[发明专利]用于金属板热处理的辊底式炉和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属板热处理的辊底式炉以及相应的方法。

背景技术

现今，汽车工业努力发展具有最低可能的燃料消耗的车辆。减低燃料消耗的普遍使用的方式为例如减轻车辆的重量。然而，为了遵照日益严格的安全要求，车身所使用的结构钢需要具有更大的强度以及更轻的重量。这通常通过所谓的按压硬化的处理来获得。这里，金属板部件被加热到近似800℃到1000℃并且随后被成型且在冷却工具中淬火。因此，部件的强度增加到三倍。

当涉及到处理可靠性和成本效益时，连续炉已经证明它们对于热处理的价值。这里，将要处理的金属部件被通过炉子连续传送。作为替代，箱式炉也能够在金属部件被成批地送入箱室中时被使用，在那里被加热，并且随后被再一次移除。

当涉及到按压硬化时，在直接处理和间接处理之间进行基本区别。

在间接处理中，毛坯由线圈冲压、冷却加工，且以这样的方式已经被预成型的零件随后经过热处理。在热处理之后，热的零件被放置到压锻机中且在间接冷却工具中被按压硬化。随后，零件被再次修整并且被喷砂以便去除可能存在的任何落片(scaling)。

在直接处理中，毛坯同样由线圈冲压；然而，这种情况下，没有进行预成型，而是毛坯被直接放置到炉中。在热处理之后，热的毛坯被放置到压锻机中并用间接水冷却工具成型，且同时被按压硬化。随后，如有必要则再次修整成型的零件。

对于这两种处理，已经证明所谓的辊底式炉在处理可靠性和成本效益方面有价值。可选的炉子设计的示例为步进炉(walking-beam furnace)，其中金属部件通过步进梁被传送通过炉子。多层箱式炉在重要性上也可以达到。

由于零件被预成型用于间接处理，因此它们的复杂形状意味着它们必须通过工件架上的炉室传送或者被放置到所述炉室中。此外，由于对于间接处理，未被涂覆的部件必须进行热处理，因此用于该处理的连续炉通常配备有入口锁和出口锁。为了避免零件表面的剥落，这种炉子必须通过惰性气体而操作。这些入口锁和出口锁用来防止空气进入炉子。用于该处理的箱式炉同样可以配备有锁。然而，对于这样的炉子设计，还可以改变每个周期的炉室中的大气。用于该处理的连续炉必须配备有用于工件架的返回系统，以便实现工件架的循环。陶瓷传送辊被用于这些炉中。仅入口台(table)和出口台以及用于工件架的返回传送器被配备有金属传送辊。

当涉及到用于直接处理的连续炉时，没有必要使用工件架。因此，该设计比用于间接处理的连续炉的设计稍微简单些。代替工件架上正在被传送的毛坯，用于直接处理的毛坯被直接放到陶瓷传送辊上并且被通过炉子传送。这些炉子可以用或不用惰性气体操作。这里，同样，标准特征为炉外壳被焊接以便是气密的。该设计的另一个优点是传送辊对将要被处理的金属部件均匀加热的积极效果：静止辊同样通过炉加热系统额外借助于辐射和热传导加热，对正在这些辊上被传输且因此与它们接触的金属部分进行加热。此外，由于在工件架已经经过炉子之后被返回的同时，不存在能够冷却的工件架，并且因此当它们重新经过炉子时，将再一次被加热，因此这些炉子能够用低得多的能量输入被操作。因此当涉及到连续炉的使用时，优选直接处理。

用于汽车结构的金属板不应该生锈。在工作处理期间也应该避免落片，这是由于在任何进一步处理之前，至少在焊接或者涂覆处理之前，这种落片必须被去除，这既是消耗劳动的也是花费昂贵的。然而，由于未处理的钢板在按压硬化所需要的高温条件中存在氧气的情况下将不可避免地显现出落片，通常的做法是使用涂覆的金属板和/或在没有氧气的情况下进行热处理过程。

一般地，涂覆铝硅(涂覆AlSi)的金属板被用于汽车工业的按压硬化零件。涂层防止金属板生锈而且还防止在从炉子传输到压锻机期间热的金属板落片的发生。一方面，涂层的AlSi扩散到钢表面中，且另一方面，它形成致密的AlSi氧化层以保护基础材料不会进一步剥落。

在如上所述的辊底式炉中直接按压硬化的最严重缺点在于由于在AlSi涂层和陶瓷辊之间强烈热化学反应的结果，涂覆AlSi的毛坯被直接放置到陶瓷传送辊上。