EP1685355B1 - Anlage und verfahren zum wärmebehandeln von verschiedenartigen werkstücken - Google Patents

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EP1685355B1
EP1685355B1 EP04818802A EP04818802A EP1685355B1 EP 1685355 B1 EP1685355 B1 EP 1685355B1 EP 04818802 A EP04818802 A EP 04818802A EP 04818802 A EP04818802 A EP 04818802A EP 1685355 B1 EP1685355 B1 EP 1685355B1
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EP
European Patent Office
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workpieces
spaces
opening
rotation
heat
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04818802A
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English (en)
French (fr)
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EP1685355A2 (de
Inventor
Salim-Phillip Afraz
Wolfgang Schalberger
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.)
LOI Thermprocess GmbH
Original Assignee
LOI Thermprocess GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by LOI Thermprocess GmbH filed Critical LOI Thermprocess GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP1685355B1 publication Critical patent/EP1685355B1/de
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    • 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
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • 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
    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types

Definitions

  • the invention relates to a plant for heat treating workpieces with a cyclically rotatable rotary hearth furnace, which has an outer and an inner wall defining a furnace space, with doors that divide the furnace chamber into a plurality of treatment zones, with a first and a second closable opening to Be - or unloading, wherein the openings are arranged in the outer wall and wherein each opening is associated with a transport device for the workpieces and a quenching device. Furthermore, the invention relates to a method for operating the plant for heat treating workpieces.
  • Such a plant which from the WO 03/081156 A1 is known and used for the hardening of workpieces, has two closable openings for loading and unloading in an outer wall.
  • a first opening is a first quenching device in the form of a hardening press and a second opening is preceded by a second quenching device in the form of a quenching bath. The latter is connected by a lock directly to the rotary hearth furnace.
  • the first opening is a first transport means in the form of a pusher and the second opening is associated with a second transport means in the form of a loading robot or manipulator.
  • the workpieces are heated in the rotary hearth furnace in several treatment zones, carburized and quenched in one of the quenching devices. Subsequently, the hardened workpieces are transported on a roller conveyor and enter a washer and a tempering furnace, in which the workpieces are released due to moderate heating of stress.
  • the rotary hearth furnace may be used for heating and carburizing first workpieces which are individually quenched in the first chill in the form of a hardening press.
  • the rotary hearth furnace may be used for heating and carburizing second workpieces that are quenched freely in quench baths and packed into batches that may be stored on batch carriers, e.g. As gratings or in baskets or similar containers. The flexibility in terms of applications is therefore limited.
  • an embodiment of the known system has the disadvantage that the furnace chamber, which are located in the direction of rotation between the two openings, can not be used for the heat treatment.
  • the object of the invention is therefore to develop a system of the type mentioned in such a way that the simultaneous heat treatment of various workpieces is made possible.
  • the installation is characterized in that the rotary hearth is divided in the direction of rotation into a plurality of defined first places for at least a first workpiece and second places for at least one second workpiece, wherein the first and second places alternate, that the first places are provided with internals , which are designed for heat storage, the heat capacity is at least 1.5 times the heat capacity of the first work, that extends between the openings in the direction of rotation at least one treatment zone, wherein the number of places in the treatment zone is a whole-part multiple of two and that Rotary hearth in the cyclical rotation about a delivery stroke to the length of at least two places in the direction of rotation is rotatable.
  • the length of each treatment zone must be at least two places or an integer multiple of two, for example four, six or eight, for two different types of workpieces.
  • the first places are provided with internals, which are designed for heat storage.
  • the heat capacity is at least 1.5 times the heat capacity of the first workpieces. If these fixtures remain permanently in the furnace chamber, they can store heat that can be delivered to the cold workpieces as soon as they are introduced into the furnace chamber. The fixtures thus serve as secondary heaters, which cause the workpieces are heated quickly and reduces the cycle time.
  • the system is characterized in that a third opening is arranged in the outer wall, wherein the third opening is associated with a transport device for the workpieces and a quenching device, wherein the rotary hearth in the direction of rotation in a plurality of defined first places for first workpieces, second places for second Workpieces and third places for third workpieces divided, with the first, second and third places alternate, that the first places (8) are provided with internals, which are designed for heat storage, whose heat capacity at least 1.5 times the heat capacity of the first workpieces is that extends between the openings in the direction of rotation at least one treatment zone, wherein the number of places in the treatment zone is a whole multiple of three, and that the rotary hearth in the cyclical rotation of a delivery stroke by the length of at least three places in Rotation is rotatable.
  • the first places are provided with internals whose carbon activity is substantially equal to 1.
  • the carbon availability is not reduced, because no carbon or soot precipitates on the heated internals.
  • the internals made of high temperature resistant ceramic, in particular SIC or carbon fiber amplifier ceramic. Ceramic has a low coefficient of expansion, so that the internals do not warp.
  • the invention is further characterized in that the second and / or the third opening is assigned a quenching device in the form of a quenching bath, wherein the quenching bath by means of a heatable lock, which is designed for temporary storage of workpieces, which is designed for temporary storage of workpieces, directly connected to the rotary kiln.
  • the invention offers the advantageous possibility that the quenching devices are followed by a common tempering furnace, each of which has a path for the first, second or optionally third workpieces.
  • the invention further provides a method, characterized in that at each cycle through each opening a workpiece is introduced into the furnace chamber and unloaded and that extends between the openings in the direction of rotation at least one treatment zone in which a heat exchange between the first, second during the heat treatment and possibly third workpieces takes place.
  • FIG. 1 schematically illustrated plant is used for case hardening, ie gas carburizing and hardening of various workpieces, such as crown wheels, which are quenched in a hardness press and drive bevel gears, which are quenched free in a quenching used.
  • the plant for heat treatment of workpieces has a rotary hearth furnace 1, which has a cyclically rotatable rotary hearth 2 and an outer and inner wall 3a, b, which delimit a furnace chamber 4, which is subdivided into a plurality of treatment zones 6a-d by means of vertically movable doors 5a-f ,
  • first closable opening 7 for loading and unloading of a plurality of first workpieces, in this case ring gears, which are quenched individually in a hardness press.
  • the first opening 7 is associated with a first transporting device 9 in the form of a loading robot or manipulator, with the aid of which the first workpieces are transported into and out of the furnace chamber 4.
  • the first opening 7 is preceded by a first quenching device 10 in the form of a hardening press in which the first workpieces are individually quenched.
  • a second opening 1.1 for loading and unloading of second workpieces, here drive bevel gears.
  • the second opening 11 is preceded by a second quenching device in the form of a quenching bath 13.
  • the latter is connected by means of a lock 14 directly to the rotary hearth furnace 1.
  • the second opening 11 is associated with a second transport device 15 in the form of a bumper. To the transport or. To shorten peak times, the lock 14 is heated and designed so that a batch or a rust can be stored in the lock.
  • the second workpieces 12 are quenched freely in the quench bath and are packaged into batches which are stored on batch carriers, e.g. As gratings or in baskets or similar containers.
  • the rotary hearth 2 of the rotary hearth furnace 1 is cyclically rotatable intermittently.
  • the rotary hearth moves only in one direction, in this case counterclockwise.
  • first places 8 for a plurality of first workpieces and second places 12 for a plurality of second workpieces 12 alternate in the direction of rotation.
  • the entire rotary hearth is divided into first 8 and second 12 places.
  • each delivery stroke of the rotary hearth according to the invention two places, d. H. a first place 8 with first workpieces and a second place 12 with second workpieces moved on.
  • the length of a delivery stroke thus corresponds to two places. This ensures that always arrive a first workpieces 8 in front of the first opening 7 and thus before the first quenching device and at the same time second workpieces 12 in front of the second opening 11 and accordingly before the second quenching device.
  • the length of each treatment zone must be at least two places or an integer multiple of two, for example four or six, for two different types of workpieces.
  • a third opening 20 must be present for loading and unloading.
  • the length of each treatment zone must be at least three places or an integer multiple of three, for example six or nine.
  • the treatment zones 6a-d each have defined temperatures and treatment atmospheres.
  • the workpieces in the treatment zones are heated in a known manner, with a mass transfer taking place.
  • the workpieces are cooled to the hardening temperature.
  • the carbon level contributes from 0.7% to 0.8% to achieve an edge carbon content in the workpieces at the same height.
  • the first places are provided with internals not shown in detail, which are designed for heat storage.
  • the internals have a large heat storage mass and in relation to the first workpieces a large heat capacity and at the same time behave neutral towards the carbon-containing treatment atmosphere, d. H. that their carbon activity is substantially equal to 1. If these installations remain permanently in the furnace chamber, they can store heat that can be radiated to the cold workpieces as soon as they are introduced into the furnace chamber. The internals thus serve as a secondary radiator. The heating of the workpieces is shortened by the radiant heat. At the same time, the carbon availability is not reduced, because no carbon or soot can precipitate on the heated internals.
  • the internals are made of high temperature resistant ceramic.
  • the internals can also serve for the storage of workpieces.
  • the internals are formed in this case as racks with several superposed trays for receiving workpieces. These racks form stackable modules that have closed walls and floors.
  • the first workpieces are stored individually.
  • the individual workpieces can also be located on support elements. These are, for example, gratings made of heat-resistant steel, on which the workpieces are loaded and unloaded.
  • the individual modules form a single free-standing batch of batches so that the oven zones can be separated from each other by the intermediate doors. If the batches of batches are installed in niches in the furnace lining, there is a simple way of separating the furnace zones.
  • the workpieces which are introduced through an opening in the furnace chamber, pass through this completely and are removed through the same opening.
  • the length of each treatment zone must be at least two different types of workpieces two places or an integer multiple of two, for example four or six. If three different types of workpieces are heat-treated at the same time, the length of a treatment zone must be at least three places or an integer multiple of three, for example six or nine.
  • a treatment zone 6a In the direction of rotation between the two openings 7 and 11 of the rotary hearth furnace 1 there is a treatment zone 6a. This acts as the first treatment zone for the first workpieces 8 and at the same time as the last treatment zone for the second workpieces 12, before the latter leave the furnace chamber through the opening 11.
  • a heat exchange takes place between the various workpieces in the first and second places.
  • Heat-storing fixtures on the squares for the first workpieces act as secondary heaters that emit heat. In this way, the simultaneous heat treatment of various workpieces in a single rotary hearth furnace is enabled, increases the cycle times and optimally utilized the furnace chamber.
  • the workpieces are quenched in one of the quenching devices. After quenching, the workpieces are conveyed on roller conveyors 16a, b and pass into a respective washer 17a, b and a common tempering furnace 18, in which the first and the second workpieces are freed of stresses due to moderate heating.
  • the tempering furnace 18 each have a web 19a, b for the first and the second workpieces.
  • the loading and unloading of the batches and the individual parts are sorted by the separate runways 16a, 16b.
  • the length of a delivery stroke corresponds to three places to ensure that all workpieces arrive in front of the opening through which they entered the oven.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Wärmebehandeln von Werkstücken mit einem taktweise drehbeweglichen Drehherdofen, der eine Außen- und eine Innenwand aufweist, die einen Ofenraum begrenzen, mit Türen, die den Ofenraum in mehrere Behandlungszonen unterteilen, mit einer erste und einer zweiten verschließbaren Öffnung zum Be- oder Entladen, wobei die Öffnungen in der Außenwand angeordnet sind und wobei jeder Öffnung eine Transporteinrichtung für die Werkstücke und eine Abschreckeinrichtung zugeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Anlage zum Wärmebehandeln von Werkstücken.
  • Eine derartige Anlage, die aus der WO 03/081156 A1 bekannt ist und die zum Härten von Werkstücken verwendet wird, weist in einer Außenwand zwei verschließbare Öffnungen zum Be- und Entladen auf. Einer ersten Öffnung ist eine erste Abschreckvorrichtung in Form einer Härte-Presse und einer zweiten Öffnung ist eine zweite Abschreckeinrichtung in Form eines Abschreckbades vorgelagert. Letzteres ist mittels einer Schleuse direkt mit dem Drehherdofen verbunden. Der ersten Öffnung ist eine erste Transporteinrichtung in Form einer Stoßeinrichtung und der zweiten Öffnung ist eine zweite Transporteinrichtung in Form eines Beschickungs-Roboters bzw. Manipulators zugeordnet.
  • Die Werkstücke werden in dem Drehherdofen in mehreren Behandlungszonen erwärmt, aufgekohlt und in einer der Abschreckeinrichtungen abgeschreckt. Anschließend werden die gehärteten Werkstücke auf eine Rollenbahn befördert und gelangen in einen Wascher sowie einen Anlassofen, in welchem die Werkstücke aufgrund mäßiger Erwärmung von Spannungen befreit werden.
  • Der Drehherdofen kann für das Erwärmen und Aufkohlen von ersten Werkstücken benutzt werden, die einzeln in der ersten Abschreckeinrichtung in Form einer Härtemaschine bzw. Härtepresse abgeschreckt werden. Der Drehherdofen kann alternativ für das Erwärmen und Aufkohlen von zweiten Werkstücken eingesetzt werden, die frei in Abschreckbädem abgeschreckt werden und die zu Chargen gepackt sind, die sich auf Chargenträgern, z. B. Gitterrosten oder in Körben oder ähnlichen Behältnissen befinden. Die Flexibilität hinsichtlich Einsatzmöglichkeiten ist daher begrenzt.
  • Außerdem hat eine Ausführungsform der bekannten Anlage den Nachteil, dass der Ofenraum, der sich in Drehrichtung zwischen den beiden Öffnungen befinden, nicht für die Wärmehandlung genutzt werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäss darin, eine Anlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die gleichzeitige Wärmebehandlung von verschiedenartigen Werkstücken ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist die Anlage dadurch gekennzeichnet, dass der Drehherd in Drehrichtung in mehrere definierte erste Plätze für mindestens ein erstes Werkstück und zweite Plätze für mindestens ein zweites Werkstück unterteilt ist, wobei sich die ersten und zweiten Plätze abwechseln, dass die ersten Plätze mit Einbauten versehen sind, die zur Wärmespeicherung ausgebildet sind, deren Wärmekapazität mindestens das 1,5fache der Wärmekapazität der ersten Werkstücke beträgt, dass sich zwischen den Öffnungen in Drehrichtung mindestens eine Behandlungszone erstreckt, wobei die Anzahl der Plätze in der Behandlungszone ein ganzteiliges Vielfaches von zwei beträgt und dass der Drehherd bei der taktweisen Drehung um einen Förderhub um die Länge von mindestens zwei Plätzen in Drehrichtung drehbar ist.
  • Jedes Werkstück, welches in den ringförmigen Ofenraum eingebracht wird, durchläuft diesen komplett und wird durch dieselbe Öffnung entnommen. Die Länge jeder Behandlungszone muss bei zwei verschiedenen Werkstückarten mindestens zwei Plätze oder ein ganzzahliges Vielfaches von zwei, beispielsweise vier, sechs oder acht betragen.
  • Auf diese Weise wird die gleichzeitige Wärmebehandlung von verschiedenartigen Werkstücken in einem einzigen Drehherdofen ermöglicht und der Ofenraum optimal ausgenutzt.
  • Die ersten Plätze sind mit Einbauten versehen, die zur Wärmespeicherung ausgebildet sind. Die Wärmekapazität beträgt mindestens das 1,5fache der Wärmekapazität der ersten Werkstücke. Wenn diese Einbauten ständig im Ofenraum verbleiben, können sie Wärme speichern, die an die kalten Werkstücke abgegeben werden kann, sobald diese in den Ofenraum eingebracht werden. Die Einbauten dienen somit als Sekundärheizkörper, die bewirken, dass die Werkstücke schnell aufgeheizt werden und die sich die Taktzeit verringert.
  • Die Aufgabe wird alternativ durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist die Anlage dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenwand eine dritte Öffnung angeordnet ist, wobei der dritten Öffnung eine Transporteinrichtung für die Werkstücke und eine Abschreckeinrichtung zugeordnet ist, wobei der Drehherd in Drehrichtung in mehrere definierte erste Plätze für erste Werkstücke, zweite Plätze für zweite Werkstücke sowie dritte Plätze für dritte Werkstücke unterteilt, wobei sich die ersten, zweiten und dritten Plätze abwechseln, dass die ersten Plätze (8) mit Einbauten versehen sind, die zur Wärmespeicherung ausgebildet sind, deren Wärmekapazität mindestens das 1,5flache der Wärmekapazität der ersten Werkstücke beträgt, dass sich zwischen den Öffnungen in Drehrichtung mindestens eine Behandlungszone erstreckt, wobei die Anzahl der Plätze in der Behandlungszone ein ganzteiliges Vielfaches von drei beträgt und dass der Drehherd bei der taktweisen Drehung um einen Förderhub um die Länge von mindestens drei Plätzen in Drehrichtung drehbar ist.
  • Vorzugsweise sind die ersten Plätze mit Einbauten versehen, deren Kohlenstoffaktivität im Wesentlichen gleich 1 ist. Die Kohlenstoffverfügbarkeit wird nicht reduziert, weil an den erhitzten Einbauten kein Kohlenstoff bzw. Russ ausfällt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Einbauten aus hochtemperaturbeständigen Keramik, insbesondere SIC oder kohlenstofffaserverstärker Keramik bestehen. Keramik weist einen geringen Ausdehnungskoeffizienten auf, so dass sich die Einbauten nicht verziehen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Einbauten zur Lagerung der Werkstücke ausgebildet sind.
  • Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten und/oder der dritten Öffnung eine Abschreckeinrichtung in Form eines Abschreckbades zugeordnet ist, wobei das Abschreckbad mittels einer beheizbaren Schleuse, die zur Zwischenlagerung von Werkstücken ausgebildet ist, die zur Zwischenlagerung von Werkstücken ausgebildet ist, direkt mit dem Dreherdofen verbunden ist. Schließlich bietet die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, dass den Abschreckeinrichtungen ein gemeinsamer Anlassofen nachgeschaltet ist, der je eine Bahn für die ersten, zweiten oder ggf. dritten Werkstücke aufweist.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Takt durch jede Öffnung ein Werkstück in den Ofenraum eingebracht und entladen wird und dass sich zwischen den Öffnungen in Drehrichtung mindestens eine Behandlungszone erstreckt, in der während der Wärmebehandlung ein Wärmetausch zwischen ersten, zweiten und ggf. dritten Werkstücken stattfindet.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Anlage zur Wärmebehandlung;
  • Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anlage wird zum Einsatzhärten, d. h. Gasaufkohlen und Härten von verschiedenartigen Werkstücken, beispielsweise Tellerrädern, welche in einer Härtepresse abgeschreckt werden und Antriebskegelrädem, welche frei in einem Abschreckbad abgeschreckt werden, verwendet.
  • Die Anlage zur Wärmebehandlung von Werkstücken weist einen Drehherdofen 1, der einen taktweise drehbeweglichen Drehherd 2 und eine Außen- und Innenwand 3a, b aufweist, die einen Ofenraum 4 begrenzen, der mittels vertikal beweglicher Türen 5a-f in mehrere Behandlungszonen 6a-d unterteilt ist.
  • In der Außenwand 3a befindet sich eine erste verschließbare Öffnung 7 zum Be- und Entladen von mehreren ersten Werkstücken, hier Tellerrädern, welche einzeln in einer Härtepresse abgeschreckt werden. Der ersten Öffnung 7 ist eine erste Transporteinrichtung 9 in Form eines Beschickungs-Roboters bzw. Manipulators zugeordnet, mit dessen Hilfe die ersten Werkstücke in den Ofenraum 4 hinein und hinaus transportiert werden. Der ersten Öffnung 7 ist eine erste Abschreckvorrichtung 10 in Form einer Härtemaschine bzw. Härte-Presse vorgelagert, in der die ersten Werkstücke einzeln abgeschreckt werden.
  • In der Außenwand 3a befindet sich beabstandet von der ersten Öffnung 7 eine zweite Öffnung 1.1, zum Be- und Entladen von zweiten Werkstücken, hier Antriebskegelrädern. Der zweiten Öffnung 11 ist eine zweite Abschreckeinrichtung in Form eines Abschreckbades 13 vorgelagert. Letzteres ist mittels einer Schleuse 14 direkt mit dem Drehherdofen 1 verbunden. Der zweiten Öffnung 11 ist eine zweite Transporteinrichtung 15 in Form einer Stoßeinrichtung zugeordnet. Um die Transport-bzw. Stoßzeiten zu verkürzen, ist die Schleuse 14 beheizt und so ausgebildet, dass eine Charge bzw. ein Rost in der Schleuse zwischengelagert werden kann. Die zweiten Werkstücke 12 werden frei im Abschreckbad abgeschreckt und sind zu Chargen gepackt, die sich auf Chargenträgern, z. B. Gitterrosten oder in Körben oder ähnlichen Behältnissen befinden.
  • Der Drehherd 2 des Drehherdofens 1 ist taktweise drehbeweglich. Der Drehherd bewegt sich nur in eine Richtung, und zwar hier entgegen dem Uhrzeigersinn.
  • Auf dem Drehherd wechseln sich in Drehrichtung erste Plätze 8 für mehrere erste Werkstücke und zweite Plätze 12 für mehrere zweite Werkstücke 12 ab. Somit ist der gesamte Drehherd in erste Plätze 8 und zweite Plätze 12 aufgeteilt.
  • Bei jedem Förderhub des Drehherdes werden erfindungsgemäß zwei plätze, d. h. ein erster Platz 8 mit ersten Werkstücken und ein zweiter Platz 12 mit zweiten Werkstücken weiterbewegt. Die Länge eines Förderhubes entspricht somit zwei Plätzen. Damit ist gewährleistet, dass stets ein erstes Werkstücke 8 vor der ersten Öffnung 7 und somit vor der ersten Abschreckeinrichtung und gleichzeitig zweite Werkstücke 12 vor der zweiten Öffnung 11 und dementsprechend vor der zweiten Abschreckeinrichtung ankommen.
  • Jedes Werkstück, das in den ringförmigen Ofenraum eingebracht wird, durchläuft diesen komplett und wird durch die selbe Öffnung entnommen. Die Länge jeder Behandlungszone muss bei zwei verschiedenen Werkstückarten mindestens zwei Plätze oder ein ganzzahliges Vielfaches von zwei, beispielsweise vier oder sechs betragen.
  • Werden drei verschiedene Werkstückarten zeitgleich wärmebehandelt, muss eine dritte Öffnung 20 zum Be- und Entladen vorhanden sein. Die Länge jeder Behandlungszone muss mindestens drei Plätze oderein ganzzahliges Vielfaches von drei, beispielsweise sechs oder neun betragen.
  • Die Behandlungszonen 6a-d weisen jeweils definierte Temperaturen und Behandlungsatmosphären auf. Beim Aufkohlungsprozess werden die Werkstücke in den Behandlungszonen auf bekannte Art und Weise erwärmt, wobei ein Stoffübergang stattfindet. Vor der Entnahme, d. h. in letzten Behandlungszone werden die Werkstücke auf die Härtetemperatur abgekühlt. In der letzten Behandlungszone beiträgt der Kohlenstoffpegel 0,7% bis 0,8%, um einen Randkohlenstoffgehalt in den Werkstücken in der selben Höhe zu erreichen.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn die ersten Plätze mit nicht im Detail dargestellten Einbauten versehen sind, die zur Wärmespeicherung ausgebildet sind. Die Einbauten weisen eine große Wärmespeichermasse und in Bezug auf die ersten Werkstücke eine große Wärmekapazität auf und verhalten sich gleichzeitig gegenüber der kohlenstoffhaltigen Behandlungsatmosphäre neutral, d. h. dass deren Kohlenstoffaktivität im wesentlichen gleich 1 ist. Wenn diese Einbauten ständig im Ofenraum verbleiben, können sie Wärme speichern, die an die kalten Werkstücke abgestrahlt werden kann, sobald diese in den Ofenraum eingebracht werden. Die Einbauten dienen somit als Sekundärheizkörper. Die Erwärmung der Werkstücke wird durch die Strahlungswärme verkürzt. Gleichzeitig wird die Kohlenstoffverfügbar keit nicht reduziert, weil an den erhitzten Einbauten kein Kohlenstoff bzw. Russ ausfallen kann.
  • Vorzugsweise bestehen die Einbauten aus hochtemeraturbeständiger Keramik. Die Einbauten können zusätzlich zur Lagerung der Werkstücke dienen. Die Einbauten sind in diesem Fall als Gestelle mit mehreren übereinander angeordneten Böden zur Aufnahme von Werkstücken ausgebildet. Diese Gestelle bilden stapelbare Module, die geschlossene Wände und Böden aufweisen. Auf die Gestelle sind beispielsweise die ersten Werkstücke einzeln gelagert. Die einzelnen Werkstücke können sich auch auf Tragelementen befinden. Dies sind beispielsweise -Gitterroste aus hitzebeständigem Stahl, auf denen die Werkstücke be- und entladen werden. Die einzelnen Module bilden einen einzelnen freistehenden Chargenstapel, so dass die Ofenzonen durch die Zwischentüren voneinander getrennt werden können. Wenn die Chargenstapel in Nischen in der Ofenausmauerung eingebaut werden, besteht auf einfache Weise eine zusätzliche Trennung der Ofenzonen.
  • Die Werkstücke, die durch eine Öffnung in den Ofenraum eingebracht werden, durchlaufen diesen komplett und werden durch die selbe Öffnung entnommen. Die Länge jeder Behandlungszone muss bei zwei verschiedenen Werkstückarten mindestens zwei Plätze oder ein ganzzahliges Vielfaches von zwei, beispielsweise vier oder sechs betragen. Werden drei verschiedene Werkstückarten zeitgleich wärmebehandelt, muss die Länge einer Behandlungszone mindestens drei Plätze oder ein ganzzahliges Vielfaches von drei, beispielsweise sechs oder neun betragen.
  • In Drehrichtung zwischen den beiden Öffnungen 7 und 11 des Drehherdofens 1 befindet sich eine Behandlungszone 6a. Diese fungiert als erste Behandlungszone für die ersten Werkstücke 8 und gleichzeitig als letzte Behandlungszone für die zweiten Werkstücke 12 , bevor letztere durch die Öffnung 11 den Ofenraum verlassen.
  • In der Behandlungszone 6a findet ein Wärmetausch zwischen den verschiedenartigen Werkstücken auf den ersten und zweiten Plätzen statt. Wärmespeichernde Einbauten auf den Plätzen für die ersten Werkstücke wirken als Sekundärheizkörper, die Wärme abstrahlen. Auf diese Weise wird die gleichzeitige Wärmebehandlung von verschiedenartigen Werkstücken in einem einzigen Drehherdofen ermöglicht, die Taktzeiten erhöht und der Ofenraum optimal ausgenutzt.
  • Nach dem Aufkohlen in dem Drehherdofen werden die Werkstücke in einer der Abschreckeinrichtungen abgeschreckt. Nach dem Abschrecken werden die Werkstücke auf Rollenbahnen 16a, b befördert und gelangen in je einen Wascher 17a, b sowie einen gemeinsamen Anlassofen 18, in welchem die ersten und die zweiten Werkstücke aufgrund mäßiger Erwärmung von Spannungen befreit werden.
  • Erfindungsgemäß weist der Anlassofen 18 je eine Bahn 19a, b für die ersten und die zweiten Werkstücke auf. Die Be- und Entladung der Chargen und der Einzelteile erfolgen sortenrein über die separate Rollbahnen 16a, 16b.
  • Im Rahmen der Erfindung können auch drei verschiedenartige Werkstücke gleichzeitig wärmebehandelt werden. In diesem Fall entspricht die Länge eines Förderhubes drei Plätzen, um zu gewährleisten, dass alle Werkstücke vor derjenigen Öffnung ankommen, durch die sie in den Ofen gelangt sind.

Claims (8)

  1. Anlage zum Wärmebehandeln von verschiedenartigen Werkstücken, mit einem taktweise drehbeweglichen Drehherdofen (1), der eine Außen- und eine Innenwand (3a, 3b) und einen Drehherd aufweist, die einen Ofenraum (4) begrenzen,mit beweglichen Türen (5), die den Ofenraum in mehrere Behandlungszonen (6) unterteilen, mit einer erste und einer zweiten verschließbaren Öffnung (7, 11) zum Be- oder Entladen, wobei die Öffnungen in der Außenwand (3a) angeordnet sind und wobei jeder Öffnung eine Transporteinrichtung für die Werkstücke und eine Abschreckeinrichtung (10, 13) zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehherd (1) in Drehrichtung in mehrere definierte erste Plätze (8) für mindestens ein erstes Werkstück und zweite Plätze (12) für mindestens ein zweites Werkstück unterteilt ist, wobei sich die ersten und zweiten Plätze (8, 12) abwechseln,
    dass die ersten Plätze (8) mit Einbauten versehen sind, die zur Wärmespeicherung ausgebildet sind, deren Wärmekapazität mindestens das 1,5fache der Wärmekapazität der ersten Werkstücke beträgt,
    dass sich zwischen den Öffnungen (7, 11) in Drehrichtung mindestens eine Behandlungszone (6) erstreckt, wobei die Anzahl der Plätze (8, 12) in der Behandlungszone-(6) ein ganzteiliges Vielfaches von zwei beträgt und dass der Drehherd bei der taktweisen Drehung um einen Förderhub um die
    Länge von mindestens zwei Plätzen (8, 12) in Drehrichtung drehbar ist.
  2. Anlage zum Wärmebehandeln von verschiedenartigen WerKstücken,
    mit einem taktweise drehbeweglichen Drehherdofen (1) der eine Außen- und eine Innenwand (3a, b) und einen Drehherd aufweist, die einen Ofenraum (4) begrenzen, mit beweglichen Türen (5), die den Ofenraum in mehrere Behandlungszonen (6) unterteilen, mit einer erste und einer zweiten verschließbaren Öffnung (7, 11) zum Be- oder Entladen, wobei die Öffnungen in der Außenwand (3a) angeordnet sind und wobei jeder Öffnung eine Transporteinrichtung für die Werkstücke und eine Abschreckeinrichtung (10, 13) zugeordnet ist. dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Außenwand (3a) eine dritte Öffnung angeordnet ist, wobei der dritten Öffnung eine Transporteinrichtung für die Werkstücke und eine Abschreckeinrichtung zugeordnet ist,
    dass der Drehherd in Drehrichtung in mehrere definierte erste Plätze (8) für erste Werkstücke und zweite Plätze (12) für zweite Werkstücke sowie dritte Plätze für dritte Werkstücke unterteilt ist, wobei sich die ersten, zweiten und dritten Plätze (8, 12) abwechseln,
    dass die ersten Plätze (8) mit Einbauten versehen sind, die zur Wärmespeicherung ausgebildet sind, deren Wärmekapazität mindestens das 1,5fache der Wärmekapazität der ersten Werkstücke beträgt,
    dass sich zwischen den Öffnungen (7, 11) in Drehrichtung mindestens eine Behandlungszone (6) erstreckt, wobei die Anzahl der Plätze (8, 12) in der Behandlungszone (6) ein ganzteiliges Vielfaches von drei beträgt und dass der Drehherd bei der taktweisen Drehung um einen Förderhub um die Länge von mindestens drei Plätzen (8, 12) in Drehrichtung drehbar ist.
  3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Plätze (8) mit Einbauten versehen sind, deren Kohlenstoffaktivität gleich 1 ist.
  4. Anlage nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten aus hochtemperaturbeständiger Keramik bestehen.
  5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten zur Lagerung der Werkstücke ausgebildet sind.
  6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten und/oder der dritten Öffnung (11) eine Abschreckeinrichtung (13) in Form eines Abschreckbades zugeordnet sind, welches mittels einer beheizbaren Schleuse (14), die zur Zwischenlagerung von Werkstücken ausgebildet ist, direkt mit dem Dreherdofen (1) verbunden ist.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass den Abschreckeinrichtungen (10, 13) ein gemeinsamer Anlassofen (18) nachgeschaltet ist, der je eine Bahn für die ersten, zweiten und ggf. dritten Werkstücke aufweist.
  8. Verfahren zum Betreiben de Anlage nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 7 zum Wärmebehandeln von verschiedenartigen Werkstucken,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Takt durch jede Öffnung ein Werkstück in den Ofenraum eingebracht und entladen wird und dass sich zwischen den Öffnungen in Drehrichtung mindestens eine Behandlungszone erstreckt, in der während der Wärmebehandlung ein Wärmetausch zwischen ersten, zweiten und ggf. dritten Werkstücken stattfindet.
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