DK164747B - Vacuumovn for varmebehandling af metalliske emner - Google Patents

Description

DK 164747 B

Opfindelsen vedrører en vacuumovn til varmebehandling af metalliske emner, og med et cylindrisk trykhus i hvilket der er et af aksialrettede varmelede-re omgivet, varmeisoleret rum for ladningen, samt en 5 gaskøleindretning med hvilken kølegas via dyser kan ledes gennem laderummet og over en varmeveksler. Sådanne vacuumovne benyttes især til hærdning af alle slags værktøjer og dele af forskellige ståltyper. Ovnene kan tildels også anvendes til andre varmebehandlinger, som 10 f.eks. glødning og lodning.

I DE patentskrift nr. 28 39 807 og 28 44 843 beskrives vacuumovne af denne art. De består i det væsentlige af et cylindrisk trykhus i hvilket der er et af varmeisolationsvægge begrænset og med varmeelementer 15 opvarmet kammer for ladningen samt en gaskøleindretning. Værktøjer og andre genstande opvarmes i kammeret under vacuum til austenittemperaturen og afkølingen sker ved, at en afkølet inaktiv gas cirkuleres under tryk i ovnen. Kølegassen strømmer med høj hastighed mod 20 den varme ladning, optager dennes varmeenergi og ledes over en varmeveksler, hvor den afkøles og returneres til kammeret. Indføringen af kølegassen i kammeret for ladningen sker ifølge DE patentskrift nr. 28 39 807 gennem dyser, der er placeret på særlige, aksialrettede 25 gasindløbsrør. En ulempe ved denne konstruktion er de høje materiale- og fremstillingsomkostninger for gasindløbsrørene i ovnen. Rør og dyser skal være udført af et højtemperaturbestandigt materiale. De i DE patentskrift nr. 28 44 843 anvendte ventilatorer har den 30 ulempe, at en stor del af kølegassen blot strømmer langs ladningens varme overflade og ikke trænger ind i ladningens indre.

Fra DE offentliggørelsesskrift nr. 19 19 49 3 kendes det, at fremskynde opvarmningen af ladningen i 35 temperaturområdet mellem omgivelsestemperaturen og ca.

750 “C ved, at man i ovnen ved hjælp af en ventilator

DK 164747 B

2 cirkulerer en inaktiv gas, og således foruden strålingen frembringer en konvektion. Men også herved er var-meovergangen mellem varmelederne og ladningen ikke optimal .

5 Det er opfindelsens opgave at tilvejebringe en vacuumovn til varmebehandling af metalliske emner, og med et cylindrisk trykhus, i hvilket der er et af ak-sialrettede varmeledere omgivet, varmeisoleret rum for ladningen, samt en gaskøleindretning med hvilken køle-10 gas via dyser kan ledes gennem laderummet og over en varmeveksler. Denne vacuumovn bør sikre en så vidt mulig hurtig og ensartet afkøling af den opvarmede ladning, være af en så vidt mulig simpel konstruktion og kunne opvarmes hurtigt.

15 Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved at varmelederne er udformet som rør, der har mod rummet for ladningen vendende boringer, og som via elektriske isolatorer er forbundet med en kølegasfordeler.

Kølegasfordeleren har fortrinsvis en ventilator, 20 der trykker kølegassen gennem varmerørene og igen suger gassen ud af rummet for ladningen.

Det er desuden en fordel når varmeisolationens væg i området ved kølegasfordeleren har en aflukkelig åbning. Dermed kan der i den periode, hvor ladningen 25 opvarmes opretholdes en varmgasstrøm, der går uden om varmeveksleren i ovnens indre.

Ved dyre kølegasser er det ligeledes fordelagtigt, at ovnen omfatter et genvindingsanlæg for kølegassen.

30 Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af en udførelsesform og med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et noget skematisk længdesnit i en vacuumovn ifølge opfindelsen, og hvor figuren illustre-35 rer ovnen i opvarmningsfasen indtil ca. 750° C, og fig. 2 viser et skematisk længdesnit i ovnen i fig. 1 i afkølingsfasen.

DK 164747 B

3

Ovnen består af et cylindrisk trykhus l hvis ene endeflade er udformet som en dør 2 gennem hvilken ovnen kan fyldes og tømmes. Rummet 3 for ladningen begrænses udadtil af en varmeisolation 4 i form af et 5 cylindrisk rør, der består af et varmeisolationsmate-riale, og som ved endefladerne har korresponderende vægge, af hvilke i det mindste den ene væg 5 er bevægelig. Denne varmeisolation 4 afskærmer strålingen i laderummet 3 udadtil, således at der kun opstår et 10 lille energitab. Inden for varmeisolationen 4 er der langs omkredsen af rummet 3 for ladningen placeret elektriske varmeledere 6, der er udformet som varme-rør, og som har mod rummet 3 vendende boringer 7.

Disse varmerør 6 har f.eks. en vægtykkelse på fra 1-3 15 mm og en lysning på fra 40-150 mm. Boringerne 7's diametre bestemmes således at summen af boringers flader svarer til fladen af et varmerørs lysning. Varmerørene 6 er via elektriske isolatorer 8 fastgjort på en kø-legasfordeler 9, der med en drivmotor 10 og en ven-20 tilator 11 er placeret på den overfor døren 2 liggende side i trykhuset. Den nærmest ved kølegasfordele-ren 9 beliggende væg af varmeisolationen 4 har en åbning 12, der kan åbnes og lukkes ved hjælp af en skyder 13. Mellem trykhuset 1 og varmeisolationen 4 25 er der placeret vandkølede varmevekslere 14.

Efter ladningen af rummet 3 med f.eks. værktøjer fyldes dette med en inaktiv gas og opvarmes. Skyderen 13 frigiver åbningen 12 i varmeisolationen som vist i fig. 1, således at den inaktive gas ved 30 hjælp af ventilatoren 11 kan trykkes ind i varmerørene 6, hvorfra den gennem boringerne 7, der er fordelt over varmerørenes længde, trænger ind i rummet 3 og igen returneres gennem åbningen 12 i varmeisolationen til ventilatoren 11. Da den inaktive gas tilføres gen-35 nem varmerørene 6, antager den meget hurtigt disses temperatur, hvad der fører til en hurtig og homogen op-

DK 164747 B

4 varmning af ladningen ved hjælp af den varme gas i mørkestrålingsområdet. Som følge af at den varme gas direkte strømmer mod ladningen, opvarmes denne ensartet også indvendigt. Dette opvarmningsforløb med beskyttel-5 sesgas benyttes indtil ca. 750 °C. Ved hærdning, hvor der skal opvarmes indtil ca. 1300 °C, fjernes den inaktive gas fra ovnen, og den yderligere opvarmning sker udelukkende ved hjælp af varmestråling, der i dette temperaturområde er særdeles effektiv.

10 Til afkøling af den opvarmede ladning fyldes ov nen med kold inaktiv gas under overtryk, medens åbningen 12 er lukket. Under dette løftes varmeisolationen 4's væg 5 fra det cylindriske rør, således at der opstår en spalte, og rummet 3 for ladningen sættes i 15 forbindelse med rummet mellem trykhuset 1 og varmeisolationen 4, som vist i fig. 2. Kølegassen trykkes af ventilatoren 11 via de afkølede varmerør 6 med stor hastighed ind i rummet 3, fra hvilket den returnerer over varmevekslerrørene 14 til kølegasfordele-20 ren 9 og igen cirkuleres. Ved anvendelse af passende inaktive gasser i forbindelse med høje gastryk og gashastigheder opnår man med vacuumovnen ifølge opfindelsen køleintensiteter, der kan sammenlignes med dem, der opnås i oliekølebade. Derved kan også andre ståltyper 25 end hidtil afkøles og hærdes ved gaskøling.

Varmerørene 6, der samtidig tjener som gastilførselsrør består fortrinsvis af carbonfiberforstærket kulstof. Varmerørenes elektrisk ledende tværsnit, der er udslagsgivende for varmedannelsen, og det indvendige 30 areal af varmerørene, der er bestemmende for gas volumenstrømmen, må afstemmes i forhold til hinanden. Kombinationen af varmeelement og gastilførselsrør resulterer i en væsentlig fremstillingsteknisk forenkling under fremstillingen af disse ovne.

35 Anvendes der til afkøling en dyr inaktiv gas, er det fordelagtigt at genvinde denne. Med henblik på det-

Claims (4)

5 PATENTKRAV

1. Vacuumovn til varmebehandling af metalliske emner, og med et cylindrisk trykhus i hvilket der er et af aksialrettede varmeledere omgivet, varmeisoleret rum for ladningen, samt en gaskøleindretning med hvilken 10 kølegas via dyser kan ledes gennem laderummet og over en varmeveksler, kendetegnet ved, at varme-lederne (6) er udformet som rør, der har mod rummet for ladningen vendende boringer (7), og som via elektriske isolatorer (8) er forbundet med en kølegasfordeler (9).

2. Vacuumovn ifølge krav 1, kendeteg net ved, at kølegasfordeleren (9) har en ventilator (11).

3. Vacuumovn ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at varmeisolationens 20 (4) væg i området ved kølegasfordeleren (9) har en af lukkelig åbning.

4. Vacuumovn ifølge ethver af de foregående krav, kendetegnet ved, at den omfatter et genvindingsanlæg for kølegassen.