DE102013105543A1 - Apparatus and method for heat treatment of metallic useful material under inert gas / reaction gas atmosphere in continuous operation - Google Patents

Apparatus and method for heat treatment of metallic useful material under inert gas / reaction gas atmosphere in continuous operation Download PDF

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Abstract

Dargestellt und beschrieben sind eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut unter Schutzgas-/Reaktionsgasatmosphäre im Durchlaufbetrieb mit einem einen Ofenraum (1) als Heizzone (HZ) umgebenden Ofengehäuse (2) und einer Mehrzahl von in den Ofenraum (1) hineinragenden Heizelementen (4) zur Erwärmung des Ofenraums (1) sowie mit einer der Heizzone (HZ) vorgeschalteten Vorwärmzone (VZ), wobei die Verbrennungsabgase nicht mit dem Nutzgut in Berührung kommen sowie ein entsprechendes Verfahren zur Wärmebehandlung. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ferner eine Sammeleinrichtung (7) zum Auffangen des Abgases der Heizelemente und eine von der Sammeleinrichtung (7) gespeiste und im Inneren der Vorwärmzone (VZ) angeordnete Wärmeübertragungseinheit (9) aufweist beziehungsweise, dass die Vorrichtung nach Anspruch 8 zur Wärmerückgewinnung Leitungen (11, 13) zum Transport von Warmluft vom Kühlelement (3'') in die Vorwärmzone (VZ) vorgesehen sind und das an den Heizelementen austretende Abgas aufgefangen und einer dem eigentlichen Heizteil vorlagerten, abgasbeheizten Vorwärmzone (VZ) zugeführt wird und dort seine Wärme über Wärmeübertragungsflächen indirekt auf das in der Vorwärmzone (VZ) enthaltene Schutzgas/Reaktionsgas überträgt.Shown and described are a device for heat treatment of metallic useful material under inert gas / reaction gas atmosphere in continuous operation with a furnace chamber (1) as a heating zone (HZ) surrounding furnace housing (2) and a plurality of in the furnace chamber (1) protruding heating elements (4). for heating the furnace chamber (1) and a preheating zone (VZ) upstream of the heating zone (HZ), the combustion exhaust gases not coming into contact with the useful material and a corresponding method for heat treatment. To improve the efficiency, it is proposed that the device further comprises a collecting device (7) for collecting the exhaust gas of the heating elements and one of the collecting device (7) and in the interior of the preheating zone (VZ) arranged heat transfer unit (9) or that the device according to claim 8 for heat recovery lines (11, 13) for the transport of hot air from the cooling element (3 '') are provided in the preheating zone (VZ) and collected the exiting the heating elements exhaust gas and an actual heating element pre-stored, exhaust-heated preheating zone (VZ) is fed there and transfers its heat over heat transfer surfaces indirectly to the in the preheating zone (VZ) contained protective gas / reaction gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut unter Schutzgas-/Reaktionsgasatmosphäre im Durchlaufbetrieb mit einem einen Ofenraum als Heizzone umgebenden Ofengehäuse und einer Mehrzahl von in den Ofenraum hineinragenden Heizelementen zur Erwärmung des Ofenraums sowie mit einer der Heizzone vorgeschalteten Vorwärmzone, bei der die Verbrennungsabgase nicht mit dem Nutzgut in Berührung kommen und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for heat treatment of metallic useful material under inert gas / reaction gas atmosphere in continuous operation with a furnace chamber surrounding a furnace as heating zone furnace housing and a plurality of protruding into the furnace chamber heating elements for heating the furnace chamber and with a heating zone upstream preheating zone, wherein the combustion gases do not come in contact with the Nutzgut and a method for operating such a device.

Anlagen zur kontinuierlichen Wärmebehandlung oder zum Anwärmen von metallischem Nutzgut sind aus der Praxis in vielerlei Ausführungen bekannt. Sie erfordern je nach Einsatzfall Ofenraumtemperaturen im Bereich von ca. 400°C bis ca. 1.300°C. Zur Erzielung möglichst hoher Wirkungsgrade beim Einsatz flüssiger, gasförmiger oder fester Brennstoffe werden bereits seit Jahren Verbrennungssysteme eingesetzt, in denen die Verbrennungsluft mittels der Abgaswärme vorgewärmt wird, sogenannte Rekuperatorbrenner oder Regenerativbrenner. Damit werden feuerungstechnische Wirkungsgrade in der Größenordnung von ca. 90% bei 400°C bis ca. 75% bei 1.100°C erreicht. Bei einer höheren Luftvorwärmung übersteigt zumeist der Schadstoffanteil (NO, NOx) die akzeptierten Grenzwerte. Oberhalb von ca. 900°C kann die sogenannte „flammenlose Oxidation” zur Reduktion der NO-, NOx-Schadstoffe verwendet werden.Systems for continuous heat treatment or for heating of metallic utility are known in practice in many versions. Depending on the application, they require furnace chamber temperatures in the range of approx. 400 ° C to approx. 1,300 ° C. To achieve the highest possible efficiencies in the use of liquid, gaseous or solid fuels combustion systems are already used for years, in which the combustion air is preheated by means of the exhaust heat, so-called recuperative burners or regenerative burners. This firing efficiencies in the order of about 90% at 400 ° C to about 75% at 1,100 ° C can be achieved. In the case of higher air preheating, the pollutant content (NO, NOx) generally exceeds the accepted limit values. Above about 900 ° C, the so-called "flameless oxidation" can be used to reduce the NO, NOx pollutants.

In bekannten Anlagen zur Wärmebehandlung unter Schutzgas-/Reaktionsgasatmosphäre, wie in 3 dargestellt, ist der Ofeninnenraum aus metallurgischen Gründen mit einem speziellen Schutzgas oder Reaktionsgas gefüllt, weshalb das Verbrennungsabgas nicht in den Ofeninnenraum 21 gelangen darf. Zu diesem Zweck erfolgt die Beheizung indirekt, das heißt, die Verbrennung findet in speziellen Heizelementen statt, nämlich in vom Ofeninnenraum 21 abgeschlossenen und in das Ofengehäuse 22 hineinragenden sogenannten Strahlheizrohren 24, die die Verbrennungswärme über ihre Außenflächen an den Ofeninnenraum 21 abgeben. Der Ofeninnenraum 21 besteht meist aus mehreren Modulen 23, welche unmittelbar hintereinander angeordnet sind und eine Heizzone HZ bilden.In known plants for heat treatment under inert gas / reaction gas atmosphere, as in 3 shown, the furnace interior is filled for metallurgical reasons with a special protective gas or reaction gas, which is why the combustion exhaust gas is not in the furnace interior 21 allowed to arrive. For this purpose, the heating is indirect, that is, the combustion takes place in special heating elements, namely in the furnace interior 21 completed and in the oven housing 22 protruding so-called radiant tubes 24 , which transfer the heat of combustion through their outer surfaces to the furnace interior 21 submit. The oven interior 21 usually consists of several modules 23 which are arranged directly one behind the other and form a heating zone HZ.

Das zu erwärmende metallische Nutzgut kann dabei, wie in 3 dargestellt, beispielsweise aus einem Metallband M oder aber auch aus mittels einer Transportvorrichtung einzeln durch den Ofen geführten Blöcken, Bolzen, Gestellen mit aufliegendem Stützgut od. dgl. bestehen.The metallic useful material to be heated can, as in 3 represented, for example, from a metal strip M or even od by means of a transport device individually through the oven blocks, bolts, racks with resting support material. Like. Exist.

Da die Verbrennungsabgase nicht frei in das Ofengehäuse 22 eingeleitet werden dürfen, ist die bekannte Weiterführung der Verbrennungsabgase innerhalb des Ofeninnenraums 21 von den heißeren Zonen in vorgelagerte Zonen auf niedrigerem Temperaturniveau, sogenannte Vorwärmzonen, nicht möglich und das Abgas der Brenner 25 muss durch separate Abgasleitungen 26 abgeführt werden.Because the combustion gases are not released into the furnace housing 22 may be initiated, is the known continuation of the combustion gases within the furnace interior 21 from the hotter zones into upstream zones at a lower temperature level, so-called preheating zones, not possible and the exhaust gas of the burner 25 must be through separate exhaust pipes 26 be dissipated.

Zur Minimierung der verbleibenden Abgasverluste sind weiterhin für sich Sauerstoffbrenner bekannt, bei denen der Abgasvolumenstrom durch den Einsatz von Sauerstoff anstelle von Luft (21% Sauerstoff/79% Stickstoff) deutlich reduziert wird. Gleichzeitig kommt es aufgrund des fehlenden Stickstoffs nicht zur Entstehung der Schadstoffe NO und NOx. Der notwendige Sauerstoff muss allerdings erst wieder kosten- und energieaufwändig hergestellt werden.To minimize the remaining exhaust losses oxygen burners are still known for themselves, in which the exhaust gas flow rate is significantly reduced by the use of oxygen instead of air (21% oxygen / 79% nitrogen). At the same time, the absence of nitrogen does not lead to the formation of pollutants NO and NOx. However, the necessary oxygen must first be produced again in a cost and energy-consuming manner.

Bei der Wärmebehandlung mit anschließender Kühlung sind für sich ebenfalls bereits Ofenanlagen und entsprechende Verfahren zum Betrieb solcher Ofenanlagen mit Schutzgas-/Reaktionsgasbetrieb bekannt, die die in den Kühlzonen vom Nutzgut wieder entzogene und damit dem Schutzgas/Reaktionsgas zugeführte Energie in einer der Heizzone vorgeschalteten Vorwärmzone zu führen. Dies entweder indem das Schutzgas-/Reaktionsgasgas aus dem Kühlteil direkt zur Vorwärmzone geführt wird oder indem ein Kreislauf mit einem Wärmeträgermedium zwischen dem Kühlteil und der Vorwärmzone zwischengeschaltet wird. Hier steht jedoch nur das üblicherweise recht niedrige Temperaturniveau des Schutzgas-/Reaktionsgases im Kühlteil zur Verfügung. Bei Verwendung eines Zwischenkreises kommt es aus Gründen der Wärmeübertragung nochmals zu weiteren Temperaturverlusten und damit zu einer Verringerung der nutzbaren Energie.In the heat treatment with subsequent cooling furnace systems and corresponding method for operating such furnace systems with inert gas / reaction gas operation are also already known, which in the cooling zones from the useful again withdrawn and thus the protective gas / reaction gas supplied energy in a heating zone upstream preheating to lead. This either by the protective gas / reaction gas from the cooling part is passed directly to the preheating or by a circuit with a heat transfer medium between the cooling part and the preheating zone is interposed. However, only the usually fairly low temperature level of the protective gas / reaction gas in the cooling part is available here. When using a DC link, it is due to the heat transfer again to further temperature losses and thus to a reduction in usable energy.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen bekannten Vorrichtungen und entsprechende Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut unter Schutzgas-/Reaktionsgasatmosphäre im Durchlaufbetrieb so auszugestalten und weiterzubilden, dass ihr Wirkungsgrad verbessert wird.The invention is therefore based on the object, the above-mentioned and previously described in detail known devices and corresponding method for heat treatment of metallic Nutzgut under inert gas / reaction gas atmosphere in continuous operation in such a way and further develop that their efficiency is improved.

Vorrichtungsmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 eine Sammeleinrichtung zum Auffangen des Abgases der Heizelemente und eine von der Sammeleinrichtung gespeiste und im Inneren der Vorwärmzone angeordnete Wärmeübertragungseinheit vorgesehen sind. Erfindungsgemäß kann also die Abwärme des Abgases der Heizelemente zur Vorwärmung des metallischen Nutzgutes in der unmittelbar vor der Heizzone liegenden genutzt Vorwärmzone werden, ohne dass es zur Vermischung von Abgas und Schutzgas/Reaktionsgas kommt.According to the device, the object is achieved in that in a device according to the preamble of claim 1, a collecting device for collecting the exhaust gas of the heating elements and provided by the collecting device and arranged in the interior of the preheating zone heat transfer unit are provided. Thus, according to the invention, the waste heat of the exhaust gas of the heating elements for preheating the metallic useful material can be used in the preheating zone used directly in front of the heating zone, without there being any mixing of exhaust gas and protective gas / reaction gas.

Das zugehörige Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 9 löst die Aufgabe dadurch, dass das an den Heizelementen austretende Abgas aufgefangen und einer dem eigentlichen Heizteil vorlagerten, abgasbeheizten Vorwärmzone zugeführt wird und dort seine Wärme über entsprechend mit großen Oberflächen versehene Wärmeübertragungsflächen indirekt auf das in der Vorwärmzone enthaltene Schutzgas/Reaktionsgas überträgt. The associated method according to the preamble of claim 9 solves the problem in that the exhaust gas collected at the heating elements collected and pre-stored the actual heating, exhaust-heated preheating zone is fed there and its heat via correspondingly provided with large surfaces heat transfer surfaces indirectly to that in the preheating contained protective gas / reaction gas transfers.

Nach weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung sind zur Beheizung der Heizzone als Heizelemente Rekuperatorbrenner, Regeneratorbrenner, Sauerstoffbrenner oder Kaltluftbrenner vorgesehen.According to further preferred embodiments of the invention, recuperative burners, regenerator burners, oxygen burners or cold air burners are provided for heating the heating zone as heating elements.

Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist nach einer weiteren Lehre der Erfindung vorgesehen, dass die Wärmeübertragungseinheit in der Vorwärmzone einseitig oder beidseitig berippt und/oder benoppt ist.To improve the heat transfer is provided according to a further teaching of the invention that the heat transfer unit in the preheating zone is ribbed on one side or both sides and / or benoppt.

Zur Verbesserung des Wärmedurchgangs sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung vor, dass die Wärmeübertragungseinheit in der Vorwärmzone aus einem besonders wärmeleitfähigen Material wie zum Beispiel Kupfer, Kupferlegierungen oder Aluminium hergestellt ist.To improve the heat transfer, a further embodiment of the invention provides that the heat transfer unit is made in the preheating of a particularly thermally conductive material such as copper, copper alloys or aluminum.

Eine andere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Heizzone ein Kühlelement nachgeschaltet ist, in diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, dass zur Wärmerückgewinnung Leitungen zum Transport von Warmluft vom Kühlelement in die Vorwärmzone vorgesehen sind, um eine noch größere Wirkungsgradsteigerung zu erreichen.Another teaching of the invention provides that the heating zone is followed by a cooling element, in this case it is particularly expedient that are provided for heat recovery lines for the transport of hot air from the cooling element in the preheating zone in order to achieve an even greater increase in efficiency.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit Hilfe einer Prozesssimulation dynamische Schwankungen der Wärmebehandlungstemperaturen insbesondere beim Anfahren automatisch kompensiert werden. Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte Automatisierung durchführen, wodurch auch die Bedienerfreundlichkeit weiter verbessert wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that dynamic fluctuations of the heat treatment temperatures, in particular during startup, are automatically compensated with the aid of a process simulation. In this way, an improved automation can be performed, whereby the user-friendliness is further improved.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung simuliert die eingesetzte Prozesssimulation auch metallische Einflüsse im Nutzgut und bindet diese in den Simulationsvorgang ein.According to another teaching of the invention, the process simulation used also simulates metallic influences in the useful material and incorporates them into the simulation process.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die eingesetzte Prozesssimulation direkt auf die in der Anlagensteuerung bekannten Betriebs- und Leistungszustände der abgaserzeugenden Heizelemente in der Heizzone zurückgreift.A further teaching of the invention envisages that the process simulation used directly relies on the operating and performance states of the exhaust-generating heating elements in the heating zone which are known in plant control.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der Heizzone durch Veränderung der zugeführten Abgasmenge über regelbare Ventile, Klappen oder Fördereinrichtungen geregelt werden kann. Die Betätigung der mechanischen Einrichtungen geschieht dabei automatisiert durch die Anlagensteuerung.A further embodiment of the invention provides that the protective gas / reaction gas temperature in the heating zone can be controlled by changing the amount of exhaust gas supplied via controllable valves, flaps or conveyors. The operation of the mechanical devices is done automatically by the plant control.

Weiterhin ist bevorzugt, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der Heizzone direkt auf die in der Anlagensteuerung bekannten Betriebs- und Leistungszustände der abgaserzeugenden Heizelemente in der Heizzone zurückgreift. Hierdurch lässt sich eine optimale Regelung des Wärmebehandlungsprozesses erreichen.Furthermore, it is preferred that the protective gas / reaction gas temperature in the heating zone directly recalls the operating and performance states of the exhaust-generating heating elements in the heating zone which are known in plant control. As a result, an optimal control of the heat treatment process can be achieved.

Schließlich ist vorgesehen, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der abgasbeheizten Vorwärmzone mittels zusätzlicher Beheizungseinheiten erhöht oder – alternativ – mittels zusätzlicher Kühleinheiten beziehungsweise Beheizungseinheiten gezielt reguliert werden kann.Finally, it is provided that the protective gas / reaction gas temperature in the exhaust-heated preheating zone can be increased by means of additional heating units or - alternatively - can be specifically regulated by means of additional cooling units or heating units.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen, jeweils in schematischer Seitenansicht,The invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating only embodiments. In the drawing show, in schematic side view,

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a first embodiment of a device according to the invention,

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und 2 a further embodiment of a device according to the invention and

3 eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung gemäß dem Stand der Technik. 3 a device for heat treatment according to the prior art.

In den Figuren sind verschiedene Vorrichtungen zur Wärmebehandlungen dargestellt. Die in der 3 gezeigte und aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung wurde bereits beschrieben.In the figures, various devices for heat treatments are shown. The in the 3 has been shown and known from the prior art device has already been described.

1 zeigt nun eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut, im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Metallbandes M, welches in Pfeilrichtung von links nach rechts durch einen Ofenraum 1 bewegt wird. Der Ofenraum 1 ist dabei von einem Ofengehäuse 2 umschlossen, und besteht aus einer Mehrzahl unmittelbar hintereinander angeordneter Ofenmodule 3, in die jeweils ein Heizelement 4 hineinragt. Die mit den Heizelementen 4 versehenen Ofenmodule 3 bilden die eigentliche Heizzone HZ. 1 now shows a device for heat treatment of metallic Nutzgut, in the illustrated and insofar preferred embodiment of a metal strip M, which in the direction of the arrow from left to right through a furnace chamber 1 is moved. The oven room 1 is from a furnace housing 2 enclosed, and consists of a plurality of immediately adjacent furnace modules 3 , in each case a heating element 4 protrudes. The with the heating elements 4 provided oven modules 3 form the actual heating zone HZ.

In jedem Heizelement 4 ist ein Brenner 5 angeordnet, dessen Abgase durch eine separate Abgasleitung 6 abgezogen werden und auf diese Weise nicht mit dem Innenraum des Ofengehäuses 2, welches zur Wärmebehandlung mit Schutzgas-/Reaktionsgas gefüllt ist, in Berührung treten kann.In every heating element 4 is a burner 5 arranged, the exhaust gases through a separate exhaust pipe 6 be deducted and in this way not with the interior of the furnace housing 2 , which is filled for the heat treatment with inert gas / reaction gas, can come into contact.

Erfindungsgemäß wird nun auch die Wärme des aus den Heizelementen 4 abgezogenen Abgases ausgenutzt, in dem die Abgasleitungen 6 in einer Sammeleinrichtung 7 münden, welche wiederum über eine Leitung 8 mit einer Wärmeübertragungseinheit 9 in Verbindung steht.According to the invention now also the heat of the heating elements 4 exploited exhaust gas, in which the exhaust pipes 6 in a collection facility 7 lead, which in turn via a line 8th with a heat transfer unit 9 communicates.

Die Wärmeübertragungseinheit 9 befindet sich in einem Vorwärmmodul 3', welches die Vorwärmzone der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet. Nachdem das beige Abgas die Wärmeübertragungseinheit 9 im Vorwärmmodul 3' durchströmt hat, verlässt es die Wärmeübertragungseinheit 9 über einen Auslass 10.The heat transfer unit 9 is located in a preheating module 3 ' which forms the preheating zone of the device according to the invention. After the beige exhaust the heat transfer unit 9 in the preheating module 3 ' flows through, it leaves the heat transfer unit 9 via an outlet 10 ,

Die Heizelemente 4 können, je nach Einsatzfall, als Rekuperatorbrenner, Regeneratorbrenner, Sauerstoffbrenner oder Kaltluftbrenner ausgebildet sein.The heating elements 4 can, depending on the application, be designed as Rekuperatorbrenner, Regeneratorbrenner, oxygen burner or cold air burner.

Zur Verbesserung des Wärmeübergangs in der Vorwärmzone VZ weist die Wärmeübertragungseinheit 9 nicht nur eine besondere Form zur Erzielung einer großen Oberfläche auf, sondern ist darüber hinaus gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung einseitig oder beidseitig berippt und/oder benoppt.To improve the heat transfer in the preheating zone VZ, the heat transfer unit 9 not only a particular shape to achieve a large surface, but is also on one or both sides ribbed and / or benoppt according to a preferred embodiment of the invention.

Zur Verbesserung des Wärmedurchgangs besteht die Wärmeübertragungseinheit 9 bevorzugt aus einem besonders wärmeleitfähigen Material wie zum Beispiel Kupfer, Kupferlegierungen oder Aluminium.To improve the heat transfer is the heat transfer unit 9 preferably made of a particularly thermally conductive material such as copper, copper alloys or aluminum.

Ferner ist 1 noch zu entnehmen, dass die Vorrichtung optional auch noch ein Kühlelement 3'' aufweisen kann, welches der Heizzone HZ nachgeschaltet ist und eine Kühlzone KZ bildet.Further is 1 can still be seen that the device optionally also a cooling element 3 '' can, which is the heating zone HZ downstream and forms a cooling zone KZ.

In 2 ist ein gegenüber 1 noch verbessertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, dabei ist das zuvor angesprochene Kühlelement 3'' verwirklicht, um auch eine aktive Kühlzone KZ zu bilden. Die Kühlzone KZ funktioniert dabei dermaßen, dass erwärmtes Schutzgas/Reaktionsgas aus dem Kühlelement 3'' durch eine Leitung 11 mittels einer Pumpe 12 der Vorwärmzone VZ zugeführt wird, wo es in den Ofeninnenraum 1 eintretende Metallband M im Vorwärmmodul 3' vorwärmen kann. Das abgekühlte Schutzgas verlässt dann über eine weitere Leitung 13 das Vorwärmmodul 3' wieder und strömt zurück in das Kühlelement 3''. Dieser zusätzliche 'Kreislauf erlaubt eine sehr genaue Temperaturregelung und damit einen hohen Automatisierungsgrad, um den Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter zu verbessern.In 2 is opposite 1 shown yet improved embodiment of a device according to the invention, while the aforementioned cooling element 3 '' realized to also form an active cooling zone KZ. The cooling zone KZ works so much that heated inert gas / reaction gas from the cooling element 3 '' through a pipe 11 by means of a pump 12 the preheating zone VZ is fed, where it enters the furnace interior 1 entering metal strip M in the preheating module 3 ' can preheat. The cooled shielding gas then leaves via another line 13 the preheating module 3 ' again and flows back into the cooling element 3 '' , This additional circuit allows a very accurate temperature control and thus a high degree of automation in order to further improve the efficiency of the device.

Eine optimierte Prozesssimulation und Anlagensteuerung sorgen für eine optimale Energieausnutzung bei der Wärmbehandlung.Optimized process simulation and plant control ensure optimal energy utilization during heat treatment.

Auch wenn nicht dargestellt, kann es sich bei dem metallischen Nutzgut auch um auf einem Förderer durch den Ofeninnenraum 1 bewegte Metallkörper wie Blöcke, Bolzen oder dergleichen handeln.Although not shown, the metallic utility may also be on a conveyor through the oven interior 1 moved metal body such as blocks, bolts or the like act.

Claims (17)

Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut unter Schutzgas-/Reaktionsgasatmosphäre im Durchlaufbetrieb mit einem einen Ofenraum (1) als Heizzone (HZ) umgebenden Ofengehäuse (2) und einer Mehrzahl von in den Ofenraum (1) hineinragenden Heizelementen (4) zur Erwärmung des Ofenraums (1) sowie mit einer der Heizzone (HZ) vorgeschalteten Vorwärmzone (VZ), wobei die Verbrennungsabgase nicht mit dem Nutzgut in Berührung kommen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Sammeleinrichtung (7) zum Auffangen des Abgases der Heizelemente und eine von der Sammeleinrichtung (7) gespeiste und im Inneren der Vorwärmzone (VZ) angeordnete Wärmeübertragungseinheit (9) aufweist.Device for heat treatment of metallic useful material under a protective gas / reaction gas atmosphere in continuous operation with a furnace chamber ( 1 ) as a heating zone (HZ) surrounding furnace housing ( 2 ) and a plurality of in the furnace room ( 1 ) protruding heating elements ( 4 ) for heating the furnace space ( 1 ) and with a heating zone (HZ) upstream preheating zone (VZ), wherein the combustion exhaust gases do not come into contact with the Nutzgut, characterized in that the device further comprises a collecting device ( 7 ) for collecting the exhaust gas of the heating elements and one of the collecting device ( 7 ) and arranged in the interior of the preheating zone (VZ) heat transfer unit ( 9 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung der Heizzone (HZ) Rekuperatorbrenner vorgesehen sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that for heating the heating zone (HZ) Rekuperatorbrenner are provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung der Heizzone (HZ) Regeneratorbrenner vorgesehen sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that for heating the heating zone (HZ) Regeneratorbrenner are provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung der Heizzone (HZ) Sauerstoffbrenner vorgesehen sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that for heating the heating zone (HZ) oxygen burner are provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung der Heizzone (HZ) Kaltluftbrenner vorgesehen sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that for the heating of the heating zone (HZ) cold air burners are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinheit (9) in der Vorwärmzone (VZ) zur Verbesserung des Wärmeübergangs einseitig oder beidseitig berippt und/oder benoppt ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat transfer unit ( 9 ) in the preheating zone (VZ) to improve the heat transfer ribbed on one or both sides and / or benoppt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinheit (9) in der Vorwärmzone (VZ) zur Verbesserung des Wärmedurchgangs aus einem besonders wärmeleitfähigen Material wie beispielsweise Kupfer, Kupferlegierungen oder Aluminium hergestellt ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat transfer unit ( 9 ) is made in the preheating zone (VZ) to improve the heat transfer from a particularly thermally conductive material such as copper, copper alloys or aluminum. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzone (HZ) ein Kühlelement (3'') nachgeschaltet ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating zone (HZ) a cooling element ( 3 '' ) is connected downstream. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmerückgewinnung Leitungen (11, 13) zum Transport von Warmluft vom Kühlelement (3'') in die Vorwärmzone (VZ) vorgesehen sind.Apparatus according to claim 8, characterized in that for heat recovery lines ( 11 . 13 ) for the transport of hot air from the cooling element ( 3 '' ) are provided in the preheating zone (VZ). Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut unter Schutzgas-/Reaktionsgasatmosphäre im Durchlaufbetrieb, wobei das Nutzgut in einem Ofenraum mittels in den Ofenraum hineinragenden Heizelementen erwärmt werden und wobei die Verbrennungsabgase nicht mit dem Nutzgut in Berührung kommen, dadurch gekennzeichnet, dass das an den Heizelementen austretende Abgas aufgefangen und einer dem eigentlichen Heizteil vorlagerten, abgasbeheizten Vorwärmzone zugeführt wird und dort seine Wärme über Wärmeübertragungsflächen indirekt auf das in der Vorwärmzone enthaltene Schutzgas/Reaktionsgas überträgt.Method for heat treatment of metallic useful material under inert gas / reaction gas atmosphere in continuous operation, wherein the Nutzgut be heated in a furnace chamber by projecting into the furnace chamber heating elements and wherein the combustion gases do not come into contact with the Nutzgut, characterized in that the exiting the heating elements exhaust collected and fed to the actual heating part, exhaust-heated preheating zone is fed and there transfers its heat via heat transfer surfaces indirectly to the protective gas contained in the preheating / reaction gas. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Prozesssimulation dynamische Schwankungen der Wärmebehandlungstemperaturen insbesondere beim Anfahren automatisch kompensiert werden.A method according to claim 10, characterized in that are automatically compensated by means of a process simulation dynamic fluctuations of the heat treatment temperatures, especially when starting. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Prozesssimulation auch metallurgische Einflüsse im Nutzgut simuliert und einbindet.A method according to claim 11, characterized in that the process simulation used also simulates and incorporates metallurgical influences in the Nutzgut. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Prozesssimulation direkt auf die in der Anlagensteuerung bekannten Betriebs- und Leistungszustände der Abgas erzeugenden Heizelemente in der Heizzone zurückgreift.A method according to claim 11 or 12, characterized in that the process simulation used directly on the known in the plant control operating and power states of the exhaust gas generating heating elements in the heating zone. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der Heizzone durch Veränderung der zugeführten Abgasmenge über regelbare Ventile, Klappen oder Fördereinrichtungen geregelt werden kann.Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the protective gas / reaction gas temperature in the heating zone can be controlled by changing the amount of exhaust gas supplied via controllable valves, flaps or conveyors. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der Heizzone direkt auf die in der Anlagensteuerung bekannten Betriebs- und Leistungszustände der Abgas erzeugenden Heizelemente in der Heizzone zurückgreift.Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that the protective gas / reaction gas temperature in the heating zone directly on the known in the plant control operating and power states of the exhaust gas generating heating elements in the heating zone. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der abgasbeheizten Vorwärmzone mittels zusätzlicher Beheizungseinheiten zusätzlich erhöht werden kann.Method according to one of claims 10 to 15, characterized in that the protective gas / reaction gas temperature in the exhaust gas heated preheating zone can be additionally increased by means of additional heating units. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-/Reaktionsgastemperatur in der abgasbeheizten Vorwärmzone mittels zusätzlicher Kühleinheiten bzw. Beheizungseinheiten gezielt reguliert werden kann.Method according to one of Claims 10 to 16, characterized in that the protective gas / reaction gas temperature in the exhaust-heated preheating zone can be regulated in a controlled manner by means of additional cooling units or heating units.
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