DE1221657B - Vorrichtung zum im Durchlaufverfahren erfolgendem Erwaermen von metallischen, anschliessend warm zu verformenden Werkstuecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C21d

Deutsche Kl.: 18 c-9/00

Nummer: 1221657

Aktenzeichen: J 25055 VI a/18 c

Anmeldetag: 30. Dezember 1963

Auslegetag: 28. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum im Durchlaufverfahren erfolgenden Erwärmen von metallischen, anschließend wann zu verformenden Werkstücken, wobei die Vorwärmung durch brennstoffbeheizte, z. B. mit Brennern ausgestattete Einrichtungen und die Enderwärmung durch Einrichtungen zur induktiven Erhitzung der Werkstücke vorgenommen wird.

Bei der Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, welche nach erfolgter Erwärmung einer Weiterverarbeitungsanlage, z.B. einer Presse, zugeführt werden, ist das Bestreben darauf gerichtet, den Erwärmungsvorgang möglichst schnell verlaufen zu lassen, um einerseits die Wärmeverluste gering zu halten und andererseits die Erwärmungsanlage an den Arbeitsrhythmus der Weiterverarbeitungsanlage angleichen zu können.

Zu diesem Zweck sind indirekt arbeitende Durchlauferhitzer bekannt, die ihre Wärmeenergien aus einer Gras-, Öl- oder Koksheizung beziehen. Die Wärmeübertragung auf die Werkstücke vollzieht sich dabei durch Strahlung oder Konvektion. Bei einem solchen Erwärmungsprozeß ist Wärmestauung in der Randschicht der Werkstücke unerwünscht. Deshalb ist der Energiezufuhr eine obere Grenze gesetzt, was sowohl eine lange Anheizzeit als auch eine daraus sich ergebende Ofenlänge von beträchtlicher Abmessung bedingt. Darüber hinaus tritt bei sauerstoffanfälligem Durchsatzmaterial, wie z. B. Kupfer oder Stahl, ein erheblicher Materialschwund durch Verzunderung auf, der bei Kupfer etwa 0,4 bis 0,5% der Durchsatzmenge betragen kann. Ferner bewirkt die lange Aufheizzeit in brennstoffbeheizten Öfen, ζ. B. bei Messingbolzen, eine unzulässig hohe Zinkverdampfung.

Zum direkten Erwärmen von Werkstücken, d. h. zur Erzeugung der Wärme unmittelbar im Durchlaufmaterial, sind induktive Durchlauferhitzer bekannt. Hierbei werden die Werkstücke innerhalb einer Induktionsspule erhitzt. Dazu muß der Durchmesser der mit Wechselstrom gespeisten Spule dem Werkstückdurchmesser weitgehend angepaßt sein. Ohne die sonst bei der Wärmeübertragung entstehenden Verluste wird durch das elektromagnetische Wechselfeld der Spule in dem innerhalb der Spule gelagerten Werkstück ein sekundärer Induktionsstrom aufgebaut, der sich nach dem Jouleschen Gesetz in Wärme umsetzt. Weil die Wärme im Innern des Werkstückes erzeugt wird, kann man dem Induktionsofen ein Vielfaches jener Energiemenge zuführen, die sich bei den genannten brennstoffbeheizten Öfen auf das Werkstück übertragen läßt. Dementsprechend Vorrichtung zum im Durchlaufverfahren
erfolgendem Erwärmen von metallischen,
anschließend warm zu verformenden
Werkstücken

Anmelder:

Dr.-Ing. e. h. Otto Junker,

Lammersdorf über Aachen

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. e. h. Otto Junker,
Lammersdorf über Aachen

sind Erwärmungszeit und Ofenabmessungen viel geringer als bei gasbeheizten öfen.

Die Aufheizkosten liegen bei Induktionsanlagen allerdings höher als bei brennstoffbeheizten öfen. Daher hat man bereits kombinierte Anlagen gebaut; die aus einem besonderen gasgefeuerten Vorwärmofen und aus einem nachgeschalteten Induktionsofen bestehen. Die Werkstücke werden in diesem gasgefeuerten Vorwärmofen bis nahe an die Endtemperatur gebracht. Dann werden sie in den Induktionsofen weitergeleitet, der die restliche Temperaturerhöhung bewirkt.

Da bei den bekannten kombinierten Anlagen der größte Teil der Erwärmung in dem gasbeheizten Vorwärmofen erfolgt, ist der technische Aufwand für den gasbeheizten Teil erheblich, was sich besonders nachteilig bei der Erwärmung von größeren Werkstücken auswirkt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu überwinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung der technisch und wirtschaftlich vorteilhaften Kombination von .kostensparender Vorwärmung durch Brennstoffbeheizung sowie anschließender induktiver Enderwärmung und kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß die Brenner für die Vorwärmung in Gutdurchlaufrichtung vor der Einrichtung zur induktiven Erhitzung der Werkstücke in freier Atmosphäre angeordnet sind.

Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß der Wirkungsgrad eines die Oberfläche der Werkstücke direkt treffenden Flammenkegels relativ hoch ist, wenn die vorher kalten Werkstücke nur auf 200 bis 300⁰C vorgewärmt werden sollen. Der Flammenkegel eines Gasbrenners erreicht z. B. eine

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Temperatur von 1600° C. Bei dem entsprechend lieh "bieten sie auch einen Schutz des Bedienung hohen TemperaturgefäÜe kühlen sich die Abgase an personals. Bei den Flammenleitblechen kann es sich den Werkstücken mit niedriger Temperatur auf etwa im übrigen um einfache Metallbleche ohne irgend-800° C ab. Ohne daß es mithin eines besonderen welche Wärmeisolierung handeln.
Ofenkörpers bedarf, wird mit den in freier Atmo- 5 Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, besitzt Sphäre arbeitenden Vorwärmbrennern im niedrigen die Vorwärmeinrichtong oberhalb der Flammenleit-Temperaturbereich der Werkstücke bereits ein prak- bleche eine Gasabsaugehaube, welche mit einer Gastisch ausreichender feuerungstechnischer Wirkungs- absaugevorrichtung in Verbindung steht. Durch die grad erreicht. Abgabe der Vorwärmeinrichtung können daher keine

Einen weiteren betrieblichen Vorteil erbringt die io schädlichen Wirkungen ausgeübt werden.

Anordnung der Vorwärmbrenner in freier Atmo- In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der

Sphäre durch Vermeidung von Wärmespeicherung, erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise sowie

wie sie bei den bisher üblichen brennstofFbeheizten in schematischer Form veranschaulicht, und zwar zeigt

Vorwärmöfen zwangläufig auftritt. Diese unerwünschte Fig. 1 die gesamte Vorrichtung unter Fortlassung

Wärmespeicherung wirkt sich nämlich störend aus, 15 der Gasabsaugehaube und der Flammenleitbleche der

und zwar hauptsächlich bei der automatischen Tem- Vorwärmeinrichtung im Grundriß und

peraturregelung des Gutes in dem nachgeschalteten F i g. 2 die Vorwärmeinrichtung unter Fortlassung

induktiven Teil der Anlage, welcher entsprechend der übrigen Teile der Vorrichtung in Endansicht,

seiner Wirkungsweise keine wärmespeichernden Bau- Die Vorrichtung dient zum kontinuierlichen Erwär-

teile besitzt. ao men von zylindrischen Werkstücken bzw. Blöcken B.

Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß Sie besitzt im wesentlichen eine Zuführungseinrich-

die Vorwärmbrenner der ■ Vorwärmeinrichtung seit- tung Z, eine Vorwärmeinrichtung V, einen Induktions-

lich und unterhalb der Bewegungsbahn der Werk- ofen / und eine Entnahmeeinrichtung E.

stücke angeordnet sind. Eine derartige Anordnung Die Zuführungseinrichtung Z weist einen geneigt

der Brenner ist für die Erwärmung der Werkstücke 25 angeordneten Abrolltisch 10 für die Werkstücke B

insofern von Vorteil, als sie eine lange Berührung auf. Von diesem Abrolltisch 10 gelangen die Werk-

der Flammen mit den Werkstücken bewirkt. stücke B taktweise in eine Beschickungsrinne 11,

Hinsichtlich der Ausbildung der Vorwärmeinrich- welche von mit Abstand voneinander befindlichen tung sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Vor- Gleitschienen lla,llb gebildet wird, die rechtwinklig wärmbrenner in Richtung der Werkstückbewegung 30 zu dem Abrolltisch 10 verlaufen und sich von der in getrennte sowie getrennt regelbare Heizabschnitte Zuführungseinrichtung Z durch die Vorwärmeinrichunterteilt sind. Diese Ausbildung erhöht durch Ver- rung V bis zu dem Induktionsofen / erstrecken. An meidung von Druckverlusten und auch noch aus an- ihrer der Vorwärmeinrichtung V gegenüberliegenden deren Gründen die Heizwirkung der Vorwärm- Seite weist die Zuführungseinrichtung Z weiterhin einrichtung. Weiterhin ergibt sie aber auch die Mög- 35 noch einen zwischen den Gleitschienen 11«, 116 anlichkeitj durch entsprechende Regelung der verschie- geordneten Stößel 12 auf, welcher zum absatzweisen denen Heizabschnitte eine unterschiedliche Beheizung Ein- bzw. Vorschieben der Werkstücke B in die bzw. der Werkstücke vorzunehmen, was für verschiedene der Vorwärmeinrichtung V sowie den bzw. dem InZwecke von Vorteil sein kann. duktionsofen / dient.

Zur unterschiedlichen Beheizung der Werkstücke 40. Die Vorwärmeinrichtung V ist mit Mehrflammeninnerhalb der Vorwärmeinrichtung kann erfindungs- gasbrennern 13 ausgerüstet. Diese sind seitlich und gemäß weiter vorgesehen werden, daß die Flammen- unterhalb der Bewegungsbahn der Werkstücke B andichte der Vorwärmbrenner in Richtung der Werk- geordnet und erstrecken sich über die gesamte Länge Stückbewegung unterschiedlich ist. Dabei kann eine der Vorwärmeinrichtung V. Dabei sind sie jedoch in derartige Ausbildung die getrennte Regelbarkeit der 45 drei getrennte sowie getrennt regelbare Heizabschnitte Heizabschnitte ersetzen oder zusätzlich zu dieser 13 a, 13 b und 13 c gleicher Länge unterteilt, wie dies vorhanden sein. in Fi g. 1 durch strichpunktierte Linien dargestellt ist.

Für die Ausbildung der Vorwärmbrenner der Vor- Abgesehen von den Mehrflammengasbrennern 13

Wärmeinrichtung sieht die Erfindung auch noch vor, besitzt die Vorwärmvorrichtung V noch Flammen-

daß diese als Mehrflammenbrenner ausgeführt sind. 50 leitbleche 14 a, 14 b. In diesen Flammenleitblechen

Diese Ausbildung ist insofern von Vorteil, als durch 14 a, 14 & sind die Brenner 13 gelagert. Von den

Mehrflammenbrenner eine besonders gute Beheizung Flammenleitblechen 14«, 14 δ werden die Brenner 13

der Werkstücke erzielt wird. sowie die in der Vorwärmeinrichtung V befindlichen

Erfindungsgemäß weist die Vorwärmeinrichtung Werkstücke B umgeben. Dabei erstrecken sich die

darüber hinaus noch Flammenleitbleche auf, welche 55 Flammenleitbleche 14 a, 14 & etwa konzentrisch um

die Vorwärmbrenner sowie die in der Vorwärm- die Werkstücke B. Infolge der Flammenleitbleche

einrichtung befindlichen Werkstücke umgeben und 14 a, 146 wird die oberhalb der Brenner 13 befind-

sich mit ihren oberen Rändern in Abstand von- liehe Oberfläche der Werkstücke B von den durch

einander befinden. Durch diese' Flammenleitbleche die Brenner 13 erzeugten Flammen F praktisch vollwerden die von den Brennern erzeugten Flammen 60 ständig umspült. Zwischen den oberen Rändern der

derart geleitet, daß sie die Oberfläche der Werkstücke Flammenleitbleche 14 a, 14i? verbleibt ein freier

oberhalb der Brenner praktisch vollständig umspülen. Raum, welcher einen Abzug der Flammen und Ab-

Anschließend haben die Flammen dann die Möglich- gase gestattet. Oberhalb der Flammenleitbleche 14 a,

keit, durch den freien Raum, welcher sich zwischen 14 b besitzt die Vorwärmeinrichtung V noch eine den oberen Rändern der Flammenleitbleche befindet, 65 Gasabsaugehaube 15, welche an eine Gasabsaugevor-

abzuziehen. Abgesehen davon werden durch die richtung angeschlossen ist.

Flammenleitbleche noch Ablenkungen der Flammen Nach Vorwärmung innerhalb der Vorwärmeinrich-

durch Luftbewegungen od. dgl. verhindert. Schließ- rung V gelangen die Werkstücke B in den Induk-

tionsofen /. Dabei wird die von den Werkstücken B gebildete Blocksäule an der Bescbickungsseite des Induktionsofens / mittes einer exzentrisch gelagerten Druckrolle 16 und an der Entnahmeseite des Induktionsofens/ mittels eines stabförmigen Gegenhalters 17 gegen die Stromkräfte gehalten. Im übrigen besitzt der Induktionsofen / übliche Bauart und weist unter anderem einen Durchlaßkanal 18 für die Werkstücke sowie diesen Kanal 18 umgebende Induktionsspulen 19 auf. ίο

Die Entnahmevorrichtung E besitzt eine Entnahmezange 20. Von dieser werden die erwärmten Werkstücke B beim Ausstoß aus dem Induktionsofen / erfaßt und in den Wirkungsbereich eines Auswerfers 21 gebracht. Der Auswerfer 21 rollt die erwärmten Werktsücke B dann auf einen rechtwinklig zur Blocksäule sowie geneigt angeordneten Entnahmetisch 22, über welchen sie zu einer Bearbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Presse, gelangen.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum im Durchlaufverfahren erfolgenden Erwärmen von metallischen, anschließend warm zu verformenden Werkstücken, wobei die Vorwärmung durch brennstoffbeheizte, z. B. mit Brennern ausgestattete Einrichtungen und die Enderwärmung durch Einrichtungen zur induktiven Erhitzung der Werkstücke vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (13) in Gutdurchlaufrichtung vor der Einrichtung (I) zur induktiven Erhitzung der Werkstücke (B) in freier Atmosphäre angeordnet sind.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmbrenner (13) seitlich und unterhalb der Bewegungsbahn der Werkstücke (B) angeordnet sind.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmbrenner (13) in Richtung der Werkstückbewegung in getrennte sowie getrennt regelbare Heizabschnitte (13 a, 13 b, 13 c) unterteilt sind.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammendichte der Vorwärmbrenner (13) in Richtung der Werkstückbewegung unterschiedlich ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmbrenner (13) als Mehrflammenbrenner ausgebildet sind.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeinrichtung (V) Flammenleitbleche (14 a, 14 b) aufweist, welche die Vorwärmbrenner (13) sowie die in der Vorwärmeinrichtung (V) befindlichen Werkstücke (B) umgeben und sich mit ihren oberen Rändern in Abstand voneinander befinden.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeinrichtung (V) oberhalb der Flammenteilbleche (14 a, 14 b) eine Gasabsaugehaube (15) besitzt, welche mit einer Gasabsaugevorrichtung in Verbindung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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