DE10035420A1

DE10035420A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von geglühten Coils in einem Haubenofen

Info

Publication number: DE10035420A1
Application number: DE2000135420
Authority: DE
Original assignee: Stein Heurtey SA; Fives Stein SA
Current assignee: Fives Stein SA
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2001-02-22
Also published as: BE1012813A3; FR2796711B1; FR2796711A1

Abstract

Verfahren zum Abkühlen von Bunden, die in einem Haubenofen geglüht worden sind, der einen Fundamentsockel umfasst, auf dem die Bunde gestapelt sind und welcher von einer dichten Schutzhaube umhüllt ist, in welche ein Schutzgas eingeblasen wird, das mittels eines Sockelventilators umgewälzt wird, wobei über die Schutzhaube eine mit Brennern versehene Glühhaube gestülpt wird, gekennzeichnet durch die aufeinander folgenden Stufen: DOLLAR A - Durchführung einer natürlichen Abkühlung der Schutzhaube des Ofens, indem die Glühhaube entfernt wird, bis auf Einstellung einer Temperatur dieser Schutzhaube von etwa 400 C, DOLLAR A - anschließende Realisierung einer erzwungenen Abkühlung der Schutzhaube durch Aufblasen von Umgebungsluft, bis eine Schutzgastemperatur von gleich oder unter etwa 550 C erreicht wird, DOLLAR A - darauf folgende Abkühlung des Schutzgases durch Wärmeaustausch, bis eine Schutzhaubentemperatur von etwa 200 C erreicht wird, und DOLLAR A - schließlich Vollendung der Abkühlung der Schutzhaube, indem darauf eine Kühlflüssigkeit wie Wasser gesprüht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, durch welches die Abkühldauer von Erzeugnissen, insbesondere Metallcoils, bei einem Glühvorgang in einem Haubenofen verkürzt werden soll. Das durch die Erfindung gelöste technische Problem ist das der Begrenzung der Gesamtzeit eines Kühlzyklus solcher Erzeug nisse.

Zum besseren Verständnis des technischen Gebiets der Erfindung wird zunächst auf Fig. 1 der im Anhang befindlichen Zeichnun gen Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch einen bekannten Haubenglühofen für Bunde 1 ist. Die Bunde 1 werden auf einem Fundamentsockel 6 gestapelt, über sie wird eine Schutzhaube 2 gestülpt, die durch Verspannungsmittel 7 dicht am Fundamentsockel 6 befe stigt wird. Ein Schutzgas, das einen variablen Anteil Wasser stoff enthalten kann, wird in das Innere der Schutzhaube 2 eingeblasen, worin es von einem Sockelventilator 4 umgewälzt wird, der im unteren Teil der Schutzhaube 2 angeordnet ist und von einem Motor 5 angetrieben wird. Über die Schutzhaube 2 wird die Glühhaube 3 des Ofens gestülpt, die mit Brennern 8 zur Beheizung der Schutzhaube ausgerüstet ist.

In einer solchen bekannten Vorrichtung erfolgt die Erwärmung der Bunde 1 hauptsächlich durch Konvektion zwischen dem Schutzgas und der Oberfläche der Bunde und durch Wärmeleitung in den Bunden. Das Schutzgas wird im Wesentlichen durch Konvektion von der Schutzhaube 2 erhitzt, die ihrerseits von den Brennern 8 der Glühhaube 3 erhitzt wird. Nach der Erwär mungsphase, die gemäß einem Temperaturzyklus abläuft, der an die gewünschte Wärmebehandlung in Abhängigkeit von der Art des Materials, aus welchem die Bunde bestehen, angepasst ist, werden diese in der Schutzgasatmosphäre bis auf eine Tempe ratur abgekühlt, die es erlaubt, ihre Oxidation zu vermeiden.

Diese Abkühlung wird regiert von den physikalischen Gesetzen des konvektiven Wärmeaustauschs, insbesondere von dem Cha rakter des Schutzgases, dessen Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur. Der Charakter des Schutzgases sowie dessen Geschwindigkeit können in Abhängigkeit von der Art der durch zuführenden Wärmebehandlung und der mechanischen Warmfestig keit des Sockelventilators 4, welche die Möglichkeiten für die erreichbaren Durchsätze und Geschwindigkeiten einschränkt, als bereits optimiert angesehen werden. Das einzige Mittel zur Verbesserung der Abkühlung der Bunde besteht deshalb darin, ein Schutzgas zu erhalten, das zu jedem Zeitpunkt so kalt wie möglich ist, um in den Bunden einen größtmöglichen Wärme gradienten zu erzeugen, der die Triebkraft des Austauschstroms durch Leitung in den Bunden ist. Diese Abkühlung muss in allen Phasen derart erfolgen, dass in den verschiedenen Teilen des Ofens und dessen Ausrüstung oder den Erzeugnissen keine mechanischen oder Wärmespannungen auftreten, die in der Lage wären, sie zu gefährden.

Zur Abkühlung des in der Schutzhaube 2 eines wie in Fig. 1 veranschaulichten Haubenofens enthaltenen Schutzgases stehen vier bekannte Mittel zur Verfügung. Diese sind in den Fig. 2, 4, 5 bzw. 6 gezeigt, die Fig. 1 ähnliche Schnitte sind.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Kühlsystem wird eine natürliche Abkühlung realisiert, indem die Glühhaube 3 des Ofens entfernt und die Schutzhaube 2 sich an der Luft frei abkühlen gelassen wird. Während der Abkühlung läuft der Sockelventilator 4 weiter. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es keine hohen Abkühlgeschwindigkeiten erlaubt. In Fig. 3 der im Anhang befindlichen Zeichnungen, welche die Veränderungen der Tempe ratur der Schutzhaube in Abhängigkeit von der Zeit darstellt, repräsentiert die Kurve 1 die Veränderung der Temperatur der Schutzhaube (Ordinate) während dieser natürlichen Abkühlung.

Wie Kurve 1 zeigt, erlaubt das Verfahren keine hohen Abkühl geschwindigkeiten. Es hat den Vorteil, keine zusätzlichen Aus rüstungen zu benötigen, doch es ist nur zu Beginn der Abküh lung effizient, wenn die Schutzhaube 2 sehr heiß ist.

Ein zweites bekanntes Kühlsystem ist in Fig. 4 veranschau licht. Bei diesem System wird die Glühhaube 3 des Ofens in der Abkühlphase durch einen Kühlmantel 9 ersetzt, der mit einer bestimmten Anzahl an Gebläsen 10 versehen ist, die Umgebungs luft auf die Schutzhaube 2 blasen, um deren Abkühlung zu beschleunigen. Die mittels eines solchen Systems erhaltene Abkühlungskurve der Schutzhaube ist in Fig. 3 mit 2 schema tisch dargestellt. Es ist ersichtlich, dass eine solche Vorrichtung, wie bei der natürlichen Abkühlung (Kurve 1), nur effizient ist, wenn die Temperatur der Schutzhaube hoch ist. Sinkt die Schutzhaubentemperatur, wird der für die Abkühlung der Bunde erforderliche Zeitraum groß.

Um die Abkühlung der Bunde zu beschleunigen, kann Wasser auf die Schutzhaube 2 gesprüht werden. Bei dem Verfahren, das in Fig. 5 veranschaulicht ist, in welcher ein System zum Sprühen eines Kühlfluids, insbesondere von Wasser, auf die Schutz haube 2 schematisch dargestellt ist, werden Rohrleitungen 15 für die Zufuhr des Kühlfluids und Sprühdüsen 16 eingesetzt. Dieses Aufsprühen eines Kühlfluids kann aus hinsichtlich der mechanischen Festigkeit offensichtlichen Gründen erst durchge führt werden, wenn sich die Schutzhaube 2 auf einer Temperatur von unterhalb etwa 200°C befindet. Wegen einer solchen Einschränkung kann das Kühlverfahren nur als Ergänzung zu anderen Kühlverfahren wie den weiter oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 beschriebenen durchgeführt werden. In Fig. 3 ist mit 5 die Abkühlungskurve der Schutzhaube gezeigt, die man erhält, wenn das zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebene Kühlverfahren angewendet wird.

Ein weiteres Mittel zur Kühlung ist in Fig. 6 veranschau licht. Es besteht darin, einen externen Schutzgaskühlkreislauf einzusetzen, der aus einem Wärmeaustauscher 13 aufgebaut ist, der das in der Schutzhaube 2 enthaltene Schutzgas, beispiels weise mittels eines Kreislaufs 14 eines Kühlfluids wie Wasser, abkühlt, wonach das Schutzgas von einem Gebläse 12 und einer Leitung 11 rezirkuliert wird. Mit der Rezirkulation des Schutzgases kann erst begonnen werden, wenn die Schutzgastem peratur unter etwa 550°C liegt, um den Rotor des Gebläses 12 und den Wärmeaustauscher 13 vor Beschädigung zu schützen. Die durch dieses Mittel erhaltene Abkühlungskurve der Schutzhaube ist die Kurve 3 in Fig. 3.

In der gegenwärtig herrschenden Praxis werden die verschiede nen zuvor beschriebenen Mittel zur Abkühlung der Schutzhaube entweder einzeln oder kombiniert angewendet. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Mittel derart zu kombinieren, dass sie in den Phasen des Kühlzyklus, in denen sie am leistungsfähigsten sind, nacheinander angewendet werden. Das von einer solchen Kombination gewünschte Ergebnis besteht darin, die Begrenzung der Gesamtdauer der Abkühlung der Bunde zu ermöglichen und durch dieses Mittel die Gesamtdauer des Glühzyklus der Bunde bei diesem Ofentyp zu beschränken, wobei sich diese Zeitverkürzung in einem Produk tivitätszuwachs ausdrückt.

Deshalb hat die Erfindung ein Verfahren zum Abkühlen von Bunden, die in einem Haubenofen geglüht worden sind, der einen Fundamentsockel umfasst, auf dem die Bunde gestapelt sind und welcher von einer dichten Schutzhaube umhüllt ist, in welche ein Schutzgas eingeblasen wird, das mittels eines Sockel ventilators umgewälzt wird, wobei über die Schutzhaube eine mit Brennern versehene Glühhaube gestülpt wird, zum Gegen stand, das gekennzeichnet ist durch die aufeinander folgenden Stufen:

- Durchführung einer natürlichen Abkühlung der Schutzhaube des Ofens, indem die Glühhaube entfernt wird, bis auf Einstel lung einer Temperatur dieser Schutzhaube von etwa 400°C,
- anschließende Realisierung einer erzwungenen Abkühlung der Schutzhaube durch Aufblasen von Umgebungsluft, bis eine Schutzgastemperatur von gleich oder unter etwa 550°C erreicht wird,
- darauf folgende Abkühlung des Schutzgases durch Wärme austausch, bis eine Schutzhaubentemperatur von etwa 200°C erreicht wird, und
- schließlich Vollendung der Abkühlung der Schutzhaube, indem darauf eine Kühlflüssigkeit wie Wasser gesprüht wird.

Die Erfindung ist auch auf eine Vorrichtung gerichtet, welche die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens erlaubt.

Eine beispielhafte Ausführungsform dieser Vorrichtung ist in Fig. 7 der im Anhang befindlichen Zeichnungen gezeigt, die ein Fig. 1 ähnlicher Schnitt ist.

Es ist zu sehen, dass diese Vorrichtung die weiter oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 4, 5 und 6 beschriebenen bekann ten Kühleinrichtungen, d. h. eine Einrichtung zur Kühlung durch zwangsgeführte Luft 9 und 10, äußeren Wärmeaustausch 11, 12, 13 und 14 und Aufsprühen 15 und 16 von Kühlflüssigkeit, umfasst. Auf Grund dieser Kombination umfasst der erfindungs gemäße Kühlzyklus die Stufen:

1. Natürliche Abkühlung der Schutzhaube 2 nach Entfernung der Glühhaube 3; diese Kühlstufe entspricht Kurve 1 in Fig. 3. Sie wird einen Zeitraum von etwa 15 bis 20 Minuten durchge führt, während dem die Temperatur der Schutzhaube etwa 400°C erreicht.
2. Abkühlung durch zwangsgeführte Luft, indem der Kühlmantel 9 angebracht wird und die Gebläse 10 eingeschaltet werden; diese Kühlstufe, die der Kurve 2 in Fig. 3 entspricht, wird durchgeführt, bis eine Schutzgastemperatur von gleich oder unter etwa 550°C erreicht wird, was dann das Ein schalten des Gebläses 12 des Kreislaufs 11 zum Abkühlen des Schutzgases durch den Wärmeaustauscher 13 ermöglicht, der beispielsweise von einem Wasserkreislauf 14 gekühlt wird.
3. Beginn der Abkühlung durch Aufsprühen von Wasser 15 und 16, wenn die Temperatur der Schutzhaube 2 etwa 200°C erreicht. Der so erhaltene erfindungsgemäße Kühlzyklus beschreibt die Kurven 1, 2, 3 und 4 der Fig. 3, woraus die Verkürzung der Gesamtzeit der erfindungsgemäß erhaltenen Abkühlungsstufe in Bezug auf die herkömmlichen Mittel, deren Abkühlungsgeschwin digkeiten durch die Kurvenabfolge 1, 2 und 3 oder 1, 2 und 5 dargestellt werden, klar erkennbar ist.

Der durch die Durchführung der Erfindung erhaltene Zeitgewinn kann auf etwa 1 Stunde bis 1 Stunde und 30 Minuten geschätzt werden, was bei einem gesamten Glühzyklus von 35 Stunden einen Produktivitätszuwachs von etwa 4% bedeutet.

Claims

1. Verfahren zum Abkühlen von Bunden, die in einem Haubenofen geglüht worden sind, der einen Fundamentsockel umfasst, auf dem die Bunde gestapelt sind und welcher von einer dichten Schutzhaube umhüllt ist, in welche ein Schutzgas eingebla sen wird, das mittels eines Sockelventilators umgewälzt wird, wobei über die Schutzhaube eine mit Brennern versehene Glühhaube gestülpt wird, gekennzeichnet durch die aufeinander folgenden Stufen:

- Durchführung einer natürlichen Abkühlung der Schutzhaube des Ofens, indem die Glühhaube entfernt wird, bis auf Einstellung einer Temperatur dieser Schutzhaube von etwa 400°C,
- anschließende Realisierung einer erzwungenen Abkühlung der Schutzhaube durch Aufblasen von Umgebungsluft, bis eine Schutzgastemperatur von gleich oder unter etwa 550 °C erreicht wird,
- darauf folgende Abkühlung des Schutzgases durch Wärmeaus tausch, bis eine Schutzhaubentemperatur von etwa 200°C erreicht wird, und
- schließlich Vollendung der Abkühlung der Schutzhaube, indem darauf eine Kühlflüssigkeit wie Wasser gesprüht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mit Mitteln (10) zur Kühlung durch zwangsgeführte Luft versehe nen Kühlmantel (9), Mittel (15, 16) zum Aufsprühen eines Kühlfluids auf die Schutzhaube (2) des Ofens und einen externen Kühlkreislauf (11, 12, 13, 14) für das in der Schutzhaube enthaltene Schutzgas umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Kühlkreislauf für das in der Schutzhaube enthaltene Schutzgas einen Wärmeaustauscher (13) umfasst, der dieses Schutzgas mittels eines Kreislaufs (14) eines Kühlfluids abkühlt, wonach das Schutzgas von einem Gebläse (12) in eine Leitung (11) rezirkuliert wird.