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Verfahren zum Brennen von grosse Abmessungen aufweisenden Werkstücken
Die Erfindung bezieht sich auf das Brennen von grosse Abmessungen aufweisenden Werkstücken im
Tunnelofen, wobei die Abmessungen der Werkstücke, insbesondere in Richtung der Tunnelofenlängsach- se, gross sind.
Es ist bekannt, dass beim Brennen solcher grosser Werkstücke besondere Probleme, insbesondere in der Kühlzone auftreten. Es ist auch bekannt, die Werkstücke nach dem Durchgang durch die Brennzone eine Kühlzone mit einem ein Mehrfaches der Werkstückmenge betragenden Zwischenbereich mit im we- sentlichen konstanter Kühlgeschwindigkeit durchwandern zu lassen, in dem der Quarzumwandlungspunkt bei 5750 C mit möglichst geringer Kühlgeschwindigkeit durchfahren wird. Diese Massnahme soll Schädi- gungen des Brenngutes beim Abkühlen vermeiden, indem der kritische Quarzumwandlungspunkt möglichst langsam durchfahren wird.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin, dass beim Eintritt des Werkstückes in den
Zwischenbereich ein im allgemeinen nicht unerheblicher Teil des Werkstückes sich noch in einem Kühl - zonenbereich befindet, wo die Kühlgeschwindigkeit erheblich grösser ist, so dass es in diesem Werkstück zu Spannungen kommt, die zur Zerstörung des Werkstückes führen. Diese Tatsache war an sich bekannt und führte dazu, dass man es nicht wagte, grössere Werkstücke, insbesondere mit grossen Abmessungen in Richtung der Tunnelofenlängsachse im Tunnelofen zu brennen. Das Brennen im Tunnelofen bringt jedoch erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich.
Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zum Brennen von in Richtung der Tun- nelofenlängsachse grosse Abmessungen aufweisenden Werkstücken im Tunnelofen, bei dem die Werkstücke nach dem Durchgang durch die Brennzone eine Kühlzone mit einem ein Mehrfaches der Werkstücklänge betragenden Zwischenbereich mit im wesentlichen konstanter Kühlgeschwindigkeit durchwandern, in dem der Quarzumwandlungspunkt bei 5750 mit möglichst geringer Kühlgeschwindigkeit durchfahren wird.
Das angestrebte Ziel, Werkstücke mit möglichst grossen Abmessungen brennen zu können, lässt sich dadurch erreichen, dass eine Werkstücklänge vor dem Erreichen der Zwischenzone die Kühlgeschwindigkeit höchstens das Zweieinhalbfache der zulässigen Kühlgeschwindigkeit in der Zwischenzone beträgt und die Kühlgeschwindigkeit von dort aus allmählich, vorzugsweise stetig, in die Kühlgeschwindigkeit in der Zwischenzone sowie von der Zwischenzone allmählich, vorzugsweise stetig, in die Kühlgeschwindigkeit der nachfolgenden Kühlzone übergeht.
Bei der Betrachtung einer graphischen Darstellung der Kühlgeschwindigkeit gegenüber den Längenabmessungen des Tunnelofens erkennt man bei den bekannten Tunnelöfen am Einlauf zu dem Zwischenbereich sowie am Ausgang des Zwischenbereichs jeweils einen mehr oder weniger starken Knick, weil man bei den bisher bekannten Abmessungen von Werkstücken die Erfahrung ge wonnen hatte, dass es lediglich darauf ankommt, den Quarzumwandlungspunkt bei 5750 entsprechend langsam zu durchfahren. Man ist der Ansicht, dass dies möglich sei, indem man bei im wesentlichen konstanter Kühlgeschwindigkeit in diesem Zwischenbereich dessen Längenabmessungen so wählte, dass sie ein Mehrfaches der Werkstücklänge be-
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tragen.
Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, Werkstücke mit sehr grossen Abmessungen in Richtung der Tunnelofenlängsachse erfolgreich zu brennen, da der bisher unbeachtet gebliebene Knick am Ein- und Ausgang des Zwischenbereiches in diesem Werkstück mit grossen Abmessungen zu erheblichen Spannungen führt, die ein Brennen grosser Werkstücke auf diesem Wege im Tunnelofen unmöglich erscheinen liessen.
Wählt man jedoch das erfindungsgemässe Verfahren mit einem stetigen Übergang der Kühlgeschwindigkeit in den Zwischenbereich, wobei von besonderer Bedeutung das Merkmal ist, dass die Kühlgeschwindigkeit eine Werkstücklänge vor dem Erreichen der Zwischenzone höchstens das Zweienhalbfache der zulässigen Kühlgeschwindigkeit in der Zwischenzone betragen darf, so sind diese Schwierigkeiten überraschenderweise sofort ausgeschaltet, und man ist imstande, Werkstücke, beispielsweise Kanalisationsrohre mit Durchmessern bis zu 2,50 m und mehr im Tunnelofen zu brennen. Darüber hinaus zeigt sich, dass bei der erfindungsgemässen Führung des Abkühlvorgangs besonders runde, glattwandige und formbeständige Werkstücke hergestellt werden können.
Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 die Temperaturverhältnisse in der Kühlzone eines erfindungsgemäss betriebenen Tunnelofens und in Fig. 2 in vergrösserter Darstellung die Verhältnisse am Übergangsbereich von der ersten Kühlzone zur Zwischenzone.
In Fig. listauf der Abszisse die Länge der Kühlzone aufgetragen. Man erkennt, dass sich diese Kühlzone in zwei Teilzonen, nämlich die Kühlzone 1 und die Kühlzone 2 unterteilt, zwischen denen sich die Zwischenzone befindet. Auf der Ordinate sind die Temperaturen, die im jeweiligen Querschnitt des Tunnelofens herrschen, aufgetragen. Das Werkstück läuft in die Kühlzone bei einer Temperatur von 12000 ein und muss bis zum Erreichen der Endtemperatur von 2500 am Ausgang der Kühlzone 2 den Quarzumwandlungspunkt bei 5750 durchlaufen. Es ist bekannt, dass dieser Quarzumwandlungspunkt mit möglichst geringer Kühlgeschwindigkeit durchfahren werden muss, so dass eine Zwischenzone vorgesehen ist, in der die mittlere Kühlgeschwindigkeit zwischen den Temperaturen von 6000 C und 5500 C möglichst langsam durchfahren wird.
Bis zum Erreichen dieser Zwischenzone kann die mittlere Kühlgeschwindigkeit wesentlich höher liegen. Desgleichen kann sie nach Verlassen der Zwischenzone wieder bedeutend gesteigert werden.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem erkennt man an den scharfen Knicken am Anfang und
Ende der Zwischenzone bei Einhaltung einer mittleren Kühlgeschwindigkeit in der Kühlzone 1 und in der
Kühlzone 2, die wesentlich von der mittleren Kühlgeschwindigkeit in der Zwischenzone abweicht. Ein I Werkstück von erheblichem Durchmesser, wie es beispielsweise am Ausgang der Kühlzone 1 angedeutet ist, würde in den bekannten Tunnelöfen einen erheblichen Temperaturgradienten von seinem am Einlauf zur Zwischenzone befindlichen Ende bis zu seinem gegenüberliegenden Ende aufweisen, so dass es zu er- heblichen Spannungen innerhalb des Werkstücks kommen muss.
Das Erfindungsprinzip ist durch die voll ausgezogene Linie erläutert, die zeigt, dass die Kühlgeschwindigkeit in der Kühlzone 1 anfänglich sehr hoch gehalten wird, dann aber so stark vermindert werden muss, dass sie eine Werkstücklänge vor dem Er- reichen der Zwischenzone höchstens das 21/2-fache der zulässigen Geschwindigkeit in der Zwischenzone beträgt. Besonders deutlich ist dies aus Fig. 2 zu ersehen, wo eine Werkstücklänge vor der Zwischenzone an die Kühlgeschwindigkeitskurve die Tangente gelegt ist, die gegenüber der Steigung der Kühlgeschwiii- digkeitskurve in der Zwischenzone von 10 /h eine solche von 250/h. zeigt, d. h. nur höchstens das
2 1/2-fache der zulässigen Kühlgeschwindigkeit in der Zwischenzone wiedergibt.
Am Ausgang der Zwischenzone und damit am Übergang zur Kühlzone 2 sind ähnliche Verhältnisse aufrechtzuerhalten, wie man aus Fig. l erkennt.