Verfahren zur Steigerung der Kühlleistung der Kühlstrecke eines Durchlauf-Wärmebehandlungsofens und entsprechender Wärmebehandlungsofen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Kühlleistung der Kühlstrecke eines unter Behandlungsgas stehenden Durchlauf-Wärmebehandlungsofens, der sich in eine Einlauf-, eine Glüh- und eine Kühlstrecke (2,1,3) gliedert, und sie ist dadurch gekennzeichnet,

daß in der Nähe des Ofenaustritts (5) des Durchlaufofens, also in etwa am Ende von dessen Kühlstrecke (3), Behandlungsgas aus dem Ofen abgesaugt wird,

daß das aus dem Ofen abgesaugtes Gas unter Wärmeabgabe in Richtung Glühzone (1) des Ofens weitergeleitet wird und daß dieses, in seiner Temperatur deutlich erniedrigte Gas an einer von der Absaugstelle (6) deutlich beabstandeten, in Richtung Glühzone (1) liegenden Stelle in die Kühlstrecke (3) zurückgespeist wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Kühlleistung der Kühlstrecke eines Durchlauf-Wärmebehandlungsofens.

[0002] Es kommt vor, daß bei den angesprochenen Durchlaufwärmebehandlungsanlagen ein Engpaß für die Steigerung der Durchsatzleistung darin besteht, daß die Kühlzone in ihrer vorhandenen Länge eine zu geringe Abkühlung des jeweiligen, metallischen Glüh- oder Behandlungsgutes bis zum Erreichen des Ofenaustritts erzielt.

[0003] Es war die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung, die Abkühlleistung einer vorgegebenen Kühlzone auf möglichst einfache und dennoch effiziente Weise zu erhöhen.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Nähe des Ofenaustritts (5) des Durchlaufofens, also in etwa am Ende der Kühlstrecke, Behandlungsgas aus dem Ofen abgesaugt wird, daß das aus dem Ofen abgesaugte Gas unter Wärmeabgabe in Richtung Glühzone des Ofens weitergeleitet wird und daß dieses, dann in seiner Temperatur deutlich erniedrigte, Gas an einer, von der Absaugstelle deutlich beabstandeten, in Richtung Glühzone (1) liegenden Stelle in die Kühlstrecke (3) zurückgespeist wird.

[0005] Erfindungsgemäß wird also durch einen ofenexternen Gastransport mit Wärmeabgabe die Kühlleistung einer Ofenkühlstrecke erhöht. Die Wärmeabgabe erfolgt dabei bevorzugt an die Umgebung, es sind jedoch auch andere Methoden des Wärmetransfers, beispielsweise der an eine Flüssigkeit, anwendbar.

[0006] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Rückspeisung des Gases mit einem in seiner Hauptorientierung in Richtung Ofenaustritt gerichteten Strömungsimpuls durchgeführt wird, so daß eine zum Ofenausgang gerichtete, die zu kühlenden Werkstücke überstreichende Gasströmung in der Kühlstrecke entsteht. Hierzu können entweder mehrere, entsprechend orientierte Gasstrahlen aus dem Zirkulationsgas gebildet oder beispielsweise auch entsprechend gestaltete Düsenstöcke vorgesehen werden.

[0007] Eine besonders effiziente Variante der Erfindung ergibt sich, wenn in das fließende Ofengas an seiner Rückführungsstelle(n) in die Kühlzone (3) zusätzlich ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, mit hohem Impuls eingedüst wird. Dadurch werden beim Eintritt ins Ofeninnere besonders hohe Gasströmungsgeschwindigkeiten mit extrem konvektiver Kühlwirkung ebenso wie eine zusätzliche Abkühlung des Zirkulationsgases erzielt.

[0008] Ein erfindungsgemäßer Wärmebehandlungsofen, der sich üblicherweise in eine Einlauf-, eine Glüh- und eine Kühlstrecke gliedert, ist dadurch gekennzeichnet, daR benachbart zum Ofenaustritt in der Kühlstrecke (3) eines Wärmebehandlungsofens wenigstens eine Ofengas-Absaugeinrichtung (6) angeordnet ist, an den ein thermisch nicht isoliertes Rohrstück (7) anschließt, mit dem abgesaugtes Behandlungsgas in Richtung Glühzone transportierbar ist, wozu das Rohrstück stromaufwärts mit einem Gebläse oder einer Injektorpumpe G verbunden ist und das Gebläse oder die Injektorpumpe wiederum in Verbindung mit wenigstens einer Einblasvorrichtung (E) steht, die das Behandlungsgas wieder in die Kühlstrecke einleitet.

[0009] Ferner ist ein derartiger Wärmebehandlungsofen bevorzugt so gestaltet, daß der oder die Absaugstutzen ofenausgangsseitig einen Abstand von 0,5 bis 3 m, vorzugsweise 1 bis 2 m, vom Ofenausgang einhalten und in der Ofendecke plaziert sind.

[0010] In dieser Anordnung wird das Ansaugen von Umgebungsatmosphäre durch den Ofenausgang weitgehend vermieden, wobei andererseits eine möglichst lange Gaszirkulationsstrecke in der Kühlzone des jeweiligen Ofens möglich wird.

[0011] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figur näher erläutert:

[0012] Die Figur zeigt einen Durchlaufofen mit Einlauf-, Glüh- und Kühlstrecke (2,1,3). Die Pfeile 4 zeigen die Durchlaufrichtung des Behandlungsgutes an. Benachbart zum Ofenaustritt 5 in einem Abstand, der das Ansaugen von Umgebungsluft weitgehend ausschließt, ist im Deckenbereich des Kühlzonengehäuses ein Rohrstutzen 6 angeflanscht, an den sich nach einem Krümmer K ein längliches, thermisch unisoliertes Rohrstück 7 anschließt, das an seinem stromauf liegenden Ende mit einem Gebläse G verbunden ist. Nach dem Gebläse G und bereits benachbart zur Glühzone 1 des Durchlaufofens folgt eine Einblaseinrichtung E, die für die Rückleitung des Behandlungsgases in den Ofeninnenraum sorgt.

[0013] Diese ist im gezeigten Beispiel als ein senkrecht in den Durchlaufofen eindringendes Einblasrohr E mit zwei horizontal und im wesentlichen in Richtung des Ofenaustritts orientierten Öffnungen am Kopfende realisiert, wobei in diese zusätzlich von oben zentral ein Injektor 8 einmündet, mit dem Stickstoff eindüsbar ist. Aufgrund dieser, erfindungsgemäß zwar nicht zwingend erforderlichen, Stickstoffeindüsung werden besonders hohe Gasstromgeschwindigkeiten und eine Zusatzkühlung des Zirkulationsgases erzielt, die in eine - gegenüber ohne Stickstoffzugabe - weiter gesteigerte Kühlleistung der Anlage münden.

[0014] Zur zahlenmäßig näheren Festlegung der Erfindung seien folgende, beispielhafte Angaben gemacht:

[0015] Typischerweise beträgt die Länge einer erfindungsrelevanten Kühlstrecke etwa 20 m. Erfindungsgemäß wird an einer derartigen Kühlstrecke ausgangsseitig in einem Abstand von 0,5 bis 3 m, vorzugsweise 1 bis 2 m, vom Ofenausgang der zugehörige Absaugstutzen 6 - bevorzugt in der Ofendecke - plaziert. Das sich an diesen Absaugstutzen letztlich anschließende Rohrstück 7, in dem Behandlungsgas in indirekten Wärmetausch mit der Umgebung fließt, weist erfindungsgemäß - im angsprochenen 20m-Fall - zumindest eine Länge von 8 bis 12 m - und höchstenfalls bis zu 18 m auf.

[0016] Das Behandlungs- bzw. Kühlgas, das aus der Kühlstrecke 3 entnommen wird und durch das Rohrstück 7 weitergeleitet wird, besteht üblicherweise aus einem großen Anteil Stickstoff sowie Anteilen Wasserstoff und Kohlenmonoxid und weist an der Absaugstelle im Regelfall Temperaturen zwischen 200 und 400 °C auf. Nach Durchlaufen des thermisch unisolierten Rohrstücks 7 hat sich die Temperatur des abgesaugten Gases um 50 bis 150 ° erniedrigt und wird in etwa auf diesem Temperaturniveau nach Passieren des in der Nähe der Rückführungsstelle angeordneten Gebläses G in die Kühlstrecke zurückgespeist. Die Rückspeisung des Gases erfolgt mit einem in seiner Hauptorientierung in Richtung Ofenausgang gerichteten Strömungsimpuls, so daß eine zum Ofenausgang gerichtete, die zu kühlenden Werkstücke überstreichende Gasströmung in der Kühlstrecke entsteht. Dies kann in einfacher Ausführung mit einem Düsenstock mit geeignet ausgerichteten Lochreihen realisiert werden. Eine anspruchsvollere Rückdüsung mit höherem Impulseintrag ist mit der bereits oben angesprochenen Stickstoffinjektion realisiert. Typische Größenordnungen für die erfindungsgemäß umgewälzten Gasmengen liegen bei 30-100 m³/h, typische Stickstoffzugaben liegen bei 2 bis 30 m³/h.

[0017] Mit der erfindungsgemäß erzeugten Gaszirkulation über ein unisoliertes Rückführungsrohr ist eine doch deutliche Steigerung der Kühlleistung einer Kühlstrecke erreichbar, und es kann auf diese Weise die in der Praxis oft unmögliche Kühlstreckenverlängerung oder sonstige, aufwendige Ofenmodifikationen vermieden werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steigerung der Kühlleistung der Kühlstrecke (3) eines unter Behandlungsgas stehenden Durchlauf-Wärmebehandlungsofens, der sich in eine Einlauf-, eine Glüh- und eine Kühlstrecke (2,1,3) gliedert,
   dadurch gekennzeichnet,

daß in der Nähe des Ofenaustritts (5) des Durchlaufofens, also in etwa am Ende von dessen Kühlstrecke (3), Behandlungsgas aus dem Ofen abgesaugt wird, daß das aus dem Ofen abgesaugte Gas unter Wärmeabgabe in Richtung Glühzone des Ofens weitergeleitet wird und

daß dieses in seiner Temperatur deutlich erniedrigte Gas an einer von der Absaugstelle deutlich beabstandeten, in Richtung Glühzone (1) liegenden Stelle in die Kühlstrecke (3) zurückgespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspeisung des Gases mit einem in seiner Hauptorientierung in Richtung Ofenaustritt gerichteten Strömungsimpuls durchgeführt wird, so daß eine zum Ofenausgang gerichtete, die zu kühlenden Werkstücke überstreichende Gasströmung in der Kühlstrecke entsteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das fließende Ofengas an seiner Rückführungsstelle in die Kühlstrecke (3) zusätzlich Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, mit hohem Impuls eingedüst wird.

4. Wärmebehandlungsofen mit einer Einlauf-, Glüh- und Kühlstrecke (2,1,3),
dadurch gekennzeichnet,

daß benachbart zum Ofenaustritt (5) in der Kühlstreckenwand wenigstens eine Absaugeinrichtung (6) für Ofengas angeordnet ist, an die sich ein thermisch nicht isoliertes Rohr (7) anschließt, mit dem abgesaugtes Behandlungsgas eine wesentliche Strecke in Richtung Glühzone transportierbar ist,

wobei das Rohr (7) stromaufwärts mit einem Gebläse oder einer Injektorpumpe (G) verbunden ist und das Gebläse oder die Injektorpumpe ausgangsseitig wiederum in Verbindung mit wenigstens einer Einblasvorrichtung (E) steht, die wiederum eine Verbindung zum Kühlstreckeninneren herstellt.

5. Wärmebehandlungsofen nach Ansspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ofenaustrittsseitig in einem Abstand von 0,5 bis 3 m, vorzugsweise 1 bis 2 m, vom Ofenausgang wenigstens ein Absaugstutzen (6) in der Ofendecke plaziert ist.

Zeichnung