DE1116255B - Direkt beheizter Ofen zur zunderfreien Erwaermung von Waermgut, insbesondere von Stahl, und Verfahren zum Betrieb dieses Ofens - Google Patents

Direkt beheizter Ofen zur zunderfreien Erwaermung von Waermgut, insbesondere von Stahl, und Verfahren zum Betrieb dieses Ofens

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DE1116255B
DE1116255B DEI15569A DEI0015569A DE1116255B DE 1116255 B DE1116255 B DE 1116255B DE I15569 A DEI15569 A DE I15569A DE I0015569 A DEI0015569 A DE I0015569A DE 1116255 B DE1116255 B DE 1116255B
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DE
Germany
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furnace
secondary combustion
combustion
heat
heated
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Application number
DEI15569A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Theodor Schmidt
Dipl-Ing Kurt Wilde
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INDUGAS GES fur IND GASVERWEN
Indugas Gesellschaft fur Industrielle Gasverwendung MbH
Original Assignee
INDUGAS GES fur IND GASVERWEN
Indugas Gesellschaft fur Industrielle Gasverwendung MbH
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Publication date
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    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Direkt beheizter Ofen zur zunderfreien Erwärmung von Wärmgut, insbesondere von Stahl, und Verfahren zum Betrieb dieses Ofens Für die zunderfreie Erwärmung von Wärmgut, insbesondere von Stahl, sind vor allem Öfen mit Schutzgasatmosphäre bekannt. Wenn ein Wärmgut unter Verwendung eines Schutzgases indirekt erwärmt wird, sind die Erwärmungstemperaturen durch die Haltbarkeit der verwendeten Muffeln oder Strahlrohre auf Temperaturen unterhalb l050° C begrenzt. Für die Erwärmung auf höhere Temperaturen, insbesondere für Wärmeprozesse, ist es daher bekannt, das Wärmgut zunderfrei in einem direkt beheizten Ofen zu erwärmen. Bei derartigen direkt beheizten Öfen erfolgt die Verbrennung des Brennstoffes in zwei oder mehreren Stufen, wobei nur die erste Stufe oder die ersten Stufen im Ofenraum durchgeführt und in dieser ersten Stufe nur so viel Verbrennungsmittel, z. B. Verbrennungsluft, den Brennmitteln zugesetzt werden, daß die Verbrennungsgase gegenüber dem zu erwärmenden Arbeitsgut reduzierende Eigenschaften haben, also als Schutzgas wirken. Dabei können für die Erwärmung nur etwa 20 bis 3011/o des Heizwertes der Brennmittel ausgenutzt werden. Um den noch verbleibenden Teil des Heizwertes auszunutzen, wird das bei der Primärverbrennung erzeugte, als Schutzgas wirkende Gas in einer oder mehreren weiteren Stufen außerhalb des Ofenraumes vollständig verbrannt. Zumeist wird dabei die bei der Sekundärverbrennung entwickelte Wärme rekuperativ oder regenerativ für die Vorwärmung von Verbrennungsmitteln und Brennmitteln für die Primärverbrennung zu einem Teil zurückgewonnen. Dieser Teil ist jedoch durch die praktisch erreichbare Höhe der Vorwärmtemperaturen mit Rücksicht auf die Haltbarkeit von Rekuperatur oder Regeneratur auf etwa 30% begrenzt, so daß ein erheblicher Teil des Heizwertes ungenutzt bleibt.
  • Es ist außerdem bei direkt beheizten Öfen zur zunderfreien Erwärmung von Wärmgut, insbesondere von Stahl, mit im Ofenraum angeordneten Brennern für die Primärverbrennung des Brennstoffes unter Luftmangel zur Erzeugung der für die direkte Erwärmung erforderlichen Schutzgasatmosphäre und nachgeschalteten Mitteln zur Sekundärverbrennung des Brennstoffes bekannt, auch die Sekundärverbrennungswärme an den Ofenraum bzw. an das Wärmgut zu übertragen. Bei dieser bekannten Ausführungsform werden die die Schutzgasatmosphäre bildenden teilverbrannten Gase in besondere Kammern des Ofenmauerwerks eingeführt, in denen die Sekundärverbrennung stattfindet. Hier ist einerseits der bauliche Aufwand erheblich, andererseits bedingt das Ofenmauerwerk eine erhebliche Wärmedämmung. Die gleichen Nachteile gelten für den ebenfalls bekannten Vorschlag, die Sekundärverbrennung in einem von dem Arbeitsraum durch eine Trennwand oder Zwischendecke abgetrennten Raum vorzunehmen, wobei ein Teil der entwickelten Wärme durch die Zwischendecke in den Ofenraum, in dem die Wärmebehandlung des Gutes erfolgt, eingestrahlt wird. Für die Erreichung der notwendigen Ofenraumtemperaturen und zur Erzielung einer besseren Wärmeausnutzung verwendet man bei diesen bekannten Maßnahmen außerdem Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft zur Verbrennung, was erhebliche Nachteile bedeutet.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und will insbesondere ohne Anwendung von Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherter Luft die notwendigen Ofenraumtemperaturen sowie eine bessere Ausnutzung der Brennmittel erzielen.
  • Die Erfindung betrifft einen direkt beheizten Ofen zur zunderfreien Erwärmung von Wärmgut, insbesondere von Stahl, mit im Ofenraum angeordneten Brennern für die Primärverbrennung des Brennstoffes unter Luftmangel zur Erzeugung der für die direkte Erwärmung erforderlichen Schutzgasatmosphäre und nachgeschalteten Mitteln zur Sekundärverbrennung des Brennstoffes, wobei auch die Sekundärverbrennungswärme an den Ofenraum bzw. das Wärmgut übertragen wird. Die Erfindung besteht darin, daß der Sekundärverbrennungsraum einen Teil des Ofenraumes bildet und die Sekundärverbrennungsgase frei auf das Wärmgut strahlen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Brenner für die, Primärverbrennung diffusorartig erweitert ausgebildet und sind im Anschluß daran die Zuführungseinrichtungen für die Sekundärverbrennungsluft vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform werden nachteilige Rückströmungen im Ofenraum vermieden und kann gewährleistet werden, daß das Wärmgut selbst zumindest in denjenigen Temperaturbereichen, in denen Verzunderungen auftreten können, lediglich mit den gleichsam als Schutzgas wirkenden Verbrennungsgasen aus der Primärverbrennung in Berührung kommt. Im allgemeinen wird man dabei die Zuführungseinrichtung für die Sekundärverbrennungsluft im Gewölbe anordnen. Jedenfalls empfiehlt es sich, um vorteilhafte Wärmeausnutzung zu erzielen und dem Wänngut die verlangten Temperaturen zu verleihen, im Bereich der Sekundärverbrennung das Gewölbe gegen die Längsachse des Ofens geneigt auszuführen und den Neigungswinkel des -Gewölbes derart zu wählen, daß die Einstrahlung der Sekundärverbrennungswärme auf das Wärmgut in der Zone der Primärverbrennung erfolgt. Bei der Mischung der Verbrennungsgase aus der Primärverbrennung mit denen aus der Sekundärverbrennung bzw. bei der Zuführung der Sekundärverbrennungsluft sind tunlichst Wirbelbildungen u. dgl. zu vermeiden. Letzteres erreicht man auf einfache Weise dadurch, daß für die Zuführung der Sekundärverbrennungsluft bzw. der Sekundärverbrennungsmittel mehrere räumlich voneinander getrennte Zuführungsöffnungen oder Düsen vorgesehen sind.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb des beschriebenen Ofens, nach dem auf einfache und sichere Weise Verzunderungen am Wärmgut vermieden werden. Dieses Verfahren besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase aus der Primär- und Sekundärverbrennung derart abzustimmen, daß die völlig ausgebrannten Verbrennungsprodukte das Wärmgut nur bei Temperaturen erreichen, bei denen keine wesentlichen Verzunderungen mehr auftreten können.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind in der wesentlichen Verbesserung der Wärmeausnutzung der Brennmittel zu sehen. Darüber hinaus wird der Ofen selbst in seiner Gesamtkonstruktion wesentlich vereinfacht und sind die gewünschten hohen Temperaturen für das Wärmgut ohne Verwendung von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft zu erzielen.
  • Die Erfindung wird an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden schematischen Zeichnung, die einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen darstellt, ausführlicher erläutert.
  • Im Ausführungsbeispiel nach der Figur ist ein Stoßofen dargestellt. Die Primär- und Sekundärverbrennung wird im selben Ofenraum 1 ohne Verwendung einer Zwischendecke in der Weise vorgenommen, daß die bei der Sekundärverbrennung entwikkelte Wärme zur direkten Beheizung des Wärmgutes ausgenutzt wird. Für die Primärverbrennung wird dem Brennmittel, z. B. Gas, etwa die Hälfte der für die luftsatte Verbrennung erforderliche Luft zugesetzt und das Gas-Luft-Gemisch in einem Brenner 2, der diffusorartig ausgebildet ist, verbrannt. Durch die diffusorartige Ausbildung des Brenners werden Rückströmungen im Ofenraum 1 weitgehend vermieden. Die Luft für die Sekundärverbrennung wird über die Zuführungseinrichtungen 3 durch das Gewölbe 4 so zugeführt, -daß der Strömungsverlauf der als Schutzgas wirkenden Verbrennungsprodukte aus der Primärverbrennung möglichst wenig gestört wird. Das Gewölbe 4 ist außerdem gegen die Längsachse des Ofens so geneigt, daß die Flammenstrahlung und die Strahlung des Gewölbes 4 hauptsächlich auf das vom Schutzgas umspülte Wärmgut 5 direkt erfolgen. Die Verbrennungsprodukte der Sekundärverbrennung umspülen das Wärmgut 5 erst dort, wo seine Temperatur unterhalb der Grenze liegt, bei der eine merkliche Verzunderung eintreten kann. Die Geschwindigkeiten der Gase aus der Primär- und Sekundärverbrennung werden dabei durch die Form des Ofenraumes so aufeinander abgestimmt, daß eine Durchwirbelung an der Stoßstelle zwischen Gasen aus der Primär- und Sekundärverbrennung auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Eine rekuperative Ausnutzung der Abwärme zur Vorwärmung von Gas, Primär- und Sekundärluft im Rekuperator 6, zu dem die Rauchgaskanäle 7 mit Regelschiebern 7a führen, ist möglich, wird aber nur insoweit vorgenommen, als sich die Wärme der Verbrennungsprodukte im Ofenraum 1 nicht ausnutzen läßt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Direkt beheizter Ofen zur zunderfreien Erwärmung von Wärmgut, insbesondere von Stahl, mit im Ofenraum angeordneten Brennern für die Primärverbrennung des Brennstoffes unter Luftmangel zur Erzeugung der für die direkte Erwärmung erforderlichen Schutzgasatmosphäre und nachgeschalteten Mitteln zur Sekundärverbrennung des Brennstoffes, wobei auch die Sekundärverbrennungswärme an den Ofenraum bzw. das Wärmgut übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärverbrennungsraum einen Teil des Ofenraumes (1) bildet und die Sekundärverbrennungsgase frei auf das Wärmgut strahlen.
  2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (2) für die Primärverbrennung diffusorartig erweitert ausgebildet ist und im Anschluß daran die Zuführungseinrichtungen (3) für die Sekundärverbrennungsluft vorgesehen sind.
  3. 3. Ofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtungen (3) für die Sekundärverbrennungsluft im Gewölbe (4) über dem Ofenraum (1) angeordnet sind.
  4. 4. Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Sekundärverbrennung das Gewölbe (4) gegen die Längsachse des Ofens geneigt und der Neigungswinkel des Gewölbes derart gewählt ist, daß die Einstrahlung der Sekundärverbrennungswärme auf das Wärmgut in der Zone der Primärverbrennung erfolgt.
  5. 5. Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung der Sekundärverbrennungsluft bzw. Sekundärbrennmittel mehrere räumlich voneinander getrennte Zuführungsöffnungen oder -düsen (3) vorgesehen sind.
  6. 6. Verfahren zum Betrieb eines Ofens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase aus der Primär- und Sekundärverbrennung so abgestimmt werden, daß die völlig ausgebrannten Verbrennungsprodukte das Wärmgut nur bei Temperaturen erreichen, bei denen eine wesentliche Verzunderung nicht eintritt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 730 668.
DEI15569A 1958-10-29 1958-10-29 Direkt beheizter Ofen zur zunderfreien Erwaermung von Waermgut, insbesondere von Stahl, und Verfahren zum Betrieb dieses Ofens Pending DE1116255B (de)

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DEI15569A DE1116255B (de) 1958-10-29 1958-10-29 Direkt beheizter Ofen zur zunderfreien Erwaermung von Waermgut, insbesondere von Stahl, und Verfahren zum Betrieb dieses Ofens
BE583832A BE583832A (fr) 1958-10-29 1959-10-21 Four à chauffage direct pour le traitement thermique sans oxydation et procédé pour l'exploitation d'un tel four.

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DE1116255B true DE1116255B (de) 1961-11-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3211412A1 (de) * 1982-03-27 1983-09-29 MAHLER Dienstleistungs-GmbH Löten-Härten-Anlagenbau, 7300 Esslingen Anordnung zur steuerung eines innerhalb eines raumes umgewaelzten mediumstroms

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB730668A (en) * 1951-11-10 1955-05-25 Harold Julius Ness Improvements in or relating to two-stage combustion furnace

Patent Citations (1)

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BE583832A (fr) 1960-02-15

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