DE3640325C1 - Device for the heat treatment of metallic workpieces in a carbonizing atmosphere - Google Patents
Device for the heat treatment of metallic workpieces in a carbonizing atmosphereInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung me tallischer Werkstücke in einer Kohlungsatmosphäre mit einem Koh lungsofen, in dem die gegebenenfalls in einem vorgeschalteten Anwärmofen vorgewärmten, die Werkstücke enthaltenden Chargen bei konstanter Kohlungstemperatur und bei konstantem Kohlenstoffpo tential der Kohlungsatmosphäre mit je nach Charge unterschied lichen Verweilzeiten aufgekohlt werden, sowie mit einem dem Koh lungsofen nachgeschalteten Diffusions- und Härteofen. The invention relates to a device for heat treatment me tallischer workpieces in a coaling atmosphere with a Koh lungs oven, in which, if necessary, in an upstream Preheated batches containing the workpieces constant carbon temperature and constant carbon po potential of the coaling atmosphere, depending on the batch lingering times are carburized, as well as with a Koh downstream diffusion and hardening furnace.
Eine derartige Gasaufkohlungsvorrichtung ist aus der DE-OS 34 41 338 bekannt. Sie besteht zunächst aus einem Anwärmofen, der als Stoßofen ausgebildet ist, in dem die zu wärmebehandelnden Char gen unter einer kohlungsneutralen, nicht rußenden Atmosphäre auf eine bestimmte Kohlungstemperatur erwärmt werden. Über eine Zwischentür ist dieser Anwärmofen mit dem eigentlichen Kernstück der Vorrichtung, nämlich einem Kohlungsofen verbunden, der als sogenannter Rundtaktofen ausgebildet ist. In diesem Rundtaktofen herrscht eine konstante Kohlungstemperatur sowie ein konstantes Kohlenstoffpotential der Kohlungsatmosphäre. Der Aufkohlungspro zeß der von dem vorgeschalteten Anwärmofen in den Kohlungsofen übergeführten Chargen wird über die Verweildauer der einzelnen Chargen im Kohlungsofen bestimmt, wobei die Veweildauer von der Chargenart abhängt. Dem Kohlungsofen ist ein Diffusionsofen nachgeschaltet, der ebenfalls als Rundtaktofen ausgebildet ist entsprechend dem Rundtaktofen des Kohlungsofens. Dem Diffusions ofen folgt schließlich ein Ausgleichsofen, der nach Art eines Stoßofens ausgebildet ist. Ganz am Schluß kommt dann noch ein Ölabschreckbad der Härtekammer.Such a gas carburizing device is from DE-OS 34 41st 338 known. It initially consists of a heating furnace, which as Shock furnace is formed in which the Char to be heat treated under a carbon-neutral, non-sooty atmosphere a certain carbon temperature can be heated. Over a This preheating furnace with the actual centerpiece is between the doors the device, namely a coal furnace connected as so-called rotary cycle oven is formed. In this rotary cycle oven there is a constant carbonization temperature and a constant one Carbon potential of the coal atmosphere. The carburizing pro zeß of the upstream heating furnace in the coaling furnace transferred batches is based on the length of stay of each Batches determined in the coaling furnace, the residence time of the Batch type depends. The coaling furnace is a diffusion furnace downstream, which is also designed as a rotary cycle oven corresponding to the rotary furnace of the coaling furnace. The diffusion finally follows a compensating furnace, which in the manner of a Shock furnace is formed. Then comes at the very end Oil quenching bath of the hardening chamber.
Bei dieser bekannten Gasaufkohlungsvorrichtung zur Wärmebehand lung metallischer Werkstücke ist mit dem als Rundtaktofen ausgebildeten Diffusionsofen eine Chargenbehandlung nur bei konstanter Temperatur und bei konstantem Kohlenstoffpo tential möglich, wobei der Behandlungsprozeß wie in dem Koh lungsofen nur über die Verweildauer der einzelnen Chargen im Diffusionsofen bestimmt werden kann. Eine individuelle Behand lung der Chargen mit unterschiedlichen Temperaturen und mit un terschiedlichen Kohlenstoffpegeln ist somit nicht möglich.In this known gas carburizing device for heat treatment metal workpieces with the as Diffusion furnace trained rotary cycle furnace a batch treatment only at constant temperature and at constant carbon po potential possible, the treatment process as in Koh only over the duration of the individual batches in the Diffusion furnace can be determined. An individual treatment batches with different temperatures and with un Different carbon levels are therefore not possible.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke in einer Kohlungsatmosphäre dahingehend zu verbessern, daß eine individuelle Behandlung der einzelnen Chargen mit jeweils unter schiedlichen Behandlungsparametern möglich ist.Based on this, the invention is based on the object known device for the heat treatment of metallic workpieces to improve in a coaling atmosphere that a individual treatment of the individual batches with each under different treatment parameters is possible.
Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Diffusions- und Härteofen aus wenigstens zwei voneinander getrennten Kammern zur Aufnahme jeweils einer einzigen Charge besteht, wobei die Kammern jeweils mit unterschiedlichen Tempe raturen und Kohlenstoffpotentialen separat und unabhängig von einander betreibbar sind.As a technical solution, the invention proposes that the diffusion and hardening furnace from at least two of each other separate compartments to hold a single batch exists, the chambers each with different tempe tatures and carbon potentials separately and independently of are operable with each other.
Durch die Ausbildung des Diffusions- und Härteofens mit mehreren Kammern sind von Charge zu Charge unterschiedliche Parameter hinsichtlich Temperatur und Kohlenstoffpotential einstellbar. Die vom Aufkohlungsofen kommenden Chargen können somit indivi duell je nach den Erfordernissen mit unterschiedlichen Tempera turen und unterschiedlichen Kohlenstoffpegeln nachbehandelt wer den, so daß in Verbindung mit dem als Rundtaktofen ausgebildeten Kohlungsofen eine optimale Wärmebehandlung der metallischen Werkstücke in einer Kohlungsatmosphäre möglich ist.By designing the diffusion and hardening furnace with several Chambers are different parameters from batch to batch adjustable in terms of temperature and carbon potential. The batches coming from the carburizing furnace can therefore be customized duel depending on the requirements with different tempera structures and different carbon levels the so that in connection with the trained as a rotary cycle oven Coaling furnace an optimal heat treatment of the metallic Workpieces in a carburizing atmosphere is possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Kammern vorge sehen, die vorzugsweise durch Zwischentüren voneinander getrennt sind. Durch die Ausbildung von drei Kammern ist eine optimale Nachbehandlung im Diffusions- und Härteofen möglich, so daß die unterschiedlichsten Variationsmöglichkeiten offen stehen und die Diffusions- und die Härtetemperatur in optimaler Weise den Er fordernissen angepaßt werden kann.In a preferred embodiment, three chambers are provided see, preferably separated from each other by intermediate doors are. The formation of three chambers is an optimal one Aftertreatment in the diffusion and hardening furnace possible, so that the a wide variety of options are available and the Diffusion and the hardening temperature in an optimal way the Er requirements can be adapted.
Vorzugsweise können die Taktzeiten in den einzelnen Kammern gleich sein, so daß sich ein sehr regelmäßiger Verfahrensablauf im Diffusions- und Härteofen ergibt.The cycle times can preferably be in the individual chambers be the same, so that there is a very regular procedure in the diffusion and hardening furnace.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine der Kammern mit einem Kühlsystem versehen. Damit kann die Temperatur der Kammer individuell der Charge angepaßt werden. Beispielsweise kann es erforderlich sein, die Kammer schnell auf eine tiefere Temperatur abzusenken, wenn es techno logisch notwendig ist, wobei die Temperaturänderung bei 50 bis 100°C liegen kann. Bei bestimmten Aufkohlungsprozessen muß die Werkstücktemperatur auf ca. 600°C abgesenkt werden, wozu auch ein verstärktes Kühlsystem an der Kammer vorgesehen sein kann.In a further preferred embodiment of the invention provide at least one of the chambers with a cooling system. In order to the temperature of the chamber can be individually adapted to the batch will. For example, the chamber may need to be quickly lower to a lower temperature when it is techno is logically necessary, the temperature change at 50 to 100 ° C can be. For certain carburizing processes, the Workpiece temperature can be reduced to approx. 600 ° C, which is why a reinforced cooling system can be provided on the chamber.
Schließlich wird mit der Erfindung eine Rechnersteuerung für die Verfahrensabläufe in der Vorrichtung vorgeschlagen, so daß eine vollautomatische Verfahrensdurchführung zur Wärmebehandlung der metallischen Werkstücke möglich ist.Finally, with the invention, a computer control for Procedures proposed in the device so that a Fully automatic process execution for heat treatment of the metallic workpieces is possible.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung der Zeichnung, in der eine er findungsgemäße Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke in einer Kohlungsatmosphäre schematisch dargestellt ist.Further details and advantages result from the following ing description of the drawing in which he Device according to the invention for heat treatment of metallic Workpieces are shown schematically in a coaling atmosphere is.
Die dargestellte Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke in Chargen 1 besteht in Richtung des Transportweges der Chargen 1 aus einem Anwärmofen 2 (strichpunktiert darge stellt), einem Kohlungsofen 3 in Form eines Rundtaktofens, einem Diffusions- und Härteofen 4 sowie einer oder mehreren Nachbe handlungseinrichtungen 5 (ebenfalls strichpunktiert darge stellt).The device shown for the heat treatment of metallic workpieces in batches 1 consists in the direction of the transport path of the batches 1 from a heating furnace 2 (dash-dotted line represents), a coaling furnace 3 in the form of a rotary cycle furnace, a diffusion and hardening furnace 4 and one or more after-treatment devices 5 ( also shown in dash-dotted lines).
Ein nicht dargestellter Chargenspeicher beschickt den Anwärmofen 2 mit den zu wärmebehandelnden Chargen 1, wobei die Beschickung in an sich bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Stoßzylinder erfolgen kann. In diesem Anwärmofen 2 werden die Chargen 1 bis auf Kohlungstemperatur aufgeheizt, d. h. bis auf die Temperatur, die auch im Kohlungsofen 3 herrscht und mit der die Wärmebehandlung der Chargen 1 erfolgt.A batch store, not shown, loads the heating furnace 2 with the batches 1 to be heat-treated, the loading being able to be carried out in a manner known per se using a push cylinder, not shown. In this heating furnace 2 , the batches 1 are heated up to the carbonization temperature, ie up to the temperature that also prevails in the carbonation furnace 3 and with which the heat treatment of the batches 1 takes place.
Dem Anwärmofen 2 schließt sich der Kohlungsofen 3 an, wobei zwi schen dem Anwärmofen 2 und dem Kohlungsofen 3 eine Zwischentür 6 angeordnet ist und wobei eine schematisch angedeutete Stoßein richtung 7 die Chargen 1 aus dem Anwärmofen 2 in dem Kohlungs ofen 3 nach Öffnen der Zwischentür 6 stößt. Sobald eine der artige Charge 1 den Anwärmofen 2 in den Kohlungsofen 3 verlassen hat, wird eine neue Charge 1 aus dem Chargenspeicher dem Anwärm ofen 2 zugeführt.The Anwärmofen 2 joins the Kohlungsofen 3 to wherein Zvi the Anwärmofen 2 and the Kohlungsofen 3 rule an intermediate door 6 is disposed, and wherein a schematically indicated Stoßein device 7, the batches 1 from the Anwärmofen 2 in the Kohlungs furnace 3 after opening the door between 6 bumps. As soon as one of the batches 1 has left the heating furnace 2 in the coaling furnace 3 , a new batch 1 is fed from the batch store to the heating furnace 2 .
Der Kohlungsofen 3 ist als sogenannter Rundtaktofen ausgebildet, d. h. die Chargen 1 befinden sich auf einem sich kontinuierlich drehenden Drehherd 8, der um eine zentrale Achse drehbar ist, was durch den Pfeil P angedeutet ist. In dem Kohlungsofen 3 be findet sich eine ganz bestimmte Kohlungsatmosphäre mit einer konstanten Kohlungstemperatur und mit einem konstanten Kohlen stoffpotential. Der Aufkohlungsprozeß im Kohlungsofen 3 wird da bei über die Verweildauer der einzelnen Chargen 1 im Kohlungs ofen 3 bestimmt, wobei diese Verweildauer von Charge zu Charge entsprechend den zu behandelnden metallischen Werkstücken unter schiedlich sein kann. Je länger eine Charge 1 behandelt werden muß, desto länger befindet sie sich auf dem Drehherd 8. Erst wenn die Aufkohlung vollständig abgeschlossen ist, wird der Drehherd 8 so lange gedreht, bis die entsprechende Charge 1 vor dem Diffusions- und Härteofen 4 zu stehen kommt, wobei dieser Diffusions- und Härteofen 4 durch eine Zwischentür 9 von dem Kohlungsofen 3 abgetrennt ist. Eine Stoßeinrichtung 10 befördert die fertig aufgekohlte Charge 1 in den Diffusions- und Härteofen 4.The coaling furnace 3 is designed as a so-called rotary cycle furnace, ie the batches 1 are located on a continuously rotating rotary hearth 8 which can be rotated about a central axis, which is indicated by the arrow P. In the coal furnace 3 there is a very specific coal atmosphere with a constant carbon temperature and with a constant carbon potential. The carburizing process in the coal-firing furnace 3 is determined at over the dwell time of the individual batches 1 in the coaling furnace 3 , this dwell time from batch to batch depending on the metal workpieces to be treated can be different. The longer a batch 1 has to be treated, the longer it is on the rotary hearth 8 . Only when carburization is completed, the rotary hearth 8 is rotated until the corresponding batch 1 comes to rest in front of the diffusion and hardening furnace 4 wherein said diffusion and hardening furnace 4 is separated by a door 9 of the Kohlungsofen. 3 An impact device 10 conveys the fully carburized batch 1 into the diffusion and hardening furnace 4 .
Wie in der Zeichnung zu erkennen ist, besteht der Diffusions- und Härteofen 4 aus drei hintereinander angeordneten Kammern 4′, 4′′, 4′′′, wobei diese mittels Zwischentüren 11, 11′ voneinander getrennt sind. Jede dieser Kammern 4′, 4′′, 4′′′ kann jeweils eine einzige Charge 1 aufnehmen. Darüber hinaus sind die Kammern 4′, 4′′, 4′′′ jeweils mit unterschiedlichen Temperaturen und Kohlenstoffpotentialen betreibbar, und zwar separat und unabhän gig voneinander. Auf diese Weise können die nacheinander durch laufenden Chargen 1 mit unterschiedlichen Temperaturen und Koh lenstoffpotentialen behandelt werden, so daß eine individuelle Behandlung im Diffusions- und Härteofen 4 für jede einzelne Charge möglich ist. Zusätzlich sind die Kammern 4′, 4′′, 4′′′ mit einem nicht dargestellten Kühlsystem versehen, so daß durch die Variationsmöglichkeiten eine optimale Anpassung an die je weiligen Erfordernisse möglich ist, wobei die Verfahrensabläufe in der Vorrichtung mittels eines Rechners gesteuert werden kön nen. Die Chargen 1 können dabei die drei Kammern 4′, 4′′, 4′′′ in einem festen Takt durchlaufen.As can be seen in the drawing, the diffusion and hardening furnace 4 consists of three successively arranged chambers 4 ', 4'',4''' , these being separated from one another by means of intermediate doors 11, 11 ' . Each of these chambers 4 ', 4'',4''' can each hold a single batch 1 . In addition, the chambers 4 ', 4'',4''' are each operable with different temperatures and carbon potentials, separately and independently of one another. In this way, the successive through running batches 1 can be treated with different temperatures and carbon potentials, so that individual treatment in the diffusion and hardening furnace 4 is possible for each individual batch. In addition, the chambers 4 ', 4'',4''' are provided with a cooling system, not shown, so that an optimal adaptation to the respective requirements is possible through the possible variations, the process sequences in the device can be controlled by means of a computer nen. The batches 1 can pass through the three chambers 4 ', 4'',4''' in a fixed cycle.
Dem Diffusions- und Härteofen 4 schließt sich die Nachbehand lungseinrichtung 5 an, die von dem Diffusions- und Härteofen 4 durch eine Zwischentür 12 getrennt ist. Diese Nachbehandlungs einrichtung 5 kann in üblicher Weise ein Ölabschreckbad, einen Kühlplatz, eine Waschmaschine sowie einen Trockner aufweisen. Der Nachbehandlungseinrichtung 5 folgt dann schließlich ein nicht dargestelltes Speichermagazin für die fertig behandelten Chargen 1. The diffusion and hardening furnace 4 is followed by the aftertreatment device 5 , which is separated from the diffusion and hardening furnace 4 by an intermediate door 12 . This aftertreatment device 5 can have an oil quench bath, a cooling area, a washing machine and a dryer in the usual way. The aftertreatment device 5 is then finally followed by a storage magazine ( not shown) for the finished batches 1 .
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Bezugszeichenliste
1 Charge
2 Anwärmofen
3 Kohlungsofen
4 Diffusions- und Härteofen
4′ Kammer
4′′ Kammer
4′′′ Kammer
5 Nachbehandlungseinrichtung
6 Zwischentür
7 Stoßeinrichtung
8 Drehherd
9 Zwischentür
10 Stoßeinrichtung
11 Zwischentür
11′ Zwischentür
12 Zwischentür
P Pfeil 1 batch
2 heating furnace
3 coaling furnace
4 diffusion and hardening furnace
4 ′ chamber
4 ′ ′ chamber
4 ′ ′ ′ chamber
5 aftertreatment device
6 intermediate door
7 impact device
8 rotary hearth
9 intermediate door
10 pushing device
11 intermediate door
11 ′ intermediate door
12 intermediate door
P arrow
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |