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Kontinuierlich arbeitender Durchlaufglühofen
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Durchlaufglühofen, in welchem genau festgelegte Glühprogramme, insbesondere an Stählen, durchgeführt werden können.
Bekanntlich ist es, insbesondere bei sogenannten Edelstählen, erforderlich, diese vor ihrer endgültigen Verwendung einer bestimmten, für jede Stahlart genau festgelegten Wärmebehandlung zu unterwerfen. Durch die Wärmebehandlung wird das Gefüge der Stähle in den jeweils gewünschten Zustand versetzt. Diese Wärmebehandlung kann in sogenannten Stapelglühungen durchgeführt werden oder auch im Durchlaufverfahren. Insbesondere das zuletzt genannte Verfahren hat in neuerer Zeit immer weitere Verbreitung gefunden, da es wesentliche Vorteile hinsichtlich der Gleichmässigkeit des Behandlungserfolges und auch der für die Behandlung erforderlichen Zeit mit sich bringt.
Je nach der Art des angewandten Glühverfahrens müssen auch die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Öfen im Aufbau unterschiedlich sein. Hinsichtlich der Beschickung sind dem Grundsatz nach zwei Ofenarten zu unterscheiden : Einmal solche für satzweise Beschickung und zum ändern solche für Durchlaufbeschickung. Die Beheizung derartiger Öfen geschieht entweder elektrisch, etwa mit Widerstandselementen, oder auch durch unmittelbare Beheizung mit Brennstoffen.
Bei Öfen, die zur Durchführung des Durchlaufverfahrens eingesetzt werden, ist entweder ein taktweiser Durchlauf des Gutes möglich oder auch ein kontinuierlicher Durchlauf.
Im zuletzt genannten Fall wird das Gut mit einer bestimmten, meist konstanten Geschwindigkeit durch einen langgestreckten Glühofen geführt, der in einzelne Zonen unterteilt ist, in denen die erforderlichen Temperaturen aufrechterhalten werden. Die Behandlungszeit in den einzelnen Glühzonen des Ofens wird bei konstanter Durchlaufgeschwindigkeit durch Wahl einer entsprechenden Länge der Glühzone eingestellt.
Die bisher bekannten Durchlaufglühöfen sind so gebaut, dass die Temperatur in jedem Ofenabschnitt gesondert eingestellt und geregelt werden kann ; Schwierigkeiten bereitet jedoch meist die genaue Beherrschung der Temperaturen in einander benachbarten Ofenzonen, insbesondere dann, wenn die Temperaturdifferenzen gross sind. Diese Schwierigkeiten sind unter anderem darauf zurückzuführen, dass bei Glühöfen mit kontinuierlichem Glutdurchlauf die einzelnen Zonen nicht vollständig gegeneinander abgetrennt werden können und sich aus diesem Grunde Querströmungen der Ofenatmosphäre nicht vermeiden lassen. Dies hat zur Folge, dass zwischen den einzelnen Zonen Temperaturverwischungen eintreten.
Daher kommt es auch, dass die Temperatur des zu glühenden Gutes dem eingestellten Glühprogramm nicht sichel und schnell genug folgt und deshalb empfindliche Stahlsorten, an denen komplizierte Glühprogramme ausgeführt werden sollen, in solchen Öfen nicht geglüht werden können. Um die Glühzonen derartiger Durchlauföfen voneinander abzutrennen, werden meist Gewölbeeinziehungen vorgesehen, die das Gewölbe an den Grenzstellen zweier Zonen so weit zum Boden des Ofens herabziehen, dass das Gut noch eben hic- durchgeführt werden kann. Es ist auch beieits bekannt, an Stelle derartiger Gewölbeeinziehungen Verbrennungsabgase unter hohem Druck dort in den Ofen einzuleiten, wo zwei Temperaturzonen aufeinanderstossen.
Durch diese Massnahme entsteht an der Gaseintrittsstelle eine Zone erhöhten Druckes, die die benachbarten Temperaturzonen voneinander trenrit. Der Gasüberschuss aus der Druckzone fliesst nach beiden Seiten in die benachbarten Zonen verschiedener Temperaturen ab und soll auf diese Weise verhindern, dass Temperaturverwischungen zwischen den beiden Zonen eintreten. Die oben geschilderten Schwierigkeiten machen sich besonders nachteilig bemerkbar bei der gesteuerten Abkühlung des Glüh-
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gutes, wie sie beispielsweise bei der Wärmebehandlung von legierten Stählen sicher beherrscht werden muss.
Gerade die gesteuerte Abkühlung des Glühgutes ist bei den bekannten Öfen nur schwer zu beherrschen, da es infolge des geringen Wärmebedarfes in dieser Programmphase an der notwendigen Füllung des Ofenraumes mit einer Ofenatmosphäre der erforderlichen Zusammensetzung fehlt. Schliesslich ist auch an die Wirtschaftlichkeit des Ofens zu denken, die naturgemäss umso geringer ist, je mehr die oben geschilderten Fehler und Nachteile vorhanden sind.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlaufofen mit Brennstoffbeheizung und kontinuierlichem Guttransport, bei dem die oben geschilderten Nachteile vermieden sind und dessen Temperaturführung besonders gut zu beherrschen ist. Ausserdem gestattet es der erfindungsgemässe Ofen auch, die Zusammensetzung der Ofenatmosphäre in jeder Zone gesondert einzustellen und sie den dort vorliegenden Erfordernissen anzupassen. Dies ist wichtig im Hinblick auf die Aufkohlung bzw. Entkohlung des zu glühenden Gutes und die Zunderbildung an der Gutoberfläche.
Gemäss der Erfindung wird ein kontinuierlich arbeitender Durchlaufglühofen mit Brennstoffbeheizung und mehreren Zonen unterschiedlicher Temperatur vorgeschlagen, bei dem die Verbrennungsabgabe aus den einzelnen Ofenzonen mittels eines einzigen Abgasumwälzers gemeinsam abgesaugt und in einen gemeinsamen Druckkanal gefördert werden. In diesem Druckkanal werden die Verbrennungsabgase durch unmittelbare Brennstoffbeheizung auf eine vorgegebene Grundtemperatur aufgeheizt, deren Höhe sich nach der Art des durchzuführenden Glühprogramms richtet. Vom gemeinsamen Druckkanal führen Zuleitungen zu den einzelnen Ofenzonen, durch die das auf Grundtemperatur aufgeheizte Abgas in die jeweils gewünschte Ofenzone gedrückt wird.
In den Zuleitungen sind weitere regelbare Brenner vorgesehen, die das Abgas bzw. den für die jeweilige Ofenzone vorgesehenen Teilstrom des Abgases auf die dort verlangte Temperatur aufheizen,
Der erfindungsgemässe Ofenaufbau ermöglicht es, aus den Überschussgebieten des Ofens, in denen infolge des hohen Wärmebedarfs erhebliche Abgasmengen anfallen, diese in die Ofenzone mit geringerem Wärmebedarf und damit nur geringer Abgasfüllung zu leiten. Hiedurch ist es möglich, einen guten Temperaturausgleich zwischen Ofenraum und Glühgut in jeder Ofenzone zu erzwingen.
Zur Erzielung eines völligen Temperaturausgleiches in den einzelnen Zonen zwischen dem zu glühenden Gut und dem Ofenraum ist es ferner wichtig, die Abgasumwälzung in den einzelnen Zonen im Gegenstrom zur Gutförderung erfolgen zu lassen. Der Absaugeanschlusskanal ist daher in jeder Zone an der Glühguteinlaufseite und derDruckanschlusskanal an derGlühgutauslaufseite angeordnet.
Verbunden mit zusätzlichen Brennern, die die Beheizung des den Zonen erneut zuzuführenden Abgases ermöglichen, und Regelorganen für die Temperaturregelung und die Menge des heissen Verbrennungsabgases in den Anschlusskanälen, die zu den einzelnen Zonen führen, ist es bei dem Ofen gemäss der Erfindung möglich, in jeder Zone eine vorbestimmte Temperatur unabhängig von der Menge und den Abmessungen des Gutes auf wenige Grade genau einzuhalten. Dies ist selbst in den Fällen möglich, in denen beispielsweise eine benachbarte Zone mit einer Temperatur gefahren wird, deren Höhe von der der vorherigen Zone wesentlich verschieden ist.
Es sind Temperaturdifferenzen zwischen benachbarten Zonen von 150 bis 200 C im praktischen Betrieb ohne weiteres einzuhalten, obwohl der Art des Ofens entsprechend das Glühgut kontinuierlich von einer Zone in die andere bewegt wird und somit eine entsprechende Durchtrittsöffnung für das Gut zwischen den einzelnen Zonen vorhanden sein muss.
Die Heizung des Ofens geschieht im allgemeinen mit Gas, obwohl auch Öl und unter Umständen sogar Brennstoffstaub verwendet werden können. In den Fällen, in denen die Zusatzbrenner für die Aufheizung des Abgases mit starker Flamme betrieben werden müssen, kann ohneweiters mit Öl oder Brennstoffstaub in der üblichen Weise verfahren werden.
Wird eine nur geringfügige Aufheizung des Abgases gewünscht und muss dementsprechend die Zusatzbrennerflamme bei geringer Flammengrösse feinfühlig geregelt werden, so empfiehlt sich entweder die Verwendung von Gas oder von Öl, insbesondere leicht flüchtigem Öl, das vor der Verbrennung bzw. vor der Zuführung zur regelbaren Brennerdüse vergast wird ; die Vergasung kann hiebei mechanisch in Form einer Vernebelung erfolgen oder auch thermisch, wobei ein Verdampfen und teilweise sogar Cracken des flüssigen Brennstoffes eintritt.
Um den Ofen gemäss der Erfindung näher zu erläutern, ist in den Zeichnungen eine bevorzugte Aus- führungsform schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen axialen Längsschnitt durch die Ofenanlage und Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Umwälzkanäle.
Der langgestreckte Ofen 1 ist mit einem Rollgang 2 zur Förderung des Glühgutes ausgerüstet. Das Gut wird von diesem Rollgang vom Eintrittsende 3 zum Austrittsende mit einer bestimmt regelbaren Geschwindigkeit gefördert. Der Ofenraum l ist durch Einziehungen 4 des Ofenmauerwerkes in bekannter Weise in einzelne Zonen 5, 6, 7 usw. unterteilt.
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Jede dieser einzelnen Zonen ist mit einer in sich geschlossenen Abgasumwälzung versehen. Zu die- sem Zweck sind, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, unterhalb des eigentlichen Ofens 1 zwei nebeneinander liegende Kanäle vorgesehen,'u. zw. ein Abgasabsaugekanal 8 und ein Abgasdruckkanal 9, die sich parallel zur Ofenachse erstrecken. Die Anordnung dieser beiden Kanäle kann auch bei entspre- chend grossem Ofenquerschnitt innerhalb des Ofengefässes vorgesehen sein. Am Ende sind die beiden Ka- näle, wie bei 10 und 11 angedeutet, zusammengeführt. An dieser Stelle befindet sich der Abgasumwäl- zer 12. Dieser saugt das Gas aus dem Kanal 8 ab und drückt es in den Kanal 9 hinein.
Jede einzelne Zone ist sowohl an den Kanal 8 wie auch an den Kanal 9 angeschlossen. Die Anordnung ist hiebei so getroffen, dass beispielsweise bei der Zone 5 der Anschluss 13 an den absaugenden Kanal 8 an der Glühguteinlaufseite angeordnet ist, während der Anschluss 14, durch den das Abgas vom Kanal 9 in die Zone 5 hineingedrückt wird, sich an der Glühgutauslaufseite befindet. Die Abgasbewegung ist in der Zone daher der Vorschubrichtung des Glühgutes entgegengesetzt. Genau so, wie dies für die Zone 5 beschrieben ist, sind auch die Anschlüsse in den andern Zonen angeordnet.
Zur Regelung der den einzelnen Zonen zugeführten und abgesaugten Gasmengen sind in den Kanälen 13 und 14 Regelorgane etwa in Form von Drosselklappen 15, vorgesehen.
Um die Temperatur des den einzelnen Zonen wieder zugeführten Abgases zu beeinflussen, sind im Kanal 9 Zusatzbrenner, wie bei 16 und 17 angedeutet, vorgesehen, die nach Bedarf an-und abgestellt bzw. geregelt werden können. Diese Zusatzbrenner werden wie oben beschrieben unmittelbar mit Heizgas betrieben oder auch mit vergasten flüssigen Brennstoffen. Es ist ebenfalls möglich, auch mit mehreren Brennern im Kanal 9 zu arbeiten. Wieviel Brenner im einzelnen vorgesehen werden müssen, richtet sich nach der Grösse des Ofens und nach der Temperatur, die in den Zonen aufrechterhalten werden soll. Zusätzlich sind an der Eintrittsstelle der Kanäle 14 in die Ofenzonen Brenner 18 vorgesehen, die dazu dienen, die Temperatur des umgewälzten Gases von der jeweils im Kanal 9 herrschenden Temperatur auf die Solltemperatur der einzelnen Zone zu bringen.
Mit den beschriebenen Mitteln ist es möglich, in jeder Zone eine vorbestimmte Temperatur genauestens einzuhalten.
Der grösste Teil der Abgasumwälzmenge wird in der Einlaufzone 5 erzeugt, u. zw. durch die Brenner 19, die der Aufheizung des eingeförderten kalten Glühgutes dienen. In den nachfolgenden Zonen sind nur wenige oder unter Umständen sogar überhaupt keine Brenner erforderlich. In Zonen, in denen das Glühgut gemäss dem einzuhaltenden Glühprogramm abgekühlt werden soll, können Abkühleinrichtungen in Form von luft- oder wassergekühlten Kühlrohren oder Kühlkästen vorgesehen sein.
Für den Betrieb des Ofens ist es wichtig, dass eine Gasbewegung von einer Zone zur andern unterbun- den ist. Dies ist bereits im wesentlichen in ausreichender Form erreicht durch die geschlossene Umwäl- zung des Abgases in jeder einzelnen Zone und die zu diesem Zweck angeordneten Anschlusskanäle 13 und
14. Es kann indes zweckmässig sein, zusätzliche Sicherungen vorzusehen, die einen Austausch mit der Aussenluft und zwischen den einzelnen Zonen untereinander verhindern. Zu diesem Zweck kann bei 20 am Eintrittsende und bei 21 am Austrittsende ein Luftschleier vorgesehen werden, der senkrecht auf das ein-und ausgeförderte Gut aufstösst. Die Luftschleier schliessen die Ofenatmosphäre auch bei geöffneten Türen weitgehend von der Aussenluft ab.
Zwischen den einzelnen Zonen können ausserdem an den ; e- wölbeeinziehungen 4 beispielsweise Bleche 22 aus hitzebeständigem Werkstoff beweglich aufgehängt sein, die, vom Glühgut angehoben, seine Fortbewegung nicht behindern, jedoch Längsströmungen des Gases von Zone zu Zone erschweren.
Die praktischen Erfahrungen haben jedoch gezeigt, dass diese zusätzliche Massnahme meist nicht erforderlich ist. Die einzelnen Zonen können praktisch in beliebiger Anzahl in Achsrichtung des Ofens hintereinander gereiht werden.
Infolgedessen ist es möglich, für jedes gewünschte Glühprogramm die Ofenlänge auszuwählen, die den gewünschten Durchsatz gewährleistet.