EP0699243B1 - Vorrichtung zur wärmebehandlung metallischer werkstücke - Google Patents

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EP0699243B1
EP0699243B1 EP94917626A EP94917626A EP0699243B1 EP 0699243 B1 EP0699243 B1 EP 0699243B1 EP 94917626 A EP94917626 A EP 94917626A EP 94917626 A EP94917626 A EP 94917626A EP 0699243 B1 EP0699243 B1 EP 0699243B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
furnace
intermediate transfer
grates
modules
transfer channel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94917626A
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English (en)
French (fr)
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EP0699243A1 (de
Inventor
Helmut Egger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichelin GmbH Germany
Original Assignee
Aichelin GmbH Germany
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Publication date
Application filed by Aichelin GmbH Germany filed Critical Aichelin GmbH Germany
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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
    • 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
    • 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
    • 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
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • F27B9/028—Multi-chamber type furnaces

Definitions

  • the invention relates to a device for the heat treatment of metallic workpieces, with a plurality of furnace modules which can be exposed to a protective gas atmosphere and are connected to one another via at least one intermediate transfer lock to which protective gas can be applied, and the intermediate transfer lock has a transport device for transporting the grids.
  • Such a device is known from EP 0 209 408 A1.
  • the known device has a low-temperature furnace module, a high-temperature furnace module and an intermediate transfer lock in order to be able to transport workpieces between the individual modules in a protective gas atmosphere.
  • the known device can be used very flexibly, since the gas atmosphere, treatment duration and temperature can be selected individually in the individual modules, but is only suitable for small throughputs.
  • a device for the heat treatment of metallic workpieces which has at least two furnace modules, of which at least one furnace module has a plurality of individual chambers, each of which can be closed via gas-tight doors .
  • At least one intermediate transfer lock is provided for transport between the individual furnace modules, which enables the workpieces to be transported under a protective gas atmosphere.
  • FR-E-95877 describes oven modules connected by means of an intermediate transfer lock, which can be loaded or unloaded by means of pushing devices.
  • a modular arrangement of the furnace units in individual chambers, each of which can be individually controlled, results in a particularly high flexibility of the system, however such a system can only be used for small to medium throughputs.
  • 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 and is also suitable for higher throughputs.
  • At least one furnace module is designed as a push-through furnace module with grates for transporting workpieces, and this push-through furnace module is connected to the intermediate transfer lock at least on the input and output sides via a cross-pushing device.
  • a plurality of oven modules which can be exposed to a protective gas atmosphere are connected to one another via at least one intermediate transfer lock which can be subjected to a protective gas atmosphere.
  • the intermediate transfer lock is coupled to at least one vacuum inlet lock for loading workpieces.
  • each individual oven module can be quickly loaded via the at least one intermediate transfer lock, and there is also the possibility of quickly removing repair batches.
  • the intermediate transfer lock has at least one grate transport carriage with a gas-tight drive.
  • This measure has the advantage that a largely wear-free transport of the grids between the individual furnace modules is possible under protective gas.
  • the drive can be designed as a positionable drag chain circulating drive.
  • the intermediate transfer lock is designed as an unheated, heat-insulated lock tunnel.
  • the individual batches can easily be moved from the grate transport trolley from the intermediate transfer lock Are moved into the individual oven modules or are moved from the oven modules onto a further grate transport carriage to another oven module or to another unit.
  • At least one furnace module has a plurality of individual chambers, each of which can be closed by means of gas-tight doors, the temperature, residence time and atmosphere being freely selectable.
  • This measure has the advantage that different heat treatments can be carried out in succession in the furnace module divided into a plurality of individual chambers, without first having to be transported to another furnace module. Rather, the sliding transport of the grates from single chamber to single chamber ensures quick transport.
  • At least one oven module has two slides arranged below the grids, which are supported on one another, the upper slider being able to be raised relative to the lower slider in order to lift the grids off the furnace floor, and the two slides in the raised position can be moved together to transport the grids.
  • This lifting furnace conveyor known per se from DE 41 32 197 Al, ensures wear-free transport of the grids through the furnace module. As a result of the lower wear, lighter grates can also be used, which increases the economic efficiency. Furthermore, this measure has the advantage that the furnace module can also be driven completely empty without the need for empty gratings, which would lead to unnecessary wear and energy consumption.
  • a grate transport carriage with a gas-tight drive for example a drag chain rotary drive
  • a lifting furnace conveyor can also be installed within the intermediate transfer lock mentioned manner can be provided.
  • support elements are provided between the two slides of the lifting furnace conveyor, which enable a combined movement of at least the upper slider in the horizontal direction and in the vertical direction.
  • the support elements are designed as mutually parallel inclined planes of the upper slide or lower slide.
  • the throughput time of at least one oven module is variable independently of the other oven modules.
  • variable module cycle times of ten, twenty, thirty, forty and sixty minutes can be provided for each furnace module.
  • various possible uses can be achieved, namely one use as a single-purpose system with, for example, a single case hardening depth but with a very high total throughput, or use as a multi-purpose system, for example simultaneously with different case hardening depths , and finally also a use as a multipurpose system, for example when driving with more than three different types Case hardening depths and various hardening and tempering processes with short throughputs.
  • a device according to the invention is generally designated by the number 10 in FIG. 1.
  • the device 10 has a total of five furnace modules, all of which are designed as push-through furnace modules.
  • the first furnace module 12 and the second furnace module 14 are provided, for example, for heating and carburizing, while the third furnace module 16 and the fourth furnace module 18 are used for carburizing and the fifth furnace module 20 can be used for the final diffusion.
  • furnace modules 12, 14, 16, 18, 20 are connected to one another via an intermediate transfer lock 22, in which the workpieces 26 or the grids 24 can be transported under a protective gas atmosphere. All furnace modules 12, 14, 16, 18, 20 and the intermediate transfer lock 22 are therefore largely gas-tight in order to enable treatment or transport under protective gas. It goes without saying that treatment or transport under vacuum could of course also be provided in an alternative manner, provided that this is advantageous in individual cases.
  • the loading takes place via a loading trolley 54 through a connecting channel 56 via a vacuum inlet lock 30, from which the grids 24 reach the intermediate transfer lock 22 via a transverse pushing device 58.
  • a transport device 28 with a plurality of grate transport carriages 32 can be moved and positioned as desired via a drag chain circulating drive. It goes without saying that any other types of drive for transporting the grids 24 within the intermediate transfer lock 22 can also be provided, provided that these meet the respective requirements.
  • transverse push devices 58 are respectively provided, which are indicated only schematically with their transverse impact drive 59.
  • the first four oven modules 12 to 18 can each accommodate nine grids 24 in a row, while the fifth oven module 20 can hold one grate in its first single chamber 19 and two grids in its second single chamber 21.
  • the furnace modules 12 to 20 are each connected via gas-tight doors 60 to the intermediate transfer lock 28 or the upstream vacuum inlet lock 30 or the downstream immersion oil quenching bath 34.
  • the two individual chambers 19, 21 of the fifth furnace module 20 are separated from one another by a gas-tight door 62, so that the temperature, gas atmosphere and, within certain limits, the dwell time of the workpieces in both individual chambers 19, 21 can be freely selected.
  • immersion oil quenching bath 34 is followed by a cleaning system 36.
  • the intermediate transfer lock 22 is designed as an unheated, heat-insulated lock tunnel so that the workpieces can be transported within the intermediate transfer lock 22 without major heat losses without additional heating of the intermediate transfer lock 22.
  • a buffer memory 64 is also provided for holding workpieces before or after the heat treatment.
  • a lifting furnace conveyor device according to DE 41 32 197 A1 is provided for transporting the grids 24 within the first four furnace modules 12 to 18, to which express reference is made here with regard to details of the drive.
  • FIGS. 2 and 3 are provided only for the purpose of a basic explanation of this transport device 38.
  • the transport device 38 has a lower slide 40 and an upper slide 42, which are arranged below the grids 24 and wherein the upper slide 42 is supported on the lower slide 40.
  • FIGS. 2 and 3 parallel guide surfaces in the form of inclined planes 46, 48 are provided on the lower slide 40 and on the upper slide 42.
  • the inclined planes 46, 48 are connected by bearing surfaces 50, 52 of the upper slide 42 and of the lower slide 40 which are parallel to the furnace floor 44, so that both slides 40, 42 have a sawtooth shape in longitudinal section according to FIGS.
  • the upper slide 42 and the lower slide 40 are divided into individual modules which are arranged one behind the other in the transport direction 54.
  • FIG. 2 shows the basic position in which the two slides 40, 42 lie flat on one another and the grids 24 are on the furnace floor 44.
  • the device according to the invention is subordinated to a control cycle of ten minutes on the loading and unloading side.
  • Variable module cycle times can be set in each case within the oven modules 12 to 20, specifically ten, twenty, thirty, forty and sixty minutes.
  • connection of the individual oven modules 12 to 20 via the gas-tight intermediate transfer lock 22 also enables the first four oven modules 12 to 18 to be run through several times. Furthermore, a variable furnace occupancy between zero and nine grates per furnace module is possible within the first four furnace modules 12 to 18 per loading cycle.
  • FIG. 1 only shows one possible of many alternatives, and that the system can be varied as desired with regard to the structure and the number of individual furnace modules, that other additional components, such as quenching baths and the like, can be used, that further intermediate transfer locks can be provided, that additional inlet transfer locks or also further vacuum inlet locks can be provided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, mit einer Mehrzahl von Ofenmodulen, welche mit einer Schutzgasatmosphäre beaufschlagbar sind und über mindestens eine mit Schutzgas beaufschlagbare Zwischen-Transferschleuse miteinander verbunden sind, und wobei die Zwischen-Transferschleuse eine Transporteinrichtung zum Transport der Roste aufweist.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 0 209 408 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist ein Niedrigtemperaturofenmodul, ein Hochtemperaturofenmodul und eine Zwischen-Transferschleuse auf, um Werkstücke unter Schutzgasatmosphäre zwischen den einzelnen Modulen transportieren zu können.
  • Die bekannte Vorrichtung ist zwar sehr flexibel einsetzbar, da in den einzelnen Modulen die Gasatmosphäre, Behandlungsdauer und Temperatur individuell wählbar sind, ist jedoch nur für kleine Durchsätze geeignet.
  • Aus der EP 0 296 102 A1 ist eine weitere Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke bekannt, bei welcher zwei Ofenmodule, die jeweils verschiedene hintereinander angeordnete Einzelkammern aufweisen, übereinander angeordnet sind. Auch hierbei ist eine Wärmebehandlung der Werkstücke unter Schutzgasatmosphäre vorgesehen.
  • Allerdings ist eine Wärmebehandlung in den beiden übereinander angeordneten Ofenmodulen nicht beliebig miteinander kombinierbar, da die Hubeinrichtung zum Transport der Werkstücke zwischen den beiden übereinander angeordneten Modulen keinen Transport unter Schutzgasatmosphäre erlaubt. Ferner weist auch diese Vorrichtung den Nachteil auf, daß sie nur für relativ geringe Durchsätze geeignet ist.
  • Aus der internationalen Patentanmeldung PCT/DE 92 100019, welche jedoch nicht vorveröffentlicht ist, ist ferner eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke bekannt, welche mindestens zwei Ofenmodule aufweist, von denen mindestens ein Ofenmodul eine Mehrzahl von Einzelkammern aufweist, welche jeweils über gasdichte Türen verschließbar sind. Zum Transport zwischen den einzelnen Ofenmodulen ist mindestens eine Zwischen-Transferschleuse vorgesehen, welche einen Transport der Werkstücke unter Schutzgasatmosphäre ermöglicht.
  • FR-E-95877 beschreibt mittels einer Zwischen-Transferschleuse verbundene Ofenmodule, die mittels Stoßeinrichtungen beladen bzw. entladen werden können.
  • Zwar ergibt sich durch eine modulartige Aufteilung der Ofeneinheiten in Einzelkammern, die jeweils individuell steuerbar sind, eine besonders hohe Flexibilität der Anlage, jedoch ist auch eine derartige Anlage nur für kleinere bis mittlere Durchsatzleistungen verwendbar.
  • Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke zu schaffen, welche eine möglichst hohe Flexibilität gewährleistet und zugleich auch für höhere Durchsatzleistungen geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1, gelöst. Hierbei ist mindestens ein Ofenmodul als Durchstoßofenmodul mit Rosten zum Transport von Werkstücken ausgebildet und ist dieser Durchstoßofenmodul zumindest an der Ein- und Ausgangsseite über eine Querstoßeinrichtung mit der Zwischen-Transferschleuse verbunden. Erfindungsgemäß ist also eine Mehrzahl von Ofenmodulen, welche mit einer Schutzgasatmosphäre beaufschlagbar sind, über mindestens eine mit Schutzgasatmosphäre beaufschlagbare Zwischen-Transferschleuse miteinander verbunden. Durch die Ausgestaltung mindestens eines Ofenmoduls, vorzugsweise aller Ofenmodule, als Durchstoßofenmodul läßt sich ein erheblich höherer Durchsatz der Gesamtanlage erreichen, wobei gleichzeitig infolge des Transportes zwischen den einzelnen Ofenmodulen über eine schutzgasbeaufschlagte Zwischen-Transferschleuse eine hohe Flexibilität gewährleistet ist.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen-Transferschleuse mit mindestens einer Vakuum-Einlauf schleuse zur Beschickung mit Werkstücken gekoppelt.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Anlage mit besonders kurzen Taktzeiten gefüllt werden kann, was sich besonders im Falle unterschiedlicher Wärmebehandlungsparameter in den einzelnen Ofenmodulen vorteilhaft auswirkt. Über die Vakuum-Einlaufschleuse ist eine schnelle Beschickung jedes einzelnen Ofenmoduls über die mindestens eine Zwischen-Transferschleuse erreichbar, wobei darüber hinaus auch die Möglichkeit eines kurzfristigen Ausschleusens von Reparaturchargen besteht.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Zwischen-Transferschleuse mindestens einen Rosttransportwagen mit gasdichtem Antrieb auf.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein weitgehend verschleißfreier Transport der Roste zwischen den einzelnen Ofenmodulen unter Schutzgas möglich ist.
  • Der Antrieb kann in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung als positionierbarer Schleppketten-Umlaufantrieb ausgebildet sein.
  • In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen-Transferschleuse als unbeheizter, wärmeisolierter Schleusentunnel ausgeführt.
  • Auf diese Weise kann auf eine Beheizung der Zwischen-Transferschleuse verzichtet werden, während ohne größere Wärmeverluste die Werkstücke zwischen den einzelnen Ofenmodulen unter Schutzgas transportiert werden können.
  • Auf diese Weise können die einzelnen Chargen jeweils vom Rosttransportwagen aus der Zwischen-Transferschleuse auf einfache Weise in die einzelnen Ofenmodule bewegt werden bzw. aus den Ofenmodulen auf einen weiteren Rosttransportwagen zu einem anderen Ofenmodul oder zu einer anderen Einheit bewegt werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein Ofenmodul mehrere Einzelkammern auf, welche jeweils über gasdichte Türen verschließbar sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre jeweils frei wählbar sind.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in dem in mehrere Einzelkammern aufgeteilten Ofenmodul verschiedene Wärmebehandlungen nacheinander durchgeführt werden können, ohne daß hierzu zunächst der Transport in ein anderes Ofenmodul erforderlich ist. Vielmehr wird durch den Schiebetransport der Roste von Einzelkammer zu Einzelkammer ein schneller Transport gewährleistet.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein Ofenmodul zwei unterhalb der Roste angeordnete Schieber auf, welche sich aufeinander abstützen, wobei der obere Schieber gegenüber dem unteren Schieber anhebbar ist, um die Roste vom Ofenboden abzuheben, und wobei die beiden Schieber in der angehobenen Position gemeinsam zum Transport der Roste verschiebbar sind.
  • Durch diesen an sich aus der DE 41 32 197 Al bekannten Hub-Ofenförderer wird ein verschleißfreier Transport der Roste durch das Ofenmodul gewährleistet. Dabei können gleichzeitig infolge des geringeren Verschleißes auch leichtere Roste eingesetzt werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit erhöht wird. Ferner hat diese Maßnahme den Vorteil, daß das Ofenmodul auch vollständig leer gefahren werden kann, ohne daß hierzu Leerroste erforderlich sind, was zu einem unnötigen Verschleiß und einem unnötigen Energieverbrauch führen würde.
  • Durch die erfindungsgemäße Kombination eines derartigen praktisch verschleißfreien Antriebes mit verschiedenen Ofenmodulen, die über mindestens eine gasdichte Zwischen-Transferschleuse miteinander verbunden sind, werden einerseits eine äußerst hohe Flexibilität der Gesamtanlage erreicht und andererseits gleichzeitig auch hohe Durchsatzleistungen ermöglicht. Dadurch, daß je Ofenmodul variable Modultaktzeiten in weiten Grenzen möglich sind, und sogar über die Zwischen-Transferschleuse ein Mehrfachdurchlauf durch ein Ofenmodul ermöglicht ist, lassen sich praktisch alle denkbaren Einsatzhärtetiefen erreichen und auch gleichzeitig in der Gesamtanlage fahren. Durch einen stufenlos einstellbaren bzw. mehrfach wiederholbaren Förderhub je Beschickungstakt kann eine variable Ofenbelegung in jedem Ofenmodul erreicht werden, wodurch die Flexibilität der Gesamtanlage weiter erhöht wird.
  • Obwohl zwischen den einzelnen Ofenmodulen zum Transport der Werkstückroste in der Zwischen-Transferschleuse ein Rosttransportwagen mit gasdichtem Antrieb, beispielsweise einem Schleppketten-Umlauftrieb, vorgesehen sein kann, kann in weiter bevorzugter, alternativer Ausführung auch innerhalb der Zwischen-Transferschleuse ein Hub-Ofenförderer in der zuvor erwähnten Weise vorgesehen sein.
  • In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den beiden Schiebern des Hub-Ofenförderers Stützelemente vorgesehen, welche eine kombinierte Bewegung zumindest des oberen Schiebers in Horizontalrichtung und in Vertikalrichtung ermöglichen.
  • In bevorzugter Ausführung dieser Ausgestaltung sind hierbei die Stützelemente als zueinander parallele schiefe Ebenen des oberen Schiebers bzw. unteren Schiebers ausgebildet.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Transportmechanismus äußerst einfach ausgebildet ist, da lediglich eine Translationsbewegung erforderlich ist, um einerseits den oberen Schieber gegenüber dem unteren Schieber anzuheben und wieder abzusenken und andererseits beide Schieber und damit die Roste vorwärtszubewegen. Bei Verwendung von schiefen Ebenen als Stützelemente tritt zwar ein reibschlüssiger Kontakt der Führungsflächen bei einer Relativbewegung der Schieber auf, jedoch sind die Reibkräfte auf die Führungsflächen beschränkt, die dazu entsprechend ausgelegt sein können. Dagegen werden die Roste selbst weitgehend verschleißfrei gegenüber dem Ofenboden bewegt.
  • In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Durchlaufzeit mindestens eines Ofenmoduls unabhängig von den anderen Ofenmodulen variabel.
  • Hierdurch wird eine möglichst hohe Flexibilität der Gesamtanlage erreicht, wobei vorzugsweise sämtliche Ofenmodule jeweils unabhängig von den anderen Ofenmodulen variabel sind.
  • Wird beispielsweise für die gesamte Vorrichtung beschickungs- und entnahmeseitig ein Regeltakt von zehn Minuten eingestellt, so können etwa für jedes Ofenmodul variable Modultaktzeiten von zehn, zwanzig, dreißig, vierzig und sechzig Minuten vorgesehen sein. In Verbindung mit intern möglichen verschiedenen Durchlaufvarianten und inklusive Mehrfachdurchlauf durch ein Ofenmodul lassen sich verschiedene Einsatzmöglichkeiten erreichen, nämlich einmal eine Verwendung als Einzweckanlage mit zum Beispiel einer einzigen Einsatzhärtetiefe aber mit einem sehr hohen Gesamtdurchsatz, oder eine Verwendung als Mehrzweckanlage, zum Beispiel gleichzeitig mit verschiedenen Einsatzhärtetiefen, und schließlich auch eine Verwendung als Vielzweckanlage, zum Beispiel bei einer Fahrweise mit mehr als drei verschiedenen Einsatzhärtetiefen und zusätzlich verschiedenen Vergüte- und Härteprozessen bei kurzen Durchlaufwegen.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend 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.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung;
    Fig. 2
    eine vergrößerte schematische Darstellung des Rosttransport-Antriebes innnerhalb eines Ofenmoduls und
    Fig. 3
    den Rosttransportantrieb gemäß Fig. 2 nach Verschieben des oberen Schiebers und Anheben der Roste.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 1 insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
  • Die Vorrichtung 10 weist insgesamt fünf Ofenmodule auf, welche sämtlich als Durchstoßofenmodule ausgebildet sind. Das erste Ofenmodul 12 und das zweite Ofenmodul 14 sind beispielsweise zum Aufheizen und Aufkohlen vorgesehen, während das dritte Ofenmodul 16 und das vierte Ofenmodul 18 zum Aufkohlen verwendet werden und das fünfte Ofenmodul 20 zur Schlußdiffusion eingesetzt werden kann.
  • Die einzelnen Ofenmodule 12, 14, 16, 18, 20 sind über eine Zwischen-Transferschleuse 22 miteinander verbunden, in welcher ein Transport der Werkstücke 26 bzw. der Roste 24 unter Schutzgasatmosphäre ermöglicht ist. Sämtliche Ofenmodule 12, 14, 16, 18, 20 und die Zwischen-Transferschleuse 22 sind also weitgehend gasdicht ausgeführt, um eine Behandlung bzw. einen Transport unter Schutzgas zu ermöglichen. Es versteht sich, daß in alternativer Weise natürlich auch eine Behandlung oder ein Transport unter Vakuum vorgesehen sein könnte, sofern dies in einzelnen Fällen vorteilhaft ist.
  • Im dargestellten Beispiel erfolgt die Beschickung über einen Beschickungswagen 54 durch einen Verbindungskanal 56 über eine Vakuum-Einlaufschleuse 30, von welcher aus die Roste 24 über eine Querstoßeinrichtung 58 in die Zwischen-Transferschleuse 22 gelangen. Innerhalb der Zwischen-Transferschleuse 22 ist eine Transporteinrichtung 28 mit mehreren Rosttransportwagen 32 über einen Schleppketten-Umlaufantrieb verfahrbar und beliebig positionierbar. Es versteht sich, daß auch beliebige andere Antriebsarten zum Transport der Roste 24 innerhalb der Zwischen-Transferschleuse 22 vorgesehen sein können, sofern diese den jeweiligen Anforderungen gerecht werden.
  • Zum Transport der Roste zwischen der Zwischen-Transferschleuse 22, der Vakuum-Einlaufschleuse 30, der Einlaßseite und der Auslaßseite der Ofenmodule 12, 14, 16, 18, 20 und einem dem fünften Ofenmodul 20 nachgeordneten Durchtauch-Öl-Abschreckbad 34 sind jeweils Querstoßeinrichtungen 58 vorgesehen, welche mit ihrem Querstoßantrieb 59 lediglich schematisch angedeutet sind.
  • Die ersten vier Ofenmodule 12 bis 18 können jeweils neun Roste 24 hintereinander aufnehmen, während das fünfte Ofenmodul 20 in seiner ersten Einzelkammer 19 einen Rost und in seiner zweiten Einzelkammer 21 zwei Roste aufnehmen kann. Die Ofenmodule 12 bis 20 sind jeweils über gasdichte Türen 60 mit der Zwischen-Transferschleuse 28 bzw. der vorgeschalteten Vakuum-Einlaufschleuse 30 bzw. dem nachgeschalteten Durchtauch-Öl-Abschreckbad 34 verbunden. Die beiden Einzelkammern 19, 21 des fünften Ofenmoduls 20 sind über eine gasdichte Tür 62 voneinander getrennt, so daß Temperatur, Gasatmosphäre und in gewissen Grenzen Verweildauer der Werkstücke in beiden Einzelkammern 19, 21 frei wählbar sind.
  • Dem Durchtauch-Öl-Abschreckbad 34 ist schließlich eine Reinigungsanlage 36 nachgeschaltet.
  • Die Zwischen-Transferschleuse 22 ist als unbeheizter, wärmeisolierter Schleusentunnel ausgeführt, so daß ohne zusätzliche Heizung der Zwischen-Transferschleuse 22 ein Transport der Werkstücke ohne größere Wärmeverluste innerhalb der Zwischen-Transferschleuse 22 ermöglicht ist.
  • Ferner ist ein Pufferspeicher 64 zur Aufnahme von Werkstücken vor oder nach der Wärmebehandlung vorgesehen.
  • Zum Transport der Roste 24 innerhalb der ersten vier Ofenmodule 12 bis 18 ist jeweils eine Hub-Ofenfördereinrichtung gemäß der DE 41 32 197 Al vorgesehen, auf welche hier im Hinblick auf Einzelheiten des Antriebs ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Lediglich zum Zwecke der grundsätzlichen Erläuterung dieser Transporteinrichtung 38 sind die Figuren 2 und 3 vorgesehen.
  • Während die Roste 24 in der Grundstellung gemäß Fig. 2 auf dem Ofenboden 44 aufgesetzt sind, werden sie gemäß Fig. 3 vom Ofenboden 44 zum Vorschub abgehoben.
  • Die Transporteinrichtung 38 weist einen unteren Schieber 40 und einen oberen Schieber 42 auf, die unterhalb der Roste 24 angeordnet sind und wobei sich der obere Schieber 42 auf dem unteren Schieber 40 abstützt.
  • Gemäß den Figuren 2 und 3 sind am unteren Schieber 40 und am oberen Schieber 42 zueinander parallele Führungsflächen in Form schiefer Ebenen 46, 48 vorgesehen. Die schiefen Ebenen 46, 48 sind durch zum Ofenboden 44 parallele Auflageflächen 50, 52 des oberen Schiebers 42 bzw. des unteren Schiebers 40 verbunden, so daß beide Schieber 40, 42 im Längsschnitt gemäß den Figuren 2 und 3 eine Sägezahnform aufweisen. Der obere Schieber 42 und der untere Schieber 40 sind in einzelne Module unterteilt, die hintereinander in Transportrichtung 54 angeordnet sind. Fig. 2 zeigt die Grundstellung, in der beide Schieber 40, 42 flächig aufeinander aufliegen und die Roste 24 auf dem Ofenboden 44 stehen.
  • In Fig. 3 wurde der obere Schieber 42 gegenüber dem unteren Schieber 40 in Transportrichtung 54 verschoben, wodurch der obere Schieber 42 durch Verschieben seiner schiefen Ebene 46 gegenüber der schiefen Ebene 48 des unteren Schiebers 40 gegenüber letzterem angehoben wurde, bis beide zum Ofenboden 44 parallele Auflageflächen 50, 52 aufeinander aufliegen. In dieser Stellung können beide Schieber 40, 42 durch eine Translationsbewegung in Transportrichtung 54 gemeinsam vorwärtsbewegt werden, um die Roste 24 zu transportieren. Danach wird der obere Schieber 42 wieder gegenüber dem unteren Schieber 40 relativ verschoben, bis beide Schieber wieder unmittelbar aufeinander aufliegen und in die Ausgangsstellung zurückbewegt werden können, während die Roste 24 auf dem Ofenboden 44 aufliegen. Wie bereits erwähnt, wird im Hinblick auf weitere Einzelheiten auf die DE 41 32 197 Al verwiesen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beschickungs- und entnahmeseitig einem Regeltakt von zehn Minuten untergeordnet.
  • Innerhalb der Ofenmodule 12 bis 20 können jeweils variable Modultaktzeiten eingestellt werden, und zwar zehn, zwanzig, dreißig, vierzig und sechzig Minuten.
  • Durch die Verbindung der einzelnen Ofenmodule 12 bis 20 über die gasdichte Zwischen-Transferschleuse 22 ist auch ein Mehrfachdurchlauf der ersten vier Ofenmodule 12 bis 18 ermöglicht. Des weiteren ist je Beschickungstakt innerhalb der ersten vier Ofenmodule 12 bis 18 eine variable Ofenbelegung zwischen null und neun Rosten pro Ofenmodul möglich.
  • Durch diese Kombinationsmöglichkeiten ergibt sich eine ausgesprochen hohe Anlagenflexibilität, wobei gleichzeitig auch einzelne Ofenmodule zumindest teilweise außer Betrieb gesetzt werden können, um einen wirtschaftlichen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei reduziertem Durchsatz zu ermöglichen. Darüber hinaus ist je nach der gewünschten Betriebsweise auch ein hoher Durchsatz bei gleichzeitig vorhandener Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichbar. Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft auch in der Groß-Serienfertigung einsetzbar.
  • Infolge des bevorzugten Hub-Ofenförderers zumindest innerhalb der ersten vier Ofenmodule 12 bis 18 wird ein weitgehend verschleißfreier Transport der Roste erreicht, so daß diese leichter ausgeführt sein können und eine größere Grundfläche als Roste bei herkömmlichen Durchstoßanlagen aufweisen können, so daß dadurch zusätzlich der Gesamtdurchsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert wird.
  • Es versteht sich, daß das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 lediglich eine mögliche von vielen Alternativen zeigt, und daß die Anlage bezüglich des Aufbaus und der Anzahl der einzelnen Ofenmodule beliebig variiert werden kann, daß andere Zusatzkomponenten, wie Abschreckbäder und dergleichen, verwendet werden können, daß weitere Zwischen-Transferschleusen vorgesehen sein können, daß zusätzliche Einlauf-Transferschleusen oder auch weitere Vakuum-Einlaufschleusen vorgesehen sein können.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke mit einer Mehrzahl von Ofenmodulen (12, 14, 16, 18, 20), die mit einer Schutzgasatmosphäre beaufschlagbar sind und über mindestens eine mit einer Schutzgasatmosphäre beaufschlagbare Zwischen-Transferschleuse (22) miteinander verbunden sind, und wobei die Zwischen-Transferschleuse (22) eine Transporteinrichtung (28) zum Transport der Roste (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ofenmodul als Durchstoßofenmodul (12, 14, 16, 18, 20) mit Rosten (24) zum Transport der Werkstücke (26) ausgebildet ist, wobei die Durchstoßrichtung zum Transport der Roste (24) innerhalb des Durchstoßofenmoduls (12, 14, 16, 18, 20) parallel zur Transportrichtung der Roste (24) innerhalb der Zwischen-Transferschleuse (22) ist, und daß das mindestens eine Durchstoßofenmodul (12, 14, 16, 18, 20) zumindest an der Ein- und Ausgangsseite über eine Querstoßeinrichtung (58) mit der Zwischen-Transferschleuse (22) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse (22) mit mindestens einer Vakuum-Einlaufschleuse (30) zur Beschickung mit Werkstücken (24) gekoppelt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse (22) mindestens einen Rosttransportwagen (32) mit gasdichtem Antrieb aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehereren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Transferschleuse (22) als unbeheizter, wärmeisolierter Schleusentunnel ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ofenmodul (20) mehrere Einzelkammern (19, 21) aufweist, welche jeweils über gasdichte Türen (60, 62) verschließbar sind, wobei Temperatur, Verweildauer und Atmosphäre jeweils frei wählbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ofenmodul (12, 14, 16, 18, 20) zwei unterhalb der Roste (24) angeordnete Schieber (40, 42) aufweist, welche sich aufeinander abstützen, daß der obere Schieber (42) gegenüber dem unteren Schieber (40) anhebbar ist, um die Roste (24) vom Ofenboden (44) abzuheben, und daß die beiden Schieber (40, 42) in der angehobenen Position gemeinsam zum Transport der Roste (24) verschiebbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schiebern (40, 42) Stützelemente (46, 48) vorgesehen sind, welche eine kombinierte Bewegung zumindest des oberen Schiebers (42) in Horizontalrichtung und in Vertikalrichtung ermöglichen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente als zueinander parallele schiefe Ebenen (46, 48) des oberen Schiebers (42) und des unteren Schiebers (40) ausgebildet sind.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufzeit mindestens eines Ofenmoduls (12, 14, 16, 18, 20) unabhängig von den anderen Ofenmodulen (12, 14, 16, 18, 20) variabel ist.
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