DE3525635A1 - Anlage fuer die waermebehandlung von metallteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anlage mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Anlage ist aus der DE-AS 19 42 801 bekannt. Die bekannte Anlage besteht im wesentlichen aus einem haubenförmigen Ofen (sogenannter Glockenofen), welcher aufgehängt ist und an seiner Unterseite eine Beschickungsöffnung hat, durch welche die zu behandelnden Metallteile mittels einer Hebevorrichtung in den beheizten Ofenraum, welcher auch als Retorte bezeichnet wird, eingebracht werden können. Dazu ist unterhalb des Ofens ortsfest eine Hebevorrichtung vorgesehen, auf welcher ein Träger mit den zu behandelnden Metallteilen abgestellt werden kann. Der Träger mit den Metallteilen darauf kann durch die Hebevorrichtung in die Retorte eingeführt und darin auf Lagern abgesetzt werden.

In der Retorte kann eine Wärmebehandlung wie z. B. Vergüten, Aufkohlen, Karbonitrieren, Glühen, Anlassen unter Schutz- oder Reaktionsgas stattfinden.

Bei der bekannten Anlage wird zum nachfolgenden Abschrecken der Metallteile der Ofen über ein Abschreckbad verschwenkt und durch eine im Abschreckbad vorgesehene Hebevorrichtung wird der im Ofen befindliche Träger mit den Metallteilen übernommen und in das Abschreckbad eingesenkt.

Bei der bekannten Anlage ist nachteilig, daß beim Überführen der Metallteile vom Ofen in das Abschreckbad ein Luftzutritt zu den Metallteilen möglich ist. Das ist jedoch außerordentlich unerwünscht, da bereits kleinste Spuren von Sauerstoff zu einer nicht erwünschten Reaktion der Oberfläche der Metallteile führen können.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Anlage der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß beim Überführen der Metallteile aus der Retorte in das Abschreckbad ein Luftzutritt zu den Metallteilen verhindert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die neue Anlage ermöglicht es, die Wärmebehandlung durchzuführen, während der Ofen mit seiner zusätzlichen Haube in das Abschreckbad eintaucht. Wenn die Wärmebehandlung beendet ist, müssen deshalb die behandelten Metallteile auf ihrem Weg in die Abschreckflüssigkeit nicht einen frei zugänglichen Luftraum durchqueren, sondern lediglich den Innenraum der zusätzlichen Haube, welcher von der Umgebungsluft getrennt ist, weil sie seitlich durch ihre Umfangswandung und unten durch die Abschreckflüssigkeit, in die sie eintaucht, geschlossen ist, während sie nach oben hin nur Verbindung zum Innenraum der Retorte hat, solange diese durch die Schließvorrichtung nicht verschlossen ist. Die im Innenraum der zusätzlichen Haube zunächst vorhandene Luft kann man vor Beginn der Wärmebehandlung verdrängen, indem man das Schutzgas oder Reaktionsgas, welches in üblicher Weise in den Innenraum der Retorte eingeleitet wird, bis in den Bereich der zusätzlichen Haube einströmen läßt. Um die Luft aus der zusätzlichen Haube möglichst vollständig zu verdrängen, beginnt man mit dem Zuführen des Schutzgases bzw. Reaktionsgases bereits während des Beschickens des Ofens mit den Metallteilen, vorzugsweise nicht später als die Beschickungsöffnung der Retorte durch die Schließvorrichtung geöffnet wird.

Vorzugsweise sieht man auch noch ein Überdruckrohr vor, welches von der zusätzlichen Haube ausgehend nach oben führt. Durch dieses Überdruckrohr können auch nach dem Eintauchen der zusätzlichen Haube in die Abschreckflüssigkeit noch Gase verdrängt und - soweit erforderlich - abgebrannt werden. Außerdem kann der sich beim Eintauchen der Ware in das Abschreckbad bildende Überdruck durch dieses Rohr entweichen.

Nach Beendigung der Wärmebehandlung wird die Retorte geöffnet und die Metallteile werden mittels der Hebevorrichtung durch die mit Schutzgas bzw. Reaktionsgas angefüllte zusätzliche Haube in das Abschreckbad eingesenkt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht somit darin, daß nicht nur die gesamte Wärmebehandlung, sondern auch der Abschreckvorgang unter Schutzgas oder Reaktionsgas stattfinden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zusehen, daß der Verbrauch von Schutzgas bzw. Reaktionsgas minimal ist, weil während des Überführens der Metallteile von der Retorte in das Abschreckbad kein Verlust von Reaktionsgas bzw. Schutzgas aus der Retorte auftritt. Vielmehr kann die Retorte nach dem Überführen der Metallteile in das Abschreckbad wieder geschlossen werden, solange die zusätzliche Haube noch in die Abschreckflüssigkeit eingetaucht ist. Erst danach hebt man den Ofen an, und nach dem Abschrecken werden auch die Metallteile durch die Hebevorrichtung in eine Position zwischen dem Abschreckbad und dem angehobenen Ofen angehoben, von wo sie entnommen werden können; in dieser Position wird auch die nächstfolgende Charge an zu behandelnden Metallteilen auf die Hebevorrichtung aufgebracht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie nur eine geringe Stellfläche benötigt, da der Ofen permanent über dem Abschreckbad angeordnet ist.

Die Schließvorrichtung für die Retorte wird vorzugsweise durch zwei Klappen gebildet, die um waagerechte, parallele, in der Mitte unterhalb der Beschickungsöffnung der Retorte nahe beieinander liegende Achsen gegeneinander verschwenkbar sind. Bei einer derartigen Ausbildung der Schließvorrichtung gewinnen die Klappen beim Öffnen Abstand von der Unterseite der Retorte und neigen deshalb nicht zum Klemmen, was bei den starken möglichen Temperaturunterschieden von Bedeutung ist.

Zum Tragen einer Charge aus zu behandelnden Metallteilen könnte man in der Retorte Auflager vorsehen, auf welcher die Charge abgesetzt wird. Solche Auflager zeigt die eingangs genannte DE-AS 19 42 801. Es ist jedoch ein Vorteil der Erfindung, daß man nicht darauf angewiesen ist, die Beschickungsöffnung der Retorte vor der Wärmebehandlung dicht zu verschließen, da der Zugang zur Retorte ein weiteres mal durch das Eintauchen der zusätzlichen Haube in das Abschreckbad unterbrochen wird. Gegenüber der in der DE-AS 19 42 801 beschriebenen Anlage kann die erfindungsgemäße Anlage deshalb dahingehend vereinfacht werden, daß man zum Tragen der Metallteile in der Retorte während der gesamten Wärmebehandlungszeit unmittelbar die vorgesehene Hebevorrichtung verwendet, so daß besondere Auflager in der Retorte entbehrlich sind. Statt dessen sieht man vorzugsweie in den Klappen der Schließvorrichtung einen Durchgang für eine Hubstange der Hebevorrichtung vor, und zwar in der Weise, daß der Durchgang zwischen den beiden Klappen liegt, und von den beiden Klappen je zur Hälfte begrenzt wird. Am oberen Ende der Hubstange kann dann ein Auflager, insbesondere eine Platte, für die zu behandelnden Metallteile vorgesehen sein.

Das bevorzugte Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Anlage ist Gegenstand des Anspruches 4.

Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch und teilweise im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage, und zwar in

Fig. 1 in der Stellung, in welcher der Ofen beschickt wird,

Fig. 2 in der Stellung, in welcher die Wärmebehandlung erfolgt, und

Fig. 3 in der Stellung, in welcher abgeschreckt wird.

Die Anlage besteht aus einem Abschreckbad in Gestalt eines offenen Beckens 10, über welchem ein haubenförmiger Ofen 20 angeordnet ist. Auf der einen Seite ist neben dem Becken 10 eine Hebeeinrichtung 11 vorgesehen, die mit einem Uförmig ausgebildeten Arm 12 in das Becken 10 eintaucht. Die beiden Schenkel des Uförmigen Armes 12 sind unterschiedlich lang; der längere Schenkel ist nahe der Wand des Beckens 10 angeordnet, während der kürzere Schenkel 12 a ungefähr in der Mitte des Beckens angeordnet ist und an seinem oberen Ende eine Platte 13 trägt, die zur Aufnahme einer Charge 14 aus zu behandelnden Metallteilen dient. Der kurze Schenkel 12 a bildet mithin die Hubstange für die Platte 13 und die darauf ruhende Charge 14. Die Hebevorrichtung 11 wird - wie dargestellt - am besten mittels einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder- Einheit betätigt.

Innerhalb des Beckens 10 befindet sich zur Umwälzung der Abschreckflüssigkeit ein Rührer 15, der im Zusammenwirken mit Leitblechen 16 eine Strömung erzeugt, die gegen die Charge 14 gerichtet ist, wenn diese sich in ihrer Abschreckposition (Fig. 3) befindet.

Auf der der Hebevorrichtung 11 gegenüberliegenden Seite des Beckens 10 ist ein Ständer 21 mit zwei parallelen, vertikalen Laufschienen 22 vorgesehen, an welchen der Ofen 20 an Rollenpaaren 23 kippsicher geführt und mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit, oder einer motorisch angetriebenen Spindel 24 auf und ab verfahrbar ist.

Im Inneren des Ofens 20 befindet sich eine elektrisch beheizte Retorte 25, welche von einem Isoliermantel 26 und dieser wiederum von einem Gehäuse 27 umgeben ist. Die Beschickungsöffnung 28 befindet sich an der Unterseite der Retorte und ist durch zwei mit Isolierstoff 29 bekleidete Klappen 30 verschließbar, welche um waagerechte Achsen 31 verschwenkbar sind, die dicht nebeneinander etwa in der Mitte unterhalb der Beschickungsöffnung 28 nach dem unteren Rand einer zusätzlichen Haube 32 angeordnet sind.

Die Haube 32 ist an der Unterseite des Gehäuses 27 mit dem Flansch der Retorte 25 gasdicht verbunden und umschließt die Beschickungsöffnung 28; sie ist seitlich geschlossen und nach unten hin offen; bei geschlossenen Klappen 30 ist die Haube auch nach oben hin abgeschlossen, andernfalls hat sie Verbindung zum Innenraum der Retorte 25.

Im oberen Bereich des Ofens 20 befindet sich noch ein Ventilator 33 für die Umwälzung von Schutzgas bzw. Reaktionsgas im Ofen, welches durch eine nicht eingezeichnete Leitung von oben her in den Ofen eingeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt die Anlage in der Stellung, in welcher der Ofen mit einer Charge 14 beschickt werden kann. Die Hebevorrichtung 11 befindet sich in einer solchen Stellung, daß die Platte 13 dicht oberhalb des Beckens 10 liegt, sodaß eine Charge 14 von der Seite her auf die Platte 13 aufgestellt werden kann. Nun werden die beiden Klappen 30 nach außen hin verschwenkt und dann gleichzeitig die Charge 14 durch die Hebevorrichtung 11 angehoben und der Ofen 20 abgesenkt. Während dieser Phase wird bereits das für die Wärmebehandlung benötigte Schutzgas oder Reaktionsgas von oben her in den Ofen nachgeführt, wodurch die im Bereich der Haube 32 befindliche Luft allmählich verdrängt wird. Der Ofen 20 wird soweit abgesenkt, bis die Haube 32 mit ihrem unteren Rand ein wenig in die Abschreckflüssigkeit eintaucht (Fig. 2). Die Klappen 30 werden geschlossen und die Wärmebehandlung kann beginnen. Die Klappen 30 haben in der gemeinsamen Mitte eine gemeinsame Ausnehmung 34, durch welche die Hubstange 12 a hindurch paßt.

Wenn die Wärmebehandlung beendet ist, dann werden die Klappen 30 erneut geöffnet und die Charge 14 in das Becken 10 abgesenkt. Auf dem Weg dorthin kann die Charge nicht mit Luft in Berührung kommen, weil nicht nur der Innenraum der Retorte 25, sondern auch die Haube 32 vollständig unter Schutzgas bzw. Reaktionsgas steht. die Klappen 30 werden nun wieder geschlossen (Fig. 3) und der Ofen kehrt in seine Ausgangslage oberhalb des Beckens 10 (Fig. 1) zurück. Nach dem Abschrecken der Charge 14 wird sie mittels der Hebevorrichtung 11 angehoben in die in Fig. 1 dargestellte Position, in welcher sie seitlich entnommen und eine neue Charge auf die Platte 13 aufgestellt werden kann.

Claims (4)

1. Anlage für die Wärmebehandlung von Metallteilen unter Schutzgas oder Reaktionsgas mit einem haubenförmigen Ofen, dessen beheizter Ofenraum (Retorte) an seiner Unterseite eine Beschickungsöffnung hat und an einer Aufhängevorrichtung auf und ab bewegbar aufgehängt ist,
mit einem unterhalb des Ofens angeordneten, oben offenen Behälter zur Aufnahme einer Abschreckflüssigkeit (Abschreckbad),
und mit einer in das Abschreckbad eintauchenden Hebevorrichtung zum Beschicken des Ofens und zum Überführen der Metallteile aus dem Ofen in das Abschreckbad,
dadurch gekennzeichnet, daß unter der Retorte (25) eine deren Beschickungsöffnung (28) umgebende, seitlich geschlossene, unten offene und oben die Beschickungsöffnung (28) der Retorte (25) aussparende zusätzliche Haube (32) vorgesehen ist, welche mit ihrem oberen Rand gasdicht mit dem Flansch der Retorte (25) verbunden ist und in welcher eine Schließvorrichtung (30) zum Verschließen der Beschickungsöffnung (28) der Retorte (25) vorgesehen ist, und daß der Ofen (20) so weit absenkbar ist, daß er mit dem unteren Rad der zusätzlichen Haube (32) in das Abschreckbad (10) eintaucht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung (30) durch zwei Klappen gebildet wird, die um waagerechte, parallele, in der Mitte oberhalb der Beschickungsöffnung (28) der Retorte (25) nahe beieinander liegende Achsen (31) gegeneinander verschwenkbar sind.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (30) zwischen sich einen Durchgang (34) für eine Hubstange, (12 a) der Hebevorrichtung (11) begrenzen.

4. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge der nachstehenden Schritte:
- Aufbringen der zu behandelnden Metallteile auf ein bis oberhalb des Abschreckbades angehobenes Auflager der Hebevorrichtung,
- Heben der Metallteile in die darüber angeordnete Retorte unter gleichzeitigem Absenken des Ofens, bis dessen zusätzliche Haube in die Abschreckflüssigkeit eintaucht, und unter gleichzeitigem Zuführen von Schutzgas bzw. Reaktionsgas in die offene Retorte,
- Schließen der Retorte,
- Durchführen der Wärmebehandlung,
-Öffnen der Retorte,
-Absenken des Auflagers mit den Metallteilen darauf in die Abschreckflüssigkeit,
- Schließen der Retorte,
- Anheben des Ofens,
-Anheben des Auflagers in eine Stellung oberhalb des Abschreckbades,
- Entnehmen der abgeschreckten Metallteile.