用于在热成型中预热坯料的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于热成型坯料(P)的设备(10)，其包括至少一个预热装置(2)和至少一个主加热装置(4)，所述主加热装置设置在所述至少一个预热装置(2)的下游。所述预热装置(2)包括至少一个预混合燃烧器，所述预混合燃烧器具体是氢-氧燃烧器、燃料气-氧燃烧器或乙炔燃烧器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于热成型坯料的设备，一种用于为所述设备预热所述坯料的装置，以及相应的热成型和预热方法。
技术介绍
金属板材的热成型是目前部件制造，特别是车身部件制造相对较新的发展方向。在本申请中，遵循成型
的确定的术语，金属板材相应的被称为“坯料”。原则上，坯料是通过切割、冲切、连接和/或预成型制得的金属板材。然而，依据本专利技术的方法不仅能用于相应准备的金属板材，也能够用于各种不同用途的基体材料。本专利技术因此延伸至所有的工件或半成品，所述工件或半成品可通过相应的成型工艺制得，例如压制和/或深冲。热成型使得制得的元件具有高稳定性和复杂几何形状，且不会回弹，并且能在汽车车身制造中大幅减重并提高安全性，例如增加车上的旅客的安全性。随着对于结构部件，特别是对于车辆中结构部件的稳定性和刚性的需求越来越高，高强钢和超高强度钢得到越来越多的使用。稳定性的增加可以降低汽车的重量，这又可以进一步降低污染物的排放和燃料的消耗。就目前的车型来说，使用热成型部件能够最高减少25kg的重量。实质上，热成型方法综合了成型和调质技术。通过使用相应的钢材，例如锰-硼钢，稳定性可达到超过1500MPa。压淬(press-hardening)方法包括,例如,加热还料到高于完全奥氏体化温度的温度，例如高于850°C，然后在工具中使坯料快速冷却。由此形成具有理想的稳定性的马氏体组织。成型和在工具中淬火的结合有时也称为压淬或成型淬火(form-hardening)。原则上，所谓的辊底式炉被用于预热坯料，以进行汽车车身用超高强度材料的热成型。这种炉的加热通常依靠钢管进行，所述钢管通过电加热或通过煤气燃烧器进行加热。为了获得尽量短的加工周期，在设备中需要有一定的预热部件的“供给”。用于钢的温度控制的热处理时间是一个重要的参数，它定义了相应压机的时钟周期。然而，由于当温度低于600°C时的低效率，辊底式炉的效率较低。辊底式炉的长度最高达到50米，这就需要相应的结构条件，包括余热的有效散热。鼓式熔融炉用于替代辊底式炉预热零部件，同样具有相应的缺陷。它们也是通过钢管进行加热，并且在效率方面不能令人满意。压淬零部件具有高稳定性和高刚性。如上所述，金属板的厚度由此可以减少，从而可降低重量。因此，这就需要在热成型之前对相应坯料进行改进的更高效率的预热。使用现代压制工具，能够很大地减少压制工艺的周期时间。限制整个周期时间的因素，不再是压制工具，而是热处理工艺。因此本专利技术的目的是提供一种方法和装置，其能够加快热处理工艺，特别是加快坯料的奥氏体化。
技术实现思路
鉴于所述，本专利技术提供了一个热成型坯料的设备，一种为所述设备预热坯料的装置，以及相应的热成型和预热的方法，这包括了独立权利要求的特征。从属权利要求以及下文描述的主题为优选实施方案。本专利技术包括，在热成型坯料的设备中提供具有至少一个燃料-氧燃烧器、氢-氧燃烧器或乙炔燃烧器的预热装置，所述设备包括至少一个预热装置和至少一个设置于所述至少一种预热装置的下游的主加热装置，特别是奥氏体化装置。术语乙炔燃烧器包括乙炔-氧燃烧器和乙炔-空气燃烧器。如上所述，术语“坯料”在本申请的上下文中应该以广义的方式理解。该术语包括金属板材、半成品、连接的和/或预成型的元件，它们在相应的设备进行热成型，特别是进行压淬。特别有利的是使用预混合燃烧器。原则上，这种燃烧器的类型在例如DE103 54411A1中已知。例如，预混合燃料气-氧燃烧器用于对玻璃部件，特别是由铅晶玻璃制成的部件进行所谓的火焰抛光。通过燃烧器的火焰，玻璃部件的至少部分表面被加热融化。相应的燃烧器也称为hydropox燃烧器，申请人以此商标名进行销售。预混合燃料气体-氧燃烧器，特别是氢-氧燃烧器的特征为具有特别高的传热效率。与所谓的外部混合燃烧器相反，燃料气体和氧气的气体混合物已被供给到预混合燃料气体-氧燃烧器的燃烧头，而不是先在相应的燃烧头里生成。预混合燃烧器产生高能火焰，所述高能火焰适用于熔化较大表面积，包括凹坑或其它不规则形状。依据本专利技术的构思，这是相对于外部混合燃烧器很大的优势。外部混合燃烧器只能产生不能弥漫到表面的角落、孔洞或凹坑的软火焰。尽管通过外部混合燃烧器加热经过更长的时间也可以达到相应的温度，但有坯料受热不均匀的风险。为了局部加热坯料，有利的是燃烧器包括多个喷嘴，燃料-氧或氢氧混合或乙炔-空气或乙炔-氧混合物从所述喷嘴喷出。在一个优选实施方案中，燃烧器具有100-1000个喷嘴。以这种方式实现对待加热的区域进行高度连续加热。喷嘴分布在宽度为50-400mm的燃烧器头部区域上。被喷嘴覆盖的燃烧器或燃烧器头部的面积，优选根据待加热的区域的尺寸来选择。有利的是，燃烧器具有多个喷嘴，所述喷嘴彼此紧密排列，具有较小的直径。以这种方式可实现对待加热的坯料或坯料区域进行高度连续加热。有利的是，喷嘴的直径小于2mm,或小于1.5mm。例如，喷嘴的直径为0.5mm-1.3mm。喷嘴优选紧密排列，以确保高度连续加热。依据喷嘴的尺寸，两个相邻的喷嘴之间的距离为在本专利技术的一个优选实施方案中，包括一个或多个燃烧器的加热装置的输出功率为50-500kW。通常，一个燃烧器的输出功率为30-150kW。依据需要，安装一个或多个燃烧器。一个或多个燃烧器的输出功率分配给多个喷嘴，使得用于每个喷嘴的燃烧器输出功率保持相对较低，从而避免坯料局部加热过高。相应的设备还有利地包括至少一个装填装置和/或至少一个传送装置，所述装填装置用于向设备装填坯料，所述转运装置用于向设备的至少一个压制装置传送坯料。通过相应的装置，可以操作相应的设备，由于根据本专利技术通过预混合氢-氧燃烧器进行有效率的预热，所述操作可具有快得多的时钟周期(clock cycle)，这是因为相应方法中受限的步骤即坯料的预热在时间上被显著减少。有利的是，所述至少一个主加热装置，特别是奥氏体化装置，包括至少一个链斗式炉。原则上已知的是，直立链斗式炉可用作链斗式炉，所述直立链斗式炉具有提高的能量效率，并且尤其具有能够替代普通辊底式炉的优点，如上所述，所述普通辊底式炉是一个大型设计并因此需要相应的结构条件。例如，链斗式炉可通过电加热，或通过燃料加热，且能够在相应的温度范围内运行，因此保证了高效可靠的加热。有利的是，相应设备的主加热装置，特别是奥氏体化装置，被用于将坯料加热至750-1050°C，特别是800-1000°C，例如850_950°C的温度。通常，相应的奥氏体化装置将加热相应坯料的至少一些区域到高于相应材料的奥氏体化温度的温度。所使用的温度取决于所用材料，本领域技术人员可以很容易从相应关键图形推导出该温度。如上所述，例如锰-硼钢的完全奥氏体化温度为850°C。在预热后的工件在相应的奥氏体化装置中进一步加热的情况下，奥氏体化能够快速其高能效地进行。如上所述，在一个实施方案中，依据本专利技术，用于上述热成型坯料的设备的预热装置包括至少一个预混合氢-氧燃烧器，所述预混合氢-氧燃烧器如上所述相对于其它类型燃烧器具有突出的优点。有利的是，实施用于预热坯料的预热装置，其中相应燃烧器的至少一个燃烧火焰能够对准所需预热的区域。相应的坯料因此能够快速预热到仅低于奥氏体化温度的温度。通过进一步加热，例如在如上所述的链斗式炉中加热，能够快速超过奥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于热成型坯料(P)的设备(10)，其包括至少一个预热装置(2)和至少一个主加热装置(4)，所述至少一个主加热装置(4)设置在所述至少一个预热装置(2)的下游，其特征在于，所述预热装置(2)包括至少一个预混合燃烧器，所述预混合燃烧器具体是氢?氧燃烧器、燃料气体?氧燃烧器或乙炔燃烧器。

【技术特征摘要】
2011.12.08 DE 102011120681.01.一种用于热成型坯料(P)的设备(10)，其包括至少一个预热装置(2)和至少一个主加热装置(4)，所述至少一个主加热装置(4)设置在所述至少一个预热装置(2)的下游，其特征在于，所述预热装置(2)包括至少一个预混合燃烧器，所述预混合燃烧器具体是氢-氧燃烧器、燃料气体-氧燃烧器或乙炔燃烧器。2.依据权利要求1所述的设备(10)，其还包括至少一个用于将坯料装填到所述设备(10)中的装填装置(3)，和/或至少一个用于将坯料(P)传送到所述设备(10)的至少一个压制装置中的传送装置(5)。3.依据权利要求1或2所述的设备(10)，其中，所述至少一个主加热装置(4)包括至少一个链斗式炉。4.依据前述权利要求之一所述的设备(10)，其特征在于，所述主加热装置为奥氏体化装置。5.依据权利要求4所述的设备(10)，其中，所述至少一个奥氏体化装置(4)用以将坯料加热到750-1050°C，特别是800-1000°C，例如是850_950°C的温度。6.用于依据前述权利要求之一所述的用于热成型坯料(P)的设备(10)的预热装置(2)，其包括至少一个预混合燃烧器(I)。7.依据权利要求6所述的预热装置(2)，其用以将坯料⑵预热到450-850°C，特别是600-800°C，例如是 650...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·博尔斯，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：