Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung zum Transportieren von Stahlteilen zur Warmumformung und/oder Härtung mit Transportaufnahmen, in welchen die Stahlteile angeordnet sind und welche für den Transport von Stahlteilen mit

Temperaturen von mehr als 650°C ausgelegt sind. Darüber hinaus betrifft die

Erfindung ein Verfahren zum Transport von Stahlteilen von einer Vorrichtung zur Erwärmung der Stahlteile zur Vorrichtung zum Härten, Warmumformen oder

Presshärten der Stahlteile, wobei das Stahlteil in einem ersten Schritt in einer

Vorrichtung zur Erwärmung auf eine vorbestimmte erste Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erwärmt wird.

Bei der Herstellung von Bauteilen aus Vergütungsstählen oder härtbaren Stählen ist die Temperaturführung innerhalb des Härtungsprozesses von großer Bedeutung und wirkt sich unmittelbar auf die erzielbaren Festigkeitssteigerungen aus. Bei

Vergütungsstählen wird hier durch die Temperaturführung gezielt auf das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit Einfluss genommen, so dass bei

Temperaturschwankungen auch Schwankungen der mechanischen Eigenschaften des vergüteten Stahlteils auftreten. Bei härtbaren Stählen kann über den Abkühlvorgang nach einem Erhitzen oberhalb der Austenitisierungstemperatur ACi Einfluss auf das Gefüge genommen werden, so dass gezielt martensitische Bereiche erzeugt werden, welche eine hohe Festigkeitssteigerung ermöglichen. Üblicherweise wird das Stahlteil zum Vergüten oder zum Härten in einer ersten Vorrichtung erwärmt und auf die gewünschte Temperatur gebracht. Anschließend wird das Stahlteil zu einer weiteren Vorrichtung transportiert, in welcher dieses über ein Härtungsmedium stark abgekühlt wird, so dass die gewünschten Gefügeänderungen im Stahlteil stattfinden. Hierzu werden Transportvorrichtungen verwendet, welche für den Transport entsprechende Temperaturen von mehr als 650 °C aufweisende Stahlteile geeignet sind. Als Materialien kommen hier nur hochtemperaturfeste Materialien, unter anderem auch Stahl, in Betracht. Ein wichtiger Aspekt beim Transport zum Härtungsoder Warmumformwerkzeug ist, dass das Stahlteil unmittelbar dem Härtungsprozess bzw. Warmumformprozess zugeführt werden kann, ohne beispielsweise einem längeren Wiedererwärmen auf Härt- bzw. Umformtemperatur gebracht werden zu müssen. Wird die Materialtemperatur des Stahlteils beispielsweise vor dem

Härtungsprozess zu niedrig, kann in diesem Fall eine vollständige bzw. maximale Härtung des Stahlteils nicht erreicht werden. Insbesondere dünnwandige Stahlteile verlieren nach dem Entnehmen aus der Vorrichtung zur Erwärmung der Stahlteile aufgrund ihrer geringeren Masse und großer Oberfläche relativ rasch an Temperatur, so dass beispielsweise schon beim Transport zwischen der Vorrichtung zum

Erwärmen des Stahlteils und der Vorrichtung zum Härten des Stahlteils es zu unerwünschten Temperaturabsenkungen kommt. Erste Gefügeumwandlungen können daher beispielsweise schon vor dem gezielten Abkühlen durch das

Härtemedium stattfinden, so dass anschließend die durch das Härten erreichbaren Festigkeitswerte nicht erreicht werden können. Dies gilt insbesondere auch für die härtbaren Stähle. Bei den hohen Gefügeumwandlungstemperaturen von

beispielsweise mehr als 800°C ist der Temperaturverlust der Stahlteile während des Transports aufgrund des großen Temperaturunterschiedes zur umgebenden

Raumluft besonders groß. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 018 974 AI ist beispielsweise eine

Vorrichtung zum Erwärmen von elektrisch leitfähigen, unbeschichteten oder beschichteten Platinen bekannt, welche auch zum Transport der Platinen eingesetzt werden kann und bei welcher durch einen elektrischen Stromfluss eine Erwärmung des Materials während des Transports erreicht werden soll. Allerdings wurde festgestellt, dass die durch den Stromfluss erzeugte Erwärmung relativ inhomogen ist, da sie insbesondere von der Stromdichte abhängt, welche nur mit hohem Aufwand über die Fläche des Stahlteils konstant gehalten werden kann. Im Ergebnis bleibt die Prozesssicherheit zu Erzielung der maximalen Härte des gesamten Stahlteils auch in Kenntnis dieses Standes der Technik verbesserungswürdig. Hiervon ausgehend ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transport von Stahlteilen zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches sicherstellt, dass die für die Härtung bzw. Vergütung notwendigen Temperaturen des Stahlteils prozesssicher eingehalten werden. Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte

Aufgabe dadurch gelöst, dass Mittel zur induktiven, konvektiven und/oder radiativen Erwärmung der Stahlteile vorgesehen sind. Durch die Anordnung von Mitteln zur induktiven, konvektiven und/oder radiativen Erwärmung der Stahlteile, können diese spezifisch auf die gewünschte Umformtemperatur erwärmt werden oder auf der bereits vorhandenen Temperatur gehalten werden. Im Gegensatz zur Erwärmung der Stahlteile durch elektrischen Stromfluss, kann durch die Auswahl induktiver, konvektiver oder radiativer Erwärmungsmittel sichergestellt werden, dass eine großflächige und homogene Übertragung von Wärmeenergie auf die Stahlteile ermöglicht wird und damit ein konstantes Temperaturniveau im gesamten Stahlteil gehalten werden kann. Durch den großflächigen Wärmeeintrag kann das Stahlteil homogen auf einer Temperatur gehalten werden. Insbesondere können dadurch ungewollte Wärmeverluste und damit ein Absinken der Temperatur der Stahlteile verhindert werden. Als Stahlteile kommen sowohl Halbzeuge, wie beispielsweise Rohlinge, Profile, Hohlprofile, Rohre aber auch Platinen oder Bleche in Betracht.

Bevorzugt weisen diese besonders geringe Wanddicken von maximal 1,2 mm, maximal 1,0 mm, maximal 0,8 mm oder maximal 0,5 mm auf und bestehen zumindest teilweise aus einem vergütbaren oder einem härtbaren Stahl. Bei den geringen Wanddicken sind die Wärmeverluste ohne Verwendung von Erwärmungsmitteln beim Transport der Stahlteile relativ groß. Vor allem ebene Platinen, bei welchen das

Oberflächen- Volumenverhältnis sehr groß ist, profitieren von der gleichmäßigen Erwärmung durch Konvektion, Induktion oder durch Strahlungswärme.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind Mittel zum konvektiven, konduktiven und/oder radiativen Erwärmen der mit dem Stahlteil in Kontakt stehenden Bereiche der Transportaufnahme vorgesehen. Diese Mittel erwärmen also die Transportaufnahme und können damit den Wärmeverlust des Stahlteils, welcher durch den Kontakt des Stahlteils mit der Transportaufnahme entsteht, verringern oder sogar zu einer Erwärmung des Stahlteils an den

Kontaktstellen führen. Insbesondere wird durch die Verwendung von Mitteln zum konvektiven, konduktiven und/oder radiativen Erwärmen der mit dem Stahlteil in Kontakt stehenden Bereiche der Transportaufnahme der Wärmeverlust des Stahlteils angeordnet in der Transportaufnahme minimiert.

Ist die Transportvorrichtung gemäß einer nächsten Ausgestaltung als Roboter, lineare Transfervorrichtung oder Rohr- und/oder Rollensystem ausgebildet, können unterschiedlichste Erwärmungsvorrichtungen, beispielsweise Durchlauföfen oder Turmöfen als Erwärmungsvorrichtungen für die Stahlteile verwendet werden, aus welchen die Transportvorrichtung die Stahlteile zur weiteren Verarbeitung, d.h. zur Warmumformung und/oder Härtung abtransportiert. Ein Rohrsystem unterscheidet sich vom Rollensystem dadurch, dass die Rohre, im Gegensatz zu den Rollen des

Rollensystems, nicht drehbar gelagert sind. Die Übernahme der Stahlteile erfolgt dadurch, dass die Rohre des Rohrsystems beispielsweise in Aussparungen des Ausgangsbereichs eines Ofens eingreifen und ein erwärmtes Stahlteil aus dem Ofen so entnehmen können. Es ist damit noch einfacher aufgebaut als ein Rollensystem.

Vorzugsweise ist als Transportvorrichtung ein Rohr- und/oder Rollensystem vorgesehen, bei welchem die mit dem Stahlteil in Kontakt stehenden Rollen und/oder Rohre beheizbar sind. Ein Rohr- und/oder Rollensystem gewährt auf einfache Weise den Transport eines Stahlteils über die verwendeten Rohre und/oder Rollen, wobei über die mit dem Stahlteil in Kontakt stehenden beheizbaren Rollen und/oder Rohre zusätzlich Wärmeenergie in die Stahlteile eingebracht werden kann, so dass eine unerwünschte Temperaturabsenkung verhindert werden kann.

Auf besonders einfache Art und Weise können beheizbare Rollen und/oder Rohre dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Rollen und/oder Rohre unter Verwendung eines Mediums und/oder elektrisch beheizbar sind. Elektrisch beheizbare Rollen eines Rollensystems bzw. Rohre eines Rohrsystems müssen lediglich mit elektrischen Heizelementen ausgestattet werden, um entsprechend temperierte Rollen und/oder Rohre bereitzustellen. Allerdings ist auch durch Zuführung von heißen Medien, beispielsweise einem auf hohe

Temperaturen erwärmten, beispielsweise inerten Gases, eine einfache Beheizung der Rollen und/oder Rohre denkbar. Denkbar ist auch die Verwendung von Abluft aus der Erwärmungsvorrichtung als heißes Medium zur Rohr- und/oder Rollenbeheizung.

Vorteilhaft ausgestaltet werden kann die Transportvorrichtung dadurch, dass die Transportaufnahme mehrere Heizkreise aufweisen, welche getrennt von einander angesteuert werden können. Durch die getrennt ansteuerbaren Heizkreise der Transportaufnahme, welche beispielsweise rollenweise getrennte elektrische

Heizelemente oder Anschlüsse für heiße Medien aufweisen, kann zusätzlich Energie eingespart werden, in dem lediglich nur die mit dem Stahlteil aktuell in Kontakt stehenden Bereiche der Transportaufnahme mit Wärmeenergie beaufschlagt werden.

Ferner kann die Transportvorrichtung dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, dass als Mittel zur Erwärmung der Stahlteile elektromagnetische Heizstrahler zur radiativen Erwärmung, heiße Medien führende Gewerke oder Gebläse zur

konvektiven Erwärmung oder Induktionsspulen zur induktiven Erwärmung vorgesehen sind. Allen Erwärmungsmitteln ist gemein, dass diese die Stahlteile kontaktlos über einen großflächigen Bereich erwärmen können und damit zu einer homogenen Erwärmung der Stahlteile führen. Schließlich wird die Transportvorrichtung dadurch vorteilhaft ausgestaltet, dass die

Transportaufnahmen offen ausgebildet sind. Offen im Sinne der vorliegenden

Erfindung bedeutet, dass die Transportaufnahmen keine Einhausung aufweisen, welche das Handling der erhitzten Stahlteile erschweren würde. Insbesondere kann hierdurch der Transport der Stahlteile ohne zusätzliche Hilfsmittel optisch verfolgt werden. Darüber hinaus wird durch die offene Bauweise der Transportaufnahmen erreicht, dass es nicht zu Inhomogenitäten in Bezug auf die Erwärmung der Stahlteile kommt. Wärmestaus werden durch die offene Bauweise prinzipiell vermieden.

Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zum Transport von Stahlteilen dadurch gelöst, dass während des Transports der Stahlteile zur Vorrichtung zum Härten, Warmumformen oder Presshärten die Temperatur des Stahlteils unter Verwendung von Mitteln zum konvektiven, induktiven oder radiativen Erwärmen des Stahlteils zumindest konstant gehalten wird. Wie bereits zuvor ausgeführt, können die Stahlteile in der

Transportvorrichtung hierdurch großflächig und homogen mit Wärmeenergie beaufschlagt werden, so dass die Temperatur des Stahlteils homogen konstant gehalten werden kann. Im Ergebnis kann der Härtungsvorgang bzw. das

Warmumformen oder Presshärten des Stahlteils prozesssicher mit der maximalen Festigkeitssteigerung durchgeführt werden. Durch diese Maßnahme können darüber hinaus auch längere Transportwege zwischen der Vorrichtung zur Erwärmung der Stahlteile und dem entsprechenden Härtungswerkzeug bzw. Warmumform- oder Presshärte -Werkzeug realisiert werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Temperaturabsenkung des Stahlteils kommt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur des Stahlteils während des Transports weiter erhöht. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Stahlteile zunächst nicht auf die volle Umformtemperatur zu erwärmen und damit den Wärmeverlust während des Transports niedriger zu halten. Am Ende des Transports weisen die Stahlteile dann eine erhöhte Temperatur auf, welche dann beispielsweise der Umform- bzw. Härtetemperatur entsprechen kann. Hierdurch kann ebenfalls die Prozesssicherheit des Warmumformvorgangs bzw.

Presshärtens oder Härtens verbessert werden, da beispielsweise auch Wärmeverluste beim Einlegen des Stahlteils ins Härte- und/oder Presswerkzeug berücksichtigt werden können. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit Stahlteilen ausgeführt, deren Wanddicke maximal 1,2 mm, maximal 1,0 mm, maximal 0,8 mm oder maximal 0,5 mm beträgt. Bei den genannten, geringen Wanddicken der Stahlteile ist der Wärmeverlust bei den entsprechend hohen Temperaturen, beispielsweise bei einer Temperatur von 50°C gegenüber der Raumtemperatur besonders groß, so dass ohne das erfindungsgemäße Verfahren die Temperatur des Stahlteils schnell absinkt und sich Gefügeumwandlungen einstellen, welche zu diesem Zeitpunkt nicht gewünscht sind.

Erfolgt der Transport der Stahlteile unter Verwendung eines Roboters, einer linearen Transfervorrichtung oder unter Verwendung eines Rollensystems, wobei optional die die Stahlteile aufnehmenden Transportaufnahmen durch Mittel zur konvektiven, konduktiven und/oder radiativen Erwärmung erwärmt werden, können Stahlteile aus beliebigen Öfen, Durchlauföfen oder beispielsweise Turmöfen, entnommen werden und den weiteren Umform- oder Härtungsschritten auch bei längeren

Transportwegen zugeführt werden, ohne dass es zu unerwünschten Wärmeveriusten kommt. Durch die Beheizung der Transportaufnahmen wird ein minimaler

Wärmeverlust durch den Kontakt mit den Transportaufnahmen gewährleistet und damit das Einhalten der notwendigen Temperatur erleichtert. Erfolgt die Zufuhr von Wärmeenergie gemäß einer weiteren Ausgestaltung des

Verfahrens auch durch Kontakt mit beheizbaren Rollen des Rollensystems bzw. Rohre des Rohrsystems, welche unter Verwendung heißer Medien und/oder durch elektrischen Strom beheizt werden, kann auf einfache Weise die Transportaufnahme der Transportvorrichtung beheizt werden, so dass der Wärmeverlust der Stahlteile beim Transport mit dem Rohr- und /oder Rollensystem verringert wird.

Eine Energieeinsparung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass bei einem Rohr- und/oder Rollensystem die beheizbaren Rohre und/oder Rollen eine Mehrzahl an Heizkreisen aufweisen und einzelne Heizkreise beim Transport angesteuert werden können. Einzelne Heizkreise können entweder elektrisch oder beispielsweise auch mit heißen Medien gebildet werden, so dass beispielsweise eine Erwärmung lediglich der Rohre und/oder Rollen erfolgt, welche unmittelbar mit dem Stahlteil in Kontakt stehen.

Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Temperatur des Stahlteils während des Transports auf mindestens 750°C, vorzugsweise auf mindestens 800°C gehalten oder erhöht wird. Bei diesen hohen Temperaturen ist der Wärmeverlust der Stahlteile, insbesondere dünnwandiger Stahlteile besonders hoch, so dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders effektiv die Prozesssicherheit erhöht.

Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung den vollständigen Verfahrensablauf beispielsweise beim Warmumformen von Stahlteilen,

Fig. 2a, b in einer perspektivischen, schematischen Darstellung der

Transportaufnahmen einer Transportvorrichtung und Fig. 3a, b zwei weitere Ausführungsbeispiele in einer schematischen,

perspektivischen Darstellung der Transportaufnahmen einer

Transportvorrichtung.

Fig. 1 zeigt zunächst eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur

Warmumformung oder Härten von Stahlteilen 2, welche durch eine

Transportvorrichtung 1 aus einem Ofen 3 zu einem Werkzeug 4 zum Presshärten oder Warmumformen transportiert werden. In der Transportvorrichtung, welche - wie durch die gestrichelten Linien angedeutet - offen ausgebildet ist, ist ein

Rollensystem mit einzelnen Transportaufnahmen 5 mit einer Mehrzahl an Rollen vorgesehen. Darüber hinaus sind Mittel 6 zur konvektiven, induktiven oder radiativen Erwärmung vorgesehen, welche die Stahlteile 2 auf Temperatur während des

Transports halten. Durch Auswahl einer kontaktlosen induktiven, radiativen und/oder konvektiven Erwärmung ist es möglich, auf einfache Weise eine homogene Erwärmung des Stahlteils 2 zu erreichen, so dass die Umformung im Werkzeug 4 prozesssicher mit der gewünschten Umformtemperatur durchgeführt werden kann. Das umgeformte Stahlteil 2' weist dann die gewünschte Festigkeit im gesamten Stahlteil auf.

In den Ausführungsbeispielen sind in den Fig. 2a, b sowie Fig. 3a, b die

Transportaufnahmen 5 eines Rollensystems und/oder Rohrsystems dargestellt, welche hier exemplarisch für die Transportaufnahmen beliebiger

Transportvorrichtungen 1, beispielsweise von Robotern oder linearen

Transfervorrichtungen beschrieben werden. Anstelle der Rollen eines Rollensystems bzw. Rohre eines Rohrsystems, wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, können daher auch beliebige andere Transportaufnahmen verwendet werden, beispielsweise einfache Aufnahmen oder Ablagen für die Stahlteile, welche dann über Roboter oder lineare Transfervorrichtungen transportiert werden.

Fig. 2a, b zeigen nun in perspektivischer Darstellung die Transportaufnahme 5 einer nicht dargestellten Transportvorrichtung in Form eines Rollensystems und/oder Rohrsystems, welche Stahlteile 2 von einem Ofen 3 zu einer Vorrichtung 4 zum Warmumformen bzw. Härten der Stahlteile transportiert werden. Die

Transportaufnahme 5 ist Teil eines Rollensystems und/oder Rohrsystems und weist eine Mehrzahl an Rollen und/oder Rohre 7 auf. Darüber hinaus ist in Fig. 2a und in Fig. 2b jeweils ein Mittel zum Erwärmen des Stahlteils 2 in Form eines

Infrarotstrahlers oder einer Heißluftzuführung 8 oder in Form von Induktionsspulen 9 (Fig. 2b) dargestellt, infrarotstrahier 8 bzw. Induktionsspulen 9 sind Mittel zur radiativen Erwärmung der Stahlteile 2 und können die Stahlteile 2 großflächig mit Wärmeenergie beaufschlagen, so dass diese die Temperatur, auf welche die Stahlteile 2 zuvor im Ofen erhitzt worden sind, homogen beibehalten. Anstelle des Heizstrahlers 8 kann auch ein Heißluftgebläse oder eine einfache Zuführung von heißer Luft bzw. eines heißen Mediums vorgesehen sein, so dass durch Konvektion die Stahlteile 2 auf Temperatur gebracht werden bzw. auf dieser gehalten werden. Als heißes Medium kann beispielsweise auch Abwärme eines Ofens zur Erwärmung der Stahlteile 2 verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stahlteile in der

Transportaufnahme 5 auf Warmumformtemperatur erwärmt werden, da so der Wärmeverlust während des Transports verringert wird. Wie anhand der Fig. 2a und Fig. 2b erkennbar ist, sind die Transportaufnahmen der Transportvorrichtung offen ausgestaltet und weisen keine Einhausung auf. Damit bleiben die Stahlteile während des Transports zugänglich und ein Temperaturstau kann hierdurch vermieden werden.

Eine weitere Verringerung des Wärmeverlustes während des Transports der

Stahlteile 2, welche maximal 1,2 mm, maximal 1,0 insbesondere maximal 0,8 mm und besonders bevorzugt maximal 0,5 mm Wanddicke aufweisen, wird dadurch erreicht, dass wie in Fig. 3 dargestellt, die Rollen und/oder Rohre 7 beheizt werden. Hierzu werden, wie Fig. 3a andeutet, erwärmte Medien 10 oder beispielsweise ein heißes Gas 6 zur Rohr- und/oder Rollenbeheizung verwendet. Das Ausführungsbeispiel einer beheizten Transportaufnahme 5 aus Fig. 3b weist elektrische Heizelemente 11 auf, welche in den Rollen und/oder Rohre vorgesehen sind und welche unter

Verwendung von elektrischem Strom eine Beheizung der Rolle und/oder Rohre 7 gewährleisten. Der Kontakt der Transportaufnahmen 5 mit dem Stahlteil 2 führt beim

Beheizen der Transportaufnahmebereiche, die mit dem Stahlteil in Kontakt stehen, zu weiter verringerten Wärmeverlusten. Die Rohr- und/oder Rollensysteme sind, wie bereits eingangs ausgeführt, aus einem Material hergestellt, welches zur Erwärmung auf Temperaturen von mehr als 650°C ausgelegt ist, also beispielsweise aus Stahl. Insbesondere bei der Warmumformung von härtbaren Stählen weisen die Stahlteile nämlich Temperaturen von mehr als 750°C, bevorzugt mehr als 800°C auf.