NO169783B - Vakuumovn til varmebehandling av metalliske emner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en vakuumovn for varmebehandling av metalliske emner med et sylindrisk trykkhus, hvori det er anordnet et av aksialt innrettede varmeledere omgitt og med en termisk isolering forsynt fyllingsrom og en gasskjøleinn-retning, hvormed en kjølegass gjennom dyser kan ledes gjennom fyllingsrommet og gjennom en varmeveksler. Slike vakuumovner benyttes særlig for herding av verktøy og deler av alle typer av ulike stålsorter. Delvis kan de også benyttes for andre varmebehandlinger, eksempelvis for gløding og lodding.

I DE-PS 28 39 807 og 28 44 843 beskrives slike vakuumovner. De består i hovedsaken av et sylindrisk trykkhus, hvor det er anordnet et av termiske isolasjonsvegger begrenset, med varmeelementer oppvarmbart fyllingskammer og en gasskjøle-innretning. Verktøyene og delene oppvarmes i fyllingskammeret under vakuum til austenittiseringstemperaturen og blir for bråkjøling påvirket av en kjølt inertgass som går i trykk-omløp i ovnen. Kjølegassen strømmer herunder med høy hastighet mot den varme fylling, trekker varmeenergi fra den og går så gjennom en varmeveksler, hvor kjølegassen avkjøles og så føres tilbake til fyllingskammeret. Innføringen av kjølegassen i fyllingskammeret skjer i DE-PS 28 39 807 gjennom dyser som er plassert på aksialt innrettede gassinn-føringsrør. En ulempe ved denne utførelse er det store material- og fremstillingforbruk for gassinnføringsrørene i ovnen. Rør og dyser må være av høytemperaturbestandig materiale. De i DE-PS 28 44 843 anvendte ventilatorer har den ulempe, at kjølegassen i vesentlig omfang bare strømmer langs den varme fyllingsoverflate og ikke trenger inn i fyllingen.

Fra DE-OS 19 19 493 er det kjent, i et temperaturområde mellom romtemperatur og omtrentlig 750°C, å påskynde oppvarmingen av fyllingen, idet en inertgass bringes til omløp i ovnen ved hjelp av en ventilator., slik at man i tillegg til stråling også utnytter konveksjon. Heller ikke her vil varmeovergangen mellom varmeleder og fylling være optimal.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveie-bringe en vakuumovn for varmebehandling av metalliske emner med et sylindrisk trykkhus, hvori det er anordnet et av aksialt innrettede varmeledere omgitt og med en termisk isolering forsynt fyllingsrom samt en gasskjøleinnretning, hvormed en kjølegass gjennom dyser kan føres gjennom fyllingsrommet og gjennom en varmeveksler. Denne vakuumovn skal gi en mest mulig rask og jevn avkjøling av det oppvarm-ede innhold, ha en mest mulig enkel konstruktiv oppbygging og skal også kunne oppvarmes på en mest mulig hurtig måte.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen derved at varmeledérne er utformet som rør som mot fyllingsrommet er forsynt med boringer og via elektriske isoleringsstykker er forbundet med en kjølegassfordelingsinnretning.

Fortrinnsvis er kjølegassfordelingsinnretningen forsynt med en ventilator som trykker kjølegassen gjennom varmerørene og trekker den fra fyllingsrommet.

Videre er det fordelaktig dersom veggen til den termiske isolering i området ved kjølegassfordelingsinnretningen er forsynt med en lukkbar åpning. Dermed kan det under fyllings oppvarmingsperioden opprettholdes en hetgasstrømning forbi varmeveksleren i ovnens innerrom.

Ved bruk av dyre kjølegasser er det likeledes fordelaktig å forsyne ovnen med et tilbakevinningsanlegg for kjølegassen.

På tegningene viser fig. 1 og 2 respektive skjematiske lengdesnitt av en vakuumovn ifølge oppfinnelsen, idet fig. 1 viser ovnen i oppvarmingsfasen opptil ca..750°C, og fig. 2 viser ovnen i avkjølingsfasen.

Ovnen består av et sylindrisk trykkhus 1 som i den ene endeflaten har en dør 2. Gjennom denne døren kan ovnen fylles og tømmes. Fyllingsrommet 3 begrenses utad av en termisk isolering 4 i form av et sylindrisk rør. Dette sylindriske rør består av et termisk isolasjonsmateriale. Likeledes er det ved endeflatene anordnet tilsvarende vegger, og av disse er i det minste den ene vegg 5 bevegbar. Denne termiske isolering 4 avskjermer strålingen i fyllingsrommet 3 i retning utad, slik at det bare oppstår små energitap. Innenfor den termiske isolering 4 er det i rommet 3 anordnet elektriske varmeledere 6. Disse er anordnet rundt rommet og forløper aksialt. De er utformet som varmerør og er forsynt med boringer 7 rettet mot fyllingsrommet 3. Disse varmerør 6 har eksempelvis en veggtykkelse på 1-3 mm og en lysåpning på 40-150 mm. Diameteren til boringene 7 bestemmes slik at summen av boringsarealene i et varmerør svarer til lysåpn-ingsflaten. Varmerørene 6 er ved hjelp av elektriske isolasjonsstykker 8 festet til kjølegassfordelingsinnret-ningen 9. Denne er sammen med sin drivmotor 10 og en ventilator 11 anordnet på innsiden i trykkhuset, altså motliggende døren 2. Den til kjølegassfordelingsinnretningen 9 hosliggende vegg i den termiske isolering 4 er forsynt med en åpning 12. Denne kan lukkes med en skyver 13 og kan tilsvarende åpnes med skyveren. Mellom trykkhuset 1 og den termiske isolering 4 er vannkjølte varmevekslerrør 14 anordnet.

Etter en fylling av rommet 3 eksempelvis med verktøy, fylles rommet med en inertgass og varmes opp. Skyveren 13 er i en stilling som frigir åpningen 12 i den termiske isolering (fig. 1), slik at inertgassen kan trykkes inn i varmerørene 6 ved hjelp av ventilatoren 11. Fra varmerørene går inertgassen ut gjennom boringene 7. Boringene er fordelt over lengden av varmerørene. Gassen trenger således inn i rommet 3 og går tilbrake til ventilatoren 11 gjennom åpningen 12 i den termiske isolering. Da inertgassen tilføres gjennom varmerør- ene 6 vil den meget raskt få samme temperatur, hvilket medfører en rask og homogen oppvarming av fyllingen ved hjelp av den hete gassen i mørkestrålingsområdet. Den direkte påvirkning av fyllingen med hetgassen bevirker en jevn oppvarmning av fyllingen, også inne i fyllingen. Denne oppvarming under beskyttelsesgass benyttes opptil ca. 750°C. Ved herdebehandlinger, hvor det må oppvarmes opptil ca. 1300°C, fjernes inertgassen fra ovnen og den videre oppvarming foretas ved bruk av varmestråling, som i dette temperaturområde vil være særlig virksom.

For bråkjøling av den opphetede fylling fylles ovnen med kald inertgass under overtrykk, idet åpningen 12 er lukket. Veggen 5 i den termiske isolering 4 løftes herunder fra det sylindriske rør, slik at det oppstår en spalte og rommet 3 således får forbindelse med rommet mellom trykkhuset 1 og den termiske isolering 4, slik det er vist i fig. 2. Kjølegassen trykkes med ventilatoren 11 inn i fyllingsrommet 3 med høy hastighet, gjennom de nedkjølte varmerør 6. Fra rommet 3 går kjølegassen over varmevekslerrørene 14 og tilbake til kjølegassfordelingsinnretningen 9, til nytt omløp. Ved anvendelse av tilsvarende inertgasser, samt bruk av høye gasstrykk og gasshastigheter, kan man med den nye vakuumovn oppnå bråkjølingsintensiteter som kan sammenlignes med de man oppnår med ol jebråkjølingsbad. Derfor kan man med en gasskjøling foreta bråkjøling og herding også av andre ståltyper enn hittil vanlig.

Varmerørene 6, som samtidig benyttes som gasstilføringsrør, består fortrinnsvis av karbonfiberarmerte kullstoff. Det elektrisk ledende tverrsnitt i varmerørene, som er bestemmende for varmedannelsen, og den for gassvolumstrømmen bestemmende innvendige dimensjon av varmerørene, må være avstemt til hverandre. Kombinasjonen av varmeelement og gass-tilføringsrør representerer en vesentlig fremstillingsteknisk forenkling under fremstillingen av disse ovner.

Dersom det for bråkjølingen anvendes en dyr inertgass, så vil det være fordelaktig å sørge for en tilbakevinning av denne. For dette formål blir kjølegassen etter endt bråkjøling pumpet ut fra ovnens innerrom ved hjelp av en kompressor og bragt inn i en høytrykksakkumulator, hvorfra den kan tas ut for fornyet anvendelse.

Claims (4)

1. Vakuumovn for varmebehandling av metalliske emner med et sylindrisk trykkhus, hvori det er anordnet et av aksialt innrettede varmeledere omgitt og med en termisk isolering forsynt fyllingsrom samt en gasskjøleinnretning, med hvilken en kjølegass gjenom dyser kan føres inn i fyllingsrommet og gjennom en varmeutveksler,karakterisertved at varmelederne (6) er utformet som rør som mot fyllingsrommet er forsynt med boringer (7) og ved hjelp av elektriske isoleringsstykker (8) er forbundne med en kjølegassfordelingsinnretning (9).

2. Vakuumovn ifølge krav 1,karakterisert vedat kjølegassfordelingsinnretningen (8) er forsynt med en ventilator (11).

3. Vakuumovn ifølge krav 1 og 2,karakterisertved at at veggen til den termiske isolering (4) i området ved kjølegassfordelingsinnretningen (9) er forsynt med en lukkbar åpning (12).

4 . Vakuumovn ifølge krav 1-3,karakterisertved at den er forsynt med et tilbakevinningsanlegg for kjølegassen.