EP0621904A1 - Device for heat-treating metal workpieces. - Google Patents

Device for heat-treating metal workpieces.

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EP0621904A1
EP0621904A1 EP92902177A EP92902177A EP0621904A1 EP 0621904 A1 EP0621904 A1 EP 0621904A1 EP 92902177 A EP92902177 A EP 92902177A EP 92902177 A EP92902177 A EP 92902177A EP 0621904 A1 EP0621904 A1 EP 0621904A1
Authority
EP
European Patent Office
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lock
gas
individual
inlet
chamber
Prior art date
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Application number
EP92902177A
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German (de)
French (fr)
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EP0621904B1 (en
Inventor
Helmut Egger
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Aichelin GmbH Germany
Original Assignee
Aichelin GmbH Germany
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Filing date
Publication date
Application filed by Aichelin GmbH Germany filed Critical Aichelin GmbH Germany
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Publication of EP0621904A1 publication Critical patent/EP0621904A1/en
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Publication of EP0621904B1 publication Critical patent/EP0621904B1/en
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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
    • 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
    • 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
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0024—Charging; Discharging; Manipulation of charge of metallic workpieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/0016—Chamber type furnaces
    • F27B2017/0091—Series of chambers, e.g. associated in their use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers

Definitions

  • the invention relates to a device for the heat treatment of metallic workpieces, with a feed device for the cyclical feed of workpieces to at least one furnace unit for carrying out a first heat treatment step, which can be connected to at least one subsequent furnace unit for carrying out at least one further heat treatment step.
  • Such systems are designed for a high throughput, but have the disadvantage that adjustment measures have to be carried out as a result of the cyclical circulating operation when switching between different batches.
  • empty grates have to be driven or the furnace system has to be run empty before other parts can be processed.
  • two- and three-lane push-through systems were developed to enable intermittent operation with different cycle times.
  • a multi-lane design leads to a lower uniformity of the heat treatment.
  • rotary hearth furnaces were combined with upstream and downstream piercing or pulling furnaces. While carburizing is usually carried out in the one- or two-stage rotary hearth area, heating and diffusion mostly take place in the piercing or pulling yards.
  • Such a furnace system is known from DE 3441338 AI.
  • the workpieces are heated in an impact furnace under protective gas and then transferred via an intermediate door into the connected carburizing chamber, which is designed as a rotary rotary furnace that can be rotated in cycles.
  • the individual batches can be transferred after different, cyclically controlled carburizing times via an intermediate door to the diffusion chamber, which is also designed as a cyclically operated rotary cycle furnace. From the diffusion chamber, the batches pass through an intermediate door into a compensation chamber which is designed as an impact furnace.
  • the carburizing time of the individual batches can be controlled differently, so that different workpieces can be heat treated or different case hardening depths can be achieved.
  • all batches located in a rotary hearth area can only be heat-treated at a predetermined temperature in each case under a specific atmosphere. Individual grate locations must also be partially emptied in order to maintain the specified treatment parameters for the other batches.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for the heat treatment of metallic workpieces which ensures the greatest possible flexibility.
  • this object is achieved in that, in a device of the type mentioned, at least the first furnace unit has a plurality of individual chambers, which can each be closed via gas-tight doors, that each batch of workpieces can optionally be fed directly via the feed device in that The temperature, dwell time and atmosphere for each workpiece batch of each individual chamber can be controlled individually, and that a transfer device is provided in order to take workpiece batches from a desired individual chamber after a desired dwell time and to feed them to the subsequent furnace unit.
  • a major advantage of this structure is that the heat treatment parameters for each individual batch can be freely selected for each individual chamber, ie the temperature, residence time and atmosphere can be controlled individually for each individual batch.
  • Such a structure can be used particularly advantageously for flexible gas carburizing for smaller heat treatment batches. Because the heat treatment parameters pressure, temperature and dwell time can be controlled separately for each individual batch, heat treatments can be carried out with particularly high precision for high-quality parts. This possibility is further improved in that a diffusion calculation with real data can be carried out for each individual batch.
  • each individual chamber can be closed via gas-tight doors and the temperature and residence time can be individually controlled, different heat treatment processes can be carried out in the individual chambers at the same time.
  • gas carburizing, carbonitriding, quenching and tempering, nitrocarburizing, etc. can be carried out in various individual chambers as part of a cyclical operation. This means that even small batches can be processed economically.
  • Another advantage of the device according to the invention is that empty gratings are not required, which means that operation is particularly economical with widely varying ones
  • the feed device has a gas-tight inlet transfer lock which is subjected to protective gas and the transfer device has a gas-tight intermediate transfer lock which is subjected to protective gas.
  • the batch can be transported from the starting point of each batch (cold batch before the start of heat treatment) to the exit point of the batch from a quenching unit or a cooling lock in a protective gas atmosphere, preferably in an oxidation-free protective gas atmosphere.
  • the feed device has a vacuum inlet lock for loading the inlet transfer lock.
  • This measure has the advantage that the system can be filled with particularly short cycle times, which is particularly advantageous in the case of different heat treatment parameters for individual batches, for example to achieve different case hardening depths.
  • the intermediate transfer lock is also equipped with a vacuum inlet lock.
  • the intermediate transfer lock and the inlet transfer lock each have a grate transport carriage with a gas-tight drive.
  • the drive is designed as a positionable drag chain circulating drive.
  • the intermediate transfer lock is designed as a cold lock tunnel with internal insulation.
  • a transverse push device for loading and unloading is provided in front of each individual chamber.
  • the individual batches can be moved in a simple manner from the grate transport trolley into a single chamber or can be moved from a single chamber onto another grate transport trolley or to a downstream unit.
  • At least one downstream furnace unit has a plurality of individual chambers, each of which can be closed via gas-tight doors, the temperature, residence time and atmosphere for each individual chamber being individually controllable.
  • This measure has the advantage that an optimized intermediate or final heat treatment can be carried out for each batch, since the temperature, residence time and atmosphere can be freely selected.
  • an intermediate treatment chamber is provided for this purpose, which can be connected to a subsequent final treatment chamber via a gas-tight door.
  • Additional units can optionally be connected to the intermediate or final treatment chamber, preferably an outlet lock with a quenching bath for oil, salt or polymer quenching, a single removal device with a hardening press and after-cooling device for hardening sensitive workpieces, a high-pressure gas quenching unit or a gas cooling system ⁇ lock.
  • the system can be expanded by additional individual chambers due to the modular construction, the other parts of the system, such as quenching baths, transfer locks and the like, being able to be retained.
  • the cooling gas from the high-pressure quenching chamber can advantageously be used for the inert gas supply to the intermediate transfer lock, the inlet transfer lock and / or the vacuum inlet lock.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the device according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention in a schematic representation
  • Fig. 3 shows a third embodiment of the invention in a schematic representation.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, which is generally designated by the number 10.
  • a first furnace unit 12 is in three identical individual chambers
  • An intermediate treatment chamber 15 with a gas-tight entrance door which can be connected to a final treatment chamber 16 via a gas-tight connecting door.
  • the heat treatment parameters temperature, residence time and gas atmosphere can be controlled individually.
  • An inlet transfer lock 18 is provided for loading the first furnace unit 12, into which individual gratings with batches of workpieces can be introduced via a vacuum inlet lock 23.
  • a grate transport carriage 30 can be moved in the inlet transfer lock 18 via a gastight drag chain circulating drive 28.
  • a servo motor with positioning control is used for the drive, which enables the grate transport carriage 30 to be positioned in front of the outlet of the vacuum inlet lock 23 or in front of the entrance of each individual chamber 13 of the furnace unit 12.
  • transverse push device 26 To push the gratings out of the vacuum inlet lock 23 into the inlet transfer lock 18 or for inserting them from the inlet transfer lock 18 through an open inlet door into a single chamber 13 and for later pushing them out of the single chamber through an open outlet door, there is a transverse push device 26 intended.
  • the first furnace unit 12 and the intermediate treatment chamber 15 of the subsequent furnace unit 14 are connected via an intermediate transfer lock 19.
  • the intermediate transfer lock 19 is not heated and is provided with internal insulation for radiation protection.
  • a grate transport carriage 29 is again provided, which can be moved and positioned within the intermediate transfer lock 19 via a gas-tight grate transport carriage drive 27.
  • Both the inlet transfer lock 18 and the intermediate transfer lock 19 are exposed to protective gas.
  • Workpiece batches can be fed to each of the individual chambers 13 via the inlet vacuum lock 23 and the inlet transfer lock 18 and, after an individually controlled heat treatment (temperature, atmosphere and residence time), via the intermediate transfer lock 19 by means of the grate transport carriage 29 -
  • the intermediate treatment chamber 15 can be transported under protective gas. From here, the grate can be pushed into the intermediate treatment chamber 15 via the transverse pushing device with the inlet door open. After intermediate heat treatment with any temperature and gas atmosphere that can be selected, the grate can be pushed further into the final treatment chamber 16 by means of a further cross joint device with the intermediate door open.
  • a quenching bath 31 for oil or salt quenching is connected to the final treatment chamber 16 via a gas-tight outlet door with a downstream outlet lock, from which the workpiece batches can be removed after leaving the hardening bath.
  • a further vacuum inlet lock 24 is connected to the intermediate transfer lock 19, via which individual workpiece batches can be fed directly to the intermediate treatment chamber 15 by bypassing the first furnace unit 12 for repair purposes or for exclusive hardening via the intermediate transfer lock 19.
  • the individual workpiece batches are moved by means of a loading trolley 39 via a transfer section 43 to a connecting channel 25, from which they can each be moved into the first vacuum lock 23 or the second vacuum lock 24 by means of a transverse push drive .
  • the individual workpiece batches can be stored in a storage path 41 via a loading / unloading lifting table 42 and can be transferred from this into the loading carriage 39.
  • the workpiece batches can be loaded by means of the loading carriage 39 to other components of the system, to low-temperature cells 37a, 37b to a washing device 36 or to an area store 40 for intermediate storage.
  • a further exemplary embodiment of the invention is designated as a whole by the number 50 in FIG. 2.
  • furnace units 52a, 52b are provided for high-temperature treatment, which are each divided into three identical individual chambers 53, which can be closed via gas-tight inlet and outlet doors 61.
  • the temperature, gas atmosphere and dwell time of workpiece batches can be freely configured for each individual chamber 53.
  • an inlet transfer lock 58 is again provided in the manner previously described with reference to FIG. 1, to which individual gratings with workpiece batches can be fed via a vacuum inlet lock 63.
  • a grate transport carriage 70 which can be positioned as desired relative to the outlet of the vacuum inlet lock 63 or relative to the inlet doors 61 of the individual chambers 53 via a gas-tight drag chain circulating drive 68.
  • transverse push devices 66 are again provided for pushing the grate between the individual components of the system.
  • two further furnace units 54a, 54b are provided, each of which has an intermediate treatment chamber 55a or 55b and a final treatment chamber 56a or 56b.
  • each the individual chambers can be closed via gas-tight doors 61 and the heat treatment pa ater temperature, residence time and gas atmosphere freely selectable.
  • the intermediate treatment chambers 55a and 55b are connected to an intermediate transfer lock 59 via gas-tight inlet doors.
  • the non-heated intermediate transfer lock 59 is in turn provided with internal insulation as radiation protection and is designed to be gas-tight for the application of protective gas.
  • a grate transport carriage 69 is provided, which can be moved in a targeted manner by a gastight drag chain circulation drive 67 with a servo motor and positioning control in order to eject a grate from a To enable individual chamber 53 into the intermediate transfer lock 59 or to push into one of the two intermediate treatment chambers 55a, 55b.
  • the inlet transfer lock 58 and the intermediate transfer lock 59 are completely exposed to protective gas.
  • the final treatment chamber 56a of the first subsequent furnace unit 54a is connected via a slot sliding door 73 to an individual removal device 72, via which sensitive workpieces can be transferred to a hardening press 74 with after-cooling device for delay-free hardening.
  • the first final treatment chamber 56a is also connected via a gas-tight door to a quenching bath 7la, for quenching in an oil or salt bath with a downstream outlet lock.
  • the second intermediate treatment chamber 55b has a gas-tight outlet door, via which workpiece batches can be transferred to a high-pressure gas quenching device 75.
  • the workpiece batches can alternatively be carried out from the second intermediate treatment chamber 55b via a gas-tight intermediate door to the final action chamber 56b, which in turn is connected via a gas-tight outlet door to a quench bath 71b for oil or salt with a downstream outlet lock.
  • a loading trolley 79 For loading and removing individual batches of workpieces, a loading trolley 79 is again provided, which can be moved via a transfer path 83 to the individual components or to their connecting lines. With the loading trolley 79, other system components, such as two surface storage units 80a, 80b, two starting furnaces with a cooling section 85a, 85b, two washing devices 76a, 76b and a loading / unloading lifting table 81 can also be started up.
  • Another exemplary embodiment of the invention is designated as a whole by the number 90 in FIG. 3.
  • a total of four furnace units 92a, 92b, 92c, 92d of identical construction are provided, each of which is divided into four identical individual chambers 93, which can be closed via inlet doors or outlet doors 101.
  • the heat treatment parameters temperature, gas atmosphere and residence time can be controlled individually for each individual chamber 93.
  • An inlet transfer lock 98b and 98a is provided for loading two furnace units 92a, 92b and 92c, 92d, respectively. Grates with batches of workpieces are fed into the inlet transfer locks 98a and 98b via a vacuum inlet lock 103a and 103b, respectively.
  • the inlet transfer locks 98a, 98b and the intermediate transfer lock 99 are designed to be gas-tight and subjected to protective gas.
  • the intermediate transfer lock 99 is not heated and is provided with an inner insulation as radiation protection.
  • grate transport carriages 110a, 110b and 109 are provided, each of which has a gas-tight grate transport carriage drive 108a, 108b and 107 within the inlet transfer locks 98a, 98b and can be moved and positioned within the intermediate transfer lock 99.
  • Transverse joint devices 106 are in turn provided for transporting the grids between the individual components of the system.
  • the intermediate transfer lock 99 is connected to a subsequent furnace unit 94 which has an intermediate treatment chamber 95 and a final treatment chamber 96 separated therefrom via a gas-tight door.
  • the workpiece gratings are pushed in from the intermediate transfer lock 99 after the gas-tight inlet door has been opened via the cross joint device and, after an intermediate treatment step, are pushed into the final treatment chamber 96 in order to carry out a further heat treatment step.
  • the heat treatment parameters temperature, atmosphere and residence time can in turn be controlled separately for each individual workpiece batch.
  • the workpiece batches can be removed from the final treatment chamber 96
  • -f either be removed from a single removal device 112 via a slit sliding door 113 and transferred to a hardness press 114 with aftercooling device, or removed via a discharge gas cooling lock 111 and cooled without pressure.
  • an aftertreatment unit 124 with a conveyor belt transport device which includes a washing unit, a drying unit, a starting unit and a downstream air cooling unit.
  • a reloading manipulator 125 with position control is used to handle the workpieces during the individual removal and for transfer to the hardening press 114.
  • Another reloading manipulator 125 with position control 20 is provided for handling the workpieces in the loading and unloading area 122.
  • Two loading carriages 119a, 119b are provided for feeding or removing the workpieces, which can be moved on a transfer path 123. From the loading carriage 119b, the grates with the workpiece batches reach the vacuum inlet locks 103a and 103b via a connecting channel 126.

Abstract

Un dispositif de traitement thermique de pièces métalliques comprend au moins deux unités à fourneaux (12, 14) dont au moins la première (12) comprend une pluralité de chambres individuelles (13) susceptibles d'être fermées par des portes (61) étanches aux gaz. Les charges de pièces peuvent être sélectivement introduites directement dans chaque chambre individuelle (13), soumises à un traitement thermique avec des paramètres individuellement réglables (température, durée de séjour et atmosphère), puis retirées des chambres individuelles afin d'être soumises à un traitement thermique ultérieur dans l'unité suivante à fourneau (14). La répartition modulaire des unités à fourneaux (12, 14) en chambres individuelles (13, 15, 16) réglables individuellement permet d'obtenir une installation très flexible.A device for the heat treatment of metal parts comprises at least two furnace units (12, 14) of which at least the first (12) comprises a plurality of individual chambers (13) capable of being closed by doors (61) gas. Workpiece loads can be selectively introduced directly into each individual chamber (13), subjected to heat treatment with individually adjustable parameters (temperature, residence time and atmosphere), and then withdrawn from the individual chambers in order to be subjected to heat treatment. subsequent heat in the next furnace unit (14). The modular division of the furnace units (12, 14) into individual chambers (13, 15, 16) which can be adjusted individually allows a very flexible installation to be achieved.

Description

Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke Device for the heat treatment of metallic workpieces
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, mit einer Zuführeinrichtung zur taktweisen Zuführung von Werkstücken zu mindestens einer Ofeneinheit zur Durchführung eines ersten Wär ebehandlungs- Schrittes, welcher mit mindestens einer nachfolgenden Ofeneinheit zur Durchführung mindestens eines weiteren Wärmebehandlungs- schrittes verbindbar ist.The invention relates to a device for the heat treatment of metallic workpieces, with a feed device for the cyclical feed of workpieces to at least one furnace unit for carrying out a first heat treatment step, which can be connected to at least one subsequent furnace unit for carrying out at least one further heat treatment step.
Industrielle Wärmebehandlungsanlagen werden zur Erzielung eines hohen Durchsatzes möglichst kontinuierlich oder taktweise betrieben. So sind neben kontinuierlich arbeitenden Förderband¬ öfen taktweise arbeitende Durchstoßöfen bekannt geworden, welche insbesondere bei Durchstoß-Gasaufkohlungsanlagen verwendet werden. Herkömmliche Durchstoßanlagen werden hauptsächlich in Rechteckform aufgestellt, so daß ein geschlossener Kreislauf entsteht.Industrial heat treatment plants are operated as continuously or intermittently as possible to achieve a high throughput. In addition to continuously operating conveyor belt furnaces, intermittent piercing furnaces have become known, which are used in particular in piercing gas carburizing plants. Conventional push-through systems are mainly set up in a rectangular shape, so that a closed circuit is created.
Solche Anlagen sind für einen hohen Durchsatz ausgelegt, weisen jedoch den Nachteil auf, daß infolge des taktweisen Umlaufbetrie- bes bei der Umstellung zwischen verschiedenen Chargen jeweils Anpassungsmaßnahmen durchgeführt werden müssen. So müssen teilweise Leerroste gefahren werden oder die Ofenanlage zunächst leergefahren werden, bevor anders beschaffene Teile verarbeitet werden können. Darüberhinaus wurden zwei- und dreibahnige Durchstoßanlagen entwickelt, um einen taktweisen Betrieb mit verschiedenen Taktzeiten zu ermöglichen. Eine mehrbahnige Auslegung führt jedoch zu einer geringeren Gleichmäßigkeit der Wärmebehandlung.Such systems are designed for a high throughput, but have the disadvantage that adjustment measures have to be carried out as a result of the cyclical circulating operation when switching between different batches. In some cases, empty grates have to be driven or the furnace system has to be run empty before other parts can be processed. In addition, two- and three-lane push-through systems were developed to enable intermittent operation with different cycle times. However, a multi-lane design leads to a lower uniformity of the heat treatment.
Darüberhinaus weisen Durchstoßanlagen den grundsätzlichen 'Nachteil auf, daß für einen wirtschaftlichen Betrieb eine gewisse Mindestauslastung erforderlich ist, da bei nicht vollständiger Auslastung Leerroste gefahren werden müssen.In addition, push-through systems have the fundamental disadvantage that a certain minimum utilization is required for economical operation, since empty gratings have to be driven if the utilization is not complete.
Um eine höhere Flexibilität der Wärmebehandlung insbesondere bei geringerem Durchsatz zu ermöglichen, wurden Drehherdöfen mit vor- und nachgeschalteten Durchstoß- bzw. Durchziehöfen kombiniert. Während die Aufkohlung meist im ein- oder zweistufi- gen Drehherdbereich durchgeführt wird, erfolgt die Aufheizung und das Diffundieren meist in den Durchstoß- bzw. Durchziehöfen.In order to allow a higher flexibility of the heat treatment, in particular with a lower throughput, rotary hearth furnaces were combined with upstream and downstream piercing or pulling furnaces. While carburizing is usually carried out in the one- or two-stage rotary hearth area, heating and diffusion mostly take place in the piercing or pulling yards.
Eine derartige Ofenanlage ist durch die DE 3441338 AI bekannt geworden. Hierbei werden die Werkstücke in einem Stoßofen unter Schutzgas aufgeheizt und dann über eine Zwischentür in die angeschlossene Aufkohlungskammer übergeben, die als taktweise drehbarer Rundtaktofen ausgebildet ist. Die einzelnen Chargen können nach unterschiedlichen, taktweise gesteuertenAufkohlungs- zeiten über eine Zwischentür zur Diffusionskammer übergeben werden, die gleichfalls als taktweise betriebener Rundtaktofen ausgebildet ist. Von der Diffusionskammer aus gelangen die Chargen über eine Zwischentür in eine Ausgleichskammer, die als Stoßofen ausgebildet ist.Such a furnace system is known from DE 3441338 AI. Here, the workpieces are heated in an impact furnace under protective gas and then transferred via an intermediate door into the connected carburizing chamber, which is designed as a rotary rotary furnace that can be rotated in cycles. The individual batches can be transferred after different, cyclically controlled carburizing times via an intermediate door to the diffusion chamber, which is also designed as a cyclically operated rotary cycle furnace. From the diffusion chamber, the batches pass through an intermediate door into a compensation chamber which is designed as an impact furnace.
Mit einer derartigen Anlage kann die Aufkohlungszeit der einzelnen Chargen unterschiedlich gesteuert werden, so daß unterschiedliche Werkstücke wärmebehandelt werden können oder auch verschiedene Einsatzhärtetiefen erreicht werden können. Jedoch können mit einer solchen Anlage jeweils sämtliche in einem Drehherdbereich befindlichen Chargen nur mit einer vorgegebenen Temperatur jeweils unter einer bestimmten Atmosphäre wärmebehandelt werden. Auch müssen teilweise einzelne Rostplätze leergefahren werden, um bei den übrigen Chargen die vorgegebenen Behandlungsparameter einzuhalten.With such a system, the carburizing time of the individual batches can be controlled differently, so that different workpieces can be heat treated or different case hardening depths can be achieved. However, with such a system, all batches located in a rotary hearth area can only be heat-treated at a predetermined temperature in each case under a specific atmosphere. Individual grate locations must also be partially emptied in order to maintain the specified treatment parameters for the other batches.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vor¬ richtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke zu schaffen, welche eine möglichst hohe Flexibilität gewährleistet.The invention is therefore based on the object of providing a device for the heat treatment of metallic workpieces which ensures the greatest possible flexibility.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mindestens die erste Ofeneinheit eine Mehrzahl von Einzelkammern aufweist, welche jeweils über gasdichte Türen verschließbar sind, daß jeder Einzelkammer eine Werkstückcharge über die Zuführeinrichtung wahlweise direkt zuführbar ist, daß Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Werkstückcharge einer jeden Einzelkammer individuell steuerbar sind, und daß eine Transfer- einrichtung vorgesehen ist, um Werkstückchargen aus einer jeweils gewünschten Einzelkammer nach einer jeweils gewünschten Ver¬ weildauer zu nehmen und der nachfolgenden Ofeneinheit zuzuführen.According to the present invention, this object is achieved in that, in a device of the type mentioned, at least the first furnace unit has a plurality of individual chambers, which can each be closed via gas-tight doors, that each batch of workpieces can optionally be fed directly via the feed device in that The temperature, dwell time and atmosphere for each workpiece batch of each individual chamber can be controlled individually, and that a transfer device is provided in order to take workpiece batches from a desired individual chamber after a desired dwell time and to feed them to the subsequent furnace unit.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, daß für jede Einzelkammer die Wärmebehandlungsparameter für jede einzelne Charge frei wählbar sind, d.h. Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre können für jede einzelne Charge individuell gesteuert werden. Ein solcher Aufbau läßt sich insbesondere zur flexiblen Gasaufkohlung für kleinere Wärmebehandlungs-Lose vorteilhaft einsetzen. Dadurch, daß die Wärmebehandlungsparamter Druck, Temperatur und Verweildauer für jede einzelne Charge getrennt steuerbar sind, lassen sich Wärmebehandlungen mit besonders hoher Präzision für hochwertige Teil durchführen. Diese Möglichkeit wird noch dadurch verbessert, daß eine Diffusionsberechnung mit Realdaten für jede einzelne Charge durchgeführt werden kann.A major advantage of this structure is that the heat treatment parameters for each individual batch can be freely selected for each individual chamber, ie the temperature, residence time and atmosphere can be controlled individually for each individual batch. Such a structure can be used particularly advantageously for flexible gas carburizing for smaller heat treatment batches. Because the heat treatment parameters pressure, temperature and dwell time can be controlled separately for each individual batch, heat treatments can be carried out with particularly high precision for high-quality parts. This possibility is further improved in that a diffusion calculation with real data can be carried out for each individual batch.
Da jede Einzelkammer über gasdichte Türen verschließbar ist und Temperatur und Verweildauer individuell steuerbar sind, können gleichzeitigverschiedene Wärmebehandlungsverfahren in den Einzelkammern durchgeführt werden. So können beispielsweise in verschiedenen Einzelkammern Gasaufkohlung, Carbonitrieren, Vergüten bzw. Härten Nitrocarburieren usw. im Rahmen eines taktweisen Betriebes durchgeführt werden. So lassen sich auch kleine Chargen auf wirtschaftliche Weise verarbeiten.Since each individual chamber can be closed via gas-tight doors and the temperature and residence time can be individually controlled, different heat treatment processes can be carried out in the individual chambers at the same time. For example, gas carburizing, carbonitriding, quenching and tempering, nitrocarburizing, etc. can be carried out in various individual chambers as part of a cyclical operation. This means that even small batches can be processed economically.
Da Einzelkammern jeweils individuell außer Betrieb gesetzt werden können, ist auch bei nicht vollständiger Auslastung der Anlage eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet. Darüberhinaus können an bestimmten EinzelkammernWartungsarbeiten durchgeführt werden, während die übrigen Einzelkammern betrieben werden.Since individual chambers can be put out of operation individually, a high level of economy is guaranteed even if the system is not fully utilized. In addition, maintenance can be carried out on certain individual chambers while the remaining individual chambers are in operation.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß Leerroste nicht erforderlich sind, wodurch ein besonders wirtschaftlicher Betrieb bei stark variierenderAnother advantage of the device according to the invention is that empty gratings are not required, which means that operation is particularly economical with widely varying ones
Auslastung gewährleistet ist und der Verschleiß minimiert wird.Utilization is guaranteed and wear is minimized.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Zuführeinrichtung eine gasdichte, schutzgasbeaufschlagte Einlauf- Transferschleuse und die Transfereinrichtung eine gasdichte, schutzgasbeaufschlagte Zwischen-Transferschleuse.auf. Auf diese Weise kann der Chargentransport am Ausgangspunkt einer jeden Charge (kalte Charge vor Beginn der Wärmebehandlung) bis zum Austrittspunkt der Charge aus einer Abschreckeinheit oder einer Kühlschleuse unter Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise in einer oxidationsfreien Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden.In an advantageous further development of the invention, the feed device has a gas-tight inlet transfer lock which is subjected to protective gas and the transfer device has a gas-tight intermediate transfer lock which is subjected to protective gas. In this way, the batch can be transported from the starting point of each batch (cold batch before the start of heat treatment) to the exit point of the batch from a quenching unit or a cooling lock in a protective gas atmosphere, preferably in an oxidation-free protective gas atmosphere.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Zuführ¬ einrichtung eine Vakuum-Einlaufschleuse zur Beschickung der Einlauf-Transferschleuse auf. ' In an advantageous development of the invention, the feed device has a vacuum inlet lock for loading the inlet transfer lock. '
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Anlage mit besonders kurzen Taktzeiten gefüllt werden kann, was sich besonders im Falle unterschiedlicher Wärmebehandlungsparameter für einzelne Chargen, etwa zur Erzielung verschiedener Einsatzhärtetiefen vorteilhaft auswirkt.This measure has the advantage that the system can be filled with particularly short cycle times, which is particularly advantageous in the case of different heat treatment parameters for individual batches, for example to achieve different case hardening depths.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen-Transfer- schleuse gleichfalls mit einer Vakuum-Einlaufschleuse ausgestat¬ tet.In a further development of the invention, the intermediate transfer lock is also equipped with a vacuum inlet lock.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Reparatur-Chargen für eine besondere Wärmebehandlung einzuschleusen oder Chargen ein¬ zuschleusen, die lediglich gehärtet werden sollen.This results in the possibility of introducing repair batches for a special heat treatment or introducing batches which are only intended to be hardened.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Zwischen-Transferschleuse und die Einlauf-Transferschleuse jeweils einen Rosttransportwagen mit gasdichtem Antrieb auf.In a further embodiment of the invention, the intermediate transfer lock and the inlet transfer lock each have a grate transport carriage with a gas-tight drive.
Hierdurch ist ein weitgehend verschleißfreier Transport der Roste unter Schutzgas möglich.This enables largely wear-free transportation of the grids under protective gas.
Der Antrieb ist in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung als positionierbarer Schleppketten-Umlaufantrieb ausgebildet. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen- Transferschleuse als kalter Schleusentunnel mit Innenisolierung ausgeführt.In an expedient development of the invention, the drive is designed as a positionable drag chain circulating drive. In a preferred development of the invention, the intermediate transfer lock is designed as a cold lock tunnel with internal insulation.
Auf diese Weise kann auf eine Beheizung der Zwischen-Transfer- schleuse verzichtet werden, während die Umsetzung unter Schutzgas erfolgt.In this way, there is no need to heat the intermediate transfer lock while the reaction is carried out under protective gas.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vor jeder Einzelkammer eine Querstoßeinrichtung zum Beschicken und Entladen vorgesehen.In an advantageous embodiment of the invention, a transverse push device for loading and unloading is provided in front of each individual chamber.
Auf diese Weise können die einzelnen Chargen jeweils vom Rosttransportwagen aus auf einfache Weise in eine Einzelkammer bewegt werden bzw. von einer Einzelkammer aus auf einen weiteren Rosttransportwagen oder zu einer nachgeschalteten Einheit bewegt werden.In this way, the individual batches can be moved in a simple manner from the grate transport trolley into a single chamber or can be moved from a single chamber onto another grate transport trolley or to a downstream unit.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine nachgeschaltete Ofeneinheit mehrere Einzelkammern auf, welche jeweils über gasdichte Türen verschließbar sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Einzelkammer individuell steuerbar sind.In a further embodiment of the invention, at least one downstream furnace unit has a plurality of individual chambers, each of which can be closed via gas-tight doors, the temperature, residence time and atmosphere for each individual chamber being individually controllable.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß für jede Charge eine optimierte Zwischen- bzw. Schlußwärmebehandlung durchgeführt werden kann, da Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre jeweils frei wählbar sind.This measure has the advantage that an optimized intermediate or final heat treatment can be carried out for each batch, since the temperature, residence time and atmosphere can be freely selected.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist hierzu jeweils eine Zwischenbe¬ handlungskammer vorgesehen, welche mit einer nachfolgenden Schlußbehandlungskammer über eine gasdichte Türe verbindbar ist. An die Zwischen- oder Schlußbehandlungskammer können sich wahlweise weitere Einheiten anschließen, vorzugsweise eine Auslaufschleuse mit einem Abschreckbad für Öl-, Salz- oder Polymerabschreckung, eine Einzelentnahmevorrichtung mit Härte- presse und Nachkühleinrichtung zum Härten empfindlicher Werk¬ stücke, eine Hochdruck-Gasabschreckeinheit oder eine Gaskühl¬ schleuse.In an expedient embodiment, an intermediate treatment chamber is provided for this purpose, which can be connected to a subsequent final treatment chamber via a gas-tight door. Additional units can optionally be connected to the intermediate or final treatment chamber, preferably an outlet lock with a quenching bath for oil, salt or polymer quenching, a single removal device with a hardening press and after-cooling device for hardening sensitive workpieces, a high-pressure gas quenching unit or a gas cooling system ¬ lock.
In jedem Falle läßt sich die Anlage durch den modularen Aufbau um weitere Einzelkammern erweitern, wobei die übrigen Anlagen¬ teile, wie Abschreckbäder, Transferschleusen und dgl. beibehalten werden können.In any case, the system can be expanded by additional individual chambers due to the modular construction, the other parts of the system, such as quenching baths, transfer locks and the like, being able to be retained.
Die Gesamtanlage kann natürlich um weitere Anlagenkomponenten ergänzt werden, z.B. Wascheinrichtungen, Anlaßöfen mit Kühl¬ strecke und dgl..The entire system can of course be supplemented with other system components, e.g. Washing devices, tempering ovens with cooling section and the like.
Wird eine Hochdruck-Gasabschreckanlage mit der Schlußbehandlungs¬ kammer verbunden, so kann das Kühlgas aus der Hochdruck-Ab- schreckkammer vorteilhaft für die Schutzgasbeaufschlagung der Zwischen-Transferschleuse, der Einlauf-Transferschleuse und/oder der Vakuu -Einlaufschleuse verwendet werden.If a high-pressure gas quenching system is connected to the final treatment chamber, the cooling gas from the high-pressure quenching chamber can advantageously be used for the inert gas supply to the intermediate transfer lock, the inlet transfer lock and / or the vacuum inlet lock.
Es liegt auf der Hand, daß durch den modularen Aufbau der Ofen- einheiten aus Einzelkammern, für die jeweils die Wärmebehand- lungsparamter Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre frei wähl¬ bar sind, eine Vielzahl verschiedener Anlagenkonfigurationen möglich ist.It is obvious that the modular construction of the furnace units from individual chambers, for each of which the heat treatment parameters of temperature, residence time and atmosphere can be freely selected, enables a large number of different system configurations.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach¬ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below are not only apparent in each case specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei¬ bung näher erläutert. Es zeigen:Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung,1 shows a first embodiment of the device according to the invention in a schematic representation,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung undFig. 2 shows a second embodiment of the invention in a schematic representation
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung.Fig. 3 shows a third embodiment of the invention in a schematic representation.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet ist.Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, which is generally designated by the number 10.
Eine erste Ofeneinheit 12 ist in drei gleichartige EinzelkammernA first furnace unit 12 is in three identical individual chambers
13 unterteilt, welche jeweils über gasdichte Einlaßtüren und Auslaßtüren 21 verschließbar sind. Eine weitere Ofeneinheit13 divided, each of which can be closed via gas-tight inlet doors and outlet doors 21. Another oven unit
14 weist eine Zwischenbehandlungskammer 15 mit einer gasdichten Eingangstür auf, welche über eine gasdichte Verbindungstür mit einer Schlußbehandlungskammer 16 verbindbar ist. Für jede Einzelkammer 13 der ersten Ofeneinheit 12, sowie für die Zwischenbehandlungskammer 15 und die Schlußbehandlungskammer 16 sind die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Verweildauer und Gasatmosphäre jeweils individuell steuerbar. Zur Beschickung der ersten Ofeneinheit 12 ist eine Einlauf- Transferschleuse 18 vorgesehen, in welche Einzelroste mit Werkstückchargen über eine Vakuum-Einlaufschleuse 23 einschleus¬ bar sind. In der Einlauf-Transferschleuse 18 ist ein Rosttrans- portwagen 30 über einen gasdichten Schleppketten-Umlaufantrieb 28 verfahrbar. Zum Antrieb dient ein Servomotor mit Positionier¬ steuerung, der eine Positionierung des Rosttransportwagens 30 vor dem Ausgang der Vakuum-Einlaßschleuse 23 bzw. vor dem Eingang einer jeden Einzelkammer 13 der Ofeneinheit 12 ermöglicht.14 has an intermediate treatment chamber 15 with a gas-tight entrance door, which can be connected to a final treatment chamber 16 via a gas-tight connecting door. For each individual chamber 13 of the first furnace unit 12, as well as for the intermediate treatment chamber 15 and the final treatment chamber 16, the heat treatment parameters temperature, residence time and gas atmosphere can be controlled individually. An inlet transfer lock 18 is provided for loading the first furnace unit 12, into which individual gratings with batches of workpieces can be introduced via a vacuum inlet lock 23. A grate transport carriage 30 can be moved in the inlet transfer lock 18 via a gastight drag chain circulating drive 28. A servo motor with positioning control is used for the drive, which enables the grate transport carriage 30 to be positioned in front of the outlet of the vacuum inlet lock 23 or in front of the entrance of each individual chamber 13 of the furnace unit 12.
Zum Ausschieben der Roste aus der Vakuum-Einlaufschleuse 23 in die Einlauf-Transferschleuse 18 bzw. zum Einschieben von der Einlauf-Transferschleuse 18 durch eine geöffnete Einlaßtür in eine Einzelkammer 13 und zum späteren Ausschieben aus der Einzelkammer durch eine geöffnete Auslaßtür ist jeweils eine QuerStoßeinrichtung 26 vorgesehen.To push the gratings out of the vacuum inlet lock 23 into the inlet transfer lock 18 or for inserting them from the inlet transfer lock 18 through an open inlet door into a single chamber 13 and for later pushing them out of the single chamber through an open outlet door, there is a transverse push device 26 intended.
Die erste Ofeneinheit 12 und die Zwischenbehandlungskammer 15 der nachfolgenden Ofeneinheit 14 sind über eine Zwischen- Transferschleuse 19 verbunden. Die Zwischen-Transferschleuse 19 ist nicht beheizt und ist mit einer Innenisolierung zum Strahlungsschutz versehen. Zum Transport der Roste ist wiederum ein Rosttransportwagen 29 vorgesehen, der über einen gasdichten Rosttransportwagenantrieb 27 innerhalb der Zwischen-Transfer- schleuse 19 verfahrbar und positionierbar ist.The first furnace unit 12 and the intermediate treatment chamber 15 of the subsequent furnace unit 14 are connected via an intermediate transfer lock 19. The intermediate transfer lock 19 is not heated and is provided with internal insulation for radiation protection. To transport the grates, a grate transport carriage 29 is again provided, which can be moved and positioned within the intermediate transfer lock 19 via a gas-tight grate transport carriage drive 27.
Sowohl die Einlauftransferschleuse 18 als auch die Zwischen- Transferschleuse 19 sind schutzgasbeaufschlagt. Über die Einlauf- Vakuumschleuse 23 und die Einlauf-Transferschleuse 18 können jeder der Einzelkammern 13 Werkstückchargen zugeführt werden und nach einer individuell gesteuerten Wärmebehandlung (Tempera¬ tur, Atmosphäre und Verweildauer) über die Zwischen-Transfer¬ schleuse 19 mittels des Rosttransportwagens 29 vor die nachfol- gende Zwischenbehandlungskammer 15 unter Schutzgas transportiert werden. Von hier aus kann der Rost über die QuerStoßeinrichtung bei geöffneter Einlaßtür in die Zwischenbehandlungskammer 15 eingeschoben werden. Nach erfolgter Zwischen-Wärmebehandlung mit beliebig wählbarer Temperatur und Gasatmosphäre kann der Rost über eine weitere Querstoßeinrichtung bei geöffneter Zwischentür in die Schlußbehandlungskammer 16 weitergeschoben werden.Both the inlet transfer lock 18 and the intermediate transfer lock 19 are exposed to protective gas. Workpiece batches can be fed to each of the individual chambers 13 via the inlet vacuum lock 23 and the inlet transfer lock 18 and, after an individually controlled heat treatment (temperature, atmosphere and residence time), via the intermediate transfer lock 19 by means of the grate transport carriage 29 - The intermediate treatment chamber 15 can be transported under protective gas. From here, the grate can be pushed into the intermediate treatment chamber 15 via the transverse pushing device with the inlet door open. After intermediate heat treatment with any temperature and gas atmosphere that can be selected, the grate can be pushed further into the final treatment chamber 16 by means of a further cross joint device with the intermediate door open.
An die Schlußbehandlungskammer 16 schließt sich über eine gasdichte Auslaßtür ein Abschreckbad 31 für Öl-, oder Salz¬ abschreckung mit einer nachgeschalteten Auslaufschleuse an, von der aus die Werkstückchargen nach Verlassen des Härtebades entnommen werden können.A quenching bath 31 for oil or salt quenching is connected to the final treatment chamber 16 via a gas-tight outlet door with a downstream outlet lock, from which the workpiece batches can be removed after leaving the hardening bath.
Mit der Zwischen-Transferschleuse 19 ist eine weitere Vakuum- Einlaufschleuse 24 verbunden, über die einzelne Werkstückchargen unter Umgehung der ersten Ofeneinheit 12 für Reparaturzwecke oder zur ausschließlichen Härtung über die Zwischen-Transfer- schleuse 19 unmittelbar der Zwischenbehandlungskammer 15 zugeführt werden können.A further vacuum inlet lock 24 is connected to the intermediate transfer lock 19, via which individual workpiece batches can be fed directly to the intermediate treatment chamber 15 by bypassing the first furnace unit 12 for repair purposes or for exclusive hardening via the intermediate transfer lock 19.
Die einzelnen Werkstückchargen werden mittels eines Beschickungs¬ wagens 39 über eine Transferstrecke 43 bis an einen Verbindungs- kanal 25 verfahren, von dem aus sie jeweils über einen Quersto߬ antrieb in die erste Vakuum-Schleuse 23 oder die zweite Vakuum- Schleuse 24 verschoben werden können.The individual workpiece batches are moved by means of a loading trolley 39 via a transfer section 43 to a connecting channel 25, from which they can each be moved into the first vacuum lock 23 or the second vacuum lock 24 by means of a transverse push drive .
Die einzelnen Werkstückchargen können über einen Beschickungs- /Entnahmehubtisch 42 in einer Speicherbahn 41 gespeichert werden und aus dieser in den Beschickungswagen 39 übergeben werden. Mittels des Beschickungswagens 39 können die Werkstückchargen zu anderen Komponenten der Anlage, zu Niedertemperaturzellen 37a, 37b zu einer Wascheinrichtung 36 oder zu einem Flächen¬ speicher 40 zur Zwischenspeicherung verfahren werden.The individual workpiece batches can be stored in a storage path 41 via a loading / unloading lifting table 42 and can be transferred from this into the loading carriage 39. The workpiece batches can be loaded by means of the loading carriage 39 to other components of the system, to low-temperature cells 37a, 37b to a washing device 36 or to an area store 40 for intermediate storage.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 insgesamt mit der Ziffer 50 bezeichnet.A further exemplary embodiment of the invention is designated as a whole by the number 50 in FIG. 2.
Hierbei sind zwei Ofeneinheiten 52a, 52b zur Hochtemperaturbe¬ handlung vorgesehen, welche jeweils in drei identische Einzel- kammern 53 aufgeteilt sind, die über gasdichte Einlaß- bzw. Auslaßtüren 61 verschließbar sind. Dabei sind Temperatur, Gasatmosphäre und Verweildauer von Werkstückchargen für jede Einzelkammer 53 frei konfigurierbar.In this case, two furnace units 52a, 52b are provided for high-temperature treatment, which are each divided into three identical individual chambers 53, which can be closed via gas-tight inlet and outlet doors 61. The temperature, gas atmosphere and dwell time of workpiece batches can be freely configured for each individual chamber 53.
Zur Beschickung der sechs Einzelkammern 53 ist in der zuvor anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise wiederum eine Einlaß- Transferschleuse 58 vorgesehen, welcher Einzelroste mit Werk¬ stückchargen über eine Vakuum-Einlaufschleuse 63 zuführbar sind. In der Einlauf-Transferschleuse 58 ist ein Rosttransportwagen 70 vorgesehen, der über einen gasdichten Schleppketten-Umlauf- antrieb 68 beliebig gegenüber dem Auslaß der Vakuum-Einlauf¬ schleuse 63 oder gegenüber den Einlaßtüren 61 der Einzelkammern 53 positionierbar ist. Zum Rosttransport zwischen den Einzelkom¬ ponenten der Anlage, also beispielsweise zum Einschieben eines Rostes in eine Einzelkammer 53 und zum nachfolgenden Ausschieben sind wiederum Querstoßeinrichtungen 66 vorgesehen.To feed the six individual chambers 53, an inlet transfer lock 58 is again provided in the manner previously described with reference to FIG. 1, to which individual gratings with workpiece batches can be fed via a vacuum inlet lock 63. Provided in the inlet transfer lock 58 is a grate transport carriage 70, which can be positioned as desired relative to the outlet of the vacuum inlet lock 63 or relative to the inlet doors 61 of the individual chambers 53 via a gas-tight drag chain circulating drive 68. For pushing the grate between the individual components of the system, that is to say, for example, for pushing a grate into a single chamber 53 and for subsequent pushing out, transverse push devices 66 are again provided.
Zur nachfolgenden Behandlung der Werkstückchargen sind zwei weitere Ofeneinheiten 54a, 54b vorgesehen, welche jeweils eine Zwischenbehandlungskammer 55a bzw. 55b und eine Schlußbehand¬ lungskammer 56a bzw. 56b aufweisen. Auch hierbei sind jeweils die einzelnen Kammern über gasdichte Türen 61 verschließbar und die Wärmebehandlungspa a eter Temperatur, Verweildauer und Gasatmosphäre frei wählbar .For the subsequent treatment of the workpiece batches, two further furnace units 54a, 54b are provided, each of which has an intermediate treatment chamber 55a or 55b and a final treatment chamber 56a or 56b. Here too are each the individual chambers can be closed via gas-tight doors 61 and the heat treatment pa ater temperature, residence time and gas atmosphere freely selectable.
Die Zwischenbehandlungskammern 55a bzw. 55b stehen über gasdichte Einlaßtüren mit einer Zwischen-Transferschleuse 59 in Verbindung. Die nicht beheizte Zwischen-Transferschleuse 59 ist wiederum mit einer Innenisolierung als Strahlungsschutz versehen und gasdicht zur Schutzgasbeaufschlagung ausgeführt. Zum Verfahren der Roste zwischen den Einzelkammern 53 und den Zwischenbehand¬ lungskammern 55a bzw. 55b ist ein Rosttransportwagen 69 vor¬ gesehen, welcher von einem gasdichten Schleppketten-Umlauf antrieb 67 mit Servomotor und Positionier Steuerung gezielt verfahrbar ist, um ein Ausstoßen eines Rostes aus einer Einzelkammer 53 in die Zwischen-Transferschleuse 59 bzw. ein Einstoßen in eine der beiden Zwischenbehandlungskammern 55a, 55b zu ermöglichen. Die Einlauf-Transferschleuse 58 und die Zwischen-Transferschleuse 59 sind vollständig schutzgasbeaufschlagt.The intermediate treatment chambers 55a and 55b are connected to an intermediate transfer lock 59 via gas-tight inlet doors. The non-heated intermediate transfer lock 59 is in turn provided with internal insulation as radiation protection and is designed to be gas-tight for the application of protective gas. For moving the grates between the individual chambers 53 and the intermediate treatment chambers 55a and 55b, a grate transport carriage 69 is provided, which can be moved in a targeted manner by a gastight drag chain circulation drive 67 with a servo motor and positioning control in order to eject a grate from a To enable individual chamber 53 into the intermediate transfer lock 59 or to push into one of the two intermediate treatment chambers 55a, 55b. The inlet transfer lock 58 and the intermediate transfer lock 59 are completely exposed to protective gas.
Die Schlußbehandlungskammer 56a der ersten nachfolgenden Ofeneinheit 54a ist über eine Schlitz schiebetür 73 mit einer Einzelentnahmevorrichtung 72 verbunden, über die empfindliche Werkstücke an eine Härtepresse 74 mit Nachkühleinrichtung zum verzugsfreien Härten übergebbar sind. Die erste Schlußbehand- lungskammer 56a steht weiterhin über eine gasdichte Tür mit einem Abschreckbad 7la, für eine Abschreckung im Öl- oder Salzbad mit nachgeschalteter Aus lauf schleuse in Verbindung.The final treatment chamber 56a of the first subsequent furnace unit 54a is connected via a slot sliding door 73 to an individual removal device 72, via which sensitive workpieces can be transferred to a hardening press 74 with after-cooling device for delay-free hardening. The first final treatment chamber 56a is also connected via a gas-tight door to a quenching bath 7la, for quenching in an oil or salt bath with a downstream outlet lock.
Die zweite Zwischenbehandlungskammer 55b weist eine gasdichte Auslaßtür auf, über die Werkstückchargen an eine Hochdruck- Gasabschreckeinrichtung 75 übergeben werden können. Die Werk¬ stückchargen können alternativ von der zweiten Zwischenbehand¬ lungskammer 55b aus über eine gasdichte Zwischentür zur Schlußbe- handlungskammer 56b gelangen, welche wiederum über eine gasdichte Auslaßtür mit einem Abschreckbad.71b für öl oder Salz mit nachgeschalteter Auslaufschleuse in Verbindung steht.The second intermediate treatment chamber 55b has a gas-tight outlet door, via which workpiece batches can be transferred to a high-pressure gas quenching device 75. The workpiece batches can alternatively be carried out from the second intermediate treatment chamber 55b via a gas-tight intermediate door to the final action chamber 56b, which in turn is connected via a gas-tight outlet door to a quench bath 71b for oil or salt with a downstream outlet lock.
Zur Beschickung und Entnahme einzelner Werkstückchargen ist wiederum ein Beschickungswagen 79 vorgesehen, welcher über eine Transferstrecke 83 zu den einzelnen Komponenten bzw. zu deren Anschlußleitungen hin verfahrbar ist. Mit dem Beschickungswagen 79 können gleichfalls weitere Anlagenkomponenten, wie zwei Flächenspeicher 80a, 80b, zwei Anlaßöfen mit Kühlstrecke 85a, 85b, zwei Wascheinrichtungen 76a, 76b und ein Beschickungs- /Entnahmehubtisch 81 angefahren werden.For loading and removing individual batches of workpieces, a loading trolley 79 is again provided, which can be moved via a transfer path 83 to the individual components or to their connecting lines. With the loading trolley 79, other system components, such as two surface storage units 80a, 80b, two starting furnaces with a cooling section 85a, 85b, two washing devices 76a, 76b and a loading / unloading lifting table 81 can also be started up.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 insgesamt mit der Ziffer 90 bezeichnet.Another exemplary embodiment of the invention is designated as a whole by the number 90 in FIG. 3.
Es sind insgesamt vier gleich aufgebaute Ofeneinheiten 92a, 92b, 92c, 92d vorgesehen, welche jeweils in vier gleiche Einzelkammern 93 aufgeteilt sind, die über Einlaßtüren bzw. Auslaßtüren 101 verschließbar sind. Für jede Einzelkammer 93 sind die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Gasatmosphäre und Verweildauer individuell steuerbar.A total of four furnace units 92a, 92b, 92c, 92d of identical construction are provided, each of which is divided into four identical individual chambers 93, which can be closed via inlet doors or outlet doors 101. The heat treatment parameters temperature, gas atmosphere and residence time can be controlled individually for each individual chamber 93.
Jeweils zwei der Ofeneinheiten 92a, 92b bzw. 92c, 92d sind beidseits einer Zwischen-Transferschleuse 99 angeordnet, so daß sich insgesamt acht Einzelkammern 93 beidseits der Zwischen- Transferschleuse 99 gegenüberliegen.In each case two of the oven units 92a, 92b and 92c, 92d are arranged on both sides of an intermediate transfer lock 99, so that a total of eight individual chambers 93 lie opposite one another on both sides of the intermediate transfer lock 99.
Zur Beschickung von jeweils zwei Ofeneinheiten 92a, 92b bzw. 92c, 92d ist jeweils eine Einlauf-Transferschleuse 98b bzw. 98a vorgesehen. Die Zufuhr von Rosten mit Werkstückchargen in die Einlauf- Transferschleusen 98a bzw. 98b geschieht jeweils über eine Vakuum-Einlaufschleuse 103a bzw. 103b. Die Einlauf-Transfer¬ schleusen 98a, 98b und die Zwischen-Transferschleuse 99 sind gasdicht ausgeführt und schutzgasbeaufschlagt. Die Zwischen- Transferschleuse 99 ist nicht beheizt und mit einer Innenisolie¬ rung als Strahlungsschutz versehen. Zum Transport der Roste innerhalb der Einlauf-Transferschleusen 98a, 98b und der Zwischentransfer-Schleuse 99 sindRosttransportwagen 110a, 110b und 109 vorgesehen, die jeweils über einen gasdichten Rosttrans¬ portwagenantrieb 108a, 108b bzw. 107 innerhalb der Einlauf- Transferschleusen 98a, 98b bzw. innerhalb der Zwischen-Transfer¬ schleuse 99 verfahrbar und positionierbar sind.An inlet transfer lock 98b and 98a is provided for loading two furnace units 92a, 92b and 92c, 92d, respectively. Grates with batches of workpieces are fed into the inlet transfer locks 98a and 98b via a vacuum inlet lock 103a and 103b, respectively. The inlet transfer locks 98a, 98b and the intermediate transfer lock 99 are designed to be gas-tight and subjected to protective gas. The intermediate transfer lock 99 is not heated and is provided with an inner insulation as radiation protection. For the transportation of the grates within the inlet transfer locks 98a, 98b and the intermediate transfer lock 99, grate transport carriages 110a, 110b and 109 are provided, each of which has a gas-tight grate transport carriage drive 108a, 108b and 107 within the inlet transfer locks 98a, 98b and can be moved and positioned within the intermediate transfer lock 99.
Zum Transport der Roste zwischen den Einzelkomponenten der Anlage sind wiederum Querstoßeinrichtungen 106 vorgesehen.Transverse joint devices 106 are in turn provided for transporting the grids between the individual components of the system.
Die Zwischen-Transferschleuse 99 ist mit einer nachfolgenden Ofeneinheit 94 verbunden, welche eine Zwischenbehandlungskammer 95 und eine davon über eine gasdichte Tür getrennte Schlußbehand¬ lungskammer 96 aufweist. Die Werkstückroste werden von der Zwischen-Transferschleuse 99 aus nach Öffnen der gasdichten Einlaßtür über die Querstoßeinrichtung eingeschoben und nach einem Zwischenbehandlungsschritt in die Schlußbehandlungskammer 96 zur Durchführung eines weiteren WarmebehandlungsSchrittes eingeschoben.The intermediate transfer lock 99 is connected to a subsequent furnace unit 94 which has an intermediate treatment chamber 95 and a final treatment chamber 96 separated therefrom via a gas-tight door. The workpiece gratings are pushed in from the intermediate transfer lock 99 after the gas-tight inlet door has been opened via the cross joint device and, after an intermediate treatment step, are pushed into the final treatment chamber 96 in order to carry out a further heat treatment step.
Sowohl in der Zwischenbehandlungskammer 95, als auch in der Schlußbehandlungskammer 96 sind die Wärmebehandlungsparameter Temperatur, Atmosphäre und Verweildauer jeweils wiederum für jede einzelne Werkstückcharge getrennt steuerbar.. Aus der Schlußbehandlungskammer 96 können die WerkstückchargenBoth in the intermediate treatment chamber 95 and in the final treatment chamber 96, the heat treatment parameters temperature, atmosphere and residence time can in turn be controlled separately for each individual workpiece batch. The workpiece batches can be removed from the final treatment chamber 96
-f entweder über eine Schlitzschiebetür 113 von einer Einzel¬ entnahmevorrichtung 112 entnommen werden und an eine Härtepresse 114 mit Nachkühleinrichtung übergeben werden oder über eine 5 Auslauf-Gaskühlschleuse 111 entnommen und drucklos abgekühlt werden.-f either be removed from a single removal device 112 via a slit sliding door 113 and transferred to a hardness press 114 with aftercooling device, or removed via a discharge gas cooling lock 111 and cooled without pressure.
Zur weiteren Nachbehandlung der Werkstückchargen nach Verlassen der Nachkühleinrichtung nach Abschluß des Härtevorganges ist 10 eine Nachbehandlungseinheit 124 mit Förderbandtransporteinrich¬ tung vorgesehen, welche eine Wascheinheit, , eine Trockeneinheit, eine Anlaßeinheit und eine nachgeschaltete Luftkühleinheit umfaßt.For further aftertreatment of the workpiece batches after leaving the aftercooling device after completion of the hardening process, an aftertreatment unit 124 with a conveyor belt transport device is provided, which includes a washing unit, a drying unit, a starting unit and a downstream air cooling unit.
15 Zur Handhabung der Werkstücke bei der Einzelentnahme und zur Übergabe an die Härtepresse 114 dient ein Umlademanipulator 125 mit Positionssteuerung.15 A reloading manipulator 125 with position control is used to handle the workpieces during the individual removal and for transfer to the hardening press 114.
Ein weiterer Umlademanipulator 125 mit Positionssteuerung ist 20 für die Handhabung der Werkstücke im Beschickungs- und Entnahme¬ bereich 122 vorgesehen.Another reloading manipulator 125 with position control 20 is provided for handling the workpieces in the loading and unloading area 122.
Zur Zuführung bzw. Entnahme der Werkstücke sind zwei Be¬ schickungswagen 119a, 119b vorgesehen, welche auf einer Transfer- 25 strecke 123 verfahrbar sind. Vom Beschickungswagen 119b aus gelangen die Roste mit den Werkstückchargen über einen Ver¬ bindungskanal 126 jeweils zu den Vakuum-Einlaufschleusen 103a bzw. 103b.Two loading carriages 119a, 119b are provided for feeding or removing the workpieces, which can be moved on a transfer path 123. From the loading carriage 119b, the grates with the workpiece batches reach the vacuum inlet locks 103a and 103b via a connecting channel 126.
30 Weitere Komponenten der Anlage, wie Flächenspeicher 120 und eine weitere Wascheinrichtung 116 sind über die Beschickungswagen 119a bzw. 119b erreichbar. 30 Further components of the system, such as surface storage 120 and a further washing device 116, can be reached via the loading trolleys 119a and 119b.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vorrichtung zur Wärmebehandlungmetallischer Werkstücke, mit einer Zuführungseinrichtung zur'taktweisen Zuführung von Werkstücken zu mindestens einer Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d) zur Durchführung eines ersten Wärmebehand- lungsschrittes, welche mit mindestens einer nachfolgenden Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Ofeneinheit (12; 52a, 52b; 92a bis 92d) eine Mehrzahl von Einzelkammern (13; 53; 93) aufweist, welche jeweils über gasdichte Türen (21; 61; 101) verschließbar sind, daß jeder Einzelkammer1. A device for Wärmebehandlungmetallischer workpieces, with a feed device for 'cyclical feeding workpieces to at least one furnace unit for carrying out a first heat treatment step which at least one subsequent furnace unit (14 (12; 92a to 92d; 52a, 52b); 54a, 54b; 94), characterized in that at least the first furnace unit (12; 52a, 52b; 92a to 92d) has a plurality of individual chambers (13; 53; 93), each of which has gas-tight doors (21; 61; 101 ) are closable that each individual chamber
(13; 53; 93) eine Werkstückcharge über die Zuführeinrichtung wahlweise direkt zuführbar ist, daß Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Werkstückcharge einer jeden(13; 53; 93) a batch of workpieces can optionally be fed directly via the feed device, that temperature, residence time and atmosphere for each batch of workpieces of each
Einzelkammer (13; 53; 93) individuell steuerbar sind, und daß eine Transfereinrichtung vorgesehen ist, um Werkstück¬ chargen aus einer jeweils gewünschten Einzelkammer (13; 53; 93) nach einer jeweils gewünschten Verweildauer zu entnehmen und der nachfolgenden Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) zuzuführe .Individual chambers (13; 53; 93) can be individually controlled, and that a transfer device is provided to remove workpiece batches from a desired individual chamber (13; 53; 93) after a desired residence time and from the subsequent furnace unit (14; 54a , 54b; 94).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung eine gasdichte, schutzgasbeaufschlagte Einlauf-Transferschleuse (18 ; 58 ; 98a, 98b) und eine gasdichte, schutzgasbeaufschlagte Zwischen-Transferschleuse (19 ; 59 ; 99) aufweist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the feed device has a gas-tight, protective gas-charged inlet transfer lock (18; 58; 98a, 98b) and a gas-tight, protective gas-charged intermediate transfer lock (19; 59; 99).
3 . Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung eine Vakuum-Einlauf schleuse (23 ; 63 ; 103a, 103b) zur Beschickung der Einlauf-Transferschleuse (18 ; 58 ; 98a, 98b) aufweist.3rd Apparatus according to claim 2, characterized in that the feed device has a vacuum inlet lock (23; 63; 103a, 103b) for loading the inlet transfer lock (18; 58; 98a, 98b).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse (19) mit einer Vakuum- Einlaufschleuse (24) verbindbar ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the intermediate transfer lock (19) with a vacuum inlet lock (24) can be connected.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse (19; 59; 99) und die Einlauf-Transferschleuse (18; 58; 98a, 98b) jeweils einen Rosttransportwagen (29, 30; 69, 70; 109, 110a, 110b) mit gasdichtem Antrieb (27, 28; 67, 68; 107, 108a, 108b) aufweisen.5. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized gekenn¬ characterized in that the intermediate transfer lock (19; 59; 99) and the inlet transfer lock (18; 58; 98a, 98b) each have a grate transport carriage (29, 30; 69, 70; 109, 110a, 110b) with gas-tight drive (27, 28; 67, 68; 107, 108a, 108b).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (27, 28; 67, 68; 107, 108a, 108b) als positio¬ nierbarer Schleppketten-Umlaufantrieb ausgebildet ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the drive (27, 28; 67, 68; 107, 108a, 108b) is designed as a positionable drag chain revolving drive.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse ( 19 , 59 , 99) als unbeheizter Schleusentunnel mit Innenisolierung ausgebildet ist .7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the intermediate transfer lock (19, 59, 99) is designed as an unheated lock tunnel with internal insulation.
8 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Einzelkammer ( 13 , 15 , 16 ; 53 , 55a, 55b, 56a, 56b; 93 , 95, 96) eine Querstoßeinrichtung (26 ; 66 ; 106) zum Beschicken und Entladen vorgesehen ist.8th . Device according to one of the preceding claims, characterized in that in front of each individual chamber (13, 15, 16; 53, 55a, 55b, 56a, 56b; 93, 95, 96) a transverse pushing device (26; 66; 106) for loading and unloading is provided.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine nachfolgende Ofeneinheit (14; 54a, 54b; 94) mehrere Einzelkammern (15, 16; 55a, Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre für jede Einzel¬ kammer (15, 16 ; 55a, 55b, 56a, 56b; 95 , 96) individuell steuerbar sind.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one subsequent furnace unit (14; 54a, 54b; 94) several individual chambers (15, 16; 55a, The temperature, residence time and atmosphere for each individual chamber (15, 16; 55a, 55b, 56a, 56b; 95, 96) can be individually controlled.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenbehandlungskammer (15; 55a, 55b; 95) vorgesehen ist, welche mit einer nachfolgenden Schlußbehandlungskammer (16 ; 56a, 56b; 96) über eine gasdichte Türe (21; 61; 101) verbindbar ist.10. The device according to claim 9, characterized in that an intermediate treatment chamber (15; 55a, 55b; 95) is provided, which with a subsequent final treatment chamber (16; 56a, 56b; 96) via a gas-tight door (21; 61; 101) is connectable.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußbehandlungskammer (16 ; 56a, 56b; 96) mit einem Abschreckbad (31; 71a, 71b) mit Aus lauf schleuse verbindbar ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the final treatment chamber (16; 56a, 56b; 96) with a quenching bath (31; 71a, 71b) can be connected to an outlet lock.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgende Ofeneinheit (54a, 94) mit einer Einzelentnahmevorrichtung (52, 112) mit Härtepresse und Nachkühleinrichtung (74, 114) für empfind- liehe Werkstücke verbindbar ist.12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the subsequent furnace unit (54a, 94) with a single removal device (52, 112) with hardness press and after-cooling device (74, 114) for sensitive workpieces can be connected.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgende Ofeneinheit (54b) mit einer Hochdruckgasabschreckeinrichtung (75) verbindbar ist.13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the subsequent furnace unit (54b) can be connected to a high-pressure gas quenching device (75).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas der Hochdruck-Gasabschreckeinrichtung (75) der Zwischen-Transferschleuse (59) , der Einlauf-Transfer- schleuse (58) und/oder der Vakuum-Einlaufschleuse (63) zugeführt ist. 14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the cooling gas of the high-pressure gas quenching device (75) of the intermediate transfer lock (59), the inlet transfer lock (58) and / or the vacuum inlet lock (63) is supplied.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Ofeneinheit (94) mit einer Gaskühlschleuse (111) verbindbar ist. 15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the downstream furnace unit (94) can be connected to a gas cooling lock (111).
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