ES2963093T3 - Horno para el calentamiento parcial de componentes metálicos - Google Patents

Abstract

Horno continuo (1) para el tratamiento térmico de chapas de acero, en particular para conformación en caliente y endurecimiento en prensa, estando formadas dos zonas (3, 4) con diferentes temperaturas en el horno (1) y una partición (10) entre las dos zonas. (3, 4). está disponible. Entre la chapa de acero (5) y el tabique (10) en estado cerrado existe una ranura (11) y una boquilla de refrigeración de superficie (13) está configurada en particular como tubo (32), cuya boquilla de refrigeración de superficie (13) teniendo aberturas de salida (27) en la dirección vertical (V) apuntando hacia abajo y la boquilla de enfriamiento de superficie (13) está dispuesta en la dirección de una zona relativamente más fría (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Horno para el calentamiento parcial de componentes metálicos

La presente invención se refiere a una disposición que presenta un horno para el calentamiento de componentes metálicos de acuerdo con las características del preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para el funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 14.

Por el estado de la técnica se conoce el calentamiento de componentes metálicos para su posterior procesamiento. La tecnología de conformación en caliente y endurecimiento por prensa se utiliza particularmente en el procesamiento de acero y de manera particularmente preferente en la industria del automóvil. En este caso, las pletinas de chapa o los componentes ya formados se calientan al menos parcialmente, a una temperatura superior a la temperatura AC3. Esta es, en este caso, la temperatura de austenitización. A continuación, el componente se conforma en caliente y se enfría tan rápidamente que tiene lugar un proceso de endurecimiento. En este caso, en las zonas previamente completamente austenitizadas se establece una estructura de material duro, esencialmente una estructura de material martensítico.

Por lo tanto, estos componentes son particularmente ligeros, debido a su reducido espesor de pared y presentan una alta rigidez. Sin embargo, la alta dureza también va acompañada de una susceptibilidad a la rotura frágil o una baja ductilidad.

Por el estado de la técnica también se conoce el ajuste de las denominadas “tailored properties” propiedades a medida. Se trata de propiedades a medida en un componente de chapa de acero. Se trata, por lo tanto, de zonas de alta resistencia, que presentan en particular una resistencia a la tracción superior a 1200 MPa, preferentemente superior a 1400 MPa. Otras zonas del componente presentan una mayor ductilidad y una menor resistencia a la tracción, inferior a 1.400 MPa, en particular inferior a 1.200 MPa y de manera particularmente preferente inferior a 1.000 MPa. En las zonas con menor resistencia a la tracción se aplica una estructura de material más blando. En particular, en este caso están presentes componentes de estructura de bainita, ferrita y/o perlita, de modo que las zonas con una estructura de material más blando presentan menos o ningún componente de martensita.

Para conseguir una menor resistencia en las zonas más blandas, es necesario un tratamiento térmico diferente.

Por el estado de la técnica se conocen diferentes posibilidades para templar parcialmente el componente. Por ejemplo, del documento DE 102 56621 B3 se conoce un horno, en el que están presentes dos zonas diferentes, en las que prevalecen temperaturas diferentes entre sí, que templan entonces el componente parcialmente a diferentes temperaturas.

La desventaja aquí es que el tratamiento térmico dura un cierto período de tiempo. Esto puede durar unos segundos o, en un horno continuo más largo, hasta varios minutos. La temperatura se adapta dentro del espesor de pared de una pletina de chapa a tratar térmicamente. Esto ocurre debido a la conducción de calor en la zona de transición entre la zona de temperatura más alta y la zona de temperatura más baja. Aquí predomina una diferencia de temperatura de, por ejemplo, más de 100 °C, en particular más de 200 °C e incluso más de 300 °C. En la zona por encima de la temperatura AC3 prevalecen temperaturas de 900 °C o más. En la zona con una temperatura más baja, una temperatura relativamente más baja de, por ejemplo, menos de 800 °C, en particular también menos de 700 °C.

Por lo tanto, la zona de transición requerida de unos pocos milímetros, con bordes agudos, se puede establecer dentro del componente hasta una o varias decenas de centímetros, debido a la conducción de calor, pero esto no es deseable.

Otro problema es que los componentes revestidos previamente, en particular los componentes provistos de un revestimiento previo metálico, primero se deben alear completamente para formar una fase inter metálica con el revestimiento previo. Esto requiere que todo el componente se caliente por completo a una temperatura superior a AC3. Sin embargo, entonces la pletina no se templa parcialmente.

Además, del documento DE 102017107549 A1 se conoce una estación de atemperación para el tratamiento térmico parcial de un componente metálico con al menos una tobera tangencial en la estación de atemperación.

El objetivo de la presente invención es demostrar una posibilidad, adecuada para la producción a gran escala, de templar parcialmente y con precisión pletinas de chapa de acero a diferentes temperaturas y, opcionalmente, proporcionar la posibilidad de una aleación completa.

El objetivo antes mencionado se resuelve de acuerdo con la invención con una disposición que presenta un horno con las características de la reivindicación 1.

En las reivindicaciones dependientes se describen variantes de configuración ventajosas de la invención.

Una parte del proceso del objetivo se resuelve aquí con las características de la reivindicación 14.

El horno para el tratamiento térmico de chapas de acero se usa en particular, para producir componentes para la conformación en caliente y el endurecimiento por prensa, y está diseñado como horno continuo. En este caso, se pueden tratar pletinas de chapa de acero planas, en lo sucesivo también denominadas pletinas o chapas de acero o también componentes o componentes de chapa de acero. En el propio horno están diseñadas al menos dos zonas con temperaturas diferentes entre sí, en el que está presente una pared divisoria entre las dos zonas. En este caso, en el estado cerrado, entre la chapa de acero y la pared divisoria está presente un espacio. Además, en el horno está dispuesta una tobera de refrigeración de tubos. En este caso, la tobera de refrigeración de tubos está dispuesta en particular sobre o dentro de la pared divisoria, y de manera particularmente preferente está diseñada como tubo con varias aberturas de salida. La tobera de refrigeración de tubos presenta aberturas, que están diseñadas para apuntar hacia abajo en dirección vertical. La tobera de refrigeración de tubos está dispuesta por encima de la chapa de acero. De este modo, desde la tobera de refrigeración de tubos puede salir un medio refrigerante, en particular un medio refrigerante en forma de gas, sobre el componente de chapa de acero. La tobera de refrigeración de tubos está dispuesta, en este caso, en dirección a la zona relativamente más fría. La tobera de refrigeración de tubos también se puede denominar tobera de refrigeración en forma de líneas. De este modo se pueden conseguir zonas de transición de los diferentes templados en la chapa de acero con un ancho inferior o igual a 100 mm.

Además, está previsto preferentemente que en la zona relativamente más fría esté dispuesta una tobera de refrigeración de superficies. La tobera de refrigeración de superficies también está dispuesta en dirección vertical por encima de la chapa de acero. La tobera de refrigeración de superficies se debe considerar como una pluralidad de orificios de salida o toberas o aberturas de tobera que, de este modo, aplican sobre una superficie o rocían una superficie con un medio refrigerante. Por lo tanto, la tobera de refrigeración de superficies puede ser un conjunto de varias docenas o incluso varios centenares de aberturas de salida de refrigeración o toberas de refrigeración. La tobera de refrigeración de superficies puede estar diseñada, por ejemplo, como placa, que presenta aberturas de salida y puede aplicar entonces un medio refrigerante sobre una gran superficie. Esta tobera de refrigeración de superficies también puede estar diseñada, por ejemplo, por muchas mangueras o tubos, que apuntan hacia abajo en dirección vertical, que presentan entonces respectivamente una abertura de salida o un cabezal de tobera como abertura de salida, pero que en total cubren también una superficie. Por debajo de la chapa de acero también puede estar dispuesta una tobera adicional de refrigeración de superficies.

El horno es particularmente preferente un horno continuo, en el que una primera zona presenta una temperatura igual o superior a la temperatura AC3, es decir que presenta una temperatura superior a 900°C. En relación con esto, una segunda zona presenta entonces una temperatura más baja.

Puede estar presente una tercera zona o incluso más zonas, por ejemplo, la tercera zona puede estar completamente aguas arriba y presentar una temperatura igual o superior a la temperatura AC3, para alear primero un revestimiento previo con la pletina. Esta también se puede denominar sección de aleación maestra. En la zona relativamente más fría se enfría una chapa de acero, que luego se introduce en las dos zonas dispuestas adyacentes con temperaturas diferentes entre sí. La temperatura prevalece aquí por ejemplo entre 400 y 800 °C, en particular entre 550 y 700 °C.

La tercera o una adicional, por ejemplo, la cuarta u otra zona, también puede estar completamente aguas abajo de las zonas separadas con diferentes temperaturas, para volver a provocar una homogeneización durante la aplicación de la temperatura después del templado por separado.

Con el horno de acuerdo con la invención se puede crear en la chapa de acero una zona de transición térmica con bordes agudos, por lo tanto, debido a la tobera de refrigeración de tubos sobre o dentro de la pared divisoria, para ajustar dos zonas con diferentes resistencias en el componente, en particular en el posterior proceso de conformación en caliente y endurecimiento por prensa. En particular, la zona relativamente más fría de la chapa de acero se atempera de manera homogénea en unión con la tobera de refrigeración de superficies. La tobera de refrigeración de tubos garantiza una zona de transición con bordes agudos hacia la zona con mayor temperatura. La tobera de refrigeración de tubos proporciona así una especie de cortina de temperatura.

A continuación, se puede utilizar una herramienta convencional de conformación en caliente y endurecimiento por prensa. Por lo tanto, no es necesario tomar medidas o precauciones especiales en la propia herramienta de conformación en caliente y endurecimiento por prensa, para producir zonas a diferentes temperaturas entre sí.

Una ventaja adicional, en particular en el caso de una sección de aleación maestra integrada, es que no es necesario enfriar primero el componente y a continuación volver a calentarlo parcialmente. En particular, se puede ahorrar energía, ya que el componente se puede alear completamente y a continuación templar parcialmente de manera diferente entre sí.

En una variante de realización ventajosa adicional, la tobera de refrigeración de tubos está diseñada como tubo. Este tubo puede presentar opcionalmente aberturas de salida adicionales, que están dispuestas formando un ángulo entre la dirección vertical y la dirección horizontal. Por lo tanto, un medio refrigerante se puede dirigir hacia abajo, en dirección vertical, directamente sobre la chapa de acero. Además, las aberturas adicionales, que están dispuestas formando un ángulo con respecto a la dirección vertical de más y/o menos 0 a 70 grados hacia abajo con respecto a la dirección vertical, también pueden tener un efecto térmico ligeramente inclinado sobre la zona más fría. De este modo es posible establecer en la pletina de chapa de acero una zona de transición con bordes agudos entre las diferentes zonas con temperaturas diferentes entre sí. De este modo, la conducción de calor que se produce dentro de la zona de transición de la chapa de acero se puede regular lo mejor posible con respecto a una zona de transición con bordes agudos. En el tubo también pueden estar presentes otras aberturas, que están dispuestas formando un ángulo lateral con respecto a la dirección vertical. Además, la tobera de refrigeración de tubos, en particular el tubo, está dispuesto de manera particularmente preferente sobre o dentro de la pared divisora, en particular en un extremo inferior de la pared divisora con respecto a la dirección vertical. La tobera de refrigeración de tubos, en particular el tubo, también puede estar dispuesto a una distancia horizontal inferior a 50 mm del extremo inferior de la pared divisora. Mediante esta medida también se permite regular la zona de transición con un borde lo más agudo posible. Además, de manera particularmente preferente, en la pared divisoria está diseñada una escotadura, en particular un escalón, para el alojamiento de la tobera de refrigeración de tubos, en particular del tubo.

Además, para regular la temperatura en la zona relativamente más fría del horno, se pueden disponer tubos de chorro adicionales, en particular tubos de chorro de refrigeración. A través de estos fluye un medio refrigerante, de modo que la zona de la chapa de acero se enfría. Los tubos de chorro de refrigeración se diseñan entonces para que funcionen como cuerpos para la extracción de calor. De este modo se extrae un exceso de temperatura correspondiente en la zona más fría del horno continuo. Por ejemplo, se puede hacer pasar un medio refrigerante a través de un tubo de chorro, que en realidad se utiliza para calentar, y a través del medio refrigerante se puede extraer calor de la zona más fría. Por lo tanto, es posible recalentar ligeramente la zona más fría a través del tubo de chorro, y de este modo ajustar una temperatura más alta. En el funcionamiento no parcial, es decir, en un calentamiento completamente homogéneo, el tubo de chorro también se puede utilizar como tubo de calefacción, de modo que también se ajusta una temperatura más alta en la zona.

La propia pared divisora es en particular móvil verticalmente, en particular ajustable. De este modo se pueden ajustar de manera óptima diferentes espesores de la chapa de acero o contornos de un posible componente con respecto a la presencia de un espacio. De manera alternativa o adicional, la pared divisora también se puede mover o ajustar horizontalmente. De este modo es posible ajustar la zona de transición a las propiedades deseadas y con ello los respectivos tamaños de las zonas con diferentes temperaturas de la pletina de chapa de acero. La movilidad también permite que el horno funcione de manera convencional sin enfriamiento parcial. En este caso, la pared divisora se elevaría lo más alto posible en dirección vertical y, por lo tanto, apenas estaría presente en el horno.

En el propio horno también está dispuesto un sistema de transporte. El sistema de transporte presenta en particular vigas elevadoras y/o transportadores pendulares. A diferencia de lo que ocurre con los rodillos de transporte, no se produce ninguna disipación ni influencia del calor a través del propio sistema de transporte. Por lo tanto, cada zona de contacto con la chapa de acero presenta su propia temperatura individual, tanto en dirección longitudinal como transversal. Esta medida también favorece el ajuste específico de diferentes zonas de temperatura en la chapa de acero. En particular, en dirección transversal a la dirección de la marcha a lo largo del horno continuo, se separan físicamente los elementos del sistema de transporte (vigas elevadoras, vigas móviles, cadenas), que están en contacto con la pletina de chapa. Esto también da como resultado una separación térmica, de modo que no se fomenta y/o se evita en la medida de lo posible, la conducción de calor en dirección transversal a través del sistema de transporte.

En una variante de realización particularmente preferente, el sistema de transporte presenta vigas elevadoras y vigas móviles. Las vigas elevadoras tocan, en este caso, preferentemente el componente, es decir, la chapa de acero. Las vigas elevadoras están previstas para moverse a través del horno. En particular, las vigas móviles pueden realizar un movimiento pendular, es decir, se mueven hacia adelante y hacia atrás. Para ello, las vigas móviles se montan preferentemente sobre una cadena pendular. En particular, sin embargo, también se pueden colocar vigas móviles o secciones de vigas móviles sobre los rodillos de accionamiento. Mediante el cambio del sentido de rotación de los rodillos de accionamiento se hace posible un movimiento hacia adelante o hacia atrás. Una alternativa adicional prevé que los rodillos de accionamiento presenten distanciadores dirigidos en dirección radial sobre la superficie de los rodillos de accionamiento. Al elevar las vigas elevadoras, la pletina de chapa no se mueve en la dirección de la marcha, sino que es retenida por la viga elevadora. Cuando se deposita, la pletina de chapa se mueve en la dirección de la marcha a través de los distanciadores de los rodillos de accionamiento. Los distanciadores sobre los rodillos de accionamiento están separados en dirección transversal, de modo que no se produce ninguna conducción de calor. La cadena pendular puede circular en el horno, pero también solo a lo largo del horno, para que luego las vigas móviles se puedan moverse hacia adelante y hacia atrás a través de la cadena pendular. El propio componente es elevado por las vigas elevadoras y luego descansa sobre las vigas elevadoras en el estado elevado. Las vigas móviles pueden entonces realizar un movimiento hacia adelante o hacia atrás independientemente del componente y también independientemente de las vigas elevadoras. Por ejemplo, si la viga móvil está retraída, se bajan las vigas elevadoras y luego se deposita el componente en forma de chapa de acero sobre la viga móvil y se transporta en la dirección de la marcha. Una vez finalizado el movimiento pendular en la dirección de la marcha, las vigas elevadoras elevan de nuevo la chapa de acero y las vigas móviles se devuelven. A continuación, se vuelve a depositar el componente y las vigas móviles se mueven nuevamente a través del horno en la dirección de la marcha. Esto permite, por lo tanto, un transporte sucesivo o secuencial a través del horno continuo.

Las vigas móviles realizan su movimiento pendular esencialmente en una zona térmica del horno continuo, de modo que el componente no se ve influenciado negativamente por las vigas móviles o vigas elevadoras en las zonas a diferentes temperaturas.

Esto ofrece a su vez la ventaja de que las vigas elevadoras, pero también las vigas móviles, también están separadas en la dirección de la marcha y no se produce ninguna influencia térmica negativa. En particular, si a la zona relativamente más fría le precede o le sigue una zona con una temperatura diferente, en cada caso en relación con la dirección de la marcha, las vigas elevadoras permanecen esencialmente en su sección térmica o en su zona y adoptan, en este caso, la temperatura de la zona. Por lo tanto, las vigas elevadoras no experimentan ningún cambio de temperatura significativo y no atraviesan completamente primero una zona y a continuación una temperatura relativamente diferente en otra zona. Esto también promueve ajustes precisos de temperatura en la pletina.

De manera particularmente preferente, en particular la zona más fría, presenta al menos tres vigas móviles o una longitud de al menos tres vigas elevadoras. De esta manera se garantiza que al menos una viga elevadora y/o una viga móvil dispuesta en el centro, permanezca siempre completamente en la zona más fría, durante el movimiento pendular. La viga elevadora o la viga móvil en la entrada y la viga elevadora en la salida, en cada caso en relación con la dirección de la marcha de la zona más fría, se pueden trasladar al menos por secciones a una zona con una temperatura diferente. El sistema de transporte a través del horno continuo también se puede considerar una idea inventiva separada. Por lo tanto, el sistema de transporte también puede estar dispuesto de manera que atraviese el horno sin tobera de refrigeración de superficies o sin tobera de refrigeración de tubos.

Una medida adicional preferente es que por debajo de la chapa de acero esté dispuesta una pared divisoria con respecto a la dirección vertical. De manera particularmente preferente, como alternativa o además de la pared divisoria inferior, también puede estar dispuesta una tobera de refrigeración de tubos. Esto es posible, de manera particularmente preferente, por un lado, mediante un sistema de transporte con vigas elevadoras o transportadores pendulares, ya que, a diferencia de los rodillos de transporte, también se puede disponer una pared divisoria inferior a lo largo de la dirección de transporte. Además, se puede regular de manera óptima la temperatura en las diferentes zonas y la zona de transición se puede producir con bordes agudos. Opcionalmente también se puede refrigerar el lado inferior de la chapa de acero con una tobera inferior de refrigeración de superficies. Una refrigeración adicional desde abajo es particularmente ventajosa en una realización modular de un horno continuo con varias zonas para un primer módulo de horno, que se encuentra directamente detrás de la dirección de la marcha de una tercera zona de horno templada homogéneamente, de modo que se consigue un efecto de refrigeración máximo en la segunda zona. Al mismo tiempo, esta forma de realización con refrigeración adicional desde abajo también se puede utilizar para un horno discontinuo o de cámara, es decir, para tipos de horno, en los que la pletina de chapa no se mueve de manera constante y/o continua.

Por lo tanto, todas las medidas descritas con respecto a la tobera de refrigeración de tubos y/o a la tobera de refrigeración de superficies, tanto desde arriba como desde abajo, se consideran una idea inventiva independiente en un horno general. Esto significa que no es necesario disponerlo en un horno continuo, sino que también se puede diseñar en un horno discontinuo o en un horno de solera.

Además, de manera particularmente preferente está dispuesto un sistema de centrado en el sistema de transporte o integrado en el sistema de transporte. Esta medida permite también que la chapa de acero a templar se alinee de manera óptima, pase a través de las diferentes zonas de temperatura en el horno y, por lo tanto, que la zona de transición se ajuste exactamente en la posición predeterminada de la chapa de acero. El sistema de control de temperatura se puede diseñar, por ejemplo, mediante mandriles de centrado o pasadores de centrado. También se pueden disponer los correspondientes mandriles de centrado o pasadores de centrado de manera que se puedan mover con respecto a las vigas elevadoras o los transportadores pendulares.

En el horno continuo también pueden estar dispuestos rodillos de transporte como sistema de transporte, al menos en secciones longitudinales. Los rodillos de transporte pueden estar dispuestos además del sistema de transporte pendular, pero en este caso fuera de la tercera zona del horno continúo templada homogéneamente (sección de aleación maestra).

En particular, en la entrada y/o en la salida del horno continuo, también se pueden disponer alojamientos de horquilla o similares, para introducir las pletinas o retirar las pletinas templadas, y en caso necesario, transferirlas directamente a una herramienta de conformado en caliente y a una herramienta de endurecimiento por prensa y posicionarlas allí.

Como medio refrigerante se utiliza en particular un medio refrigerante en forma de gas. Éste se introduce en la tobera de refrigeración de tubos a una presión de entre 5 y 10 bar. Preferentemente, la sección transversal de las aberturas de salida se hace cada vez más pequeña a medida que se aleja del lado de la tubería de suministro a la tobera de refrigeración de tubos. De este modo se puede contrarrestar una pérdida de presión debida a la fuga del medio refrigerante. De manera alternativa o adicional, la sección transversal del propio tubo procedente de la tubería de suministro se reduce hacia atrás, de modo que también en este caso se compensa una pérdida de presión. La propia tubería de suministro puede estar dispuesta en un extremo respectivo del tubo, pero también, por ejemplo, en el centro de un tubo. Las realizaciones antes mencionadas son válidas entonces de manera análoga, ya que se refieren al acoplamiento de la tubería de suministro con el tubo. Se puede tratar de meras aberturas de salida, que en particular tienen un diámetro de 0,5 a 3 mm. Sin embargo, también se pueden disponer otras formas de tobera. Estas presentan preferentemente una distancia relativamente corta entre sí, y una distancia constante con respecto a la pletina de chapa de acero, para ejercer un llamado peine de toberas o cortina de aire.

Un componente adicional de la presente invención es un procedimiento para el funcionamiento del horno. Por lo tanto, el procedimiento comprende en particular la producción de componentes conformados en caliente y endurecidos por prensa con los pasos:

- proporcionar una pletina de chapa de una aleación de acero endurecióle, preferentemente con un revestimiento previo metálico, en particular a base de aluminio-silicio

- calentamiento, al menos parcial, de la pletina de chapa de acero a una temperatura superior o igual a la temperatura de austenitización (temperatura AC3) de la aleación de acero

- preferentemente aleación completa del revestimiento previo

- pre templado parcial opcional a una zona superior a la temperatura AC3 y una zona inferior a la temperatura AC3

- transferir a una herramienta de conformado en caliente y endurecimiento por prensa, y conformado en caliente y endurecimiento por prensa en al menos un paso de la herramienta.

En particular, con la disposición de acuerdo con la invención se puede controlar la temperatura de una zona de transición en la pletina inferior a 100 mm, en particular entre 50 y 80 mm, por medio de la tobera de refrigeración de tubos. Esta zona de transición en la pletina corresponde posteriormente también a la zona de transición de la zona dura a la zona blanda en el componente producido, conformado en caliente y endurecido por prensa. Mediante el concepto de refrigeración de acuerdo con la invención, se permite atemperar una zona de transición estrecha y precisa en la pletina. En el marco de la invención, por zona de transición se debe entender una zona de superficie con una caída de temperatura desde la temperatura de la pletina en la primera zona, hasta la temperatura de la pletina en la segunda zona. Debido al posterior conformado en caliente y endurecimiento por prensa, esta zona de transición se puede ver como una zona de superficie en la que la dureza o la resistencia a la tracción cambia de una zona dura a una zona blanda. Preferentemente, el componente en la zona más dura presenta una resistencia a la tracción superior o igual a 1200 MPa, en particular superior o igual a 1400 MPa, de manera particularmente preferente superior o igual a 1500 MPa. En la zona más blanda se considera una resistencia a la tracción inferior a 1000 MPa, preferentemente entre 550 y 750 MPa. La zona de transición es entonces la zona entre estas dos zonas de dureza.

Mediante el concepto de transporte descrito anteriormente con vigas elevadoras y vigas móviles en el horno continuo, alternativamente también mediante el sistema de centrado mencionado en el horno de solera de rodillos, se consigue también que la posición de la zona de transición muy estrecha ajustada en cada componente apenas fluctúe de componente a componente, incluso dentro de un lote de producción. Es decir, tanto mediante el sistema de centrado como en particular mediante el uso del concepto de transporte mencionado, la tolerancia de posición de la zona de transición con respecto a la superficie de la pletina de chapa y sobre el componente terminado es inferior a 30 mm, en particular inferior a 20 mm. La tolerancia de posición se refiere al sistema de transporte.

En relación con el sistema de control de temperatura mencionado anteriormente en relación con la tobera de refrigeración de tubos y la tobera de refrigeración de superficies, la tolerancia de posición se debe entender de tal manera que, la zona de transición inferior a 100 mm, en particular entre 50 y 80 mm, se pueda producir en una producción a gran escala con tal precisión que la desviación en la posición sea inferior a 30 mm, de manera particularmente preferente inferior a 20 mm.

Otras ventajas, características, propiedades y aspectos de la presente invención son el objeto de la siguiente descripción. Esta sirve para que la invención sea más fácil de entender. Se muestran en:

Fig. 1a, b y c diferentes vistas a través de una primera variante de realización del horno de acuerdo con la invención,

Fig. 2a y b una vista respectiva en sección longitudinal a través de un horno de acuerdo con la invención con un sistema de transporte,

Fig. 3a y b un horno, dividido en diferentes módulos,

Fig. 4 una vista en sección transversal a través de un horno de acuerdo con la invención,

Fig. 5a a f diferentes patrones de flujo y

Fig. 6 una sección transversal a través de una tobera de refrigeración de superficies de acuerdo con la invención, diseñada como tubo.

En las figuras, se utilizan los mismos números de referencia para componentes iguales o similares, incluso si se omite una descripción repetida por razones de simplicidad.

Las Figs. 1a, b y c muestran un horno 1 de acuerdo con la invención, en una vista en sección transversal, así como dos vistas superiores o secciones longitudinales. La Fig. 1a muestra, en este caso, la vista en sección transversal según la línea de sección II-II en la Fig. 1b. La Fig. 1b muestra una vista superior del horno 1, dividido en diferentes zonas de control de temperatura con diferentes temperaturas, y la Fig. 1c muestra una vista superior con un sistema de transporte.

De acuerdo con las Figs. 1b y 1c, el horno 1 está diseñado aquí como un horno continuo. Tiene una dirección de transporte 2, que va de izquierda a derecha en el plano de la imagen.

En el propio horno 1 está diseñada una primera zona 3, en la que prevalezca una temperatura T3, que es superior o igual a la temperatura de austenitización. Además, está diseñada una segunda zona 4, con una temperatura T4 en la segunda zona 4 que es inferior a la temperatura AC3.

En el horno 1 está dispuesta una pletina de chapa de acero 5, que es transportada a través del interior del horno 1 y, por lo tanto, a través de las zonas 3, 4. De acuerdo con la Fig. 1b se puede ver que una tercera zona 6 está conectada aguas arriba. La tercera zona 6 puede estar diseñada en particular como zona de pre temperatura o también como sección de aleación completa, por ejemplo, para realizar un precalentamiento y/o una aleación completa para formar una fase inter metálica en una pletina de chapa de acero 5 revestida previamente.

Para que la pletina de chapa de acero 5 se pueda transportar a través del horno 1 en la dirección de la marcha o en la dirección de transporte 2, sobre una cadena pendular están dispuestas vigas móviles, no representadas con más detalle. De acuerdo con la vista en sección longitudinal en la vista superior de la Fig. 1c, varias de estas cadenas pendulares están dispuestas paralelas entre sí, a lo largo del horno 1. Como se ha mencionado, sobre las cadenas pendulares se disponen entonces vigas móviles, no representadas con más detalle. Para que la pletina se pueda elevar, de modo que la viga móvil pueda realizar el movimiento pendular, también están previstas vigas elevadoras 8. Las vigas elevadoras 8 se depositan según la vista en sección transversal de la Fig. 1a. Por lo tanto, la pletina se apoya sobre la viga móvil de la cadena pendular. Si ahora se elevaran las vigas elevadoras 8 en dirección vertical, también se elevaría la pletina. La cadena pendular puede entonces realizar el movimiento pendular hacia atrás. Las vigas móviles también están dispuestas físicamente separadas en la dirección de transporte. Las vigas elevadoras 8 se pueden ver también en la Fig. 1c y están dispuestas separadas entre sí en dirección longitudinal a través del horno. Por lo tanto, se pueden colocar una o varias pletinas de chapa de acero de manera continua sobre la viga elevadora o se pueden elevar a través de las vigas elevadoras 8.

Las vigas elevadoras 8 parciales pueden estar dispuestas en dirección longitudinal (dirección de transporte 2). Sin embargo, estas se dividen en particular en dirección longitudinal, pero también en dirección transversal. Esto hace posible que opcionalmente esté dispuesta también una pared divisora inferior 9. Tanto los carriles de almacenamiento como las vigas elevadoras 8 están diseñados para estar separados entre sí, en particular en dirección transversal. En particular, en la sección del horno, en la que están diseñadas dos temperaturas parcialmente diferentes entre sí, no se produce ninguna conducción de calor desventajosa mediante el sistema de transporte.

Además, en la zona de la entrada 37 del horno continuo 1 está dispuesto un sistema de inserción. Se trata de carriles de horquilla 36, que entran en el horno 1 en dirección longitudinal y se engranan entre las cadenas pendulares, para depositar aquí una pletina de chapa de acero, no representada con más detalle. En la salida también se puede disponer un sistema igual, aunque aquí no está representada con más detalle. Alternativamente, también se puede disponer en la salida un sistema de agarre, de modo que las pletinas y las chapas de acero templadas se inserten directamente en una herramienta de conformado en caliente y endurecimiento por prensa.

Sin embargo, entre las dos zonas 3, 4 está diseñada en particular una pared divisora 10, que se puede subir o bajar, preferentemente en la dirección vertical V. Un espacio 11 está diseñado por debajo de la pared divisora 10, que permanece entre el lado inferior de la pared divisora y la superficie 12 de la pletina 5.

Para que ahora no haya una gran diferencia de temperatura dentro de la pletina de chapa de acero 5, debido a la conducción de calor, pero tampoco en el espacio, no haya ningún flujo de aire desde la primera zona 3 más caliente hacia la zona más fría 4, está diseñada una tobera de refrigeración de tubos 13, en particular en forma de un tubo. Debido al medio refrigerante que sale, la tobera de refrigeración de tubos 13 forma una especie de cortina de temperatura y, por lo tanto, una prolongación de la pared divisoria 10. De esta manera puede fluir sobre la pletina de chapa de acero 5 un medio refrigerante o un gas refrigerante correspondiente. Mediante la respectiva zona de temperatura 3, 4 se establece una zona en la pletina de chapa de acero 5 con temperaturas diferentes entre sí. Por lo tanto, una zona de transición en la pletina de chapa de acero 5 entre las dos zonas con temperaturas diferentes entre sí, puede ser bordeada particularmente aguda.

Opcionalmente, en la segunda zona 4 también puede estar dispuesto un sistema de refrigeración en forma de una tobera de refrigeración de superficies 14. Preferentemente también está dispuesto en la primera zona 3 un tubo de chorro 15 para calentar la primera zona 3. También puede estar prevista una pared divisoria 16, que selle la tercera zona 6 de la primera y segunda zonas 3, 4 transversalmente a la dirección de transporte. La pared divisora 16 también se puede diseñar para cubrir solo parcialmente la segunda zona 4. Además, para la extracción de calor puede estar dispuesto un cuerpo 15'. En este caso, puede ser un tubo de chorro a través del cual se hace pasar un medio refrigerante, de modo que se extrae el calor de la zona más fría 4 del horno.

Las paredes divisoras están particularmente aisladas térmicamente.

Las Figs. 2a y 2b muestran una sección longitudinal vertical a través de un horno continuo 1. Aquí se muestra una tercera zona 6 como, por ejemplo, una sección de aleación maestra, así como una zona 4 diseñada en la dirección de transporte 2 con las toberas de refrigeración de superficies 14. Una tobera de refrigeración de tubos 13 también está dispuesta inmediatamente después de entrar en la zona más fría 4, es decir, por detrás de la pared divisora 16, que discurre en dirección transversal. Se puede observar que las vigas elevadoras 8 se encuentran por debajo de la cadena pendular 7 según la Fig. 2a. Las propias vigas elevadoras 8 están fijadas a una viga 33. Las vigas 33 realizan un movimiento de elevación 35. La distancia del péndulo se muestra en la Fig. 2b. En este caso, por ejemplo, la cadena pendular se introduce en el horno continuo 1 en la dirección de transporte. La longitud de la distancia del péndulo se representa con el número de referencia 34. Las vigas elevadoras 8 se elevan en la dirección de elevación 35. Ahora el movimiento pendular se realizaría en la dirección opuesta y a continuación se depositarían las vigas elevadoras, de modo que las pletinas de chapa de acero se llevaran junto con el movimiento pendular en la dirección de la marcha. A continuación, se elevan de nuevo las vigas elevadoras 8 y comienza de nuevo el movimiento pendular. Inicialmente, cada una de las vigas elevadoras 8 permanece en su zona templada. Por lo tanto, las vigas elevadoras 8 absorben la temperatura de la propia zona y por lo tanto no tienen una influencia negativa sobre la pletina de chapa de acero a calentar. La distancia del péndulo también es solo pequeña en relación con la longitud del horno continuo 1, de modo que la parte de la cadena pendular y/o de la viga móvil, no representada con más detalle, está expuesta a temperaturas muy diferentes, y solo experimenta un pequeño movimiento pendular. A más tardar después de una longitud que corresponde a la propia distancia del péndulo, la siguiente viga móvil o sección de la cadena pendular presenta la temperatura de la zona. Una influencia negativa de calor ya no se produce aquí. Preferentemente, en la zona 4 están dispuestas al menos en dirección longitudinal tres vigas elevadoras 8 y/o vigas móviles. Por lo tanto, tres vigas móviles y/o vigas elevadoras tienen una longitud, que corresponde a la longitud L4 de la zona 4. Sin embargo, como se representa aquí, también se pueden disponer más vigas elevadoras 8 y vigas móviles, no representadas con más detalle, en la longitud L4. Por lo tanto, está asegurado que, en la zona de entrada, pero también en la zona de salida de la zona 4 relativamente más fría como máximo una longitud de una viga elevadora 8 o viga móvil esté expuesta a las fluctuaciones de temperatura debido a la oscilación en diferentes zonas de temperatura. Sin embargo, las vigas móviles o vigas elevadoras 8 aguas arriba o aguas abajo, se mantienen con temperatura estable en la zona.

En todos los ejemplos mencionados anteriormente y posteriormente, el horno continuo presenta en particular, por ejemplo, una distancia total de 30 a 60 m, preferentemente de 35 a 45 m, en particular de 32 a 42 m, de manera particularmente preferente 40 m. En particular, una zona más fría 4 puede presentar una longitud L4 en la dirección de transporte de 15 a 20, preferentemente de 16 a 18, en particular de 17 metros de longitud.

Las Figs. 3a y b muestran una variante de configuración alternativa adicional del horno 1 de acuerdo con la invención. En este caso, están dispuestos varios módulos, que también pueden estar diseñados como módulos respectivos de horno. Un primer módulo 18 se utiliza, en este caso, para la aleación completa. Además, se realiza una orientación de posición precisa. A continuación, se puede utilizar un segundo módulo 19 para realizar un control parcial de la temperatura, de modo que estén diseñadas una primera zona 3 y una segunda zona 4 con temperaturas diferentes entre sí. A continuación, se ajusta en la pletina o en la chapa de acero una primera zona 20 con una temperatura superior o igual a la temperatura AC3, así como una segunda zona 21. Entremedias se encuentra una zona de transición 22. La zona 4 relativamente más fría está dispuesta, por lo tanto, en los lados izquierdo y derecho en dirección transversal.

Opcionalmente, en la Fig. 3a se muestra que no solo el sistema de refrigeración 14 está diseñado desde arriba con respecto a la dirección vertical V, sino que también estaría dispuesto un sistema de refrigeración inferior 23, que también templa la pletina de chapa de acero 5 desde abajo. Esto permite un ajuste de temperatura más rápido y preciso. En combinación con el sistema de transporte de acuerdo con la invención es posible realizar el correspondiente sistema de refrigeración 23 desde abajo como sistema de refrigeración de superficies. De este modo pueden llegar líneas individuales entre las vigas elevadoras 8 y/o las cadenas pendulares 7 y aplicar, por lo tanto, un medio refrigerante al lado inferior de la pletina 5.

Un tercer módulo 24 puede estar dispuesto para provocar, por ejemplo, una breve homogeneización de la temperatura después de la refrigeración intermedia. En este caso, pueden estar diseñados entonces rodillos de transporte 25.

En la Fig. 3a se muestra también a modo de ejemplo un mandril de centrado 26, que centra la pletina de chapa de acero 5. El mandril de centrado 26 se puede mover con respecto al sistema de transporte en dirección vertical, pero también transversal y longitudinalmente a la dirección de transporte. Los mandriles de centrado 26 también pueden estar diseñados en todas las demás variantes de realización.

Además, en la Fig. 3b se representan paredes divisorias 16 que separan los módulos individuales entre sí.

La Fig. 4 muestra una sección transversal a través de un horno de acuerdo con la invención 1. La pletina de chapa de acero 5 está dispuesta, en este caso, por zonas en la primera zona 3 con una temperatura más alta T3, así como en la segunda zona 4 con una temperatura T4 relativamente más baja. En la segunda zona 4 puede estar diseñado un sistema de refrigeración 14, por ejemplo, en forma de un tubo de refrigeración. Este puede conducir aire de refrigeración con una temperatura más baja a la segunda zona 21 de la pletina de chapa de acero 5, y/o irradiar una temperatura correspondientemente más fría. Para que se pueda ajustar una temperatura exacta en la zona de transición 22 de la pletina de chapa de acero 5 en el espacio 11 y, en particular, en este caso en la pared divisoria 10, la tobera de refrigeración de tubos 13 está dispuesta en este caso como tubo de refrigeración directamente al lado de la pared divisoria 10. La disposición se realiza en este caso, en la zona de la temperatura más baja. Opcionalmente, por debajo de la pletina de chapa de acero 5 también puede estar dispuesta una tobera de refrigeración de tubos 13.

De este modo se puede ajustar en la pletina de chapa de acero 5 una zona de transición geométricamente precisa entre las dos zonas con temperaturas diferentes entre sí.

Las Figs. 5a a f muestran cada una, una vista en perspectiva, así como en sección transversal de un patrón de flujo de la disposición de una tobera de refrigeración de tubos 13 de acuerdo con la invención. Con referencia al plano de la imagen, la primera zona más caliente 3 en el horno 1 se representa a la derecha, así como la zona más fría 4 a la izquierda. En la zona de la pared divisoria 10 está dispuesta la tobera de refrigeración de tubos 13, en forma de un tubo de refrigeración o de un tubo, con una tendencia a la zona más fría. Además, en dirección a la segunda zona 4 más fría están dispuestas formando un ángulo hacia un lado, otras aberturas de salida 27, que irradian adicionalmente chorros de refrigeración 29 correspondientes en dirección a la segunda zona 4. En la segunda zona 4 también puede estar dispuesto un tubo de refrigeración para el sistema de refrigeración 14.

En la propia pared divisora 10 está dispuesto en el extremo inferior un escalón 28, por lo que el propio tubo de refrigeración está posicionado entonces en el escalón 28. Por ejemplo, de acuerdo con la Fig. 5b se puede disponer una inclinación 30 adicional, que genera una desviación inicial de los chorros de refrigeración 29 que salen verticalmente hacia abajo. Sin embargo, los chorros de refrigeración 29 que salen verticalmente hacia abajo están dirigidos en gran medida, hacia la dirección de la primera zona 3 más caliente. Sin embargo, los chorros de refrigeración 29 que salen a través de la abertura de salida lateral adicional 31 dispuesta formando un ángulo, son impulsados completamente a la zona más fría. La tobera de refrigeración de superficies 13 genera, por lo tanto, una refrigeración de superficies en forma lineal.

La Fig. 6 muestra la tobera de refrigeración de tubos 13 en forma de un tubo 32 en sección transversal. Por un lado, la abertura de salida inferior 27 se representa en relación con la dirección vertical. Aberturas de salida 31 adicionales están dispuestas lateralmente formando un ángulo a. El ángulo a se sitúa preferentemente entre 0 y 90 grados, de manera particularmente preferente entre 20 y 40 grados, de manera muy particularmente preferente entre 20 y 30 grados. A través de estas aberturas de salida 31 adicionales se pueden dirigir selectivamente chorros de refrigeración 29 adicionales, por un lado, en dirección a la zona de temperatura más fría, pero al mismo tiempo también en dirección a la pletina de chapa de acero 5. Entre las aberturas de salida 27 y 31 se pueden disponer aberturas de salida adicionales, no representadas con más detalle. Respecto al plano de la imagen, en el lado derecho de la abertura de salida inferior 27 también pueden estar dispuestas aberturas de salida adicionales, no representadas con más detalle.

Números de referencia:

1 - horno

2 - dirección de transporte

3 - primera zona

4 - segunda zona

5 - pletina de chapa de acero

6 - tercera zona

7 - cadena

8 - viga elevadora

9 - pared divisora inferior

10 - pared divisora

11 - espacio

12 - superficie a 5

13 - tobera de refrigeración de tubos

14 - tobera de refrigeración de superficies

15 - tubo de chorro

15' - cuerpo para la extracción de calor

16 - pared divisora

17 - viga móvil

18 - primer módulo

19 - segundo módulo

20 - primera zona

21 - segunda zona

22 - zona de transición

23 - sistema de refrigeración inferior

24 - tercer módulo

25 - rodillos de transporte

26 - mandril de centrado

27 - apertura de salida

28 - escalón

29 - chorro de refrigeración

30 - inclinación

31 - apertura de salida

32 - tubo

33 - viga

34 - distancia del péndulo

35 - altura de elevación

36 - carriles de horquilla

37 - entrada

V - dirección vertical

a - ángulo

Q- dirección transversal

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una disposición que presenta un horno continuo (1) para el tratamiento térmico de chapas de acero, en particular para la conformación en caliente y el endurecimiento por prensa, por lo que en el horno (1) están diseñadas dos zonas (3, 4) con temperaturas diferentes entre sí y entre las dos zonas (3, 4) está presente una pared divisoria (10) y que en la zona relativamente más fría (4) está dispuesta una tobera de refrigeración de superficies (14), caracterizada por que entre la chapa de acero (5) y la pared divisoria (10) en el estado cerrado, está presente un espacio (11) y está diseñada una tobera de refrigeración de tubos (13), por lo que la tobera de refrigeración de tubos (13) presenta aberturas de salida (27) apuntando hacia abajo en dirección vertical (V) con respecto a la pared divisoria (10), y la tobera de refrigeración de tubos (13) está dispuesta en la dirección de una zona que es relativamente más fría (4).

2. Un horno continuo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que es un horno continuo, en el que una zona (3) presenta una temperatura igual o superior a la temperatura AC3.

3. El horno continuo (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la tobera de refrigeración de tubos (13) presenta aberturas de salida adicionales (31), que están dispuestas formando un ángulo (a) entre la dirección vertical (V) y la dirección horizontal.

4. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la tobera de refrigeración de tubos (13) está dispuesta sobre o dentro de la pared divisoria (10), a una distancia inferior a 50 mm.

5. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la pared divisoria (10) está diseñado una escotadura para el alojamiento de la tobera de refrigeración de tubos.

6. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en una zona (4) relativamente más fría está dispuesto un cuerpo (15') para la extracción de calor.

7. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pared divisoria (10) se puede ajustar verticalmente y/o que la pared divisoria (10) se puede ajustar horizontalmente.

8. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el horno (1) está dispuesto un sistema de transporte.

9. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema de transporte comprende vigas elevadoras (8) y/o transportadores pendulares.

10. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está presente una zona de templado previo (6), para lo cual la zona de templado previo está separada de las dos zonas (3, 4) por una pared divisoria (16).

11. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que por debajo de la pletina de chapa está dispuesta una pared divisoria inferior (9) en dirección vertical (V).

12. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un sistema de centrado está presente de manera que la chapa de acero (5) quede centrada en el horno (1).

13. El horno continuo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la tobera de refrigeración de superficies (14) está dispuesta por encima de la chapa de acero (5) con respecto a la dirección vertical (V), y opcionalmente está dispuesta una tobera de refrigeración de superficies adicional en la zona relativamente más fría por debajo de la chapa de acero (5).

14. Un procedimiento para la producción de componentes conformados en caliente y endurecidos por prensa, con los pasos:

- proporcionar una pletina de chapa de una aleación de acero endurecible,

- calentar con el fin de austenitizar la aleación de acero, y opcionalmente alear completamente el revestimiento previo en un horno continuo (1), según al menos la reivindicación 1,

- conformación en caliente y endurecimiento por prensa en al menos una herramienta de conformación refrigerada,

en el que inmediatamente antes del inicio de la conformación en caliente en la pletina de chapa se establece una primera sección de superficie con una temperatura superior a 800 °C, y una segunda sección de superficie con una segunda temperatura más baja por encima de 550 °C, y una zona de transición entre las dos secciones de superficie, caracterizado por que la zona de transición se establece inferior a 100 mm y opcionalmente una tolerancia de posición de la zona de transición, en relación con la superficie de la pletina de chapa inferior a 30 mm.