DE3929754A1 - Verfahren und anordnung zum zwischenwaermen eines schmiedestuecks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Zwischenwär­ men eines in der Schmiedepresse oder im Hammer durch einen Manipulator gehaltenen Schmiedestücks.

Vor der Bearbeitung werden die Werkstücke im Tiefofen, Stoßofen oder Schmiedeofen auf die Bearbeitungstemperatur gebracht. Während der Bear­ beitung bleibt zwar die Temperatur im Inneren des Werkstücks aufgrund der Formänderungsarbeit erhalten; jedoch kann die Temperatur exponierter Außenbereiche so weit absinken, daß diese von Rißbildung bedroht sind. Es ist deshalb Zwischenerwärmung erforderlich.

Zur Zwischenerwärmung werden die Schmiedestücke nach bisheriger Praxis zum Stoßofen oder Schmiedeofen zurücktransportiert. Da es sich bei diesen Öfen um große und schwere Anlagen handelt, die kontinuierlich betrieben werden und in der Regel nicht in unmittelbarer Nähe der Schmiedepressen bzw. -hämmer vorhanden sind, ist ein Transport notwendig, der sowohl hinsichtlich der Transportmittel als auch der Transportzeit aufwendig ist und Anlaß zu Wärmeverlust und Verzunderung gibt. Nur im Handwerksbe­ trieb bei der Behandlung kleiner Werkstücke können der Schmiedehammer und der Schmiedeofen in so geringer Entfernung voneinander vorgesehen werden, daß diese Nachteile nicht ins Gewicht fallen. Die Erfindung bezieht sich jedoch auf die Behandlung solcher Schmiedestücke, die mittels eines Manipulators in der Presse bzw. im Hammer gehalten sind und die also beträchtliche Größe aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anord­ nung zum Zwischenerwärmen großer, von einem Manipulator gehaltener Schmiedestücke zu schaffen, das weniger aufwendig und verlustreich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht nach dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs aus zwei Merkmalsgruppen.

Die erste Merkmalsgruppe bezieht sich darauf, daß das Schmiedestück während des Zwischenwärmens und des Transports im Manipulator bleibt, der es in der Schmiedepresse bzw. im Hammer hält. Dadurch entfällt das Umsetzen des Schmiedestücks und die Notwendigkeit der Inanspruchnahme gesonderter Transportanlagen. Ferner hat dies Auswirkungen auf den Bauaufwand des Zwischenwärmofens, da dieser keine schweren Einrich­ tungen zum Tragen und ggf. Bewegen des Schmiedestücks benötigt. Viel­ mehr wird das Werkstück auch im Zwischenwärmofen vom Manipulator gehal­ ten und sogar nötigenfalls zwecks gleichmäßiger Wärmeverteilung bewegt, beispielsweise gedreht.

Die zweite Merkmalsgruppe bezieht sich auf den Zwischenwärmeofen, der dank der fortdauernden Halterung des Schmiedestücks durch den Manipula­ tor sehr leicht aufgebaut sein kann und praktisch lediglich aus einer Batte­ rie geeignet angeordneter Brenner zu bestehen braucht. Nicht einmal ein Ofengehäuse ist erforderlich, wenn auch im allgemeinen zweckmäßig. Dies gestattet es, den Zwischenwärmofen in unmittelbarer Nähe der Presse bzw. des Hammers anzuordnen. Er kann auch mobil ausgestaltet sein, um nach Bedarf an unterschiedlicher Stelle eingesezt werden zu können. Seine leichte Bauart macht es auch möglich, seine Brenneranordnung dem jewei­ ligen Bedarf anzupassen, beispielsweise den Schmiedestück-Aufnahmeraum (also die den Umfang dieses Raums bestimmende Brenneranordnung) einem durch das Werkstück vorgegebenen Durchmesser oder einer Werkstücklänge anzupassen. Seine leichte Bauweise bringt es ferner mit sich, daß er nur geringe Wärmekapazität aufweist und daher für kurzfristigen Betrieb geeig­ net ist. Anders als die bislang zum Zwischenwärmen verwendeten Tief- und Schmiedeöfen ist er nicht für Dauerbetrieb vorgesehen; vielmehr wird er für jeden einzelnen Zwischenwärmvorgang erneut eingeschaltet und danach wieder abgeschaltet.

Die Erfindungshöhe beruht zum einen auf der Verzahnung der beiden unterschiedlichen Merkmalsgruppen. Dank der fortdauernden Halterung des Schmiedestücks im Manipulator kann der Zwischenwärmofen so leicht und anpassungsfähig ausgebildet werden, daß er in unmittelbarer Nähe der Presse bzw. des Hammers angeordnet werden kann. Dank diesem leichten Aufbau ist es möglich, ihn neben den sonst vorhandenen, stationär und kontinuierlich betriebenen Tief- und Schmiedeöfen sowie ggf. in größerer Zahl vorzusehen und diskontinuierlich zu betreiben.

Zum anderen beruht die Erfindungshöhe auf wärmetechnischen und wärme­ wirtschaftlichen Überlegungen. Der enorme Energiebedarf der im Zusammen­ hang mit dem Schmiedebetrieb notwendigen Öfen macht es erforderlich, sie so wärmewirtschaftlich wie möglich zu betreiben und insbesondere auf die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung (beispielsweise durch Rekuperation, Verbrennungsluftvorwärmung etc.) zu achten. Ferner müssen sie so gebaut sein, daß die Werkstücke möglichst allseitig gleichmäßige Temperatur- und Wärmeübergangsbedingungen vorfinden, damit sie auf die erforderliche, gleichmäßige Temperatur kommen. Diese beiden Grundsätze, die von der bisherigen Technik als unabdingbar angesehen werden, werden von der Erfindung mißachtet. Weder läßt sich ein leichter, diskontinuierlich schalt­ barer Ofen durch Wärmerückgewinnung wirtschaftlich betreiben. Noch können die rings um den Werkstückaufnahmeraum in geringem Abstand vom Werkstück angeordneten Brenner gleichmäßige Wärmeübergangs- und Tempe­ raturverhältnisse garantieren. Vielmehr muß damit gerechnet werden, daß weiter außen, in größerer Nähe zu den Brennern, höhere Temperatur und höhere Gasgeschwindigkeiten mit entsprechend höheren Wärmeübergangs­ zahlen herrschen als in weiter innen liegenden Bereichen des Werkstückauf­ nahmeraums.

Jedoch hat die Erfindung überraschenderweise erkannt, daß die Erfindung entgegen den bisher gültigen Grundsätzen beträchtliche Vorteile mit sich bringt. Die Wärmeverluste können durch Wegfall längerer Transportzeiten zwischen Presse bzw. Hammer und Stoßofen beträchtlich reduziert werden.

Entsprechend geringer werden auch die Zunderverluste. Zwar erfolgt der Energieeinsatz während des Betriebs des erfindungsgemäßen Zwischenwärm­ ofens nicht so wirtschaftlich wie in einem Stoßofen; jedoch ist dieser Nach­ teil zum einen durch die Vermeidung der Transport-Wärmeverluste, zum anderen durch die strikte Konzentration des Energieeinsatzes auf die dis­ kontinuierlichen Zwischenwärmperioden und schließlich durch die Konzentra­ tion des Stoßofenbetriebs auf die besser kontinuierlich planbare, anfängliche Aufwärmung der Schmiedestücke bei weitem ausgeglichen.

Was die Wärmeübertragung angeht, so sind die ungleichen Temperatur- und Wärmeübergangsverhältnisse über den Durchmesser des Schmiedestück-Auf­ nahmeraums des erfindungsgemäß zu verwendenden Zwischenwärmofens entgegen bisheriger Vermutung als Vorteil zu werten. Anders als bei der erstmaligen Aufwärmung des Schmiedestücks geht es nicht darum, möglichst gleichmäßige Temperaturverhältnisse überall zu schaffen, sondern diejenigen Bereiche des Schmiedestücks, die wegen besonders exponierter Lage stärker abgekühlt sind, stärker aufzuheizen. Diese stärker exponierten Bereiche des Schmiedestücks befinden sich weiter außen und somit in demjenigen Bereich, in welchem höhere Temperaturen und höhere Wärmeübergangszahlen zu erwarten sind. Der vermeintliche Nachteil des erfindungsgemäß zu ver­ wendenden Ofens entpuppt sich damit als Vorteil, weil die Wärmeabgabebe­ dingungen in der Schmiedepresse bzw. im Hammer im wesentlichen invers als Wärmeaufnahmebedingungen im Ofen abgebildet werden. Auch ist es dadurch möglich, mit höheren Brenntemperaturen zu arbeiten, als sie in einem Stoßofen zulässig sind.

Die Erfindung eignet sich vornehmlich für Schmiedestücke von kompakter Querschnittsgestalt, d. h. von einer Querschnittsform, deren in unter­ schiedlicher Richtung gemessene Abmessungen nicht wesentlich voneinander abweichen. Dies gilt vornehmlich für Kreisquerschnitte aber auch für poly­ gonale Querschnitte, beispielsweise Rechteckquerschnitte mit nahe bei 1 liegendem Seitenlängenverhältnis. Dieses Verhältnis sollte über 0,5, besser noch über 0,8 sein.

Die Erfindung wird um folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In schematischer Darstellung veranschaulichen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zwischenwärmofen mit Manipulatorzange und Werkstück und

Fig. 2 eine Stirnansicht des Ofens.

Das Ofengehäuse 1 ist am Umfang und einer Stirnseite geschlossen und bildet an der anderen Stirnseite eine Öffnung 2, die zu dem Schmiede­ stück-Aufnahmeraum 3 führt, dessen Umfang von vorzugsweise gleichmäßig verteilten Gasbrennern 4 vorgegeben sind, bei denen es sich zweckmäßiger­ weise um außenmischende Brenner handelt, deren Flammen 5 auf die Ober­ fläche 6 des Schmiedestücks 7 gerichtet sind, während dies von der Mani­ pulatorzange 8 in dem Aufnahmeraum 3 gehalten und zwecks gleichmäßigerer Wärmeverteilung gedreht wird. Die Brenneranordnung und damit die Abmes­ sung und Form des Schmiedestück-Aufnahmeraums kann beliebig geändert werden und insbesondere an unterschiedliche Schmiedestückformen angepaßt werden. Auf ein geschlossenes Gehäuse kann oftmals verzichtet werden. Die Brenner 4 können beispielsweise im Sinne des Pfeils 9 zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser des Schmiedestücks verstellt werden.

Das zu erwärmende Schmiedestück 7 wird mittels des Manipulators 8 zum Zwischenwärmofen gebracht und in dessen Schmiedestück-Aufnahmeraum 3 etwa zentrisch eingeschoben. Kurz davor oder danach werden die Brenner 4 eingeschaltet. Das Werkstück wird aufgeheizt und wieder entnommen. Die Brenner werden abgeschaltet.

Claims (2)

1. Verfahren und Anordnung zum Zwischenwärmen eines in der Schmiedepresse oder im Hammer durch einen Manipulator gehaltenen Schmiedestücks, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiedestück mittels des Manipulators einem nahe der Presse oder dem Hammer vorgesehenen, mit rings um einen Schmiedestück-Aufnahmeraum angeordneten Gasbrennern ausgerüsteten und für kurzfristigen Brennerbetrieb ausgebildeten Zwischenwärmofen leichter Bauart zugeführt, darin gehalten und ggf. darin bewegt wird.

2. Zwischenwärmofen zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit außenmischenden Brennern ausgerüstet ist.