DE1933593A1

DE1933593A1 - Oil hardening of metals

Info

Publication number: DE1933593A1
Application number: DE19691933593
Authority: DE
Inventors: Fritz Bergmann; Eugene Faucherand
Original assignee: UGINE INFRA
Current assignee: UGINE INFRA
Priority date: 1969-07-02
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1971-01-28

Abstract

Device comprises a hermetically sealed chamber consisting of two compartment separated by a rapidly operating gate. In one compartment are a heating device, a wall cooler, a vacuum source and a device for conditioning the atmosphere. In the other compartment are cooling devices operated by circulating gas, an annealing bath with a liquid cooling device, a vacuum source, a device for conditioning the atmosphere, an external gate and a device for transporting the charge between individual operating locations.

Description

Vorrichtung zur thermischen Behandlung Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrich -tung zur Durchführung thermischer Behandlungen, insbesondere fUr die Härtung. Thermal Treatment Apparatus The invention relates to to an improved device for performing thermal treatments, in particular for hardening.

Erfindungsgegenstand ist eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung, die gekennzeichnet ist durch einen dicht abgeschlossenen Raum, der aus zwei durch eine dicht schließende, rasch zu betAtigende TUr voneinander getrennten Abteilen besteht, in dem ersten Abteil angeordnete Heizvorrichtungen, Mittel zum Kühlen der Wandung und Mittel zum Anlegen von Vakuum und zum Konditionieren der Atmosphäre, im zweiten Abteil angeordnete, durch Gas zirkulation betriebene Kühlvorrichtungen, eine Härtungswanne mit einer KUhlvorrichtung für die Flüssigkeit, Mittel zum Anlegen von Vakuum und zum Konditionieren der Atmosphäre und ein Außentor, sowie durch eine Vorrichtung zum Transport der Beschi"kung zwischen den einzelnen Behandlungsstellen, In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind demnach in demselben dicht abgeschlossenen Raum ein "Haizabteil", ein "Kühlabteil", die voneinander isoliert sind, und Mittel zum Transport der Beschickung zwischen den beiden Abteilen, vereinigt.The subject of the invention is a device for thermal treatment, which is characterized by a tightly sealed space that consists of two through A tightly closing, quickly operated door separates compartments from one another consists, arranged in the first compartment heating devices, means for cooling the Wall and means for applying a vacuum and for conditioning the atmosphere, Cooling devices operated by gas circulation located in the second compartment, a hardening tub with a cooling device for the liquid, means for applying of vacuum and for conditioning the atmosphere and an outside gate, as well as through one Device for transporting the loading between the individual treatment sites, In the device according to the invention are therefore in the same tight closed space a "Haizabteil", a "refrigerator compartment", which isolated from each other are, and means for transporting the load between the two compartments, combined.

Die beiliegende Figur stellt schematisch den Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, wie sie nachstehend erläutert wird.The accompanying figure shows schematically the section through an inventive Device, as will be explained below.

Das erste Abteil des abgeschlossenen Raums ist der Vakuum ofen 1 mit einer doppelten Wandung 20, die mit einer zwischen den Wandteilen zirkulierenden Kühlflüssigkeit beschickt wirdj welche es göstattet, die Innenwandung kühl zu halten. Im Innert wird eine thermische Isolatien durch Schiehten auf feuerfestem Abschirmmaterial 2 erzielt, die einen parallelepipedischen Raum einschließen, Die Wände die Raums sind mit Heizelementen 3 aus Graphit verschen, welche über gekühlte abgedichtete Wanddurchführungen, wie z.B. bei *, mit elektrischem Strom niederer Spannung gespeist werden. Mit Hilfe von Schienen 5 kann ein auf diesen gleitender Träger rost für die Beschickung eingelegt werden.The first compartment of the locked room is the vacuum oven 1 with a double wall 20, which circulates with a between the wall parts Cooling liquid is charged, which makes it possible to keep the inner wall cool. Inside there is a thermal insulation by layering on fire-proof shielding material 2, which include a parallelepiped room, The walls of the room are given away with heating elements 3 made of graphite, which are sealed over cooled Wall bushings, such as *, supplied with electrical current of low voltage will. With the help of rails 5 can be on this sliding carrier grate for the load can be inserted.

Eine Gruppe nicht gezeigter Pumpen gestattet es, während des Heizens ein bis auf lo Torr ansteigendes Vakuum zu erhalten. Die in vertikaler Richtung bewegliche Schiebetür 6 verbindet den Ofen mit dem "Kühlabteil" der Vorrichtung. Sie wird mit Hilfe von Führungsrollen in einem vertikalen Rahmen 17 angehoben, der an seiner Basis angelenkt und am oberen Ende an dem Gestänge einer Hebevorrichtung 16 befestigt ist und gestattet, die Tür festzulegen oder loszulösen. Die TUr wird in vertikaler Richtung durch Kabel hochgezogen, die durch ein Motorgetriebe 18 betätigt werden. Die Abdichtung gegenüber dem Vakuum wird durch eine in dem Auflageflansch angebrachte torische Dichtung gewährleistet. Die TUr hat zwei Wände, die durch Wasserzirkulation gekühlt werden. Es ist besonders vorteilhaft, daß das Öffnen und Schließen dieser RUr rasch erfolgt. Der Ofen wird auf diese Weise beständig in einem Zustand der erforderlichen Sauberkeit gehalten, in dem das Heizen unter Vakuum unter günstigen Bedingungen erfolgt. Insbesondere im Fall der Örhärtung eines den Ofen Verlassenden Teils, wird durch das rasche Verschließen der Tui 6 das Eindringen von oeldampf in den Ofen verhindert und damit eine Reinigung zwischen zwei Arbeitsgängen vermieder.A group of pumps, not shown, allows during heating to obtain a vacuum increasing to lo Torr. The one in the vertical direction movable sliding door 6 connects the oven to the "cooling compartment" of the device. It is raised with the help of guide rollers in a vertical frame 17, the hinged at its base and at the top on the linkage of a lifting device 16 is attached and allows the door to be set or detached. The TUr will pulled up in the vertical direction by cables actuated by a motor gearbox 18 will. The waterproofing opposite the vacuum is through one in the Toric seal attached to the support flange is ensured. The door has two walls which are cooled by water circulation. It is particularly advantageous that the Opening and closing of this RUr takes place quickly. In this way the furnace becomes stable kept in a state of required cleanliness in which the heating is below Vacuum takes place under favorable conditions. Especially in the case of a hardening The part leaving the oven, by quickly closing the Tui 6, the penetration is made Prevents oil vapor from entering the oven and thus cleaning between two work steps avoid.

Die Temperatur wird mit Hilfe von Thermoelementen gemessen.The temperature is measured with the help of thermocouples.

Bei Verwendung von Absch'irm-Schichten aus hocnschmelzendem Stahl kann sie bis auf 12500 C ansteigen. Man kann bis zu einer Temperatur von 20000 C gehen, we-n mai Abschirm-Schichten aus Graphitfilz verwendet.When using shielding layers made of high-melting steel it can rise up to 12500 C. You can go up to a temperature of 20,000 C go, we-n may use shielding layers made of graphite felt.

Das zweite Abteil des abgeschlossenen Raums weist als wesentlich eine Gruppe von Pumpen, die es gestatten, bis zu einem Vakuum von lo 2 Torr zu gelangenund zwei Kühlvorrichtungen auf. Die mit Inertgas betriebene Kühlvorrichtung befindet sich in dem oberen Teil. Sie umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 8 mit doppelter Wandung, die durchs Wasserzirkulation gekühlt ist und mit einem Austauscher mit Kupferrohren 9 versehen ist, sowie eine Muffe, lo, die das unter der Einwirkung eines Gebläses 7, welches durch einen äußeren Motor angetrieben wird, zirkulierende Kühlgas führt. Der Boden 21 des in der oberen Lage befindlichen Aufzugs dient dazu, mit dem Rest des Behälters eine teilweise Abdichtung zu gewährleisten. Auf diese Weise zirkulieren die Gase in einem geschlossenen Kreislauf und erwärmen sich in Berührung mit der heißen Beschickung in der Lage C und kühlen sich ab, wenn sie über den Austauscher 9 strömen.The second compartment of the locked room has as essential one Group of pumps that make it possible to reach a vacuum of lo 2 torr and two cooling devices on. The cooling device operated with inert gas is located located in the upper part. It essentially comprises a housing 8 with double Wall that is cooled by the water circulation and with an exchanger Copper pipes 9 is provided, as well as a sleeve, lo, which is under the action a fan 7 which is driven by an external motor, circulating Cooling gas leads. The floor 21 of the elevator located in the upper tier serves to to ensure a partial seal with the rest of the container. To this Way, the gases circulate in a closed circuit and heat up in Contact with the hot load in position C and cool down when she Flow over the exchanger 9.

Die mit Flüssigkeit, z.B. Ö1, betriebene Kühlvorrichtung befindet sich in dem unteren Teil. Sie umfasst eine mit öl gefüllte Wanne 12, eine eingetauchte Pumpe 11, die für den Kreislauf des öls über die heiße Beschickung in der Lage D und über die Wärmeaustauscherplatten 1) sorgt, wo es sich abkühlt. Das für die Härtung verwendete Öl ist vorzugsweise ein Öl mit geringem Dampfdruck, da es häufig unter Vakuum angewendet wird.The cooling device operated with liquid, e.g. oil, is located located in the lower part. It comprises an oil-filled tub 12, one submerged Pump 11 capable of circulating the oil via the hot feed in position D and via the heat exchanger plates 1) where it cools down. That for hardening The oil used is preferably an oil with a low vapor pressure as it is often under Vacuum is applied.

Die in dem zweiten Abteil des abgeschlossenen Raums angeordnete Vorrichtung für den Transport der Beschickung umfasst im wesentlichen einen Aufzug 14 niit zwei verschiedenen Niveaus und ein Bewegungssystem 15 in der Höhe der Türen. Der Aufzug enthält ein starres Gehäuse mit zwei Plattformen mit Ubereinander angebrachten Rollen. Die obere Plattform versorgt auf diese Weise das Niveau des gasgekühlten Behälters 8, wenn sich der Auf zug in der oberen Lage befindet, und das Niveau der Außentür 19 und der inneren Tür 6, wenn er sich in der unteren Position befindet. Die untere Plattform versorgt das Niveau der Türen bzw. der Härtungswanne. Die Bewegung des mit Hilfe von Führungsrollen in vertikalen Führungen angeordneten Gehäuses erfolgt mit Hilfe von Kabeln und Rollen, die durch ein Motorgetriebe bewegt werden. Das Bewegungssystem ist eine Förder- und Ausführungskette, deren Kopf 15 die Beschickung des Aufzugs in Richtung des Ofens und in der umgekehrten Richtung führt. Sie ist in einem Gehäuse angebracht, welches Teil des abgeschlossenen Raums ist. Sie wird durch ein Motorgetriebe betrieben.The device located in the second compartment of the enclosed space for the transport of the load essentially comprises one elevator 14 with two different levels and a movement system 15 at the height of the doors. The elevator contains a rigid housing with two platforms with rollers attached one above the other. In this way, the upper platform supplies the level of the gas-cooled container 8 when the elevator is in the upper position and the level of the outer door 19 and the inner door 6 when it is in the down position. The lower one Platform supplies the level of the doors or the hardening tub. The movement of the takes place with the help of guide rollers arranged in vertical guides housing with the help of cables and pulleys that are moved by a motor gearbox. That Movement system is a conveyor and execution chain, the head 15 of which is the loading of the elevator in the direction of the furnace and in the reverse direction. she is mounted in a housing which is part of the enclosed space. she will operated by a motor gearbox.

Eine thermische Behandlung umfaßt folgende verschiedene Ver- fahrensstufen: Man öffnet die Außentür 19; man führt eine Beschickung in die Lage A ein, die Tür 19 wird verschlossen und man legt Vakuum in dem zweiten Abteil des abgeschlossenen Raums an, der somit als Schleusenkammer dient. Man öffnet die innere TUr 6 und setzt die Bewegungsvorrichtung in Betrieb, um die Beschickung in den Ofen 1 in Lage B zu führen. Nach dem Zurückziehen der Vorrichtung schließt man die Tür 6 und legt an den Ofen 1 ein kräftiges Vakuum an. Dann führt man den für die Beschickung vorgesehenen Heizzyklus durch. Dann nimmt man die Härtung nach einem der folgenden Verfahren vor: a) Sehr langsames Abkühlen unter Vakuum.Thermal treatment includes the following various driving levels: The outer door 19 is opened; a load is introduced into layer A, the door 19 is closed and a vacuum is applied in the second compartment of the closed Room, which thus serves as a lock chamber. You open the inner door 6 and place your bet the moving device in operation to move the load into the furnace 1 in position B respectively. After the device has been withdrawn, the door 6 is closed and laid a strong vacuum is applied to furnace 1. Then the one provided for loading is carried out Heating cycle through. Then take the hardening by one of the following methods before: a) Very slow cooling under vacuum.

Die Beschickung wird in dem "Heizabteil" belassen, wobei die Heizung abgestellt oder nach einem bestimmten Programm verringert wird, wodurch noch geringere Geschwindigkeiten erzielt werden. Die Wärme wird durch den wassergekühlten Mantel abgeführt. -Das "Heizabteilüz wird unter Vakuum gehalten, was gestattet, das Aussehen und die Eigenschaften der behandelten Beschickung beisubehalten. The load is left in the "heating compartment" with the heater turned off or reduced according to a certain program, which means even lower Speeds can be achieved. The heat is through the water-cooled jacket discharged. -The "heating compartment" is kept under vacuum, which allows the appearance and maintain the properties of the treated feed.

b) Die Geschwindigkeit der vorstehend erzielten Abkühlung kann durch Einführung eines Inertgases in das '8Heizabteil" gesteigert werden. Dabei bildet sich eine natürlicheKonvektion aus, deren Wirksamkeit mit zunehmendem Gasdruck wächst.b) The rate of cooling achieved above can be by Introduction of an inert gas into the heating compartment a natural convection, the effectiveness of which increases with increasing gas pressure.

c) Beschleunigtes AbkEhlen unter Inertgas.c) Accelerated cooling under inert gas.

Einstellen des Aufzugs in die untere Lage. Adjusting the elevator to the lower position.

Öffnen der Tür 6, Einführen der Beschickung in den Aufzug (unteres Niveau) mit Hilfe der Förderkette 15. Open door 6, insert the load into the elevator (lower Level) with the help of the conveyor chain 15.

Schließen der Tür 6. Close the door 6.

Hochheben des Aufzugs, um die Beschickung in das Innere der Muffe 10 zu bringen, während bis zu einem bestimmten, festgelegten Druck Inertgas in das zum Transport und Abkühlen dienende Abteil eingeleitet wird.Raise the elevator to bring the loading into the interior of the sleeve 10 to bring inert gas into the for transport and cooling serving compartment is initiated.

Einschalten des Gebläses, welches das Gas über die Beschickung und zurück über den Austauscher führt. Eine teilweise Abdichtung zwischen dem Aufzug und dem Gehäuse 8 begrenzt den Durchgang der heißen Gase und begünstigt die Rückführung durch die Beschickung.Switching on the fan, which feeds the gas and leads back via the exchanger. A partial seal between the elevator and the housing 8 limits the passage of the hot gases and facilitates the return through the loading.

d) Abkühlen mit Hilfe von öl.d) cooling with the aid of oil.

Führen des Aufzugs in die obere Lage. Guide the elevator to the upper level.

öffnen der Tür 6. open the door 6.

Einlegen der Beschickung in den Aufzug (unteres Niveau) mit Hilfe der Förderkette 15, Verschließen der Tür 6. Insertion of the load in the elevator (lower level) with the help the conveyor chain 15, locking the door 6.

Absenken der Beschickung in die ölwanne und Einschalten der Zirkulationspumpe. Das Abkühlen in dem öl erfolgt unter Vakuum. Lower the feed into the oil pan and switch on the circulation pump. The cooling in the oil takes place under vacuum.

Nach beendigtem Abkühlen, wenn sich die Beschickung auf dem Auf Zug auf dem Niveau der Türen befindet und die Tür 6 verschlossen ist, läßt man das Vakuum in dem zweiten Abteil des abgeschlossenen Raums zusammenbrechen, öffnet die Außentür 19 und entnimmt die Beschickung. After cooling down, when the load is on the train is at the level of the doors and the door 6 is closed, the vacuum is left Collapse in the second compartment of the locked room, the outer door opens 19 and removes the load.

Für den Fachmann sind andere Zyklen des Heizens und Abkühlens leicht ersichtlich, welche die beschriebenen Stufen ganz oder teilweise kombinieren.Other heating and cooling cycles are easy for those skilled in the art can be seen which combine the steps described in whole or in part.

Lediglich die erftndungsgemäße Vorrichtung gestattet es, etne große Vielzahl thermischer Behandlungen untere Vakuum oder geregelter Atmosphäre zu verwirklichen, wie Anlassen, Härturig, Vergüten, Stabilisieren, Erhitzen (brasage) etc.Only the device according to the invention allows a large one To realize a variety of thermal treatments under vacuum or regulated atmosphere, such as tempering, hardening, tempering, stabilizing, heating (brasage) etc.

Darüber hinaus waren bisher die Vakuumöfen mit gekühlten Wänden mit einer Vorrichtung zum beschleunigten Abkühlen durch Inertgas versehen, die im Inneren des Ofens enthalten war. Mit dieser Vorrichtung wurde notwendigerweise die Abkühlung des Ofens gleichzeitig mit der Abkühlung der Beschickung vorgenommen. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sih das Kühlungssystem außerhalb des Ofens, wodurch eine größere Geschwindigkeit der Erniedrigung der.In addition, the vacuum furnaces with cooled walls were previously available a device for accelerated cooling by inert gas provided inside of the oven was included. With this device, the cooling was necessary of the furnace is carried out simultaneously with the cooling of the charge. In the invention Device is located the cooling system outside of the furnace, creating a larger Speed of degradation of the.

Temperatur der Beschickung erzielt wird.Charge temperature is achieved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem im Fall der ölhärtung vorteilhaft, wie bereits erlEutert wurde..The device according to the invention is also in the case of oil hardening advantageous, as already explained ..

Schließlich können die einzelnen Verfahrensschritte synchronisiert und rasch durchgeführt werden, so daß eine Beschickung innerhalb weniger Sekunden aus dem Ofen entnommen wid in eine Kühivorrichtung geführt werden kann. Da diese Verfahrensschritte unter Vakuum vorgenommen werden, unterliegt die Beschickung während dieser kurzen Zeit keiner merklichen Veränderung.Finally, the individual process steps can be synchronized and carried out quickly, so that a load can be completed within a few seconds removed from the oven wid can be fed into a cooling device. This one Process steps are carried out under vacuum, the charging is subject to during no noticeable change in this short period of time.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Device for thermal treatment, characterized by a tightly closed space, which is made up of two by a tightly closing, quickly closed actuating TUr (6) consists of separate compartments, in the first compartment arranged heating devices (3) means for cooling the wall (20) and means for applying a vacuum and for conditioning the atmosphere, in the second compartment arranged by gas circulation operated Ktihlvorrichtungen (8, 9, lo), one Hardening tub (12) with a cooling device (13) for the liquid, means for Applying a vacuum and conditioning the atmosphere and an outer door (19), and by a device (14, 15) for transporting the load between the individual treatment centers.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first Compartment of the closed room from a vacuum furnace (1) with double wall (20), which is cooled by circulating coolant.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized gekermzE chnest that inside the first compartment through layers of refractory material (2) a parallelepiped Space is included, the walls of which are provided with heating elements (3).

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the arranged in the second compartment cooling device from a container (8) with double Wall, the over a heat exchanger (9) by circulating Water is cooled and from a sleeve (lo), which the under the action of a Fan circulating cooling gases leads, consists.

L e r s e i t e