DE69221050T2

DE69221050T2 - Wärmebehandlungsanlage für aufeinanderfolgende Chargen

Info

Publication number: DE69221050T2
Application number: DE69221050T
Authority: DE
Inventors: Jacques Beuret; Pierre Beuret
Original assignee: Codere
Current assignee: Codere
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2012-06-19
Also published as: ATE155822T1; EP0533615A1; ES2106160T3; US5265851A; DE69221050D1; CA2072896A1; EP0533615B1; CA2072896C

Description

Wärmebehandlungsanlagen, die einen oder mehrere Öfen, desgleichen ein oder mehrere Abschreckbäder und Vorrichtungen für den Transport einer Charge nacheinander von einer Station zum Beladen des Ofens und anschliessend des Abschreckbads und zum Ausheben dieser Charge aus dem Bad und zur Weiterleitung an eine Wegführungsstation umfassen, sind bereits bekannt. Es sei insbesondere die europäische Patentanmeldung Nr. 0 296 102 erwähnt, die am 21.12.1988 publiziert wurde.
Das schweizerische Patent CH-478 918 beschreibt ebenfalls eine Anlage dieser Art. In dieser Anlage ist die Glocke im Ofeninnern durch Aufhängevorrichtungen aufgehängt, durch die sie sich um ihre Achse drehen lässt, wenn der Lift sich in der oberen Position befindet, so dass die Charge auf vorstehende Auflagen, die mit der Innenwand der Glocke fest verbunden sind, plaziert werden kann.
Diese bekannte Anlage erlaubt es, die Charge vom Lift zum Ofen und anschliessend von diesem zum Abschreckbad zu transportieren. Die Aufhängung der Charge in der Glocke ist allerdings ein heikler Vorgang, und andererseits ist während der Verschiebung des Ofens von der Ladeposition zur Position des Transports in das Abschreckbad die Ofenbasis offen, und folglich ist die Charge einem Oxydationsrisiko ausgesetzt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anlage besteht darin, dass die Aufhängevorrichtungen der Glocke verhindern, dass eine Gasumwälzturbine am dafür günstigsten Ort installiert werden kann, d.h. oben auf dem Ofen, in der Glockenachse.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer Anlage der angegebenen Art, die einfacher ist als die bereits bekannten Anlagen und die von Hand gesteuert werden kann, wobei eine Bewegung der Charge zwischen den verschiedenen Anlageelementen garantiert wird, welche die Risiken für die behandelten Teile, insbesondere die Risiken des Kontakts mit der Umgebungsluft und folglich das Oxydationrisiko vermeidet.
Zu diesem Zwecke ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Anlage zur Wärmebehandlung aufeinanderfolgender Chargen, enthaltend einen nach unten offenen Ofen in vertikaler Position, der sich in einer oberen Position befindet, ein Abschreckbad mit Lift, das in einer unteren Position angeordnet ist, eine horizontale Zugangsbahn in Höhe der Basis des Abschreckbades, versehen mit Ladevorrichtungen, und einen Beschickungslift, der so neben dem Abschreckbad plaziert ist, dass eine Charge, die mit den Ladevorrichtungen auf den Lift gesetzt wurde, angehoben wird, um sie in den Ofen einzuführen, welcher horizontal zwischen einer Position oberhalb des Beschickungslifts und einer Position oberhalb des Abschreckbads mobil ist, gekennzeichnet durch eine Gleitebene auf der Höhe der Ofenbasis, und die es erlaubt, eine Charge, die vom Beschicklungslift getragen wird, auf der Höhe der genannten Ebene durch die Verschiebung des Ofens zu schleppen.
Im folgenden werden als Beispiele mehrere Formen der Ausführung der Anlage gemäss Erfindung beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, auf der
Abb. 1 einen schematischen Aufriss in Richtung der parallelen Lade- und Entladegleise zeigt,
Abb. 2 eine schematische Draufsicht auf den Ofen und das Abschreckbad der Anlage der Abb. 1 zeigt,
Abb. 3 ebenfalls in Draufsicht die Gleise und die Lade- und Entladewagen zeigt,
Abb. 4 einen schematischen Aufriss quer zu den Lade- und Entladegleisen zeigt
Abb. 5 ein Aufriss analog zu Abb. 1 ist, der einen Beschickungslift in einer Zwischenposition zeigt,
Abb. 6 ein Aufriss wie in Abb. 1 ist, der eine zweite Form der Ausführung der Anlage gemäss Erfindung zeigt,
Abb. 7 in Draufsicht die zweite Ausführungsform zeigt,
Abb. 8 ein Aufriss gemäss Pfeil A der Abb. 2 zeigt,
Abb. 9 ein schematischer Aufriss wie in Abb. 1 ist, der eine dritte Ausführungsform zeigt,
Abb. 10 in Draufsicht analog zu Abb. 2 und 7 die dritte Ausführungsform zeigt und
Abb. 11, 12 und 13 die Draufsicht, den Aufriss gemäss Pfeil A und den Aufriss/Schnitt gemäss Pfeil B einer verbesserten Ausführungsform darstellen.
Die in der Zeichnung dargestellte Anlage ist eine einfache Anlage, die nur einen Ofen und ein Bad, z.B. ein Abschreckbad, umfasst. Es handelt sich um eine Anlage, mit der verschiedene Behandlungen wie Austenitisieren, Aufkohlen, Schnellaufkohlen, Carbonitrieren, Nitrieren, Glühen und Anlassen ausgeführt werden können.
In der Anlage der Abb. 1 sieht man zunächst einen Ofen 1, der ein Ofen mit Glocke 2 ist, die an ihrer Basis eine Öffnung 3 hat, die durch einen Ring 4 abgegrenzt wird, dessen Funktion später erläutert werden wird. Die Heizelemente 5, eine Turbine 6 und ein doppelter Mantel 7 gewährleisten eine homogene Geschwindigkeit der Behandlungsgase in der Charge durch Zwangsumwälzung im Inneren der Glocke 2 und um diese herum. Der Ofen 1 ist von rechts nach links und von links nach rechts in der Zeichnungsebene der Abb. 1 mobil. Dazu wird er durch die Rollen 8, die auf einer Fahrbahn rollen, die durch 9 in der Abb. 4 bezeichnet sind, getragen.
Wenn sich der Ofen 1 in der Position der Abb. 1 befindet, kann er mittels eines Zapfens 10 geschlossen werden, der durch die Platte 11 eines Lifts 12 getragen wird, geführt durch zwei Kolonnen 13 (s. Abb. 4) und betätigt von einer Spindel 14, welche durch einen Motor angetrieben wird. Durch die Inbetriebsetzung des Motors 15 kann so der Ofen 1 hermetisch verschlossen werden. Diese Bedingungen erlauben einen schnellen Temperaturanstieg in der Charge, und zwar durch Konvektion und Strahlung der Heizenergie, die von den Heizelementen freigesetzt wird, und dank der Turbine der Zwangsumwälzung der Behandlungsgase. Diese Lösung hat den Vorteil, eine Wärmebehandlung von grosser Präzision zu gewährleisten, wo die Temperaturstreuungen in der gesamten Charge nicht über ± 5ºC liegen.
Das gleiche gilt für die Homogenität der Geschwindigkeit der Behandlungsgase in der Charge durch Zwangsumwälzung im doppelten Mantel.
Wenn der Ofen 1 nach links auf der Abb. 1 verschoben ist, befindet er sich über einem Abschreckbad 16, in Draufsicht rechteckig, verschlossen durch einen Deckel 17 und der einen Lift 18 enthält, der aus einer vertikalen Führungskolonne 19, einer Antriebsspindel 20, einem Tragarm 21 und einer Platte 22 besteht. Im Innern des Behälters sind Führungsbleche 23 plaziert, die einen Kanal begrenzen, der einen homogenen Fluss des Kühlmediums durch die Charge dank Umwälzvorrichtungen oder Umwälzpumpen erlaubt. Wie in Abb. 2 ersichtlich, ist der Deckel 17 mit einer Öffnung 24 versehen, durch die die Platte 22 des Lifts 18 passieren kann.
Für den Transport der Charge sind zwei Wagen vorgesehen, d.h. ein Ladewagen 25 und ein Entladewagen 38. Der Wagen 25 rollt mit Hilfe der Rollen 26 auf einer Ladebahn, die zwei parallele Gleise 27 umfasst (Abb. 2), welche sich auf der Höhe der Basis des Bads neben diesem befinden. Er besteht aus einem Kasten 28 und in seinem oberen Teil aus einem Träger 29 in Form eines Halbkreises, der einen Grundrost 30 einer Charge 31, die sich aus losen Teilen in gestapelten Körben zusammensetzt, aufnehmen kann. Mit einer Exzentervorrichtung 32, die durch einen Hebel 33 bedient wird, kann der Kasten 28 in Bezug auf das Gestell, auf dem sich die Rollen 26 drehen, leicht abgesenkt oder angehoben werden, wodurch es möglich ist, eine vom Ladewagen transportierte Charge auf die ebene Innenfläche des Zapfes 10 zu setzen, der auf der Platte 11 plaziert ist, die in eine untere Position gebracht wurde. Nach Ausführung dieses Transportvorgangs kann der Ladewagen 25 geleert und der Lift 12 so angetrieben werden, dass die Charge 31 in den Ofen geladen und zugleich der Ofen durch den Zapfen 10 geschlossen wird. Der Kasten 28 und der Wagen 25 sind ebenfalls auf der Abb. 4 dargestellt, welche die Bewegung des Hebels 33 illustriert, der den Transfer der Charge vom Wagen 25 auf die Platte 11 des Ladelifts erlaubt.
Die Abb. 5 illustriert den Vorgang des Chargentransports nach der thermischen Behandlung bei hoher Temperatur und unter gesteuerter Atmosphäre. Der Lift 12 wird so betätigt, dass er in eine Zwischenposition zwischen der Position des Verschliessens des Ofens, wie in Abb. 1 ersichtlich, und der unteren Ladeposition, wie vorher beschrieben, gebracht wird. In dieser Zwischenposition wird der Zapfen 10 aus der Glocke des Ofens herausgeführt, und seine obere ebene Fläche befindet sich in gleicher Höhe mit der oberen Ebene des Deckels 17 des Bads 16. Der Ofen wird also von rechts nach links in der Abb. 5 verschoben, wobei die Rollen 8 auf den Gleisen 9 so rollen, dass der Grundring 4 den Grundrost 30 auf die Innenseite des Zapfens 10 schiebt und diesen Rost gleiten lässt, bis dieser den Deckel 17 erreicht. Die Verschiebung des Ofens wird fortgesetzt, bis sich der Rost 30 auf der Oberseite der Platte 22 des Lifts 18 befindet, der in eine Position gebracht worden war, wo diese obere Fläche sich ebenfalls auf der gleichen Höhe mit der Fläche des Deckels 17 befindet. Auf diese Weise ist die Charge ohne Verzögerung über das Abschreckbad gebracht worden, wobei sie innerhalb der Glocke des Ofens verblieben und folglich vor der Aussenatmosphäre geschützt war. Es genligt nun, den Lift 18 so zu bedienen, dass die Charge in das Bad abgesenkt wird, dann den Ofen in seine ursprüngliche Position zu bringen und ihn mit Hilfe des Lifts 12 und des Zapfens 10 zu verschliessen. Dieser Teil der Anlage ist nun bereit, erneut beladen zu werden, was mit Hilfe des Wagens 25 und des Lifts 12 geschieht.
Sobald der Abschreckvorgang beendet ist, betätigt man erneut den Lift 18 in der Art, dass die Charge in eine Abtropfposition, wie durch 31' in Abb. 5 gezeigt, gebracht wird. Der Entladewagen, der ebenfalls ein Unterteil in Form eines Halbkreises hat und der durch drei Rollen 35 getragen wird, montiert auf den beiden Gleisen 36 und 37, wird dann in die Entladeposition gebracht. Wenn die Platte des Lifts 18 leicht abgesenkt wird, wird die Charge 31 auf das Unterteil des Wagens 38 gesetzt. Letzterer kann zum Entladeplatz verschoben werden, sobald der Lift 18 bis ins Innere des Bads abgesenkt wurde.
Ein Transport von Hand oder motorisiert bringt sodann die Charge zu einer Waschmaschine oder zu einer nächsten Behandlungszelle oder zu einer Entladerampe.
Es ist offensichtlich, dass man bei der Verwendung von nur zwei parallelen Transportbahnen, wovon eine zum Laden und die andere zum Entladen, entlang dieses Bahnpaars eine Serie von Installationen mit jeweils einem Ofen, einem Bad und einem Ladelift vorsehen kann, wobei die relative Anordnung dieser Elemente der oben beschriebenen entspricht.
Die Abb. 6, 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform, in der man für das Bad und den Ofen die gleiche Anordnung wiederfindet wie in der ersten Ausführungsform, die Lifts des Bads und des Ofens sind jedoch etwas anders angeordnet, um den vorhandenen Raum besser ausnutzen zu können.
Man findet also wieder einen Ofen 1 mit einer Glocke 2 und ein Abschreckbad 16. Letzteres ist in einer unteren fixen Position angeordnet, während der Ofen 1 in einer oberen, seitlich verschiebbaren Position so plaziert ist, dass er wechselweise über das Bad 16 oder über den Ladelift, der hier mit 39 bezeichnet ist, gebracht werden kann. Wie in der ersten Ausführungsform trägt der Lift 39 den Zapfen 10 des Ofens. Er umfasst einen horizontalen Arm 40, der am Ende eines Querarms 41 befestigt ist, der seinerseits von einer Kolonne 42 freitragend geführt und vertikal durch einen Hubzylinder 43 angetrieben wird. Die Abb. 8 zeigt eine vertikale Anordnung der Führungskolonne 42 und des Hubzylinders 43. Eine ähnliche Kolonne 44 und ein Hubzylinder 45 sind unmittelbar neben den Elementen 42 und 43 angeordnet, jedoch im Innern des Bads 16. Der Hubzylinder 45 betätigt einen Arm 46, der an einem Querarm 47 befestigt ist, welcher eine Platte 48 analog der Platte 22 trägt. Der Komplex 44, 45, 46, 47 und 48 bildet einen Lift 49, der im Innern des Bads 16 ähnlich wie der Lift 22 plaziert ist.
Man sieht ferner auf der Abb. 6 die Mittel 50, welche die Umwälzung des Abschreckmediums im Innern des Bads 16 gewährleisten. Die beiden Umwälzvorrichtungen 50 befinden sich in den äusseren Ecken des Bads.
Die Abb. 9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform, welche eine Anlage gemäss der Erfindung illustriert, die mit einem rechteckigen Ofen und einem ebenfalls rechteckigen Bad konstruiert ist. Der Ofen 51 ist sonst von gleicher Konstruktion wie der Ofen 1, während das Bad 52 analoge Elemente wie das Bad 16 aufweist.
Die verbesserte Ausführungsform, die man in Abb. 11, 12 und 13 sieht, unterscheidet sich durch mehrere Einzelheiten.
Ein horizontal beweglicher Ofen 61 auf einer Struktur 62, ein Lift zur Ofenbeschickung 62 und ein Bad 64 machen die Hauptelemente dieser Anlage aus.
Der Ofen 61 bewegt sich horizontal auf zwei parallelen Gleisen 65 und 66 in der Form, dass er aus einer Position oberhalb des Lifts 63 in eine Position oberhalb des Bads 64 und umgekehrt gleitet.
Eine horizontale Platte 67, deren Oberseite eben ist, erstreckt sich oberhalb des Bads, von dem sie den Deckel bildet, und unterhalb der Stelle, die vom Ofen beim Beschicken eingenommen wird. Diese Platte weist eine kreisförmige Öffnung 68 auf, die in Bezug auf die Platte 69 des Lifts 63 zentriert ist. Der Lift 63 trägt einen hydraulischen Kolben (nicht dargestellt), mit dem die Platte 69 und der Zapfen 71 in Bezug auf den Liftarm, der selbst durch einen Hubzylinder 78 betätigt und durch eine Kolonne 76 geführt wird, verschoben werden kann. Der Rost 72, der die Charge 73 trägt, wird durch die Platte 69 gehalten. Ein zylindrischer Mantel 74 in Form einer Wanne umgibt die Platte 69. Er ist auf dem Liftarm montiert.
Während der Beschickung des Ofens wird der Hubzylinder 78 betätigt, um den Lift soweit ansteigen zu lassen, dass der obere Rand des Mantels 74 gegen die Innenseite des Deckels 67 stösst. Der Rost befindet sich nun in Höhe der Gleitebene. Der Kolben 70 wird so gesteuert, dass die Platte 69 sowie der Zapfen 71 und die Charge 73 durch die Öffnung 68 hindurchtreten. Der Zapfen verschliesst nun die untere Öffnung des Ofens, um den Temperaturanstieg und die Wärmebehandlung der Teile zu ermöglichen (Position strichpunktiert in Abb. 12 und 13). Der Mantel 74 schlägt nun mit seinem oberen Rand an den Deckel 67 an. Er gewährleistet ein dichtes Schliessen des Ofens 61, selbst wenn sich der Zapfen nicht in der Position des vollständigen Schliessens befindet. Dieser Dichtigkeitseffekt erlaubt es, die Charge auf der Gleitebene, die durch die Rippen des Zapfens 71 und des Deckels 67 definiert wird, ohne Oxydationsrisiko für die Teile zu schieben, obwohl sich der Zapfen in einer Zwischenposition befindet.
Der Mantel 74 kann auf verschiedene Art ausgeführt werden. Er kann aus zwei Teilen, die ineinanderschiebbar sind, oder aus einem Teil bestehen, wie in der Zeichnung dargestellt. Er kann durch einen oder mehrere Hubzylinder verschoben werden. Der Mantel kann auch aus flexiblem Metallgewebe gebildet werden, das in der Lage ist, sich je nach Position des Lifts anzupassen, um die Öffnung 68 der Gleitebene in dem Moment dicht zu verschliessen, wo die Charge mit dem gesamten Ofen geschoben wird, um auf die Platte 75 (Abb. 11) des Badlifts zu gleiten.
Man stellt in der Ausführungsform der Abb. 11, 12 und 13 fest, dass die Kolonnen 76 und 77 sowie die Hubzylinder 78 und 79 der Liftsteuerung Vorrichtungen sind, die nebeneinander hinter der Anlage angeordnet sind. Diese ist sehr kompakt und umfasst ein Minimum an Elementen.
Die oben beschriebenen Anlagen weisen zahlreiche Vorteile gegenüber den bestehenden Anlagen auf:
1. Mit nur drei motorisierten Vorrichtungen werden sämtliche Transporte für sämtliche Behandlungen mit der notwendigen Flexibilität gewährleistet.
2. Während der gesamten Behandlung wird die Charge durch die Behandlungsatmosphäre geschützt, sowohl im Ofen als auch im Bad.
3. Der Glockenofen kann ein Hochtemperaturofen sein, und im Hinblick darauf, dass sich seine Öffnung am Boden der Glocke befindet, sind Temperatur und Gasumwälzung homogen.
4. Die Anlage als ganzes nimmt am Boden nur wenig Raum ein.
5. Ein gleiches Lade- und Entlademittel, von Hand gesteuert oder eventuell motorisiert, ermöglicht es, mehrere Behandlungseinheiten, die jeweils aus einem Ofen, einem Bad oder zwei Bädern und einem Ladelift bestehen, arbeiten zu lassen, wobei letzterer gegebenenfalls mobil ist.
6. Die Charge wird während des ganzen Vorgangs von einer Platte getragen, und es ist deshalb nicht notwendig, eine Aufhängevorrichtung für einen Transfer mit aufgehängter Charge zum Abschreckbad vorzusehen.
7. Die Gesamtkonzeption des Systems ist sehr einfach und zugleich flexibel, wodurch die Kosten für eine Anlage vermindert werden.
8. Die gesamte Anlage kann leicht automatisiert oder informatisiert werden.

Claims

1. Anlage zur Wärmebehandlung von aufeinanderfolgenden Chargen, enthaltend einen Ofen (1) in vertikaler Anordnung, der nach unten offen ist und sich in einer oberen Position befindet, ein Bad (16), versehen mit einem Lift (18) und in einer unteren Position plaziert, eine horizontale Zugangsbahn, die in Höhe der Basis des Bads (16) installiert ist, versehen mit Ladevorrichtungen, und einen Beschickungslift (12), der neben dem Bad (16) so plaziert ist, dass er eine Charge (13), die durch die Ladevorrichtungen auf den Lift (12) gesetzt wurde, hebt, um sie in den Ofen (1) einzuführen, wobei dieser (1) horizontal zwischen einer Position oberhalb des Beschickungslifts (12) und einer Position oberhalb des Bads (16) mobil ist, gekennzeichnet durch eine Gleitebene, die in Höhe der Basis des Ofens plaziert ist und die es erlaubt, eine Charge (31), die vom Beschickungslift (12) getragen wird, auf der Höhe dieser Ebene durch Verschiebung des Ofens (1) zu schieben.

2. Anlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschickungslift (12) einen Zapfen (10) trägt, der in der Lage ist, den Ofen (1) zu verschliessen, und dass dieser Zapfen (10) eine ebene Trägerfläche für die Charge darstellt.

3. Anlage nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (1) ein Glockenofen ist, dessen Basis derart gestaltet ist, dass er seitlich einen Trägerrost (30) einer Charge (31) schiebt, um sie auf der genannten Trägerfläche zu verschieben, wobei der Zapfen (10) während einer Verschiebung des Ofens (1) aus der Position oberhalb des Beschickungslifts (12) in eine Position oberhalb des Bads (16) in eine Zwischen position gebracht wurde.

4. Anlage nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad (16) mit einem Deckel (17) mit einer Öffnung (24) für die Passage der Platte (22) des Lifts (18) des Bads (16) versehen ist und dass die Oberseite des Deckels (17) ein Teil der genannten Gleitebene ist.

5. Anlage nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (17) des Bads (16), die Platte (22) des Lifts (18) des Bads (16) und die Fläche des Zapfens (10), wenn der Zapfen (10) in der Zwischenposition ist, die genannte Gleitebene bilden, auf der sich der Grundrost (30) durch Gleiten verschiebt, wenn er durch die Basis der Glocke (2) des Ofens (1) geschoben wird.

6. Anlage nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der Gleitebene eine gasdichte Fläche zwischen der Glocke (2) und der Gleitebene während der Verschiebung der Charge (31) darstellen.

7. Anlage nach Patentanspruch 2, in der die Lademittel Wagen (25, 38) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wagen (25, 38) mit Platten zur begrenzten seitlichen Verschiebung versehen sind, wodurch ein Rost (30), der eine Charge (31) trägt, transferiert werden kann, von einer Platte eines Wagens (25) zur Beschickung auf den Zapfen (10) des Ofens (1) bzw. vom Lift (18) des Bads (16) auf die Platte eines Entladewagens (38).

8. Anlage nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Platten der Wagen (25, 38) eine halbkreisförmige Öffnung aufweisen.

9. Anlage nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten der Wagen (25, 38) durch eine exzentrische Vorrichtung (32) getragen werden, welche die genannte begrenzte Verschiebung durch Betätigung eines Hebels (33) ermöglicht. (Ohne Priorität)

10. Anlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschickungslift (12) mit einer Dichtigkeitsvorrichtung ausgerüstet ist, die in der Lage ist, jegliches Eindringen von Luft in den Ofen (1) zu verhindern, wenn der genannte Lift (12) eine Charge (31) in einer solchen Höhe trägt, dass sich ihre Grundfläche in Höhe der Gleitebene befindet.