DE4442903A1 - Vakuumkammerofenanlage in einem senkrecht stehenden Behälter, der der Länge nach in drei etwa gleichgroße Kammern unterteilt ist, von denen die beiden äußeren während des Betriebs stets unter Überdruck stehen - Google Patents

Description

Vakuumkammeröfen prägen heute das Bild eines modernen Wärme­ behandlungsbetriebes, seitdem die Überdruckgasabschreckung infolge der in diesem Maße kaum vorhersehbaren Erfolge an Bedeutung gewonnen hat. Dennoch geht im allgemeinen bei jedem Behandlungszyklus viel Zeit, viel Energie und viel Schutzgas verloren. Vor allem aber sind die Kühlleistungen dieser Anlagen durch enge Führungskanäle für das Kühlgas und hohe Strömungswiderstände in kompakt gebauten Ofenanlagen, wie sie zur Zeit noch bevorzugt werden, sehr begrenzt. Das wiederum schränkt die Nutzung von Vakuumöfen bei einer sehr großen Zahl von Stählen ein.

Eine Möglichkeit zur Verminderung des Kühlgasverbrauches ist die Reduzierung der Volumina, die mit Kühlgas zu fluten sind, zum Beispiel durch Auslagerung der Kühlgasturbine und der Rückkühleinrichtung aus der Kompaktanlage in einen sepa­ raten Behälter, der stets unter Überdruck verbleibt. Dazu müssen zwischen dem Behälter mit den ausgelagerten Einrich­ tungen vakuum- und druckdichte Ventile bzw. Absperrklappen vorgesehen werden. Bei großen Strömungsquerschnitten sind solche Absperrklappen sehr aufwendig. Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß der Ofenkörper nicht wie bei Vakuumkammeröfen allgemein üblich in einem waagerecht posi­ tionierten, vakuum- und druckfesten Behälter untergebracht ist, sondern in einem senkrecht stehenden Behälter. Die nachfolgend beschriebene Anordnung innerhalb dieses Behäl­ ters ist Gegenstand der oben genannten Ansprüche.

Wird der senkrecht stehende vakuum- und druckfeste Behälter durch zwei senkrecht zur Behälterachse angeordnete Trennflä­ chen (Böden) in etwa drei gleichgroße Kammern (siehe Abb. 1; A, B, C) unterteilt, dann kann der eigentliche Behandlungsraum für den Wärmebehandlungsvorgang in der mittleren Kammer (B, in schematischer Darstellung nur Kühl­ platz angedeutet) untergebracht werden, während die untere und obere Kammer (Vorkammern) die Funktion der Absperrklap­ pen übernehmen, die mit dem zuvor genannten Behälter mit den ausgelagerten Einrichtungen verbunden sind. Selbst wenn sich in den Trennflächen sehr große, absperrbare Öffnungen (1) befinden, die der Größe nach dem Querschnitt der Charge (2) entsprechen, so lassen sich diese Öffnungen leicht durch Schieber (3) versperren, die parallel zur Trennfläche ver­ schoben werden können. Da sich die Schieber jeweils auf der dem Behandlungsraum abgewandten Seite der Trennflächen befinden, so werden sie im geschlossenen Zustand durch den dort herrschenden Überdruck in den mit elastischen Dichtun­ gen versehenen Sitz gepreßt. Diese Schieber können nur bei Druckausgleich zwischen den Vorkammern und der Behandlungs­ kammer geöffnet werden.

Anders als die Vorkammern wird die Behandlungskammer im all­ gemeinen nur während des Abkühlvorganges mit Überdruck betrieben. Während der längsten Zeit eines Behandlungszy­ klusses befindet sich die mittlere Kammer auch gegenüber der äußeren Atmosphäre (Luft) im Unterdruck (Vakuumbetrieb). Die mittlere Kammer wird daher mit einem vakuumdichten Türschie­ ber (4) versehen, der nach außen öffnet. In der üblichen Ausführung der Vakuumkammeröfen ist diese Tür so gestaltet, daß sie auch einen Überdruck in der Behandlungskammer (meh­ rere bar) auffangen kann und dabei dicht bleibt. Bei der der Erfindung zugrunde liegenden Lösung übernimmt eine zweite, seitlich in das Innere der Behandlungskammer öffnende Tür (5) die Aufgabe, den Überdruck aufzufangen. Dieser scheinbar höhere Aufwand zweier Türen kann durch eine einfachere Bau­ weise kompensiert werden, bietet daher bessere Voraussetzun­ gen für eine Automatisierung und ist auch dann zuverlässig dicht, wenn der Druck in der Behandlungskammer nur wenig vom atmosphärischen Druck abweicht, da zwischen beiden Türen während des gesamten Behandlungszyklusses ein Vakuum auf­ recht erhalten wird.

Die vorstehend beschriebenen Lösungen bleiben im Prinzip erhalten, wenn in der Behandlungskammer nur der Abkühlvor­ gang (im folgenden Kühlkammer genannt) durchgeführt wird, während die Warmbehandlung selbst in einer gesonderten Kam­ mer (D) erfolgt. Diese Kammer, im folgenden als Heizkammer bezeichnet, ist mit der Kühlkammer (B) durch eine vakuum- und druckdichte Tür (6) verbunden, die ebenfalls seitlich in das Innere der Kühlkammer öffnet (6). Wird die überwiegend unter Vakuum betriebene Heizkammer (E) der Einfachheit hal­ ber auch in einem senkrecht stehenden Behälter unterge­ bracht, so kann bei vergleichsweise nur geringem Behälter­ durchmesser die thermische Isolierung der Beschickungsseite (7) in den freien Raum oberhalb der allseitig mit thermi­ scher Isolierung versehenen Heizkammer gezogen werden. Ein aufwendig gestalteter Türdom, wie er sonst bei Kammeröfen in waagerecht angeordneten Behältern üblich ist, entfällt.

Für den Transport der Charge zwischen Kühlkammer und Heiz­ kammer gibt es Standardlösungen. Wird eine dieser Lösungen so verändert, daß in der Kühlkammer während des Abkühlvor­ ganges eine Pendelbewegung senkrecht zur Behälterachse und damit auch senkrecht zum Kühlgasstrom ermöglicht wird, so wird dies bei geeigneter Pendelfrequenz und -amplitude die Verwirbelung des Kühlgases an der Chargenoberfläche während des Kühlvorganges wesentlich erhöhen und damit die Abkühlin­ tensität steigern, wodurch unter sonst gleichen Bedingungen (Kühlgasart, Druck, Turbinenleistung) weitere, bisher in Vakuumöfen nicht härtbare Stahlsorten in der beschriebenen Anlage gehärtet werden können.

Claims (4)

1. Eine Vakuumkammerofenanlage für Überdruckgasabschreckung metallischer Werkzeuge oder Bauteile eingebaut in einem senkrecht stehenden zylindrischen Behälter, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eigentliche Kammer für die Wärmebehandlung lediglich in der mittleren Kammer des der Länge nach in etwa drei gleichgroße Kammern aufgeteilten Behälters unterge­ bracht ist, während die Kammern darüber und darunter im Betriebsfall unter Überdruck stehen; die beiden Überdruck führenden Kammern sind durch druckdichte Türen, die in die jeweiligen Kammern hinein öffnen, gegenüber der Behandlungs­ kammer vakuum- und druckdicht abgeschlossen.

2. Vakuumkammerofenanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschickungstür, die den Überdruck auf­ fängt, nach innen öffnet, und daß außerhalb der nach innen öffnenden Beschickungstür eine weitere nach außen öffnende vakuumdichte Tür vorgelagert ist, so daß zwischen beiden Türen ein Vakuum erzeugt werden kann.

3. Vakuumkammerofenanlage gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich anstelle der Behandlungskammer für einen kompletten Wärmebehandlungszyklus lediglich ein Abkühlplatz befindet, während die Erwärmung ausgelagert ist in einen daneben stehenden zylindrischen Behälter, der im wesentlichen stets unter Vakuum steht und mit dem Kühlplatz über eine vakuum- und druckdichte Tür verbunden ist.

4. Vakuumkammerofenanlagen gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abzukühlende Charge auf einer reversierbaren Transporteinrichtung gelagert ist, so daß während des Abkühlvorganges eine Pendelbewegung der Charge senkrecht zur Richtung des Kühlgasstromes erfolgen kann.