DE3208574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuum-Schachtofen, der auch als Hubwagenofen ausgebildet sein kann, zur Wärme­ behandlung von Werkstücken mit einer Einrichtung zur Ab­ kühlung der wärmebehandelten Charge mittels einer Gas­ strömung, die über Öffnungen durch das Innere der vor­ zugsweise zylindrischen Kammer geführt wird und außer­ halb der Heizkammer im geschlossenen Ofengehäuse durch ein Gasgebläse über einen Gaskühler umgewälzt wird.

Vakuumöfen dieser Art, die neben einer Heizeinrichtung eine integrierte Gas-Schnellkühleinrichtung aufweisen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Für die An­ forderungen an die Kühleinrichtung sind neben verfahrens­ technischen auch wirtschaftliche Gründe maßgeblich. Zu den Hauptanforderungen gehören eine gute Anpassung der Gasströmung an den Chargenaufbau, eine gleichmäßige Kühlgeschwindigkeit innerhalb einer Charge und inner­ halb eines einzelnen Werkstückes und nicht zuletzt die Möglichkeit, die Kühlgeschwindigkeit unterschiedlich großen Chargen in einfacher und wirtschaftlicher Weise anpassen zu können. Auch kommt es auf eine gute Regel­ barkeit des Kühlprozesses auf unterschiedliche Solltem­ peratur-Verläufe der Charge an. Die verfahrenstechni­ schen Anforderungen rühren in erster Linie daher, daß es bei derartigen Wärmebehandlungen darauf ankommt, ge, zielte Veränderungen von Werkstoffeigenschaften zu er­ reichen und zugleich einen Verzug der Werkstücke zu ver­ meiden. In wirtschaftlicher Hinsicht wird angestrebt, bei den vorkommenden Behandlungsprozessen eine möglichst kostengünstige Verfahrensweise zu erreichen.

Da Vakuum-Schachtöfen dieser Art in der Regel für Wärme­ behandlungen größerer Chargen bzw. größerer Werkstücke eingesetzt werden, haben sie entsprechend groß bemessene Nutzräume. Bei solchen Öfen ist es besonders schwierig, bei Werkstücken, deren Werkstoffe eine hohe Abkühlge­ schwindigkeit erfordern, Verzüge während einer Wärme­ behandlung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Va­ kuum-Schachtofen die Einrichtung zur Abkühlung der wärmebehandelten Charge mit Hilfe einer Gasströmung so zu gestalten, daß die gestellten Anforderungen besser als bisher erfüllbar sind, d. h. vor allem, daß bei den vor­ kommenden Chargen und Werkstücken bei der Abkühlung eine gute Anpassung an die werkstoffbedingten Vorgaben auf einfache Weise möglich ist und zugleich auch eine kostengünstige Arbeitsweise erreicht wird.

Bei einem Vakuum-Schachtofen in der eingangs beschrie­ benen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß für eine vertikale Strömung in der Heizkammer im Boden und in der Decke und für eine horizontale Strömung an gegenüberliegenden Stellen in der Seiten­ wand der Heizkammer auf ihrer ganzen Höhe übereinander­ liegende verschließbare Öffnung angeordnet sind. Damit besteht die Möglichkeit, in der Heizkammer je nach den Erfordernissen die Gasströmung vertikal oder horizontal oder auch kombiniert zu führen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Heiz­ kammerboden um die senkrechte Kammerachse drehbar ge­ lagert und mit einem Drehantrieb ausgestattet. Die Drehung der Charge während des Abkühlprozesses bietet den Vorteil, daß der Gasstrom noch gleichmäßiger über die Gesamtanordnung der Charge verteilt werden kann, was vor allem für Chargen wichtig ist, bei denen Einzel­ stücke übereinander gestapelt sind.

Vorteilhaft ist es, den Heizkammerboden mit Hilfe einer nach unten ragenden Führungsbüchse an einem feststehen­ den Zapfen drehbar anzuordnen und auf seiner Unterseite Laufräder vorzusehen, die auf einer kreisrunden Lauf­ fläche abrollen. Zur Ausführung der Drehbewegung wird zweckmäßigerweise der Heizkammerboden an seinem Umfang oder auf seiner Unterseite mit einem Zahnkranz ausge­ stattet, in den ein von einem Motor angetriebenes Stirn- Zahnrad eingreift.

Die Ausführung der Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Abdeckungen der Öffnungen in der Wandung der Heizkammer kann zweckmäßigerweise mit einem Hubzylinder als Stell­ gerät bewirkt werden.

Für das Verschließen der Öffnungen in der Seitenwand der Heizkammer wird zweckmäßigerweise auf jeder Seite eine alle Öffnungen überdeckende Abdeckplatte vorge­ sehen, die mit den Öffnungen in der Seitenwand deckungs­ gleiche Öffnungen enthält und um wenigstens eine halbe Öffnungsteilung verschiebbar ist.

Für einen automatischen Kühlvorgang mit wechselnden Kühlbeeinflussungen können die Abdeckungen der Öffnungen und ebenso der Antrieb des Heizkammerbodens nach einem vorprogrammierten Programm gesteuert werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Form einen Längsschnitt eines Vakuum- Schachtofens in der Bauart eines Hubwagenofens.

Der dargestellte Vakuum-Schachtofen enthält ein auf­ rechtstehendes zylindrisches Gehäuse 1 mit einem oberen Deckel 2 und einem für das Einsetzen der Charge abnehm­ baren unteren Deckel 3. Die eigentliche Heizkammer 4 wird von einer zylndrischen Wandung 5, einer Decken­ platte 6 und einer Bodenplatte 7 umschlossen. Die vor­ genannten Wandungsteile bestehen aus einem wärmeiso­ lierenden Material, z. B. auf Keramik- oder Grafitbasis.

Die Bodenplatte 7 dient zur Lagerung der zu behandelnden Werkstücke, also Charge, die in der Zeichnung mit einem Quadrat 8 angedeutet ist und auf einer Tragkonstruktion ruht. Ebenfalls nur angedeutet ist in der Zeichnung innerhalb der Heizkammer 4 die Heizeinrichtung 9, die beispielsweise als elektrische Widerstandsbeheizung ausgebildet sein kann.

Die Bodenplatte 7 der Heizkammer ruht mit einer geeig­ neten Stützkonstruktion auf dem Deckel 3, der für das Beschicken des Schachtofens nach unten absenkbar ist. Gegenüber dem Deckel 3 ist die Bodenplatte 7 um die senkrechte Mittenachse der Heizkammer 4 drehbar ge­ lagert. Hierzu ist an der Unterseite der Bodenplatte 7 eine Führungsbüchse 10 befestigt, die auf einem am unteren Deckel 3 starr befestigten Zapfen 11 gegebenen­ falls unter Zwischenschaltung geeigneter Lager wie Gleit- oder Rollager geführt ist. Weiterhin sind an der Unter­ seite der Bodenplatte 7 Laufräder 12 angebracht, die auf einer fest mit dem Deckel 3 verbundenen kreisrunden Lauffläche 13 abrollen. Die gesamte Gewichtsbelastung der Bodenplatte 7 wird über die Laufrollen auf den Deckel 3 übertragen.

Der Antrieb für die drehbare Bodenplatte 7 besteht aus einem an der Bodenplatte oder an der Stützkonstruktion befestigten Zahnkranz 14, in den ein von einem Motor 15 angetriebenes Stirn-Zahnrad 16 eingreift.

Am oberen Deckel 2 ist in einem Deckeldom 17 der Motor 18 eines Gebläses untergebracht, das mit einem Schaufel­ rad 19 eine Umwälzströmung erzeugt, wobei der Gasstrom vor dem Eintritt in das Gebläse einen Gaskühler 20 in der Pfeilrichtung durchströmt. Die gewünschte Lenkung der Gasströmung außerhalb der Heizkammer wird durch den Einbau von Leitblechen, wie sie in der Zeichnung mit 21 und 22 bezeichnet sind, bewirkt.

Kühler und/oder Gebläse können ebensogut außerhalb des Schachtofens angeordnet und über geeignete Einlaß- und Auslaßrohre mit diesem verbunden sein.

Für die Einstellung einer horizontalen Strömung inner­ halb der Heizkammer 4 sind in der Seitenwand 5 an gegen­ überliegenden Stellen auf der ganzen Höhe mit Abstand übereinander Öffnungen 23 enthalten. Zum Verschließen dieser Öffnungen 23 ist jeweils eine Abdeckplatte 24 vorgesehen, die deckungsgleiche Öffnungen 25 enthält und mit Hilfe eines Stellgerätes, beispielsweise eines Hub­ zylinders 26, längs verschiebbar ist, so daß die Öff­ nungen 23 in der Seitenwand 5 entweder geöffnet oder verschlossen sind.

Für eine vertikale Strömung der umgewälzten Kühlgase sind in der Bodenplatte 7 Öffnungen 27 enthalten, die durch je eine Abdeckplatte 28 verschließbar sind, die ebenfalls durch einen Hubzylinder 29 aus der Offen- in die Schließstellung und umgekehrt bewegbar sind. Für das Austreten der in vertikaler Richtung strömenden Gase am oberen Ende der Heizkammer 4 ist bei dem Ausführungs­ beispiel die Deckenplatte 6 als Ganzes heb- und senkbar ausgebildet, so daß in der angehobenen Stellung ein sich über den ganzen Umfang erstreckender Austrittsspalt 30 vorhanden ist, wie es in der rechten Hälfte der Schnitt­ darstellung veranschaulicht ist. Anstelle dieser Aus­ führung können in der Deckenplatte 6 auch einzelne ver­ schließbare Öffnungen wie bei der Bodenplatte 7 ange­ wendet werden.

Während des Abkühlvorganges kann das umgewälzte Kühl­ medium im Innern der Heizkammer 4 vertikal oder horizon­ tal oder auch wechselnd in beiden Richtungen strömen, wobei durch die Drehung der Bodenplatte 7 die zu be­ handelnden Werkstücke einer Charge von allen Seiten der Strömung ausgesetzt sind, so daß optimale Bedingungen für die Erzielung einer gleichmäßigen Kühlgeschwindig­ keit innerhalb aller Werkstücke gegeben sind.

Claims (6)

1. Vakuum-Schachtofen zur Wärmebehandlung von Werk­ stücken mit einer Einrichtung zur Abkühlung der wärme­ behandelten Charge mittels einer Gasströmung, die über Öffnungen durch das Innere der vorzugsweise zylindri­ schen Heizkammer geführt wird und außerhalb der Heiz­ kammer im geschlossenen Ofengehäuse durch ein Gasgebläse über einen Gaskühler umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine vertikale Strömung in der Heizkammer (4) im Boden (7) und in der Decke (6) verschließbare Öffnungen (27, 30) und für eine horizontale Strömung an gegenüberliegenden Stellen in der Seitenwand (5) der Heizkammer (4) auf ihrer ganzen Höhe übereinanderliegende verschließbare Öffnungen (23) angeordnet sind.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkammerboden (7) um die senkrechte Kammer­ achse drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb (14, 15, 16) ausgestattet ist.

3. Schachtofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkammerboden (7) mit Hilfe einer nach unten ragenden Führungsbüchse (10) an einem feststehenden Zapfen (11) drehbar geführt ist und daß auf seiner Unter­ seite Laufräder (12) angebracht sind, die auf einer kreisrunden Lauffläche (13) abrollen.

4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkammerboden (7) an seinem Umfang oder seiner Unterseite einen Zahnkranz (14) aufweist, in den ein von einem Motor (15) angetriebenes Stirn-Zahnrad (16) eingreift.

5. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bewegen der Abdeckungen (28 bzw. 24) der Öffnungen (27 bzw. 23) in der Wandung der Heizkammer (4) Hubzylinder (29 bzw. 26) vorgesehen sind.

6. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschließen der Öffnungen (23) in der Seitenwand (5) der Heizkammer (4) eine alle Öff­ nungen (23) überdeckende Abdeckplatte (24) vorgesehen ist, die mit den Öffnungen (23) in der Seitenwand (5) deckungsgleiche Öffnungen (25) enthält und um eine halbe Öffnungsteilung verschiebbar ist.