EP0514324A2 - Abkühlstrecke - Google Patents

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EP0514324A2
EP0514324A2 EP92810307A EP92810307A EP0514324A2 EP 0514324 A2 EP0514324 A2 EP 0514324A2 EP 92810307 A EP92810307 A EP 92810307A EP 92810307 A EP92810307 A EP 92810307A EP 0514324 A2 EP0514324 A2 EP 0514324A2
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EP
European Patent Office
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plates
hollow chamber
small parts
cooling
heat
Prior art date
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Withdrawn
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EP92810307A
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English (en)
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EP0514324A3 (en
Inventor
Eckart Droessler
Rainer Batliner
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/53—Heating in fluidised beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0018—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/92—Particulate heat exchange

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling small parts between a hardening furnace and a quenching bath.
  • austenite For hardening, steels are heated to such a high temperature that the pearlite is safely converted into austenite.
  • the body-centered cubic crystal lattice of the ferrite folds into the face-centered cubic crystal lattice of austenite.
  • the resulting structure is called austenite. It is soft, tough and non-magnetic and forms pointed corners.
  • a whirl bath When hardening small parts, a whirl bath can be used as a quenching bath by additionally coating the parts with a surface.
  • the hot small parts coming from the heat treatment station such as bolts or nails are z. B. fed to a fluidized bed in which there is fluidized powder.
  • the heat content of the small parts when immersed in the fluidized bed is decisive for the thickness of the melting layer.
  • the invention has for its object to provide a device with which the temperature of the small parts falling into the fluidized bed and thus the coating thickness can be controlled.
  • the object is achieved by a hollow chamber which is open at the end, in which plates are arranged one behind the other and offset relative to the hollow chamber wall, the angle of inclination of the plates, measured relative to the hollow chamber wall, being adjustable and the plates being thermally conductive.
  • the hot small parts such as bolts or nails coming out of the hardening furnace and contacting the plates can be cooled or their temperature stabilized before they reach the quenching bath, for example in the form of a fluidized bed.
  • the cooling or temperature stabilization can be determined by the number of plates to be contacted and by the falling speed of the small parts falling through the hollow chamber.
  • the drop-through speed can be controlled by adjusting the angle of inclination of the plates.
  • the plates advantageously have a device for heat regulation.
  • the temperature of the plates and the temperature inside the hollow chamber can thus be controlled.
  • the device for heat regulation is expediently designed as a tube serving to pass through a medium. In this way, an economical connection of the plates with the device for heat regulation is achieved.
  • the cooling and the heat content of the small parts were determined via the parameters "Fall time of the parts through the hollow chamber” and the "Temperature of the plates”.
  • the device for heat regulation is advantageously arranged on the side facing away from the contacting area of the plates.
  • the device required for heat regulation is arranged on the side facing away from the contacting area of the plates. Touching and thus possible damage to the heat regulating device by the parts is thus prevented.
  • FIG. 1 shows a plant in which heat treatment with subsequent coating of small parts can take place.
  • the structure of the plant is essentially step-like.
  • the hardening furnace 9 with the hardening chamber 9a is arranged in height via a supporting frame 10.
  • the multi-link chain is tensioned by means of tensioning rollers 8a.
  • the drive takes place via the drive unit 8b.
  • the small parts leaving the hardening furnace 9 have a very high temperature when they fall into a cooling device 1 in the form of a hollow chamber. After leaving the cooling device 1, the small parts get into a rotary valve 13, the z. B. seals a quench bath 11d in the form of a fluidized bed against the hardening furnace 9. Volatile parts of the quench bath 11d located in a retort 11 could otherwise get into the hardening furnace 9 and damage it.
  • powder is converted into a fluidized state by means of an inflowing gas, so that a fluidized bed is created which serves as a quenching bath 11d.
  • the small parts coming from the hardening furnace 9 and falling through the cooling device 1 are coated in the fluidized bed with a thin layer.
  • the small parts are transported within the fluidized bed via an obliquely arranged drum 11a, which has a transport spiral (not shown) for the small parts inside.
  • the small parts transported to the outlet-side end 11c thus come out of the retort 11 and fall onto a conveyor belt 12 which transports the small parts away.
  • FIG. 2 shows, on an enlarged scale compared to FIG. 1, the cooling device 1 in the form of a hollow chamber in which a plurality of plates 3 are arranged.
  • a device 4 for temperature regulation in the form of these a pipe 4b through which the heating or cooling medium 4a can flow.
  • the tubes 4b are arranged on the side of the plates 3 facing away from the contact area 3a such that they cannot be damaged by the small parts falling on the plates.
  • the throughput time of the small parts through the cooling device 1 can be achieved by the adjustable inclination of the plates 3. Depending on the set inclination a of the plates 3, these have different distances from the side walls of the hollow chamber. So that no small parts can fall through or hang in this area, spring plates 4c are fastened to the side walls, each of which adapt to the set inclination a of the plates 3 and thus form a corresponding transition. Ten plates 3 are preferably arranged in the hollow chamber of the cooling device 1. The number of plates 3 is to be matched to the respective application.
  • FIG. 3 shows a section of the device 4 for temperature regulation.
  • the tubes 4b arranged on the back of the plates 3 are of serpentine design.
  • the connection to the plates 3 can be made mechanically in a heat-conducting manner by means of a soldered, adhesive, screwed, riveted or welded connection.
  • a liquid serves as the heating or cooling medium 4a, the temperature of which is stabilized by means of a heat exchanger and the flow rate.
  • the temperature can also be regulated by means of other cooling or heating elements which are produced by casting, pressing, deep drawing, welding, screwing or gluing.

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Abstract

Zwischen einem Härteofen (9) und einem Abschreckbad (11d) ist eine Abkühlvorrichtung (1) in Form einer Hohlkammer angeordnet, die den Abkühlvorgang der durchfallenden Kleinteile steuert. Die in der Hohlkammer angeordneten, in ihrer Neigung einstellbaren Platten (3) stehen mit einer Einrichtung (4) zur Temperaturregulierung in Verbindung, so dass mit den Platten (3) die Wärme der Kleinteile abgeführt bzw. stabilisiert werden kann. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abkühlung von Kleinteilen zwischen einem Härteofen und einem Abschreckbad.
  • Die Anforderungen an Eigenschaften wärmebehandelter Teile sind hoch und steigen ständig. Sowohl am Teil selbst, als auch innerhalb einer gesamten Charge müssen die geforderten Eigenschaften möglichst gleichmässig erreicht werden. Deshalb müssen an Wärmebehandlungs-Anlagen höchste Ansprüche gestellt werden.
  • Zum Härten werden Stähle auf eine so hohe Temperatur erwärmt, dass der Perlit sicher in Austenit umgewandelt wird. Das kubisch-raumzentrierte Kristallgitter des Ferrits klappt dabei in das kubisch-flächenzentrierte Kristallgitter des Austenits um. Das dabei entstehende Gefüge bezeichnet man als Austenit. Es ist weich, zäh sowie unmagnetisch und bildet spitzeckige Körner.
  • Bei langsamer Abkühlung wandelt sich das Gefüge wieder in seinen Ausgangszustand zurück.
  • Um ein Härten der Teile zu erreichen, muss die Abkühlung sehr schnell erfolgen. Das dabei entstehende feinnadelige Gefüge ist sehr hart. Man nennt es Martensit.
  • Beim Härten von Kleinteilen kann als Abschreckbad ein Wirbelbad verwendet werden, indem zusätzlich eine Oberflächenbeschichtung der Teile erfolgt. Die aus der Wärmebehandlungsstation kommenden heissen Kleinteile wie Bolzen oder Nägel werden z. B. einem Wirbelbett zugeführt, in dem sich fluidisiertes Pulver befindet. Der Wärmeinhalt der Kleinteile beim Eintauchen in das Wirbelbett ist für die Dicke der aufschmelzenden Schicht massgebend.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Temperatur der in das Wirbelbett fallenden Kleinteile und somit die Beschichtungsdicke steuerbar ist.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch eine endseitig offene Hohlkammer gelöst, in der Platten hintereinander und gegeneinander versetzt gegenüber der Hohlkammerwand geneigt angeordnet sind, wobei der Neigungswinkel der Platten, gemessen gegenüber der Hohlkammerwand, einstellbar ist und die Platten wärmeleitfähig sind.
  • Auf diese Weise können die aus dem Härteofen kommenden, die Platten kontaktierenden heissen Kleinteile wie Bolzen oder Nägel abgekühlt bzw. deren Temperatur stabilisiert werden, bevor diese in das Abschreckbad, beispielsweise in Form eines Wirbelbettes, gelangen. Die Abkühlung bzw. Temperaturstabilisierung kann durch die Anzahl der zu kontaktierenden Platten und über die Fallgeschwindigkeit der durch die Hohlkammer fallenden Kleinteile bestimmt werden. Durch die Einstellbarkeit des Neigungswinkels der Platten ist die Durchfallgeschwindigkeit steuerbar.
  • Abhängig von der eingestellten Neigung der Platten, weisen diese unterschiedliche Abstände zu den seitlichen Wänden der Hohlkammer auf. Damit keine Kleinteile in diesem Bereich durchfallen bzw. verhängen können, sind an den seitlichen Wänden Federbleche befestigt die sich jeweils der eingestellten Neigung der Platten anpassen und somit einen entsprechenden Übergang bilden.
  • Vorteilhafterweise weisen die Platten eine Einrichtung zur Wärmeregulierung auf. Somit ist die Temperatur der Platten und die Temperatur im Innern der Hohlkammer steuerbar.
  • Zweckmässigerweise ist die Einrichtung zur Wärmeregulierung als der Durchführung eines Mediums dienendes Rohr ausgebildet. Auf diese Weise wird eine wirtschaftliche Verbindung der Platten mit der Einrichtung zur Wärmeregulierung erreicht.
  • Über die Parameter "Durchfallzeit der Teile durch die Hohlkammer" und die "Temperatur der Platten" kam die Abkühlung bestimmt werden und somit auch der Wärmeinhalt der Kleinteile.
  • Vorteilhafterweise ist die Einrichtung zur Wärmeregulierung auf der dem Kontaktierungsbereich der Platten abgewandten Seite angeordnet. Beim Durchfallen der Kleinteile durch die Hohlkammer prallen diese auf die einzelnen Platten auf oder rollen auf deren Oberfläche ab. Dadurch entsteht auf der Plattenoberfläche ein sehr starker Verschleiss. Deshalb sind die Platten in diesem Bereich entweder gehärtet oder mit einem harten Material überzogen. Die für die Wärmeregulierung notwendige Einrichtung ist dabei auf der dem Kontaktierungsbereich der Platten abgewandten Seite angeordnet. Ein Berühren und somit ein eventuelles Beschädigen der Wärmeregulierungseinrichtung durch die Teile wird somit verhindert.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Anordnung einer gesamten Anlage aus Härteofen und Abschreckbad in Form eines Wirbelbettes;
    • Fig. 2 eine Abkühlvorrichtung in Form einer Hohlkammer;
    • Fig. 3 einen Schnitt der Vorrichtung gemäss Linie III-III in Fig. 2.
  • Die Figur 1 zeigt eine Anlage, in der eine Wärmebehandlung mit anschliessender Beschichtung von Kleinteilen erfolgen kann. Der Aufbau der Anlage ist im wesentlichen stufenförmig. Über ein tragendes Gestell 10 ist der Härteofen 9 mit der Härtekammer 9a in der Höhe angeordnet. Ein Transportband 8, beispielsweise in Form einer bekannten Mehrgliederkette, transportiert die Kleinteile durch den Härteofen 9. Die Mehrgliederkette ist mittels Spannrollen 8a gespannt. Der Antrieb erfolgt über die Antriebseinheit 8b. Die den Härteofen 9 verlassenden Kleinteile weisen eine sehr hohe Temperatur auf, wenn diese in eine Abkühlvorrichtung 1 in Form einer Hohlkammer hineinfallen. Nach dem Verlassen der Abkühlvorrichtung 1 gelangen die Kleinteile in eine Zellrad-Schleuse 13, die z. B. ein Abschreckbad 11d in Form eines Wirbelbettes gegenüber dem Härteofen 9 abdichtet. Flüchtige Teile des sich in einer Retorte 11 befindlichen Abschreckbades 11d könnten sonst in den Härteofen 9 gelangen und diesen beschädigen.
  • In der Retorte 11 wird mittels einströmendem Gas Pulver in einen fluidisierten Zustand überführt, so dass ein Wirbelbett entsteht, das als Abschreckbad 11d dient. Die vom Härteofen 9 kommenden, durch die Abkühlvorrichtung 1 fallenden Kleinteile werden in dem Wirbelbett mit einer dünnen Schicht überzogen. Der Transport der Kleinteile innerhalb des Wirbelbettes erfolgt über eine schräg angeordnete Trommel 11a, die im Innern eine nicht dargestellte Transportwendel für die Kleinteile aufweist. Die zum austrittseitigen Ende 11c transportierten Kleinteile gelangen somit wieder aus der Retorte 11 und fallen auf ein Förderband 12, welches die Kleinteile abtransportiert.
  • Die Figur 2 zeigt in vergrösserter Darstellung gegenüber Fig. 1 die Abkühlvorrichtung 1 in Form einer Hohlkammer, in der mehrere Platten 3 angeordnet sind. An diesen befindet sich eine Einrichtung 4 zur Temperaturregulierung in Form eines Rohres 4b, durch welches das Heiz- bzw. Kühlmedium 4a fliessen kann. Die Rohre 4b sind dabei an der dem Kontaktierungsbereich 3a abgewandten Seite der Platten 3 so angeordnet, dass diese durch die auf die Platten fallenden Kleinteile nicht beschädigt werden können.
  • Die Durchlaufzeit der Kleinteile durch die Abkühlvorrichtung 1 kann durch die einstellbare Neigung der Platten 3 erreicht werden. Abhängig von der eingestellten Neigung a der Platten 3, weisen diese unterschiedliche Abstände zu den seitlichen Wänden der Hohlkammer auf. Damit keine Kleinteile in diesem Bereich durchfallen bzw. verhängen können, sind an den seitlichen Wänden Federbleche 4c befestigt, die sich jeweils der eingestellten Neigung a der Platten 3 anpassen und somit einen entsprechenden Übergang bilden. Vorzugsweise sind in der Hohlkammer der Abkühlvorrichtung 1 zehn Platten 3 angeordnet. Die Anzahl der Platten 3 ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustimmen.
  • Die Figur 3 zeigt einen Ausschnitt der Einrichtung 4 zur Temperaturregulierung. Die auf der Rückseite der Platten 3 angeordneten Rohre 4b sind schlangenförmig ausgebildet. Die Verbindung mit den Platten 3 kann mechanisch mittels einer Löt-, Klebe-, Schraub-, Niet- oder Schweissverbindung wärmeleitend erfolgen. Als Heiz- bzw. Kühlmedium 4a dient eine Flüssigkeit, deren eigene Temperatur mittels eines Wärmetauschers und der Strömungsgeschwindigkeit stabilisiert wird.
  • Die Temperaturregulierung kann auch mittels anderer Kühl- bzw. Heizkörper erfolgen, die durch Giessen, Pressen, Tiefziehen, Verschweissen, Verschrauben oder Verkleben hergestellt werden.

Claims (4)

  1. Vorrichtung zur Abkühlung von Kleinteilen zwischen einem Härteofen (9) und einem Abschreckbad (11d), gekennzeichnet durch eine endseitig offene Hohlkammer, in der Platten (3) hintereinander und gegeneinander versetzt gegenüber der Hohlkammerwand geneigt angeordnet sind, wobei der Neigungswinkel (a) der Platten (3), gemessen gegenüber der Hohlkammerwand, einstellbar ist und die Platten (3) wärmeleitfähig sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3) eine Einrichtung (4) zur Wärmeregulierung aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Wärmeregulierung als der Durchführung eines Mediums (4a) dienendes Rohr (4b) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Wärmeregulierung auf der dem Kontaktierungsbereich (3a) der Platten (3) abgewandten Seite angeordnet ist.
EP19920810307 1991-05-17 1992-04-28 Cooling apparatus Withdrawn EP0514324A3 (en)

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