si-SiC. Der Grundkörper 2 kann aus einem keramischen oder einem nicht-keramischen Material bestehen.Both the
Wie in
Im Weiteren erfolgt eine Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Balkens 1, die sich lediglich in der Form der Einlegeteile 21 unterscheiden. Der Grundkörper 2 ist jeweils gleich. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden jeweils nur die Unterschiede zur Ausgestaltung von
Bei der Ausgestaltung der
Bei der Ausgestaltung der
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei vielfältige Modifikationen möglich sind, insbesondere was die Gestaltung des Grundkörpers 2 und der Einlegeteile 21 betrifft. Denkbar ist insbesondere, den Grundkörper 2 nicht als Hohlprofil, sondern als Vollkörper auszuführen, wobei die Aufnahmen 19 für die Einlegeteile 21 in Form von Aussparungen im Vollkörper ausgebildet sind.The invention has been described using exemplary embodiments, with a variety of modifications being possible, particularly with regard to the design of the
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung einen verbesserten Balken für einen Balkenförderofen zur Auflage eines Wärmguts zur Verfügung stellt. Durch die verminderte Kontaktfläche zwischen Einlegeteilen und Wärmgut kann ein Wärmeübergang zwischen Wärmgut und Balken vermindert werden, um Wärmespannungen zu verringern und ein Abplatzen von Grundkörperteilen oder einen Grundkörperbruch zu vermeiden. Dies wird durch eine verminderte Kontaktfläche zwischen Einlegeteilen und Grundkörper unterstützt, welche weiterhin den Vorteil einer verminderten Kontamination des Grundkörpers mit AlSi und verringerten Konkaktkorrosion hat. Die Einlegeteile können in einfacher Weise in den Grundkörper eingesetzt und wieder entfernt werden, was einen einfachen Austausch ermöglicht. Durch eine Faserlage auf der Profilaußenfläche kann geschmolzenes AlSi aufgenommen und gebunden werden, wodurch die Gefahr einer Kontaktkorrosion des Grundkörpers mit AlSi weiter vermindert wird, was gleichermaßen vorteilhaft im Hinblick auf die Vermeidung einer mechanischen Beschädigung des Grundkörpers ist.From the above statements it follows that the invention provides an improved beam for a beam conveyor oven for supporting a material to be heated. Due to the reduced contact area between inserts and the material to be heated, heat transfer between the material to be heated and the beam can be reduced in order to reduce thermal stresses and prevent parts of the base body from flaking off or breaking the base body. This is supported by a reduced contact area between inserts and base body, which also has the advantage of reduced contamination of the base body with AlSi and reduced concurrency corrosion. The inserts can be easily inserted into the base body and removed again, which enables easy replacement. Melted AlSi can be absorbed and bound by a fiber layer on the outer profile surface, which further reduces the risk of contact corrosion of the base body with AlSi, which is equally advantageous in terms of avoiding mechanical damage to the base body.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Balkenbar
- 22
- GrundkörperBasic body
- 33
- Hohlraumcavity
- 44
- Öffnungopening
- 55
- Profilwandprofile wall
- 5-15-1
- oberer Profilwandabschnittupper profile wall section
- 5-25-2
- unterer Profilwandabschnittlower profile wall section
- 5-35-3
- seitlicher Profilwandabschnittlateral profile wall section
- 66
- ProfilaußenflächeProfile outer surface
- 77
- ProfilinnenflächeProfile inner surface
- 88th
- Vertiefungdeepening
- 99
- obere Stirnflächeupper face
- 1010
- untere Stirnflächelower face
- 1111
- überstehender Bereichprotruding area
- 1212
- erste seitliche Stirnflächefirst lateral end face
- 1313
- zweite seitliche Stirnflächesecond lateral end face
- 1414
- Plattenflächeplate area
- 1515
- AusbauchungBulging
- 1616
- Einsenkungdepression
- 17, 17'17, 17'
- Stegweb
- 1818
- Randedge
- 1919
- AufnahmeRecording
- 2020
- Faserlagefiber layer
- 2121
- EinlegeteilInsert
- 2222
- HinterschneidungUndercut
- 2323
- Auflageedition
Claims (14)
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-
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-
2019
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