DE102009048797B3 - Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut - Google Patents

Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut Download PDF

Info

Publication number
DE102009048797B3
DE102009048797B3 DE102009048797A DE102009048797A DE102009048797B3 DE 102009048797 B3 DE102009048797 B3 DE 102009048797B3 DE 102009048797 A DE102009048797 A DE 102009048797A DE 102009048797 A DE102009048797 A DE 102009048797A DE 102009048797 B3 DE102009048797 B3 DE 102009048797B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
flow
heat treatment
annealing
processing chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009048797A
Other languages
English (en)
Inventor
Leszek Dr. Poletek
Johannes-Peter Höhe
Gerd Kurscheid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wieland Werke AG
Original Assignee
Wieland Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wieland Werke AG filed Critical Wieland Werke AG
Priority to DE102009048797A priority Critical patent/DE102009048797B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009048797B3 publication Critical patent/DE102009048797B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/767Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material with forced gas circulation; Reheating thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0025Supports; Baskets; Containers; Covers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/68Furnace coilers; Hot coilers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/0016Chamber type furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/0016Chamber type furnaces
    • F27B17/0083Chamber type furnaces with means for circulating the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungsanlage, bestehend aus einem Prozessraum und einer Umwälzeinrichtung zum Umwälzen von Heißgas in einem Heizkreislauf, welche den Prozessraum mit Heiß- und/oder Kühlgas versorgt, mit am Prozessraum angeordneten Strömungskanälen zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut, welches sich in Glühbehältern befindet, die für einen Gasdurchtritt zumindest auf der Oberseite geöffnet sind. Hierbei ist der Prozessraum mit einem den Gasstrom begrenzenden und als Trägergestell ausgebildeten Bodenkasten mit Ausnehmungen für den Gasdurchtritt versehen, auf denen jeweils zumindest ein diese Ausnehmungen etwas überlappender Glühbehälter anordenbar ist. Des Weiteren weist jeder anordenbare Glühbehälter auf der Bodenfläche Strömungsöffnungen für einen Gasdurchtritt auf, wodurch der nur durch die Ausnehmungen des Bodenkastens und die Strömungsöffnungen der Bodenfläche des Glühbehälters hindurchtretende Volumenstrom des Gases im Wesentlichen vertikal durch das Einsatzgut im jeweiligen Glühbehälter hindurchströmen kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut mittels der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut mittels einer Wärmebehandlungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Zur Wärmebehandlung von Glühgut kommen bereits Kammeröfen zum Einsatz, bei denen das Glühgut seitlich über Düsenfelder mit Gas als Wärmeträger beaufschlagt wird. Auch Ofenanlagen mit vertikaler Gasumwälzung sind bekannt.
  • Eine derartige Wärmebehandlungsanlage ist aus EP 0 283 869 B1 als Industrieofen bekannt. Das flächenhafte Gut ist im Ofenraum zu einer Charge mit Zwischenräumen angeordnet, durch die Heizgas hindurchgeblasen wird. Zur gleichmäßigen Strömungsbeaufschlagung des Einsatzgutes sind zu beiden Seiten der Charge Ausblaskanäle oder Düsenausblaskanäle oder Düsen versetzt zueinander angeordnet. Durch diese besondere Gestaltung der Strömungsführung soll eine gleichmäßige Temperatur in der Charge erreicht werden. Außerdem ist auch vorgesehen, den Gutstapel während der Beblasung senkrecht zu den Beblasungsrichtungen hin und her zu bewegen, um eine homogene Temperaturverteilung in der Charge weiter zu verbessern. Der beschriebene Lösungsweg ist allerdings konstruktiv gesehen vergleichsweise aufwändig.
  • Aus der Druckschrift DE 43 37 533 A1 ist ebenfalls ein Industrieofen zur Wärmebehandlung von Einsatzgut bekannt, das zu einer Charge in einem Prozessraum angeordnet ist. Seitlich grenzen an den Prozessraum gegenüberliegend ein Einströmkanal und ein Ausströmkanal an. Zur Führung des Gasstroms ist der Einströmkanal mit Strömungsleitblechen versehen. Ein Ventilator fördert einen heißen Gasstrom vom Einströmkanal über die Charge zum Ausströmkanal. Wesentliches Ziel ist, innerhalb der Charge eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erhalten. Hierzu ist vorgesehen, im Prozessraum im Strömungsweg vor der Charge mindestens zwei mit gleichmäßig verteilten Strömungsöffnungen versehene Gleichrichtplatten in Strömungsrichtung hintereinander anzuordnen. Von den Gleichrichtplatten aus trifft die Strömung gleichmäßig aus einer Vielzahl von Strömungsöffnungen auf die Charge.
  • Des Weiteren ist in der DE 100 44 362 C2 ein Verfahren zur Vergütung einer Werkstückcharge aus Stahl durch Abschrecken in einer Abschreckkammer einer Ofenanlage beschrieben. In der zugehörigen Ofenanlage ist die Werkstückcharge in stehender und räumlich verteilter Anordnung auf Tragrosten aufgereiht, so dass durch die belassenen Zwischenräume Kühlgas strömen kann.
  • Zudem ist in der Druckschrift DE 2 023 213 A eine Konvektionsplatte mit Gasdurchtrittsöffnungen für Wärmebehandlungsöfen beschrieben. Die Durchtrittsöffnungen einer Platte werden aus rechtwinklig zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Metallstäben gebildet. In der Mitte befindet sich ein ringförmiges Zentralloch, durch das auch größere Mengen Gas geleitet werden kann. Im Einsatz werden die Konvektionsplatten als Zwischenlage verwendet, um beispielsweise übereinander gestapelte Metallbandrollen gegeneinander zu trennen. In der vertikalen Hauptströmung unterstützen die Konvektionsplatten zwischen den einzelnen Metallbandrollen gerade auch horizontale Querströmungen, um das Heizgas an den Stirnseiten der Metallbandrollen besser entlangzuführen. Der Einsatz im Wärmebehandlungsöfen erfordert immer eine geordnete Stapelung von Glühgut und Konvektionsplatten als Trennlagen.
  • Auch ist aus der Druckschrift DE 43 37 533 A1 ein Industrieofen zur Wärmebehandlung von Einsatzgut bekannt, das jedoch wiederum zu einer geordneten Charge in einem Wärmebehandlungsraum eingebracht ist. Ein Ventilator fördert einen Gasstrom über Strömungsleitbleche von einem Einströmkanal zu einem Ausströmkanal, welche seitlich im wesentlich gegenüberliegend an den Wärmebehandlungsraum angrenzen. Durch die Charge verläuft die Heizgasströmung folglich horizontal. Im Wärmebehandlungsraum sind im Strömungsweg vor der Charge mindestens zwei mit gleichmäßig verteilten Durchtrittsöffnungen versehene Gleichrichtplatten in Strömungsrichtung hintereinander angebracht. Die Charge selbst ist im Wärmebehandlungsraum mit durchströmbaren horizontalen Zwischenräumen angeordnet. Beim Einsatzgut handelt sich beispielsweise um Platten, Rohre und Profile, die im Ofen unter Beachtung der Strömungsverhältnisse des Heizgases präzise gestapelt werden.
  • Bei den beschriebenen Lösungen des Standes der Technik wird für einen effizienten Einsatz der Wärmebehandlungsanlage das Einsatzgut als Charge im Prozessraum wohlgeordnet eingebracht. Für Schüttgut eignen sich aufgrund der regellos in Behältern angeordneten Teile und der damit verbundenen undefinierten Heiz- bzw. Kühlgasführung derartige Wärmebehandlungsanlagen nur bedingt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmebehandlungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auf konstruktiv einfache Art und Weise eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb einer zu beheizenden Schüttgutcharge erreicht wird. Zudem soll ein mit der Wärmebehandlungsanlage verbundenes Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung angegeben werden.
  • Die Erfindung wird bezüglich einer Wärmebehandlungsanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich eines Verfahrens zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut durch die Merkmale des Anspruchs 8 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die Erfindung schließt eine Wärmebehandlungsanlage ein, bestehend aus einem Prozessraum und einer Umwälzeinrichtung zum Umwälzen von Heißgas in einem Heizkreislauf, welche den Prozessraum mit Heiß- und/oder Kühlgas versorgt, mit am Prozessraum angeordneten Strömungskanälen zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut, welches sich in Glühbehältern befindet, die für einen Gasdurchtritt zumindest auf der Oberseite geöffnet sind. Hierbei ist der Prozessraum mit einem den Gasstrom begrenzenden und als Trägergestell ausgebildeten Bodenkasten mit Ausnehmungen für den Gasdurchtritt versehen, auf denen jeweils zumindest ein diese Ausnehmungen etwas überlappender Glühbehälter anordenbar ist. Des Weiteren weist jeder anordenbare Glühbehälter auf der Bodenfläche Strömungsöffnungen für einen Gasdurchtritt auf, wodurch der nur durch die Ausnehmungen des Bodenkastens und die Strömungsöffnungen der Bodenfläche des Glühbehälters hindurch tretende Volumenstrom des Gases im Wesentlichen vertikal durch das Einsatzgut im jeweiligen Glühbehälter hindurchströmen kann.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Prozessraum der Wärmebehandlungsanlage strömungstechnisch günstig, im Wesentlichen mit glatten Wänden, abgeschlossen ist. Der Gasdurchtritt durch die geöffneten Glühbehälter bzw. Schüttboxen ist dabei in erster Linie durch deren konstruktive Auslegung bestimmt. Die Glühbehälter sind im Betrieb der Anlage auf den Ausnehmungen des Bodenkastens positioniert. Hierbei deckt der Glühbehälter die gesamte Öffnung so ab, dass das Heizgas gezwungenermaßen durch den mit Schüttgut gefüllten Glühbehälter hindurch tritt. Der Glühbehälter dichtet mit seiner am Bodenkasten aufliegenden Standfläche ausreichend ab, damit kein Heizgas am jeweiligen Glühbehälter seitlich vorbeiströmt. Es können auch mehrere mit Einsatzgut gefüllte Glühbehälter übereinander gestapelt sein, wobei sich die einzelnen Behälter randseitig gegeneinander abdichten, beispielsweise durch an deren Oberseite angeordnete Winkelaufsätze, um einen seitlichen Heiß- bzw. Kühlgasaustritt zu verhindern. Wichtig bei jeder Anordnung ist, dass das Heiß- bzw. Kühlgas mit möglichst wenig Verlust durch das Schüttgut im Glühbehälter gezwungen wird. Als Schüttgut kommen beispielsweise Gleitelemente in Betracht, die regellos im Glühbehälter verteilt sind.
  • Die anordenbaren Glühbehälter weisen an geeigneten Stellen Öffnungen für einen Gasdurchtritt auf, durch die der gesamte Volumenstrom des Heißgases im Wesentlichen vertikal, aus Sicht des Gesamtvolumenstroms betrachtet, durch das Einsatzgut im Glühbehälter strömen kann. So weisen Boden- und Deckelflächen eines Glühbehälters für den Gasdurchtritt geeignete Öffnungen auf, die Seitenflächen eines Glühbehälters sind im Wesentlichen geschlossene und das Heizmedium leitende Seitenbleche.
  • Das Heizgas kann mittels eines Ventilators als Umwälzeinrichtung zur Gasumwälzung in der Anlage zirkulieren. Dieser Ventilator kann prinzipiell an beliebiger Stelle im Heizkreislauf angeordnet werden.
  • In erster Linie weist ein Glühbehälter auf der Bodenfläche Strömungsöffnungen für einen Gasdurchtritt auf, wodurch der nur durch die Ausnehmungen des Bodenkastens und die Strömungsöffnungen der Bodenfläche des Glühbehälters hindurch tretende Volumenstrom des Gases durch das Einsatzgut im jeweiligen Glühbehälter im Wesentlichen vertikal hindurchströmen kann. Ebenso gut vorstellbar ist die erfindungsgemäße Lösung jedoch auch als liegender horizontaler Ofen mit entsprechend zumindest im Glühbehälter horizontal verlaufendem Heizgasstrom. Hierzu wären die Öffnungen des Glühbehälters entsprechend dem Heizgasstrom anzupassen.
  • Der besondere Vorteil besteht darin, dass durch eine erzwungene Strömungsführung durch den Glühbehälter das gesamte Haufwerk gleichmäßig mit dem Heizgas durchströmt und ein effektiver Wärmeübergang erzielt wird. Hierdurch wird in der gesamten Glühcharge auch insbesondere während der Aufheizphase bereits eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt. Die erfindungsgemäße Lösung führt so zu einem gleichmäßigen Glühergebnis in der gesamten Charge. Die Wärmebehandlungsanlage ist universell für Erwärmungs- und Abkühlvorgänge geeignet und garantiert kürzeste Verweilzeiten mit hohen Wirkungsgraden.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung können die freie Durchtrittsfläche der Strömungsöffnungen eines Glühbehälters und/oder die freie Durchtrittsfläche der Ausnehmungen des Bodenkastens für den Gasdurchtritt variabel einstellbar sein. Die Anordnung und Größe der Strömungsöffnungen sind von dem gesamten Aufbau der Charge und von der gewünschten Strömungsgeschwindigkeit abhängig. Die freie Durchtrittsfläche der Strömungsöffnungen für den Gasstrom kann mit Hilfe von Simulationsprogrammen nachgebildet werden. Beispielsweise können die Strömungsöffnungen im Boden des Glühbehälters als perforierte Lochbleche, Netzwerke oder als Maschengitter ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von perforierten Lochblechen herausgestellt. Andererseits können die Ausnehmungen des Bodenkastens in der Durchtrittsfläche begrenzt werden, indem beispielsweise Gitter oder andere Abdeckbleche in diese Ausnehmungen unterhalb eines Glühbehälters eingelegt werden.
  • Vorteilhafterweise können am Bodenkasten Führungselemente zur Positionierung bzw. Fixierung der Glühbehälter angeordnet sein. Derartige Führungselemente helfen, einen Glühbehälter genau über einer Ausnehmung des Bodenkastens zu positionieren. Ein Beschicken des Prozessraums mit Glühgut wird hierdurch erleichtert.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können im Strömungskanal strömungsseitig vor dem Bodenkasten und/oder im Strömungskanal strömungsseitig nach dem Prozessraum Leitbleche zur gezielten Führung des Gasstromes angeordnet sein. Hierdurch wird die Anströmung der Glühbehälter über die Ausnehmungen des Bodenkastens durch derart gestaltete Gasverteilsysteme optimiert. Insbesondere in den Bereichen, in denen im Strömungskanal konstruktiv bedingt starke Richtungsänderungen des Heiß- bzw. Kaltgasstromes erforderlich sind, können die Leitbleche dem Strömungswiderstand effektiv entgegenwirken.
  • Vorteilhafterweise kann im Strömungskanal strömungsseitig unmittelbar nach dem Prozessraum ein Ventilator zur Umwälzung des Heißgases angeordnet sein. Diese Maßnahme dient dazu, in Strömungsrichtung betrachtet, den Ventilator vor den Heizrohren als Heizeinrichtung zu positionieren, um diesen einer nicht zu hohen thermischen Belastung auszusetzen.
  • In besonders bevorzugter Ausführungsform kann der Bodenkasten raumsparend mit mehreren Ausnehmungen für einen Heißgasdurchtritt versehen sein, wodurch mehrere Glühbehälter nebeneinander und/oder aufeinander stapelbar sind. Hierdurch wird eine höhere Packungsdichte im Prozessraum und damit verbunden ein wirtschaftlicher Betrieb der Wärmebehandlungsanlage erzielt. Möglicherweise sind je nach Anzahl der Glühbehälter pro Charge die Stapelhöhen auf den einzelnen Glühpositionen nicht einheitlich. Mit anderen Worten, es können auf einer Ausnehmung des Bodenkastens zwei und auf der benachbarten Ausnehmung beispielsweise drei Glühbehälter angeordnet sein, wodurch der Strömungswiderstand beim Gasdurchtritt auf der jeweiligen Glühposition variiert. Wie bereits vorstehend erläutert, ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, die freie Durchtrittsfläche der Strömungsöffnungen von Glühbehältern und/oder die freie Durchtrittsfläche der Ausnehmungen des Bodenkastens für den Gasdurchtritt variabel einzustellen. Hierdurch wird ein einheitlicher Heißgasstrom durch die Charge erzeugt.
  • Demgegenüber ist es auch möglich, dass der Bodenkasten mit mehreren Ausnehmungen für einen Heißgasdurchtritt versehen ist und jede nicht mit einem Glühbehälter belegte Ausnehmung mit einem Flansch gasdicht verschließbar ist. Ein Verschießen nicht belegter Glühpositionen im Prozessraum stellt sicher, dass die Gasströmung im Betrieb der Anlage ausschließlich durch die Glühbehälter strömt. Zum einfachen Positionieren der Abdeckflansche auf unbelegten Glühpositionen eignen sich die vorstehend erwähnten Führungselemente am Bodenkasten.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung schließt ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut mittels der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage ein, indem eine gezielte und erzwungene Durchströmung des Einsatzgutes durchgeführt wird, wobei der Druckabfall beim Durchtritt des Heizgases durch das Einsatzgut weniger als 50 mbar beträgt und sich bei einer Aufheizrate von 150 bis 250°C/h im Einsatzgut ein Temperaturgradient von weniger als 10°C einstellt.
  • Dieser Aspekt der Erfindung geht von der Überlegung aus, dass durch eine erzwungene Strömungsführung durch den Glühbehälter das gesamte Haufwerk gleichmäßig mit dem Heizgas durchströmt und ein effektiver Wärmeübergang mit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in der Charge erzielt wird. Die Aufheizrate von 150 bis 250°C/h liegt bei dem vorgegebenen Temperaturgradienten von weniger als 10°C weit über den Aufheizraten bisher bekannter Wärmebehandlungsanlagen. Der geringe Druckabfall von weniger als 5000 Pa beim Durchtritt des Heizgases durch die zu glühende Charge wird von einer optimierten Strömungsführung im Prozessraum der Anlage bedingt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Darin zeigen:
  • 1 einen Querschnitt einer Wärmebehandlungsanlage,
  • 2 eine Detailansicht eines Bodenkastens mit gestapelten Glühbehältern,
  • 3 eine Detailansicht eines Bodenkastens mit Führungselementen,
  • 4 eine Detailansicht eines Bodenkastens mit auf mehreren Ausnehmungen gestapelten Glühbehältern, und
  • 5 eine Ansicht einer weiteren Wärmebehandlungsanlage.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen Querschnitt einer Wärmebehandlungsanlage 1, die einen Prozessraum 2 und eine Umwälzeinrichtung 3 zum Umwälzen von Heißgas in einem Heizkreislauf mit umfasst. Weitere Versorgungseinrichtungen zum Betrieb der Anlage sind nicht weiter dargestellt. Das Kernstück der Anlage ist ein zentral gelegener Prozessraum 2, um den Strömungskanäle 31 angeordnet sind, über die das Heißgas zur gezielten Wärmebehandlung des in Glühbehältern 4 befindlichen Einsatzguts zugeführt wird. Die Wärmebehandlungsanlage 1 ist als kompakte Anlage mit einem symmetrischen Aufbau bezüglich der Heißgaszuführung zum Prozessraum 2 ausgeführt. Hierdurch wird die Heizcharakteristik der gesamten Anlage durch eine den Prozessraum 2 umgebende symmetrische Heißgasführung optimiert.
  • Die Strömungskanäle 31 und damit auch der Prozessraum 2 sind im Gehäuse 12 mit einer Isolierung 11 ummantelt, um den Wärmeverlust an die Umgebung zu vermindern. Im Strömungskanal 31 ist strömungsseitig unmittelbar nach dem Prozessraum 2 ein Ventilator 33 zur Umwälzung des Heißgases angeordnet. Diese Maßnahme dient dazu, in Strömungsrichtung betrachtet, den Ventilator 33 vor den rohrförmigen Heizelementen 34 so zu positionieren, damit dieser nicht einer zu hohen thermischen Belastung ausgesetzt wird. Mit Hilfe der Thermoelemente 35 wird die Temperaturführung im Betrieb der Anlage überwacht und gesteuert. Der heißgasummantelte Prozessraum 2 mit außen liegender Isolation 11 ist auch energetisch gesehen besonders günstig.
  • Zudem sind im Strömungskanal 31 strömungsseitig vor dem Bodenkasten 21 Leitbleche 32 zur gezielten Führung des Gasstromes angebracht, um das Heißgas direkt in die Ausnehmungen 211 des Bodenkastens 21 zu leiten. Gerade in den Bereichen, in denen der Strömungskanal 31 konstruktiv bedingt starke Richtungsänderungen aufweist, wirken die Leitbleche 32 dem Strömungswiderstand effektiv entgegen.
  • Der Prozessraum 2 ist mit einem den Gasstrom begrenzenden Bodenkasten 21 als Trägergestell mit in 1 nicht in der Schnittebene befindlichen und damit gestrichelt angedeuteten Ausnehmungen 211 für den Gasdurchtritt versehen. Die auf den Ausnehmungen 211 angeordneten Glühbehälter 4 überlappen die jeweilige Öffnung im Bodenkasten ein wenig, um die Standfläche gegenüber einem seitlichen Heißgasaustritt ausreichend abzudichten.
  • Am Bodenkasten sind Führungselemente 212 zur Positionierung und Fixierung der Glühbehälter 4 angeordnet. Derartige Führungselemente 212 helfen, einen Glühbehälter 4 genau über einer Ausnehmung 211 des Bodenkastens 21 zu positionieren und sorgen zudem für eine gewisse Abdichtung gegenüber einem seitlichen Heißgasaustritt an der Standfläche eines Glühbehälters 4.
  • Die Glühbehälter 4 weisen auf ihrer Bodenfläche Strömungsöffnungen für einen Gasdurchtritt auf, wodurch der gesamte Volumenstrom des Heißgases nur durch die Ausnehmungen 211 des Bodenkastens 21 und die Strömungsöffnungen der Bodenfläche des Glühbehälters 4 hindurch treten kann und hier vertikal durch das Einsatzgut im jeweiligen Glühbehälter 4 hindurchströmt.
  • Die Details der Glühbehälter 4 sowie das Einsatzgut 5 sind in der 1 nicht näher dargestellt, diese werden in 2 weiter erläutert. 2 zeigt eine Detailansicht eines Bodenkastens 21 mit gestapelten Glühbehältern 4. Der unterste Glühbehälter 4 ist mit seiner Standfläche in Führungselementen 212 fixiert. Die Glühbehälter 4 mit dem Einsatzgut bzw. Schüttgut 5 sind in diesem Falle für einen Gasdurchtritt auf der Oberseite 41 ganz geöffnet. Allerdings deckt in gestapelter Anordnung die Bodenfläche 42 eines oberen Glühbehälters 4 die Oberseite 41 des darunter liegenden Glühbehälters 4 ab. Zur besseren Stabilität einer gestapelten Anordnung weist jeder Glühbehälter 4 auf der oberen Umrandung der Oberseite 41 einen Winkelaufsatz 44 auf, in den die Bodenfläche 42 eines darüber angeordneten Glühbehälters 4 eingreifen kann. Die Bodenfläche 42, hier ein Lochblech, weist Strömungsöffnungen 421 zum Heißgasdurchtritt auf. Für die Seitenflächen 43 eines Glühbehälters 4 sind gasdichte Bleche verwendet.
  • 3 zeigt eine Detailansicht eines als Trägergestell ausgebildeten Bodenkastens 21. In diesem Falle sind im Bodenkasten 21 sechs Ausnehmungen 211 ausgebildet, die als Glühpositionen für Glühbehälter 4 dienen können. Im Betrieb nicht belegte Glühpositionen werden durch in dieser Figur nicht dargestellte Flansche gasdicht verschlossen. Entlang den Längskanten der Ausnehmungen 211 sind schienenartige Führungselemente 212 angebracht. Ein Glühbehälter 4 kann an der freien kurzen Stirnseite einer Ausnehmung 211 einfach auf den Bodenkasten 21 eingeschoben und positioniert werden.
  • 4 zeigt eine Detailansicht eines Bodenkastens 21 mit mehreren Ausnehmungen, auf denen gestapelte Glühbehälter 4 angeordnet sind. Auch ohne Führungselemente kann bei einem ausreichenden Überlapp der Glühbehälter 4 auf den Ausnehmungen ein seitlicher Gasaustritt verhindert werden. Ebenso können die Glühbehälter 4 vergleichsweise einfach ausgeführt sein. So sind auch runde oder andere Formen von Glühbehältern 4 denkbar, solange diese beim Betrieb der Anlage die gezielte Heizgasführung durch die Charge gewährleisten.
  • 5 zeigt eine Ansicht einer weiteren Wärmebehandlungsanlage 1. Bei dieser Ausführung sind Prozessraum 2 und Strömungskanal 31 räumlich voneinander getrennt. Im Strömungskanal 31 ist ein Ventilator 33 zur Umwälzung des Heißgases eingebunden. Das Heizelement 34 befindet sich unmittelbar unterhalb des Prozessraums 2. Über die Beladeöffnung 22 werden die Chargen in den dafür vorgesehenen Schütt- bzw. Glühbehältern in den Prozessraum 2 eingebracht. Eine räumliche Trennung der einzelnen Anlagenbestandteile macht diese zu Wartungsarbeiten und Reparaturen gut zugänglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wärmebehandlungsanlage
    11
    Isolierung
    12
    Gehäuse
    2
    Prozessraum
    21
    Trägergestell, Bodenkasten
    211
    Ausnehmungen
    212
    Führungselemente
    22
    Beladeöffnung
    3
    Umwälzeinrichtung
    31
    Strömungskanal
    32
    Leitbleche
    33
    Ventilator
    34
    Heizelement
    35
    Thermoelement
    4
    Glühbehälter
    41
    Oberseite
    42
    Bodenfläche
    421
    Strömungsöffnungen
    43
    Seitenfläche
    44
    Winkelaufsatz
    5
    Einsatzgut, Schüttgut

Claims (8)

  1. Wärmebehandlungsanlage (1) bestehend aus einem Prozessraum (2) und einer Umwälzeinrichtung (3) zum Umwälzen von Heißgas in einem Heizkreislauf, welche den Prozessraum (2) mit Heiß- und/oder Kühlgas versorgt, mit am Prozessraum (2) angeordneten Strömungskanälen (31) zur gezielten Wärmebehandlung von Schüttgut bzw. Haufwerk (5), welches sich in Glühbehältern (4) befindet, die für einen Gasdurchtritt zumindest auf der Oberseite (41) geöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der Prozessraum (2) mit einem den Gasstrom begrenzenden und als Trägergestell ausgebildeten Bodenkasten (21) mit Ausnehmungen (211) für den Gasdurchtritt versehen ist, auf denen jeweils zumindest ein die Ausnehmungen (211) etwas überlappender Glühbehälter (4) anordenbar ist, wobei der über den Ausnehmungen (211) positionierte Glühbehälter (4) die gesamte Öffnung so abdeckt, dass das Heizgas gezwungenermaßen durch den Glühbehälter hindurchtritt, und, – dass zumindest ein anordenbarer Glühbehälter (4) auf der Bodenfläche (42) Strömungsöffnungen (421) für einen Gasdurchtritt aufweist, wodurch der nur durch die Ausnehmungen (211) des Bodenkastens (21) und die Strömungsöffnungen (421) der Bodenfläche (42) des Glühbehälters (4) hindurch tretende Volumenstrom des Gases im Wesentlichen vertikal durch das Schüttgut bzw. Haufwerk (5) im jeweiligen Glühbehälter (4) hindurchströmen kann.
  2. Wärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Durchtrittsfläche der Strömungsöffnungen (421) eines Glühbehälters (4) und/oder die freie Durchtrittsfläche der Ausnehmungen (211) des Bodenkastens (21) für den Gasdurchtritt variabel einstellbar sind.
  3. Wärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Bodenkasten (21) Führungselemente (212) zur Positionierung bzw. Fixierung der Glühbehälter (4) angeordnet sind.
  4. Wärmebehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (31) strömungsseitig vor dem Bodenkasten (21) und/oder im Strömungskanal (31) strömungsseitig nach dem Prozessraum (2) Leitbleche (32) zur gezielten Führung des Gasstromes angeordnet sind.
  5. Wärmebehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (31) strömungsseitig unmittelbar nach dem Prozessraum (2) ein Ventilator (33) zur Umwälzung des Heißgases angeordnet ist.
  6. Wärmebehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkasten (21) raumsparend mit mehreren Ausnehmungen (211) für einen Heißgasdurchtritt versehen ist, wodurch mehrere Glühbehälter (4) nebeneinander und/oder aufeinander stapelbar sind.
  7. Wärmebehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkasten (21) mit mehreren Ausnehmungen (211) für einen Heißgasdurchtritt versehen ist und jede nicht mit einem Glühbehälter (4) belegte Ausnehmung (211) mit einem Flansch gasdicht verschließbar ist.
  8. Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Einsatzgut (5) mittels einer Wärmebehandlungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass eine gezielte und erzwungene Durchströmung des Einsatzgutes (5) durchgeführt wird, – dass der Druckabfall beim Durchtritt des Heizgases durch das Einsatzgut (5) weniger als 5000 Pa beträgt und, – dass sich bei einer Aufheizrate von 150 bis 250°C/h im Einsatzgut (5) ein Temperaturgradient von weniger als 10°C einstellt.
DE102009048797A 2009-10-08 2009-10-08 Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut Active DE102009048797B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009048797A DE102009048797B3 (de) 2009-10-08 2009-10-08 Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009048797A DE102009048797B3 (de) 2009-10-08 2009-10-08 Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009048797B3 true DE102009048797B3 (de) 2011-03-03

Family

ID=43525422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009048797A Active DE102009048797B3 (de) 2009-10-08 2009-10-08 Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009048797B3 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102643958A (zh) * 2012-04-26 2012-08-22 西北工业大学 盘形件梯度热处理装置
CN104946860A (zh) * 2014-08-31 2015-09-30 吴国良 一种井式强对流球化退火炉
IT201700041112A1 (it) * 2017-04-13 2018-10-13 Lm Ind S R L Impianto di raffreddamento di oggetti
CN110004275A (zh) * 2019-05-22 2019-07-12 江苏丰东热技术有限公司 一种温控导风系统
CN112996650A (zh) * 2018-11-12 2021-06-18 Eos有限公司电镀光纤系统 用于增材式制造设备的流动设备和流动方法及具有这种流动设备的增材式制造设备
CN114990299A (zh) * 2022-08-01 2022-09-02 兴化市天泰合金制品科技有限公司 一种球墨铸铁合金制备用热处理装置
CN115058581A (zh) * 2022-08-05 2022-09-16 山西天宝集团有限公司 一种适合于风电法兰自动调控冷却设备及其冷却方法
CN115692195A (zh) * 2021-07-29 2023-02-03 合肥本源量子计算科技有限责任公司 一种退火设备及退火方法
CN116751958A (zh) * 2023-08-24 2023-09-15 河南大成包装材料有限公司 一种加热均匀的线材退火炉

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2023213A1 (de) * 1969-05-13 1970-11-26 Skelton Thomas Ltd Konvektionsplatte
EP0283869B1 (de) * 1987-03-12 1992-07-22 Alusuisse-Lonza Services Ag Vorrichtung zur Strömungsbeaufschlagung von flächenhaftem Gut in Anordnung mit durchströmbaren Zwischenräumen
DE4337533A1 (de) * 1993-11-05 1995-05-11 Schmitz & Apelt Loi Industrieo Industrieofen zur Wärmebehandlung von Einsatzgut, das zu einer Charge in einem Wärmebehandlungsraum angeordnet ist
DE10044362C2 (de) * 2000-09-08 2002-09-12 Ald Vacuum Techn Ag Verfahren und Ofenanlage zum Vergüten einer Charge von Werkstücken aus Stahl

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2023213A1 (de) * 1969-05-13 1970-11-26 Skelton Thomas Ltd Konvektionsplatte
EP0283869B1 (de) * 1987-03-12 1992-07-22 Alusuisse-Lonza Services Ag Vorrichtung zur Strömungsbeaufschlagung von flächenhaftem Gut in Anordnung mit durchströmbaren Zwischenräumen
DE4337533A1 (de) * 1993-11-05 1995-05-11 Schmitz & Apelt Loi Industrieo Industrieofen zur Wärmebehandlung von Einsatzgut, das zu einer Charge in einem Wärmebehandlungsraum angeordnet ist
DE10044362C2 (de) * 2000-09-08 2002-09-12 Ald Vacuum Techn Ag Verfahren und Ofenanlage zum Vergüten einer Charge von Werkstücken aus Stahl

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102643958A (zh) * 2012-04-26 2012-08-22 西北工业大学 盘形件梯度热处理装置
CN104946860A (zh) * 2014-08-31 2015-09-30 吴国良 一种井式强对流球化退火炉
IT201700041112A1 (it) * 2017-04-13 2018-10-13 Lm Ind S R L Impianto di raffreddamento di oggetti
EP3388768A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-17 LM Industry S.R.L. System zur kühlung von objekten
CN112996650A (zh) * 2018-11-12 2021-06-18 Eos有限公司电镀光纤系统 用于增材式制造设备的流动设备和流动方法及具有这种流动设备的增材式制造设备
US12115722B2 (en) 2018-11-12 2024-10-15 Eos Gmbh Electro Optical Systems Flow device and flow method for an additive manufacturing device and an additive manufacturing device with such a flow device
CN112996650B (zh) * 2018-11-12 2023-09-01 Eos有限公司电镀光纤系统 用于增材式制造设备的流动设备和流动方法及具有这种流动设备的增材式制造设备
CN110004275A (zh) * 2019-05-22 2019-07-12 江苏丰东热技术有限公司 一种温控导风系统
CN115692195A (zh) * 2021-07-29 2023-02-03 合肥本源量子计算科技有限责任公司 一种退火设备及退火方法
CN114990299B (zh) * 2022-08-01 2022-10-04 兴化市天泰合金制品科技有限公司 一种球墨铸铁合金制备用热处理装置
CN114990299A (zh) * 2022-08-01 2022-09-02 兴化市天泰合金制品科技有限公司 一种球墨铸铁合金制备用热处理装置
CN115058581A (zh) * 2022-08-05 2022-09-16 山西天宝集团有限公司 一种适合于风电法兰自动调控冷却设备及其冷却方法
CN116751958A (zh) * 2023-08-24 2023-09-15 河南大成包装材料有限公司 一种加热均匀的线材退火炉
CN116751958B (zh) * 2023-08-24 2023-11-07 河南大成包装材料有限公司 一种加热均匀的线材退火炉

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009048797B3 (de) Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Einsatzgut
EP2252849B1 (de) Mehrzonenofen
EP0649821B1 (de) Vorrichtung zum Erhitzen oder zum Kühlen von tafelförmigem oder bandförmigem Flachglas
DE1421786B2 (de) Verfahren zum Erwärmen von Glastafeln
DE102008035394B3 (de) Schwadenapparat, insbesondere für Stikkenofen
DE3237876A1 (de) Keramikrollofen mit regelbarer feuerung und kuehlung
DE3428537A1 (de) Waermetauschervorrichtung
DE1956495B2 (de) Vorherd fur glasverarbeitende Maschinen
DE102012102194A1 (de) Ofenanlage sowie Verfahren zum Betreiben der Ofenanlage
DE3042708C2 (de) Tunnelofen mit zwei parallelen Kanälen
EP0314820B1 (de) Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in Tunnelöfen
CH645712A5 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen waermebehandeln von vereinzelten, langgestreckten metallischen gegenstaenden.
EP0019652B1 (de) Rost für eine Wirbelschichtfeuerung
EP2531624B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum wärmebehandeln von stahldrähten
EP2501659B1 (de) Kammerofen zur herstellung von glasschaumplatten oder formkörpern aus glasschaum
DE102006044593A1 (de) Backofen
DE102008052571A1 (de) Diffusionsofen und Verfahren zur Temperaturführung
AT526925B1 (de) Temperiereinrichtung
DE69002880T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer gleichmässigen Temperatur im Vorherd der Glaserzeugung.
DE2636639C2 (de) Ofen zur Wärmebehandlung von Metallbändern
DE102016223041B4 (de) Backofen
DE102013224610A1 (de) Ofenanlage (SAF)
DE102014006763A1 (de) Vorrichtung zum Erwärmen eines Leichtmetallbauteils
DE102012106325A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Aufheizen und Abkühlen einer Substratbehandlungsanlage
DE102018133362A1 (de) Injektionseinrichtung zum Abgeben eines Gases, Prozessgassystem zum Zuführen eines Prozessgases, sowie Vorrichtung und Verfahren zum thermischen oder thermo-chemischen Behandeln von Material

Legal Events

Date Code Title Description
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110619