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Dokumentenidentifikation DE4416235A1 09.11.1995
Titel Fertigungsanlage, mit Gießmaschinen und einem Glühofen, mit einer Pufferstrecke zur kontinuierlich/diskontinuierlichen Fertigung von Schleudergußrohren
Anmelder IOB Industrie-Ofen-Bau GmbH, 69469 Weinheim, DE
Erfinder Friedrichs, Karl-Hans, Dipl.-Ing., 69469 Weinheim, DE
Vertreter Scholz, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 12159 Berlin
DE-Anmeldedatum 07.05.1994
DE-Aktenzeichen 4416235
Offenlegungstag 09.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.11.1995
IPC-Hauptklasse F27B 9/24
IPC-Nebenklasse F27B 9/22   F27D 1/00   B22D 11/14   
Zusammenfassung Fertigungsanlage zur Herstellung metallischer Werkstücke, indbesondere von Schleudergußrohren (26). Sie besteht aus Gießmaschinen (11) und einem den Gießmaschinen nachgeordneten Glühofen (10) zur Wärmebehandlung der gegossenen Werkstücke. Der Glühofen (10) hat einen Ofenherd, in dem eine Transporteinrichtung zum Durchrollen der zu glühenden Werkstücke (26) angeordnet ist und weist mehrere Wärmebehandlungszonen auf. Parallel zu dem der Gießmaschine (11) nachgeordneten Glühofen (10) ist eine Pufferstrecke (15) vorgesehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage zur Herstellung metallischer Werkstücke, insbesondere von Schleudergußrohren, bestehend aus mindestens einer Gießmaschine und einem der Gießmaschine nachgeordneten Glühofen zur Wärmebehandlung der gegossenen Werkstücke, der mit einer in dem Ofenherd angeordneten Transporteinrichtung zum Durchrollen der zu glühenden Werkstücke versehen ist und der mehrere Wärmebehandlungszonen aufweist.

Eine derartige Fertigungsanlage, wie sie beispielsweise aus der DE 27 08 783 C2 bekannt ist, dient der Herstellung und Wärmebehandlung, insbesondere von Schleudergußrohren. Derartige Schleudergußrohre weisen nach dem Strippen, d. h. nach dem Herausziehen aus der Kokille der Gießmaschine ein ungleichmäßiges, teilweise sprödes Gefüge auf. Zur Vergleichmäßigung des Gefüges und zum Erreichen der geforderten Duktilität müssen sie in einem Glühofen wärmebehandelt werden.

Die Leistung eines solchen Glühofens ist abhängig von der Belegungsdichte, dem gefordertem Durchmesserbereich und der dadurch bedingten Durchlaufgeschwindigkeit, mit der die Rohre durch den Ofen gefahren werden müssen. Aufgrund der großen Oberfläche eines derartigen Ofens ist die Wärmeabstrahlung des Ofengehäuses trotz bester Isolierung sehr hoch. So beträgt der sog. Leerwert, mit dem das Halten des Ofen auf Betriebstemperatur ohne Produktion bemessen wird, etwa 2/3 des Energiebedarfs bei maximaler Durchsatzleistung. Dieser Leerwert ist konstant, so daß ein optimaler Energieverbrauch pro Tonne Glühgut nur dann gegeben ist, wenn der Ofen stets mit maximaler Leistung fährt.

Nun kann es zu Auftragslagen kommen, bei denen die Kapazität der Schleudergießmaschinen nur zur Hälfte ausgelastet ist. Dem entsprechend wird auch der Glühofen nur zur Hälfte seiner maximalen Leistung ausgelastet. Da der Energiebedarf zum Erreichen des Leerwerts wie oben beschriebenen konstant ist, erhöht sich folglich der zusätzliche Energiebedarf für die Wärmebehandlung der Produktion relativ gesehen wesentlich stärker. Ein derartiger Glühofen fährt weit unter seiner maximalen Leistung und damit unwirtschaftlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Fertigungsanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der der Energiebedarf für den Glühofen auch bei verringertem Durchsatz von Glühgut auf ein Minimum reduziert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß parallel zu dem der Gießmaschine nachgeordneten Glühofen eine Pufferstrecke vorgesehen ist. Durch diese Maßnahmen kann die Gießmaschine zunächst auf die Pufferstrecke produzieren. Ist die Pufferstrecke voll, so kann abwechselnd jeweils ein Rohr von der Gießmaschine und eines von der Pufferstrecke in den Glühofen eingesetzt werden.

Es wird somit eine Anlage geschaffen, bei der die Werkstücke nicht sofort in den Glühofen gefahren werden müssen und der Glühofen solange abgeschaltet werden kann, wie auf die Pufferstrecke gefertigt wird. Durch die Abschaltzeiten kann der Energiebedarf des Glühofens erheblich reduziert werden, und während seiner Betriebszeit wird der Glühofen somit stets mit maximaler Leistung gefahren, auch wenn die Gießmaschinen nur mit halber Kapazität produzieren.

Zur Optimierung des Temperaturverlaufs in dem Glühofen ist es vorgesehen, daß der Ofeninnenraum eine Aufheizzone und eine Haltezone aufweist, die gegen einander abschottbar und getrennt und unabhängig voneinander beheizbar sind.

Der Glühofen kann, nachdem die pufferstrecke leergefahren und das letzte Werkstück eingesetzt ist, mit einer Eingangstür verschlossen werden. Danach kann dann Wärmebehandlungszone für Wärmebehandlungszone nacheinander abgeschaltet werden, sobald das letzte Rohr sie passiert hat.

Während das letzte Rohr durch den Ofen gefahren wird, kann die Pufferstrecke neu beladen werden. Ist sie voll, so wird der Glühofen - beginnend mit der Aufheizzone - wieder Zone für Zone aufgeheizt und die nächste Glühperiode kann beginnen.

Die in dem Glühofen befindlichen Rohre werden durch ein Transportsystem weiter gefördert und durchlaufen die verschiedenen Zonen, die jeweils dann automatisch wieder abgeschaltet werden, wenn das letzte Rohr diese Zone verlassen hat. Die Wärmebehandlungszeit beträgt ca. 1 Stunde, so daß das letzte Rohr den Ofenauslauf erreicht, wenn die Pufferstrecke wieder voll ist.

Mit einer kurzen Vorlaufzeit wird automatisch die erste Zone wieder auf Betriebstemperatur gebracht, und der Glühofen kann wieder abwechselnd von den Gießmaschinen und von der Pufferstrecke beschickt werden. Nach einer kurzen Vorlaufzeit werden dann vor dem ersten Rohr die einzelnen Zonen wieder beheizt und zu geschaltet. Dieser Ablauf wiederholt sich während der Produktion ständig und der Glühofen kann immer mit maximaler Leistung gefahren werden.

Diese Betriebsweise der Ofenanlage bedingt einen flexiblen Aufbau der Ofenisolierung. Es ist deshalb zur weiteren Optimierung des Energiehaushalts vorgesehen, daß der Glühofen mit einer mindestens dreischichtigen Zustellung versehen ist, die aus einer dem Ofeninnenraum zugewandten Fasermaterialschicht aus Al&sub2;O&sub3;-Fasern mit geringer Wärmespeicherfähigkeit und großer Isolierwirkung, einer darauf folgenden massiven Mittelschicht aus wärmespeicherfähigen Feuerleicht- oder Isoliersteinen und einer darauf nach außen hin folgenden, gut isolierenden Hinterisolierungsschicht besteht.

Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß der Wärmeinhalt des Glühofens auch während seiner Abschaltzeit maximal erhalten bleibt. Die massive Mittelschicht dient als Wärmespeicher, die gegenüber dem Ofeninnenraum und gegen die Außenwände mit der Hinterisolierung gut abisoliert ist. Der Energieaufwand für das periodische Aufheizen der einzelnen Zonen ist dadurch auf eine Minimum begrenzt. Der Glühofen kann praktisch ohne zeitliche Verzögerung und ohne nennenswerte zusätzliche Energie wieder auf Betriebstemperatur gebracht werden, wenn die Pufferstrecke voll ist und der Glühofen zum Erreichen seiner maximalen Leistung abwechslend aus der zwischengelagerten und der laufenden Produktion beschickt werden soll.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschreiben; es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht einer gattungsmäßigen Fertigungsanlage

Fig. 2 die Draufsicht auf eine gattungsmäßige Fertigungsanlage mit erfindungsgemäßer, parallel verlaufender Pufferstrecke;

Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung der Fertigungsanlage nach der Fig. 2, mit parallel verlaufender Pufferstrecke;

Fig. 4 die schematische Darstellung einer dreischichtigen Ofenzustellung, geschnitten.

Die in der Fig. 1 dargestellte Fertigungsanlage besteht im wesentlichen aus einem Glühofen 10, der einen Ofeneinlauf 13 und einen Ofenauslauf 16 aufweist. Vor dem Glühofen 10 sind Gießmaschinen 11 zur Fertigung von Schleudergußrohren 26 aufgestellt. Die in den Gießmaschinen 11 produzierten Schleudergußrohre 26 werden nach ihrem Strippen, d. h. nach dem Herausziehen aus der Schleudergußkokille, in dem Glühofen 10 einer Wärmebehandlung unterzogen. Dazu werden sie über eine Rohrzuführung 12 zu dem Ofeneinlauf 13 gerollt.

Der Glühofen 10 weist einen Ofeninnenraum 31 auf, der in eine Aufheizzone 19, eine sich daran anschließende Haltezone 20, eine Schnellkühlzone 21 und zwei Ferritisierungszonen 22 unterteilt ist. Die einzelnen Zonen können durch nicht dargestellte Kettenvorhänge abgeteilt sein. Um in dem Ofeninnenraum 31 Tätigkeiten ausführen zu können, sind seitliche Ofentüren 33 vorgesehen.

Der Glühofen 10 weist einen Ofenherd 24 auf, der vom Ofeneinlauf 13 zum Ofenauslauf 16 hin ansteigt. In dem Ofenherd 24 ist eine längsverlaufende Transportkette 23 angeordnet, mit deren Hilfe die Schleudergußrohre 26 über den ansteigenden Ofenherd 24 gerollt werden, um hitzebedingte Verformungen zu vermeiden.

Vor dem Ofeneinlauf 13 ist, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, eine vordere Querverfahrung 14 angeordnet. Mit dieser vorderen Querverfahrung 14 können die in den Gießmaschinen 11 produzierten Schleudergußrohre 26 auf eine parallel zu dem Glühofen 10 verlaufende, erfindungsgemäße Pufferstrecke 15 gefahren werden.

Produzieren die Gießmaschinen 11 nur mit halber Kapazität, so kann zunächst auf die Pufferstrecke 15 gefertigt und der Glühofen 10 solange abgeschaltet werden. Um den Ofeninnenraum 31 nach dem Abschalten der Aufheizzone 19 vor zu schneller Abkühlung zu bewahren, ist dem Ofeneinlauf 13 eine vordere Ofentür 25 zugeordnet. Diese vordere Ofentür 25 kann nach dem Abschalten der Beheizung des Glühofens 10 geschlossen werden.

An den Glühofen 10 schließen sich, wie die Fig. 3 zeigt, zwei parallel verlaufende Adjustagen 18 an, die über eine hinteren Querverfahrung 17 angefahren werden können. Wie die Fig. 2 zeigt, ist im Bereich des Ofenauslaufs 16 eine Kugeldruckpresse 32 vorgesehen, mit der die fertigen Schleudergußrohre 26 geprüft werden können.

Wie die Fig. 4 zeigt, besteht die Ofenzustellung 27 des Glühofens 10 zunächst aus einer zum Ofeninnenraum 31 hin innen liegenden Fasermaterialschicht 28 aus Al&sub2;O&sub3;-Fasern mit geringer Wärmespeicherfähigkeit aber großer Isolierwirkung. An diese Fasermaterialschicht 28 schließt sich eine dickere Wärmespeicherschicht 29 an, die aus Feuerleicht- oder Isoliersteinen besteht. Nach außen hin ist die Ofenzustellung 27 mit einer gut isolierenden Hinterisolierung 30 abgeschlossen. Auch diese Hinterisolierung 30 weist eine relativ geringe Wärmespeicherkapazität aber eine gute Isolierwirkung auf.

Produzieren die Gießmaschinen 11 nur mit halber Kapazität, so kann - wie oben beschrieben - zunächst auf die Pufferstrecke 15 gefertigt und der Glühofen 10 solange abgeschaltet werden. Ist die Pufferstrecke 15 voll, so kann der Glühofen 10 sehr schnell Zone für Zone wieder auf Betriebstemperatur gebracht werden und abwechselnd direkt von den Gießmaschinen 11 und von der Pufferstrecke 15 beschickt werden. Während seiner tatsächlichen Betriebszeit kann der Glühofen 10 dadurch stets ernergiesparend mit maximaler Leistung gefahren werden.

Bezugszeichenliste

10 Glühofen

11 Gießmaschine

12 Rohrzuführung

13 Ofeneinlauf

14 Querverfahrung, vorn

15 Pufferstrecke

16 Ofenauslauf

17 Querverfahrung, hinten

18 Adjustage

19 Aufheizzone

20 Haltezone

21 Schnellkühlzone

22 Ferritisierungszone

23 Transportkette

24 Ofenherd

25 Ofentür, vorn

26 Schleudergußrohr

27 Ofenzustellung

28 Fasermaterialschicht

29 Wärmespeicherschicht

30 Hinterisolierung

31 Ofeninnenraum

32 Kugeldruckpresse

33 Ofentür, seitlich.


Anspruch[de]
  1. 1. Fertigungsanlage zur Herstellung metallischer Werkstücke, insbesondere von Schleudergußrohren, bestehend aus mindestens einer Gießmaschine und einem der Gießmaschine nachgeordneten Glühofen zur Wärmebehandlung der gegossenen Werkstücke, der mit einer in dem Ofenherd angeordneten Transporteinrichtung zum Durchrollen der zu glühenden Werkstücke versehen ist und der mehrere Wärmebehandlungszonen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem der Gießmaschine (11) nachgeordneten Glühofen (10) eine Pufferstrecke (15) vorgesehen ist.
  2. 2. Fertigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gießmaschine (11) und dem Glühofen (10) eine die Pufferstrecke (15) anfahrende Querverfahrung (14) vorgesehen ist.
  3. 3. Fertigungsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühofen (10) mit einer mindestens dreischichtigen Zustellung (27) versehen ist, die aus einer dem Ofeninnenraum (31) zugewandten Fasermaterialschicht (28) mit geringer Wärmerspeicherfähigkeit und großer Isolierwirkung, einer auf die Fasermaterialschicht (28) folgenden massiven Mittelschicht (29) aus wärmespeicherfähigen Isoliersteinen und einer darauf nach außen hin folgenden, gut isolierenden Hinterisolierungsschicht (30) besteht.
  4. 4. Fertigungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofeninnenraum (31) eine Aufheizzone (19) und eine Haltezone (20) aufweist, die gegen einander abschottbar und getrennt und unabhängig voneinander beheizbar sind.
  5. 5. Fertigungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühofen (10) einen Ofeneinlauf (13) aufweist, dem eine verschließbare Ofentür (25) zugeordnet ist.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung metallischer Werkstücke, insbesondere von Schleudergußrohren, die mit einer Gießmaschine gegossen und anschließend zur Wärmebehandlung durch einen der Gießmaschine nachgeordneten, in verschiedene Wärmebehandlungszonen unterteilten Glühofen gefahren werden, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf eine parallel zu dem Glühofen vorgesehene Pufferstrecke produziert wird, kurz vor Füllung der Pufferstrecke die erste Wärmebehandlungszone des Glühofens gezündet und auf Betriebstemperatur gebracht wird, der Glühofen dann abwechselnd mit von der Gießmaschine und von der Pufferstrecke kommenden Werkstücken beschickt wird, in dem Glühofen die auf die erste Wärmebehandlungszone folgenden weiteren Wärmebehandlungszonen kurz vor Eintreffen der durch fahrenden Werkstücke nacheinander gezündet und auf Betriebstemperatur gebracht werden und der Glühofen nach Leerfahren der Pufferstrecke und nach Durchfahren des letzten Werkstückes mit der ersten Wärmebehandlungszone beginnend jeweils Wärmebehandlungszone für Wärmebehandlungszone wieder abgeschaltet wird.






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